CASS工艺介绍

CASS工艺介绍目录CASS工艺简介CASS工艺结构与原理CASS工艺流程CASS工艺技术特征CASS工艺的优缺点CASS工艺的经济性CASS工艺的注意事项CASS工艺国内应用现状CASS工艺简介1969年，戈恩森（Goronszy）教授从连续进水间歇运行的氧化沟工艺入手，进行可变容积活性污泥法的研究和开发，1975年将连续进水间歇运行的工艺应用于矩形鼓风曝气池，并由美国川森维柔公司申请专利并推广应用，1978年将生物选择器和SBR工艺有机结合，成功开发出CASS工艺。CASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的，它是在CASS反应池前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。其工作过程可分为曝气、沉淀、排水和闲置4个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。根据进水水质可对运行参数进行调整。CASS工艺分为预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷CASS工艺简介的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。经过模拟试验研究，CASS工艺已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，并取得了良好的处理效果。研究思路与方法TheresearchideasandmethodsCASS工艺结构与原理壹CASS基本结构是：在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动滗水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。在反应器的前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。其工作过程可分为曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。根据进水水质可对运行参数进行调整。CASS工作的4个阶段贰2.1、曝气阶段曝气阶段。边进水边曝气，同时活性污泥从主反应区回流至生物选择区，回流量为污水量的20～30%。液位由设计最低液位逐渐上升至设计最高液位，有效容积逐渐增加（变容积运行）。由曝气装置向反应池内充氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的混合与接触，从而使有机、污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3--N。2.2、沉淀阶段此阶段停止曝气，其主要作用是澄清上清液和浓缩污泥。微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。随着溶解氧含量的降低，反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。由于沉淀初期，前一阶段曝气所产生的搅拌作用使污泥发生絮凝作用，随后以区域沉降的形式沉降，因此，即使在该阶段不停止进水，依然能获得良好的沉淀效果。当混合液的污泥浓度为3500mg/L～5000mg/L，沉淀后污泥浓度可达15000mg/L左右。2.3、滗水阶段沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。排水设施采用移动式自动排水装置—滗水器，它是整个CASS工艺中的最关键设备之一。滗水器在沉淀结束时，根据指令开始工作，沿设定的轨道以较高的速度降到水面，在与水面接触后，滗水装置的下降速度即转换到正常滗水下降速度，当滗水装置下降到最低水位，滗水结束即迅速返回到初始状态。滗水器的前部设有挡渣板，可以避免将水面可能存在的浮渣（混）随出水一起排出。滗水器设在池子末端，由电动机驱动，由系统设定的程序计算，变频调节上升或下降速度。在此阶段，污泥回流仍然进行。此时反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。2.4、闲置阶段闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。闲置阶段设置的主要目的是在本周期结束转向下个周期前，为反应池提供时间以完成它的整个周期。在此期间，使微生物通过内源呼吸作用恢复其活性，为下个周期创造良好的初始条件。经过闲置期后的活性污泥处于一种营养物的饥饿状态，单位重量的活性污泥具有很大的吸附表面积，因此，一旦进入下个运行周期的进水期时，活性污泥便可充分发挥其较强的吸附能力，有效地除掉污染物。闲置阶段，污泥回流照常进行。CASS工艺技术特征叁3.1、连续进水，间歇排水传统SBR工艺为间断进水，间断排水，而实际污水排放大都是连续或半连续的，CASS工艺可连续进水，克服了SBR工艺的不足，比较适合实际排水的特点，拓宽了SBR工艺的应用领域。虽然CASS工艺设计时均考虑为连续进水，但在实际运行中即使有间断进水，也不影响处理系统的运行。3.2、运行上的时序性CASS反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。沉淀曝气闲置排水3.3、运行过程的非稳态性每个工作周期内排水开始时CASS池内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。3.4、溶解氧周期性变化，浓度梯度高CASS在反应阶段是曝气的，微生物处于好氧状态，在沉淀和排水阶段不曝气，微生物处于缺氧甚至厌氧状态。因此，反应池中溶解氧是周期性变化的，氧浓度梯度大、转移效率高，这对于提高脱氮除磷效率、防止污泥膨胀及节约能耗都是有利的。实践证实对同样的曝气设备而言，CASS工艺与传统活性污泥法相比有较高的氧利用率。CASS工艺优缺点肆4.1、工艺流程简单，占地面积小，投资较低CASS的核心构筑物为反应池，设有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。4.2、生化反应推动力大CASS工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，因此，CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。4.3、沉淀效果好CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到SV30高达90%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。4.4、运行灵活，抗冲击能力强CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变比。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时，可经受平常平均流量6倍的高峰流量冲击，而不需要独立的调节地。多年运行资料表明，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2－3倍时，处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。所以，通过运行方式的调整，可以达到不同的处理要求。4.4、运行灵活，抗冲击能力强4.5、不易发生污泥膨胀污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题，由于污泥沉降性能差，污泥与水无法在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行，而控制并消除污泥膨胀需要一定时间，具有滞后性。而CASS工艺不易发生污泥膨胀，可以节省消除污泥膨胀问题的时间。选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。4.6、适用范围广，适合分期建设CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。对大型污水处理厂而言，CASS反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。当处理水量小于设计值时，可以在反应地的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；4.6、适用范围广，适合分期建设由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。4.7、剩余污泥量小，性质稳定传统活性污泥法的泥龄仅2－7天，而CASS法泥龄为25-30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD产生0.2～0.3kg剩余污泥，仅为传统法的60%左右。由于污泥在CASS反应池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO2/gMLSS.h以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。而传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/gMLSS.h，必须经稳定化后才能处置。4.8、处理效果好(1)曝气时，污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了BOD、COD的去除率，去除率高达95%。(2)“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用，使氮、磷去除率达80%以上，保证了出水指标合格。(3)沉淀时，整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物(SS)极低，低的SS值也保证了磷的去除效果。4.9、与SBR池相比，SBR的进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用，而CASS法单池即可做到连续进水。CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR为3/4，所以CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。CASS工艺存在的问题CASS工艺固然具有一系列的优点，但是同样存在一些不足之处。1.微生物种群间的复杂关系有待进一步研究，CASS系统的微生物种群结构与常规活性污泥法不同，菌群主要由硝化菌、反硝化菌、聚磷菌和异氧型好氧菌组成。目前对非稳态CASS系统中微生物种群之间的复杂的生存竞争和生态平衡关系尚不甚了解，CASS工艺理论只是从工艺过程进行一些分析探讨，而理清微生物种群之间的关系对CASS工艺的优化运行是大有好处的。2.生物脱氮除磷效率难以提高在运行的过程中，由于硝化反应的不完全和反硝化的不彻底，脱氮的效率难以提高，而除磷过程又受到回流混合液中硝态氮的影响，除磷不完全3.控制方式有待提升目前CASS的控制基本以时序控制为主，但是污水水质并非固定不变的，所以以在线监测的污水水质为指标控制更为合适。CASS工艺经济性伍5.1、实践证明，CASS工艺日处理水量小则几百立方米，大则几十万立方米，只要设计合理，与其它方法相比具有一定的经济优势。它比传统活性污泥法节省投资20%-30%，节省土地30%以上。当需采用多种工艺串联使用时，如在CASS工艺后有其它处理