CASS工艺在生活污水处理厂中的应用
1 引言
CASS (Cyclic Activated Sludge System)循环活性污泥系统是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。在整个工艺中，进水、曝气、沉淀、出水在同一池子内周期循环运行，以此省去了传统活性污泥法的二沉池和污泥回流系统[1]。该工艺同时可连续进水，间断排水。
CASS 工艺在序批式活性污泥法的基础上发展而来，将反应池的长度方向分为两部分，前部设置了生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，并且在其后部安装了自动撇水装置，曝气、沉淀和排水在同一池内周期性地循环进行[2]。
2 CASS 的主要优点
2.1 占地面积小
CASS 工艺的核心构筑物为CASS 反应池，其集沉淀和污泥回流于一体，因此节省了二沉池和污泥回流设备，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。
2.2 生化反应推动力大
从CASS 工艺从污染物的降解过程来看，当待处理污水以相对较低的流量连续进入CASS 池时，立即被混合液稀释，因此从空间上看CASS 工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴。但从CASS 工艺开始曝气至排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小。所以，CASS工艺属于理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。
2.3 沉淀效果好
CASS 工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，并且沉淀阶段的表面负荷比普通二沉池要小得多，虽然有进水的干扰，但其影响小，沉淀效果较好。同时实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS 工艺的正常运行。
2.4 运行灵活，抗冲击能力强
CASS 工艺的设计已考虑流量变化的影响，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，并且CASS 工艺可通过调节运行周期以适应水量和水质的变比。
当进水浓度较高时，可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。当强化脱氮除磷功能时，CASS 工艺也可通过调整运行周期及控制溶解氧量，以提高脱氮除磷的效果。所以，通过运行方式的调整，可以达到处理不同的水质。
2.5 抑制丝状菌生长
丝状菌比表面积较菌胶团大，因此有利于摄取低浓度底物，但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小。在高底物浓度下丝状菌和菌胶团均以较大速率降解底物与增殖，但由于菌胶团比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势[3]。CASS 反应池存在较大的浓度梯度，并且处于好氧、缺氧交替变化之中，在这种环境条件下可选择性地培养出菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌种，并且可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。
2.6 剩余污泥量少，性质稳定
传统活性污泥法的污泥龄仅2～7 d，而CASS 工艺污泥龄为25～30 d，所以，污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。
3 CASS 设计中应注意的问题。
3.1 水量平衡
CASS 反应池作用的充分发挥与选择的设计流量关系很大。若设计流量不合适，进水高峰时水位会超过上限，进水量小时反应池的容积不能充分利用。
3.2 控制方式的选择
CASS 工艺的广泛应用，归功于自动化技术的飞速发展及其在污水处理工程中的应用。CASS 工艺的特点是程序工作制，可根据进水及出水水质的变化来调整工作状态，以保证出水水质效果。整套控制系统可采用现场可编程控制(PLC)与微机集中控制相结合。
同时，为了保证CASS 工艺的正常运行，所有设备采用手动/自动两种操作方式，后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者供日常工作使用。
3.3 曝气方式的选择
CASS 工艺可选择多种曝气方式，但曝气头应尽量选用不堵塞的曝气形式，如水下曝气机、螺旋曝气器、穿孔管、伞式曝气器等。
当采用微孔曝气时，应选用高强度的橡胶曝气盘，并且当曝气时，微孔开启，当停止曝气时，微孔闭合，以致不易造成微孔堵塞。
3.4 排水方式的选择
CASS 工艺的排水设备为旋转式撇水机，其优点是排水量可调节、排水均匀、对底部污泥干扰小，同时又能防止水面漂浮物随水排出。CASS 工艺排水时应尽可能均匀排出，不能扰动沉淀在池底的污泥层。
4 工程实例
4.1 工程概况
云南省某县城污水处理厂建于2009 年，2011 年4 月正式投产运行。设计日处理规模近期1 万m3，远期2 万m3，主要收纳该县城生活污水和极少量生产废水。该污水处理厂占地面积约30.39 亩，近期2015 年，服务人口为6.3 万人，服务面积5.92 km2；远期2025 年，服务人口为8.8 万人，服务面积8.50 km2。设计采用CASS 工艺。如图1 所示。
.jpg) |
图1 污水处理厂总平面布置
Fig.1 General Layout of the Sewage Treatment Plant
4.2 工程设计
4.2.1粗格栅及提升泵房
根据该污水处理厂的建设要求，粗格栅和提升泵房的土建工程及设备预留位置均按2 万m3/d 规模一次设计建成，设备分期安装。粗格栅与提升泵房合建，为半地下式钢筋混凝土结构，其中地下部分深7.1 m。2 台粗格栅放置于泵站前端，格栅处渠宽为0.8m，栅条间隙为20 mm，安装角度为75°。污水提升泵房一期配置3 台潜污泵，流量400 m3/d，扬程15 m，功率30 kw，两用一备。污水提升泵房上方设计起重重量为2 t，起吊高度为12 m的电动单梁悬挂式起重机一台，用于泵房内潜污泵的安装及检修。
4.2.2细格栅及旋流沉砂池
细格栅位于旋流沉砂池的前端。细格栅共2 台，栅渠宽度为1.0 m，栅条间隙为5 mm，有效水深0.7 m，安装角度为60°，单台电机功率为1.5 kw。旋流沉砂池共2 座，单座平面尺寸为Φ2.43m。沉砂池沉砂是利用压缩空气作用经过吸砂机，排砂管至砂水分离器处理后外运；砂水分离器处理量为15 m3/h，电动机功率为0.75 kw；压缩机风量102 m3/h，风压为0.4 kqd，电动机功率2.2 kw。
4.2.3 CASS 池
CASS 反应池共2 座，一期建设1 座分为2 组，每组尺寸为45.9 m×15.9 集曝气池、沉淀为一体。反应池每组分为3 格，分别为生物选择区(A 区)，兼氧区(B 区)，好氧区(C 区)[4]。具体设计参数见表1。
表1 CASS 池设计参数
Tab.1 Design Parameters of CASS Process
.jpg) |
来自旋流沉砂池的污水首先进入CASS 池的Ａ池，并迅速与回流污泥碰撞混合接触搅动后，折流进入B 池，在B 池水质水量起到缓冲后，在穿孔花墙的调配作用下从底部进入C 池。A、B、C 三池的设计容积比分别为1∶5∶30。
回流污泥设计采用DN200 钢管及回流污泥泵将Ｃ池的污泥按20 %的回流比输送至CASS 池的进水端A 池内，剩余污泥设计采用DN100 钢管由剩余污泥泵输送至污泥浓缩池。CASS 池排空管采用DN500 钢管。
每组曝气池的好氧区由一根DN300 主管输送压缩空气到地上再由六只手动阀门控制，分别送至C 池的底部，分为六大块。好氧区全部采用盘式橡胶膜片微孔曝气器，空气分配管道紧贴池底25 cm左右，尾端设有排气嘴。两组共采用盘式橡胶膜片微孔曝气器2244 只。
在每组CASS 池末端设置有1 台旋转式不锈钢滗水器，滗水器的出水经池共用集水井输送至出水总管靠重力流入消毒池。单台滗水量1000 m3/h，最大滗水深度1.3 m，功率3.0 kw。同时在A、B 池内分别设置水下搅拌器，以满足池体内污水脱氮除磷的要求。水下搅拌器6 台，叶轮直径为800 mm，功率为4 kw。
4.2.4鼓风机房
鼓风机房按2 万m3/d 规模设计，土建一次建成，设备分期安装。一期设计选用3 台罗茨鼓风机，两用一备。根据CASS 池的曝气量需求，单台风量44 m3/min，风压0.8 kpd，功率为110 kw。在鼓风机房上方设计了起重量为2 t，起吊高度为9 m，电动单梁悬挂式起重机1 台，为便于安装及日常维护保养之用。
4.2.5紫外线消毒渠
紫外线消毒设置于出水计量槽前端，土建采用半地下式混凝土结构，总平面尺寸11.40 m×3.9 m，其中水槽平面尺寸为7.2 m×3.0 m两道过水槽，一期一道过水槽。紫外线消毒设计采用低压高强紫外线消毒来菌法，计32 只320 w 紫外线灯管平行于水流方向，并列安装在水槽内常水位以下，设计紫外线穿透率≥65 %。紫外线消毒灯管采用机械式自动清洗装置进行日常清洗。
4.2.6污泥浓缩池
CASS 池产生的剩余污泥进入污泥浓缩缩池进行浓缩沉淀，经重力浓缩后，浓缩产生的上清液收集后，靠重力排入厂区内污水管道并送回污水提升泵站集水井内。污泥浓缩池所在区域位于污泥脱水机房一侧，便于污泥泵输送。污泥浓缩池土建一次建成，共一座分为两组，设备分期安装，每组平面尺寸为7.6 m×6.4 m，进泥含水率为99.2 %，浓缩后含水率为96.8 %。
4.2.7污泥脱水机房
污泥脱水机房土建按2 万m3/d 规模一次设计建成，它由污泥带式脱水机，絮凝剂投加设备和螺旋输送机，空气压缩机等组成。污泥脱水机房设计采用二台带式脱水机，一用一备：通过螺杆式污泥泵将污泥浓缩池的污泥抽送到带式脱水机内，经多道压榨脱水后的污泥通过无轴螺旋输送机被直接送至停放在装料车间的污泥专用运输车斗内，外运焚烧发电。脱水机房由独立小型PLC 控制其进泥，加药絮凝及脱水，也可手动操作。主要设备：带式脱水机2 台，带宽为1.2 m，功率1.85 kw。加药设备一套，空气压缩机一台，无轴螺旋输送机一台等。
5 结语
CASS 工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发出来的一种具有流程简单，运行灵活，可靠性好，适用范围广，适合分期建设等优点的废水处理新工艺，而且占地少，投资省，运行费用较低，自控程度高，是一种符合我国国情和值得推广的污水处理技术。
实践证明，CASS 工艺日处理水量小则几百m3，大则几十万m3，只要设计合理，与其它方法相比具有一定的经济优势。它比传统活性污泥法节省投资20 %～30 %，节省土地30 %以上。
参考文献
[1]王福珍．污泥膨胀问题与序列间歇式活性污泥法[J]．中国环境科学，1995，15(2)：131-141．
[2]KIR KWOOD S．Yannawa wastewater treatment plant(Bangkok，Thailand)：design，construction and operation[J]．Water Science and Technology，2004，50(10)：221-228．
[3]霍艳．ICEAS 工艺在污水处理厂中的运行控制实践[J]．给水排水，2008(6)：40-43．
[4]杨亚静，李亚新．CASS 工艺的理论与设计计算[J]．科技情报开发与经济，2005，15(13)：186-188．
(本文文献格式：段果．CASS 工艺在生活污水处理厂中的应用[J]．广东化工，2012，39(1)：196-197)
[作者简介] 段果(1986-)，男，四川人，硕士，主要研究方向为水处理。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
