摘 要：介紹?CASS工藝原理和某城鎮(zhèn)污水處理廠二期工程對(duì) CASS 工藝的實(shí)際應(yīng)用，該廠處理生活污水量為 3 萬(wàn)噸/日，出水水質(zhì)穩(wěn)定并達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)用中表明 CASS 工藝具有運(yùn)行穩(wěn)定、脫氮除磷效果明顯等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：CASS 工藝；城鎮(zhèn)生活污水；A2/O；應(yīng)用

1 引言

CASS(Cyclic Activated Sludge System)工藝是世界公認(rèn)先進(jìn)的生活污水處理技術(shù)。某城鎮(zhèn)污水處理廠一、二期工程總處理規(guī)模為5 萬(wàn)噸/日，兩期均采用 CASS 工藝(A2/O 工藝)。其中一期工程處理量為 2 萬(wàn)噸/日，于 2009 年 3 月份建成并通過(guò)驗(yàn)收正式投入使用。二期工程處理量為 3 萬(wàn)噸/日，于 2016 年 10 月建成并通 過(guò)驗(yàn)收正式投入使用。一、二期工程除了處理量不同外，二期工程采用了更為先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備。比如：厭氧區(qū)建成共用大型的配水渠，增長(zhǎng)污水在厭氧區(qū)的停留時(shí)間，使反消化更加充分，使回流污泥更好釋放磷，為后續(xù)吸磷創(chuàng)造更好狀態(tài)，也使污水處理前得到充分均質(zhì)，有效抵抗高濃度污水對(duì)反應(yīng)池的沖擊；1 號(hào)與 2 號(hào)池共用一個(gè)缺氧區(qū)，3 號(hào)與 4 號(hào)池共用一個(gè)缺氧區(qū)，共用缺氧區(qū)有效增加容積使水力停留時(shí)間更長(zhǎng)，更有效達(dá)到反硝化作用；在紫外線消毒池前增加轉(zhuǎn)盤濾池(諾蒂克公司 DynaDisc 轉(zhuǎn)盤過(guò)濾器)，能有效去除懸浮物；處理后水質(zhì)可達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)階段，公司污水處理量總共達(dá)到 5 萬(wàn)噸/日，滿足現(xiàn)有管網(wǎng)收集廢水量，往后隨著市政管網(wǎng)的完善，收集廢水量增多，將會(huì)建設(shè)三期工程。本文以二期工程的應(yīng)用進(jìn)行介紹。

2 CASS工藝簡(jiǎn)介

2.1 CASS 工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

CASS(循環(huán)式活性污泥法)是連續(xù)進(jìn)水的改良型 SBR，為了提高運(yùn)行穩(wěn)定性和加強(qiáng)脫氮除磷功能，通常在 CASS 池前置生物選 擇區(qū)(厭氧區(qū))和兼氧區(qū)。由于其具有占地面積少、投資建設(shè)成本低、運(yùn)行管理方便、不易發(fā)生污泥膨脹、剩余污泥量少、污泥性質(zhì)穩(wěn)定、排水水質(zhì)穩(wěn)定、可分期建設(shè)等優(yōu)點(diǎn)受到廣泛應(yīng)用。同時(shí)， CASS 池采用全密閉空間處理污水，大大減少?gòu)S區(qū)及附近的臭氣濃度的影響。只要做好防臭、隔音等措施，減少對(duì)周圍環(huán)境的影響，可建設(shè)在居民區(qū)、學(xué)校、行政辦公樓等產(chǎn)生污水量大的區(qū)域。CASS 工藝應(yīng)用的缺點(diǎn)是構(gòu)造相對(duì) SBR 復(fù)雜點(diǎn)，儀器設(shè)備較多， 維護(hù)成本提高，設(shè)備操作比較頻繁，不可長(zhǎng)時(shí)間人工操作，需要先進(jìn)的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，自動(dòng)化程度高。

2.2 CASS 池工作原理

CASS 工作原理如圖 1 所示：在主反應(yīng)器的前部設(shè)置了生物選擇區(qū)(厭氧區(qū))、兼氧區(qū)，主反應(yīng)池后部設(shè)置了可升降的自動(dòng)潷水裝置。其工作過(guò)程可分為曝氣、沉淀、潷水、閑置四個(gè)階段，周期循環(huán)進(jìn)行。污水連續(xù)進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，經(jīng)過(guò)隔墻底部進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機(jī)物被池中的微生物降解。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)可對(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

在厭氧區(qū)內(nèi)，微生物能通過(guò)酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過(guò)程，對(duì)進(jìn)水水質(zhì)、水量、pH 和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時(shí)對(duì)絲狀菌的生長(zhǎng)起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)能增強(qiáng)脫氮除磷的效果。隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過(guò)程。CASS 池里微生物于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對(duì)有機(jī)物去除作用，同時(shí)還具有較好的脫氮、除磷功能。

3 二期工程概況

隨著城鎮(zhèn)的發(fā)展，人口的增多，鎮(zhèn)區(qū)的污水管網(wǎng)的建設(shè)，目前一期工程(處理規(guī)模 2 萬(wàn)噸/日)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷，無(wú)法滿足管網(wǎng)污水收集量的需求，需建設(shè)二期工程。二期工程通過(guò)深入調(diào)查研究，廣泛收集資料，并同市、鎮(zhèn)有關(guān)部門的多次協(xié)商討論，確定開展二期工程。二期工程類比一期工程，采用 CASS 工藝(A2/O 工藝)，設(shè)計(jì)規(guī)模為日處理量 3 萬(wàn)噸/日。設(shè)計(jì)進(jìn)出水質(zhì)如表 1。廠外污水經(jīng)過(guò)粗格柵及提升泵房提升后進(jìn)入細(xì)格柵及沉沙池，再經(jīng) CASS 生化處理，尾水采用紫外消毒池進(jìn)行處理。CASS 池產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)帶式濃縮脫水壓濾機(jī)脫水后由單螺桿泵輸送到污泥斗及時(shí)外運(yùn)處理。

4 二期工程工藝流程及說(shuō)明

污水經(jīng)粗格柵和細(xì)格柵進(jìn)行預(yù)處理，粗格柵用以去除污水中較大的漂浮物和懸浮物，經(jīng)過(guò)細(xì)格柵處理后的污水進(jìn)入渦流沉砂池，主要去除其中一定粒徑的砂粒，以保證后續(xù)設(shè)備的正常運(yùn)行。

經(jīng)過(guò)渦流沉砂池處理后的污水進(jìn)入 CASS 生物池，CASS 生物池由生物選擇池(厭氧區(qū))、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)三部分組成。污水曝氣結(jié)束后進(jìn)入沉淀階段，沉淀一個(gè)小時(shí)后，進(jìn)入潷水階段，潷水結(jié)束后，潷水器自動(dòng)上升原位。處理流程圖如圖 2。

排出的上清液進(jìn)入轉(zhuǎn)盤濾池，再通過(guò)水渠道流過(guò)紫外線消毒系統(tǒng)，尾水經(jīng)過(guò)消毒后部分回收利用，部分外排到河涌。部分剩余污泥排入貯泥池，送入帶式污泥濃縮脫水機(jī)械脫水機(jī)進(jìn)行濃縮脫水處理，直到含水率降至 80 %，形成泥餅外運(yùn)。

5 主要構(gòu)筑物及設(shè)備參數(shù)

5.1 粗格柵

機(jī)械格柵按驅(qū)動(dòng)方式分為臂式、鏈?zhǔn)?、鋼索牽引式和齒條式。本工程推薦采用鋼索牽引的格柵除污機(jī)，其特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單，運(yùn)動(dòng)部件位于地面，維護(hù)簡(jiǎn)單，抓斗容量大，可抓撈渠底渣物，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。安裝 1 臺(tái)鋼繩牽引式格柵除污機(jī)，柵寬 B=1.0 m， 柵隙寬 b=21 mm，安裝角度α=75°，柵條斷面寬 s=10 mm，配用 電機(jī)功率 N=2.2 kw。在格柵除污機(jī)下面安裝一臺(tái)帶式輸送機(jī)， B=500 mm，L=7.0 m，N=0.75 kW。每道格柵前、后設(shè)有閘板供檢修和切換用。

5.2 提升泵房

2 提升泵房污水提升泵采用潛水泵濕式安裝，因其具有節(jié)省土建費(fèi)用， 安裝方便，操作簡(jiǎn)單，易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)，因此本工程推薦采用潛水泵。一期工程安裝有 3 臺(tái)潛水泵，2 用 1 備。Q1=230 L/s，H=18 m，N=58 kW(1 臺(tái))；Q2=400 L/s，H=18 m，N=90 kW(2 臺(tái))。二期工程新增 1 臺(tái)水泵，Q3=400 L/s，H=18 m,N=90 kW，采用進(jìn)口設(shè)備，變頻控制。

5.3 細(xì)格柵、旋流沉沙池

細(xì)格柵與旋流沉沙池合建。共設(shè) 1 座，平面尺寸：L×B=17.12 m×16.72 m。細(xì)格柵設(shè)計(jì)參數(shù)：細(xì)格柵機(jī)器 2 臺(tái)；設(shè)計(jì)流量：Qmax=0.49 m3/s；過(guò)柵流速：Vmax=0.7 m/s；柵條間隙：e=5 mm；柵前水深：h=1.3 m。旋流沉沙池設(shè)計(jì)參數(shù)：旋流沉沙池左右各一 座，每座直徑 3.66 m，池總深 3.70 m；設(shè)計(jì)流量：Qmax=0.49 m3/s；水力停留時(shí)間：30 s。

5.4 CASS 生化池

CASS 反應(yīng)池設(shè)一座，平面尺寸為 82.2 m×40.9 m，池深 6.3 m， 有效水深為 5.5 m，分為 4 格(池)。每池循環(huán)運(yùn)行一個(gè)周期 4 h， 一天 6 個(gè)周期。好氧池溶解氧通過(guò)調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，控制在 2.0 mg/L 左右。每個(gè)反應(yīng)池設(shè)進(jìn)水電動(dòng)調(diào)節(jié)閥 1 臺(tái)，旋轉(zhuǎn)式潷水 器 1 臺(tái)(水量 1800 m3/h)，微孔曝氣盤 7320 個(gè)，污泥流泵 2 臺(tái)(每 臺(tái)流量 100 m3/h)，剩余污泥泵 1 臺(tái)(每臺(tái)流量 70 m3/h)，兼氧區(qū)設(shè) 置水下攪拌器 2 臺(tái)(3 kw/臺(tái))，出水端設(shè)置電動(dòng)撇渣器 1 臺(tái)(DN300，L=9 m，N=0.37 kw)。設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)流量：3.0 萬(wàn) m3/d，每座共 4 個(gè)池，每個(gè)池規(guī)模 0.75 萬(wàn) m3/d，水溫：12 ℃。污泥負(fù)荷：0.14 kgBOD5/kgMLSS.d。混合液濃度：3.0 g/L。系統(tǒng)泥齡：15.7 d。剩 余污泥量：3337 kgDS/d。

5.5 紫外線消毒渠

線劑量 15~30 mW·s/c㎡。主要工程內(nèi)容：條形接觸消毒渠 1 座， 平面尺寸：L×B=12.46 m×4.6 m，接觸區(qū)有效水深 0.75 m，設(shè)紫外線消毒設(shè)備 1 套，功率 30 kw，配套自動(dòng)水位控制儀和水位傳感器。

5.6 鼓風(fēng)機(jī)房

功能：為 CASS 生化池充氧提供氣源。設(shè)備設(shè)計(jì)規(guī)模為 3 萬(wàn) m3/d。設(shè)計(jì)供氣量 67.5 m3/min，供氣壓力：0.7 bar。選用羅茨鼓 風(fēng)機(jī)，設(shè) 3 臺(tái)(2 用 1 備)，每臺(tái)風(fēng)量為 67.5 m/min，風(fēng)壓 0.7 bar， 配套電機(jī)功率 110 kw。運(yùn)行方式：根據(jù)好氧池溶解氧濃度的反饋， 控制機(jī)組開停及調(diào)節(jié)風(fēng)量。

5.7 儲(chǔ)泥池和污泥濃縮脫水車間

設(shè)儲(chǔ)泥池 1 座分 2 格，平面尺寸 BxL=44 m×5.1 m，高度 4.0m。池內(nèi)設(shè) 2 臺(tái)攪拌器，功率 1.5 kw。儲(chǔ)泥池上進(jìn)行加蓋處理。為防 止磷在厭氧條件下重新釋放，本工程考慮對(duì)池內(nèi)進(jìn)行間歇充氧， 控制磷的釋放。

污泥濃縮脫水車間主要功能是把污泥進(jìn)行濃縮、脫水，降低含水率，便于污泥運(yùn)輸和最終處置。脫水機(jī)采用離心濃縮脫水一 體機(jī)。設(shè)計(jì)參數(shù)：剩余污泥干重：3337 kg/d；需濃縮污泥量：477 m3/d，含水率 99.3 %，濃縮脫水后污泥量：17 m3/d，含水率 80 %；絮凝劑(PAM)投加量：3~3.5 kg/Td·S；離心濃縮脫水一體機(jī) 2 臺(tái)， 處理能力 20~70 m3/h·臺(tái)，配用電機(jī)功率 73.5 kw；污泥進(jìn)料泵 2 臺(tái)(1 用 1 備)，流量 48 m3/h，揚(yáng)程 0.2 Mpa，電機(jī)功率 11 Kw；污 泥切割泵 2 臺(tái)(1 用 1 備)，流量 56 m3/h，電機(jī)功率 4 kw；干污泥輸送泵(單螺桿泵)，Q=2.0 m3/h，壓力 1.8MPaN=2.2 kw。

5.8 生物除臭設(shè)備

生物除臭設(shè)備為成套設(shè)備，主要收集粗格柵及提升泵房、細(xì)格柵、CASS池、儲(chǔ)泥池的臭氣進(jìn)行處理，處理能力Q=11500~16500 m3/h。設(shè)備平面尺寸：LxB=10.8 m×6.3 m。

6 CASS池常見異常及解決對(duì)策

7 運(yùn)行效果及效益

二期工程經(jīng)安裝設(shè)備和調(diào)試后，運(yùn)行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)并通過(guò)了環(huán)保驗(yàn)收。實(shí)際運(yùn)行的出水水質(zhì)如表 2，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》( GB18918-2002)一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)家排污證要求排放。2017 年度二期工程污水處理量 946.85 萬(wàn)噸， COD 削減量 804.65 噸，氨氮削減量 132.42 噸。2018 年度二期工程污水處理量 789.21 萬(wàn)噸，COD 削減量 670.98 噸，氨氮削減量 110.82 噸。2019 年度二期工程污水處理量 867.93 萬(wàn)噸，COD 削減量 737.54 噸，氨氮削減量 121.35 噸，大大減少污染物排放，減少河涌水資源污染，保護(hù)河涌環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，出水水質(zhì)可達(dá)地表水Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)，有效緩解河涌水質(zhì)的惡化，具有良好的環(huán)境效益。運(yùn)行過(guò)程中，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水濃度，嚴(yán)格控制各個(gè)設(shè)備使用時(shí)間， 節(jié)約用電用水，節(jié)省能耗；合理使用藥劑劑量，使處理效果達(dá)到最佳，不過(guò)度用藥，節(jié)約處理成本，提高工程運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)效益。部分排水用于中水回用，一部分用于廠里地坪曬水和綠化，一部分用于壓泥車間的污泥濃縮脫水機(jī)械的清洗水。一部分用作市政道路曬水和園林綠化，體現(xiàn)出了社會(huì)效益明顯。

8 結(jié)語(yǔ)

運(yùn)用 CASS 工藝處理城鎮(zhèn)生活污水，首先要了解 CASS 工藝原理和處理流程，根據(jù)進(jìn)水的污染物濃度，設(shè)置合適的參數(shù)，有效控制、解決污水處理過(guò)程出現(xiàn)的問(wèn)題，使得工程運(yùn)行成本最低， 處理效果最佳。本工程實(shí)踐表明，運(yùn)用 CASS 工藝處理生活污水流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、占地面積少、可分期建設(shè)、投資及運(yùn)行費(fèi)用低、耐沖擊負(fù)荷和脫氮除磷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。CASS 工藝處理效果優(yōu)異，出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 ( GB18918-2002)一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用 CASS 工藝處理城鎮(zhèn)生活污水有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，應(yīng)用前景十分廣闊。