一、引言
CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)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2萬噸/日，于2009年3月份建成并通過驗(yàn)收正式投入使用。二期工程處理量為3萬噸/日，于2016年10月建成并通過驗(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，增長污水在厭氧區(qū)的停留時間，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反應(yīng)池的沖擊;1號與2號池共用一個缺氧區(qū)，3號與4號池共用一個缺氧區(qū)，共用缺氧區(qū)有效增加容積使水力停留時間更長，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)》(GB18918-2002)一級A標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，公司污水處理量總共達(dá)到5萬噸/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，將會建設(shè)三期工程。本文以二期工程的應(yīng)用進(jìn)行介紹。
二、CASS工藝簡介
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，CASS池采用全密閉空間處理污水，大大減少廠區(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，不可長時間人工操作，需要先進(jìn)的遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)，自動化程度高。
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)置了可升降的自動潷水裝置。其工作過程可分為曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段，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)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，對進(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，同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，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)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。CASS池里微生物于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對有機(jī)物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。
三、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2萬噸/日)已經(jīng)達(dá)到設(shè)計負(fù)荷，無法滿足管網(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)計規(guī)模為日處理量3萬噸/日。設(shè)計進(jìn)出水質(zhì)如表1。廠外污水經(jīng)過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外運(yùn)處理。
四、二期工程工藝流程及說明
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，沉淀一個小時后，進(jìn)入潷水階段，潷水結(jié)束后，潷水器自動上升原位。處理流程圖如圖2。
排出的上清液進(jìn)入轉(zhuǎn)盤濾池，再通過水渠道流過紫外線消毒系統(tǒng)，尾水經(jīng)過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)。
五、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)造簡單，運(yùn)動部件位于地面，維護(hù)簡單，抓斗容量大，可抓撈渠底渣物，運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。安裝1臺鋼繩牽引式格柵除污機(jī)，柵寬B=1.0m，柵隙寬b=21mm，安裝角度α=75°，柵條斷面寬s=10mm，配用電機(jī)功率N=2.2kw。在格柵除污機(jī)下面安裝一臺帶式輸送機(jī)，B=500mm，L=7.0m，N=0.75kW。每道格柵前、后設(shè)有閘板供檢修和切換用。
5.2 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臺潛水泵，2用1備。Q1=230L/s，H=18m，N=58kW(1臺);Q2=400L/s，H=18m，N=90kW(2臺)。二期工程新增1臺水泵，Q3=400L/s，H=18m,N=90kW，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=17.12m×16.72m。細(xì)格柵設(shè)計參數(shù)：細(xì)格柵機(jī)器2臺;設(shè)計流量：Qmax=0.49m3/s;過柵流速：Vmax=0.7m/s;柵條間隙：e=5mm;柵前水深：h=1.3m。旋流沉沙池設(shè)計參數(shù)：旋流沉沙池左右各一座，每座直徑3.66m，池總深3.70m;設(shè)計流量：Qmax=0.49m3/s;水力停留時間：30s。
5.4 CASS生化池
CASS反應(yīng)池設(shè)一座，平面尺寸為82.2m×40.9m，池深6.3m，有效水深為5.5m，分為4格(池)。每池循環(huán)運(yùn)行一個周期4h，一天6個周期。好氧池溶解氧通過調(diào)節(jié)鼓風(fēng)機(jī)的送風(fēng)量，控制在2.0mg/L左右。每個反應(yīng)池設(shè)進(jìn)水電動調(diào)節(jié)閥1臺，旋轉(zhuǎn)式潷水器1臺(水量1800m3/h)，微孔曝氣盤7320個，污泥流泵2臺(每臺流量100m3/h)，剩余污泥泵1臺(每臺流量70m3/h)，兼氧區(qū)設(shè)置水下攪拌器2臺(3kw/臺)，出水端設(shè)置電動撇渣器1臺(DN300，L=9m，N=0.37kw)。設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量：3.0萬m3/d，每座共4個池，每個池規(guī)模0.75萬m3/d，水溫：12℃。污泥負(fù)荷：0.14kgBOD5/kgMLSS.d。混合液濃度：3.0g/L。系統(tǒng)泥齡：15.7d。剩余污泥量：3337kgDS/d。
5.5 紫外線消毒渠
功能：污水經(jīng)生物處理后在此進(jìn)行接觸消毒。設(shè)計參數(shù)：紫外線劑量15~30mW•s/cm2。主要工程內(nèi)容：條形接觸消毒渠1座，平面尺寸：L×B=12.46m×4.6m，接觸區(qū)有效水深0.75m，設(shè)紫外線消毒設(shè)備1套，功率30kw，配套自動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)計規(guī)模為3萬m3/d。設(shè)計供氣量67.5m3/min，供氣壓力：0.7bar。選用羅茨鼓風(fēng)機(jī)，設(shè)3臺(2用1備)，每臺風(fēng)量為67.5m/min，風(fēng)壓0.7bar，配套電機(jī)功率110kw。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 儲泥池和污泥濃縮脫水車間
設(shè)儲泥池1座分2格，平面尺寸BxL=44m×5.1m，高度4.0m。池內(nèi)設(shè)2臺攪拌器，功率1.5kw。儲泥池上進(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)計參數(shù)：剩余污泥干重：3337kg/d;需濃縮污泥量：477m3/d，含水率99.3%，濃縮脫水后污泥量：17m3/d，含水率80%;絮凝劑(PAM)投加量：3~3.5kg/Td•S;離心濃縮脫水一體機(jī)2臺，處理能力20~70m3/h•臺，配用電機(jī)功率73.5kw;污泥進(jìn)料泵2臺(1用1備)，流量48m3/h，揚(yáng)程0.2Mpa，電機(jī)功率11Kw;污泥切割泵2臺(1用1備)，流量56m3/h，電機(jī)功率4kw;干污泥輸送泵(單螺桿泵)，Q=2.0m3/h，壓力1.8MPaN=2.2kw。
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、儲泥池的臭氣進(jìn)行處理，處理能力Q=11500~16500m3/h。設(shè)備平面尺寸：LxB=10.8m×6.3m。
六、CASS池常見異常及解決對策
七、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A標(biāo)準(zhǔn)，符合國家排污證要求排放。2017年度二期工程污水處理量946.85萬噸，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，具有良好是環(huán)境效益。運(yùn)行過程中，根據(jù)實(shí)際進(jìn)水濃度，嚴(yán)格控制各個設(shè)備使用時間，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)出了社會效益明顯。
八、結(jié)語
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、解決污水處理過程出現(xiàn)的問題，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)效益和社會效益，應(yīng)用前景十分廣闊。（ >
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