CASS工藝在生活污水處理廠(chǎng)中的應用

1 引言

CASS (Cyclic Activated Sludge System)循環(huán)活性污泥系統是近年來(lái)國際公認的處理生活污水及工業(yè)廢水的先進(jìn)工藝。在整個(gè)工藝中，進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在同一池子內周期循環(huán)運行，以此省去了傳統活性污泥法的二沉池和污泥回流系統[1]。該工藝同時(shí)可連續進(jìn)水，間斷排水。

CASS 工藝在序批式活性污泥法的基礎上發(fā)展而來(lái)，將反應池的長(cháng)度方向分為兩部分，前部設置了生物選擇區也稱(chēng)預反應區，后部為主反應區，并且在其后部安裝了自動(dòng)撇水裝置，曝氣、沉淀和排水在同一池內周期性地循環(huán)進(jìn)行[2]。

2 CASS 的主要優(yōu)點(diǎn)

2.1 占地面積小

CASS 工藝的核心構筑物為CASS 反應池，其集沉淀和污泥回流于一體，因此節省了二沉池和污泥回流設備，污水處理設施布置緊湊、占地省、投資低。

2.2 生化反應推動(dòng)力大

從CASS 工藝從污染物的降解過(guò)程來(lái)看，當待處理污水以相對較低的流量連續進(jìn)入CASS 池時(shí)，立即被混合液稀釋?zhuān)�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。但從CASS 工藝開(kāi)始曝氣至排水結束整個(gè)周期來(lái)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。所以，CASS工藝屬于理想的時(shí)間順序上的推流式反應器，生化反應推動(dòng)力較大。

2.3 沉淀效果好

CASS 工藝在沉淀階段幾乎整個(gè)反應池均起沉淀作用，并且沉淀階段的表面負荷比普通二沉池要小得多，雖然有進(jìn)水的干擾，但其影響小，沉淀效果較好。同時(shí)實(shí)踐證明，當冬季溫度較低，污泥沉降性能差時(shí)，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時(shí)，均不會(huì )影響CASS 工藝的正常運行。

2.4 運行靈活，抗沖擊能力強

CASS 工藝的設計已考慮流量變化的影響，能確保污水在系統內停留預定的處理時(shí)間后經(jīng)沉淀排放，并且CASS 工藝可通過(guò)調節運行周期以適應水量和水質(zhì)的變比。

當進(jìn)水濃度較高時(shí)，可通過(guò)延長(cháng)曝氣時(shí)間實(shí)現達標排放，達到抗沖擊負荷的目的。當強化脫氮除磷功能時(shí)，CASS 工藝也可通過(guò)調整運行周期及控制溶解氧量，以提高脫氮除磷的效果。所以，通過(guò)運行方式的調整，可以達到處理不同的水質(zhì)。

2.5 抑制絲狀菌生長(cháng)

絲狀菌比表面積較菌膠團大，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。在高底物濃度下絲狀菌和菌膠團均以較大速率降解底物與增殖，但由于菌膠團比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢[3]。CASS 反應池存在較大的濃度梯度，并且處于好氧、缺氧交替變化之中，在這種環(huán)境條件下可選擇性地培養出菌膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌種，并且可以有效地抑制絲狀菌的生長(cháng)和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統的運行穩定性。

2.6 剩余污泥量少，性質(zhì)穩定

傳統活性污泥法的污泥齡僅2～7 d，而CASS 工藝污泥齡為25～30 d，所以，污泥穩定性好，脫水性能佳，產(chǎn)生的剩余污泥少。

3 CASS 設計中應注意的問(wèn)題。

3.1 水量平衡

CASS 反應池作用的充分發(fā)揮與選擇的設計流量關(guān)系很大。若設計流量不合適，進(jìn)水高峰時(shí)水位會(huì )超過(guò)上限，進(jìn)水量小時(shí)反應池的容積不能充分利用。

3.2 控制方式的選擇

CASS 工藝的廣泛應用，歸功于自動(dòng)化技術(shù)的飛速發(fā)展及其在污水處理工程中的應用。CASS 工藝的特點(diǎn)是程序工作制，可根據進(jìn)水及出水水質(zhì)的變化來(lái)調整工作狀態(tài)，以保證出水水質(zhì)效果。整套控制系統可采用現場(chǎng)可編程控制(PLC)與微機集中控制相結合。

同時(shí)，為了保證CASS 工藝的正常運行，所有設備采用手動(dòng)/自動(dòng)兩種操作方式，后者便于手動(dòng)調試和自控系統故障時(shí)使用，前者供日常工作使用。

3.3 曝氣方式的選擇

CASS 工藝可選擇多種曝氣方式，但曝氣頭應盡量選用不堵塞的曝氣形式，如水下曝氣機、螺旋曝氣器、穿孔管、傘式曝氣器等。

當采用微孔曝氣時(shí)，應選用高強度的橡膠曝氣盤(pán)，并且當曝氣時(shí)，微孔開(kāi)啟，當停止曝氣時(shí)，微孔閉合，以致不易造成微孔堵塞。

3.4 排水方式的選擇

CASS 工藝的排水設備為旋轉式撇水機，其優(yōu)點(diǎn)是排水量可調節、排水均勻、對底部污泥干擾小，同時(shí)又能防止水面漂浮物隨水排出。CASS 工藝排水時(shí)應盡可能均勻排出，不能擾動(dòng)沉淀在池底的污泥層。

4 工程實(shí)例

4.1 工程概況

云南省某縣城污水處理廠(chǎng)建于2009 年，2011 年4 月正式投產(chǎn)運行。設計日處理規模近期1 萬(wàn)m3，遠期2 萬(wàn)m3，主要收納該縣城生活污水和極少量生產(chǎn)廢水。該污水處理廠(chǎng)占地面積約30.39 畝，近期2015 年，服務(wù)人口為6.3 萬(wàn)人，服務(wù)面積5.92 km2；遠期2025 年，服務(wù)人口為8.8 萬(wàn)人，服務(wù)面積8.50 km2。設計采用CASS 工藝。如圖1 所示。

圖1 污水處理廠(chǎng)總平面布置

Fig.1 General Layout of the Sewage Treatment Plant

4.2 工程設計

4.2.1粗格柵及提升泵房

根據該污水處理廠(chǎng)的建設要求，粗格柵和提升泵房的土建工程及設備預留位置均按2 萬(wàn)m3/d 規模一次設計建成，設備分期安裝。粗格柵與提升泵房合建，為半地下式鋼筋混凝土結構，其中地下部分深7.1 m。2 臺粗格柵放置于泵站前端，格柵處渠寬為0.8m，柵條間隙為20 mm，安裝角度為75°。污水提升泵房一期配置3 臺潛污泵，流量400 m3/d，揚程15 m，功率30 kw，兩用一備。污水提升泵房上方設計起重重量為2 t，起吊高度為12 m的電動(dòng)單梁懸掛式起重機一臺，用于泵房?jì)葷撐郾玫陌惭b及檢修。

4.2.2細格柵及旋流沉砂池

細格柵位于旋流沉砂池的前端。細格柵共2 臺，柵渠寬度為1.0 m，柵條間隙為5 mm，有效水深0.7 m，安裝角度為60°，單臺電機功率為1.5 kw。旋流沉砂池共2 座，單座平面尺寸為Φ2.43m。沉砂池沉砂是利用壓縮空氣作用經(jīng)過(guò)吸砂機，排砂管至砂水分離器處理后外運；砂水分離器處理量為15 m3/h，電動(dòng)機功率為0.75 kw；壓縮機風(fēng)量102 m3/h，風(fēng)壓為0.4 kqd，電動(dòng)機功率2.2 kw。

4.2.3 CASS 池

CASS 反應池共2 座，一期建設1 座分為2 組，每組尺寸為45.9 m×15.9 集曝氣池、沉淀為一體。反應池每組分為3 格，分別為生物選擇區(A 區)，兼氧區(B 區)，好氧區(C 區)[4]。具體設計參數見(jiàn)表1。

表1 CASS 池設計參數

Tab.1 Design Parameters of CASS Process

來(lái)自旋流沉砂池的污水首先進(jìn)入CASS 池的Ａ池，并迅速與回流污泥碰撞混合接觸攪動(dòng)后，折流進(jìn)入B 池，在B 池水質(zhì)水量起到緩沖后，在穿孔花墻的調配作用下從底部進(jìn)入C 池。A、B、C 三池的設計容積比分別為1∶5∶30。

回流污泥設計采用DN200 鋼管及回流污泥泵將Ｃ池的污泥按20 %的回流比輸送至CASS 池的進(jìn)水端A 池內，剩余污泥設計采用DN100 鋼管由剩余污泥泵輸送至污泥濃縮池。CASS 池排空管采用DN500 鋼管。

每組曝氣池的好氧區由一根DN300 主管輸送壓縮空氣到地上再由六只手動(dòng)閥門(mén)控制，分別送至C 池的底部，分為六大塊。好氧區全部采用盤(pán)式橡膠膜片微孔曝氣器，空氣分配管道緊貼池底25 cm左右，尾端設有排氣嘴。兩組共采用盤(pán)式橡膠膜片微孔曝氣器2244 只。

在每組CASS 池末端設置有1 臺旋轉式不銹鋼潷水器，潷水器的出水經(jīng)池共用集水井輸送至出水總管靠重力流入消毒池。單臺潷水量1000 m3/h，最大潷水深度1.3 m，功率3.0 kw。同時(shí)在A(yíng)、B 池內分別設置水下攪拌器，以滿(mǎn)足池體內污水脫氮除磷的要求。水下攪拌器6 臺，葉輪直徑為800 mm，功率為4 kw。

4.2.4鼓風(fēng)機房

鼓風(fēng)機房按2 萬(wàn)m3/d 規模設計，土建一次建成，設備分期安裝。一期設計選用3 臺羅茨鼓風(fēng)機，兩用一備。根據CASS 池的曝氣量需求，單臺風(fēng)量44 m3/min，風(fēng)壓0.8 kpd，功率為110 kw。在鼓風(fēng)機房上方設計了起重量為2 t，起吊高度為9 m，電動(dòng)單梁懸掛式起重機1 臺，為便于安裝及日常維護保養之用。

4.2.5紫外線(xiàn)消毒渠

紫外線(xiàn)消毒設置于出水計量槽前端，土建采用半地下式混凝土結構，總平面尺寸11.40 m×3.9 m，其中水槽平面尺寸為7.2 m×3.0 m兩道過(guò)水槽，一期一道過(guò)水槽。紫外線(xiàn)消毒設計采用低壓高強紫外線(xiàn)消毒來(lái)菌法，計32 只320 w 紫外線(xiàn)燈管平行于水流方向，并列安裝在水槽內常水位以下，設計紫外線(xiàn)穿透率≥65 %。紫外線(xiàn)消毒燈管采用機械式自動(dòng)清洗裝置進(jìn)行日常清洗。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

4.2.6污泥濃縮池

CASS 池產(chǎn)生的剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮縮池進(jìn)行濃縮沉淀，經(jīng)重力濃縮后，濃縮產(chǎn)生的上清液收集后，靠重力排入廠(chǎng)區內污水管道并送回污水提升泵站集水井內。污泥濃縮池所在區域位于污泥脫水機房一側，便于污泥泵輸送。污泥濃縮池土建一次建成，共一座分為兩組，設備分期安裝，每組平面尺寸為7.6 m×6.4 m，進(jìn)泥含水率為99.2 %，濃縮后含水率為96.8 %。

4.2.7污泥脫水機房

污泥脫水機房土建按2 萬(wàn)m3/d 規模一次設計建成，它由污泥帶式脫水機，絮凝劑投加設備和螺旋輸送機，空氣壓縮機等組成。污泥脫水機房設計采用二臺帶式脫水機，一用一備：通過(guò)螺桿式污泥泵將污泥濃縮池的污泥抽送到帶式脫水機內，經(jīng)多道壓榨脫水后的污泥通過(guò)無(wú)軸螺旋輸送機被直接送至停放在裝料車(chē)間的污泥專(zhuān)用運輸車(chē)斗內，外運焚燒發(fā)電。脫水機房由獨立小型PLC 控制其進(jìn)泥，加藥絮凝及脫水，也可手動(dòng)操作。主要設備：帶式脫水機2 臺，帶寬為1.2 m，功率1.85 kw。加藥設備一套，空氣壓縮機一臺，無(wú)軸螺旋輸送機一臺等。

5 結語(yǔ)

CASS 工藝是以生物反應動(dòng)力學(xué)原理及合理的水力條件為基礎而開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種具有流程簡(jiǎn)單，運行靈活，可靠性好，適用范圍廣，適合分期建設等優(yōu)點(diǎn)的廢水處理新工藝，而且占地少，投資省，運行費用較低，自控程度高，是一種符合我國國情和值得推廣的污水處理技術(shù)。

實(shí)踐證明，CASS 工藝日處理水量小則幾百m3，大則幾十萬(wàn)m3，只要設計合理，與其它方法相比具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。它比傳統活性污泥法節省投資20 %～30 %，節省土地30 %以上。

參考文獻

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(本文文獻格式：段果．CASS 工藝在生活污水處理廠(chǎng)中的應用[J]．廣東化工，2012，39(1)：196-197)

[作者簡(jiǎn)介] 段果(1986-)，男，四川人，碩士，主要研究方向為水處理。來(lái)源：廣東化工