南昌昌北国际机场污水处理工艺的设计及运行

胡 彬

(江西省机场集团公司，江西 南昌 330114)

机场是一个特殊的运输部门，考虑到对净空的需要，一般都建在郊区和农村，远离城市。生产废水和生活废水无法直接排入城市污水管网，如果不加处理就直接排放，将会严重影响周边地区的水环境，因此机场废水的处理对水环境的保护至关重要[1]。

1 南昌昌北国际机场概况

南昌昌北国际机场始建于1996年10月，1999年9月正式竣工通航，是中部地区最为重要的干线机场之一，飞行等级为4E级现代化机场。该机场位于南昌市以北的新建县乐化镇，南与昌九高速(机场快速路)相连，距离南昌市中心约30km。现工作人员2000余人，2013年全年旅客吞吐量达到681.1万人次，迈入世界级大型机场行列。机场主要建筑包括：航站楼、航管楼、仓库、办公楼、宿舍、食堂、酒店、飞机配餐中心等。其中T1航站楼建筑面积约2.7万m2，T2航站楼建筑面积约9.6万m2。

2 污水厂设计规模

南昌昌北国际机场污水处厂站坐落于机场西南端，占地面积23.25亩。污水处理系统采用CASS处理工艺，设计处理水量为5000 m3/d，预处理按1000 m3/d，并留有远期扩建用地，污水处理厂接纳机场范围内的生活污水和生产废水。本期污水总变化系数K=1.74，中水设计流量为2000 m3/d。

3 设计水量和水质

南昌昌北国际机场的污水主要为机场生活污水，按2013年用水情况计算，日平均污水量为2000m3、最大量2600m3、最小量1500m3。经有关部门检测，进入污水处理厂的水质主要指标如表1：

表1 南昌昌北国际机场污水厂进水水质指标

4 设计出水水质

污水处理后部分回用，其余排入人工湖。根据《地面水环境质量标准》(GB 3838-2002)要求，污水处理厂出水应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准，回用水符合《城市杂用水排放标准》(GB/T 18920-2002)。主要指标见表2。

表2 污水水质标准

5 处理工艺选择

通过分析污水处理厂进、出水水质指标可知，本项目主要去除污水的氮和磷，由于进水的m(BOD5)/ m(CODCr)值为 0.46，污水具有可生化性，主体工艺应采用具有脱氮、 除磷功能的污水处理工艺。同时结合厂地情况和当地的气候条件，考虑污水处理厂对将来进、 出水水质、 水量变化的适应性，在进行反复研究的基础上，选择采用SBR的变形工艺CASS 法污水处理方案。

CASS工艺是在序批式活性污泥法(SBR)的基础上发展起来的，且具有以下优点：①工艺流程简单，占地面积小，投资较少，运行费用低；②CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大；③CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小，沉淀效果较好；④CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变比，运行灵活，抗冲击能力强；⑤CASS反应池中存在着较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性[2-3]。

本工艺设计从减少厂区占地面积、进水水质和出水要求角度出发最终确定采用CASS工艺。

6 工艺流程

机场污水采用雨、污水分流，雨水不做处理直接排放。污水汇集后由干管输送至污水处理厂，经处理后外排至人工湖。工艺流程如图1所示，原水经粗格栅和细格栅进行预处理，粗格栅用以去除污水中较大的漂浮物和悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去除那些不利于后续处理的杂物。工程采用自动清渣的回转式格栅，齿耙循环运行，截留物经皮带输送机送入螺旋压榨机，压榨打包后外运。 细格栅可以去除污水中较小的漂浮物和固体废物，确保后续工艺的正常运行。

经过细格栅处理后的污水进入旋流沉砂器，主要去除其中一定粒径的砂粒，以保证后续设备的正常运行。旋流沉砂器具有除砂效果稳定、砂水分离效果好、占地面积较小、污水未充氧、有利于后续生物除磷等特点。同时，沉砂器亦可去除污水中的部分浮渣及油脂等，保证二级处理中微生物的正常生长[4-5]。

经过粗格栅、 细格栅和旋流沉砂器处理后的污水进入整个污水处理站的核心—CASS 生物池，CASS生物池由厌氧池和主反应池两部分组成。污水连续不断地进入厌氧池，通过酶的快速转移，微生物迅速吸附污水中约85%的可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速增长过程，对进水水质、水量、pH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，污水再通过隔墙底部的连接口进入主反应池，经历一个较低负荷的基质降解过程，并完成泥水分离[6]。

CASS生物池按平均时流量设计，供氧量按最大时流量设计。尾水从CASS 生物池排水渠道流入一条开放式钢筋混凝土渠道进行紫外线消毒，紫外线灯管放置在渠道中部，当紫外线照射到尾水中的微生物时，发生能量的传递和积累，造成微生物的灭活，从而达到消毒的目的。紫外线消毒渠、构筑物之间的连通管均按最大时流量设计。生物池剩余污泥排入贮泥池，由于污泥含水率约为99.4%，向污泥中加入絮凝剂，混合后送入机械浓缩脱水机进行浓缩脱水处理，直到含水率降至80%，形成泥饼外运[7]。

图1 污水处理厂工艺流程

7 主要构筑物和设计参数

7.1 粗格栅及进水泵房

粗格栅间按远期流量设计，格栅渠道宽度1.0 m，格栅间结构尺寸为8.4×2.4 m，地下4.8m钢筋混凝土结构，地上4.8 m为钢材板雨棚。格栅间安装两台HGC-900型旋转式格栅除污机，宽度B=900 mm，倾角75°，格栅间隙b=20mm，N=0.75KW。

进水泵房为半地下式，地下6.2m为钢筋混凝土结构，地上为砖混结构。平面尺寸为6.4×10.0m，安装三台WQ250-15-18.5型号的水泵，2用1备，其中设置一台变频泵，Q=250 m3/h，H=15m，N=18.5KW。泵房内安装2T单梁滑动电葫芦一台。

7.2 细格栅及旋流沉砂器

细格栅和旋流沉砂器合建为一体，前段为细格栅间，后段为沉砂器。细格栅间设两道宽1.025m渠道，安装两台HGC-900型旋转式格栅除污机，格栅间隙b=5mm，N=0.75KW，倾角75°。每条渠道上安装两台1000×1000型闸板，以方便格栅检修。细格栅由栅前、栅后水位和时间继电器控制清污运行，栅渣经无轴螺旋输送机送至压榨机脱水后运走。

旋流沉沙池可以去除污水中粒径大于0.2mm的沙粒。其原理是通过机械作用，使水流形成旋流，增加了水流与沙粒之间的摩擦力，从而使沙粒上附着的有机物得到去除，有利于取得较为纯净的沙粒，砂水分离更易。

旋流沉砂器选用不锈钢旋流沉砂器，型号为XLCS720型，直径2430 mm，N=1.1KW。砂水分离器型号为LSF-320型，N=0.37KW，共2台，一备一用。旋流沉砂池出水进入配水井，其作用是将沉砂池总出水输送进入后续CASS生化处理工艺。

细格栅旋流沉沙池均露天布置。

7.3 CASS反应池

按平均时流量Q=5000m3/d设计，采用一座钢筋混凝土池子，分为四格，有利于工艺的灵活运行和分期建设。每格池净尺寸为27.85×7.0×4.5m，有效容积779.8m3，每格池分为主反应区和预反应区，预反应区设有选择池和配水池，进水和回流污泥在选择池混合，防止污泥膨胀。预反应区尺寸为7.0×4.0×4.5m，主反应区尺寸为23.6×7.0×4.5m。每格池设两台水下搅拌器，N=5.5KW，Φ=640mm，转速232rpm。PS-5000型旋转滗水器一台，工艺参数为：Q=300～500 m3/h，H=1-3 m，N=1.1kw，L=5m。WQ15-7-1和WQ15-10-1.5潜污泵各1台，主要作用是污泥回流和排除污泥，工艺参数为：Q=15m3/ h，H=7m，N=1kW和Q=15 m3/ h，H=10m，N=1.5kW，反应区均采用膜式微孔曝气管曝气，曝气管均匀分布在池底，每格布置Φ=70mm，L=1.0m曝气管194个。

CASS池设计最大水深4.0m，最小水深2.7m，撇水高度1.3m，平均水里停留时间14.8h，污泥龄约18天，污泥回流比20%。CASS生物池按连续进水，间歇曝气，周期排水运行，每个运行周期为4h，曝气2.0h，沉淀1.0h，滗水、排泥1.0h；曝气阶段污泥回流，滗水阶段后期排除剩余污泥。CASS池运行以时间过程和水量控制，曝气量根据池内溶解氧含量与控制陈旭中溶解氧的预先设定值对比来控制，所有控制均由PLC站自动完成。

7.4 紫外线消毒池

紫外线消毒池分为两格，结构尺寸为10.7×2.6m。采用低压高强紫外灯管48根，每根功率为25W。渠道出水端设置中水取水池，内设两台潜水泵，Q=100m3/h，H=10m，N=5.5KW。采用先进的紫外消毒设备2套，每套设6个模块，采用低压高强紫外线灯管48根，每根功率为25W，总功率12KW，为保证消毒槽的运行水位，配套自动水位控制器2台，安装在钢筋混凝土渠道内。在渠道出水端设置中水取水池，内设2台潜水泵，Q=100m3/h，H=10m，N=5.5kw，一备一用。

7.5 回用水池

回用水池容积考虑按生产水量50%计算，有效容积为1000m3，共1座。钢筋混凝土半地下结构，结构尺寸为18.4×18.4m，深度3.5m，有效水深3.3m，覆土深度1.0m，设有进出水管及溢流管道。

根据计算，送水泵房采用2台潜污泵，1用1备，型号WQ100-22-15，水泵性能参数为Q=100m3/h，H=22m，N=15KW，水泵均采用变频控制。

水池内设2台滤地反冲洗泵，型号WQ330-15-30，水泵性能参数为：Q=350m3/h，H=15m，N=30kw。

8 运行效果和经济技术指标

该污水处理厂实际出水水质如表3所示。从运行数据可以看出，该工艺处理效果良好，出水各项指标均达到GB18918—2002中一级B标准的要求，主要指标见表3。

表3 污水厂实际出水水质

9 结语

(1)设计采用了CASS工艺处理机场污水，使其出水水质达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级B标准的要求设计。

(2)CASS工艺具有出水水质好、管理简单处理成本低、污泥产量低、污泥性质稳定、脱氮除磷功能好等优点。本工程设计工艺合理，运行效果良好。

[1]孙俊飞.机场污水的处理[J].江苏航空，2001，03：19-20.

[2]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.

[3]任志强，谷峰，路永奇，等.CASS工艺处理城市污水的设计与运行[J].工业用水与废水，2011，42(2)：78-81.

[4]吴胜举，王洪涛.某城市污水处理厂沉砂池设计[J].工业用水与废水，2013，44(1)：42-45.

[5]董以广，任向锋.深圳市滨河污水处理厂改造工[J].中国给水排水，2011，27(2)：82-86.

[6]君珊.基于CASS工艺的城市污水处理研究综述[J].北方环境，2012，6(12)：56-60.

[7]沈文，熊家晴，文庆武，陈泽华，赖震宏.CASS工艺处理城市污水工程设计[J].工业用水与废水，2013，02：67-70.