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1工藝流程及特點
1.1工藝流程
根據設計進水水質中COD、NH3-N指標較高，要求出水水質指標高，同時考慮包頭市為北方寒冷城市，水溫較低的氣候條件，污水排放對氮、磷提出要求，而且需對污水進行回用以便達到節約用水的目的。該污水處理站采用CAST工藝+絮凝沉淀工藝。
1.2工藝特點
（1）優化了處理構筑計物的布置，節省工程投資和占地面積。
構筑物盡量合建，節省工程建設投資和占地面積，該工程設計將集水池和提升泵房、加藥間和加氯間等采用合建。同時，構筑物之間盡量構筑物連接或合建，本設計粗格柵與提升泵房、細格柵與旋流式沉沙池等都連接在一起。
（2）設置旋流式沉砂池。
在沉砂池的設計中，一方面要考慮保證后續脫氮除磷厭氧、缺氧的狀態，保持碳氮、碳磷質量比，另一方面也要統籌考慮工程投資、占地和運行費用等諸多因素。因此，土右污水處理站采用旋流式沉砂池。旋流式沉砂池的進水是以切線方向進入，通過位于水池中心的葉輪慢速攪拌，形成平面的旋流，利用砂粒和水的密度不同，在旋流狀況下得以分離，由于完全利用水力和機械攪拌形成旋流，沒有曝氣設施，因此能保證進入CAST池預反應區的污水處于缺氧或厭氧狀態。
（3）運用適宜的污泥處理工藝，減少運營成本。
對污泥的處置采取直接機械濃縮脫水方式，不設污泥緩沖池，節省一次性投資，減小運行費用。由于污泥在濃縮脫水時停留時間較短，因而避免了磷的釋放，保證了系統運行的可靠性。
2主要構筑物及設備參數
2.1粗格柵間與提升泵房
粗格柵按遠期規模設計，粗格柵為地下式鋼筋砼平行渠道，設計格柵渠道2條，每條寬度1.1m，柵條間隙20mm，分別配回轉式機械格柵除污機，l用1備。根據格柵前后液位差，由PLC自動控制，同時設有定時排渣和手動控制排渣。提升泵房與粗格柵合建，進水泵房為鋼筋混凝土構筑物，長寬尺寸為7.0m×9.8m，有效水深6.8m，安裝3臺不堵塞式潛水污水泵，2用1備（其中1臺為變頻式），單泵流量700m3/h，揚程14m，電機功率55kW。
2.2細格柵及旋流沉砂池
細格柵間為地上式鋼筋混凝土結構，平面尺寸10.3m×14.1m。設計格柵渠寬1.6m，共計2條，配螺旋機械格柵除污機2套，柵條間隙3mm。曝氣沉砂池與細格柵間合建，為地上式柱形鋼筋混凝土結構，直徑3.65m，有效水深3.9m。采用立式軸承及葉輪2套，每池1套，與沉砂池配套使用，葉輪直徑為1500mm，轉速為15r/min，電機功率為1.1kW。采用螺旋式砂水分離器1臺，單臺流量20L/s，電機功率0.37kW。配有離心式鼓風機兩臺（1用1備），流量為7.5m3/min，揚程為5m，電機功率為2.2kW。
2.3CAST生物池
生物池是污水生物處理的核心構筑物，采用CAST工藝。1座鋼筋砼結構生物反應池，分為兩格，每格再分為預反應區和主反應區。每格平面尺寸為47m×30m，有效水深6m，預反應區:主反應區=1:9。BOD5污泥負荷為0.0479kg/(kg•d)，水力停留時間28.13h，混合液質量濃度4g/L，泥齡15d，污泥回流比30%，產泥率0.85kg/kg，微孔曝氣管有6000個。每池配有1臺回流潛污泵，流量為340m3/h，揚程為2.0m，功率為7.5kW。每池采用1臺剩余潛污泵，單臺流量為67m3/h，揚程為9.0m，功率為4kW。配有潷水器4臺，每池各2臺，潷水能力為1300m3/h。
2.4接觸池及再生水進水泵房
接觸池將生物池處理后出水進行消毒，同時作為再生水處理構筑物的進水泵站，建有1座。接觸池體積尺寸為21.5m×7.7m×4.0m，再生水進水泵房的流量為0.342m3/s。配有水泵3臺，2用1備，其中1臺變頻式，單臺流量為700m3/h，揚程為9m。
2.5加氯加藥間
加氯間為再生水處理進行消毒，由于進水存在含P高的時段，通過投加聚合硫酸鋁化學除磷，同時聚合硫酸鋁可以作為沉淀劑用于再生水[2]。加氯加藥間為1座鋼筋砼框架結構，建筑面積為13.5m×16.2m，采用2臺加氯機（1用1備），加氯量為8mg/L。加藥量為355kg/d，加藥濃度為10%。
2.6鼓風機房
建有1座22.5m×10m×7.5m框架結構的鼓風機房，配有3臺風機，其中2用1備，2臺變頻，單臺風量為70m3/min，風壓7m，總供風量為8400m3/h。單機功率為110kW。
2.7儲泥緩沖池
1座，鋼筋砼構筑物，圓柱形結構，尺寸為Ф6.0m×4.85m，配有1臺潛水攪拌器，功率為1.5kW。
2.8污泥濃縮脫水機房
通過濃縮脫水，降低污泥含水率，以減少污泥體積，便于污泥貯存、外運及污泥的再利用，脫水機房尺寸為L×B=24m×12m×6.8m+9m×6m×4.5m（泥棚）。主要設備有：2臺（1用1備）污泥濃縮脫水一體機，單機處理能力為7～36m3/h，帶寬1.5m，單機設計工作時間為10～12h；投泥泵2臺，流量為13～70m3/h，揚程20m，電機功率1.5kW；三箱系統式絮凝劑制備系統1套，最大投藥量為15.8kg/d，藥劑投加濃度1‰；空壓機2臺，流量0.13m3/h，風壓1.0MPa；2臺離心式沖洗泵，流量12～42m3/h，揚程45～56m。
2.9普通濾池
1座，6池式單層框架結構，尺寸為7.4m×6m×4.1m。設計參數為：氣沖強度55m3/(m2•h)，水沖強度15m3/(m2•h)，填料形式為均質石英砂濾料，配水形式濾板及濾頭配水，反沖洗風機、反沖洗水泵與曝氣生物濾池公用1套設備。
2.10清水池及再生水送水泵房
1座，鋼筋混凝土水池，尺寸為35m×15m×4m，池容為2000m3，送水泵臺數3臺（2用1備，1臺變頻），水泵揚程35m。
3運行效果
經過兩年的運行表明，包頭市土默特右旗污水處理站設備運行正常，出水水質除氨氮外都能達到城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918－2002）一級B標準，具體運行數據見表1。為了解決氨氮處理效果低的問題，在CAST反應池中添加碳酸氫鈉和反硝化菌，經過三個月的調試，出水氨氮質量濃度由44mg/L降到9.6mg/L，使所有的出水指標都能達到城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB18918－2002）一級B標準的要求。
4效益分析
土默特右旗污水處理站遠期總用土地面積90畝，工程建設總投資5800萬元，處理后的污水排入污水處理廠東側的水渠，經深度處理后回用電廠。作為包頭市土默特右旗基礎設施的重要組成部分，該污水處理站本身并不產生直接經濟效益，它的主要效益體現在社會效益。通過污水處理站的建設改善環境，提高環境的質量水平，改善黃河水質，減輕和避免污水排放對工業、農業生產及國民經濟發展造成的經濟損失等。因此，產生的間接經濟效益是非常顯著的。6結論通過對包頭市土默特右旗污水處理站CAST工藝設計參數以及工藝技術特點的分析可知，CAST工藝流程短、占地面積少、設備安裝簡便、運行成本低，污水在理想的靜止狀態下沉淀，需要的時間短、效率高，出水水質穩定有保障，生產操作與管理簡單。CAST工藝適用于有脫氮除磷要求的小規模城市污水及某些工業廢水的處理，隨著我國對小城鎮污水處理的日益要求，CAST會得到越來越多的應用，脫氮除磷的機理以及自動控制裝置的可靠性會得到更多的深入研究。CAST工藝將會成為我國小城鎮污水處理的首選，具有很大的發展潛力。
作者：陳莉榮 霍宗浩 劉文 單位：內蒙古科技大學能源與環境學院