CASS工藝優(yōu)化運行探索

摘要：CASS法是在間歇式活性污泥法（SBR法）的基礎上演變而來(lái)的，在此通過(guò)臨桂西城污水廠(chǎng)的CASS工藝情況，淺談?wù){試和自控運行過(guò)程的優(yōu)化管理，為推廣CASS工藝應用奠定良好的基礎。

一、臨桂西城污水處理廠(chǎng)簡(jiǎn)介

1、設計規模及水質(zhì)要求

臨桂污水處理廠(chǎng)位于臨桂縣秧塘工業(yè)區南面，占地3.2公頃，污水處理規模為3.0萬(wàn)噸/天。采用CASS工藝，設計進(jìn)出水指標如下表1所示。

表1設計進(jìn)出水指標

2、臨桂污水處理廠(chǎng)工藝流程圖見(jiàn)圖1

3、工藝流程說(shuō)明

污水中含有大量較大顆粒的懸浮物和漂浮物，經(jīng)過(guò)格柵截留，除去上述污物，對水泵機組及后續處理構筑物具有重要的保護作用。污水經(jīng)集水池用潛污泵提升至廠(chǎng)內配水井中自流至細格柵，經(jīng)過(guò)細格柵進(jìn)一步去除細小顆粒的懸浮物和漂浮物，而后進(jìn)入旋流沉砂池，在沉砂池中可除去比重較大的無(wú)機顆粒如砂等，通過(guò)旋流及攪拌作用，使無(wú)機顆粒分離至沉砂池底部。通過(guò)鼓風(fēng)機股入壓縮空氣將砂氣提至砂水分離中，通過(guò)砂水分離進(jìn)行砂和水分離。污水經(jīng)沉砂池后由D=700mm的管道自流進(jìn)入CASS池，經(jīng)過(guò)CASS池曝氣、沉淀處理后，通過(guò)潷水器排除處理后的污水，通過(guò)二氧化氯接觸池進(jìn)行消毒處理，污水達到GB18918-2002一級B類(lèi)標準，完全達標后排放至小太平河。

4、污水預處理系統

原污水從廠(chǎng)前小太平河泵站通過(guò)壓力管道提升至廠(chǎng)內構筑物中，主要設備有：

（1）格柵
粗格柵（廠(chǎng)外小太平河泵站），進(jìn)水渠道寬度為1.2米，格柵間距為20mm，共兩臺，每臺功率1.1kw；細格柵進(jìn)水槽寬度為1.6米，選用回轉式格柵除污機2臺，柵條間隙10mm，每臺功率0.75kw，配有螺旋輸送器，功率P=2.2kw，以方便柵渣輸送。

（2）潛水泵
廠(chǎng)前泵站設有大小潛水泵各三臺，大泵型號為Q=800m3/h，H=20m，N=75kw；小泵型號為Q=360m3/h，H=15m，N=22kw。

（3）旋流沉砂池
設有旋流沉砂池兩座，直徑為2.4m，并設有型號為XLCQ-600的攪拌機。氣提鼓風(fēng)機型號為HC-60S，功率為2.2kw。砂水分離器型號為L(cháng)SSF-260，功率為0.37kw。

5、CASS池

CASS池是本工程的關(guān)鍵構筑物，由預反應區和主反應區組成，共有四組生物反應池，每租池寬22m，預反應區與主反應區長(cháng)度分別為33m和9m，設計有效水深5.8m，有效容積5000m3。每組可獨立運行或多個(gè)池子通過(guò)進(jìn)水電動(dòng)閥交替使用連續運行。主要設備有：

（1）電動(dòng)閘閥
在各生物池進(jìn)水管道上安有型號為YDF2100LZ型電動(dòng)進(jìn)水閘閥4個(gè)，型號為DZW15進(jìn)氣閘閥4個(gè)。

（2）水下攪拌機
在厭氧池內，每組生物池安裝有WJ-3-8-368型號的水下攪拌機4臺，其中有3臺功率3kw，1臺功率4kw。

（3）回流泵
每組生物反應池設一臺回流泵，型號WQ/C475-5.5-2，回流泵額定流量為170m3/h，額定揚程為8米，功率為5.5kw。

（4）潷水器
潷水器是CASS工藝中的關(guān)鍵設備，采用SHB-2000型潷水器，功率為2.2kw。

6、污泥處置單元

（1）污泥調節池
污泥調節池廠(chǎng)5米，寬5米，水深4米，體積為100m3。當生物池污泥濃度較高時(shí)，需進(jìn)行排泥，排泥方法在潷水或閑置階段，打開(kāi)剩余污泥閥時(shí)，通過(guò)重力進(jìn)行排泥至污泥池。

（2）污泥螺桿泵
采用兩臺型號為G70-1+MBW75-Y7.5污泥螺桿泵，額定流量為25-45m3/h，功率為7.5kw。

（3）帶式濃縮脫水一體機
污泥脫水機選用JBSD1500S7型脫水機2臺，濾帶寬1.5m，功率3.7kw。污泥脫水后，含水率約80%，分別由一臺廠(chǎng)10.5m的水平無(wú)軸螺旋輸送機和一臺長(cháng)8m，安裝傾角15度的無(wú)軸螺旋輸送機輸送至污泥大棚，經(jīng)過(guò)脫水處理后的污泥外運。

7、鼓風(fēng)機房
鼓風(fēng)機房共3臺風(fēng)機，1#風(fēng)機向1#、2#生物池供氣，3#風(fēng)機向3#、4#生物池曝氣。2#風(fēng)機備用，啟動(dòng)方式采用降壓?jiǎn)��?dòng)。采用百事德機械（江蘇）有限公司的羅茨風(fēng)機，西門(mén)子配套電機。風(fēng)機型號為BK9020，額定流量為59.91m3/min，功率為110kw。

二、CASS工藝調試的特點(diǎn)

1、CASS池培菌方式的選擇

針對目前新采用CASS工藝的污水廠(chǎng)均為城鎮污水處理廠(chǎng)，市區有運行中的污水處理廠(chǎng)，因此可采用周邊污水廠(chǎng)的活性污泥進(jìn)行培菌，采用這種方式的培菌特點(diǎn)是受進(jìn)水水質(zhì)、水量、水溫等條件影響小，污泥濃度、微生物的活性較好控制，活性污泥濃度可以直接達到運行要求的濃度，整個(gè)培菌過(guò)程方便快捷。臨桂西城污水處理廠(chǎng)位于桂林市臨桂縣郊區，距桂林市上窯污水處理廠(chǎng)只有14公里左右的路程，該廠(chǎng)采用上窯污水處理廠(chǎng)經(jīng)過(guò)污泥脫水處置后含水率為80%左右的新鮮污泥進(jìn)行接種培養。

2、CASS池培菌過(guò)程的操作特點(diǎn)

（1）接種污泥投放點(diǎn)的選擇
污泥的投放地點(diǎn)既考慮投放方便，又必須考慮可以便于攪拌混合的地點(diǎn)進(jìn)行。對于CASS池，一般可考慮在進(jìn)水泵房集水井內或CASS前端的預處理池內投放污泥。由于受場(chǎng)地影響，臨桂西城污水處理廠(chǎng)采用的是投加污泥至內設攪拌器的儲泥池內進(jìn)行。為使團狀污泥得到充分攪拌溶解，投入污泥前利用CASS池末端的剩余污泥管道將CASS池內的水放到儲泥池3米水深處，投加污泥后及時(shí)開(kāi)啟攪拌器進(jìn)行攪拌，使污水污泥充分混合，然后利用移動(dòng)式泥泵將混合污泥提升至1#CASS池中。

（2）活性污泥的調配
對于臨桂西城污水處理廠(chǎng)，單個(gè)CASS生物池內接種污泥混合液污泥濃度在8000mg/L左右，生物池上白色泡沫完全消失，生物池可見(jiàn)黃褐色污泥絮體，沉降比大約為10%左右，此時(shí)表明該生物池的污泥量基本達到要求，停止向生物池投放接種污泥。其他生物池需要投入運行時(shí)，則進(jìn)行污泥調配。方法為打開(kāi)進(jìn)水閥，活性污泥通過(guò)液位差靜壓力流向至液位較低的CASS池中，達到液位平衡后污泥停止轉移。仍后在向污泥多的生物池進(jìn)水從而提高水位，再次將污泥轉移。當需要生物池的液位較高時(shí)，通過(guò)潷水器潷水從而降低該池液位，這樣可以逐步完成活性污泥的轉移。采用單池培養后再進(jìn)行污泥調配，可以大大加快活性污泥培養的進(jìn)度，同時(shí)采用這種方式，當污水廠(chǎng)內部分構筑物及設備需進(jìn)行整改時(shí)，不影響調試進(jìn)度。

（3）活性污泥的馴化
對于許多出水流經(jīng)村邊河流的城鎮污水廠(chǎng)，為確保村民的用水安全，調試期間出水完全合格非常重要。通�；钚晕勰嗟鸟Z化受進(jìn)水水質(zhì)、季節特點(diǎn)、水溫情況影響，污泥馴化是否良好的依據是活性污泥能否適應進(jìn)水水質(zhì)的變化，是保證出水質(zhì)量的關(guān)鍵。針對CASS池循環(huán)運轉方式為：進(jìn)水→曝氣→沉淀→排水和閑置階段，每個(gè)階段的時(shí)間控制都可以根據需要靈活把握的特點(diǎn)。通過(guò)逐步調節生物池的各工序的時(shí)間，可確保出水水質(zhì)達標排放。臨桂西城污水處理廠(chǎng)在活性污泥馴化過(guò)程中具體過(guò)程如下：開(kāi)始單池每天進(jìn)水兩次，每次1000m3，日處理量2000m3，持續三天。第四天后單池每天進(jìn)水兩次，每次2000m3，日處理量4000m3，第七天后持續保持單池每天進(jìn)水三次，每次2000m3，日處理量6000m3，分三個(gè)周期進(jìn)行，每周期8小時(shí)，進(jìn)水2小時(shí)，曝氣4小時(shí)，靜沉1小時(shí)，潷水1小時(shí)的循環(huán)方式運行，出水數據通過(guò)在線(xiàn)COD、氨氮測定儀、磷酸儀表測定。整個(gè)馴化過(guò)程持續10天左右。

三、CASS運行過(guò)程的優(yōu)化組合

1、生物池投入運行數的優(yōu)化確定
對于新建的污水廠(chǎng)，由于進(jìn)水量還達不到設計水量或設備及構筑物需整改等原因，這都不需要所有的CASS生物池投入運行。如表2所示：以日設計量為3萬(wàn)噸的臨桂西城污水處理廠(chǎng)為例，當日進(jìn)水量大于2.4萬(wàn)噸時(shí)，即進(jìn)水量大于設計的80%水量，4組CASS池全部投入運行。當日進(jìn)水量在1.6-2.4萬(wàn)噸時(shí)，即進(jìn)水量在設計的53%-80%，水量可以采用三組CASS池運行。當進(jìn)水量小于1.6萬(wàn)噸/天時(shí)，即進(jìn)水量小于設計的53%時(shí)可采用兩組CASS池運行。此時(shí)進(jìn)水方式為間歇式進(jìn)水。通過(guò)優(yōu)化方案確定投入運行的池數，既保證CASS生物池的污泥活性，同時(shí)能更好的控制進(jìn)水泵房的水位，確保水量生產(chǎn)任務(wù)完成。

表2運行方式與電耗一覽表

2、根據運行方式的優(yōu)化選擇

從表2可以看出，當處理量為：24000-31920m3/天，采用A模式運行。A模式：進(jìn)水階段1.5-2小時(shí)，曝氣時(shí)間2.5-2小時(shí)。進(jìn)水和曝氣總時(shí)間為4小時(shí)。最大流量為1330m3/h，最小流量為1000m3/h。此時(shí)的運行方式基本上與設計運行參數相符，進(jìn)水濃度低于或接近設計進(jìn)水濃度，進(jìn)水水量達到設計水量，污水處理電耗在0.126-0.135kwh/噸之間。當日處理量為：19200-24000m3，進(jìn)水各項污染物濃度較高，出水NH3-N濃度較高時(shí)，可采用B模式運行，運行周期為8小時(shí)，四座CASS池同時(shí)運行，進(jìn)水時(shí)間2-2.5小時(shí)，曝氣時(shí)間4.0-3.5小時(shí)。最大流量為1000m3/h，最小流量為800m3/h，此時(shí)污水處理電耗在0.195-0.211kwh/噸之間。當進(jìn)水濃度低于或接近于設計進(jìn)水濃度的情況，采用C模式運行，進(jìn)水階段2-2.5小時(shí)，曝氣時(shí)間2.0-1.5小時(shí)，此時(shí)的污水處理電耗較低，在0.108-0.128kwh/噸之間。同樣，當進(jìn)水量在12000-16000m3/天時(shí)，進(jìn)水濃度較高時(shí)按照D方式運行，運行電耗在0.188kwh/噸左右。由于E方式為間歇進(jìn)水運行，運行電耗變化較大，電耗在0.156-0.223kwh/噸之間。通過(guò)表2可以根據進(jìn)水水質(zhì)情況調節進(jìn)水時(shí)間和曝氣時(shí)間，從而確定運行周期，最終達到有效控制出水水質(zhì)和經(jīng)濟運行的目的。

3、自控運行模式優(yōu)化探索

對于CASS工藝，由于各CASS生物池循環(huán)運行，進(jìn)水閥門(mén)的調節非常頻繁，相互牽涉和涉及的因素較多，因此自控系統設計完善程度是保證污水廠(chǎng)是否可靠及經(jīng)濟運行的關(guān)鍵。主要在以下幾方面：

（1）泵房的自控
泵房水位的控制設置：設置干保護水位停機、低水位報警、一臺水泵運行水位、二臺水泵運行水位、三臺水泵運行水位、溢流水位報警。通過(guò)編程控制，確定開(kāi)機臺數后通過(guò)變頻器調節，從而有效控制水泵流量。

（2）生物池交替運行自控調節
在CASS生物處理系統匯中，通過(guò)進(jìn)水流量計獲取流量數據。通過(guò)COD、NH3-N等出水監測儀表進(jìn)行出水水質(zhì)判斷，從而在自控軟件包中選擇A、B、C、D、E運行方式運行。以A方式運行為例：當每組生物池的前端都設有水位計，當1#生物池達到設定的額定水位時(shí)，關(guān)閉1#進(jìn)水閥，打開(kāi)2#進(jìn)水閥。打開(kāi)1#CASS池的進(jìn)氣閥，開(kāi)啟對應的1#風(fēng)機。從進(jìn)水閥開(kāi)啟至關(guān)閉時(shí)間為進(jìn)水階段時(shí)間設為T(mén)1，進(jìn)水時(shí)間和曝氣時(shí)間為4小時(shí)，則曝氣時(shí)間T2=4-T1。到達曝氣時(shí)間T2后關(guān)閉1#風(fēng)機，關(guān)閉1#生物池進(jìn)氣閥，沉淀時(shí)間均設定為1小時(shí)，沉淀1小時(shí)后潷水器開(kāi)啟，進(jìn)行潷水。從表2可以看出，進(jìn)水周期可為6小時(shí)、8小時(shí)進(jìn)行設置，進(jìn)水時(shí)間和曝氣時(shí)間之和分別為6小時(shí)和4小時(shí)。通過(guò)電腦采集出水數據，當采用6小時(shí)運行周期，曝氣時(shí)間較短，出水不合格時(shí)，自控系統發(fā)出報警，經(jīng)確認后選擇8小時(shí)的運行周期方式，從而確保出水水質(zhì)，保證CASS工序的正常運行。

（3）潷水過(guò)程自控設置
CASS工藝是根據污水廠(chǎng)得設計規模選定潷水器型號，從而確定潷水器的最大排水量。潷水器的運行要求是排水均勻，上清液通過(guò)潷水器排出時(shí)不會(huì )擾動(dòng)已沉淀的污泥層。潷水過(guò)程通過(guò)潷水器上的微型PLC編程進(jìn)行控制，通過(guò)潷水器拉桿下降速度控制出水板水力負荷，每次潷水階段開(kāi)始時(shí)，潷水器以一定的速度首先由最高限位位置開(kāi)始下降，下降過(guò)程為：剛開(kāi)始電機以50Hz速度下降1分鐘后改為15Hz，運行20min后改為14Hz，接著(zhù)運行20min后改為13Hz，再運行10min后改為10Hz，當到達潷水器下限行程時(shí)，靜止3分鐘，而后以50Hz的速度向上提升，直到潷水器設置的最高位置，即原始位置自動(dòng)停止。潷水器的限位開(kāi)關(guān)可以根據工藝需要進(jìn)行調整，從而可以自動(dòng)控制潷水器的每次排水量。具體參見(jiàn)http://www.sharpedgetext.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

（4）污泥系統的自控調節
在CASS沉淀階段、潷水階段、進(jìn)水階段都可根據工藝需要進(jìn)行污泥回流或排泥。有如下設置方式：
a.在電腦上編程設置，污泥攪拌器、回流泵的啟閉與進(jìn)水電動(dòng)閥門(mén)啟閉同步運行。
b.手動(dòng)時(shí)間設置。例如可以通過(guò)設定回流泵或排泥電動(dòng)閥對回流及排泥時(shí)間進(jìn)行控制。
C．流量及液位控制。通過(guò)剩余污泥流量計及儲泥池液位進(jìn)行控制，當剩余污泥流量達到設定流量或儲泥池達到最高液位時(shí)關(guān)閉。

四、CASS存在的問(wèn)題及優(yōu)化探討

1、工藝管線(xiàn)的設計

CASS工藝進(jìn)水、污泥回流都是通過(guò)閥門(mén)控制進(jìn)行調配，因此CASS工藝閥門(mén)特別多，管線(xiàn)較長(cháng)。臨桂西城污水處理廠(chǎng)進(jìn)水、出水閥門(mén)均設在CASS池底端，并設置在閥門(mén)井內。存在以下問(wèn)題：

（1）手動(dòng)操作時(shí)需下池操作，非常不便；
（2）下暴雨時(shí)，閥門(mén)井內會(huì )出現積水現象；
（3）當閥門(mén)密封不嚴造成泄漏時(shí)，會(huì )造成淹沒(méi)電動(dòng)閥門(mén)電機現象；
（4）維修閥門(mén)時(shí)需停產(chǎn)才能進(jìn)行。
建議設計時(shí)工藝管線(xiàn)中盡量少設置地下閥門(mén)井，如進(jìn)水的分配在CASS上端進(jìn)水渠內分配，這樣每道閥門(mén)操作方便，閥門(mén)泄漏也不會(huì )產(chǎn)生太大問(wèn)題。出水閥門(mén)設置在地面以上的出水管豎管上，操作方便，不需設閥門(mén)井。

2、閥門(mén)的配置問(wèn)題

由于CASS工藝閥門(mén)的開(kāi)啟大部分都是通過(guò)電動(dòng)裝置進(jìn)行控制，各電動(dòng)閥門(mén)的質(zhì)量必須有良好的保證。否則由于一組閥門(mén)的問(wèn)題都會(huì )導致污水廠(chǎng)停產(chǎn)運行，這是CASS工藝對設備要求有較高的設備完好率。因此CASS池的電動(dòng)閥門(mén)一定要選擇質(zhì)量可靠、穩定的設備。另外，電動(dòng)閥門(mén)必須設可以脫開(kāi)電動(dòng)頭的手動(dòng)開(kāi)啟裝置。

3、污泥集泥系統問(wèn)題

CASS生物池的污泥沉淀過(guò)程中污泥均勻沉積，沒(méi)有收刮泥的集泥設備，污泥回流濃度及排泥濃度較低，回流污泥量不大，使得厭氧階段污泥濃度不能達到要求，影響該階段聚磷菌的磷的釋放，從而影響該工藝的除磷效果。建議在回流泵的進(jìn)泥管和剩余污泥排泥管等多處，設置泥斗及排泥裝置。

4、曝氣裝置的選擇

由于CASS池曝氣、沉淀、潷水交替運行，臨桂西城污水處理廠(chǎng)采用盤(pán)式陶瓷曝氣系統，曝氣完畢后，曝氣管路中存有余氣，潷水后水位下降，水壓低于氣壓，氣體排出，易出現污泥隨出水排出，影響出水水質(zhì)的現象。通常避免此方法的方式，打開(kāi)排曝氣冷凝水閥門(mén)進(jìn)行泄氣，但此方法操作頻率高，勞動(dòng)量較大，夜間操作困難。因此建議對于CASS池曝氣系統的設計最好選擇張緊系統較好的曝氣膜，當不曝氣時(shí)，膜收縮，氣體不易排出，保證污泥層的穩定，從而保證出水水質(zhì)。

5、出水流量計及出水管的設計選型

CASS工藝具有進(jìn)水連續、出水間斷的運行特點(diǎn)。由于潷水器在剛開(kāi)始運行時(shí)，出水量較大，出水流量可以達到6500L/s，是進(jìn)水流量的5倍以上。因此出水流量計的選型與進(jìn)水流量計不能完全一致。另外，出水管的設計也必須考慮排水量較大時(shí)計算，否則出現排水不暢，造成潷水器浮渣擋板全部淹沒(méi)，浮力增大，排水過(guò)程不能有效的擋住浮渣，造成潷水器超負荷易損壞的現象。

6、CASS對自控系統要求

CASS工藝由于是交替式運行，設備的啟閉操作較頻繁，因此對自控系統完善程度要求高，一旦出現設備不能自控或者出現不能遠程控制的現象，導致運行過(guò)程中，操作人員工作量大。例如臨桂西城污水處理廠(chǎng)出現進(jìn)水閥不能電動(dòng)控制時(shí)，操作人員開(kāi)啟閥門(mén)的強度非常大，污水廠(chǎng)難以正常生產(chǎn)。特別是對于運行多年的污水廠(chǎng)，設備和自控都會(huì )出現不同程度的磨損及老化現象，問(wèn)題會(huì )更嚴峻，這需要在理論和實(shí)踐上對其進(jìn)行深入的研究。