污水厂调节池的作用范文

导语：如何才能写好一篇污水厂调节池的作用，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：污水处理厂能耗节能优化运行用电设备

污水处理是能源密集型的综合技术。长期以来,能耗大、运行费用高在一定程度上阻碍了我国城市污水处理厂的建设。能否解决污水厂的能耗问题，合理进行能源分配，已经成为决定污水处理厂运行效益好坏的关键因素。一般情况下，电耗约占污水厂车间生产成本的80％，因此污水厂在保证出水达标的前提下要节能降耗，减少成本的支出，降本增效应重点着眼于优化工艺运行和大型用电设备能耗的较低。

1 污水厂工艺流程

城市生活污水处理厂处理的污水主要是收集住宅和公共建筑的污水。一般采用活性污泥法进行处理，其工艺流程如下[1]：

图 1 工艺流程图

2 污水厂主要构筑物

污水处理厂是为了处理和利用污水，污泥所建造的一系列处理构筑物及设施的综合体。

其主要构筑物有粗格栅、污水泵房、细格栅、初沉池、生物反应池、沉淀池、污泥回流泵房、接触消毒池、污泥浓缩池、储泥池、污泥脱水机房等。

3 优化运行实例

佛山市新之源污水处理有限公司属下现有7家污水处理厂分别是镇安厂、东鄱厂、沙岗厂、城北厂、大沥厂、西樵厂、驿岗厂，污水处理总量8.15×105吨/天，污水处理工艺包括A/O、A/A/O、CASS、UNITANK、氧化沟工艺等。下面是在生产过程中总结的优化运行和节能降耗措施，对于相类似工艺污水处理厂在生产运行中有一定的借鉴作用。

原水提升泵

提升泵是污水处理厂的大型耗电设备之一，它的节能降耗方法有许多种且都容易执行，包括：

3.1.1 合理使用设备台数，避免频繁开、停提升泵

提升泵的启动电流是额定运行电流的数倍，频繁开启不但导致能耗上升，还将降低设备的运行寿命，因此应尽量避免频繁切换提升泵。开启泵应根据提升泵房水位，决定大泵或小泵开启的台数，有变频泵的厂要还要适当调节提升泵频率，避免频繁开停水泵造成电能损耗。

3.1.2 切换水泵

减少切换提升泵的次数固然可以节能。但在实际操作中，切换水泵是必不避免的工作。当某台水泵长时间工作后，由于水泵叶轮的磨损或被毛线、塑料袋等杂物缠绕，泵的效率会下降，水泵瞬时流量减少，其单位处理水量对应的电耗将上升。此时要切换另一台水泵工作，保证处理水量，降低单位能耗。

3.1.3 注意观察提升泵房水位

许多污水厂因市政管道未完善或旱季污水量减少而不能满负荷运行，因此泵池的水位不高。当泵池的水位升到最高时，水泵的瞬时流量较大；水位较低时，水泵的瞬时流量较小。因此，为了降低电耗，尽量使潜水泵在允许的高水位(80%～90%的水位)下运行，这样就降低了泵坑水位与出水池水位的高差，增大了泵的出水量，在节能的同时也消除了气蚀影响；

部分厂提升泵房前有抓斗格栅，如果提升泵房水位低，也有可能是因为抓斗格栅前垃圾过多导致，水量不畅导致。此时应对抓斗格栅进行检查，及时清理垃圾。

3.2粗细格栅的节能

粗格栅位于进水闸门的后面，是污水处理的第一道工序，主要去除污水中的塑料袋、木块等较大的杂物，以保护水泵、搅拌器等设备。细格栅则是去除小布块和塑料袋等较小杂物的主要设备。

格栅的运行控制方式有“水位差、时间继电器和现场手动”三种操作模式。现时各厂的粗细格栅启停均设置为自动，运行间隔时间一般设置为20～30分钟，运行时间为30s～2min。

由于进水水质不稳定，垃圾时多时少，格栅根据时间运行，就有可能会出现垃圾较少，设备空载运行的现象。对此，我们可以通过现场巡检、摄像头观察，或者观察控制电脑中格栅前后液位差，了解到格栅垃圾是否堆积。如果观察到进水垃圾较少，格栅前后的液位相差不大，可以适当延长格栅运行间隔时间和减少运行时间，避免设备空转。

3.3 曝气沉砂池

污水的砂粒，对活性污泥的培养无作用，反而会积聚在生化池，占用空间，降低MLVSS,因此应去除。曝气沉砂池的作用就是去除比重较大的砂粒，兼有撇油功能。由于管网原因，污水厂进水砂量受一定的季节性影响，在雨季时候由于雨水冲刷，含砂量较高。在非雨季进水悬浮物较低，含砂量较少，若含工业废水较少，水面没有漂油的情况下，可以考虑间歇开启曝气沉砂系统，延长抽砂机开启时间间隔，达到节能的目的。

对于鼓风机风量过大的部分厂，如沙岗厂，通过技术改造，可以将鼓风机风量输送到曝气沉砂池，同样也能实现节电。

3.4 搅拌器

搅拌器主要作用是使沉于池底的活性污泥呈翻滚状态，充分与污水接触反应，便于降解有机物和脱氮除磷。

A/O、A/A/O及氧化沟工艺生化池段的搅拌器除了搅拌作用外，还兼有推流的作用。对于这些工艺的搅拌器，一般不能随便关掉节电，否则有可能引起污泥沉积。

东鄱厂二期、城北厂、西樵厂的厌氧段体积较小，每个厌氧池均有两台搅拌器。该池的污泥浓度不高，可以考虑只开一台搅拌器或者采用间歇开启的办法，达到节能目的。

储泥池的搅拌器不应常开，根据脱水机房的工作时间适当开停。

3.5 曝气系统的节能

曝气系统耗电情况分别如下：

表1 曝气系统耗电情况

备注：实际运行过程中，鼓风机和表曝机不是全功率运行。曝气系统月耗电量按鼓风机或表曝机额定功率×系数0.8估算。

由表1可知，曝气系统占全厂用电比例相当大，是全厂节能的关键。

在风机转速一定的情况下，鼓风机的功率随着鼓风气量的增加而上升。因此曝气系统节能最根本的节能措施是控制DO，减小风量。国内许多污水厂都安装在线溶解氧探测设备和变频器来自动控制曝气机的运行。

3.5.1 A/O、A/A/O工艺DO的调节：

对于连续鼓风曝气的工艺，在水量以及水质浓度变化不大的情况下，DO常稳定在变化较小的区间，DO调节操作相对容易。一般控制方式是直接根据DO数值调节，当DO较高，将鼓风机或阀门开度增大调低，DO数值较低，则调高。

通过定时观察中控系统中的DO曲线(DO曲线是一条类似正弦波的曲线)，精细化地控制DO，如图2。当DO处于曲线的下降趋势，即使还没到临界低点，也可以稍微调大鼓风机开度或阀门开度；反之处于上升趋势时，可以减少开度。

图 2 溶解氧时间分布图

3.5.2氧化沟工艺DO的调节：

以西樵厂表曝机的曝气方式为例，该厂共有两条生产线，每条线各有两台表曝机，其中一台是变频，非变频的表曝机额度功率为55KW，变频的表曝机在不同的频率下，耗电量如下表：

表 2 表曝机在不同的频率下的耗电量

注：①功率计算公式：功率=1.732*380*电流

②表曝机设计50HZ满负载时每小时的耗电量应为55度，但由于西樵厂的表曝机并非满负载工作，所以当50HZ时每小时耗电量为40度。

从表2可知，表曝机最高频率时的耗电量是最低频率的耗电量10倍多。变频节能原理是：为了保证生产的可靠性，各种生产机械在设计配用动力驱动时，都留有一定的富余量。电机不能在满负载下运行，除达到动力驱动要求外，多余的力矩增加了有功功率的消耗，造成电能的浪费，在压力偏高时，可降低电机的运行速度，使其在恒压的同时节约电能。

因此在DO调节中，在保证DO符合工艺运行参数指标下，应尽可能使表曝机在低频状态运行。

3.5.3 UNITANK工艺和CASS工艺DO的调节

UNITANK工艺的DO调节相对较复杂，因为它必须考虑矩阵运行状态。以东鄱厂二期为例，共有4条生产线，工艺分两组矩阵，两组矩阵的状态虽然错开，但由于共用了鼓风机和空气总管，当矩阵状态切换时，鼓风机压力和管道压力均有所波动，4条线的生化池溶解氧也会发生变化：

（1）当边池停曝气或中池转入厌氧状态时，总曝气池数减少，总风量不变，风压有可能瞬时上升过高导致鼓风机喘振停机，复位风机将产生巨大的启动电流，造成电能损失；即使风机在高压下不停机，其他生产线的生化池的DO也会骤然上升，造成风量即电能的白白浪费。

（2）当曝气池数增多时，又有可能会压力过低，曝气效果下降，导致出水水质变坏。

要避免上述两种情况的出现，调节DO必须关注矩阵状态变化，涉及曝气池数增减的，操作要在变换前1～2分钟进行。调节压力的方法有两种，分别是调整鼓风机开度和曝气管阀门开度。从节能方面考虑，应尽量从调节鼓风机开度着手，因为只调节曝气管阀门开度，强行降低出口风量来降低生化池溶解氧DO，只会造成出口风压阻力大，鼓风机电流上升，有可能还加剧了电能的损耗。

CASS工艺DO的调节与UNITANK类似，同样也要考虑矩阵状态时DO的波动。

3.5.4 曝气量分布对能耗的影响

曝气量的分布是否均衡和稳定也是影响处理效果和能耗的一个重要原因。在曝气系统运行时，由于种种干扰，曝气量的分布会发生变化，比如，一个地方曝气头堵塞，气体流量会减少，同时，也会造成其它地方流量增大，相反，曝气头破损，气体流量会大增，同时会造成其它地方流量锐减。这些都会使生物反应不平衡，处理质量下降。为达到处理效果，不得不调整曝气与溶解氧量，而此时某一点的溶解氧的变化亦不能准确反映生物池的处理状态，使得指标的控制变得不稳定，能耗增加。因此在生产过程中要注意观察曝气效果，看是否有堵塞或破损，情况严重的应及时检修。

3.5.5 AVS（Aeration Volume control System）精确曝气系统

AVS精确曝气系统是一个集成控制系统，旨在为生物处理过程提供精确曝气。AVS可以使各种复杂的供气方案得以实现，间歇曝气、微量曝气、正常曝气、溶解氧分布控制等。帮助用户实现工艺的精细调节，适应各种工艺，并能够随着工艺变化而调整。AVS还可以根据当前需要的曝气量，通知鼓风机主控进行风量调节，防止发生喘震等异常情况，节约鼓风机电耗。

通过该曝气系统技术改造，可以实现曝气系统耗电量比DO手动控制和恒定曝气量(即恒定频率)控制节省约10%以上，降低污水处理厂运行成本6%。精准曝气技术超越了单体设备节能的范畴，以污水厂生化池处理系统作为研究对象，所涉及的领域包括生化工艺、自动控制、流体理学、机械原理等方面。精细控制不仅可以实现节能，更可以为工艺运行提供更加丰富的调节手段，代表了当今水处理行业的技术发展方向，具有重大的社会和经济效益。

3.6 污泥浓度对能耗的影响

一般地说，生化池的污泥浓度越高，水压越大，曝气需要克服的阻力越大；另外，由于参与污水活性污泥处理的是以好氧呼吸的好氧菌为主体的微生物种群，即MLSS越高，意味着维持生物菌种生存所需的溶解氧也相对增多，能耗将会上升。

因此在工艺调节允许的范围内，适当降低MLSS，可以达到节能的目的。

3.7 污泥回流

对于A/O、A/A/O及氧化沟工艺，外回流系统中均设有变频的回流泵。在满足生产，而且不影响出水水质的情况下，宜通过变频采用较小的回流比来节能。但必须指出，采用降低MLSS节能和采用较小回流比节能存在一定的矛盾，因为降低MLSS后，回流系统的MLSS也相应降低，此时是必须增加污泥回流量的。污水厂可以根据水量和污泥浓度，归纳总结选择合适的回流比。

3.8 脱水系统

(1)提高脱水机进泥浓度，能使污泥脱水机高效运行。提高污泥浓度方法有：加强污泥储泥池浓缩、提高二沉池的提拔阀。

(2)污水厂的脱水系统均有储泥池，储泥池的污泥通过剩余污泥泵抽取。若不注意剩余污泥泵的开启时间，长时间地开，当储泥池的水位已满，剩余污泥将通过溢流管溢流，重新返回进水口或生化池，这样就造成了电能的白白浪费。

(3)脱水机冲洗时，设备仍处于空转状态，应尽可能缩短冲洗时间，节省电能和自来水。

(4)根据具体的污泥处理任务配制脱水絮凝剂，隔夜放置的剩余絮凝剂第二天药效降低，而且容易凝结成块状，脱水效果变差，造成浪费。另外，絮凝剂溶解时药和水的配比要合适，避免出现絮凝剂未完全溶解而进管的现象。

3.9 消毒系统

消毒剂：污水厂可以针对各自的水质特点，通过实验对比分析找出较经济的合格投加量。平时在保证出水粪大肠菌群达标的前提下，尽量减少投加量。

4 结语

通过对新之源公司各污水处理厂在生产运行过程中的实例分析，提出污水厂在节能降耗方面的优化运行方案及措施：根据进水水质和垃圾多少，合理控制格栅运行时间，避免设备空转；避免频繁开、停提升泵，适时切换水泵，尽量使潜水泵在允许的高水位(80%～90%的水位)下运行；间歇开启曝气沉砂系统，延长抽砂机开启时间间隔；在控制工艺参数时尽量减少使用搅拌器台数或者采用间歇开启的办法；工艺调节允许的范围内，适当降低MLSS，选择合适的回流比，可以达到节能的目的。曝气系统节能最根本的措施是控制DO，减小风量，曝气量的分布是否均衡和稳定也是影响处理效果和能耗的一个重要因素，建议有条件的污水厂可以通过技术改造， 实行AVS精确曝气系统精确调节DO，从而达到更理想的节能效果。

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关键词：变频技术 污水处理

中图分类号：X5文献标识码：A文章编号：1672-3791(2012)03(a)-0000-00

1 风机、水泵等设备调速节能特点

污水处理厂内一般风机、水泵的流量有一定的变化范围，根据风机、水泵的扬程－流量特性曲线，按照工艺要求的流量，实现变速变流量控制，是很有效的节能方法。

2 变频调速技术在污水处理厂不同工艺流程中的应用

城市污水处理工艺按流程和处理程序划分，可分为预处理工艺、一级处理工艺、二级处理工艺、深度处理工艺和污泥处理工艺，以及最终的污泥处置。下面就不同阶段工艺设备所选变频设备进行论述。

2．1预处理工艺通常包括格栅处理、泵房抽升和沉砂处理。

格栅处理的目的是截留大块物质以保护后续水泵管线、设备的正常运行。一般均采用格栅除污机进行清污，尽管除污机可采用变频调速技术，实现除污速度的无极调节，但目前大部分污水处理厂均利用格栅前后的液位差值给出动作信号控制格栅除污机的动作，较少采用变频调速装置。

污水提升泵房的目的是提高水头，以保证污水可以靠重力流过后续建在地面上的各个处理构筑物。污水提升泵作为污水处理厂的重要耗能设备，节能非常重要。污水提升泵采用变频调速装置，可根据进水流量的大小，进行调节，避免水泵的频繁起停，延长水泵寿命。需要注意的是，一般情况下，应保持集水池的高水位运行，这样可降低泵的扬程，在保证提升水量的前提下降低能耗。

沉砂处理的目的是去除污水中裹携的砂、石与大块颗粒物，以减少它们在后续构筑物中的沉降，防止造成设施淤砂，影响功效，造成磨损堵塞，影响管线设备的正常运行。一般分为曝气沉砂池及旋流沉砂池。曝气沉砂池中设备一般为刮泥机及鼓风机，因刮泥机运行速度很慢，一般仅设双速电机运行；鼓风机为沉砂池曝气，使污水产生一定的旋流速度，以便于污水中的较大砂粒沉淀，根据工艺需要，可将沉砂池鼓风机设为变频调速，以调整曝气强度，可根据进入沉砂池的水量来调整转速。旋流沉砂池与曝气沉砂池道理一样，不是采用曝气方式产生旋流速度，而是直接采用搅拌器使水流产生旋转速度，一般可将搅拌器设为变频调速。

2．2一级处理工艺主要是初次沉淀池。

初次沉淀池目的是将污水中悬浮物尽可能的沉降去除。该部分设备主要是刮泥机，刮泥机基本是连续或间断匀速运行，一般不设变频装置。

2．3二级处理工艺主要是由曝气池和二沉池组成。

曝气池和二沉池组成目的是通过微生物的新陈代谢将污水中的大部分污染物变成co2和h2o。该部分作为污水处理厂的主要处理工段，组成较复杂，根据不同的工艺，设备选择也不尽相同。以下就一般的活性污泥工艺中的一些设备及控制做一下简单描述。

曝气池是由微生物组成的活性污泥与污水中的有机污染物质充分混和接触，并进而将其吸收并分解的场所，它是活性污泥工艺的核心。曝气系统分为鼓风曝气及机械曝气两大类。

曝气设备主要有鼓风机及表曝机等，鼓风机及表曝机作为污水处理厂的主要设备，它们的运行工况不仅关系到污水处理效果的好坏，而且和整个污水处理厂的运行成本有极大的关系。

曝气鼓风机一般采用离心式鼓风机，又分为单级高速离心风机及多级低速离心风机，对于单级高速离心风机，由于风机本身的特性要求，国内大部分污水厂均采用自动调节进口导叶片来达到节能效果，实际运行效果也不错；对于多级低速离心风机，常采用变频调速装置控制，已达到节能效果。

对于表曝机设备，均采用变频调速装置来控制曝气量，达到节能目的。无论是鼓风机还是表曝机，一般均采用曝气池污泥混和液的溶解氧do值作为控制参数对变频调速装置进行调节，从而调节曝气池的曝气量。为防止污泥沉淀，曝气池内还安装有水下推进器，该设备定速运行，不需要调速。

二沉池的作用是使活性污泥与处理完的污水分离，并使污泥得到一定程度的浓缩。该部分设备主要是吸泥机，基本是连续或间断匀速运行，一般不设变频装置。

回流污泥系统主要是把二沉池中沉淀下来的绝大部分活性污泥再回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生物浓度。主要设备为回流污泥泵，应采用变频调速装置控制，回流污泥量主要靠回流比来调节，调节回流比的参数较多，可以根据二沉池泥位、沉降比、回流污泥及混和液的浓度等参数综合进行调节。

剩余污泥系统主要是把曝气池中每天净增的一部分活性污泥排放，主要设备有剩余污泥泵，因为剩余污泥量的原因，剩余污泥泵电机功率一般不大，设变频调速装置一方面节能，另一方面也是工艺处理过程的需要，变频剩余污泥泵的控制可由生物池的混和液污泥浓度决定，现在越来越多的污水厂在浓缩脱水前不设贮泥池，因此采用变频调速来调节剩余污泥量就显得更加重要。

污水处理厂还有一种常见的工艺为氧化沟工艺，氧化沟工艺的主要设备为转碟或转刷曝气机，也有安装表曝机的，表曝机的运行控制方式基本上采用变频调速装置控制，转碟或转刷曝气机因为在氧化沟中安装台数较多，一般为了调节多采用双速电机，很少采用变频调速装置控制。

2．4深度处理工艺

主要是为污水回用于工业等特殊用途而进行的进一步处理工艺。通常的处理工艺有混凝沉淀、过滤、加药加氯等，并设有出水泵站。深度处理和一般的净水厂工艺有相似之处，变频装置一般用在混凝沉淀池的刮泥机、滤站的反冲洗水泵及鼓风机、加氯加药间的加药泵、出水泵站的出水泵等，有关该部分的控制可参照有关净水厂工艺控制资料，本文不再描述。

污泥处理厂新工艺比较多，随新工艺及新设备的投入，控制精确度、运行经济等多方面的要求，需要变频调速装置控制的设备越来越多，这就要求设计人员需根据工艺过程的特点，认真选择，既要做到运行安全、经济、节能，又要考虑投资的经济合理。

3结语

实践证明采用变频调速技术，不仅节约能源，而且对于提高整个系统的自动化水平，减轻工人的劳动强度，降低维修费用，延长设备使用寿命和检修周期，减轻电动机频繁起动对电网的冲击等各个方面，都有显著的效果。在污水处理厂应大力推广应用。

参考文献

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【关键词】污水处理；精确曝气；优化控制；节能；溶解氧

1、概述

目前，我国城市污水发展过程中存在诸多的机遇和挑战，随着城市人口的不断增多，生活和工业污水数量也极具增加。改良A20工艺在我国很多污水处理厂中采用，但是该工艺在实际运行过程中还存在如下诸多问题。比如，第一，存在变化较大的进水水质问题；第二，不能稳定控制污水进水量；第三，喘震情况经常在鼓风机中出现；第四，DO波动在生化池中较大；第五，运行期间的较大耗电量等等。良好的曝气控制系统可以有效解决上述问题，所以说，整个污水处理的重要环节则是生化池的曝气过程，生化池中生物生长问题直接受到曝气好坏的影响，不同的工艺决定不同的曝气方式，同时也影响着出水的水质。对于绝大部分的采用活性污泥生物处理工艺来说，污水厂的耗能最大的环节就是鼓风曝气，大约占到总耗电量的50%～70%。为了更好一方面满足既定的排放标准，另外一方面使得曝气能耗得以节约，应该采用新的曝气控制系统来控制曝气的能力。

2、AVS精确曝气控制系统的控制原理

2.1 系统组成

对于这个集成的曝气控制系统来说，精确曝气流量挣制系统主要是由带执行机构的曝气流量调节阀、系统控制单元、压力变送器、热值气体流量汁、液位计和DO仪等等所组成。从系统的功能上来说，主要包括的组成功能模块包括以下三个部分，曝气流量配气模块、生物处理过程模块以及曝气流量控制回路。控制信号在此系统中主要为曝气流量信号，辅助控制信号包括进水CODcr、溶解氧、氨氮信号和BOD5等，系统所需要的曝气量则是通过基于生物处理模型的历史数据综合分析的结果。在给定工况下，为了使得鼓风机组满足所提供的空气供给量，结合相关的实际的曝气输送管道分布情况，通过曝气流量配气模块的相关处理，让系统能够实现根据实际负载状况而能够自行调整设定值的大小，合理进行风机工作数量的控制。

基本就地控制回路则就是曝气流量控制回路，其主要是由热值气体流量计、电动流量调节阀、模型给定的瞬时设定流量所组成的，这种回路具有准确和快速特点，为了减少生物反应池中DO值波动，能够根据实际情况而进行空气供给量的调节，这样能够实现精确曝气的控制目标。

人工强制控制、本地自动控制和安全模式则是精确曝气控制系统中的三种运行模式，同时还应该具备相应的通信接口，能够实现数据远传的功能。污水厂污水处理工艺中推荐控制方式是本地自动控制，对于精确曝气控制系统来说，在保持DO溶氧仪、热值气体流量计以及相应的压力传感器正常工作情况下，此种控制方式能够满足节气效能最大化。对于污水含有有毒物质、污水负荷突然大幅度改变以及生化池处于异常状态等非正常运行条件来说，人工强制控制则是允许实现人工操纵的控制方式；对于大扰动条件下的污水厂污水处理工艺来说，大余度的自动控制方式的安全模式比较适用，比如，在进入生化池的水量有较大的变化情况，或是进水的污水负荷变化范围较大等等，这时此系统能够提高运行的安全系数，提高抵抗大扰动能力。

2.2 精确曝气流量控制原理

污水处理中最为重要的环节就是生物处理，这种维持好氧环境的人为方法，目的就是在曝气池的好氧流程中，使得氧含量符合可以接受的范围。在此过程汇总，为了能够让曝气池中的微生物污水中的目标物质含量降低，包括CODcr、BOD5、总氮TN、总磷TP等等，一系列的生化过程都应该维持在曝气池中的微生物中。DO的动态平衡主要包括两个方面的内容，这样才能精确控制曝气池溶解氧（DO）环境，一是氧扩散过程，空气从曝气池底部的曝气头释放，这样在鼓风曝气系统中，氧气从气相向液相中转移；二是氧消耗过程，好氧处理过程的各种环节在此过程中得到综合，包括生物脱氮、有机碳去除过程和生物除磷等等，上述综合作用的结果则是DO的消耗。考虑到在特定的时间内，存在变化的污水厂的进水水质和水量，也存在变化的耗氧量，所以，为了保证出水水质，以及保证处理环境的稳定，只有满足时段内的供氧量和耗氧量相均衡的条件。

2.3 精确流量控制过程的主要部分内容

设计生物处理模型，满足汇总统计和分析处理某一特定污水处理厂的历史运行数据，这些数据包括BOD5、进水、TP、SS、CODcr、以及TN（NH3-N）等，相关的系统中的一些特征参数和补偿参数在污水厂生物处理过程汇总得以确定。然后可以通过仿真研究，使得特征参数的有效性得以验证。在如此的过程中，污水厂的泥（底物）平衡、水平衡（包含污水负荷）、（曝气）平衡过程的稳态值，以及相关的扰动特征都能够相应获得，另外一些额外的环境影响因素也应该考虑进去，包括：固体悬浮物MLSS组分、pH值和温度等等。

当前需要的曝气量可以根据理论模型计算获得，特征参数和补偿参数通过建模而获得，然后可以依次进行气量的精确控制，这就是在线实时控制过程。三种类型的数据在控制中需要获得，相关的特征参数在对于历史数据统计分析后方可获得，还包括相关的扰动带来的补偿参数，在线数据等等。比如，冬天和夏天温度不同而造成耗氧特征明显不同，池底沉淀物浓度变化也会对耗氧带来很大影响。对于水量变化、pH值等水质变化的可能造成扰动的输入来说，这些数据称为前置数据，在AVS系统不应该DO值发生变化后再进行调节，而是获得这些数据后应该进行相关的抑制操作，DO值为目标数据，为了更好确定控制结果，系统应该进行跟踪DO值。

2.4 AVS精确曝气系统流量分配

在全开的情况下，此时电动流量调节阀门的压力损失最小，而压力损失随着开度减少而上升。电动流量调节阀在大开度的工况下，这则是出于优化运行和节能的考虑，应该平衡流量调节性能和空气压力损失的关系，尽可能为最优阀门开度组合的最小压力损失成为可能，使得压力损失造成的能源损耗最小，同时，还应该考虑到此时给出鼓风机允许的最小输出压力。另一个重要因素则是液位，曝气头出口压力低是由于较低的液位，这样容易使得从低压出释放气体，在液位较高处则容易产生供气不足的现象，液位过高的情况也时有发生，这样也许就造成无法曝气的情况出现。生物池液位经常产生波动有时也是由于污水厂每日进水的时间分布特性导致，这个因素在实际控制中必须考虑到。

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关键词：污水处理；曝气系统；节能；降耗

中图分类号： U664.9 文献标识码： A

1引言

新时期，城市污水处理更多的采用的是生物处理法，其中应用最为广泛的是活性污泥法与生物膜法。为保证处理效果质量，为生物处理池提供足量的DO，污水处理厂的曝气系统设计必不可少。

2现有污水处理厂曝气系统能耗的分析

2.1 从生物处理工艺方面分析

在污水处理中必须对曝气系统进行控制，要对气量的大小，曝气的时间长短进行控制，因为污水处理工艺的曝气池后往往会有二沉池，如果曝气时曝气量过小，在后续工艺中的二沉池就可能出现因缺氧而造成污泥的腐化，池底厌氧产生大量气体，使池底的污泥上浮。如果曝气时间过长，就会导致曝气量过大，曝气池能就会发生过高的硝化作用，这样就会有大量的硝酸盐进入沉淀池，再由反硝化细菌的作用在沉淀池产生大量的N2，致使池底污泥上浮。处理效果降低，能耗增加。曝气量的分布是否均匀也影响曝气效果。一般污水处理工艺会在曝气池底均匀分布曝气装置，但如果有部分曝气头堵塞，就会导致发生堵塞的位置曝气量少，其他没有堵塞的位置相应的曝气量就增大；有时也会存在某些位置的曝气头损坏，造成损坏位置曝气量剧增，其他位置曝气量大大减少。这些情况都会造成生物反应池曝气不均匀，处理效果降低，造成曝气系统的能耗损失。

2.2 从行业现状方面分析

对已经建成并运行的污水处理厂进行调查，发现自动化程度较低，能耗较高。很多水厂存在设计与实际投产运行的自动化要求不符，或在运行一阶段后，把部分自动装置改成手动，特别是曝气系统，半自动半手动。总结其原因有以下几点：

一、自动化技术未能与工艺设计相结合。由于我国污水处理起步较晚，早先的自动化系统都是引进国外的技术，即使现在部分产品我国已经有成熟产品，但自动化软件编程工程师一般都不是专业的污水处理行业的，大部分都是化工。冶金行业的自动化工程师，对处理工艺了解不深，不能完全达到污水处理工艺进行编程设计，大多数是套用自己所熟悉的本行业的一些技术及参数，这样就导致所用的自动化系统与污水处理工艺并不完全相符，造成处理效果不理想。

二、运行维护时自动化系统操作培训不到位。很多厂家调试运行时对污水处理厂的运行人员的培训不到位，只培训一些基本的操作，运行人员不能从理论上深入的研究和了解控制系统，或污水处理厂的运行人员更换频繁，致使部分培训内容丢失，使自动化操作达不到运行要求。

三、运行经验利用不足。因为污水处理厂在长期的运作中，会有规律可循，但污水处理厂的运行和管理人员往往不注意总结这些经验，致使其他相同规模的水厂在建设中利用不上

这些经验。

2.3 从计算建模方面分析

污水处理曝气量的计算非常繁琐，在对曝气池中溶解氧（DO）的控制时，自动系统的参数都是根据水厂的水质和季节不同而进行不断的调整。从理论方面来看，对污水的生物处理时采用非线性的方法，具有随机性、多变性及滞后性的特征，所建立的模型都是有条件和现有的经验所确定的参数，所以通过建模也不能准确的调节溶解氧（DO），这样就造成了风机出口阀门的频繁开闭，降低设备寿命和能耗的增大。

3污水处理厂曝气系统的节能分析

耗氧生物处理的曝气过程是个非常重要的过程，处理出水的水质的好坏，直接受曝气池内溶解氧（DO）的多少和污水混合程度的影响。曝气有充氧和搅动、混合的作用。常用的生物反应池内的曝气系统是由鼓风机、管道及曝气装置组成[2]。所以实现曝气系统的节能就要从这几方面组成着手。

3.1 曝气装置的选择

选择曝气装置应遵循系列原则：

一、为了节能效果好，应选用氧利用率较高的曝气装置；

二、应选择不易堵塞，便于维护，故障易于排除的曝气装置；

三、应选择结构简单，工程造价较低的曝气装置。

现在常用的曝气装置是微孔爆气器，其主要有盘式微孔爆气器和管式微孔爆气器，盘式微孔爆气器分为橡胶膜和陶瓷。盘式曝气器以其低廉的价格首先被广泛采用，但在应用过程中其易老化、易堵塞、使用寿命短等缺点就暴露出来了，所以技术更为先进的管式曝气器就被当下设计人员广泛选用。通过应用对比，管式曝气器要比盘式曝气器的氧利用率高20%，可以降低能耗20%左右[3]。随着技术的进步，要选用更先进的曝气器，这样才能真正实现能耗的降低。

3.2 曝气装置的分布

曝气池内微生物降解污水中的有机物的工程，包含微生物自身生长的过程，微生物经历对数期、衰减期及内源呼吸期。同时曝气池里的溶解氧（DO）也随之变化，符合曲线（见图1），通过曲线可以看出曝气池的曝气装置应该按照推流式进行分布，沿池长方向，污染物浓度减低，所需曝气量递减，这样分布就避免了沿池长末端的曝气量的浪费，达到节能的作用[4]。

3.3 曝气量的控制

我们在计算曝气量的时候，曝气池不按平均需氧量计算，这样就会造成曝气池进口端有机污染物含量高的位置曝气量不够，曝气池出口端的有机污染物含量低的位置曝气量过多，造成能耗的浪费，出水也不合格。所以在曝气池内布置曝气管时，要根据每段的曝气量合理的选用曝气管，如曝气池进口端选用φ63 的UPVC 管道，在中间端选用φ53 的UPVC 管道，在出口端选用φ32 的UPVC 管道。这样就避免了曝气量的浪费。

3.4 鼓风机的选择

鼓风机是目前应用最广的曝气风机，所以合理的选用风机，也是节能的关键，鼓风机的出口一般会有挡板、逆止阀、调节阀等，阀门和管道管件过多会造成能耗。由于曝气池内的曝气量和曝气时间是变化的，所以曝气风机出口的阀门就处于频繁的调节状态，随着科技的进步，一种采用变频器改变电机转速的变频风机慢慢的得到大多数人得认同，通过曝气量的大小改变曝气风机电机的转速，这样就避免了传统机械运行方式的能耗的损失。

4结论

综上所述，造成曝气系统能耗的原因有很多，节能方面我们主要从曝气装置的选择、分布、曝气量的控制及鼓风机选择这几个方面进行系统的论述，选用管式曝气器代替盘式曝气器，曝气装置选用沿池长方向渐疏的布置方式，严格控制曝气量，在满足工艺对风量及风压的要求下选用变频风机，来有效的降低污水处理厂曝气系统的能耗。

污水处理厂的曝气系统的节能，不是一天两天就能实现的，是需要做好长期作战的准备的，要想实现污水处理厂曝气系统的真正节能，就要从污水处理厂的最初设计着手，从建设前的设计阶段就完善设计，选用合理的工艺和设备，并在运行时加强管理，发现有落后的工艺或设备，就马上进行改造，这样才能不断的降低污水处理厂的能耗，真正为国家倡导的“节能减排”贡献力量。

参考文献：

[1]林荣忱，李金河. 污水处理厂泵站与曝气系统的节能途径[J]. 中国给排水.1999.15（1）.

[2]李建勇，王建华. 曝气流量控制系统用于污水处理厂的节能降耗[J]. 中国给排水.2007.23（12）.

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【关键词】城市污水厂 污水处理 工艺

一、活性污泥法

活性污泥法是水体自净的人工强化，是使微生物群体在曝气池内呈悬浮状，并和污水接触而使之净化的方法。包括标准活性污泥法、STEP 曝气法、长时间曝气法、分段式曝气法、限制曝气法以及AB 法等传统活性污泥法的改型和AO 法、AOO 等近年来开发高效脱氮除磷工艺。目前，活性污泥法占主导地位，适用于处理生活污水所占比重较大的城市污水，但随着如AO 法、AOO 法、AB 法等新工艺的开发，对于工业污水成份比较高的污水的处理效果也有了提高。

（一）传统活性污泥法

优点： ①不宜采用物理化学方法处理的废水，BOD 去除率可达95 %以上。②建设投资额高，但处理的动力费较低。缺点：所需停留时间长，设备庞大，基建投资大，因而要加各种构筑物，使各种构筑物容积增大，从而使处理厂面积增大，增加管理人员及管理难度。发展方向： ①为了废水体系的组分、浓度均匀化，重新估价预处理，重新研究调整槽；②探讨选择活性污泥微生物系的菌种；③活性污泥法的设备中引入仪表化和拟定管理指标。

（二）间歇式活性污泥法

近几年来随着城市规模的不断扩展以及城镇自身的发展，下水道设施已呈现出大城市转向中小城市、农村小镇的趋势，小规模污水处理设施逐步增加，农村小城镇对于改善生活环境条件的要求越来越迫切了。

小规模污水处理设施与大规模处理设施比较，它的自然条件和社会条件大不相同，因此，必须研究采用适于小规模污水处理设施，用以取代过去的大规模处理方式。小规模污水处理应具备如下特点： ①容易运行管理； ②维修方便； ③建设费用低； ④出水水质良好。经过国内外一些污水处理厂（如日本千叶县的大原町污水净化厂等） 的多年实践证明，间歇式活性污泥法正是一种能满足这些条件的处理方法。间歇式活性污泥法是采用一个处理池进行曝气、沉淀、排出处理水，使设备简单化、小型化，池内流态分明，运行管理方便，可做到无人运转，对于流入污水的负荷变动，有缓冲能力，处理性能稳定，不仅能去除有机物质和悬浮固体而且脱氮效果好。间歇式活性污泥法具有代表性的方式，一般设2 个曝气沉淀池，连续进入混合污水，各自错开半个周期进行运转，运行一个周期为6h，周而复始，反复进行。

（三）AB工艺法

AB工艺法也称为吸附生物降解法，是20世纪70年代中期首先在德国兴起的，是传统活性污泥法的一种改型。从许多污水厂资料中表明该工艺在处理难降解的工业废水或较高浓度的城市污水处理方面，它与普通活性污泥法相比，有特殊的净化机制和多方面的优越性。它把传统活性污泥法的曝气池分为两段――A 段和B 段，A 段在对有机物质吸附、吸收、氧化三种方式中，前两者起主要作用，而B 段主要由后两者起作用，特别是氧化作用占主要地位。

（四）AO 法及AOO 法

AO 法及AOO 法是近年来开发出的生物脱氮除磷新工艺，与传统的化学和生物脱氮除磷相比，它还有效提高了BOD、COD、SS 的出水指标。AO 法是缺氧、好氧的简称，AOO 法是厌氧、缺氧和好氧的简称，脱氮是在缺氧段完成的，除磷则要求有厌氧段。AO 法主要是脱氮，AOO 法可以同时去除氮、磷。这两种工艺都要求污水充分曝气，使含氮有机物充分硝化，所以必须降低污泥负荷，延长曝气时间和增大鼓风量。根据天津东郊污水处理厂和沈阳市北部污水处理厂的实践，采用AO 工艺比传统活生污泥流程的曝气池容积、二沉池容积、回流污泥量、鼓风量和曝气装置数量都增大一倍左右，而且由于该工艺要求比较低的污泥负荷，否则不足以达到污泥好氧稳定，所以AO法将带来基建投资和电耗的大幅度增加。AOO法在缺氧段前面还加有一个厌氧池，以达到对磷的有效去除效果，基建费用与电耗比AO工艺更高点。

二、序批式曝气法（SBR法）

序批式曝气法（SBR） 是一种古老的工艺，最初是在一个池中间歇进水、间歇曝气，然后沉淀、排水、排泥，处理工序相当简化。如采用延时曝气的SBR 法，还可省去污泥消化、沼气贮存利用工序，整个污水厂只需要几个构筑物。目前，我国只在一些规模不大的城市污水厂应用，规模为每天10 000m3 以下，但由于其突出的简易特点，已显示出管理简单、运行稳定等优点，引起人们广泛的重视。该工艺不仅工艺简单，而且对水量水质的变化有很强的适应性，可以省去调节池，不存在污泥膨胀的危险，污泥沉降性好，可以脱氮除磷，出水水质好，占地省，在一定规模下造价省，运行费用低。它的缺点是进水、曝气倒换频繁，且由于排出装置，国内尚未形成该工艺，发展有一定限制，一直未能推广。但仍是两种很有潜势的工艺，逐渐受到重视。SBR工艺近年来发展很快，已出现多种改型，目前常用的有以下几种型式： ①传统间歇进水，间歇曝气，这种型式对水量水质变化适应性强，水量变化很大，水型污水厂最为适用。②连续进水，间歇曝气，对进水不加控制，但必须使其不影响沉淀。③双池串联，连续进水，前池连续曝气，后池间歇曝气，从后池往前池回流混合液以保持污泥浓度。后两种形式均为连续进水，可用于较大型污水处理厂。

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摘要：云南省某县城污水处理厂设计规模4.0万m3/d，一期为2.0万m3/d，污水处理工艺采用循环式活性污泥CASS法；污泥处置采用机械浓缩-机械脱水工艺；出水消毒工艺选用紫外线消毒法。具体介绍了CASS 法工艺的设计参数，工艺流程及工程设计特点，为CASS 法工艺在城镇污水厂的推广应用，提供一定的参考。

关键词：县城污水厂，CASS 法，水质，水量，工程设计

1 概述

该县位于云南省中部，东距省会昆明92km。气候属中亚热带低纬高原山地季风四季分明的气候。县城污水处理厂地处县城西部、南河与西河交汇处下游约3km，星宿江东岸，县城规划建设用地范围外，现状为旱地，缓坡，利于污水处理厂建设，便于尾水排放。设计总占地面积为32.59亩（考虑深度处理预留地，厂区整体布局紧凑合理，占地面积较小。），服务面积21.0km2，其中一期工程服务面积为12.8km2。该污水处理厂污水收集系统老城区采用截流式合流制，新城区采用完全分流制。整个工程分为两期建设，一期旱季设计污水处理能力为2.0万m3/d，雨季可超一定处理规模运行，工程总设计规模为4.0万m3/d，县城污水处理厂一期工程投资包括厂内构（建）筑物、管道、设备、仪表、电气、自控等计人民币4061万元。主要技术经济指标如下：处理1m3污水投资2030元（一期），处理1m3污水占地0.54m2（一、二期），处理1m3污水运行成本约0.58元。

2 CASS 法工艺流程

根据国家节约用地、严禁占用基本农田等相关土地政策，结合城镇污水厂生活污水为主、水量和水质变化大的特点，考虑县城污水处理厂运行管理水平，经多工艺方案筛选，最终确定：污水处理采用CASS工艺，污泥处置采用机械浓缩-机械脱水工艺，消毒选用紫外线消毒法。本工程具体工艺流程见图1。

图1 县城污水处理厂工艺流程图

3 工程设计

依据县城总体规划和污水处理厂规模预测，县城污水处理厂分二期建设，其中一期建规模为2.0万m3/d，二期建设规模为2.0万m3/d，规划期内设计规模为4.0万m3/d，本工程一期土建除CASS 池2.0万m3/d 设计，其它土建规模均按4.0万m3/d 一次设计建成。设备分期按需到位。本工程设计主要构（建）筑物见表1。

3.1 污水处理系统

3.1.1 粗格栅及提升泵房

根据县城污水处理厂建设要求，粗格栅提升泵房土建工程及设备位置预留均按4.0万m3/d 规模进行一次设计建成，设备分期安装。提升泵房设计需考虑污水量的变化，常年设计流量为4.0万m3/d，根据室外排水设计规范，取污水总变化系数为1.41，污水提升泵房实际设计规模为5.64万m3/d。粗格栅与提升泵房合建，粗格栅平面尺寸为15.0×3.0m地下式钢筋混凝土结构，深度6.0m，提升泵房采用平面尺寸为14m×6.0m的地下式钢筋混凝土结构，泵池深7.5m。

1. 粗格栅

粗格栅去除进水中较大的漂浮物，拦截直径大于20mm的杂物，以保护水泵不致堵塞与磨损，并保证后续处理构筑物的正常运行，减轻生物处理的负荷。

粗格栅2台置于提升泵站前端进水处，每道进水栅渠宽为1.5m，栅条间隙为20mm，安装倾角为75°；设无轴式螺旋输送压榨一体机1台置于粗格栅出渣口下，输送能力为2.0m3/h，长度7m，便于收集和输送粗格栅栅渣。

2. 提升泵房

提升泵房将污水一次提升，使污水以重力依次流过处理构筑物，以保证污水厂正常运转。

提升泵房一期配置3台潜污泵，流量620m3/h，扬程10m，功率22kw，两用一备。在泵房上方设计起重量为2吨，起吊高度为12m的电动单梁悬挂式起重机一台，用于泵房内潜污泵、闸阀等安装与检修。

3.1.2 细格栅及旋流沉砂池

1. 细格栅

细格栅进一步去除污水中的漂浮物及直径大于5mm的杂物，保证后续处理构筑物的正常运行。

细格栅置于旋流沉砂池的进水端，共设计两条流水槽，每条流水槽内设置一道细格栅，两条流水槽前端设置有一公用集水池，集水池与细格栅间设电动阀门控制进水量，其前后分别设置有手动检修闸门。细格栅共2台，栅渠宽度1.2m，栅条间隙5mm，有效水深0.75m，安装倾角60°，单台电机功率为2.2kw。设无轴式螺旋输送压榨一体机1台置于细格栅出渣口下，输送能力为2.0m3/h，长度6m，便于收集和输送细格栅栅渣。

2. 旋流沉砂池

旋流沉砂池利用物理原理去除水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机颗粒，如泥沙、煤渣等，保证后续处理构筑物的正常运行，旋流沉沙池也称钟式沉沙池、涡流沉沙池。它是利用水力涡流使泥沙和有机物分开，加速砂粒的沉淀，以达到沉砂的目的。该池具有基建、运行费用低和运行效果好等优点。

旋流沉砂池共1组，平面尺寸为Φ3.65m，旋流沉砂是一种利用机械力控制污水流态和流速，加速砂粒沉降的沉砂装置，污水由流入口沿切线方向流入沉砂区，通过水力搅拌带动，砂粒受离心力的作用甩向池壁，沉入砂斗，有机物则被送回污水中，调整转速，可使装置达到最佳沉砂效果。沉砂池中沉砂是利用压缩空气作用经过吸砂机，排砂管至砂水分离器处理后外运；搅拌吸砂机处理量1000~1800m3/h，电动功率为1.1kw；砂水分离器处理量为35m3/h，电机功率为1.3kw；压缩机风量110m3/h，风压为0.4kPa，电机功率2.2kw。

3.1.3 CASS 池

CASS反应池功能是利用生物吸附降解的原理，进行生物脱氮除磷，同时去除BOD5。在提供足够氧气条件下，并在生物反应池中营造厌氧、缺氧、好氧环境，利用生物反应池中大量繁殖的活性污泥，降解水中污染物，以达到净化水质的目的。

一期CASS反应池设计一座，分为2格，每格尺寸为60.0m×23.5m，总平面尺寸为2820m2，集曝气、沉淀于一体，周期运行。每周期包括：充水（曝气）、沉淀、滗水（闲置）等几个阶段。滗水（闲置）过程中排除剩余污泥。每座生物反应池前端设有生物选择区（A池）及兼氧反应区（B池）、主反应区（C池），进水与回流污泥在选择区（A池）混合，提高了底物的浓度梯度，可有效防止污泥膨胀。具体设计参数见表2。

（1）进出水控制

2格CASS池各设置1根进水总管和排水总管，分别连接每格池子的进、出水管，2格池体之间相互独立。来自旋流沉砂池的污水首先进入CASS池的A池，并迅速与回流污泥碰撞混合接触搅动后，折流进入B池，在B池水质水量起到缓冲后，在穿孔花墙的调配作用下从底部进入C池。进水主管上设置电动蝶阀，开闭由PLC 控制也可就地手动操作；出水管由滗水器滗水排除，滗水器升降由PLC 控制或手动强制控制。

（2）污泥回流、剩余污泥及排空

回流污泥设计采用DN300塑料管及回流污泥泵将C池的污泥按40%的回流比输送至CASS池的进水端A池内，在A池的回流污泥管端装有鸭嘴阀；剩余污泥设计采用DN200塑料管由剩余污泥泵输送至污泥池，开闭由PLC控制，也要手动操作；排空管采用DN400钢管由DN400手动阀门控制，靠重力将CASS池的污泥和混合液排放或放空至厂区排水管道汇集回送到粗格栅提升泵站泵池内。

（3）曝气系统布置

每格曝气池的好氧区由一根DN400主管输送压缩空气到地上再由各四只手动阀门控制分别送至B和C池的底部，这样设计主要是考虑到分段曝气量的控制与递减及曝气器的维护。好氧区采用盘式橡胶膜片微孔曝气器，兼氧区采用盘式橡胶膜片中孔曝气器，空气分配管道紧贴池底250mm左右，尾端设有排气嘴。通过调节空气主管管道上的电动蝶阀的开启度，可满足曝气所需风量；通过池上手动阀门可调整池段的需风量大小。两格共采用盘式橡胶膜片曝气器5284只，其中微孔曝气器4912只，中孔曝气器372只。

（4）CASS池设施要求

在每格CASS池的进水主管设置有DN500电动蝶阀；在每格CASS池末端设置有2台旋转式不锈钢滗水器，滗水器的出水经CASS池出水集水井输送至出水总管靠重力流入紫外线消毒渠。单台滗水量1400m3/h，最大滗水深度1.5m，功率1.5kw。同时在A池、B池内分别设置2台、1台水下搅拌器，以满足池体内污水脱氮除磷的要求。水下搅拌器共6台，叶轮直径为400mm，功率为2.5kw。在每格CASS池的C池内设置回流污泥泵1台，流量180m3/h，扬程8m，功率5.5kW；设置剩余污泥泵1台，流量100m3/h，扬程12m，功率5.5 kW；共计2台回流污泥泵，2台剩余污泥泵。

3.1.4 鼓风机房

鼓风机房按4.0万m3/d规模设计，土建一次建成，设备分期安装。一期设计选用3台离心鼓风机，二用一备，进风管直接与大气相通，在入口处加装消音空气滤罩，在出口处安装安全阀，止回阀和电动蝶阀，为节约能源，鼓风机采用变频调整装置，根据CASS池的曝气量需求，自动调节电机转速，达到节能的目的。鼓风机单台风量100m3/min，出口风压58.8kPa，轴功率126kW，电机功率160kw。在鼓风机房上方设计了起重量为2吨，起吊高度为6m，电动单梁悬挂式起重机1台，为便于安装及日常维护保养之用。

3.1.5 紫外线消毒渠

紫外线消毒设置于出水计量槽前端，土建采用半地下式混凝土结构，总平面尺寸12.80m×6.0m，其中水槽平面尺寸为7.3m×1.1m两道过水槽，一期一道过水槽。紫外线消毒设计采用低压高强紫外线消毒来菌法，计48根260w紫外线灯管平行于水流方向，并列安装在水槽内常水位以下，设计紫外线穿透率≥65%，杀菌指标：出水中所含大肠杆菌总数≤10000个/L。紫外线消毒灯管采用机械式自动清洗装置进行日常清洗。

3.1.6 污泥池

CASS池产生的剩余污泥进入污泥池，污泥池功能是贮存一定量污泥保证后续污泥系统正常运行。污泥池所在区域位于污泥脱水机房一侧，便于污泥泵输送，污泥浓缩池平面尺寸为7.0×4.8m，高4.8m，有效池深4.5m。

3.1.7 污泥脱水机房

污泥脱水机房土建按4.0万m3/d规模一次设计建成，它由污泥带式脱水机，絮凝剂投加设备和无轴螺旋输送机，空气压缩机等组成。污泥脱水机房设计采用二台带式脱水机，一用一备：通过螺杆式污泥泵将污泥浓缩池的污泥抽送到带式脱水机内，经多道压榨脱水后的污泥通过无轴螺旋输送机被直接送至停放在装料车间的污泥专用运输车斗内，外运焚烧发电。脱水机房由独立小型PLC控制其进泥，加药絮凝及脱水，也可手动操作，主要设备：带式脱水机2台，带宽为2.0m，功率5kw。加药设备1套，空气压缩机1台，皮带输送机2台等。

3.2 工艺基本原理及特点

（1）CASS池由三个区域组成，即由生物选择区，兼氧区和好氧反应区组成，该工艺处理的是城镇生活污水为主。具有完全混合型活性污泥法较强的抗冲击负荷能力的特点，兼具有推流型活性污泥的特点，采用鼓风曝气，具有曝气效率高的特点。

（2）生物选择区设置在CASS池前端的进水区，水力停留时间设计为0.6~0.8h，通常在厌氧条件下运行。进入生物选择区的生活污水和从好氧主反应区来的回流污泥（回流量约为平均流量的40%）在池中迅速相互混合碰撞接触搅拌。该生物选择区是按照活性污泥微生物种群组成的生物反应动力学原理面设计的，可有效地抑制污泥的膨胀，提高整个污水处理系统的稳定性。

（3）兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量瞬间变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化氮的反硝化作用。

（4）好氧主反应区则是最终去除有机底物的主场所。在设计中，主要考虑的是主反应区的曝气强度和曝气池中溶解氧高低值的控制，以便使主反应区内的主体混合溶液处于好氧状态，而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，促使溶解氧向污泥絮凝体的传递受到限制，从而使较高的硝酸盐则能较好地由污泥内向主体混合溶液传递，有效地进行反硝化，从而使好氧主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化的作用。

（5）污水处理专用机械、机电仪表、自动控制等设备以选用国产设备为主，一可节省投资，二便于维护、管理，三是配件、技术支持可靠；具有一定的示范性。

（6）该工艺可变容积的运行提高了对水质、水量波动的适应性和操作运行的灵活性。

（7）该工艺流程简单，土建和投资低（无初沉池、二沉池及规模较大的回流污泥泵站），自动化程度高，同时采用组合式模块结构，布置紧凑，占地少，分期建设和扩建方便的特点。

（8）本工程采用两池互通污泥装置的设计，从而保障了一旦某主反应池停产检修，即可将该池的活性污泥通过两池互通污泥装置将活性污泥调整到另一格主反应池内，从而避免了以往只要是停产检修，就必须排空放尽活性污泥的历史。当一主反应池检修完毕，再通过两池互通污泥装置将储存的活性污泥抽过来，避免了以往排空放尽，检修好了再重新培养、驯化活性污泥的过程，这在设计工艺上是一个突破。

（9） 本工程在CASS 池的两根进水管最高端处设计了独有的专用排气装置，一旦从旋流沉砂池出水管到CASS 池的进水管段发生了严重气堵现象，将导致CASS 池进不了水，水从旋流沉砂池四周溢出，搞得生产现场到处是污水，生产工艺被迫中断，这种现象长期困扰着运行管理人员。从设计角度看，这是一个很小的问题，但从生产管理，保证工艺正常运行的角度看，小小专用排气装置，可解决了现场管理的大问题。

（10）污水处理厂总占地面积32.59亩，厂内除构（建）筑物及道路占地外，其余均考虑绿化植草种树与景观设计，该污水处理厂一期绿化率42%，二期绿化率则达到35%。

4 结束语

CASS工艺是从常规SBR工艺和ICEAS工艺基础上发展起来的，具有较好的除磷脱氮效果，其技术成熟可靠，运行灵活，抗冲击能力强，占地面积小，构（建）筑物少，省去初沉池，二沉池，回流泵房等优点，适合于云南省及我国城镇污水厂规模不大，用地紧张，需分期建设的工程项目，有一定的示范性和推广价值。通过近几年的运行信息反馈，设计人员除必要的工艺优化选择外，设计人员还应认真总结所设计的污水厂实际运行情况，充分重视和尊重污水厂技术管理人员的意见和建设，并及时反馈到新厂设计及老厂改扩建工程中去。另外，选择污泥处理工艺的基础是污泥量和污泥的组成，因此在设计中应尽量客观，合理地确定两者。总之，一个好的城镇污水厂需要设计人员和运行管理人员密切合作，才能使其更好地发挥其社会、环境与经济效益。

参考文献：

[1] 曾科主编《污水处理厂设计与运行》北京 化学工业出版社 2001

[2] 北京市政设计总院主编《给水排水设计手册第五册―城镇排水》北京中国建工出版社 2004

[3] 王彩霞编《城市污水处理新技术》北京 中国建工出版社1990

[4]周雹著《活性污泥工艺简明原理及设计计算》北京 中国建筑工业出版社 2005

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关键词：城市污水处理自动化

1．城市污水处理特点

城市污水处理就是利用各种设施设备和工艺技术，将污水中所含的污染物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水则得到净化，并使资源得到充分利用，其生产工艺流程是比较庞杂的。污水处理过程控制是以物料平衡调度为主的连续性较强的慢处理过程。在污水处理过程中要用到大量的阀门、泵、风机及刮泥机等机械设备，它们常常根据一定的程序、时间和逻辑关系定时开、停。主要控制对象为：栅格、总泵房、沉砂池、生物反应池、沉淀池、加氯间、污泥处理装置、发电机房等。因此，基于现场设备自动化功能的全厂综合自动化的主要目标重点不仅仅是保证生产处理质量，而更现实的是减轻劳动强度、方便生产管理、提高设施设备的利用率、节能降耗、减员增效。一些发达国家的城市污水处理厂无不例外均配置了自动化技术水平愈来愈高的全厂综合自动化控制系统，其显著效果就是其运营人员数量的大幅度减少，节省成本。

2．污水自动化技术需求

由于节能减排作为当前水行业发展的重要任务之一，其工作的进展备受瞩目。而自动化与信息化技术作为水行业发展中的后助力量，保障着节能减排工作的有续进行。它将解决生产水、供水、排水处置及污水处置的过程控制与管理智能化，从而最大限度地减少水资源的浪费，基本实现水资源的优化配置，最大限度的让水资源循环利用起来。污水处理厂自控系统的要求是对污水处理过程进行自动控制和自动调节，使处理后的水质指标达到要求的范围；在中控室发出上传指令时，将当前时刻运行过程中的主要工作参数（水质参数、流量、液位等）、运行状态及一定时间段内的主要工艺过程曲线等信息上传到中控室。

2.1控制操作。在中心控制室能对被控设备进行在线实时控制，如启停某一设备，调节

某些模拟输出量的大小，在线设置 PLC 的某些参数等。为保证污水处理厂的安全运行，自控系统设立三种控制方式：现场就地控制、屏柜控制和远程中控室控制。

2.2 显示功能。用图形实时地显示各现场被控设备的运行工况，以及各现场的状态参数。

2.3 数据管理。依据不同运行参数的变化快慢和重要程度，建立生产历史数据库，存储生产原始数据，供统计分析使用。利用实时数据库和历史数据库中的数据进行比较和分析，得出一些有用的经验参数，有利于优化曝气池的准闭环控制，并把一些必要的参数和结果显示到实时画面和报表中去。

2.4报警功能。当某一模拟量（如电流、压力、水位等）测量值超过给定范围或某一开关量（如电机启停、阀门开关）阀发生变位时，可根据不同的需要发出不同等级的报警并能够实现声光报警。系统可自动切除相关故障设备或切换到现场手动操作方式。同时记录事故内容，并对相关参数进行事故追忆。

3．设备的控制方式与要求

污水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。 工艺流程图如下： 设备运行方式：

3.1 预处理。粗细格栅分别按时间顺序进行控制，15min 为一个周期，间歇时间 10min，每次运行时间为5min。粗细格栅同时还有设在格栅前后的超声波液位计的液位差控制，当液位差大于25cm 时，格栅同时连续运行。直到液位差下降小于10cm 时，格栅恢复到时序控制状态运行；污水提升泵的控制：污水提升泵主要根据水位启动和关闭。当池水位降至低水位（由液位计控制）时，系统发出报警信号；沉砂池：沉砂池旋流除砂机、搅拌机、砂水分离器可与提升泵实现联动控制。

3.2 罗茨鼓风机房。罗茨鼓风机转速由变频器调节，其控制原理是首先将设定值与检测值进行比较得到精确量E 和EC，通过模糊化变换成模糊量，再根据由大量实验数据和专家经验得出的模糊知识库把模糊输入量进行模糊推理得到相应的模糊控制量，经模糊判决将模糊控制量转化为精确控制量输出，从而实现对曝气量的控制，进而调节池中的DO 浓度。

3.3 剩余污泥泵站。在泵站内安装超声波液位计并在中控室显示水位，当水位超过 2 米时，水泵开始工作，当水位小于0.7 米时，水泵停机并发报警信号到中控室。当污泥池水位超过设定的最高水位时，水泵停止工作。

2.4 二沉池、脱水机房。二沉池污泥泵可实现自动启停根据池内污泥的液位变化设上限开下限停，可以实现远程控制。加药装置自动配料，溶解，投加于一体，定量投药装置具有液位控制、物料检测、振动辅助下料。

4．污水自动化处理技术趋势

随着自动化控制在污水处理中已得到的广泛应用，监控软件也有了飞速的发展。中央监控系统已经成为污水厂日常监控、运营管理和维护的中心。目前在国内污水处理市场占有率较高的监控组态软件分别是GE Fanuc的iFix、Wonderware的Intouch、西门子WinCC等。国内厂商以亚控、力控等为主。自动控制系统。污水处理厂的自动控制系统要求能够实现“集中管理、分散控制”的监控模式，使得局部故障不影响主体正常运行，将风险分散，确保系统的可靠性。系统内部的配置和调整灵活，构建弹性化，可根椐不同工艺处理要求及用户需求进行优化。并具备很好的开放性、兼容性和扩展性，可应用不同品牌的软硬件进行整合，可无缝的把分期建设的系统融为一体。

目前对广域污水自动监控系统的逐步建设和完善也越来越重视。监控软件正朝着大型化、信息化和网络化的方向发展。结合中小型污水处理厂的特点，广域监控是今后污水厂监控系统重要发展趋势之一。

总之，通过对现场总线控制系统的了解和研究的深入，智能化现场仪表和设备将应用到污水处理厂，构成完整的自控系统，会进一步提高污水处理的自动化和管理水平从而大大降低了工人的劳动强度。同时，随着污水处理技术的迅速发展，控制系统性能的不断提高，可以预见，PLC 自动控制系统在污水处理控制领域具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1].苌耀伟.浅谈自动化控制技术在污水处理行业中的应用[J].河南科技，2010. 14

篇8

关键词 污水处理；电气自动化；改造材料

中图分类号：U664 文献标识码：A 文章编号：1671―7597（2013）041-190-01

随着我国工业的迅速发展，自然环境不同程度遭受污染。目前国家环保总局非常重视环保发展，并大力支持环保企业和提倡环保理念，同时在国内建立了许多环保项目，污水处理是这些环保项目其中的一个。国内大中小型的污水厂就有几百家，仅湖北省襄阳市就有三家中小型污水处理厂并投入营运，它们分别是余家湖污水处理厂、鱼粱洲污水处理厂、观音阁污水处理厂。1 余家湖污水处理厂概况

余家湖污水处理厂项目是襄樊市政府重点工程，以BOT模式筹建；工程地点设在湖北省襄樊市襄城经济开发区；设计总规模为5万吨/日、近期规模为2.5万吨/日；采用A2/O氧化沟工艺进行二级生化处理，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

2 工艺简介

余家湖污水厂主要是处理工业废水（含少量生活污水），对于工业废水处理难度高，各项指标要求严格，为此采取了先进的污废水处理技术――MBBR+A20的生化处理工艺。

余家湖污水处理系统主要包括进水泵房、曝气沉砂池、鼓风机房、MBBR池、两条生物池、脱泥车间、排浆泵房等子系统。

3 曝气沉砂池在污水厂的作用

余家湖污水处理厂所采用的沉砂方式为曝气沉砂，曝气沉砂的优点在于沉砂效果好，出砂较一般沉砂方式要清洁干净，同时还能去除少量的BOD，同时在此基础上，针对园区工业废水的特点，还加上了撇油装置，为后续处理至达标排放提供良好的条件。

4 曝气沉砂池电气自控改造情况及电气设备改造材料

为了能够更好的满足工艺要求，曝气沉砂池电气自控改造情况：

桥式可以在吸砂池前后运行，到达最前端或最后端的限位时，停止几分钟（时间在上位机程序中可调），与撇油设备进行电气联锁，对水面油层进行撇出；直到桥式运行一个小时（时间在上位机程序中可调），并与吸砂泵电气联锁（程序中软联锁），吸砂泵把池底里的泥砂抽出；吸砂泵起动时与砂水分离机进行联锁（电气设备中的硬联锁）；

罗茨风机分为三种控制方式：手动/远程/自动；

在手动位置可以就地单台起动设备；

在远程位置可以由中控室上位机控制设备起停情况；

在自动位置时，罗茨风机自动起动，运行半小时后停止（时间由时间继电器调节）；罗茨风机并与吸砂泵进行电气联锁，吸砂泵抽砂时停止罗茨风机对桥式吸砂池曝气。

电气设备改造材料见表1。

5 脱泥系统概况

脱泥系统是由污泥泵房排过来的剩余污泥，污泥进入储泥池，由污泥提升泵提升污泥与加药絮凝剂混合后进入离心机脱水，然后把脱水后的干燥污泥从整个系统排出。余家湖污水处理厂脱泥车间的成套设备由上海离心机械研究所有限公司提供。

6 脱泥车间工艺自控改造及电气设备改造材料

工艺要求：

脱泥系统进行在反冲洗这个环节时或加药系统稀释絮凝剂时，新增的一台增压泵自动运行；

电气自动化控制要求：

为满足上述工艺要求电气自动化控制，新增的一台增压水泵分别与两台脱泥机系统及加药系统联锁控制。

电气设备改造材料见表2。

7 结束语

作者作为整个电气改造项目的主要成员，参与了电气自控改造系统的设计、安装和调试等工作。对整个电气控制系统从电气设备选型、方案设计、到方案具体实施的全部过程有了全面的认识，对整个电气控制工程设计、工程进度以及项目的整体把握上有了一定的理解。作者在此项工程实施以及课题研究的过程中，不管是专业技术上还是工程实践上都有了较大的收获。

参考文献

[1]于进，胡汉青.CASS污水处理工艺的自动控制[J].中国给水排水，2011，4.

篇9

近年来，随着我国城市化进程的不断发展，城市居民生活污水持续加多，一定程度上使城市污水处理难度加大。所以，要让中国城市污水处理厂建设步伐加快，同时使污水处理厂有关的政策进一步完善，增强对城市污水处理厂的运行管理，保证城市污水处理厂健康、固定和可持续发展。

关键词：

城市生活污水；处理厂；运行；管理

1城市生活污水处理厂运行管理问题

1.1污泥处置不当目前，在城市污水处理中，污泥的处理方式主要有综合利用、焚烧，填埋处理或未进行处置，其中，填埋的比重最大，对于污泥的处理工作还不够。没有处置的污泥中含量高的有机物、容易腐烂，有刺鼻的臭味，而且含有寄生虫卵、病原微生物，同时含有重金属和很难降解的有毒有害物质，非常容易对环境导致二次污染。

1.2污水处理水平低下中国城市起步相对晚的污水处理，尽管经济发展比较快，但是基础设施的建设还相对缓慢，在污水处理方面有很多的问题，部分城市还不够完善的污水处理设施。中国城市的污水排放量占全国污水排放60%左右的总量，但是比较少的污水处理厂数量，而且这些处理厂处理污水低于全国平均水平的能力，更低的生化处理能力。依据相关调查发现，全国将近94%的城市的污水在没有同过达标处理的状况下直接排入水体中，造成地面水与地下水不一样程度的发生污染。

1.3管理水平低，经费不足因为污水成分的繁杂性，必然程度上使污水处理技术的复杂性加大了，这对污水处理操作人员的技术素质和管理水平提出了更高的要求，直接妨碍了中国城巾污水处理全体能力的提高。中国污水处理在建设机制与运行管理机制方面依然沿用陈旧的计划经济机制，由政府个部承担污水处理的费用，而污水处理又是纯公益事业，这就导致了通常建不起，建起了又养不起的局面。

2城市生活污水处理厂运行管理措施

2.1重视污泥的处理城市生活污水的处理包括污水和污泥处理两个方面，在处理经过中不够重视污泥的处理，污泥处理依然是个薄弱程序，要予以高度关注。不然，随着污水处理的广泛存在，有也许会由于对污泥处置不当，发生满地污泥，导致二次污染。要从系统经济性思考，选取污泥形成量尽量少，还有让污泥获得稳定处理的工艺技术办法与工艺运行条件。

2.2优化污水处理基础设施污水处理需要优化的基础设施，同时也需要专业技术水平比较高的设施维护和管理操作人员，所以，要持续改善城市污水处理基础设施。在城市污水厂的运行经过中，操作人员的专业素质与技能直接确定着城市污水处理厂设备的优良运行，所以，城市污水厂要定期对工作人员实施必须的技能培训，持续提高污水处理设备操作人员的专科技术水平，保证城市正常运行的污水处理厂。

2.3开拓污水处理设施的投资渠道这几年来，因为中国污水处理设施、建设配套设施，由事业企业运营，属于政府收费形式，污水处理厂建设是一种事业企业拨款的方式进行建设的，而政府对于污水处理监督和投资，承担“一肩挑”角色，进而使污水处理发展步伐延缓了，污水处理效率降低了。因此，要经过市场机制，引入有效竞争、跟行业特征相符的运营和建设系统，改变陈旧投资形式，推动投资主体的企业化和多元化，完成市场化的运行管理，进而开拓城镇污水处理投资渠道，让政府资金投入压力降低，提高资金应用效率。

2.4增强运行监管污水处理厂建成后一定要安装在线监测体系，和环保部门联网，要完成及时正确地输送监测数据，并进行通报与警戒制度，全过程实时监控污水处理厂运行状况。对不能够稳定达标排放或运行率相对低的，要进行经济处罚。污水处理厂出水达标率要和污水运行费用拨付挂钩，出水不达标的，证明要由环保部门出具，当月的运行费用由财政部门核减。

3常见设备问题及处理对策

3.1格栅问题及处理对策格栅是预处理过程中一道关键工艺，它的作用是拦截去除大的固体物质，同时对后续工艺中的污水泵起保护作用，减少二沉池漂浮物，防止工艺管路堵塞。然而，不论不断运行还是间歇运行，由于格栅运行时间和污水接触，容易导致轴承磨损，运行发生卡阻情况，导致链条或拉偏耙齿、齿条脱落或别的机械故障。通过技术人员体系排查后依据格栅所展现的问题做出了相关的改进方案：对原格栅除污机进行更新，安装最新型号的回转式格栅。既使原格栅的工作负荷减轻了，又使细格栅的需求得到了满足，使去除栅渣量增大，提升格栅工作效率，为让污水净化进一步供应第一道屏障。

3.2曝气池与二沉池问题及处理对策如果二沉池发生污泥膨胀、上浮等一些不正常的现象，主要的原因可能是由于水质、水温或是曝气池的运行方法变化所导致的，操作者应定时地对可以反映出污泥特性的相关项目进行测试与计算，且要经常查看活性污泥的生物相、污泥的颜色与状态、上清液的透明度及气味等。要对曝气器空气管路内的存水经常进行排放，排放完成后立即紧闭放水阀。若曝气池的污水温度过低，可通过适当地延长曝气的时间、提升污泥的浓度或是增加泥龄等措施，来确保污水处理的效果。如果曝气池出现泡沫或浮渣，要及时分析其原因，并采取相应措施将其恢复到正常的状态。操作者根据二沉池的池组配置及进水量变化，要适时地调节各个池的进水量，保证配水均匀。

3.3履带脱水机问题及处理对策脱水机转速差越大，污泥在履带停留时间越短，泥饼含水率就越高，分离水含固率就可能越大。反之，转速差越小，污泥在履带停留时间越长，固液分离越彻底，但必须防止污泥堵塞。通过转速差自动加以调节，从而弥补进料过程中固体含量的变化。当确定好污泥的性质后，就可以调节进料投配的速率，降低投配量来使得固液分散；提高絮凝剂的加注率，加快固液分散的速度，从而提高分散效果。

4结束语

水资源短缺是许多地方面对的严重问题，所以，人们大力在我们的生活中倡导节省水资源，提升水资源的运用效率，发展节水型产业，从而让节约型的城市更好的建立。对污水处理厂来说，在前期设计阶段，要充分思考其生产运行中现实也许会遇到的问题出发，优化设计，保证污水处理厂运行稳定。在现实运行阶段，要重视污泥处理、加强人才培养和技术研究、建立管理监管平台及控制运行成本，同时要注意处理厂设备的运行管理，保证污水处理的质量。

参考文献：

[1]唐菠.城市生活污水处理厂运行效能评价指标体系研究[D].西南交通大学,2014.

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关键词：人工快渗生活污水应用处理效果

中图分类号：U664.9+2文献标识码： A 文章编号：

前言：人工快渗系统（CRI）是由传统的污水快速渗滤土地处理（简称RI）系统发展起来的，它采用渗透性能良好的天然介质作为主要渗滤材料代替天然土层，并掺入一定量的特殊填料，较原来RI系统有大大地改进，既有较高的水力负荷（1~ 3 m /d），又有较好的出水效果[1]。

“十二五”期间，全国规划范围内的城镇新增污水处理规模4569万立方米/日。其中，县城1006万立方米/日，建制镇955万立方米/日。全国规划范围内的城镇升级改造污水处理规模2611万立方米/日。其中，县城527万立方米/日，建制镇46万立方米/日。目前我国污水处理处于一个快速发展阶段，水处理能力缺口很大。人工快渗技术于2001年开始应用于实际工程，并在全国小城镇污水方面得到了应用和推广，具有运行成本低、运行稳定、出水效果好等明显的技术经济优势。因此，未来人工快渗处理工艺会越来越多应用在小城镇污水处理中。本文以重庆市九龙坡区某城镇生活污水处理工程为例,介绍人工快渗处理系统(CRI)工艺在城镇生活污水处理中的应用情况。

1工程概况

本污水处理工程位于重庆市九龙坡区某镇，属三峡库区，环保要求较高。本厂主要服务于某小镇的生活污水，另外还有部分经过处理的达到《污水排放城市下水道水质标准》的工业废水。整个污水厂设计最大处理规模为1400m3/d，占地3000m2，总投资580万（不含厂区外部管网）。采用砂滤+人工快渗处理工艺，处理出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准后，排入长江。

2进、出水水质

本污水处理厂主要处理污水为周边居民生活污水和经过处理达《污水综合排放标准》GB8978－2002三级标准的生产废水的混合水。其中居民生活污水最大设计值为1260m3/d，经过处理的生产废水最大设计值为140m3/d。参照库区同类型小城镇污水处理厂的进水水质及周边主要企业排水水质，最后确定设计进水质。设计进、出水水质见表1。

表1 设计进、出水水质

3工艺流程

主要工艺流程：

4主要构筑物设计及说明

4.1 预沉调节池本池由调节池和一个简易的初沉池构成。调节池有效体积约480m3 , 在最大设计进水量是能满足8h的停留时间，为全地下式。调节池前设置有一粗格栅，用于拦截较大的悬浮或漂浮状态的固体污染物，保证水泵正常运行，因栅渣量少采用人工清渣。预沉池类似于平流式沉淀池，主要去除污水中的SS，提高砂滤池进水水质。预沉池污泥斗容积为20 m3 ,根据进水SS情况定期把污泥通过污泥泵送入污泥干化池。

4.2砂滤池砂滤池分为并联四格，总过滤面积为16 m2。滤料分三层，由上至下分别为500mm厚石英砂层，料径在1－2mm ；中间为200mm厚碎石层，料径在5－10mm；底部为400厚卵石层，料径在50－60mm。整个池子在配水池上，为便于出水自流进入快渗池，砂滤池和配水均为地上式。砂滤池顶部设配水堰，保证各过滤表面的进水均匀；底部布设管道，同时作集水管和反冲洗管用,采用穿孔形式。砂滤池主要是降低出水中的SS ,从而降低进入快渗池污水的污染物负荷，保证人工快渗池更稳定持久地运行。

4.3配水池主要为了使快渗池能迅速的实现间歇性布水。有效容积约80m3。

4.4人工快渗池人工快渗池共设4座，分别独立交替运行。总过滤面积1200m2,设计水力负荷1.17m/d。人工快渗池对有机污染物的去除主要是通过吸附、化学转化与生物降解等作用实现。主要为生物降解作用，也有少部分非生物机制，但被截留下来的COD等污染物在系统落干过程中绝大部分被分解矿化，滤料中有机质在运行中始终处理一个相对平衡状态，所以一般不会有滤料层堵塞的情况出现[2]。

在人工快速渗池中,氨氮的去除机理是:在布水和排水阶段,NH3－N通过滤料颗粒吸附作用被截留在系统中;在落干期,吸附在滤料颗粒表面的NH3－N在亚硝化和硝化细菌作用下被氧化为NO3--N;当进入下一个布水阶段,吸附在滤料颗粒上的部分硝态氮被反硝化成N2和N2O等，从而达到去除氨氮的目的[3]。

4.5清水池有效容积约45m3 ,埋于地下。清水池主要用于储存冲洗砂滤池的水量。清水池后设有三角溢流堰，采用超声波流量计计量。人工快渗处理系统本身能有效去除一般病原菌、病毒、藻毒素等物质，故本工程未设污水消毒设施。但在特殊时期，如传染病流行季节，可根据卫生部门的要求采用投加次氯酸钠或漂白粉进行季节性消毒，出水作应急消毒处理以达到控制危害病菌的目的。

4.6污泥干化池分为两格，交替运行，总面积40m3。底部由上至下依次为棕垫、瓜米石层、碎石层和卵石层。污泥干化后打包外运。

5 运行情况

5.1处理效果本污水厂自2011年3月开始运行，至今已有两年，整体运行状况良好，以下为2012年8月水质分析加以说明

表22012年8月水质表

从表2中可以看出，设计TN值为35mg/L，但通过检测发现实际进水TN远远超过设计值，但由于人工快渗池滤料有很好的吸附和硝化、反硝化作用，所以出水水质氨氮和总氮总体还是达标的。22日和24日出水的氨氮、总氮和COD值都偏高，甚至超出标准，其原因是20、21、22这三天都在连续下雨，导致进水水量增加，SS值上升，使整个系统处理负荷加重。还有原因是人工快渗池基本一直处于布水和排水阶段，滤料没有经过落干，另外由于雨水长时间的滴落撞击和浸泡，滤料有板结情况出现，使得滤料里充氧不够，碳化菌和硝化菌的活性不足，水质状况直到24日翻晒后才有所好转。

人工快渗池进出水采用电动阀控制，操作简单容易。需要工人定期操作的只有砂滤池反冲洗和预沉池排泥。其它都设定好运行程序实现连锁控制。

5.2运行费用本厂主要运行费用为人工费、电费和维护检修费。

人工费：定员三人，按人均支出2.5万计，共7.5万。电费：本厂共有三组动力设备，调节池提升泵，污泥排泥泵，反冲洗泵。泵的年总能耗约为5.98万度电，按每度电0.6元计，总电费为2.99万。维护检修费：本厂除了泵和一些电动阀，其它设施基本不会坏或更换。年维护费用约1.8万元。

年总运行费用为13.29万元，则吨水处理费用为0.26元。

5.3运行问题快渗池在连续雨天处理出水效果会有总体下降趋势，当出现板结或排水时间变长时，需要及时翻松顶层200mm厚的滤料。

6 结论

经实践验证，人工快渗处理系统(CRI)工艺在城镇生活污水处理中具有良好效果：

（1）出水水质效果好，能达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准

（2）准操作简单，运行可靠，自动化程度较高

（3）快渗池不产生污泥，整个污水厂产生的污泥量少

（4）运行费用低，维护方面

（5）长时间下雨不利于快渗池充氧，处理效果变差；大雨冲刷或长时间未落干滤料易板结甚至长青苔等，恢复快渗系统工作量较大。

我们有理由相信： 随着科技的发展，人工快渗处理系统(CRI)工艺的逐步进步完善，一定会在城市污水处理中发挥越来越重要的作用，更好地为人类造福。

参考文献

[1] 何江涛, 钟佐燊, 汤鸣皋, 等. 人工构建快速渗滤污水处理系统试验研究[ J] . 中国环境科学,2002, 22