CASS工藝出水的紫外消毒系統改造
摘 要： 某污水處理廠采用紫外線對CASS池出水進行消毒，實際運行中由于CASS池出水 流量波動與設計值差距較大，造成紫外消毒系統損壞，殺菌效果達不到設計要求。通過對紫外消毒 系統進行技術改造，出水水質能夠穩定達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002) 的一級B標準。介紹了紫外消毒系統的改造方案，可為今后采用紫外線對CASS反應池出水進行 消毒的工藝提供參考。
關鍵詞： 污水處理； CASS反應池； 紫外消毒； 技術改造
紫外線消毒具有消毒速度快、效率高、對大腸桿 菌的平均去除率高、操作簡單、便于管理等優點，目 前已在污水處理領域廣泛應用。
1 工程概況
大連市某污水處理廠的原水為生活污水，設計 規模為6．0×10 m。／d，總變化系數K=1．3，主體工 藝采用CASS工藝，消毒方式采用紫外線消毒，設計 出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》 (GB 18918-2002)的一級B標準。該工程經調試 后于2005年正式投入使用。 工藝流程見圖1。
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| 圖1 污水處理工藝流程 |
2 主要構筑物及設計參數
① CASS反應池
設計CASS反應池2座，每座分4格，每格按程 序交替運行，運行周期為6 h，其中進水1．5 h、曝氣 3．5 h(進水同時進行曝氣)、沉淀1 h、潷水1．5 h。 通過時問排布控制2座CASS池連續進水、連續出 水。
② 紫外消毒渠
設紫外消毒渠1座，連續進水，水量為2 500 m³ ／h，共配置6個模塊108支320 W 紫外燈，且配 套設置導流板、跨水渠箱、空壓機、中控柜及無動力 自動堰門等。
3 實際運行狀況分析
該工程運行后發現，CASS反應池不能實現24 h 連續出水，沒有達到設計預期效果，實際每格的潷水 時間約為1 h，且潷水器的流量并不均衡。經過多次 調整潷水器的控制方式，CASS池在潷水期間的水量 一般為3 500—4 500 in ／h，平均流量>3 600 m³/h， 少數時段峰值流量>4 500 m³/h，且每1．5 h有一次 停水過程。
由于該工程紫外消毒系統以24 h連續流的方 式進行設備配置，故實際運行過程中的流量波動使 紫外消毒系統損壞，運行不穩定，主要表現在以下幾 個方面：
① 峰值流量時殺菌效果不達標
瞬時最大流量為1．25 m³／s(4 500 m³ ／h)，已經 達到設計流量0．69 m³ ／s(2 500 m³/h)的1．8倍，因 而出現了燈管數量不足，紫外劑量不夠，進而殺菌效 果不達標的問題。
② 燈管頻繁啟動，嚴重影響使用壽命
紫外消毒系統的紫外燈管完全浸沒于水中，利 用流動的水體自然冷卻，以避免燈管干燒損壞。因 此設計時，設備供應商考慮了燈管的干燒保護，即當 水位低于設定水位30 S后，第一排燈管自動熄滅并 報警；低水位信號持續5 min后，所有燈管自動熄滅 并報警。該工程實際運行過程中，每1．5 h燈管自 動關閉一次，來水后重新啟動，頻繁啟動導致燈頭發 黑、燈管發紅、紫外光強衰減很快，即單支燈的輸出 光強迅速衰減，影響系統總體劑量。
③ 水位控制裝置動作頻繁
按照連續流方式設計的自動堰門，在流量變化 頻繁時動作頻繁，設備磨損較大。為了避免小的波 浪及虛假信號的影響，水位控制裝置設置了一定的 反應延時，但該工程潷水開始和即將結束時水量變 化太大，水位控制裝置來不及反應，導致消毒模塊處 的水位過高或過低。
④ 套管結垢加重
當水位低于設定水位時，會導致燈管于燒，于燒 時燈管、套管表面溫度較高，套管上附著的水分迅速 蒸發，而水中的鈣、鎂離子極易在套管表面形成碳酸 鹽垢，進而影響套管紫外光的透過率。
4 改造方案
為解決該工程紫外消毒系統在運行中出現的諸 多問題，現提出以下兩種可行的改造方案，具體內容 如下：
方案一：對消毒系統進水水量進行調節，維持現 有紫外消毒系統不變。即在CASS反應池與紫外消 毒渠之間增加調節池，由提升泵均勻向消毒系統供 水，保證紫外燈管在24 h內連續運行。
改造方案一流程見圖2。
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| 圖2 改造方案一流程 |
此方案需新建調節池1座，有效容積為5 000 m³ ，停留時間為2．0 h；增加污水提升泵2臺(1用1 備)，單臺流量為2 500 m³／h，揚程為80 kPa，功率為 55 kW 。
方案二：對紫外消毒系統進行改造。新建1座 紫外消毒渠，原有渠道作為檢修超越渠道使用。新 建紫外消毒系統按照最大流量(4 500 m³／h)進行設 計，增加3個紫外消毒模塊，燈管數量由原108支增 加到162支，同時將水位控制裝置由無動力自動控 制堰門改為固定溢流堰，保證在零流量時燈管全部 淹沒在水中，不會頻繁啟動，保持24 h連續點亮；同 時保證在最大流量時堰上水深不會超出燈管有效殺 菌范圍。
改造方案二流程見圖3。
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| 圖3 改造方案二流程 |
兩種改造方案的技術經濟比較見表1。
| 表1 兩種改造方案的技術經濟比較 |
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5 結論
對上述兩個方案從技術可行性、工程實施、工程 投資、運行能耗及運行費用等方面進行綜合比較，可 以看出方案一投資高、占地面積大，由于沒有足夠的 預留用地，此方案較難實現；方案二優勢較明顯，雖 按最大流量設計會造成一定的浪費，但該方案投資 低、運行成本低、占地面積小、改造方便、運行管理簡 單，最終被采納。水廠經改造后于2008年正式運 行，實踐證明改造后的紫外消毒系統運行正常，出水 水質穩定達標。
參考文獻：
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