CASS工藝在釀酒廢水好氧處理中的設計與應用

蘇 紅 王海峰

（1.貴州省建筑設計研究院，貴州 貴陽 550002；2.貴州大學 材料與冶金學院，貴州 貴陽 550025 3.貴州大學 材料循環與工業生態研究中心，貴州 貴陽550025）

0 引言

白酒釀造企業生產廢水屬于高濃度有機廢水，通常采用“預處理+厭氧+好氧+沉淀”的組合工藝，工藝流程長、占地面積大、運行管理困難，運行中受各種因素影響，出水不穩定、排放超標的情況時有發生。

位于貴州省赤水河畔的某大型醬香型白酒生產企業因土地資源緊張、生產過程水質波動大，設計人員經過多方面比選，采用CASS作為生產廢水的好氧處理工藝，工程實施后經運行驗證，取得了占地小，自動化程度高、運行管理簡單，對水質波動適應性強，出水水質穩定、能耗低的良好效果。

1 CASS工藝原理及特點

CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是序批式活性污泥法（SBR）的變形工藝，其結合了ICEAS和CAST工藝的優點。一般來說，CASS池分為生物選擇區（預反應區）及主反應區，為了穩定及提高處理效果，也有在兩區之間增設兼氧區的設計。

CASS池是一種連續進水、間歇排水、周期性循環運行，集反應、沉淀、排水于一體反應器。

預反應區一般占反應池總體積的10～15%，活性污泥在高BOD負荷下運行，微生物在反應區內通過酶的快速吸附污水中大部分可溶性有機物，高負荷基質快速積累，促進微生物的增值，對水質水量波動可到較好的緩沖作用，同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹。

主反應區為好氧區，是一個較低負荷的底物降解階段，一般控制ORP 在 100～150mV，溶解氧 DO 在 0～2.5mg／L[1]。 運行過程中通過對曝氣強度的控制完成廢水中有機物的降解，反應區內活性污泥基本處于缺氧狀態，溶解氧向污泥絮體內的傳遞受限制而硝態氮由污泥內向體系的傳遞不受限制，從而使主反應區中同時發生有機污染物的降解以及同步硝化和反硝化。

CASS工藝無需二沉池，設施布置緊湊、占地省、投資低；處理過程基質濃度由高到低，濃度梯度從高到低，基質利用速率由大到小，工藝屬理想的時間順序上的推流式反應器。

CASS工藝可通過DO控制及運行周期調節適應水質水量變化的影響，或達到強化脫氮除磷功能，抗沖擊負荷能力強，尤其適用于工業污水的處理。同時，該工藝可有效抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，提高系統的運行穩定性。

2 CASS工藝參數設計

項目設計處理能力為720m3/d，CASS為EGSB厭氧后處理工藝，CASS池設計進水水質表1所示，出水水質滿足《污水綜合排放標準》GB8978-1996表四一級的要求。

表1 CASS池進水水質指標（單位：mg/L）

CASS主要設計工藝技術參數見表2。

表2 CASS池設計工藝參數

考慮到本項目水質的特殊性，最終設計CASS反應池×2座，單池容積 600m3。

3 CASS池啟動及運行

3.1 CASS 池啟動

CASS池于2011年11月23日啟動，啟動前加入緊鄰的市政污水處理廠排水，并采用其污泥接種，該污水廠因承擔了部分同類工業污水的處理，污泥性質較適合于本項目接種。

啟動分為三個階段進行，第一階段為污泥接種，由于啟動時正值冬季，為提高啟動速度，污泥投加分兩次進行，第一次投加控制污泥濃度為2500mg/L，接種后悶曝24h，第二次投加按照1500mg/L補充后繼續悶曝24h。

第二階段為馴化階段，馴化期間每日排除上清液并按照設計能力的5～10%逐漸增加進水。馴化期間不排泥，控制DO為2～3mg/L，在通過鏡檢觀察微生物相變化的同時對SV、SVI、MLSS、COD、BOD進行分析檢測。15天后污泥中原生動物量符合運行要求并出現少量后生動物，其他檢測指標均已達到設計要求。

第三階段為聯動調試階段，通過安裝在CASS池內的pH/溫度計、溶氧儀、MLSS計、泥水界面儀反饋的數據對PLC控制系統進行控制調試，實現系統進水、反應、沉淀、排水及DO的自動控制。

3.2 CASS工藝強化除磷應用分析

CASS工藝具有較強的脫氮除磷作用，但實際應用中對于脫磷的研究較少，可借鑒的經驗不多。本項目P含量偏高，為了實現強化脫磷，本論文在分析調試及運行中Tc（曝氣時間/反應周期之比）、MLSS、污泥SRT、回流等數據對脫磷的影響對CASS強化除P工藝參數進行了深入探討和分析。

CASS池生物選擇區為厭氧區,微生物在反應區內通過酶的快速吸附污水中大部分可溶性有機物，高負荷基質快速積累，促進微生物的增值，迅速去除大部分COD及BOD，同時聚磷菌釋放出磷而吸收大量有機質；主反應區為間歇曝氣區,在曝氣階段,好氧菌對剩余COD進行降解,聚磷菌降解體內儲存的有機質維持新陳代謝,產生的能量則超量吸收水體中的磷[2]。富含磷的污泥通過剩余污泥的形式排出系統,從而達到除磷的目的。主反應區的運行方式導致好氧、缺氧、厭氧交替循環，具有良好的除磷條件。

研究發現，在四個影響因素中Tc及泥齡對脫磷的影響最大。

有學者研究認為，除磷脫氮的最佳MLSS=1500～1700mg/L時效果最為理想[3]，但本項目CASS池進水COD及BOD較高，較低的MLSS對有機質的去除不利。

通過運行過程的數據分析發現，CASS池運行Tc對除磷的影響較大。Tc值大，則厭氧時間短，主反應區釋磷不充分，生物選擇區釋磷在體系中占有較大比例，系統整體釋磷量減少，影響好氧時磷的吸收，磷去除率較低。Tc值小，厭氧時間長，主反應區發生過量釋磷現象，磷去除率也較低。具有較好脫磷效果的Tc值為0.45～0.6。同時，研究發現，回流比Tc值的確定存在影響，對系統如回流比大，Tc值取低值；如系統回流比小，Tc值可取高限。

通常認為，加強排泥對降低系統出水的磷含量有利，這就要求CASS系統有較低的污泥SRT。但分析發現，SRT過小，即剩余污泥排放過多，一方面使大量聚磷菌隨污泥帶走，另一方面將導致系統MLSS的降低，除磷效果下降較快[4]。調試及運行結果證明，當污泥SRT=8～10天時，除磷效果較好。

3.3 CASS 系統運行效果

2011年12月17日調試工作結束，系統轉入試生產狀態，至2012年 6 月 19 日止，CASS 池進水 COD=900～1500mg/L、BOD=430～560 mg/L、N-NH3=15～30 mg/L， 總 P=4～6 mg/L； 出水 COD=31～46，BOD=10～19mg/L、N-NH3=3.2～13.5mg/L，P≤0.5mg/L。 CASS 系統運行穩定，各項指標滿足設計要求。

4 結論

CASS工藝占地小、抗沖擊負荷能力強、同時具備脫氮除磷功能、生產過程靈活，易于實現自動化控制、運行穩定，較適宜作為釀造污水后級處理工藝。

運行過程中對Tc值、污泥SRT實施重點控制，并兼顧MLSS及回流比參數，可取得良好的脫磷效果。系統設計中應針對污水特性及運行特點，對設計參數進行調整，可取得穩定的運行效果。

［1］楊亞靜,李亞新.CASS工藝的理論與設計計算[J].科技情報開發與經濟,2005,15（13）:186-188.

［2］俞欣,梅凱.影響CASS工藝除磷效果的運行參數研究[J].給誰排水,2007,33（增刊）:64-68.

［3］Shehab O,Deininger R,Porta F,et al.Optimising phosphorus removal at the Ann Arbor wastewater treatment plant[J].Water Sci Technol,1996,34(1～2):493-499.

［4］Demoulin G,Goronszy M C,Wutscher K,et al,Co-current niterfication/denitrfication and biological P.removal in cyclic activatedsludge plants by redox controlled cyclic operation[J].Wat.Sci.Tech.1997,35(1):215-224.