1 引言

CASS (Cyclic Activated Sludge System)循環(huán)活性污泥系統(tǒng)是近年來(lái)國(guó)際公認(rèn)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(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，以此省去了傳統(tǒng)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)[1]。該工藝同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。

CASS 工藝在序批式活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)，將反應(yīng)池的長(zhǎng)度方向分為兩部分，前部設(shè)置了生物選擇區(qū)也稱(chēng)預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，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(nèi)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(gòu)筑物為CASS 反應(yīng)池，其集沉淀和污泥回流于一體，因此節(jié)省了二沉池和污泥回流設(shè)備，污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。

2.2 生化反應(yīng)推動(dòng)力大

從CASS 工藝從污染物的降解過(guò)程來(lái)看，當(dāng)待處理污水以相對(duì)較低的流量連續(xù)進(jìn)入CASS 池時(shí)，立即被混合液稀釋?zhuān)虼藦目臻g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(jié)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(yīng)器，生化反應(yīng)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(yīng)池均起沉淀作用，并且沉淀階段的表面負(fù)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(dāng)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(yùn)行。

2.4 運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)

CASS 工藝的設(shè)計(jì)已考慮流量變化的影響，能確保污水在系統(tǒng)內(nèi)停留預(yù)定的處理時(shí)間后經(jīng)沉淀排放，并且CASS 工藝可通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)行周期以適應(yīng)水量和水質(zhì)的變比。

當(dāng)進(jìn)水濃度較高時(shí)，可通過(guò)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到抗沖擊負(fù)荷的目的。當(dāng)強(qiáng)化脫氮除磷功能時(shí)，CASS 工藝也可通過(guò)調(diào)整運(yùn)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(yùn)行方式的調(diào)整，可以達(dá)到處理不同的水質(zhì)。

2.5 抑制絲狀菌生長(zhǎng)

絲狀菌比表面積較菌膠團(tuán)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(tuán)均以較大速率降解底物與增殖，但由于菌膠團(tuán)比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢(shì)[3]。CASS 反應(yīng)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(yǎng)出菌膠團(tuán)細(xì)菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢(shì)菌種，并且可以有效地抑制絲狀菌的生長(zhǎng)和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

2.6 剩余污泥量少，性質(zhì)穩(wěn)定

傳統(tǒng)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(wěn)定性好，脫水性能佳，產(chǎn)生的剩余污泥少。

3 CASS 設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題。

3.1 水量平衡

CASS 反應(yīng)池作用的充分發(fā)揮與選擇的設(shè)計(jì)流量關(guān)系很大。若設(shè)計(jì)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(yīng)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(yīng)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(yīng)用。CASS 工藝的特點(diǎn)是程序工作制，可根據(jù)進(jìn)水及出水水質(zhì)的變化來(lái)調(diào)整工作狀態(tài)，以保證出水水質(zhì)效果。整套控制系統(tǒng)可采用現(xiàn)場(chǎng)可編程控制(PLC)與微機(jī)集中控制相結(jié)合。

同時(shí)，為了保證CASS 工藝的正常運(yùn)行，所有設(shè)備采用手動(dòng)/自動(dòng)兩種操作方式，后者便于手動(dòng)調(diào)試和自控系統(tǒng)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(yīng)盡量選用不堵塞的曝氣形式，如水下曝氣機(jī)、螺旋曝氣器、穿孔管、傘式曝氣器等。

當(dāng)采用微孔曝氣時(shí)，應(yīng)選用高強(qiáng)度的橡膠曝氣盤(pán)，并且當(dāng)曝氣時(shí)，微孔開(kāi)啟，當(dāng)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(shè)備為旋轉(zhuǎn)式撇水機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是排水量可調(diào)節(jié)、排水均勻、對(duì)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(yīng)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建于2009 年，2011 年4 月正式投產(chǎn)運(yùn)行。設(shè)計(jì)日處理規(guī)模近期1 萬(wàn)m3，遠(yuǎn)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(yuǎn)期2025 年，服務(wù)人口為8.8 萬(wàn)人，服務(wù)面積8.50 km2。設(shè)計(jì)采用CASS 工藝。如圖1 所示。

圖1 污水處理廠總平面布置

Fig.1 General Layout of the Sewage Treatment Plant

4.2 工程設(shè)計(jì)

4.2.1粗格柵及提升泵房

根據(jù)該污水處理廠的建設(shè)要求，粗格柵和提升泵房的土建工程及設(shè)備預(yù)留位置均按2 萬(wàn)m3/d 規(guī)模一次設(shè)計(jì)建成，設(shè)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(jié)構(gòu)，其中地下部分深7.1 m。2 臺(tái)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(tái)潛污泵，流量400 m3/d，揚(yáng)程15 m，功率30 kw，兩用一備。污水提升泵房上方設(shè)計(jì)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(jī)一臺(tái)，用于泵房?jī)?nèi)潛污泵的安裝及檢修。

4.2.2細(xì)格柵及旋流沉砂池

細(xì)格柵位于旋流沉砂池的前端。細(xì)格柵共2 臺(tái)，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(tái)電機(jī)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(jī)，排砂管至砂水分離器處理后外運(yùn)；砂水分離器處理量為15 m3/h，電動(dòng)機(jī)功率為0.75 kw；壓縮機(jī)風(fēng)量102 m3/h，風(fēng)壓為0.4 kqd，電動(dòng)機(jī)功率2.2 kw。

4.2.3 CASS 池

CASS 反應(yīng)池共2 座，一期建設(shè)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(yīng)池每組分為3 格，分別為生物選擇區(qū)(A 區(qū))，兼氧區(qū)(B 區(qū))，好氧區(qū)(C 區(qū))[4]。具體設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 CASS 池設(shè)計(jì)參數(shù)

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(diào)配作用下從底部進(jìn)入C 池。A、B、C 三池的設(shè)計(jì)容積比分別為1∶5∶30。

回流污泥設(shè)計(jì)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(nèi)，剩余污泥設(shè)計(jì)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(qū)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(qū)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(shè)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(shè)置有1 臺(tái)旋轉(zhuǎn)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(tái)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、B 池內(nèi)分別設(shè)置水下攪拌器，以滿足池體內(nèi)污水脫氮除磷的要求。水下攪拌器6 臺(tái)，葉輪直徑為800 mm，功率為4 kw。

4.2.4鼓風(fēng)機(jī)房

鼓風(fēng)機(jī)房按2 萬(wàn)m3/d 規(guī)模設(shè)計(jì)，土建一次建成，設(shè)備分期安裝。一期設(shè)計(jì)選用3 臺(tái)羅茨鼓風(fēng)機(jī)，兩用一備。根據(jù)CASS 池的曝氣量需求，單臺(tái)風(fēng)量44 m3/min，風(fēng)壓0.8 kpd，功率為110 kw。在鼓風(fēng)機(jī)房上方設(shè)計(jì)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(jī)1 臺(tái)，為便于安裝及日常維護(hù)保養(yǎng)之用。

4.2.5紫外線消毒渠

紫外線消毒設(shè)置于出水計(jì)量槽前端，土建采用半地下式混凝土結(jié)構(gòu)，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。紫外線消毒設(shè)計(jì)采用低壓高強(qiáng)紫外線消毒來(lái)菌法，計(jì)32 只320 w 紫外線燈管平行于水流方向，并列安裝在水槽內(nèi)常水位以下，設(shè)計(jì)紫外線穿透率≥65 %。紫外線消毒燈管采用機(jī)械式自動(dòng)清洗裝置進(jìn)行日常清洗。

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，靠重力排入廠區(qū)內(nèi)污水管道并送回污水提升泵站集水井內(nèi)。污泥濃縮池所在區(qū)域位于污泥脫水機(jī)房一側(cè)，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(shè)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(jī)房

污泥脫水機(jī)房土建按2 萬(wàn)m3/d 規(guī)模一次設(shè)計(jì)建成，它由污泥帶式脫水機(jī)，絮凝劑投加設(shè)備和螺旋輸送機(jī)，空氣壓縮機(jī)等組成。污泥脫水機(jī)房設(shè)計(jì)采用二臺(tái)帶式脫水機(jī)，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(jī)內(nèi)，經(jīng)多道壓榨脫水后的污泥通過(guò)無(wú)軸螺旋輸送機(jī)被直接送至停放在裝料車(chē)間的污泥專(zhuān)用運(yùn)輸車(chē)斗內(nèi)，外運(yùn)焚燒發(fā)電。脫水機(jī)房由獨(dú)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(shè)備：帶式脫水機(jī)2 臺(tái)，帶寬為1.2 m，功率1.85 kw。加藥設(shè)備一套，空氣壓縮機(jī)一臺(tái)，無(wú)軸螺旋輸送機(jī)一臺(tái)等。

5 結(jié)語(yǔ)

CASS 工藝是以生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理及合理的水力條件為基礎(chǔ)而開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種具有流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行靈活，可靠性好，適用范圍廣，適合分期建設(shè)等優(yōu)點(diǎn)的廢水處理新工藝，而且占地少，投資省，運(yùn)行費(fèi)用較低，自控程度高，是一種符合我國(guó)國(guó)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(shè)計(jì)合理，與其它方法相比具有一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。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。

參考文獻(xiàn)

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(本文文獻(xiàn)格式：段果．CASS 工藝在生活污水處理廠中的應(yīng)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?yàn)樗幚怼?/p>

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