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。

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。

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，同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

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。

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

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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