CAST工藝在大連城市污水處理廠的應用

蘇 靜

大連市環境監測中心，遼寧 大連 116023

CAST工藝是在SBR工藝的基礎上改進的一種新工藝，它比傳統的SBR系統增加了選擇器和污泥回流設施，并對時序做了一些調整，從而大大提高了工藝的可靠性及效率。經過國內外多年的實踐運行并不斷調整，如今已經是一種技術成熟、運行穩定的污水處理工藝，廣泛應用于城市污水和各種工業廢水的處理。

1 CAST工藝概述

循環式活性污泥法（Cyc1ic Activated S1udge Techno1ogy，簡稱CAST）是由美國Goronszy教授開發出來的，該工藝的核心為間歇式反應器，在此反應器中按曝氣與不曝氣交替運行，將生物反應過程與泥水分離過程集中在一個池子中完成，屬于SBR工藝的一種變型[1]。

采用CAST工藝處理廢水時，廢水按一定周期循環處理，每一個循環由充氣/曝氣、充水/沉淀、撇水、閑置四個階段組成，不斷重復循環。CAST工藝的池子分3個區，即選擇區、兼氧區、主曝氣區。多池系統的進水配水池可作為選擇區，選擇區的基本功能是防止產生污泥膨脹，回流污泥中的硝酸鹽可在此進行反硝化。在選擇區中，廢水中的溶解性有機物質能通過酶反應機理而迅速去除，選擇區可以恒定容積，也可以改變容積運行；兼氧區內進行微量曝氣，調節曝氣區可進行缺氧除磷；主曝氣區內主要進行降解有機物和硝化，同時也進行硝化—反硝化過程。

2 CAST工藝的特點[2]

1）出水水質好，有機物去除率高，具有良好的除磷脫氮效果，BOD去除率達到95%；

2）對沖擊負荷的適應性強，適于水質、水量變化較大的中、小污水處理廠，也適應高濃度污水處理；

3）活性污泥性能好，因設有回流系統，在厭氧區有效地抑制了絲狀菌的大量繁殖，克服了污泥膨脹；

4）投資和占地面積小，沒有初沉池、二沉池和刮泥系統，因而減少了用地和投資；

5）能耗低，CAST技術是一種延時曝氣系統，氧利用率高，運行費用低；

6）運行靈活可靠，可以根據水質、水量進行調整，方便靈活。

3 CAST工藝在大連城市污水處理廠的運行現狀

CAST工藝在大連城市污水處理廠中的應用比較廣泛，大連泉水污水處理廠、凌水污水處理廠、老虎灘污水處理廠和普蘭店污水處理廠的污水處理工藝均為CAST工藝，4家污水處理廠的處理能力為19.5萬t/日，占大連市城鎮污水處理廠處理能力的23.7%。

4家污水處理廠進水水質的實測結果見表1。與設計指標相比，除凌水污水處理廠總氮的實測值高于設計指標外，其他污水處理廠的進水水質都滿足設計指標的要求。

表1 主要污染物進水水質mg/L

凌水 設計 400 200 200 - 25 6實測 201 59.2 76.2 34.0 40.3 3.82老虎灘 設計 350 150 240 24 - 3實測 169 51.8 58.2 23.5 30.5 2.87普蘭店 設計 350 200 220 25 - 4實測 275 84.2 53 23.9 27.0 0.55

圖1 泉水污水處理廠主要污染物處理效率

圖2 凌水河污水處理廠主要污染物處理效率

圖3 老虎灘污水處理廠主要污染物處理效率

圖4 普蘭店污水處理廠主要污染物處理效率

采用CAST工藝處理城市污水效果良好，泉水、凌水、老虎灘、普蘭店污水處理廠主要污染物的出水平均濃度均達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級B標準。4個污水處理廠相比較，老虎灘污水處理廠對各項主要污染物的處理效率相對較低，只有SS和NH3-N的處理效率達到90%以上，TN的處理效率不足60%。

各項主要污染物中，NH3-N的處理效率最高，4家污水處理廠的年均處理效率都達到了90%以上，COD、BOD、SS的處理效率也較好，均能達到80%以上，TN和TP的處理效率差異較大，處于50%～90%之間。總體看來，CAST工藝對TN的處理效率普遍低于NH3-N的處理效率，主要的限制因素是回流比和污泥齡[3]。在傳統運行模式下，回流比越高，回流到缺氧區的硝酸鹽濃度就越高，反硝化的硝酸鹽量就越高，越能充分發揮CAST工藝預反應區的脫氮作用。同樣的，泥齡越長，越有利于硝化菌的生長繁殖，從而獲得較好的硝化效果。但是在污水處理廠的實際運行中，提高回流比會增加運行成本，而泥齡太長又不利于除磷，因此，好氧區NH3-N的去除速率較快造成硝態氮的積累，從而導致TN的處理效率比NH3-N低。

時間分布上，1～12月各主要污染物的處理效率沒有明顯差異，說明溫度的變化對CAST工藝的處理效果影響不大，該工藝對溫度的適應性較強，適宜在北方地區推廣使用。

4家污水處理廠出水水質及年均處理效率見表2，各主要污染物月處理效率見圖1～圖4。

表2 主要污染物出水水質及年均處理效率

老虎灘出水濃度（mg/L）25.8 6.3 4.0 0.87 13.1 1.11處理效率（%） 84.7 87.8 93.2 96.3 57.0 61.4普蘭店出水濃度（mg/L）28.4 8.5 8.8 1.65 3.5 0.09處理效率（%） 89.7 89.9 83.5 93.1 87.2 84.1一級B標準值（mg/L） 60 20 20 8 20 1.5

4 結論

CAST工藝在大連城市污水處理廠中的應用比較廣泛，污水處理的效果良好，除凌水河和老虎灘的TN、TP外，對主要污染物的處理效率均達到80%以上，4家污水處理廠主要污染物的平均出水濃度均達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）中的一級B標準。該工藝對TN的處理效率不高的主要限制因素是回流比和污泥齡，但CAST工藝對溫度的適應性較強，適宜在北方地區推廣使用，具有一定的實用和推廣價值。

[1]王寶貞，王琳.水污染治理新技術[M].北京：科學出版社，2004：57-65.

[2]周愛玲，牛永杰.CAST污水處理工藝[J].河北化工，2010，33(1)：52-53.

[3]張磊，王少坡，李玉友，于靜潔，劉艷輝，孫力平.CAST工藝常規模式下脫氮性能研究[J].環境工程學報，2010，4(12)：2683-2686.