CAST工藝設(shè)計(jì)原理及優(yōu)化運(yùn)行

1、CAST工藝設(shè)計(jì)原理及優(yōu)化運(yùn)行摘要:循環(huán)式活性污泥法（CAST）是SBR的一種變形工藝，運(yùn)行簡單靈活，能實(shí)現(xiàn)同步硝化反硝化。介紹了CAST工藝的反應(yīng)原理和工藝特征，總結(jié)了處理低碳氮比污水和低溫條件下CAST的優(yōu)化運(yùn)行方法,以便獲得更好的脫氮除磷效果。關(guān)鍵詞:CAST脫氮除磷工藝優(yōu)化CAST工藝（循環(huán)式活性污泥法CyclicActivatedSludgeTechnology）是Goronszy教授在間歇式循環(huán)延時(shí)曝氣活性污泥法基礎(chǔ)上開發(fā)的一種新型污水處理技術(shù)，具有工藝流程簡單、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、占地面積小、耐沖擊負(fù)荷和脫氮除磷能力強(qiáng)等特征1。目前,CAST工藝已廣泛用于生活污水脫氮除磷及啤酒、屠

2、宰、制藥、印染和化工等行業(yè)的廢水處理。1工作原理CAST的核心是間歇式反應(yīng)器，分為生物選擇區(qū)A、兼氧區(qū)B、主反應(yīng)區(qū)C,在反應(yīng)器內(nèi)曝氣與非曝氣過程交替運(yùn)行，將生物反應(yīng)過程與泥水分離過程集中在一個(gè)池子中完成，一個(gè)完整的周期包括進(jìn)水、曝氣、沉淀、潷水閑置五個(gè)工序。在運(yùn)行過程中,A、B兩區(qū)通過吸附作用去除部分污染物，使C區(qū)進(jìn)水相對穩(wěn)定,C區(qū)的活性污泥回流至A區(qū)進(jìn)行生物選擇。在工程應(yīng)用中，至少應(yīng)設(shè)兩座CAST池,以便系統(tǒng)能夠連續(xù)進(jìn)水2。2工藝特征2.1設(shè)置生物選擇區(qū)防止污泥膨脹污泥膨脹的直接原因是絲狀菌過量繁殖。根據(jù)J.Chudoba的動(dòng)力學(xué)選擇理論，高濃度條件下絮狀菌對有機(jī)物的利用速率要高于絲狀菌，在

3、生物選擇區(qū)，活性污泥內(nèi)回流使該區(qū)基質(zhì)濃度很高，有利于絮狀菌快速繁殖成為優(yōu)勢菌種，同時(shí)抑制絲狀菌生長，從而有效克服污泥膨脹3。此外，生物選擇區(qū)內(nèi)活性污泥的吸附作用可提高系統(tǒng)有機(jī)物去除率和氧利用率，進(jìn)而加速反應(yīng)進(jìn)程。2.2同步硝化反硝化CAST工藝不設(shè)缺氧反應(yīng)區(qū)，利用氧傳遞過程中形成的DO濃度梯度實(shí)現(xiàn)高效的同步硝化反硝化。在活性污泥絮體外表面，D0值較高,好氧菌和硝化菌占優(yōu)勢；由于氧傳遞阻力和外層細(xì)菌對氧的消耗，絮體內(nèi)部為缺氧環(huán)境，反硝化菌占優(yōu)勢，而具有較高濃度梯度的硝酸鹽能夠較好地滲透到絮體內(nèi)部進(jìn)行反硝化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)生物脫氮。在水溫較低時(shí)，為保證脫氮效果，需確保曝氣過程中混合液DO值達(dá)到2mg/L

4、以上,以彌補(bǔ)低溫對微生物活性的不利影響4。2.3良好的生pCAST工藝可根據(jù)進(jìn)水水量及水質(zhì)調(diào)整工藝參數(shù)，提高系統(tǒng)抗沖擊能力。如進(jìn)水COD和氨氮較高,應(yīng)延長曝氣時(shí)間，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。對于城市污水，當(dāng)進(jìn)水COD為400mg/L、氨氮為60mg/L時(shí),CAST運(yùn)行周期各工序可設(shè)定為進(jìn)水1.5h、曝氣3h、沉淀1h、潷水0.5h,使出水CO庫50mg/L、氨氮w10mg/L6。此外,生物選擇區(qū)對污染物的生物吸附作用在很大程度上降低了進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng)對主反應(yīng)區(qū)的影響。2.5工藝運(yùn)行控制CAST運(yùn)行過程的控制一般通過可編程序控制器（PLC）實(shí)現(xiàn),如設(shè)置集散式控制系統(tǒng)7,主要根據(jù)進(jìn)水量、DO、進(jìn)水水質(zhì)（

5、COD、TN、TP等）、出水水質(zhì)等的變化規(guī)律自動(dòng)調(diào)整各部件的運(yùn)行狀況以達(dá)到最佳處理效果及高效運(yùn)行的目標(biāo)。2.6投資省CAST工藝不設(shè)初沉池和二沉池，工藝流程簡潔、設(shè)備種類和數(shù)量較少，管理簡單,CAST池內(nèi)主要設(shè)備為污泥內(nèi)回流泵，其工程建設(shè)費(fèi)用較傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省20%30%8。由于采用間歇曝氣方式，混合液中氧利用率高，可降低污水處理成本。3CAST工藝優(yōu)化運(yùn)行工程實(shí)踐證明:CAST工藝對有機(jī)物含量高、可生化性好的污水處理效果好，但處理我國南方城市典型的低碳高氮污水時(shí)，出水TN偏高9。通常采用人工外加碳源的方式提高污水碳氮比，以改善出水水質(zhì)。在傳統(tǒng)的4h周期運(yùn)行模式下，TN去除率并不因原水碳氮比

6、的增大而顯著提咼;而降低CAST池充水比可降低系統(tǒng)氮負(fù)荷，有利于提咼對低碳氮比污水的總氮去除率10。但在實(shí)際應(yīng)用中，充水比不宜過低，否則處理水量太少，反而會(huì)增加整個(gè)污水處理廠運(yùn)行成本；同時(shí),CAST池可能會(huì)因?yàn)殚L期低負(fù)荷運(yùn)行發(fā)生污泥膨脹。綜合考慮,CAST池充水比宜控制在16%30%11。另一方面，采用分段進(jìn)水的交替運(yùn)行模式也可大幅改善CAST處理低C/N污水的脫氮性能，即保持進(jìn)水量不變，等量分段進(jìn)水，且隨著進(jìn)水次數(shù)增加,TN去除率逐步提高。在此運(yùn)行模式下，當(dāng)進(jìn)水COD為155440mg/L、氨氮為57.9882.40mg/L時(shí)，CAST出水COD40mg/L、氨氮w0.5mg/LTN<

7、2.0mg/L12?？偟膩碚f，當(dāng)水溫較低時(shí)，提高混合液DO值和延長曝氣時(shí)間可降低CAST出水TN濃度;當(dāng)水溫較高時(shí),應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水量及水質(zhì)狀況調(diào)整運(yùn)行周期、曝氣時(shí)間、充水比等參數(shù)，避免在保證出水達(dá)標(biāo)排放的情況下浪費(fèi)能源。同時(shí)，提高進(jìn)水C/N和延長水力停留時(shí)間可改善CAST系統(tǒng)除磷效果，且TP去除率隨進(jìn)水C/N比的升高而升高，由此可見，進(jìn)水碳源是影響CAST除磷性能的主要因素之一13。4結(jié)語CAST工藝是以生物反應(yīng)動(dòng)力學(xué)原理及合理的水力條件為基礎(chǔ)而開發(fā)的一種流程簡單污水處理工藝，隨著計(jì)算機(jī)自控技術(shù)、生物技術(shù)和材料等科學(xué)的發(fā)展,CAST工藝由于其良好的碳氧化能力和脫氮除磷效率將在污水處理領(lǐng)域得到更廣

8、泛的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)孫劍輝，閆怡新循環(huán)式活性污泥法的設(shè)計(jì)要點(diǎn)J.中國給水排水,2003,19(1):8991.白生云,李亞新.CASS的工作原理與設(shè)計(jì)計(jì)算J.山西建筑,2005,31(13):12.1 孫劍輝，閆怡新.循環(huán)式活性污泥法的工藝特性及其應(yīng)用J.工業(yè)水處理，2003,23(5):67.嚴(yán)俊泉，焦建文陸曉嵐等.CAST工藝運(yùn)行優(yōu)化和控制研究J.中國給水排水,2010,26(9):4649.陳航,劉惠成.惠陽污水廠CAST工藝總磷超標(biāo)原因分析及應(yīng)對措施J.中國給水排水,2010,26(14):131133.2 李宏罡，張玲，張寶杰.運(yùn)用調(diào)整CASS工藝運(yùn)行周期策略處理不同水質(zhì)污水的研究J.環(huán)境科學(xué)與管理,2011,36(5):115-117.王守中，張統(tǒng).北京航天城污水處理廠CASS法工藝調(diào)試及運(yùn)行J.給水排水，1999,25(8):12.魏永,閃紅光.循環(huán)式活性污泥法的研究進(jìn)展J.遼寧城鄉(xiāng)環(huán)境科技,2004,24(4):89.凡廣生，李多松.優(yōu)化CASS工藝的設(shè)想J.環(huán)境科學(xué)與管理,2005,30(6):57.馬娟，彭永臻,王淑瑩，等.CAST工藝處理低C/N生活污水的強(qiáng)化脫氮性能J.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2009,3(2):234238.文敏,劉苗苗.充水比對CASS工藝處理污染物效果影響的研究J.工業(yè)用水與廢水,2010,41(2):