循環(huán)式活性污泥法在污水處理中的應(yīng)用研究

王俊青 蘇鎮(zhèn)海

摘要：本文主要介紹了城市污水處理中循環(huán)式活性污泥處理方法的實際應(yīng)用情況。城市污水處理是一項重要的工作，將循環(huán)式活性污泥法應(yīng)用于城市污水和工業(yè)廢水的處理中能夠極大的提高處理效率。本文通過研究國內(nèi)CAST的特點和實際生產(chǎn)的運(yùn)行情況，分析CAST 優(yōu)化構(gòu)想，以期為設(shè)計人員提供一定的借鑒。

關(guān)鍵詞：循環(huán)式活性污泥法;污水處理;污泥有機(jī)負(fù)荷

1.循環(huán)式活性污泥法的基本特點和工作原理

1.1循環(huán)式活性污泥法的基本特點

簡單來說，循環(huán)式活性污泥法的生產(chǎn)工藝是對污染物進(jìn)行一定程度的降解和處理，通過好氧、缺氧和厭氧等流程的交替變化對污泥進(jìn)行處理。循環(huán)式活性污泥法的主要特點包括以下幾點。第一，活性污泥法的工藝流程較為簡單，操作中涉及到的構(gòu)筑物數(shù)量較少，因此便于操作，適用于大部分城市的污水處理工作。第二，循環(huán)式活性污泥法具有與較為明顯的優(yōu)勢，這種優(yōu)勢表現(xiàn)在活性污泥法的荷載力較強(qiáng)，曝氣池可以實現(xiàn)完全混合式和推流式兩種形式，并且具有較大的盛水量，因而也具有更大的抗沖擊負(fù)載能力，防止污水水質(zhì)出現(xiàn)較大的波動。第三，循環(huán)式活性污泥法進(jìn)行污水處理的時候能夠?qū)崿F(xiàn)較快的脫氮除磷效果，通過調(diào)節(jié)曝氣和間歇的時間，能夠促進(jìn)污水的反應(yīng)速度，加速好氧和厭氧交替發(fā)生，極大的提高脫氮除磷效果，從而抑制不利菌群的聲場。最后，循環(huán)式活性污泥法對于設(shè)備的損耗較為嚴(yán)重，因此處理污水的成本較高。在應(yīng)用活性污泥處理法的時候，不需要隨時運(yùn)轉(zhuǎn)相關(guān)設(shè)備，因而存在較高的閑置率，需要經(jīng)常性的進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)。

1.2循環(huán)式活性污泥法的工作原理

循環(huán)式活性污泥法簡稱CAST，是一種基于傳統(tǒng)SBR工藝進(jìn)行優(yōu)化改良的新手段。與傳統(tǒng)的SBR工藝相比，循環(huán)式活性污泥法增加了生物選擇區(qū)和污泥回流等工序，從而增加了污泥厭氧區(qū)、減氧區(qū)和好氧區(qū)的空間，結(jié)合原有的A2/O工藝與SBR工藝中的優(yōu)勢部分，能夠使循環(huán)式活性污泥法的生物脫氮除磷效果更加顯著，通過分析不同微生物在不同負(fù)荷環(huán)境下的狀況，依照其增殖速度的區(qū)別進(jìn)行廢水脫氮除磷工序。圖一所示為循環(huán)式活性污泥法的工藝流程。循環(huán)式活性污泥法在實際引用的時候可以根據(jù)各個地區(qū)的實際情況進(jìn)行周期設(shè)定，一般情況下設(shè)定周長為四個小時。進(jìn)水曝氣階段設(shè)定為兩個小時，在這一階段完成生物降解過程，接著沉淀一小時之后對污泥進(jìn)行分離處理耗時約為一小時。為了保障污水處理工作的工作效率和有序進(jìn)行，一般采用循環(huán)連貫生產(chǎn)的方式，四個處理池連續(xù)工作。具體的工藝流程如圖一所示。

2.CAST工藝機(jī)理

CAST最主要的工藝點在于整個工藝都處在同一個反應(yīng)器當(dāng)中，整個有機(jī)污染物的生物降解和泥水分離的工程都在這一個反應(yīng)器中實現(xiàn)。在反應(yīng)器內(nèi)有三個分區(qū)，分別是生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)以及主反應(yīng)區(qū)，所占容積比例為1：5：30。圖二所示為CAST的工藝平面布置設(shè)計。

2.1生物選擇區(qū)

生物選擇區(qū)又稱為厭氧區(qū)，在生物選擇區(qū)內(nèi)將DO濃度控制在0.3mg/L以下從而形成厭氧環(huán)境。在生物選擇區(qū)內(nèi)，大量回流的污泥與需要處理的污水進(jìn)行混合，能夠有效降低污泥的負(fù)荷，避免污泥過度膨脹。在生物選擇區(qū)內(nèi)能夠?qū)﹄y以降解的有機(jī)物進(jìn)行酸化水解，在厭氧條件下回流污泥中的聚磷菌能夠充分發(fā)揮作用。

2.2兼氧區(qū)

在兼氧區(qū)內(nèi)一般將DO濃度控制在0.3mg/L至0.5mg/L之間，這樣能夠使回流污泥中產(chǎn)生大量的硝酸鹽和亞硝酸鹽，從而在反硝化菌環(huán)境作用下形成生物脫氮作用。此外由于聚磷菌繼續(xù)持續(xù)釋放磷，使得硝化菌產(chǎn)生硝化作用。

2.3主反應(yīng)區(qū)

在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)主要有三個環(huán)節(jié)，從進(jìn)水到曝氣階段到沉淀階段再到潷水階段，整個是時間開工至在四小時左右。在進(jìn)水曝氣階段，是反應(yīng)器接收污水的階段，時間為兩個小時，此時反應(yīng)池內(nèi)的活性污泥處于高濃度、高活性階段。通過硝化、反硝化以及除磷等反應(yīng)階段，實現(xiàn)對污水的有效處理。從進(jìn)水再到曝氣開始，需要將DO濃度逐漸從0mg/L逐漸增加至2.5mg/L，通過微生物供養(yǎng)促進(jìn)污水反應(yīng)處理，從而實現(xiàn)凈化水質(zhì)的目的。在沉淀階段需要關(guān)閉所有的曝氣裝置，使整個處理池和裝置處于靜沉狀態(tài)，相當(dāng)于SBR工藝中的二沉池。這一環(huán)節(jié)應(yīng)用活性污泥絨粒子的重力沉淀效力將污水進(jìn)行分離，排出剩余活性污泥以保障微生物的狀態(tài)。沉淀后的污泥濃度較高，能夠達(dá)到7000mg/L至14000mg/L之間，具有較高的利用價值。在潷水階段需要應(yīng)用反應(yīng)池內(nèi)可升降的潷水器將處理后的污水排出，一般采用中央自動控制的手段進(jìn)行溶解氧、排泥等操作過程。

2.4DO濃度控制對CAST工藝的影響

在進(jìn)行污水處理的過程中，通過生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和反應(yīng)區(qū)三個功能區(qū)實現(xiàn)污水的脫氮除磷工作。使用循環(huán)式活性污泥法的時候，在工藝控制上與傳統(tǒng)的A2/O工藝具有共同點，都需要實行分區(qū)控制方法實現(xiàn)不同的處理目的。在CAST工藝中對DO濃度的要求非常高，極大的影響著微生物菌體的種類和絮體結(jié)構(gòu)。曝氣控制過程中將將DO濃度控制在0.3mg/L以下，兼氧區(qū)將將DO濃度控制在0.5mg/L以下，反應(yīng)區(qū)的DO濃度需要特殊進(jìn)行分階段控制，前30min內(nèi)控制在0mg/L至0.5mg/L之間，后30min控制在0.5mg/L至1mg/L之間，此后一小時內(nèi)將DO濃度控制在1mg/L至2mg/L之間。

3.小結(jié)

城市污水處理能夠極大的減少環(huán)境污染，實現(xiàn)城市節(jié)能減排。在進(jìn)行污水處理工藝的選擇時應(yīng)該綜合各種處理工藝的特點進(jìn)行比較，選擇成本花銷較小、技術(shù)便于操作，運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用較低的污水處理方法。本文主要介紹了循環(huán)式活性污泥法的基本特點和工作原理，以期促進(jìn)這一技術(shù)的應(yīng)用與推廣。

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（1.作者單位：南京中電環(huán)保固廢資源有限公司;2.中電環(huán)保股份有限公司）