CASS工藝技術(shù)經(jīng)濟評價

段云萍

1 CASS工藝的運行

CASS工藝全稱循環(huán)式活性污泥法，是SBR的一種變形，是一種連續(xù)進水、間歇性反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，好氧、厭氧不斷重復進行，將有機物去除過程和泥水分離過程在一個反應(yīng)器中完成。

CASS反應(yīng)器分為預反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分。

預反應(yīng)區(qū)設(shè)置在反應(yīng)器的進口處，相當于一個生物選擇器。在預反應(yīng)區(qū)中有大量活性污泥，污水進入反應(yīng)器后與回流污泥混合攪拌，充分利用了活性污泥對有機污染物的快速吸附作用，加速對溶解性底物的去除。預反應(yīng)區(qū)一直處于兼氧狀態(tài)，調(diào)節(jié)污水在預反應(yīng)區(qū)內(nèi)的停留時間，能對難降解的有機物起到水解作用，有利于后續(xù)工藝的處理。

主反應(yīng)區(qū)是去除有機物的主要場所。CASS反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段運行。進水，曝氣階段開始，曝氣結(jié)束，進入沉淀階段，沉淀結(jié)束，出水。CASS工藝采用潷水器出水，在出水過程中，由于潷水器對反應(yīng)池底部污泥的影響很小，整個出水過程，反應(yīng)池都起著沉淀作用，CASS工藝本身的特點延長了反應(yīng)器的沉淀時間。

2 CASS工藝的特點

2.1 防止污泥膨脹

污泥膨脹是污水處理中經(jīng)常遇到的問題，污泥沉降性能差，SVI值偏高，污泥流量增大，泥水不能進行有效分離，部分污泥隨處理水流出，增大生化池出水的濁度，增加后續(xù)沉淀處理難度，影響出水水質(zhì)，一旦出現(xiàn)污泥膨脹現(xiàn)象就很難控制，且需要很長時間才能恢復。在缺氧環(huán)境中，絲狀菌的大量增殖是造成污泥膨脹的主要原因。

絲狀菌的比表面積比膠團菌大，在吸附有機物的過程中較膠團菌占優(yōu)勢，但絲狀菌的增殖速率比膠團菌小，在高底物濃度中，絲狀菌和膠團菌都以較大的速率增殖，但由于膠團菌增殖速率較絲狀菌大，絲狀菌伸出菌膠團外，很快就會被膠團菌覆蓋，使菌膠團的增殖比絲狀菌占優(yōu)勢，而且反應(yīng)池中的濃度梯度較大，活性污泥一直處于好氧厭氧循環(huán)狀態(tài)中，這種環(huán)境也可以有選擇性的培養(yǎng)菌膠團，使其成為反應(yīng)池中的優(yōu)勢菌種。預反應(yīng)區(qū)的作用相當于一個生物選擇器，有效的抑制絲狀菌的生長和繁殖，避免絲狀菌大量生長、伸長，導致絮體松散的情況，改善活性污泥的沉降性能，克服污泥膨脹，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，使CASS的運行管理較其他活性污泥法簡單。

2.2 出水水質(zhì)穩(wěn)定

曝氣結(jié)束后，主反應(yīng)區(qū)進入?yún)捬醴磻?yīng)階段，在進行反硝化的同時，整個反應(yīng)區(qū)起沉淀作用，表面負荷比普通沉淀池小得多，而且停留時間長，沉淀效果好。通過對潷水器運行的調(diào)節(jié)，可以有效防止對底部污泥的干擾，提高出水水質(zhì)。此外，CASS還可以根據(jù)水量、原水污染情況和進出水水質(zhì)對操作程序適當進行調(diào)整，保證出水水質(zhì)。

CASS的運行靈活，抗沖擊負荷強，無需設(shè)置單獨的調(diào)節(jié)池。對原水水質(zhì)水量的適應(yīng)能力強，可以根據(jù)進水的水質(zhì)、水量設(shè)調(diào)節(jié)運行周期，當進水有機物含量較高時，可通過增加曝氣量、延長反應(yīng)時間等提高出水水質(zhì)。

2.3 低溫污水處理

我國北方地區(qū)冬季氣候寒冷，水溫一般都在10℃以下，低溫對生物處理的影響關(guān)系到寒冷地區(qū)城市污水和工業(yè)廢水能否采用生物處理和采用什么樣的生物處理工藝。水溫偏低對活性污泥的沉降性能、微生物活性、微生物繁殖、氧的傳遞效率和水的粘滯系數(shù)都有較大的影響，在低溫狀態(tài)下，污水處理工藝與常溫狀態(tài)有很大的差別，因此水溫對參數(shù)選取，工藝選擇，運行操作都有很大影響。

CASS工藝在處理低溫污水運行效果表明，CASS工藝對污水的溫度變化有較強的適應(yīng)能力。在低溫運行時，活性污泥的沉降性能降低，SVI普遍高于常溫值，可通過提高污泥濃度、降低污泥負荷和延長沉淀時間，改善出水水質(zhì)。

2.4 高氨氮污水處理

處理高氨氮工業(yè)廢水時，一般采用的是物化和生化相結(jié)合的處理工藝，處理工藝復雜，處理費用和基建投資都高于單純有機污染物處理，且運行管理復雜。隨著人們生活水平的提高，飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，生活污水已經(jīng)出現(xiàn)了高氨氮現(xiàn)象，高氨氮污水的處理對防止水體富營養(yǎng)化和解決水體污染都有重要的意義。傳統(tǒng)的活性污泥法只能去除有機污染物，對氨氮等無機污染物沒有明顯的去除效果，隨著對出水水質(zhì)要求的提高，在一些地區(qū)傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)無法達到出水水質(zhì)要求。

污水在預反應(yīng)區(qū)處于缺氧狀態(tài)，新鮮污水經(jīng)攪拌與回流污泥充分混合，反硝化菌以原污水中的有機物作為碳源，以回流污泥中硝酸鹽作為電子受體，進行呼吸和生命活動，將硝酸態(tài)氮還原為氣態(tài)氮，不需要外加碳源，無需有機物后續(xù)處理。

主反應(yīng)區(qū)中好氧和厭氧循環(huán)運行，通過控制曝氣強度和曝氣時間控制溶解氧的濃度。在好氧環(huán)境中，有機氮化合物在氨化菌的作用下轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮。硝化菌為化能自養(yǎng)菌，生理活動不需要從外界攝取有機營養(yǎng)物質(zhì)，從CO2獲取碳源，從有機物的氧化中獲取能量。好氧和厭氧交替的環(huán)境為兼性菌的生長提供了良好條件，曝氣進行到一定階段，污水中的有機物濃度降低，溶解氧充足，硝化菌得到優(yōu)勢，將氨態(tài)氮轉(zhuǎn)換為硝酸氮。

要使硝化菌在反應(yīng)池中大量存活，微生物的停留時間一定要大于硝化菌的世代周期，停留時間越長越有利于硝化菌的繁殖。普通活性污泥法的停留時間為2 d～7 d，CASS工藝的污泥齡為25 d～30 d，為硝化菌的繁殖提供了足夠的時間。

3 經(jīng)濟評價

CASS工藝沒有調(diào)節(jié)池、初次沉淀池，且省去了污泥回流處理設(shè)備，比一般的活性污泥法構(gòu)筑物簡單，節(jié)省占地面積，建設(shè)費用可節(jié)省10%～30%，占地面積可節(jié)省20%～30%。

由于CASS工藝是周期性運行，主反應(yīng)區(qū)好氧與厭氧交替運行，池中溶解氧是周期變化的，由厭氧階段開始曝氣，氧的濃度梯度大，轉(zhuǎn)移效率高，實踐證實同樣的曝氣設(shè)備，CASS工藝與傳統(tǒng)的活性污泥法相比有較高的氧利用率，有效的節(jié)省了充氧曝氣費用?？捎行б种莆勰嗯蛎?，根據(jù)進水水質(zhì)、水量調(diào)節(jié)運行周期，運行簡單、管理方便，大大減少運行管理費用。

傳統(tǒng)的SBR都是間歇性進水，必須設(shè)置兩個以上SBR反應(yīng)池才能正常運行，經(jīng)改進的CASS工藝是連續(xù)進水，克服了間歇性進水的不足，實現(xiàn)了污水處理的連續(xù)性，設(shè)置一個反應(yīng)器就能正常運行，適合大、中、小型污水處理廠的建設(shè)。CASS工藝的中心處理構(gòu)筑物是CASS反應(yīng)池，當原水水量超過水廠的設(shè)計處理量時，可通過增加反應(yīng)池數(shù)量增加處理能力，能夠充分利用原有構(gòu)筑物處理能力，節(jié)省土建費用，在建設(shè)期間原有污水處理設(shè)施仍能繼續(xù)運行，適應(yīng)污水處理廠的改建、擴建，應(yīng)用靈活。

CASS反應(yīng)池單池是間斷性運行，進水短時間中斷也可以正常運行，大大提高了傳統(tǒng)活性污泥法對水源水量變化的適應(yīng)能力，能夠適應(yīng)工業(yè)區(qū)建設(shè)初期污水水量達不到設(shè)計水量時期的水處理要求。

CASS處理水水質(zhì)穩(wěn)定，有機處理水可回收用于污水處理廠內(nèi)綠化、澆地、洗車等用途。在處理過程中，不產(chǎn)生污染環(huán)境的臭氣和蚊蠅，減小對周圍環(huán)境的影響，能夠在對環(huán)境要求比較高的地區(qū)運行。CASS工藝對環(huán)境影響小，水質(zhì)穩(wěn)定的特點使其能夠滿足小區(qū)中水處理的要求，使CASS工藝不僅可以應(yīng)用于城鎮(zhèn)污水的處理，也為CASS作為小區(qū)中水提供了條件。

[1] 丘文芳.環(huán)境微生物學技術(shù)手冊[M].北京:學院出版社，1990.

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