CAST工藝設(shè)計(jì)原理及優(yōu)化運(yùn)行

CAST工藝設(shè)計(jì)原理及優(yōu)化運(yùn)行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、占地而積小、耐沖擊負(fù)荷和脫氮除磷能力強(qiáng)等特征。目前,CAST工藝己廣泛用于生活污水脫氮除磷及啤酒、屠宰、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池子中完成,一個完整的周期包括進(jìn)水、曝氣、沉淀、淫水閑置五個工序。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，同時抑制絲狀菌生長，從而有效克服污泥膨脹。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而,DO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,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以上，以彌補(bǔ)低溫對微生物活性的不利影響。2.3良好的生物除磷功能CAST反應(yīng)池以曝氣-非曝氣方式交替運(yùn)行,使活性污泥處于好氧-缺氧-厭氧的周期性變化之中，有利于聚磷菌生長繁殖。生物選擇區(qū)的厭氧環(huán)境可促進(jìn)磷的釋放，且聚磷菌在此過程中吸附和吸收大量易降解有機(jī)物質(zhì)，為后續(xù)的好氧吸磷提供充足的養(yǎng)分。因此，在曝氣階段控制DO為2?3mg/L,同時控制ORP在-150mV和十100mV之間，即可獲得良好生物除磷效果。據(jù)報道，間歇進(jìn)水方式較連續(xù)進(jìn)水方式提供的厭氧停留時間更長，厭氧釋磷更徹底，總磷去除率越高。2.4抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)CAST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,CAST運(yùn)行周期各工序可設(shè)定為進(jìn)水2.5h、曝氣3h、沉淀lh、淫水0.5h,使出水CODW50mg/L、氨氮W10mg/L。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)，主要根據(jù)進(jìn)水量、DO、進(jìn)水水質(zhì)(COD、TN、TP等)、出水水質(zhì)等的變化規(guī)律自動調(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%。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，出水TN偏高。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的增大而顯著提高;而降低CAST池充水比可降低系統(tǒng)氮負(fù)荷，有利于提高對低碳氮比污水的總氮去除率。但在實(shí)際應(yīng)用中，充水比不宜過低，否則處理水量太少，反而會增加整個污水處理廠運(yùn)行成本;同時,CAST池可能會因?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26%?30%。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155?440mg/L、氨氮為57.98?82.40mg/L時.CAST出水CODW40mg/L、氨氮W0.5mg/L、TNW2.0mg/L?？偟膩碚f,當(dāng)水溫較低時，提高混合液DO值和延長曝氣時間可降低CAST出水TN濃度;當(dāng)水溫較高時，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，提高進(jìn)水C/N和延長水力停留時間可改善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。4結(jié)語