周期循環(huán)活性污泥工藝運(yùn)行方式探討

何蜀東

（重慶賦潔環(huán)保工程有限公司，重慶 400030）

1 CASS工藝及特點(diǎn)

1.1 CASS工藝簡(jiǎn)介

周期循環(huán)活性污泥工藝，簡(jiǎn)稱CASS（Cyclic Activated Sludge System）是在序批式活性污泥（SBR）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的變形工藝，即在SBR池內(nèi)進(jìn)水端增加一個(gè)生物選擇器，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進(jìn)水），間歇排水。設(shè)置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細(xì)菌，其容積約占整個(gè)池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累—再生理論，使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段（基質(zhì)積累），隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個(gè)基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。

1.2 CASS工藝特點(diǎn)

CASS工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單、占地面積小、投資較低、生化反應(yīng)推動(dòng)力大、沉淀效果好、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)、不易發(fā)生污泥膨脹、適用范圍廣、適合分期建設(shè)、剩余污泥量小、性質(zhì)穩(wěn)定。

1.3 CASS工藝運(yùn)行特點(diǎn)

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。每個(gè)工作周期內(nèi)排水開始時(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 CASS工藝運(yùn)行方式探討

目前CASS工藝的運(yùn)行方式，一般都是采用變水位（即潷水結(jié)束時(shí)水位最低，開始曝氣時(shí)水位最高）的運(yùn)行方式。本文在CASS工藝運(yùn)行過程中采用恒水位運(yùn)行方式（即在運(yùn)行過程中CASS的水位一直保持恒定不變，不存在最高水位與最低水位的差別）。將這兩種運(yùn)行方式進(jìn)行實(shí)施，并將得出的效果進(jìn)行比較。

2.1 變水位連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行方式

本文所稱的變水位運(yùn)行方式，是指人為將二組CASS池在運(yùn)行過程中一組開始曝氣時(shí)，另一組處于排水、進(jìn)水期，當(dāng)潷水器降至最低水位時(shí)，停止?jié)?，然后將潷水器升至最高水位，該池保持進(jìn)水。因此在運(yùn)行過程中存在最高水位與最低水位的水位差，同時(shí)需要嚴(yán)格控制每個(gè)周期的進(jìn)水時(shí)間并及時(shí)倒換進(jìn)水端閥門。

以回龍壩污水處理廠為例，回龍壩一期工程設(shè)計(jì)處理能力為3800m3/d，共二組CASS反應(yīng)池（1#池、2#池）。在變水位的運(yùn)行方式中，其運(yùn)行周期為T=T進(jìn)水+T曝氣+T沉淀+T潷水，當(dāng)1#組池完成一個(gè)工作周期水位降至最低水位開始進(jìn)水時(shí)，需要倒換前端1#、2#池的進(jìn)水閥門，此時(shí)打開1#池進(jìn)水閥，關(guān)閉2#池進(jìn)水閥。1#池從進(jìn)水開始進(jìn)入下一個(gè)工作周期，此時(shí)2#池根據(jù)水質(zhì)情況進(jìn)行曝氣。

2.2 恒水位連續(xù)進(jìn)水運(yùn)行方式

恒水位運(yùn)行方式：即1#、2# 二組CASS反應(yīng)池沒有最高水位與最低水位之分，在沉淀期和潷水期的同時(shí)也在進(jìn)水，運(yùn)行周期為T=T（進(jìn)水+潷水）+T曝氣+T（沉淀+進(jìn)水），水量的沖擊可通過潷水器潷水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，水質(zhì)的沖擊可通過延長(zhǎng)曝氣時(shí)間和潷水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。

當(dāng)1#池潷水時(shí)，由于潷水時(shí)CASS反應(yīng)池水量減少，因此在該時(shí)段1#池也同時(shí)在保持進(jìn)水，2#池處于曝氣狀態(tài)，開啟2#池污泥回流至選擇池，1#池同時(shí)開啟預(yù)反應(yīng)池?cái)嚢铏C(jī)，這樣實(shí)現(xiàn)了選擇池泥水充分混合，完成活性污泥的初期吸附，預(yù)測(cè)反應(yīng)池溶解氧控制在0.2mg/L以下，有利于磷充分釋放。由于1#池進(jìn)水時(shí)污水自預(yù)反應(yīng)池底部進(jìn)入，并不擾動(dòng)表面水層，潷水和進(jìn)水同時(shí)進(jìn)行，并不影響出水水質(zhì)。同時(shí)在沉淀、進(jìn)水、潷水期間同時(shí)實(shí)現(xiàn)了反硝化過程。通過控制沉淀時(shí)間及排泥量可有效控制出水總磷。

在運(yùn)行過程中，為了比較恒水位運(yùn)行與變水位運(yùn)行的效果及優(yōu)勢(shì)，也對(duì)該工藝采用了變水位運(yùn)行方式進(jìn)行操作。運(yùn)行結(jié)果顯示，恒水位運(yùn)行方式與變水位運(yùn)行方式相比，操作更為靈活，尤其是在進(jìn)水水質(zhì)濃度發(fā)生變化，而需要延長(zhǎng)曝氣時(shí)間時(shí)，恒水位運(yùn)行比變水位運(yùn)行更具優(yōu)勢(shì)，并且減少了前端進(jìn)水閥門的繁鎖操作，增加了操作的靈活性與可靠性。

通過兩年的運(yùn)行結(jié)果表明，恒水位運(yùn)行方式也可實(shí)現(xiàn)脫氮除磷及較高的COD、BOD去除率，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

2.3 變水位運(yùn)行與恒水位運(yùn)行反應(yīng)速率比較

對(duì)CASS反應(yīng)池中的反應(yīng)速率r一般用Monod方程描述。對(duì)混合菌種處理多組分底物的實(shí)際過程，用如下Grau模式進(jìn)行說明：

式中：r—反應(yīng)速度；

k1—單位底物利用率常數(shù)，1/h；

x—t時(shí)刻反應(yīng)器內(nèi)混合液中活性污泥濃度，mg/L；

C—t時(shí)刻反應(yīng)器內(nèi)混合液中活性污泥濃度，mg/L；

C0—為無生物降解作用時(shí)，反應(yīng)器中計(jì)算的有機(jī)物濃度，mg/L。

上式實(shí)際上可反應(yīng)出C0對(duì)氧化速率的影響，C0越高即對(duì)微生物的抑制作用越強(qiáng)。而在變水位運(yùn)行過程中，當(dāng)水位排至最低時(shí)，C0濃度最高，此時(shí)對(duì)微生物的抑制作用最強(qiáng)，隨著水位的上升，抑制作用隨之減弱。

如果采用恒水位運(yùn)行，由于總體積不變，C0濃度基本維持恒定，與變水位運(yùn)行方式相比，微生物受到的抑制作用相對(duì)較小，因此反應(yīng)速度較恒定，整個(gè)反應(yīng)過程相對(duì)容易控制。

3 結(jié)論

恒水位運(yùn)行與變水位運(yùn)行操作方式相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）恒水位運(yùn)行操作省去了二組反應(yīng)池之間進(jìn)水閥門的倒換。一般來說，如果每個(gè)周期6小時(shí)，A、B二組反應(yīng)池需倒換閥門4×2=8次，而恒水位運(yùn)行則無需控制閥門。

（2）恒水位運(yùn)行方式可更靈活地掌握進(jìn)水時(shí)間、曝氣時(shí)間，因此能更加有利于提高抗沖擊負(fù)荷的能力。

（3）恒水位運(yùn)行過程中C0比變水位運(yùn)行操作過程變化小，微生物生長(zhǎng)過程不易因底物濃度而受到抑制，相對(duì)來說運(yùn)行更加穩(wěn)定，工藝運(yùn)行參數(shù)更加容易控制。

水處理工程師手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.