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CASS(循环活性污泥法)是近年来国际上公认的处理生活污水和工业废水的先进工艺。整个工艺中,进水、曝气、沉淀、出水在同一池内循环操作,省去了传统活性污泥法的二沉池和污泥回流系统[1],并能连续进水、排水。
CASS工艺是在序批式活性污泥法基础上发展起来的,反应池沿长度方向分为两部分,前部为生物选择区,又称预反应区,后部为主反应区,在工艺后部安装自动撇渣装置,曝气、沉淀、排水在同一池内周期性进行[2]。
2 CASS 的主要优点
2.1 占用空间小
CASS工艺的核心结构是CASS反应池,集沉淀、污泥回流为一体,省去了二沉池和污泥回流设备,污水处理设施布置紧凑,占用空间少,投资低。
2.2 生化反应驱动力强
从CASS工艺对污染物的降解过程来看,当待处理的污水以相对较低的流速连续进入CASS池后,立即被混合液稀释,因此从空间上看,CASS工艺属于变容积完全混合活性污泥法的范畴。但从CASS工艺从曝气开始到排水结束的整个周期来看,底物浓度由高到低、浓度梯度由高到低减小、底物利用率由大到小减小,因此从时间顺序上看,CASS工艺属于理想的推流反应器,生化反应的推动力较大。
2.3 沉淀效果好
CASS工艺的沉淀阶段,几乎整个反应池都在起沉淀作用,且沉淀阶段的表面负荷比普通的二沉池小很多,虽然有进水干扰,但其影响较小,沉淀效果好。同时实践证明,在冬季气温较低,污泥沉淀性能较差,或者某些特殊工业废水污泥混凝性能较差的情况下,不会影响CASS工艺的正常运行。
2.4 操作灵活、抗冲击能力强
CASS工艺设计充分考虑了流量变化的影响,保证污水在系统中停留预定的处理时间,经沉淀后排放,并能根据水量水质的变化调整运行周期。
当进水浓度较高时,可延长曝气时间,以达到排放标准并抵抗冲击负荷。CASS工艺在强化脱氮除磷功能的同时,还可以通过调节运行周期、控制溶解氧含量等方式提高脱氮除磷效果。因此,通过调整运行方式,可以处理不同的水质。
2.5 抑制丝状真菌生长
丝状菌比絮凝物具有更大的比表面积,更容易吸收低浓度的底物,但丝状菌的比生长速率一般低于非丝状菌。在高底物浓度下,丝状菌和絮凝物降解底物、增殖的速率都比较快,但由于絮凝物的比生长速率较大,因此其生长量也较大,比丝状菌更具优势[3]。CASS反应池浓度梯度较大,处于好氧与缺氧交替状态,在这样的环境条件下,絮状菌可以被选择性培养,成为曝气池中的优势菌,并能有效抑制丝状菌的生长繁殖,克服污泥膨胀,从而提高系统运行的稳定性。
2.6 剩余污泥量少、性质稳定
传统活性污泥法污泥龄仅为2~7天,而CASS工艺污泥龄为25~30天,因此污泥稳定性好,脱水性能好,产生的剩余污泥少。
3 CASS设计中应注意的问题。
3.1 水分平衡
CASS反应池的充分发挥与所选的设计流量密切相关,若设计流量不合适,在来水高峰时水位会超过上限,而来水较少时反应池的容积又不能得到充分利用。
3.2 控制方法的选择
CASS技术的广泛应用得益于自动化技术的迅速发展及其在污水处理工程中的应用。CASS技术的特点是程序工作系统,可根据进出水质的变化调整工作状态,保证出水水质效果。整个控制系统可采用现场可编程控制(PLC)和微机集中控制相结合的方式。
同时,为保证CASS工艺的正常运行,所有设备均采用手动/自动操作方式,后者便于自动控制系统发生故障时进行手动调试和使用,前者供日常工作使用。
3.3 曝气方式的选择
CASS工艺可选用多种曝气方式,但曝气头应尽量采用无堵塞的曝气形式,如水下曝气器、螺旋曝气器、穿孔管、伞状曝气器等。
采用微孔曝气时,应选用高强度橡胶曝气板,曝气时,微孔打开,停止曝气时,微孔关闭,使微孔不易被堵塞。
3.4 排水方式选择
CASS工艺的排水设备为旋转撇渣器,其优点是排水可调,排水均匀,对池底污泥干扰小,可防止水面漂浮物随水排出。CASS工艺的排水应尽量均匀,不要扰动沉降在池底的污泥层。
4 项目实例
4.1 项目概况
云南省某县城污水处理厂于2009年建成,2011年4月正式投入运行,设计日处理规模近期10000m3,远期20000m3,主要接收县城生活污水及极少量的工业废水。污水处理厂占地面积约30.39亩。近期即2015年服务人口6.3万人,服务面积5.92km2;远期即2025年服务人口8.8万人,服务面积8.50km2。设计采用CASS技术。如图1所示。
图1 污水处理厂总体布置图
图1 污水处理厂总体布置图
4.2 工程设计
4.2.1 粗筛及提升泵房
根据污水处理厂建设要求,粗格栅及提升泵房土建及设备预留位置按20000m3/d规模设计建设,设备分期安装。粗格栅与提升泵房共建,为半地下式钢筋混凝土结构,其中地下部分埋深7.1m。泵站前端设置2块粗格栅,格栅处通道宽度0.8m,栅条间隙20mm,安装倾角75°。污水提升泵房一期设置3台流量为400m3/d、扬程15m、功率30kw的潜水污水泵,2用1备。 污水提升泵房上方放置一台设计起重量2t、起升高度12m的电动单梁悬挂起重机,用于泵房内潜水污水泵的安装和维护。
4.2.2细筛及旋流沉砂池
细筛位于旋流沉砂池前端,细筛共计2块,通道宽度1.0m,栅条间隙5mm,有效水深0.7m,安装角度60°,单台电机功率1.5kw。旋流沉砂池共计2块,每池平面尺寸φ2.43m。沉砂池内砂经吸砂机、排砂管处理后由压缩空气输送至砂水分离器;砂水分离器处理能力15m3/h,电机功率0.75kw;压缩机风量102m3/h,风压0.4kqd,电机功率2.2kw。
4.2.3 CASS 池
CASS反应器共计2座,其中1座为一期建设,分为两组,每组尺寸为45.9 m×15.9 m,集曝气池、沉淀池于一体。每组反应器分为3个区室,分别为生物选择区(A区)、兼性缺氧区(B区)、好氧区(C区)[4]。具体设计参数见表1。
表1 CASS池设计参数
表1 CASS工艺设计参数
来自旋流沉砂池的污水首先进入CASS池的A池,与回流污泥快速碰撞、混合、接触、搅拌后流入B池,经B池水质、水量缓冲后,在穿孔花墙的分配下从底部进入C池,A、B、C池设计容积比分别为1:5:30。
回流污泥采用DN200钢管,配回流污泥泵,将C池污泥输送至CASS池A池进水端,回流比例为20%;剩余污泥采用DN100钢管,由剩余污泥泵输送至污泥浓缩池;CASS池排水管采用DN500钢管。
每个曝气池好氧区由一根DN300主管送至地面,经6个手动阀门控制送至池底C,池底分成6个大区域。所有好氧区均采用盘式橡胶膜片微孔曝气器,布气管距池底约25cm,尾端设有排气嘴。两组共采用盘式橡胶膜片微孔曝气器2244只。
每个CASS池尾部安装1台旋转式不锈钢滗水器,滗水器出水经池公用集水井输送至出水总管,在重力作用下流入消毒池。单台滗水器出水量1000m3/h,最大滗水深度1.3m,功率3.0kw。同时在A、B池分别安装水下搅拌器,满足池体污水脱氮除磷要求。水下搅拌器共6台,叶轮直径800mm,功率4kw。
4.2.4 鼓风机房
鼓风机房设计能力为20000m3/d,土建一次性完工,设备分期安装。一期设计选用3台罗茨鼓风机,2台使用,1台备用。根据CASS池曝气量要求,单台鼓风机风量为44m3/min,风压为0.8kpd,功率为110kw。鼓风机房上方设计有一台电动单梁悬挂起重机,起重量为2t,起升高度为9m,方便安装和日常维护。
4.2.5紫外线消毒通道
紫外线消毒设于水计量池前端,土建采用半地下混凝土结构,总平面尺寸为11.40 m×3.9 m,其中水箱平面尺寸为7.2 m×3.0 m。水箱共计2座,一期水箱1座。紫外线消毒设计采用低压高强度紫外线消毒方式。32支320w紫外线灯与水流方向平行,并列安装在水箱正常水位以下。设计紫外线穿透率≥65%。紫外线消毒灯管每日清洗,采用机械自动清洗装置。详情请参阅更多相关技术文件。
4.2.6 污泥浓缩池
CASS池产生的剩余污泥进入污泥浓缩池进行浓缩沉淀,经重力浓缩后,浓缩产生的上清液收集后利用重力排入厂区污水管道,送回污水提升泵站集水池。污泥浓缩池所在区域位于污泥脱水间侧,方便污泥泵送。污泥浓缩池土建一次性建成,共两组,设备分期安装,每组平面尺寸为7.6m×6.4m。进场污泥含水率为99.2%,浓缩后含水率为96.8%。
4.2.7 污泥脱水室
污泥脱水房土建按2万m3/d规模设计建设,由污泥带式脱水机、絮凝剂加药设备、螺旋输送机、空压机等组成。污泥脱水房设计带式脱水机2台,一台用一台备用:污泥浓缩池中的污泥通过螺旋污泥泵抽入带式脱水机,经过多道挤干脱水后的污泥通过无轴螺旋输送机直接送至停在装车车间的污泥专用运输车,外运焚烧发电。脱水房进泥、加药絮凝脱水由独立小型PLC控制,也可手动操作。主要设备:带宽1.2m、功率1.85kw的带式脱水机2台。 加药设备一套、空压机一台、无轴螺旋输送机一台等。
5 结论
CASS工艺是根据生物反应动力学原理和合理的水力条件研制的一种新型污水处理工艺,具有工艺流程简单、操作灵活、可靠性好、适用范围广、适合分期建设等优点,占地面积小,投资少,运行费用低,自动化控制程度高,是一种符合我国国情、值得推广的污水处理技术。
实践证明,CASS工艺日处理水量可从几百m3至几十万m3不等,只要设计合理,与其它方法相比具有一定的经济优势,比传统活性污泥法节省投资20%~30%,节省土地30%以上。
参考
[1] 王福珍. 污泥膨胀问题及间歇式活性污泥工艺[J]. 中国环境科学, 1995, 15(2): 131-141.
[2]KIR KWOOD S.Yannawa污水处理厂(泰国曼谷):设计、建造和运行[J].水科学与技术,2004,50(10):221-228.
[3] 霍燕.ICEAS工艺在污水处理厂的运行及控制实践[J].给水排水,2008(6):40-43.
[4]杨亚静,李亚新.CASS工艺理论与设计计算[J].科技情报开发与经济,2005,15(13):186-188.
(本文文献格式:段郭.CASS工艺在生活污水处理厂的应用[J].广东化工,2012,39(1):196-197)
【作者简介】段国(1986-),男,四川人,硕士,主要研究方向为水处理。来源:广东化工