CASS工藝生物脫氮機(jī)理及影響因素

【摘要】周期循環(huán)活性污泥法（簡稱CASS）是以序批式活性污泥法為基礎(chǔ)發(fā)展起來的新型污水處理工藝，其占地面積小、工藝簡單、運行成本低、在運行過程中不易發(fā)生活性污泥膨脹等優(yōu)點而備受關(guān)注，CASS工藝在生物脫氮除磷方面的效果已經(jīng)得到了驗證。本文介紹了CASS生物脫氮工藝的運行原理，分析了影響CASS工藝生物脫氮效果的因素。

【關(guān)鍵詞】CASS工藝；生物脫氮；影響因素；污泥回流比

前言

城市工業(yè)廢水以及生活廢水中氮元素的含量很高，由此帶來了越來越突出的水體富營養(yǎng)化問題，給水處理帶來了麻煩，傳統(tǒng)的污水處理工藝占地面積較大，要想達(dá)到將氮元素含量降低至排放標(biāo)準(zhǔn)以下還需要在二沉池、曝氣池之外添加生物反應(yīng)器，因此運行成本較高、占地面積較大，而周期循環(huán)活性污泥法（Cyclic Activated Sludge System，CASS）是一種新型污水處理工藝，是在序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process，SBR）的基礎(chǔ)上改造而成的，由于CASS是將曝氣池與生物反應(yīng)器的功能用一個構(gòu)筑物來實現(xiàn)，因此具有工藝簡單、占地面積小、運行成本低、不易發(fā)生活性污泥膨脹等優(yōu)點。在脫氮效果的評定上，CASS工藝的處理效果與多種因素有關(guān)，因此在工藝運行過程中要控制好各參數(shù)，以使其達(dá)到好的脫氮效果。

1、CASS生物脫氮工藝原理

常用的CASS工藝流程如圖1所示，其與SBR工藝流程的區(qū)別就在于在主反應(yīng)池的前段增設(shè)了生物選擇區(qū)，在主反應(yīng)池增設(shè)了潷水器，其運行過程為：進(jìn)水先要通過生物選擇區(qū)，在生物選擇區(qū)通過生物酶的作用可使污水中的大量有機(jī)溶質(zhì)得到降解，并且可有效調(diào)節(jié)污水的pH值，抑制絲狀菌的生長，有效避免了主反應(yīng)區(qū)內(nèi)活性污泥膨脹，與此同時，生物選擇區(qū)還作為CASS主反應(yīng)區(qū)的緩沖區(qū)對進(jìn)水量具有調(diào)節(jié)作用，對主反應(yīng)區(qū)起到很好的緩沖作用。污水在經(jīng)過生物選擇區(qū)進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)后經(jīng)過曝氣、沉淀后，如果達(dá)到設(shè)計的排水水位則潷水器會自動運行使反應(yīng)池上清液通過抽吸泵排出，達(dá)到連續(xù)進(jìn)水，間歇排水的目的。和傳統(tǒng)的污水處理工藝相比，CASS工藝省去了二沉池等大型構(gòu)筑物，可在一個反應(yīng)器內(nèi)實現(xiàn)曝氣、沉淀、出水等多個功能，因此是一種較為先進(jìn)的水處理工藝。

圖1 CASS處理廢水工藝流程示意圖

2、CASS生物脫氮效果的影響因素

經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，CASS生物脫氮的效果與反應(yīng)器溫度、溶解氧（DO）量、污泥回流比、碳源以及其他附加因素如pH值、微生物體的結(jié)構(gòu)特征等。

2.1溫度

CASS工藝脫氮的過程也是氨氮（NH3--N）和總氮（TN）的硝化過程，硝化程度越高則除氮效果越好。反應(yīng)池內(nèi)污水的溫度是影響硝化程度的主要因素之一，付朝臣等研究認(rèn)為：溫度越低，則硝化效果越差，隨著溫度的升高，硝化程度越來越高，到水溫在30℃左右時氮的去除率最高，其中NH3--N去除80%左右，TN達(dá)到70%以上，然而過高的溫度會破壞生物反應(yīng)區(qū)內(nèi)的微生物活性，因此在實際工作中要探索適合自身工藝的反應(yīng)溫度。在通過增加曝氣量的方式除氮的過程中，也可能在曝氣過程中降低水溫，從而影響除氮效果，因此要平衡水溫與曝氣量之間的關(guān)系，這是需要進(jìn)一步研究的課題。

2.2溶解氧

CASS工藝脫氮運行過程是一個好氧生物代謝的過程，在這一過程中需要液體中要溶解大量的氧，通過研究表明，溶解氧（DO）的濃度是影響CASS工藝除氮效果最重要的因素，在曝氣的過程中，污泥絮體表明會與氣泡直接接觸，其中的好氧菌與硝化菌或相對活躍，易于發(fā)生硝化反應(yīng)從而生成NO3--N或NO2--N，同時在污泥絮凝體內(nèi)部由于局部的微環(huán)境為缺氧環(huán)境，因此厭氧菌活躍，容易發(fā)生反硝化反應(yīng)，反硝化反應(yīng)所需的NO3--N或NO2--N由表面的硝化反應(yīng)來提供，從而達(dá)到脫氮的效果?？梢姡绻芙庋趿窟^少，則會導(dǎo)致污泥表面的硝化反應(yīng)進(jìn)行程度低，提高曝氣量可以促進(jìn)硝化反應(yīng)的進(jìn)行，但是如果溶解氧量過高就可能導(dǎo)致多于的氧滲入到污泥內(nèi)部，對內(nèi)部缺氧微環(huán)境造成破壞，從而影響反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，同樣會削弱CASS的脫氮效果。

2.3污泥回流比

污泥回流比是影響CASS工藝的重要參數(shù)，通過污泥回流可有效改善進(jìn)水水質(zhì)情況，穩(wěn)定水量的波動并提高系統(tǒng)的抗沖擊能力。通過回流污泥可以增加生物反應(yīng)區(qū)的污泥濃度，有利于微生物的繁殖和聚集，同時抑制絲狀菌的生成，因此減少了污泥膨脹發(fā)生的可能，另外在主反應(yīng)區(qū)有沒有被充分硝化-反硝化的污泥被回流至微生物反應(yīng)區(qū)重新反應(yīng)，從而提高脫氮效率。

污泥回流比大小對CASS工藝脫氮效果影響較大，經(jīng)過學(xué)者們研究發(fā)現(xiàn)，污泥回流比對NH3-N和TN的去除率影響截然不同，其中NH3-N的去除率隨回流比的增加只有略微的上升，而TN的去除率卻隨著污泥回流比的增加而顯著提高，劉少武等回根據(jù)李家沱污水處理廠的實際運行經(jīng)驗以及對近7個月的運行數(shù)據(jù)的分析，得出適用于城市污水處理廠CASS工藝脫氮的運行工況和運行參數(shù)值。結(jié)果顯示，污泥回流比是影響CASS工藝脫氮效果的主要因素之一，污泥回流比為30%時脫氮效果最佳。

2.4碳源濃度

有機(jī)碳源是異養(yǎng)好氧菌和反硝化反應(yīng)過程的電子供體，是生物生長代謝過程的主要能量來源，是反硝化反應(yīng)得以有效進(jìn)行的必備條件，而CASS工藝是硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)在一個反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，硝化與反硝化是一個相互制約、相互統(tǒng)一的關(guān)系，因此碳源在CASS中就顯得格外重要。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，碳源濃度太高會導(dǎo)致異養(yǎng)菌相對活躍，會大量消耗有機(jī)物和溶解氧，因此會抑制硝化反應(yīng)的發(fā)生，從而硝化反應(yīng)生成的NO3--N或NO2--N量會減少，因此影響污泥內(nèi)部反硝化反應(yīng)的進(jìn)行，從而降低了脫氮效果。但如果碳源濃度太低，又不能滿足反硝化過程所需的能量，導(dǎo)致反硝化反應(yīng)進(jìn)程緩慢，也會影響脫氮效果，因此要將碳源的濃度優(yōu)化，得到最適合CASS工藝運行的碳源濃度。

結(jié)束語

CASS工藝生物脫氮被認(rèn)為是一種有前途的脫氮處理廢水工藝技術(shù)，利用厭氧技術(shù)與好氧技術(shù)進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，使硝化反應(yīng)與反硝化反應(yīng)充分進(jìn)行，從而達(dá)到最佳的脫氮效果，在實際工作中，要注意反應(yīng)溫度、溶解氧、污泥回流比、碳源以及其他因素的影響，根據(jù)自身工藝特點以及污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷優(yōu)化工藝參數(shù)，以達(dá)到最佳處理效果。

參考文獻(xiàn)

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