應用CASS工藝處理中藥制藥廢水的優勢分析

徐耀東

(通化市環境監測站，吉林 通化 134001)

通化是全國著名的“醫藥城”，被國家科技部認定為“國家中藥現代化科技產業基地”.全市現有醫藥企業88戶，其中中成藥制造企業55戶(重點企業46戶)，中藥飲片加工企業25戶(重點企業8戶).中藥生產采用水溶法，生產過程主要包括洗藥、煮提和制劑三個步驟，廢水主要來自原料的洗滌水、原料煮提殘液、設備清洗水、車間地面清洗水等，廢水中主要含各種天然有機污染物，主要成分有糖類、甙類、蒽醌、木質素、生物堿、鞣質、蛋白質、色素及它們的水解產物，綜合廢水特征是：(1)水量小，產生量一般都低于1000m3/d，部分小型企業廢水產生量不到10m3/d.(2)水質波動較大，COD濃度一般在300～2000mg/L之間波動.(3)水量波動較大，波動幅度20%～80%.(4)BOD與COD比值較高，一般在0.5左右，易于生化處理.

1 CASS工藝概述

CASS(Cyclic Actiavated Sludge System)工藝是一種循環式活性污泥法.CASS的整個工藝為一間歇式反應器，在此反應器中進行曝氣-不曝氣過程的不斷重復，將生物反應過程及泥水的分離過程結合在一個池子中完成，它是SBR(序批式間歇活性污泥法)工藝的一種更新變型，該工藝于上世紀90年代引入我國，已成功用于城市污水和多種工業廢水的處理，并在應用中得到完善和成熟.在結構上，CASS反應池由三個區域組成，依次是生物選擇區、兼氧區和主反應區，容積比一般為1：5：30，由擋墻隔開.CASS工藝周期循環運行，每個周期分四個階段，依次為：(1)沖水-曝氣階段.邊進水邊曝氣，同時將主反應區部分污泥回流至生物選擇區.(2)沖水-沉淀階段.停止曝氣，靜置沉淀，以使泥水分離，與SBR工藝不同的是，此階段進水和污泥回流照常進行.(3)表面潷水階段，即上清液排除階段.此階段停止進水，排除剩余污泥.(4)閑置階段.此四個階段為一個運行周期，每個周期中曝氣和停止曝氣的時間大致相等.

根據中藥廢水的特征和CASS工藝特點，可采用圖1治理方案.

圖1 CASS工藝治理方案

2 CASS工藝處理中藥制藥廢水的優點

與傳統的活性污泥法相比，應用CASS工藝處理中藥制藥廢水時，有如下特點：

(1)工藝流程短，節省投資.從上述方案圖中可以看出，CASS工藝流程短，省去了初沉池、二沉池及污泥回流系統(從二沉池回流至反應池)，可節省土建占地面積30%左右，節省投資費用25%左右.在運行期間，CASS池曝氣是間歇性的，同時池內存在一個污染物的濃度梯度，即F/M梯度，曝氣時氧的傳遞效率高，即曝氣效率高，而且系統還可根據水質、水量變化調節曝氣強度和曝氣時間，從而降低了動力費用，動力費用一般可節省15%左右.根據現有工程實例，在進水COD濃度為2000mg/L時，采用CASS工藝凈化處理后，出水能夠穩定達到GB21906-2008《中藥類制藥工業水污染物排放標準》標準要求(COD濃度小于100mg/L).在進水COD濃度小于2000mg/L時，在和其他好氧處理工藝相比，CASS工藝省去了水解酸化池.根據統計，我市中藥制藥企業綜合廢水COD濃度一般低于2000mg/L，部分大型企業中藥提取量較大，綜合廢水COD濃度高于3000mg/L，在實際建設中，可根據具體情況考慮是否設置酸化水解池.

(2)抗沖擊負荷，出水穩定.中藥制藥企業廢水中煮提、刷罐廢水COD濃度高，排放形式為間歇排放，是造成綜合廢水水質波動的主要原因.同時各工段廢水又多屬間歇排水，造成水量的波動.而CASS工藝耐沖擊負荷，在水質、水量波動幅度較大的情況下，仍可取得良好的處理效果，其原因有如下幾點：

一是，CASS法是在一個反應池內完成所有的反應操作過程，進入點BOD濃度較高，反應終點(上清液)BOD濃度最低，濃度梯度大，在時間上呈推流狀態，在空間上呈完全混合狀態，生物反應推力大，處理效果理想.

二是，CASS工藝屬間歇反應工藝，沖水比一般為30%，原水進入CASS反應池后，污染物濃度被稀釋至30%，緩沖了濃度沖擊.

三是，CASS池前端設生物選擇區和兼氧區，主反應區污泥內回流與進水在生物選擇區和兼氧區充分混合，在厭氧和兼氧條件下，對難降解有機物起到良好的水解作用，利于在主反應區最終去除有機物.

四是，CASS工藝系統中，每個運行周期內，曝氣和不曝氣時間大致相當，在不曝氣階段，好氧污泥活性得到恢復，使其在下一個周期內具有較強的吸附和吸收能力.

五是，CASS池在不同水位下運行，即可實現可變池容積運行，能夠適應水量波動.適合生產有季節性的制藥企業應用.

六是，CASS池內安裝溶解氧(DO)測試探頭，系統可根據溶解氧變化調整曝氣強度和時間，以緩沖水質、水量沖擊.

七是，耐溫度沖擊.試驗證明，在進水溫度低于10℃時，CASS工藝處理率僅下降5%，在適當延長曝氣時間后，可恢復達到設計指標.可見CASS工藝適合北方企業.

(3)管理、維護方便，操作靈活.污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題，由于污泥膨脹致使污泥沉降性能變差，最終導致出水水質變差，嚴重時會造成污水處理系統無法運行.引起污泥膨脹的原因主要是由絲狀菌的過度生長所造成.絲狀菌是專性好氧菌，是對低濃度底物攝取能力較強的菌種，而絮凝性菌團對高濃度底物攝取能力較強.根據絲狀菌的這一特點，CASS池在池前端設置了生物選擇區，進入CASS池的污水(高濃度)和從主反應區回流的污泥(回流量約20%)在生物選擇區在厭氧或缺氧的條件下充分混合，創造出適合絮凝菌生長的環境，從而選擇出絮凝性微生物.另外，在CASS池內厭氧、好氧狀態不斷交替，而且生化反應呈推流狀態，都能很好的抑制絲狀菌的過度生長.在很好的避免污泥膨脹的同時，CASS法剩余污泥的產生量也較其他活性污泥法要少的多，一般僅為傳統活性污泥法的50%.

CASS工藝的控制系統采用現場可編程控制(PLC)與微機集中控制相結合，在中央控制系統的控制下，實現了CASS工藝的曝氣、沉淀、潷水、排泥等過程的實時控制，操作簡便，自動化程度高.同時為保證處理系統的正常運行，中央控制系統和各設備均設有自動/手動兩種運行狀態，并配備故障報警，以應對檢修及故障狀況.

(4)具有較好的脫氮除磷效果.近年來，水體富營養化的問題越來越受到人們的關注，廢水中氮、磷污染物的排放是造成水體富營養化的主要原因.CASS工藝以厭氧-缺氧-好氧-缺氧-厭氧的序批方式運行，使其具有優良的脫氮除磷效果，是其他二級生化處理無法比擬的.根據統計，在采用普通模式運行情況下，CASS法氮、磷去除率約為60%，在TN方式(脫磷脫氮方式)運行情況下，氮、磷去除率可達90%，而其他二級生化法對氮磷幾乎沒有去除.中藥制藥廢水中氮、磷含量不高，低于生活廢水，采用CASS工藝處理后完全能夠達到《中藥類制藥工業水污染物排放標準》標準要求.

(5)可采用水下曝氣機，消除噪聲污染.曝氣風機噪聲污染是活性污泥法的一個重要的環境問題，曝氣風機噪聲值一般在85～95dB(A)之間，噪聲污染較為嚴重.中藥制藥企業污水站均為小型污水站，而小型CASS污水站比較適合采用水下曝氣機曝氣技術，從而消除噪聲污染.

(6)限制因素.與其他二級生化處理工藝相比，CASS工藝對自動化控制水平要求高，自控系統必須質量好，運行可靠.同時CASS工藝對操作人員技術水平要求較高，主要是技術型操作管理，要求操作人員具有一定的文化和技術水平.

目前我市中藥制藥企業廢水處理系統多采用“水解酸化+接觸氧化”法和傳統活性污泥法，尚無一家企業采用CASS工藝處理制藥廢水.如前所述，CASS工藝在治理中藥制藥廢水中具備上述投資省、運行費用低、抗沖擊負荷、無噪聲污染等優點，在我市中藥制藥廢水治理方面(新建及原有污水站改造)，是一種新的可供選擇的工藝，并具有一定的推廣價值.

參考文獻：

[1]沈耀良，等.廢水生物處理新技術[M].北京:中國環境科學出版社，2006.

[2]北京水環境技術與設備研究中心.三廢處理工程技術手冊(廢水卷)[M].北京:化學工業出版社，2000.