周期循環(huán)活性污泥工藝運行方式探討

何蜀東

（重慶賦潔環(huán)保工程有限公司，重慶 400030）

1 CASS工藝及特點

1.1 CASS工藝簡介

周期循環(huán)活性污泥工藝，簡稱CASS（Cyclic Activated Sludge System）是在序批式活性污泥（SBR）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的變形工藝，即在SBR池內(nèi)進水端增加一個生物選擇器，可實現(xiàn)連續(xù)進水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進水），間歇排水。設(shè)置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細菌，其容積約占整個池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累—再生理論，使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個高負荷的吸附階段（基質(zhì)積累），隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。

1.2 CASS工藝特點

CASS工藝的主要優(yōu)點：工藝流程簡單、占地面積小、投資較低、生化反應(yīng)推動力大、沉淀效果好、運行靈活、抗沖擊能力強、可實現(xiàn)不同的處理目標、不易發(fā)生污泥膨脹、適用范圍廣、適合分期建設(shè)、剩余污泥量小、性質(zhì)穩(wěn)定。

1.3 CASS工藝運行特點

CASS反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段根據(jù)時間依次進行。每個工作周期內(nèi)排水開始時，CASS池內(nèi)液位最高，排水結(jié)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(guān)。反應(yīng)池內(nèi)混合液體積和基質(zhì)濃度均是變化的，基質(zhì)降解是非穩(wěn)態(tài)的。

2 CASS工藝運行方式探討

目前CASS工藝的運行方式，一般都是采用變水位（即潷水結(jié)束時水位最低，開始曝氣時水位最高）的運行方式。本文在CASS工藝運行過程中采用恒水位運行方式（即在運行過程中CASS的水位一直保持恒定不變，不存在最高水位與最低水位的差別）。將這兩種運行方式進行實施，并將得出的效果進行比較。

2.1 變水位連續(xù)進水運行方式

本文所稱的變水位運行方式，是指人為將二組CASS池在運行過程中一組開始曝氣時，另一組處于排水、進水期，當(dāng)潷水器降至最低水位時，停止?jié)?，然后將潷水器升至最高水位，該池保持進水。因此在運行過程中存在最高水位與最低水位的水位差，同時需要嚴格控制每個周期的進水時間并及時倒換進水端閥門。

以回龍壩污水處理廠為例，回龍壩一期工程設(shè)計處理能力為3800m3/d，共二組CASS反應(yīng)池（1#池、2#池）。在變水位的運行方式中，其運行周期為T=T進水+T曝氣+T沉淀+T潷水，當(dāng)1#組池完成一個工作周期水位降至最低水位開始進水時，需要倒換前端1#、2#池的進水閥門，此時打開1#池進水閥，關(guān)閉2#池進水閥。1#池從進水開始進入下一個工作周期，此時2#池根據(jù)水質(zhì)情況進行曝氣。

2.2 恒水位連續(xù)進水運行方式

恒水位運行方式：即1#、2# 二組CASS反應(yīng)池沒有最高水位與最低水位之分，在沉淀期和潷水期的同時也在進水，運行周期為T=T（進水+潷水）+T曝氣+T（沉淀+進水），水量的沖擊可通過潷水器潷水量進行調(diào)節(jié)，水質(zhì)的沖擊可通過延長曝氣時間和潷水量進行調(diào)節(jié)。

當(dāng)1#池潷水時，由于潷水時CASS反應(yīng)池水量減少，因此在該時段1#池也同時在保持進水，2#池處于曝氣狀態(tài)，開啟2#池污泥回流至選擇池，1#池同時開啟預(yù)反應(yīng)池攪拌機，這樣實現(xiàn)了選擇池泥水充分混合，完成活性污泥的初期吸附，預(yù)測反應(yīng)池溶解氧控制在0.2mg/L以下，有利于磷充分釋放。由于1#池進水時污水自預(yù)反應(yīng)池底部進入，并不擾動表面水層，潷水和進水同時進行，并不影響出水水質(zhì)。同時在沉淀、進水、潷水期間同時實現(xiàn)了反硝化過程。通過控制沉淀時間及排泥量可有效控制出水總磷。

在運行過程中，為了比較恒水位運行與變水位運行的效果及優(yōu)勢，也對該工藝采用了變水位運行方式進行操作。運行結(jié)果顯示，恒水位運行方式與變水位運行方式相比，操作更為靈活，尤其是在進水水質(zhì)濃度發(fā)生變化，而需要延長曝氣時間時，恒水位運行比變水位運行更具優(yōu)勢，并且減少了前端進水閥門的繁鎖操作，增加了操作的靈活性與可靠性。

通過兩年的運行結(jié)果表明，恒水位運行方式也可實現(xiàn)脫氮除磷及較高的COD、BOD去除率，出水水質(zhì)穩(wěn)定達標。

2.3 變水位運行與恒水位運行反應(yīng)速率比較

對CASS反應(yīng)池中的反應(yīng)速率r一般用Monod方程描述。對混合菌種處理多組分底物的實際過程，用如下Grau模式進行說明：

式中：r—反應(yīng)速度；

k1—單位底物利用率常數(shù)，1/h；

x—t時刻反應(yīng)器內(nèi)混合液中活性污泥濃度，mg/L；

C—t時刻反應(yīng)器內(nèi)混合液中活性污泥濃度，mg/L；

C0—為無生物降解作用時，反應(yīng)器中計算的有機物濃度，mg/L。

上式實際上可反應(yīng)出C0對氧化速率的影響，C0越高即對微生物的抑制作用越強。而在變水位運行過程中，當(dāng)水位排至最低時，C0濃度最高，此時對微生物的抑制作用最強，隨著水位的上升，抑制作用隨之減弱。

如果采用恒水位運行，由于總體積不變，C0濃度基本維持恒定，與變水位運行方式相比，微生物受到的抑制作用相對較小，因此反應(yīng)速度較恒定，整個反應(yīng)過程相對容易控制。

3 結(jié)論

恒水位運行與變水位運行操作方式相比，具有以下優(yōu)點：

（1）恒水位運行操作省去了二組反應(yīng)池之間進水閥門的倒換。一般來說，如果每個周期6小時，A、B二組反應(yīng)池需倒換閥門4×2=8次，而恒水位運行則無需控制閥門。

（2）恒水位運行方式可更靈活地掌握進水時間、曝氣時間，因此能更加有利于提高抗沖擊負荷的能力。

（3）恒水位運行過程中C0比變水位運行操作過程變化小，微生物生長過程不易因底物濃度而受到抑制，相對來說運行更加穩(wěn)定，工藝運行參數(shù)更加容易控制。

水處理工程師手冊[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社.