1工艺流程及特点
1.1工艺流程
根据设计进水水质中COD、NH3-N指标较高，要求出水水质指标高，同时考虑包头市为北方寒冷城市，水温较低的气候条件，污水排放对氮、磷提出要求，而且需对污水进行回用以便达到节约用水的目的。该污水处理站采用CAST工艺+絮凝沉淀工艺。
1.2工艺特点
（1）优化了处理构筑计物的布置，节省工程投资和占地面积。
构筑物尽量合建，节省工程建设投资和占地面积，该工程设计将集水池和提升泵房、加药间和加氯间等采用合建。同时，构筑物之间尽量构筑物连接或合建，本设计粗格栅与提升泵房、细格栅与旋流式沉沙池等都连接在一起。
（2）设置旋流式沉砂池。
在沉砂池的设计中，一方面要考虑保证后续脱氮除磷厌氧、缺氧的状态，保持碳氮、碳磷质量比，另一方面也要统筹考虑工程投资、占地和运行费用等诸多因素。因此，土右污水处理站采用旋流式沉砂池。旋流式沉砂池的进水是以切线方向进入，通过位于水池中心的叶轮慢速搅拌，形成平面的旋流，利用砂粒和水的密度不同，在旋流状况下得以分离，由于完全利用水力和机械搅拌形成旋流，没有曝气设施，因此能保证进入CAST池预反应区的污水处于缺氧或厌氧状态。
（3）运用适宜的污泥处理工艺，减少运营成本。
对污泥的处置采取直接机械浓缩脱水方式，不设污泥缓冲池，节省一次性投资，减小运行费用。由于污泥在浓缩脱水时停留时间较短，因而避免了磷的释放，保证了系统运行的可靠性。
2主要构筑物及设备参数
2.1粗格栅间与提升泵房
粗格栅按远期规模设计，粗格栅为地下式钢筋砼平行渠道，设计格栅渠道2条，每条宽度1.1m，栅条间隙20mm，分别配回转式机械格栅除污机，l用1备。根据格栅前后液位差，由PLC自动控制，同时设有定时排渣和手动控制排渣。提升泵房与粗格栅合建，进水泵房为钢筋混凝土构筑物，长宽尺寸为7.0m×9.8m，有效水深6.8m，安装3台不堵塞式潜水污水泵，2用1备（其中1台为变频式），单泵流量700m3/h，扬程14m，电机功率55kW。
2.2细格栅及旋流沉砂池
细格栅间为地上式钢筋混凝土结构，平面尺寸10.3m×14.1m。设计格栅渠宽1.6m，共计2条，配螺旋机械格栅除污机2套，栅条间隙3mm。曝气沉砂池与细格栅间合建，为地上式柱形钢筋混凝土结构，直径3.65m，有效水深3.9m。采用立式轴承及叶轮2套，每池1套，与沉砂池配套使用，叶轮直径为1500mm，转速为15r/min，电机功率为1.1kW。采用螺旋式砂水分离器1台，单台流量20L/s，电机功率0.37kW。配有离心式鼓风机两台（1用1备），流量为7.5m3/min，扬程为5m，电机功率为2.2kW。
2.3CAST生物池
生物池是污水生物处理的核心构筑物，采用CAST工艺。1座钢筋砼结构生物反应池，分为两格，每格再分为预反应区和主反应区。每格平面尺寸为47m×30m，有效水深6m，预反应区:主反应区=1:9。BOD5污泥负荷为0.0479kg/(kg•d)，水力停留时间28.13h，混合液质量浓度4g/L，泥龄15d，污泥回流比30%，产泥率0.85kg/kg，微孔曝气管有6000个。每池配有1台回流潜污泵，流量为340m3/h，扬程为2.0m，功率为7.5kW。每池采用1台剩余潜污泵，单台流量为67m3/h，扬程为9.0m，功率为4kW。配有滗水器4台，每池各2台，滗水能力为1300m3/h。
2.4接触池及再生水进水泵房
接触池将生物池处理后出水进行消毒，同时作为再生水处理构筑物的进水泵站，建有1座。接触池体积尺寸为21.5m×7.7m×4.0m，再生水进水泵房的流量为0.342m3/s。配有水泵3台，2用1备，其中1台变频式，单台流量为700m3/h，扬程为9m。
2.5加氯加药间
加氯间为再生水处理进行消毒，由于进水存在含P高的时段，通过投加聚合硫酸铝化学除磷，同时聚合硫酸铝可以作为沉淀剂用于再生水[2]。加氯加药间为1座钢筋砼框架结构，建筑面积为13.5m×16.2m，采用2台加氯机（1用1备），加氯量为8mg/L。加药量为355kg/d，加药浓度为10%。
2.6鼓风机房
建有1座22.5m×10m×7.5m框架结构的鼓风机房，配有3台风机，其中2用1备，2台变频，单台风量为70m3/min，风压7m，总供风量为8400m3/h。单机功率为110kW。
2.7储泥缓冲池
1座，钢筋砼构筑物，圆柱形结构，尺寸为Ф6.0m×4.85m，配有1台潜水搅拌器，功率为1.5kW。
2.8污泥浓缩脱水机房
通过浓缩脱水，降低污泥含水率，以减少污泥体积，便于污泥贮存、外运及污泥的再利用，脱水机房尺寸为L×B=24m×12m×6.8m+9m×6m×4.5m（泥棚）。主要设备有：2台（1用1备）污泥浓缩脱水一体机，单机处理能力为7～36m3/h，带宽1.5m，单机设计工作时间为10～12h；投泥泵2台，流量为13～70m3/h，扬程20m，电机功率1.5kW；三箱系统式絮凝剂制备系统1套，最大投药量为15.8kg/d，药剂投加浓度1‰；空压机2台，流量0.13m3/h，风压1.0MPa；2台离心式冲洗泵，流量12～42m3/h，扬程45～56m。
2.9普通滤池
1座，6池式单层框架结构，尺寸为7.4m×6m×4.1m。设计参数为：气冲强度55m3/(m2•h)，水冲强度15m3/(m2•h)，填料形式为均质石英砂滤料，配水形式滤板及滤头配水，反冲洗风机、反冲洗水泵与曝气生物滤池公用1套设备。
2.10清水池及再生水送水泵房
1座，钢筋混凝土水池，尺寸为35m×15m×4m，池容为2000m3，送水泵台数3台（2用1备，1台变频），水泵扬程35m。
3运行效果
经过两年的运行表明，包头市土默特右旗污水处理站设备运行正常，出水水质除氨氮外都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级B标准，具体运行数据见表1。为了解决氨氮处理效果低的问题，在CAST反应池中添加碳酸氢钠和反硝化菌，经过三个月的调试，出水氨氮质量浓度由44mg/L降到9.6mg/L，使所有的出水指标都能达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）一级B标准的要求。
4效益分析
土默特右旗污水处理站远期总用土地面积90亩，工程建设总投资5800万元，处理后的污水排入污水处理厂东侧的水渠，经深度处理后回用电厂。作为包头市土默特右旗基础设施的重要组成部分，该污水处理站本身并不产生直接经济效益，它的主要效益体现在社会效益。通过污水处理站的建设改善环境，提高环境的质量水平，改善黄河水质，减轻和避免污水排放对工业、农业生产及国民经济发展造成的经济损失等。因此，产生的间接经济效益是非常显著的。6结论通过对包头市土默特右旗污水处理站CAST工艺设计参数以及工艺技术特点的分析可知，CAST工艺流程短、占地面积少、设备安装简便、运行成本低，污水在理想的静止状态下沉淀，需要的时间短、效率高，出水水质稳定有保障，生产操作与管理简单。CAST工艺适用于有脱氮除磷要求的小规模城市污水及某些工业废水的处理，随着我国对小城镇污水处理的日益要求，CAST会得到越来越多的应用，脱氮除磷的机理以及自动控制装置的可靠性会得到更多的深入研究。CAST工艺将会成为我国小城镇污水处理的首选，具有很大的发展潜力。
作者：陈莉荣 霍宗浩 刘文 单位：内蒙古科技大学能源与环境学院