CASS工艺出水的紫外消毒系统改造
摘 要： 某污水处理厂采用紫外线对CASS池出水进行消毒，实际运行中由于CASS池出水 流量波动与设计值差距较大，造成紫外消毒系统损坏，杀菌效果达不到设计要求。通过对紫外消毒 系统进行技术改造，出水水质能够稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002) 的一级B标准。介绍了紫外消毒系统的改造方案，可为今后采用紫外线对CASS反应池出水进行 消毒的工艺提供参考。
关键词： 污水处理； CASS反应池； 紫外消毒； 技术改造
紫外线消毒具有消毒速度快、效率高、对大肠杆 菌的平均去除率高、操作简单、便于管理等优点，目 前已在污水处理领域广泛应用。
1 工程概况
大连市某污水处理厂的原水为生活污水，设计 规模为6．0×10 m。／d，总变化系数K=1．3，主体工 艺采用CASS工艺，消毒方式采用紫外线消毒，设计 出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB 18918-2002)的一级B标准。该工程经调试 后于2005年正式投入使用。 工艺流程见图1。
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| 图1 污水处理工艺流程 |
2 主要构筑物及设计参数
① CASS反应池
设计CASS反应池2座，每座分4格，每格按程 序交替运行，运行周期为6 h，其中进水1．5 h、曝气 3．5 h(进水同时进行曝气)、沉淀1 h、滗水1．5 h。 通过时问排布控制2座CASS池连续进水、连续出 水。
② 紫外消毒渠
设紫外消毒渠1座，连续进水，水量为2 500 m³ ／h，共配置6个模块108支320 W 紫外灯，且配 套设置导流板、跨水渠箱、空压机、中控柜及无动力 自动堰门等。
3 实际运行状况分析
该工程运行后发现，CASS反应池不能实现24 h 连续出水，没有达到设计预期效果，实际每格的滗水 时间约为1 h，且滗水器的流量并不均衡。经过多次 调整滗水器的控制方式，CASS池在滗水期间的水量 一般为3 500—4 500 in ／h，平均流量>3 600 m³/h， 少数时段峰值流量>4 500 m³/h，且每1．5 h有一次 停水过程。
由于该工程紫外消毒系统以24 h连续流的方 式进行设备配置，故实际运行过程中的流量波动使 紫外消毒系统损坏，运行不稳定，主要表现在以下几 个方面：
① 峰值流量时杀菌效果不达标
瞬时最大流量为1．25 m³／s(4 500 m³ ／h)，已经 达到设计流量0．69 m³ ／s(2 500 m³/h)的1．8倍，因 而出现了灯管数量不足，紫外剂量不够，进而杀菌效 果不达标的问题。
② 灯管频繁启动，严重影响使用寿命
紫外消毒系统的紫外灯管完全浸没于水中，利 用流动的水体自然冷却，以避免灯管干烧损坏。因 此设计时，设备供应商考虑了灯管的干烧保护，即当 水位低于设定水位30 S后，第一排灯管自动熄灭并 报警；低水位信号持续5 min后，所有灯管自动熄灭 并报警。该工程实际运行过程中，每1．5 h灯管自 动关闭一次，来水后重新启动，频繁启动导致灯头发 黑、灯管发红、紫外光强衰减很快，即单支灯的输出 光强迅速衰减，影响系统总体剂量。
③ 水位控制装置动作频繁
按照连续流方式设计的自动堰门，在流量变化 频繁时动作频繁，设备磨损较大。为了避免小的波 浪及虚假信号的影响，水位控制装置设置了一定的 反应延时，但该工程滗水开始和即将结束时水量变 化太大，水位控制装置来不及反应，导致消毒模块处 的水位过高或过低。
④ 套管结垢加重
当水位低于设定水位时，会导致灯管于烧，于烧 时灯管、套管表面温度较高，套管上附着的水分迅速 蒸发，而水中的钙、镁离子极易在套管表面形成碳酸 盐垢，进而影响套管紫外光的透过率。
4 改造方案
为解决该工程紫外消毒系统在运行中出现的诸 多问题，现提出以下两种可行的改造方案，具体内容 如下：
方案一：对消毒系统进水水量进行调节，维持现 有紫外消毒系统不变。即在CASS反应池与紫外消 毒渠之间增加调节池，由提升泵均匀向消毒系统供 水，保证紫外灯管在24 h内连续运行。
改造方案一流程见图2。
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| 图2 改造方案一流程 |
此方案需新建调节池1座，有效容积为5 000 m³ ，停留时间为2．0 h；增加污水提升泵2台(1用1 备)，单台流量为2 500 m³／h，扬程为80 kPa，功率为 55 kW 。
方案二：对紫外消毒系统进行改造。新建1座 紫外消毒渠，原有渠道作为检修超越渠道使用。新 建紫外消毒系统按照最大流量(4 500 m³／h)进行设 计，增加3个紫外消毒模块，灯管数量由原108支增 加到162支，同时将水位控制装置由无动力自动控 制堰门改为固定溢流堰，保证在零流量时灯管全部 淹没在水中，不会频繁启动，保持24 h连续点亮；同 时保证在最大流量时堰上水深不会超出灯管有效杀 菌范围。
改造方案二流程见图3。
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| 图3 改造方案二流程 |
两种改造方案的技术经济比较见表1。
| 表1 两种改造方案的技术经济比较 |
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5 结论
对上述两个方案从技术可行性、工程实施、工程 投资、运行能耗及运行费用等方面进行综合比较，可 以看出方案一投资高、占地面积大，由于没有足够的 预留用地，此方案较难实现；方案二优势较明显，虽 按最大流量设计会造成一定的浪费，但该方案投资 低、运行成本低、占地面积小、改造方便、运行管理简 单，最终被采纳。水厂经改造后于2008年正式运 行，实践证明改造后的紫外消毒系统运行正常，出水 水质稳定达标。
参考文献：
[1] 熊红权，李文彬．CASS工艺在国内的应用现状[J]． 中国给水排水，2003，19(2)：34—35．
[2] 陈婉如，李益洪．CAST工艺在污水处理厂的应用[J]． 中国环保产业，2006，(5)：28—30．
[3] 孙慧修．排水工程(第4版)[M]．北京：中国建筑工 、I 出版社，1995．
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