CAST工藝在污水處理中的應用

李向春，黎雪君，曹 文，毛洪霞

（新疆石河子職業(yè)技術學院，新疆石河子 832000）

近年來，人們生活水平不斷提高，生活污水數(shù)量隨之增加，導致水資源污染因素趨于多樣化。如工業(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量工業(yè)污染，廢水中有大量有害物質(zhì)，如果不及時處理污水，很容易給周圍水資源帶來嚴重污染，甚至影響到周圍居民的身體健康。而日常生活污染也是最常見的污水來源，要在市政生活污染治理過程中建立高質(zhì)量的污染治理與長效管理制度，妥善解決污水問題。CAST 污水處理工藝是新型循環(huán)式活性污泥法，在SBR 工藝基礎上增添生物選擇區(qū)和污泥回流，能有效提高日常污水處理效果，被廣泛應用到日常污水處理環(huán)節(jié)。目前，CAST 工藝主要作用是將處理后的污泥傳輸?shù)角岸芜x擇器中，在確保其不進水基礎上進行沉淀，有效提高主反應區(qū)排水的安全性，甚至能提高CAST 工藝的脫氮除磷效果。因此，本文以兵團第三師東風農(nóng)場為主要研究對象，全面分析CAST 工藝應用，充分發(fā)揮CAST 工藝污水處理效果，提高當?shù)厮Y源質(zhì)量[1]。

1 CAST工藝

1.1 CAST工藝

CAST 工藝作為目前最新型的循環(huán)式活性污泥法，是以傳統(tǒng)間隙式活性污泥法和ICEAS 工藝為基礎的新技術，能將可變?nèi)莘e活性污泥法過程和生物選擇器原理相互結合。目前，CAST 反應池主要包括生物選擇器、主曝氣區(qū)、污泥回流/排除剩余污泥系統(tǒng)、撇水裝置等環(huán)節(jié)，其每個操作循環(huán)分為進水/曝氣階段、沉淀階段、撇水階段、閑置階段等，從而形成一個完整循環(huán)內(nèi)容，定期進行日常重復作業(yè)。在循環(huán)初始階段時，池中水位從最低水位逐漸向上升高，經(jīng)過曝氣和混合流程后，停止曝氣操作，且將活性污泥進行絮凝，放在相對靜止環(huán)境中沉淀，等到沉淀工作完成后，通過移動式撇水堰排出已處理的上清液，使水位下降到池子預期水平，再重復上述操作過程[3]。

1.2 CAST工藝特征

CAST 工藝不用設置獨立刮泥系統(tǒng)和沉淀池，要在相同池子中進行泥水分離和生物反應，能合理控制基建投資和運行費用。同時，當進水流量和水質(zhì)出現(xiàn)改變影響到污泥質(zhì)量時，通過合理調(diào)整進水-曝氣循環(huán)過程，讓系統(tǒng)重新恢復正常。可見CAST 工藝不僅能降低設備投資數(shù)量，優(yōu)化污泥處理效率，還能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。目前，CAST 工藝特征趨于多樣化。

（1）能緩沖水質(zhì)和進水水量波動，雨季不用設置調(diào)節(jié)池，進水波動能通過優(yōu)化曝氣時間進行改變；

（2）池子總容積降低，土建工程費用下降；

（3）無污泥膨脹問題，污泥指數(shù)為50～70 mL/g；

（4）處理效果較佳，排除污泥穩(wěn)定性較高[4]。

2 工程實例分析

2.1 存在的問題

由于污水廠建設于2015年，處理工藝為簡單的氧化塘工藝，隨著農(nóng)場人口增長及經(jīng)濟發(fā)展，國家和地方對生態(tài)環(huán)境的要求不斷提高，居民也對周邊生活環(huán)境質(zhì)量要求相應提高。近年來，我國工業(yè)發(fā)展環(huán)境不斷優(yōu)化，讓很多企業(yè)出現(xiàn)不同程度的發(fā)展，有效拓展企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，但由于受到資金、技術等方面限制，很多企業(yè)并未構建健全的污水處理系統(tǒng)，無法及時處理污水排放問題。同時，在個別工業(yè)園區(qū)日常運行過程中，雖然這些園區(qū)建設規(guī)模較大，但分布較廣，無法實現(xiàn)污水集中處理，再加上地區(qū)政府對污染排放量并未提出明確規(guī)定，導致工業(yè)區(qū)對工業(yè)污水排放重視程度不足，出現(xiàn)污水胡亂排放的問題，給周圍河流環(huán)境造成嚴重污染，無形中提高水污染治理難度系數(shù)，導致企業(yè)無法從根源上防范水污染。

立足于當下，污水廠既無法滿足農(nóng)場發(fā)展的需求規(guī)模，也不能滿足目前國家、地方及農(nóng)場對環(huán)境質(zhì)量的要求。具體存在問題如下。

（1）處理規(guī)模偏小。污水廠處理規(guī)模偏小，隨著農(nóng)場發(fā)展，已經(jīng)不能滿足農(nóng)場污水的規(guī)模，急需擴建。

（2）出水水質(zhì)不能滿足環(huán)保要求。處理工藝為提升泵+沉淀池+二級氧化塘+出水，設計出水滿足GB 5084—2021《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》，現(xiàn)狀環(huán)保要求污水處理達到GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A 排放標準后回用，現(xiàn)狀污水廠無法滿足處理要求。

（3）氧化塘壩體年久失修，存在安全隱患。由于建設初期資金短缺，氧化塘設計和建設時均沒有做到完全防滲，長久運行后，壩體周圍及壩體上已經(jīng)長滿蘆葦?shù)戎脖弧Ｓ捎谖鬯疂B透壩體，導致壩體中間存在裂縫，存在安全隱患，應繼續(xù)做進一步防護加固處理。

（4）污水廠氧化塘周圍沒有做到與外部隔離，氧化塘中儲水較深，存在安全隱患。

2.2 設計進出水水質(zhì)情況

2.2.1 設計進水水質(zhì)

從目前城市污水處理廠處理情況來看，處理工藝選擇和經(jīng)營成本、城市水質(zhì)有直接關聯(lián)[6]。因此，在優(yōu)化城市水質(zhì)時，要提前研究城市水質(zhì)情況，結合日常生活水平，全面檢測污水廠的進水水質(zhì)，采用科學的污水處理工藝。

《室外排水設計手冊》中給出我國典型生活污水水質(zhì)示例，如表1所示。

表1 我國典型生活污水水質(zhì)示例

污水水質(zhì)指標如表2所示。

表2 污水進水水質(zhì)

2.2.2 設計出水水質(zhì)

根據(jù)國家及當?shù)丨h(huán)保標準及具體要求，處理后污水應滿足GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》中一級A 排放標準，主要污染物控制指標如表3所示。

表3 出水水質(zhì)主要指標控制表

2.3 主要構筑物

2.3.1 一體化污水處理設備

污水在厭氧段進行釋磷和發(fā)酵反應，提高水質(zhì)作用。工藝A2/O 接觸氧化池+MBR 膜處理，膜組件648 m2。包含內(nèi)部管道、填料、曝氣、污泥回流、MBR 膜等設備，設計水量200 m3/d，外形尺寸為12.0 m×3.0 m×3.0 m，有效水深2.8 m，結構形式屬于一體化成品設備。

2.3.2 化糞池

能臨時性儲存污泥，分解大分子有機物，衍生成酸、醇等小分子有機物，優(yōu)化污水處理流程。設計水量200 m3/d，停留時間24 h。其中玻璃鋼化糞池為主要設備，每座φ3.0×L15 m，三格式容積100 m3整體為玻璃鋼材質(zhì)，數(shù)量為2套。

2.3.3 綜合處理間污水處理池

主要包括格柵調(diào)節(jié)池、一體化污水處理設備、紫外線消毒、加藥系統(tǒng)、曝氣系統(tǒng)、值班室、柴油發(fā)電機房、配電間、鼓風機房和儲藥間。尺寸為21.0 m×15.3 m×5.25 m，面積339.70 m2，結構形式為框架結構。

2.4 污水處理工藝流程

在利用CAST 工藝進行污水處理時，需經(jīng)過深度處理段、污泥處理段、除磷、預處理段等環(huán)節(jié)，如圖1所示。入網(wǎng)污水經(jīng)過不同分支排水管網(wǎng)匯聚到指定位置，先通過各種專業(yè)設備處理掉大型漂浮物和沙粒，將初步篩選后的水傳輸?shù)紺AST 池生物選擇區(qū)，污水原水和池中污泥相互結合，形成回流污染，有效避免污泥膨脹問題，充分釋放活性污染中的磷元素，給后期曝氣區(qū)超量生物吸磷工作打下堅實的基礎。而主曝氣區(qū)作為污水處理的核心內(nèi)容，是以管式曝氣系統(tǒng)為主，給活性污泥微生物提供充足氧量，實現(xiàn)整個硝化和反硝化過程，去除各種有機污染物，才能作為日常用水。

圖1 污水處理工藝

3 結束語

CAST 工藝作為水資源污染處理的重要設施，在加強凈化處理效果方面具有重要作用，但想要保證污染處理效果，要投入大量資金，給其大規(guī)模推廣帶來嚴重限制。針對該種情況，專業(yè)人員要提高對CAST工藝的重視程度，將其應用到污水處理中，發(fā)揮污水處理價值，保證污水質(zhì)量能達到預期要求