摘  要：污水處理廠是XX市第一座城市二級污水處理廠，污水處理工藝采用了較先進的CASS工藝，現(xiàn)簡述其工藝設計方法及參數(shù)取值。

關鍵詞：污水處理廠；CASS工藝；工程設計

 

 

CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是循環(huán)活性污泥技術（CAST）的一種型式。其主要原理是：把序批式活性污泥法（SBR）的反應池沿長度方向分為兩部分，前部為預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)。在預反應區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸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，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，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程，完成對污水中有機物質(zhì)的降解。CASS工藝同時能夠比較充分發(fā)揮活性污泥的降解功能。也能夠減輕二沉淀池的負荷，有利于提高二沉池固液分離效果。

 

設計流量按最高日最高時流量進行設計，設計流量為1531.25 m³/h;設計進水水質(zhì)依據(jù)貴陽市城市污水水質(zhì)確定，設計出水水質(zhì)按一級標準(GB8978-1996《污水綜合排放標準》)執(zhí)行。

污水設計進出水水質(zhì)詳見表1.

項 目	BOD5（mg/l）	COD （mg/l）	SS （mg/l）	NH3-N（mg/l）	TP （mg/l）
進 水	200	300	200	30	4.0
出 水	≤20	≤60	≤20	≤15	≤0.5

一期工程建設CASS生物池一座，二期工程增建一座。CASS生物池由預反應區(qū)和主反應區(qū)組成。

預反應區(qū)分為兩池，兩池之間不連通，每池獨立連續(xù)工作，單池基本尺寸為L×B×H=10.0×8.0×7��0 m，其中有效水深6.5 m，超高0.5 m；預反應區(qū)底部設有DN300放空管，頂部設有DN300溢流管和DN300回流污泥管，預反應區(qū)與主反應區(qū)的隔墻上底部開有800×800 mm連通孔。

主反應區(qū)分為四池，各池之間不連通，每池獨立連續(xù)工作，單池基本尺寸為L×B×H=42.0×20.0×7.0 m，其中有效水深6.0 m，超高1.0 m.每池設置1臺電動進水堰、1臺浮筒式潷水器、1臺回流污泥泵、1臺剩余污泥泵、1套膜式曝氣管。同時主反應區(qū)內(nèi)還設置有DO測定儀、污泥濃度(MLSS)計、酸度（pH）計、超聲波水位計。

 

由于污水處理廠排放水的接納水體為湖泊，而湖泊作為該省“兩湖治理”的重點對象，需要重點解決富營養(yǎng)化污染，故本工程對除磷的要求較高，所以預反應區(qū)根據(jù)活性污泥反應動力學原理進行設計，運行條件按厭氧環(huán)境考慮，在預反應區(qū)內(nèi)考慮了較顯著的反硝化作用（回流污泥混合液中通常含2.0 mg/l左右的硝態(tài)氮）。同時預反應區(qū)利用了活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除，并對難降解有機物起到良好的水解作用，還可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。污泥回流量按最大時處理量的20%考慮，污水水力停留時間按1.0 h計。

為了使回流污泥和污水進行充分混合，形成均勻的厭氧環(huán)境，在預反應區(qū)內(nèi)設置3臺ITT Flygt SR4630型潛水攪拌器，該攪拌器屬于高轉(zhuǎn)速（705 r/min）、小葉輪（370 mm）類型，具有較好的混合攪拌功能，考慮到厭氧環(huán)境對磷的釋放影響較大，故在預反應區(qū)內(nèi)還設置有0O在線測定儀，其輸出信號接入CASS反應池PLC子站，PLC子站根據(jù)0O值的大小及變化，對回流污泥量進行在線調(diào)節(jié)，以達到最佳的厭氧環(huán)境以利于磷的釋放。同時PLC總站可繪制預反應區(qū)進水水量、進水水質(zhì)、污泥回流量與DO的關系曲線，對運行工作起到高效、優(yōu)質(zhì)的指導作用。

由于XX市城區(qū)的現(xiàn)行排水體制仍為雨污合流制，故雨季時進水中BOD₅較低，將導致脫氮除磷所需碳源不足，為避免外加碳源，同時降低管理難度和污水處理成本，故設計中采用了泥齡較長，污泥負荷較低的延時曝氣方式，設計泥齡為15.7 d, 污泥負荷取0.088 kg

BOD₅/kgMLSS.

由于采用了延時曝氣方式，故污泥產(chǎn)泥率比較低，取值為0.945 kgSS/kgBOD₅，每日剩余污泥產(chǎn)量為4510 kg，剩余污泥經(jīng)主反應區(qū)內(nèi)的剩余污泥泵抽升至污泥調(diào)節(jié)池。污泥調(diào)節(jié)池內(nèi)設置有潛水攪拌器以保持池內(nèi)有氧狀態(tài)，防止磷的析出。

由于主反應區(qū)具有同步硝化和反硝化功能，反硝化主要是在泥水分離階段使污泥結(jié)構(gòu)內(nèi)部處于缺氧狀態(tài)而實現(xiàn)的，因此，PLC子站將根據(jù)CASS生物池內(nèi)的DO值，對生物速率、曝氣時間、曝氣量、排泥速率等重要運行參數(shù)進行在線調(diào)節(jié)。

排水裝置選型時，考慮到主反應區(qū)內(nèi)的潷水深度較大（2.0 m）,潷水量也較高（1600 m³/h）而常見的國產(chǎn)旋轉(zhuǎn)式或虹吸式潷水器，在技術水平和產(chǎn)品質(zhì)量方面均與進口設備存在一定差距，故采用了JETTECH公司的浮筒式潷水器，該潷水器材質(zhì)為玻璃鋼填充聚胺酯。

曝氣設備采用了較先進的超微孔膜式曝氣管進口設備，與國內(nèi)常用的球冠形微孔曝氣頭相比，前者具有更高的氧轉(zhuǎn)移效率，在水深為5.0 m的清水中膜式曝氣管具有32%的氧轉(zhuǎn)移效率,比盤式曝氣器高25%；同時膜式曝氣管比盤式曝氣器節(jié)能22.7%.另外，膜式曝氣管還具有以下特性：1）具有瞬時增加曝氣量100％的能力；2）在不增加構(gòu)筑物或改變構(gòu)筑物的情況下系統(tǒng)增容20％；3）具備防堵塞與自清洗功能。

為使曝氣系統(tǒng)正常運行，鼓風機房內(nèi)設3臺可調(diào)導葉片的單級高速羅茨鼓風機(2用1備)，鼓風機設計風量為Q＝137.6 Nm³／min，設計風壓68600 Pa.考慮到反應池為變?nèi)葸\行方式，水位變幅達2.0 m，為減少能耗、降低成本，其中兩臺為電機采用變頻運行方式，同時空氣管路獨立設置，互不干擾。

 

CASS生物池以一定的時間序列運行，運行過程包括進水-曝氣、靜止沉淀、排水排泥、閑置四個階段，不同的運行階段的運行方式可根據(jù)需要進行調(diào)整。本工程CASS生物池每日工作24 h，分為6.0個工作周期，每周期工作時間為4.0 h，其中進水-曝氣2.0 h，靜止沉淀1.0 h，排水排泥1.0 h.在同一時間各池的工作時序均不同，不會發(fā)生重疊，同一時間只有一個反應池潷水，自動控制及操作管理較簡單，各池具體工作時序如圖2.

圖2  CASS反應池工作時序圖

進水曝氣階段CASS主反應區(qū)內(nèi)邊充水邊曝氣，同時池內(nèi)的回流污泥泵連續(xù)不斷的向預反應區(qū)回流污泥。此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮；

靜止沉淀階段CASS主反應區(qū)不充水也不曝氣，此時微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解，生物池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變，開始進行反硝化反應，活性污泥逐漸沉到池底，上層水逐漸變清；

排水排泥階段CASS主反應區(qū)的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液，同時池內(nèi)的剩余污泥泵向污泥調(diào)節(jié)池輸送剩余污泥。此時，生物池逐漸由缺氧狀態(tài)過渡到厭氧狀態(tài)，繼續(xù)進行反硝化反應。

實際運行過程中，由于潷水器的潷水能力是按最不利的情況進行設計選型的，而這種最不利情況不易出現(xiàn)，故實際潷水時間通常要比設計潷水時間短，其剩余時間通常用于CASS主反應區(qū)內(nèi)污泥的閑置，以恢復污泥的吸附能力。

 

本文介紹的CASS工藝設計方法及設計參數(shù)取值已應用于XX市污水處理廠等十多座污水處理廠，目前, 十余座污水處理廠已經(jīng)投入正常運行, 其中一座相同工藝、相近規(guī)模的污水處理廠(3.0×10⁵ m³/d)也已建成并已完成試運行,其各項指標值均滿足設計要求，運行效果詳見下表：

項 目	BOD5（mg/l）	COD （mg/l）	SS （mg/l）	NH3-N（mg/l）	TP （mg/l）
進 水	120	180	130	20	3.5
出 水	15	30	18	5	0.5

 

實踐證明，上述設計方法及參數(shù)取值是合理可行的，同時也說明CASS工藝是適合于中小城鎮(zhèn)污水處理的一種實用工藝。

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浙大水業(yè)四川辦事處