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    循環式活性污泥法(CASS反應器)

    一、概述:

      CASS工藝是循環式活性污泥法的簡稱。該工藝的前身為ICEAS工藝,其整個工藝為間歇式反應器,在此反應器中進行交替的曝氣---不曝氣過程的不斷重復,將生物反應過程及泥水分離過程結合在一個池子中完成。
        每個CASS反應器至少由兩個區域組成,即生物選擇區和主反應區,但也可在主反應區前設置一兼氧區。生物選擇器是按照活性污泥種群組成動力學的規律而設置的,創造合適的微生物生長條件并選擇出絮凝性細菌,在生物選擇區內,通過主反應區污泥的回流并與進水混合,不僅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除,而且對難降解有機物起到良好的水解作用,同時可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。生物選擇器還可有效地抑制絲狀菌的大量繁殖,克服污泥膨脹,提高系統的穩定性。選擇器可定容運行,亦可變容運行,多池系統中的進水配水池也可用作選擇器。

     

    二、工藝原理:
      在預反應區內,微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物,經歷一個高負荷的基質快速積累過程,這對進水水質、水量、PH和有毒有害物質起到較好的緩沖作用,同時對絲狀菌的生長起到抑制作用,可有效防止污泥膨脹;隨后在主反應區經歷一個較低負荷的基質降解過程。CASS工藝集反應、沉淀、排水、功能于一體,污染物的降解在時間上是一個推流過程,而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中,從而達到對污染物去除作用,同時還具有較好的脫氮、除磷功能。
    三、工藝結構:
      在序批式活性污泥法的基礎上,反應池沿池長方向設計為兩部分,前部為生物選擇區也稱預反應區,后部為主反應區,其主反應區后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環運行,省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統;同時可連續進水,間斷排水。
    四、工藝流程:
      其工作過程可分為曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段,周期循環進行。在反應器的前部設置了生物選擇區,后部設置了可升降的自動潷水裝置,污水連續進入預反應區,經過隔墻底部進入主反應區,在保證供氧的條件下,使有機物被池中的微生物降解。根據進水水質可對運行參數進行調整。
      1、曝氣階段
      由曝氣裝置向反應池內充氧,此時有機污染物被微生物氧化分解,同時污水中的NH3-N通過微生物的硝化作用轉化為NO3--N。
      2、沉淀階段
      此時停止曝氣,微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解。反應池逐漸由好氧狀態向缺氧狀態轉化,開始進行反硝化反應?;钚晕勰嘀饾u沉到池底,上層水變清。
      3、潷水階段
      沉淀結束后,置于反應池末端的潷水器開始工作,自上而下逐漸排出上清液。此時反應池逐漸過渡到厭氧狀態繼續反硝化。
      4、閑置階段
      閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段。


    五、工藝特征:
      1、溶解氧周期性變化,濃度梯度高
      CASS在反應階段是曝氣的,微生物處于好氧狀態,在沉淀和排水階段不曝氣,微生物處于缺氧甚至厭氧狀態。因此,反應池中溶解氧是周期性變化的,氧濃度梯度大、轉移效率高,這對于提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節約能耗都是有利的。實踐證實對同樣的曝氣設備而言,CASS工藝與傳統活性污泥法相比有較高的氧利用率。
      2、運行過程的非穩態性
      每個工作周期內排水開始時CASS池內液位最高,排水結束時,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、排放標準及生物降解的難易程度等有關。反應池內混合液體積和基質濃度均是變化的,基質降解是非穩態的。
      3、運行上的時序性
      CASS反應池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段根據時間依次進行。
      4、連續進水,間斷排水
      傳統SBR工藝為間斷進水,間斷排水,而實際污水排放大都是連續或半連續的,CASS工藝可連續進水,克服了SBR工藝的不足,比較適合實際排水的特點,拓寬了SBR工藝的應用領域。雖然CASS工藝設計時均考慮為連續進水,但在實際運行中即使有間斷進水,也不影響處理系統的運行。
    六、工藝優點:
      1、工藝流程簡單,占地面積小,投資較低
      CASS的核心構筑物為反應池,沒有二沉池及污泥回流設備,一般情況下不設調節池及初沉池。因此,污水處理設施布置緊湊、占地省、投資低。
      2、生化反應推動力大
      CASS工藝從污染物的降解過程來看,當污水以相對較低的水量連續進入CASS池時即被混合液稀釋,因此,從空間上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇;而從CASS工藝開始曝氣到排水結束整個周期來看,基質濃度由高到低,濃度梯度從高到低,基質利用速率由大到小,因此,CASS工藝屬理想的時間順序上的推流式反應器,生化反應推動力較大。
      3、沉淀效果好
      CASS工藝在沉淀階段幾乎整個反應池均起沉淀作用,沉淀階段的表面負荷比普通二次沉淀池小得多,雖有進水的干擾,但其影響很小,沉淀效果較好。實踐證明,當冬季溫度較低,污泥沉降性能差時,或在處理一些特種工業廢水污泥凝聚性能差時,均不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30高達96%的情況,只要將沉淀階段的時間稍作延長,系統運行不受影響。
      4、運行靈活,抗沖擊能力強
      CASS工藝在設計時已考慮流量變化的因素,能確保污水在系統內停留預定的處理時間后經沉淀排放,特別是CASS工藝可以通過調節運行周期來適應進水量和水質的變比。當進水濃度較高時,也可通過延長曝氣時間實現達標排放,達到抗沖擊負荷的目的。在暴雨時,可經受平常平均流量6信的高峰流量沖擊,而不需要獨立的調節地。多年運行資料表明,在流量沖擊和有機負荷沖擊超過設計值2-3信時,處理效果仍然令人滿意。而傳統處理工藝雖然已設有輔助的流量平衡調節設施,但還很可能因水力負荷變化導致活性污泥流失,嚴重影響排水質量。當強化脫氮除磷功能時,CASS工藝可通過調整工作周期及控制反應池的溶解氧水平,提高脫氮除磷的效果。所以,通過運行方式的調整,可以達到不同的處理水質。
      5、不易發生污泥膨脹
      污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題,由于污泥沉降性能差,污泥與水無法在二沉池進行有效分離,造成污泥流失,使出水水質變差,嚴重時使污水處理廠無法運行,而控制并消除污泥膨脹需要一定時間,具有滯后性。因此,選擇不易發生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設計中必須考慮的問題。
      由于絲狀菌的比表面積比菌膠團大,因此,有利于攝取低濃度底物,但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小,在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖,但由于膠團細菌比增殖速率較大,其增殖量也較大,從而較絲狀菌占優勢。而CASS反應池中存在著較大的濃度梯度,而且處于缺氧、好氧交替變化之中,這樣的環境條件可選擇性地培養出菌膠團細菌,使其成為曝氣池中的優勢菌屬,有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖,克服污泥膨脹,從而提高系統的運行穩定性。
      6、適用范圍廣,適合分期建設
      CASS工藝可應用于大型、中型及小型污水處理工程,比SBR工藝適用范圍更廣泛;連續進水的設計和運行方式,一方面便于與前處理構筑物相匹配,另一方面控制系統比SBR工藝更簡單。對大型污水處理廠而言,CASS反應池設計成多池模塊組合式,單池可獨立運行。當處理水量小于設計值時,可以在反應地的低水位運行或投入部分反應池運行等多種靈活操作方式;由于CASS系統的主要核心構筑物是CASS反應池,如果處理水量增加,超過設計水量不能滿足處理要求時,可同樣復制CASS反應池,因此CASS法污水處理廠的建設可隨企業的發展而發展,它的階段建造和擴建較傳統活性污泥法簡單得多。
      7、剩余污泥量小,性質穩定
      傳統活性污泥法的泥齡僅2-7天,而CASS法泥齡為25-30天,所以污泥穩定性好,脫水性能佳,產生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD產生0.2~0.3kg剩余污泥,僅為傳統法的60%左右。由于污泥在CASS反應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10mgO2/g MLSS.h以下,一般不需要再經穩定化處理,可直接脫水。而傳統法剩余污泥不穩定,沉降性差,耗氧速率大于20mgO2/g MLSS.h ,必須經穩定化后才能處置。

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