CASS工藝運行模式對生物除磷的影響

黃靖

摘 要：采用CASS工藝處理某城市大學(xué)城校區(qū)及周邊生活污水，因排污管道較短，其進水濃度偏高，故在生物脫氮良好的情況下為保證生物除磷穩(wěn)定進行，針對預(yù)反應(yīng)區(qū)的除磷功能進行運行方式的試驗及探討。使排放口出水水質(zhì)能穩(wěn)定達到設(shè)計時所要求的城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002的一級B標準。

關(guān)鍵詞：CASS工藝；活性污泥法；生物選擇區(qū)；噬磷菌；反硝化菌；脫氮除磷

中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0110-02

Abstract： The CASS process is used to treat the municipal sewage from the campus of the university city and its surrounding area. Because the sewage pipe is short and the influent concentration is on the high side， the biological phosphorus removal is carried out stably under the condition of good biological denitrification. The operation mode of phosphorus removal in prereaction zone was tested and discussed. The effluent quality of the outlet can reach the first Class B standard of GB18918-2002， the pollutant discharge standard of the municipal wastewater treatment plant， which is required by the design.

Keywords： CASS process； activated sludge process； biological selection zone； phosphorus phagocytic bacteria； denitrifying bacteria； denitrification and phosphorus removal

引言

CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，該工藝集反應(yīng)、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。CASS池分預(yù)反應(yīng)區(qū)（生物選擇區(qū)）和主反應(yīng)區(qū)。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)形成濃度梯度，并可使噬磷菌釋放磷，當污水進入主反應(yīng)區(qū)進行曝氣時，噬磷菌在好氧條件下超量吸收磷酸鹽。利用厭氧缺氧好氧周期性變化，來對污染物進行除磷。

1 CASS池及設(shè)備

本次實驗用的CASS池分為四組，每組CASS池可獨立運行，單組池有效容積L×B×H=53m×13.5m×5m=3577.5m3；其中預(yù)反應(yīng)區(qū)容積為405m3，與主反應(yīng)區(qū)比例為1：7.8。在每個CASS池預(yù)反應(yīng)區(qū)安裝有潛水式雙曲面攪拌器（功率3kW）；主反應(yīng)區(qū)設(shè)一臺回流泵，回流泵（額定流量為200m3/h，功率為4kW）和兩臺潛水攪拌器（攪拌器槳葉直徑620mm，功率為5kW）；主反應(yīng)區(qū)末端裝有一臺潷水器；主反應(yīng)區(qū)底部還鋪有管式微孔管道曝氣器。

2 實驗步驟及流程

本次實驗具體工藝流程如表1。

本次實驗采用四個CASS池分別對應(yīng)4種預(yù)反應(yīng)區(qū)運行模式進行試驗，時間段如表1所示。主要檢測項目有COD、氨氮和TP。每個CASS池取四瓶水樣，分別是1瓶進水水樣，2瓶預(yù)反應(yīng)區(qū)取上清液和1瓶出水水樣，其中預(yù)反應(yīng)區(qū)的取樣時間為進水完畢取一次，曝氣1h后取一次，進水期間潛水攪拌器都開啟至到開始曝氣為止。本次實驗實施時間為三天，鼓風(fēng)機供氣量穩(wěn)定。4個CASS池整體污泥齡為15d左右。進水BOD/COD=1/2。

（1）1#CASS池（6：00-12：00）預(yù)反應(yīng)區(qū)運行模式：進水階段開預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器、不開內(nèi)回流泵，曝氣期間停預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器和內(nèi)回流泵。取樣時間6：30、7：30、8：30、10：00。

（2）2#CASS池（7：30-13：30）預(yù)反應(yīng)區(qū)運行模式：進水階段開預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器和內(nèi)回流泵，曝氣期間停預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器、停內(nèi)回流泵。取樣時間8：00、9：00、10：00、11：30。

（3）3#CASS池（9：00-15：00）預(yù)反應(yīng)區(qū)運行模式：進水階段開預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器和內(nèi)回流泵，曝氣期間繼續(xù)開預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器、停內(nèi)回流泵。取樣時間9：30、10：30、11：30、13：00。

（4）4#CASS池（10：30-16：30）預(yù)反應(yīng)區(qū)運行模式：進水階段開預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器、開內(nèi)回流泵，曝氣期間繼續(xù)開預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器和內(nèi)回流泵。取樣時間11：00、12：00、13：00、14：30。

3 實驗分析

三項數(shù)據(jù)平均值具體如表2所示。

1#CASS池模式1：由于1#CASS池?zé)o回流，所以在預(yù)反應(yīng)區(qū)取樣時只有少量的污泥存在，從數(shù)據(jù)可看出預(yù)反應(yīng)區(qū)COD從進水開始到曝氣一小時后都太大變化。而在攪拌器帶動下氨氮相對于進水約降低了一倍，之后在預(yù)反應(yīng)區(qū)呈現(xiàn)穩(wěn)定。總磷在預(yù)反應(yīng)區(qū)一直上升，說明還是存在一定的聚磷菌在厭氧狀態(tài)下釋放磷酸鹽。通過數(shù)據(jù)看出經(jīng)過主反應(yīng)區(qū)曝氣處理后氨氮都已達標而總磷無法達標。進水碳源是較為充足的，假設(shè)堿度也充足無影響情況下，一般情況下如果BOD/TP比值達到20以上可取得較好的生物除磷效果。而1#CASS池出現(xiàn)總磷超標由于無回流泵讓主反應(yīng)區(qū)內(nèi)的污泥大量回流至預(yù)反應(yīng)區(qū)，使大量污泥內(nèi)的聚磷菌無法在厭氧狀態(tài)下有效的釋放磷酸鹽，導(dǎo)致聚磷菌在進入后續(xù)的好樣或缺氧環(huán)境中不能超量吸收磷酸鹽。

2#CASS池模式2：2#CASS池比1#CASS池進水添加了回流泵運行，所以通過上表數(shù)據(jù)看出在大量污泥回流至預(yù)反應(yīng)區(qū)進行反硝化及聚磷菌釋磷作用使COD有較明顯的下降，氨氮從進水到預(yù)反應(yīng)區(qū)變化較小。總磷因聚磷菌厭氧作用預(yù)反應(yīng)區(qū)初始階段上升一倍之后趨于穩(wěn)定。經(jīng)過主反應(yīng)區(qū)曝氣處理后氨氮、總磷都已達標。

3#CASS池模式3：3#CASS池相比2#CASS池保持了在曝氣階段預(yù)反應(yīng)區(qū)攪拌器連續(xù)運行，由數(shù)據(jù)可看出曝氣階段在攪拌器帶動下預(yù)反應(yīng)區(qū)的COD、氨氮和TP都開始下降，主要原因是為在攪拌器長時間攪拌中大氣和混合液接觸面氧分子由氣相進入液相以及池底主反應(yīng)曝氣區(qū)與預(yù)反應(yīng)區(qū)相通處有氣液交換，造成預(yù)反應(yīng)區(qū)形成缺氧狀態(tài)，使得硝化菌與聚磷菌同時起作用。其中氨氮濃度下降幅度較大，出水氨氮、總磷也能穩(wěn)定達標。

4#CASS池模式4：4#CASS池相比于3#CASS池主要是在曝氣階段回流泵持續(xù)運行，整體趨勢與3#CASS池相似。由表1數(shù)據(jù)看出，在曝氣階段經(jīng)過回流泵持續(xù)運行，使主反應(yīng)區(qū)曝氣階段的含氧污泥回流至預(yù)反應(yīng)造成缺氧甚至好氧狀態(tài)，最后讓預(yù)反應(yīng)區(qū)氨氮在曝氣未完成時都達到了排放標準。然而出水TP在之后兩天都偏高。從數(shù)據(jù)看反應(yīng)區(qū)聚磷菌厭氧作用不明顯，與2#3#CASS池對比磷酸鹽的釋放并沒有達到進水的一倍。分析原因可能為4#CASS池上批處理時由于回流泵持續(xù)運行，造成預(yù)反應(yīng)區(qū)充氧無法形成有效的厭氧狀態(tài)，因此在進水時聚磷菌會受到硝化菌的影響抑制磷的釋放行為從而減少對水體中正磷酸鹽的過量吸收。也可能預(yù)反應(yīng)區(qū)硝化作用強烈加上進水氨氮偏高造成TN濃度高，BOD/TN比值低（小于3.0），導(dǎo)致系統(tǒng)中存在較高的殘余硝態(tài)氮，即使污水BOD/TP>20，其生物除磷效果也將受到影響。

4 結(jié)束語

通過本次實驗根據(jù)數(shù)據(jù)看，按照模式3（進水階段開厭氧池攪拌器、開內(nèi)回流泵，曝氣期間繼續(xù)開厭氧池攪拌器、停內(nèi)回流泵。）運行出水COD、氨氮和總磷都能較為穩(wěn)定的達標。

在控制好整體工藝曝氣時間及污泥齡的情況下，聚磷菌從進水獲得碳源后進行有效釋磷，使得預(yù)反應(yīng)區(qū)磷酸鹽濃度達到進水的兩倍左右才能在后續(xù)的好氧階段達到生物除磷的效果。

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