污水處理CASS工藝

1、.(Cyclic Activated Sludge System)又稱為循環(huán)活性污泥工藝。該工藝最早在國外應(yīng)用，為了更好地將其引進， 開發(fā)出適合我國國情的新型污水處理新工藝， 有關(guān)科研機構(gòu)在實驗室進行了整套系統(tǒng)的模擬試驗， 分別探討了 CASS工藝處理常溫生活污水、 低溫生活污水、制藥和化工等工業(yè)廢水的機理和特點以及水處理過程中脫氮除磷的效果，獲得了寶貴的設(shè)計參數(shù)和對工藝運行的指導(dǎo)性經(jīng)驗。將研究成果成功地應(yīng)用于處理生活污水及不同種工業(yè)廢水的工程實踐中，取得了良好的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益。并開發(fā)的CASS工藝與 ICEAS工藝相比，負荷可提高1-2 倍，節(jié)省占地和工程投資近30%。CASS(Cyc

2、lic Activated Sludge System)是在 SBR 的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)進水端增加了一個生物選擇器，實現(xiàn)了連續(xù)進水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進水），間歇排水。CASS 工藝的結(jié)構(gòu)原理2.1 CASS 基本結(jié)構(gòu)在序批式活性污泥法（ SBR）的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長方向設(shè)計為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)， 后部為主反應(yīng)區(qū)， 其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、 沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運行， 省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時可連續(xù)進水，間斷排水。2.2 CASS 原理在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸

3、附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進水水質(zhì)、水量、 PH 和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用， 同時對絲狀菌的生長起到抑制作用， 可有效防止污泥膨脹； 隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反應(yīng)、 沉淀、排水、 功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程， 而微生物則處于好氧、 缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。;.CASS 原理圖CASS 法工作原理如圖所示：在反應(yīng)器的前部設(shè)置了生物選擇區(qū)，后部設(shè)置了可升降的自動潷水裝置。其工作過程可分為曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段，周期循環(huán)進行。污水

4、連續(xù)進入預(yù)反應(yīng)區(qū)， 經(jīng)過隔墻底部進入主反應(yīng)區(qū)， 在保證供氧的條件下， 使有機物被池中的微生物降解。根據(jù)進水水質(zhì)可對運行參數(shù)進行調(diào)整。CASS 工藝的四個階段3.1 曝氣階段由曝氣裝置向反應(yīng)池內(nèi)充氧，此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的NH3-N 通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3-N 。3.2 沉淀階段此時停止曝氣，微生物利用水中剩余的DO 進行氧化分解。反應(yīng)池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開始進行反硝化反應(yīng)?；钚晕勰嘀饾u沉到池底，上層水變清。3.3 潷水階段沉淀結(jié)束后，置于反應(yīng)池末端的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液。此時反應(yīng)池逐漸過渡到厭氧狀態(tài)繼續(xù)反硝化。3.4 閑置階段閑置階

5、段即是潷水器上升到原始位置階段。CASS 工藝的技術(shù)特征4.1 連續(xù)進水，間斷排水;.傳統(tǒng) SBR工藝為間斷進水， 間斷排水， 而實際污水排放大都是連續(xù)或半連續(xù)的，CASS工藝可連續(xù)進水，克服了SBR 工藝的不足，比較適合實際排水的特點，拓寬了SBR 工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。 雖然 CASS 工藝設(shè)計時均考慮為連續(xù)進水， 但在實際運行中即使有間斷進水，也不影響處理系統(tǒng)的運行。4.2 運行上的時序性CASS 反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段根據(jù)時間依次進行。4.3 運行過程的非穩(wěn)態(tài)性每個工作周期內(nèi)排水開始時 CASS 池內(nèi)液位最高，排水結(jié)束時，液位最低，液位的變化幅度取決于排水比， 而排水比與

6、處理廢水的濃度、 排放標準及生物降解的難易程度等有關(guān)。反應(yīng)池內(nèi)混合液體積和基質(zhì)濃度均是變化的，基質(zhì)降解是非穩(wěn)態(tài)的。4.4 溶解氧周期性變化，濃度梯度高CASS 在反應(yīng)階段是曝氣的，微生物處于好氧狀態(tài)，在沉淀和排水階段不曝氣，微生物處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)。因此，反應(yīng)池中溶解氧是周期性變化的，氧濃度梯度大、轉(zhuǎn)移效率高， 這對于提高脫氮除磷效率、 防止污泥膨脹及節(jié)約能耗都是有利的。 實踐證實對同樣的曝氣設(shè)備而言， CASS 工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有較高的氧利用率。CASS 工藝的主要優(yōu)點;.5.1 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低CASS 的核心構(gòu)筑物為反應(yīng)池，沒有二沉池及污泥回流設(shè)備，一般情況下

7、不設(shè)調(diào)節(jié)池及初沉池。因此，污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。5.2 生化反應(yīng)推動力大CASS 工藝從污染物的降解過程來看，當污水以相對較低的水量連續(xù)進入CASS 池時即被混合液稀釋，因此，從空間上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇；而從 CASS 工藝開始曝氣到排水結(jié)束整個周期來看，基質(zhì)濃度由高到低，濃度梯度從高到低，基質(zhì)利用速率由大到小，因此，CASS 工藝屬理想的時間順序上的推流式反應(yīng)器，生化反應(yīng)推動力較大。5.3 沉淀效果好CASS 工藝在沉淀階段幾乎整個反應(yīng)池均起沉淀作用，沉淀階段的表面負荷比普通二次沉淀池小得多，雖有進水的干擾，但其影響很小，沉淀效果較好。實踐證明，

8、當冬季溫度較低， 污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS 工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30 高達 96%的情況， 只要將沉淀階段的時間稍作延長，系統(tǒng)運行不受影響。5.4 運行靈活，抗沖擊能力強CASS 工藝在設(shè)計時已考慮流量變化的因素，能確保污水在系統(tǒng)內(nèi)停留預(yù)定的處理時間后經(jīng)沉淀排放，特別是CASS 工藝可以通過調(diào)節(jié)運行周期來適應(yīng)進水量和水質(zhì)的變比。當進水濃度較高時，也可通過延長曝氣時間實現(xiàn)達標排放，達到抗沖擊負荷的目的。在暴雨時，可經(jīng)受平常平均流量6 倍的高峰流量沖擊，而不需要獨立的調(diào)節(jié)地。多年運行資料表明，在流量沖擊和有機負荷沖擊超過設(shè)計值

9、2 3 倍時，處理效果仍然令人滿意。而傳統(tǒng)處理工藝雖然已設(shè)有輔助的流量平衡調(diào)節(jié)設(shè)施，但還很可能因水力負荷變化導(dǎo)致活性污泥流失，嚴重影響排水質(zhì)量。當強化脫氮除磷功能時，CASS 工藝可通過調(diào)整工作周期及控制反應(yīng)池的溶解氧水平，提高脫氮除磷的效果。所以，通過運行方式的調(diào)整，可以達到不同的處理水質(zhì)。;.5.5 不易發(fā)生污泥膨脹污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題， 由于污泥沉降性能差， 污泥與水無法在二沉池進行有效分離， 造成污泥流失， 使出水水質(zhì)變差， 嚴重時使污水處理廠無法運行，而控制并消除污泥膨脹需要一定時間，具有滯后性。 因此，選擇不易發(fā)生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設(shè)計中必須考

10、慮的問題。由于絲狀菌的比表面積比菌膠團大，因此， 有利于攝取低濃度底物，但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢。而CASS反應(yīng)池中存在著較大的濃度梯度， 而且處于缺氧、 好氧交替變化之中， 這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出菌膠團細菌， 使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌屬， 有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。5.6 適用范圍廣，適合分期建設(shè)CASS 工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；連續(xù)進水的設(shè)計和運行方式，一方面便

11、于與前處理構(gòu)筑物相匹配，另一方面控制系統(tǒng)比 SBR 工藝更簡單。對大型污水處理廠而言，CASS 反應(yīng)池設(shè)計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當處理水量小于設(shè)計值時，可以在反應(yīng)地的低水位運行或投入部分反應(yīng)池運行等多種靈活操作方式；由于CASS 系統(tǒng)的主要核心構(gòu)筑物是CASS 反應(yīng)池，如果處理水量增加，超過設(shè)計水量不能滿足處理要求時，可同樣復(fù)制 CASS 反應(yīng)池，因此 CASS 法污水處理廠的建設(shè)可隨企業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，它的階段建造和擴建較傳統(tǒng)活性污泥法簡單得多。5.7 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅2 7 天，而 CASS 法泥齡為 25-30 天，所以污泥穩(wěn)定性好，脫水性能佳， 產(chǎn)

12、生的剩余污泥少。去除 1.0kgBOD 產(chǎn)生 0.2 0.3kg 剩余污泥，僅為傳統(tǒng)法的 60%左右。由于污泥在 CASS反應(yīng)池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有 10mgO2/g MLSS.h 以下，一般不需要再經(jīng)穩(wěn)定化處理，可直接脫水。而傳統(tǒng)法剩余污泥不穩(wěn)定， 沉降性差， 耗氧速率大于 20mgO2/g MLSS.h ，必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。;.CASS 工藝經(jīng)濟性實踐證明， CASS 工藝日處理水量小則幾百立方米，大則幾十萬立方米，只要設(shè)計合理，與其它方法相比具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。它比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省投資20%-30%，節(jié)省土地 30%以上。當需采用多種工藝串聯(lián)使用時，

13、如在CASS 工藝后有其它處理工藝時，通常要增加中間水池和提升設(shè)備,將影響整體的經(jīng)濟優(yōu)勢，此時，要進行詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較，以確定采用CASS 工藝還是其它好氧處理工藝。由于 CASS 工藝的曝氣是間斷的，利于氧的轉(zhuǎn)移，曝氣時間還可根據(jù)水質(zhì)、水量變化靈活調(diào)整，均為降低運行成本創(chuàng)造了條件?？傮w而言， CASS 工藝的運行費用比傳統(tǒng)活性污泥法稍低。CASS法的特點與SBR相比，CASS法的優(yōu)點是 - 其反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，因此， 對難降解有機物的去除效果更好。進水過程是連續(xù)的，因此，進水管道上無需電磁閥等控制元件，單個池子可獨立運行;而 SBR 進水過程是間歇的，應(yīng)用中一般要2個或 2個

14、以上池子交替使用。 排水是由可升降的堰式潷水器完成的，隨水面逐漸下降， 均勻?qū)⑻幚砗蟮那逅懦觯?最大限度降低了排水時水流對底部沉淀污泥的擾動。CASS 法每個周期的排水量一般不超過池內(nèi)總水量的1/3 ，而 SBR則為 3/4 ，所以， CASS 法比 SBR 法的抗沖擊能力更好。注意事項6.1 水量平衡工業(yè)廢水和生活污水的排放通常是不均勻的，如何充分發(fā)揮CASS 反應(yīng)池的作用，與選擇的設(shè)計流量關(guān)系很大，如果設(shè)計流量不合適，進水高峰時水位會超過上限，進水量小時反應(yīng)池不能充分利用。當水量波動較大時，應(yīng)考慮設(shè)置調(diào)節(jié)池。6.2 控制方式的選擇CASS 工藝的日益廣泛應(yīng)用，得益于自動化技術(shù)發(fā)展及在污水

15、處理工程中的應(yīng)用。CASS 工藝的特點是程序工作制，可根據(jù)進水及出水水質(zhì)變化來調(diào)整工作程序，保證出水;.效果。整套控制系統(tǒng)可采用現(xiàn)場可編程控制（PLC）與微機集中控制相結(jié)合，同時為了保證 CASS 工藝的正常運行，所有設(shè)備采用手動 /自動兩種操作方式，后者便于手動調(diào)試和自控系統(tǒng)故障時使用，前者供日常工作使用。6.3 曝氣方式的選擇CASS 工藝可選擇多種曝氣方式，但在選擇曝氣頭時要盡量采用不堵塞的曝氣形式，如穿孔管、 水下曝氣機、 傘式曝氣器、螺旋曝氣器等。采用微孔曝氣時應(yīng)采用強度高的橡膠曝氣盤或管，當停止曝氣時，微孔閉合，曝氣時開啟，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS 工藝自身的特點，選用水下曝氣機還可根據(jù)其運行周期和DO 等情況適當開啟不同的臺數(shù)，達到在滿足廢水要求的前提下節(jié)約能耗的目的。6.4 排水方式的選擇CASS 工藝的排水要求與SBR相同，當前，常用的設(shè)備為旋轉(zhuǎn)式撇水機，其優(yōu)點是排水均勻、排水量可調(diào)節(jié)、對底部污泥干擾小，又能防止水面漂浮物隨水排出。CASS 工藝沉淀結(jié)束需及時將上清液排出，排水時應(yīng)盡可能均勻排出，不能擾動沉淀在池底的污泥層，同時，還應(yīng)防止水面的漂浮物隨水流排出，影響出水水質(zhì)。當前，常見的排水方式有固定式排水裝置如沿水池不同深度設(shè)置出水管，從上到下依次開啟，優(yōu)點是排水設(shè)備簡單、投資少， 缺點是開