CASS工藝在生活污水處理中的應用

文彪

摘 要：文章采用CASS工藝處理某城市大學城校區及周邊生活污水，并對整個工藝過程進行詳細介紹。經過幾年的實際運行，結果表明了該工藝設計合理，運行穩定可靠，總排放口出水水質能穩定達到設計時所要求的城鎮污水處理廠污染物排放標準GB 18918—2002的一級B標準。

關鍵詞：CASS工藝；生活污水；活性污泥法；生物選擇區；脫氮除磷

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）12-0043-03

1 背景概述

CASS生物處理法是周期循環活性污泥法的簡稱，最早產生于美國，90年代初引入中國。目前，由于該工藝的高效和經濟性，應用勢頭迅猛，受到環保部門及用戶的廣泛關注和一致好評。經過模擬試驗研究，已成功應用于生活污水、食品廢水、制藥廢水的治理，取得了良好的處理效果，為CASS法在我國的推廣應用奠定了良好的基礎。

CASS池分預反應區（生物選擇區）和主反應區。在預反應區內形成濃度梯度，并可使噬磷菌釋放磷，而微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經歷一個高負荷的基質快速積累過程，這對進水水質、水量、pH和有毒有害物質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；隨后在主反應區經歷一個較低負荷的基質降解過程，活性污泥能去除COD、BOD5和脫氮除磷，另有一部分污泥回流至生物選擇區，污泥回流量約為進水量的20%左右。

CASS工藝集反應、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。

2 進水水質與水量

根據國家有關給排水規范，結合當地實際用水情況，確定桂林某污水處理廠目前服務人口按40 000人計，服務面積包括大學城內的校區生活區以及周邊的一個小鎮?，F設計建設一個日處理量為20 000 t/d的污水處理廠，而該廠采用的是CASS工藝?，F通過對污水廠進水口一年的監測，并與當初本工藝設計時的水質水量進行對比，見表1。

由于該廠主要服務于大學城內的師生，所以污水廠的進水水質水量有很大的周期性變化，因此CASS工藝的靈活性得到很好的實際運用。

按照近期實施的國家城鎮污水處理廠污染物排放標準的要求，城鎮污水處理廠出水排入GB3838地表水Ⅲ類功能水域等執行一級B標準，因此設計出水水質，見表2。

3 工藝流程

所有生活污水經校內泵站和管道收集后流過粗格柵進入集水池，粗格柵攔截污水中較大雜質后由集水池污水泵提升流過細格柵至旋流沉砂池，在此去除污水中砂粒及懸浮物，然后進入CASS池。經過厭氧，缺氧，好氧過程完成生化處理，去除水中BOD、SS、TN、P等污染物?；旌弦航洺恋砗笈懦?。出水再經消毒間，采用紫外消毒最后排出廠外。

而CASS池的剩余污泥經過排泥管道進入污泥濃縮池，再由泥泵輸送到脫水機。濃縮池泥水上清液和脫水機脫出的水又回流至集水池。工藝流程，如圖1所示。

4 主要構筑物及設備

4.1 粗格柵

進水經集水槽進入到寬度為1 100 mm 的兩組渠道中，選用回轉式格柵除污機2臺，柵條間隙20 mm，每臺功率1.5 kW，渠深8.3 m，安裝角度75 °。帶式柵渣輸送機一臺，以方便柵渣輸送。

4.2 潛污進水泵

集水池內設有上海凱士比泵有限公司的三臺潛污泵：

Q=800 m3/h，H=16 m，N=48 kW。

4.3 細格柵

循環耙式除污機2臺，渠寬1.2 m，柵條間隙6 mm，H=1.5 m，N=1.5 kW，安裝角度75 °，攔截較小的渣物。無軸螺旋柵渣輸送壓榨一體機，輸送量：2.2 m3/h，N=1.5 kW，安裝角度為 5 °，通過將渣壓榨去水排出。

4.4 旋流沉砂池

旋流式沉砂池設計尺寸直徑為3.0 m，配有沉砂池攪拌機，N=0.75 kW。氣提除砂機2套，其中每套配有一臺氣提鼓風機，N=4 kW。砂水分離器N=0.37 kW。主要是把旋流分離出來的含砂水體進行砂水分離以達到除砂效果。

4.5 CASS池

CASS生物處理池尺寸：

L×B×H=53 m×54 m× 6.0 m；

單池有效容積L×B×H= 53 m×13.5 m×5 m=3577.5 m3；

生物選擇區容積L×B×H=6 m×13.5 m×5 m=405 m3，與主反應區比例為1：7.8。

在每個CASS池厭氧區安裝有南京貝特有限公司的潛水式雙曲面攪拌器，功率3 kW；

反應池設一臺上海凱士比泵有限公司的回流泵，回流泵額定流量為200 m3/h，額定揚程為4.8 m，功率為5.5 kW；

反應池設二臺潛水攪拌器，每臺攪拌器槳葉直徑620 mm，有三個葉片，葉片寬而薄，表面光滑且為后掠式，N=4 kW；

反應池末端裝有一臺潷水器，采用江蘇中德環保設備有限公司的HPS-I-10000型潷水器，功率為2.2 kW，L=10 000 mm，流量Q=1 000 m3/h；

主反應區底部還鋪有管式微孔管道曝氣器，采用CPEEC曝氣系統型號規格：PHILIP7-1000F管式橡膠曝氣器，空氣流率最小2 m3/h；

最佳6～12 m3/h，最大24 m3/h，規格：Ф65*1 000 mm，采用美國SSI進口膜片。另預反應區還裝有一臺氧化還原電位檢測儀，而主反應區配有一個是超聲波液位計，一個是溶解氧測量儀。

4.6 鼓風機

該廠采用三葉羅茨鼓風機。該設備通過葉輪型線的改進，使總絕熱效率和容積效率進一步提高，風量和壓力特性更加優良。其最大的特點是使用時當壓力在允許范圍內加以調節時流量之變動甚微，壓力選擇范圍很寬，具有強制輸氣的特征。輸送的介質不含油。設備體積小、重量輕、流量大、噪音低、運行平穩可靠。3臺鼓風機型號為LYG250（三葉式），額定流量為64.28 m3/min，功率為90 kW，設置變頻系統（配日立變頻器），根據CASS池曝氣需求，可調節風機轉速，以調節供氣量。每臺鼓風機進口設置過濾器；出風管上設置逆止閥和手動蝶閥，并設有風機啟動用的排空管路及排空閥。

4.7 消毒系統

配有NLQ-45KQ開放式紫外線（UV）消毒系統。消毒水量為1 875 t/h，功率為28.16 kW，主電源為AC380 V/50 Hz，透射率>=65%，懸浮物<=30 mg/l，燈管使用壽命>12 000 h。

4.8 污泥調節池

池子的尺寸為長5.2 m，寬5 m，高6 m，體積為156 m3。

4.9 脫水機

采用帶式濃縮脫水一體機，污泥脫水機選用中國臺灣啟碩機械有限公司生產的NBD-L1500脫水機2臺，濾帶寬1.5 m，濕泥處理量23～33 m3/h，功率0.72 kW。

5 系統運行

5.1 調試階段

該污水處理廠2009年12月開始調試，2010年5月接種污泥進行試運行。接種的污泥為該廠原有的SBR工藝里的原生污泥，所以污泥接種后可直接運用，但原有污泥相對現有工藝來說，污泥量較少需一段時間培養。由于當時試運行期間污水水量較少，水質濃度也不高COD在100 mg/L左右，所以污泥培養用了三個月的時間。污泥濃度由剛開始平均1 000 mg/L到后來的 3 000 mg/L。

5.2 正式投入使用階段

2011年3月該廠正式投入使用。受進水水量影響，該廠是間歇式進水和排水。進水時開動雙曲面攪拌器、回流泵和推進器，使污水經過一段厭氧和缺氧時間，進水1 h后開始曝氣。該廠一共有四個CASS池，一個CASS池進水時間為80 min，每次都是一個池子進水，進完后再換另一個接著進水。每個CASS池的污泥濃度都控制在3 500～4 000 mg/L。曝氣時間一般設定為2 h，DO值最高可達3.0 mg/L。在整個曝氣過程中混合液溶解氧的濃度使其從0逐漸上升到2.5 mg/L左右，期間約有50%時間溶解氧接近于零，30 %在1 mg/L左右，20%在2 mg/L。這樣使活性污泥絮體的外周保持一個好氧環境進行硝化，污水中的有機氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉化為氨氮，而后在硝化菌的作用下變成硝酸鹽；由于主反應區耗氧速度較快而溶解氧含量又不高，因此低溶解氧難滲入絮體內，這樣，就在微生物絮體中形成了微反應區（微缺氧環境），使絮體內部由反硝化菌發生反硝化作用，并由外加碳源提供能量，使硝酸鹽氮還原成氮氣從污水中逸出。

另外，該工藝曝氣與非曝氣交替進行，從而使泥水混合液通過主反應區，順序經過缺氧—好氧—厭氧環境，尤其在非曝氣階段內污泥層以胞內在生物選擇高負荷下儲存或吸收的碳為碳源，進行反硝化，在污泥沉淀過程中也有一定的反硝化作用。

5.3 運用方案

到2013年由于管網完善和周邊大學城的發展，還有因大學生活污水具有一定的周期性（如大學放假期間），該廠目前主要以三種運行方案為主：

①大學開學期間，進水水質濃度較高（COD>300 mg/L），但水量未達滿負荷，可采用加大曝氣量或延長曝氣時間，以保證出水水質達標排放。

②雨季里大學開學期間，南方雨季雨水較多，導致大量雨水流入污水管道，導致該廠進水量加大，使進水濃度降低。雨季里因水質濃度不高（COD<100 mg/L），縮短曝氣時間，加大進水量。

③大學放假期間，又是枯水季，水量很小且濃度也不高，CASS池都是間歇運行，主要以保證污泥活性。

通過CASS工藝的靈活調整，該廠這兩年出水達標排放合格率為100%，污水處理效果完全達到國家城鎮污水處理廠污染物排放標準中的一級B類標準。這兩年出水實際平均值，見表3。

6 CASS工藝的優點

6.1 費用低

與傳統活性污泥法相比，CASS法的優點在于建設費用低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流建筑，建設費用可節省10%～25%。

6.2 工藝流程短，占地面積少

工藝流程短，占地面積少：污水廠主要構筑物為集水池、沉砂池、CASS曝氣池、污泥池，而沒有初次沉淀池、二次沉淀池，布局緊湊，占地面積可減少20%～35%。

6.3 運轉費用省

由于曝氣是周期性的，池內溶解氧的濃度也是變化的，沉淀階段和排水階段溶解氧降低，重新開始曝氣時，氧的濃度梯度大，傳遞效率高，節能效果顯著，運轉費用可節省10%～25%。

6.4 有機物去除率高，出水水質好

根據研究結果和工程應用情況，通過合理的設計和良好的管理，對城市污水，進水COD為400 mg/L時，出水小于30 mg/L以下。對可生物降解的工業廢水，即使進水COD高達3 000 mg/L，出水仍能達到50 mg/L左右。對一般的生物處理工藝，很難達到這樣好的水質。

6.5 管理簡單，運行可靠

污水處理廠設備種類和數量較少，可自動化程度高，控制系統比較簡單，工藝本身決定了不容易發生污泥膨脹。

7 結 語

通過該廠長期運行可知CASS工藝系統管理簡單，運行可靠；污泥產量低，污泥性質穩定；具有良好的脫氮除磷功能；經過處理達標的出水無異味；對進水的水質水量的變化有較強的適應能力，對污水的處理效果穩定，并保證出水水質良好，可回用于污水處理廠內：如綠化、澆地、洗車等有關雜用用途。目前此處理工藝在國內外處于先進水平，設備自動化程度高，可用微機進行遠程操作和控制。其工藝有推廣應用價值。

參考文獻：

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