CASS工藝是將序批式活性污泥法(SBR)的反應(yīng)池沿長(zhǎng)度方向分為兩部分,前部為生物選擇區(qū)也稱(chēng)預(yù)反應(yīng)區(qū),后部為主反應(yīng)區(qū)。在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的潷水裝置,實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水間歇排水的周期循環(huán)運(yùn)行,集曝氣沉淀、排水于一體。CASS工藝是一個(gè)厭氧/缺氧/好氧交替運(yùn)行的過(guò)程,具有一定脫氮除磷效果,廢水以推流方式運(yùn)行,而各反應(yīng)區(qū)則以完全混合的形式運(yùn)行以實(shí)現(xiàn)同步硝化一反硝化和生物除磷。
工藝流程
對(duì)于一般城市污水,CASS工藝并不需要很高程度的預(yù)處理,只需設(shè)置粗格柵、細(xì)格柵和沉砂池,無(wú)需初沉池和二沉池,也不需要龐大的污泥回流系統(tǒng)(只在CASS反應(yīng)器內(nèi)部有約20%的污泥回流)。
CASS工藝運(yùn)行過(guò)程包括充水-曝氣、沉淀、潷水、閑置四個(gè)階段組成,具體運(yùn)行過(guò)程為:
(1)充水-曝氣階段
邊進(jìn)水邊曝氣,同時(shí)將主反應(yīng)區(qū)的污泥回流至生物選擇區(qū),一般回流比為20%。在此階段,曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池內(nèi)供氧,一方面滿足好氧微生物對(duì)氧的需要,另一方面有利于活性污泥與有機(jī)物的充分混合與接觸,從而有利于有機(jī)污染物被微生物氧化分解。同時(shí),污水中的氨氮通過(guò)微生物的硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。
(2)沉淀階段
停止曝氣,微生物繼續(xù)利用水中剩余的溶解氧進(jìn)行氧化分解。隨著反應(yīng)池內(nèi)溶解氧的進(jìn)一步降低,微生物由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變,并發(fā)生一定的反硝化作用。與此同時(shí),活性污泥在幾乎靜止的條件下進(jìn)行沉淀分離,活性污泥沉至池底,下一個(gè)周期繼續(xù)發(fā)揮作用,處理后的水位于污泥層上部,靜置沉淀使泥水分離。
(3)潷水階段
沉淀階段完成后,置于反應(yīng)池末端的潷水器開(kāi)始工作,自上而下逐層排出上清液,排水結(jié)束后潷水器自動(dòng)復(fù)位。潷水期間,污泥回流系統(tǒng)照常工作,其目的是提高缺氧區(qū)的污泥濃度,隨污泥回流至該區(qū)內(nèi)的污泥中的硝態(tài)氮進(jìn)一步進(jìn)行反硝化,并進(jìn)行磷的釋放。
(4)閑置階段
閑置階段的時(shí)間一般比較短,主要保證潷水器在此階段內(nèi)上升至原始位置,防止污泥流失。實(shí)際潷水時(shí)間往往比設(shè)計(jì)時(shí)間短,其剩余時(shí)間用于反應(yīng)器內(nèi)污泥的閑置以及恢復(fù)污泥的吸附能力。
工藝的優(yōu)點(diǎn)
(1)工藝流程簡(jiǎn)單,占地面積小,投資較低
CASS的核心構(gòu)筑物為反應(yīng)池,沒(méi)有二沉池及污泥回流設(shè)備,一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池及初沉池。因此。污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。
(2)生化反應(yīng)推動(dòng)力大
在完全混合式連續(xù)流曝氣池中的底物濃度等于二沉池出水底物濃度,底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據(jù)生化動(dòng)力反應(yīng)學(xué)原理,由于曝氣池中的底物濃度很低,其生化反應(yīng)推動(dòng)力也很小,反應(yīng)速率和有機(jī)物去除效率都比較低;在理想的推流式曝氣池中,污水與回流污泥形成的混合流從池首端進(jìn)入,成推流狀態(tài)沿曝氣池流動(dòng),至池末端流出。作為生化反應(yīng)推動(dòng)力的底物濃度,從進(jìn)水的最高濃度逐漸降解至出水時(shí)的最低濃度,整個(gè)反應(yīng)過(guò)程底物濃度沒(méi)被稀釋?zhuān)M可能地保持了較大推動(dòng)力。此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合,不存在縱向的返混。
CASS工藝從污染物的降解過(guò)程來(lái)看,當(dāng)污水以相對(duì)較低的水量連續(xù)進(jìn)入CASS池時(shí)即被混合液稀釋?zhuān)虼耍瑥目臻g上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇;而從CASS工藝開(kāi)始曝氣到排水結(jié)束整個(gè)周期來(lái)看,基質(zhì)濃度由高到低,濃度梯度從高到低,基質(zhì)利用速率由大到小,因此,CASS工藝屬理想的時(shí)間順序上的推流式反應(yīng)器,生化反應(yīng)推動(dòng)力較大。
(3)沉淀效果好
CASS工藝在沉淀階段幾乎整個(gè)反應(yīng)池均起沉淀作用,沉淀階段的表面負(fù)荷比普通二次沉淀池小得多,雖有進(jìn)水的干擾,但其影響很小,沉淀效果較好。實(shí)踐證明,當(dāng)冬季溫度較低,污泥沉降性能差時(shí),或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時(shí),均不會(huì)影響CASS工藝的正常運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)和工程中曾遇到SV高達(dá)96%的情況,只要將沉淀階段的時(shí)間稍作延長(zhǎng),系統(tǒng)運(yùn)行不受影響。
(4)運(yùn)行靈活,抗沖擊能力強(qiáng)
CASS工藝在設(shè)計(jì)時(shí)已考慮流量變化的因素,能確保污水在系統(tǒng)內(nèi)停留預(yù)定的處理時(shí)間后經(jīng)沉淀排放,特別是CASS工藝可以通過(guò)調(diào)節(jié)運(yùn)行周期來(lái)適應(yīng)進(jìn)水量和水質(zhì)的變化。當(dāng)進(jìn)水濃度較高時(shí),也可通過(guò)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放,達(dá)到抗沖擊負(fù)荷的目的。在暴雨時(shí)??山?jīng)受平常平均流量6倍的高峰流量沖擊,而不需要獨(dú)立的調(diào)節(jié)池。多年運(yùn)行資料表明。在流量沖擊和有機(jī)負(fù)荷沖擊超過(guò)設(shè)計(jì)值2~3倍時(shí),處理效果仍然令人滿意。而傳統(tǒng)處理工藝雖然已設(shè)有輔助的流量平衡調(diào)節(jié)設(shè)施,但還很可能因水力負(fù)荷變化導(dǎo)致活性污泥流失,嚴(yán)重影響排水質(zhì)量。當(dāng)強(qiáng)化脫氮除磷功能時(shí),CASS工藝可通過(guò)調(diào)整工作周期及控制反應(yīng)池的溶解氧水平,提高脫氮除磷的效果。所以,通過(guò)運(yùn)行方式的調(diào)整,可以達(dá)到不同的處理水質(zhì)。
(5)不易發(fā)生污泥膨脹
污泥膨脹是活性污泥法運(yùn)行過(guò)程中常遇到的問(wèn)題,由于污泥沉降性能差,污泥與水無(wú)法在二沉池進(jìn)行有效分離,造成污泥流失,使出水水質(zhì)變差,嚴(yán)重時(shí)使污水處理廠無(wú)法運(yùn)行,而控制并消除污泥膨脹需要一定時(shí)間,具有滯后性。因此,選擇不易發(fā)生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設(shè)計(jì)中必須考慮的問(wèn)題。由于絲狀茵的比表面積比茵膠團(tuán)大,因此,有利于攝取低濃度底物,但一般絲狀茵的比增殖速率比非絲狀茵小,在高底物濃度下茵膠團(tuán)和絲狀茵都以較大速率降解物與增殖,但由于膠團(tuán)細(xì)菌比增殖速率較大,其增殖量也較大,從而較絲狀茵占優(yōu)勢(shì)。而CASS反應(yīng)池中存在著較大的濃度遞度,而且處于缺氧、好氧交替變化之中,這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出茵膠團(tuán)細(xì)菌,使其成為曝氣池中的優(yōu)勢(shì)茵屬,有效地抑制絲狀茵的生長(zhǎng)和繁殖,克服污泥膨脹,從而提高系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。
(6)適用范圍廣,適合分期建設(shè)
CASS工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程,比SBR工藝適用范圍更廣泛;連續(xù)進(jìn)水的設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式,一方面便于與前處理構(gòu)筑物相匹配,另一方面控制系統(tǒng)比SBR工藝更簡(jiǎn)單。對(duì)大型污水處理廠而言,CASS反應(yīng)池設(shè)計(jì)成多池模塊組合式,單池可獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)處理水量小于設(shè)計(jì)值時(shí),可以在反應(yīng)池的低水位運(yùn)行或投入部分反應(yīng)池運(yùn)行等多種靈活操作方式;由于CASS系統(tǒng)的主要核心構(gòu)筑物是CASS反應(yīng)池,如果處理水量增加,超過(guò)設(shè)計(jì)水量不能滿足處理要求時(shí),可同樣復(fù)制CASS反應(yīng)池,因此CASS法污水處理廠的建設(shè)可隨企業(yè)的發(fā)展而發(fā)展,它的階段建造和擴(kuò)建較傳統(tǒng)活性污泥法簡(jiǎn)單得多。
(7)剩余污泥量小,性質(zhì)穩(wěn)定
傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅2~7天,而CASS法泥齡為25~30天,所以污泥穩(wěn)定性好,脫水性能佳,產(chǎn)生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD產(chǎn)生0.2~0.3kg剩余污泥,僅為傳統(tǒng)法的60%左右。由于污泥在CASS反應(yīng)池中已得到一定程度的消化,所以剩余污泥的耗氧速率只有l0mgO2/gMISS?h以下,一般不需要再經(jīng)穩(wěn)定化處理,可直接脫水。而傳統(tǒng)法剩余污泥不穩(wěn)定,沉降性差,耗氧速率大于20mgO2/gMLSS?h,必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。