摘要：本文結(jié)合作者對(duì)CASS工藝多年的工藝研究成果及設(shè)計(jì)、運(yùn)行和管理經(jīng)驗(yàn)，術(shù)經(jīng)從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度論述了CASS工藝的濟(jì)評(píng)特點(diǎn)，并探討了設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的工藝一些問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：CASS工藝 技術(shù)特征 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

1 概述

CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是術(shù)經(jīng)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。其基本結(jié)構(gòu)是濟(jì)評(píng)：在序批式活性污泥法（SBR）的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長(zhǎng)方向設(shè)計(jì)為兩部分，工藝前部為生物選擇區(qū)也稱(chēng)預(yù)反應(yīng)區(qū)，術(shù)經(jīng)后部為主反應(yīng)區(qū)，濟(jì)評(píng)其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的工藝自動(dòng)撇水裝置。整個(gè)工藝的術(shù)經(jīng)曝氣、沉淀、濟(jì)評(píng)排水等過(guò)程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，工藝省去了常規(guī)活性污泥法的術(shù)經(jīng)二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。濟(jì)評(píng)

該工藝最早在國(guó)外應(yīng)用，為了更好地將其引進(jìn)、消化，開(kāi)發(fā)出適合我國(guó)國(guó)情的新型污水處理新工藝，總裝備部工程設(shè)計(jì)研究總院環(huán)保中心于1994年在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了整套系統(tǒng)的模擬試驗(yàn)，分別探討了CASS工藝處理常溫生活污水、低溫生活污水、制藥和化工等工業(yè)廢水的機(jī)理和特點(diǎn)以及水處理過(guò)程中脫氮除磷的效果，獲得了寶貴的設(shè)計(jì)參數(shù)和對(duì)工藝運(yùn)行的指導(dǎo)性經(jīng)驗(yàn)。我院將研究成果成功地應(yīng)用于處理生活污水及不同種工業(yè)廢水的工程實(shí)踐中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。我院開(kāi)發(fā)的CASS工藝與ICEAS工藝相比，負(fù)荷可提高1-2倍，節(jié)省占地和工程投資近30%。

2 CASS工藝的主要技術(shù)特征

2.1 連續(xù)進(jìn)水，間斷排水

傳統(tǒng)SBR工藝為間斷進(jìn)水，間斷排水，而實(shí)際污水排放大都是連續(xù)或半連續(xù)的，CASS工藝可連續(xù)進(jìn)水，克服了SBR工藝的不足，比較適合實(shí)際排水的特點(diǎn)，拓寬了SBR工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。雖然CASS工藝設(shè)計(jì)時(shí)均考慮為連續(xù)進(jìn)水，但在實(shí)際運(yùn)行中即使有間斷進(jìn)水，也不影響處理系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2 運(yùn)行上的時(shí)序性

CASS反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個(gè)階段根據(jù)時(shí)間依次進(jìn)行。

2.3 運(yùn)行過(guò)程的非穩(wěn)態(tài)性

每個(gè)工作周期內(nèi)排水開(kāi)始時(shí)CASS池內(nèi)液位最高，排水結(jié)束時(shí)，液位最低，液位的變化幅度取決于排水比，而排水比與處理廢水的濃度、排放標(biāo)準(zhǔn)及生物降解的難易程度等有關(guān)。反應(yīng)池內(nèi)混合液體積和基質(zhì)濃度均是變化的，基質(zhì)降解是非穩(wěn)態(tài)的。

2.4 溶解氧周期性變化，濃度梯度高

CASS在反應(yīng)階段是曝氣的，微生物處于好氧狀態(tài)，在沉淀和排水階段不曝氣，微生物處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)。因此，反應(yīng)池中溶解氧是周期性變化的，氧濃度梯度大、轉(zhuǎn)移效率高，這對(duì)于提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節(jié)約能耗都是有利的。實(shí)踐證實(shí)對(duì)同樣的曝氣設(shè)備而言，CASS工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有較高的氧利用率。

3  CASS工藝的主要優(yōu)點(diǎn)

3.1 工藝流程簡(jiǎn)單，占地面積小，投資較低

CASS的核心構(gòu)筑物為反應(yīng)池，沒(méi)有二沉池及污泥回流設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池及初沉池。因此，污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。

3.2 生化反應(yīng)推動(dòng)力大

在完全混合式連續(xù)流曝氣池中的底物濃度等于二沉池出水底物濃度，底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據(jù)生化動(dòng)力反應(yīng)學(xué)原理，由于曝氣池中的底物濃度很低，其生化反應(yīng)推動(dòng)力也很小，反應(yīng)速率和有機(jī)物去除效率都比較低；在理想的推流式曝氣池中，污水與回流污泥形成的混合流從池首端進(jìn)入，成推流狀態(tài)沿曝氣池流動(dòng)，至池末端流出。作為生化反應(yīng)推動(dòng)力的底物濃度，從進(jìn)水的最高濃度逐漸降解至出水時(shí)的最低濃度，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程底物濃度沒(méi)被稀釋?zhuān)M可能地保持了較大推動(dòng)力。此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合，不存在縱向的返混。

CASS工藝從污染物的降解過(guò)程來(lái)看，當(dāng)污水以相對(duì)較低的水量連續(xù)進(jìn)入CASS池時(shí)即被混合液稀釋?zhuān)虼耍瑥目臻g上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇；而從CASS工藝開(kāi)始曝氣到排水結(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，因此，CASS工藝屬理想的時(shí)間順序上的推流式反應(yīng)器，生化反應(yīng)推動(dòng)力較大。

3.3 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，沉淀階段的表面負(fù)荷比普通二次沉淀池小得多，雖有進(jìn)水的干擾，但其影響很小，沉淀效果較好。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。實(shí)驗(yàn)和工程中曾遇到SV₃₀高達(dá)96%的情況，只要將沉淀階段的時(shí)間稍作延長(zhǎng)，系統(tǒng)運(yùn)行不受影響。

3.4 運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)不同的處理目標(biāo)

CASS工藝在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮流量變化的因素，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，特別是CASS工藝可以通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)行周期來(lái)適應(yīng)進(jìn)水量和水質(zhì)的變比。當(dāng)進(jìn)水濃度較高時(shí)，也可通過(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。在暴雨時(shí)，可經(jīng)受平常平均流量6信的高峰流量沖擊，而不需要獨(dú)立的調(diào)節(jié)地。多年運(yùn)行資料表明，在流量沖擊和有機(jī)負(fù)荷沖擊超過(guò)設(shè)計(jì)值2－3信時(shí)，處理效果仍然令人滿(mǎn)意。而傳統(tǒng)處理工藝雖然已設(shè)有輔助的流量平衡調(diào)節(jié)設(shè)施，但還很可能因水力負(fù)荷變化導(dǎo)致活性污泥流失，嚴(yán)重影響排水質(zhì)量。

當(dāng)強(qiáng)化脫氮除磷功能時(shí)，CASS工藝可通過(guò)調(diào)整工作周期及控制反應(yīng)池的溶解氧水平，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)到不同的處理水質(zhì)。

3.5 不易發(fā)生污泥膨脹

污泥膨脹是活性污泥法運(yùn)行過(guò)程中常遇到的問(wèn)題，由于污泥沉降性能差，污泥與水無(wú)法在二沉池進(jìn)行有效分離，造成污泥流失，使出水水質(zhì)變差，嚴(yán)重時(shí)使污水處理廠(chǎng)無(wú)法運(yùn)行，而控制并消除污泥膨脹需要一定時(shí)間，具有滯后性。因此，選擇不易發(fā)生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠(chǎng)設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。

由于絲狀菌的比表面積比菌膠團(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，在高底物濃度下菌膠團(tuán)和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團(tuán)細(xì)菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢(shì)。而CASS反應(yīng)池中存在著較大的濃度梯度，而且處于缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出菌膠團(tuán)細(xì)菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢(shì)菌屬，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。

3.6 適用范圍廣，適合分期建設(shè)

CASS工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；連續(xù)進(jìn)水的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式，一方面便于與前處理構(gòu)筑物相匹配，另一方面控制系統(tǒng)比SBR工藝更簡(jiǎn)單。

對(duì)大型污水處理廠(chǎng)而言，CASS反應(yīng)池設(shè)計(jì)成多池模塊組合式，單池可獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)處理水量小于設(shè)計(jì)值時(shí)，可以在反應(yīng)地的低水位運(yùn)行或投入部分反應(yīng)池運(yùn)行等多種靈活操作方式；由于CASS系統(tǒng)的主要核心構(gòu)筑物是CASS反應(yīng)池，如果處理水量增加，超過(guò)設(shè)計(jì)水量不能滿(mǎn)足處理要求時(shí)，可同樣復(fù)制CASS反應(yīng)池，因此CASS法污水處理廠(chǎng)的建設(shè)可隨企業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，它的階段建造和擴(kuò)建較傳統(tǒng)活性污泥法簡(jiǎn)單得多。

3.7 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定

傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅2－7天，而CASS法泥齡為25-30天，所以污泥穩(wěn)定性好，脫水性能佳，產(chǎn)生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD產(chǎn)生0.2～0.3kg剩余污泥，僅為傳統(tǒng)法的60％左右。由于污泥在CASS反應(yīng)池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO₂/g MLSS.h以下，一般不需要再經(jīng)穩(wěn)定化處理，可直接脫水。而傳統(tǒng)法剩余污泥不穩(wěn)定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO₂/g MLSS.h ，必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。