CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)工藝是周期循環(huán)式活性污泥法的縮寫，它是SBR工藝及ICEAS工藝的一種更新變型工藝，不僅延續(xù)了SBR法簡單可靠、自動化程度高、運行方式靈活等優(yōu)點，而且它通過底部開孔隔墻將池子結(jié)構(gòu)分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，使得溶解氧、污泥濃度和有機負(fù)荷在各區(qū)均不相同，各池中的優(yōu)勢生物菌種亦不同，且運行時通過進水-曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段，因而在時空上都創(chuàng)造了“厭氧—缺氧—好氧”條件，使得微生物處于周期性變化之中，提高了工藝的脫氮除磷效果。
近幾年來，隨著計算機及自控系統(tǒng)的應(yīng)用與廣泛推廣，CASS工藝在國內(nèi)外廣泛應(yīng)用于大中型污水處理廠，并且呈逐年遞增的趨勢。一些山區(qū)縣污水處理廠也由于CASS工藝的設(shè)備少、占地面積小、運行及基建費用少而選擇該工藝。
二、污水水質(zhì)水量與處理工藝流程
本研究以壽寧縣某污水處理廠處理的生活污水為對象。該廠服務(wù)人口約為4.5萬人，根據(jù)《福建省城市用水量標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ/T13-127-2010)，并結(jié)合供水狀況，城鎮(zhèn)平均每人每天產(chǎn)生200L污水計算，全城鎮(zhèn)約產(chǎn)生污水9000m3/d，設(shè)計污水日排放量10000m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 污水水質(zhì)水量
本研究以該廠2018年10月至2019年9月的月運行報表數(shù)據(jù)和出水在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為樣本進行分析，實際處理量為10169m3/d，進水水質(zhì)情況如表1所示。
2.2 工藝流程
本工程處理構(gòu)筑物包括格柵間、旋流沉砂池、2座CASS生化池、紫外消毒池、尾水監(jiān)測井、提升泵房、高效沉淀池等;附屬構(gòu)筑物包括儲泥池、污泥濃縮脫水機房等。具體工藝流程圖如圖1所示。
三、運行結(jié)果與分析
3.1 運行結(jié)果
以2018年10月至2019年9月，連續(xù)12個月的月運行報表數(shù)據(jù)和出水在線監(jiān)測數(shù)據(jù)為樣本，得出以下結(jié)果(見圖2至圖7)：
3.2 結(jié)果分析
從圖2及表2可以看出，出水COD月均值總體波動很小，都低于20mg/L，滿足小于50mg/L的出水標(biāo)準(zhǔn)，去除率為95.3%，圖3中，出水氨氮月均值基本保持在5mg/L以下，去除率為96.6%，滿足出水標(biāo)準(zhǔn)，外界對CODCr、NH3-N的去除率沒有太大的干擾。從圖4與圖5可以看出，出水總氮基本維持在15mg/L以下，基本滿足達標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，去除率約為80%，年超標(biāo)小時數(shù)為122個，超標(biāo)高峰值出現(xiàn)在12月。圖6與圖7中，TP出水月均值為0.48，去除率為79.5%，但超標(biāo)率達到31.8%，18年10月至19年4月的小時超標(biāo)數(shù)均在200個以上，18年11月甚至達到600個，基本難滿足出水標(biāo)準(zhǔn)，除磷效果較差。
四、影響總氮、總磷處理效果的原因分析
綜上所述，該廠CASS工藝對COD、NH3-N、處理均可達標(biāo)排放，TN偶有超標(biāo)，卻也基本達到排放要求，但除磷效果甚是不佳，出現(xiàn)這種結(jié)果主要有以下幾種原因：
4.1 進水濃度
污水廠服務(wù)的城鎮(zhèn)每天約產(chǎn)生污水9000噸，但由于該鎮(zhèn)面積小，很多民宅依山而建，基本處于無序建設(shè)狀態(tài)，特別是早期的民宅，未實施雨污分流，造成很多片區(qū)污水管網(wǎng)無法鋪設(shè)到戶，只能對排入河道的污水口進行截流。由此導(dǎo)致一些污水無法收納至污水管網(wǎng)，且出現(xiàn)雨污分流不徹底，致使污水處理廠進水有機質(zhì)濃度偏低。
4.2 污水溫度
溫度對CASS工藝脫氮的影響是通過影響微生物的活性，進而影響硝化與反硝化反應(yīng)的發(fā)生?；钚晕勰辔⑸镒钸m合生長的溫度范圍是15~30℃，在溫度低于15℃時反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的反應(yīng)速度會迅速降低，尤其當(dāng)溫度低于5℃時硝化反應(yīng)將完全停止。曾有研究表明當(dāng)進水溫度處于10~25℃范圍內(nèi)時，CASS工藝對TP的去除效果隨溫度的升高而明顯增大，主要有兩方面的原因：一是聚磷菌的活性會隨溫度的升高而增大，二是溫度升高時脫氮的效果會隨之提高，脫氮除磷菌在去除污水中部分氮的同時也去除一定量的磷，進而加大磷的去除量。因此，溫度對CASS工藝脫氮除磷是有一定的影響的。而該鎮(zhèn)處于高海拔山區(qū)(約800m)，冬季氣溫較低，平均氣溫小于10℃。
4.3 曝氣量的影響
DO濃度的控制對脫氮除磷至關(guān)重要，通過控制DO濃度可以實現(xiàn)高效的同步硝化反硝化和生物除磷[6]。付朝臣等[7]研究發(fā)現(xiàn)，CASS工藝好氧區(qū)的TP去除率較高的是DO維持在2mg/L左右時。而該廠在實際運行時，在CASS池主反應(yīng)階段，DO值由于一些操作上的原因，經(jīng)常出現(xiàn)DO值在整個曝氣階段還不到1mg/L，且該廠每個階段進水曝氣與完全曝氣總共為2h，曝氣量的不足導(dǎo)致厭氧時間延長，主反應(yīng)區(qū)會發(fā)生過量釋磷現(xiàn)象，從而造成除磷效果下降。
4.4 SRT(污泥齡)的影響
徐偉峰等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)SRT為15d時，磷的去除效果最佳，該廠SRT實際天數(shù)為30d左右，SRT過長導(dǎo)致厭氧區(qū)發(fā)生無效釋磷，這些磷并沒有伴隨著聚β-羥基丁酸的利用而吸收，從而降低了除磷效果。
五、建議與對策
通過對上述試驗結(jié)果的分析，針對脫氮效果不佳，除磷效果差的情況，提出以下建議對策：
當(dāng)?shù)卣畱?yīng)有目的、有計劃的對污水收集管網(wǎng)進行改造，讓雨污分流更加徹底，以提升進水有機質(zhì)含量，提高C/P與C/N，進而提高脫氮除磷效果。
鑒于壽寧地理環(huán)境條件，有必要在格柵池與CASS生化池間增設(shè)一個加熱系統(tǒng)，備用于冬季低溫季節(jié)。
在提高曝氣量有困難的情況下，可適當(dāng)延長曝氣時間，將曝氣時間改為2.5至3.0h，并且增加剩余污泥排放量，降低污泥濃度，使污泥齡縮短至15d左右，最大限度同時滿足脫氮除磷的要求。
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