一、引言
CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)工藝是世界公認先進的生活污水處理技術。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的技術和設備。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《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準。現(xiàn)階段，公司污水處理量總共達到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，將會建設三期工程。本文以二期工程的應用進行介紹。
二、CASS工藝簡介
2.1 CASS工藝的優(yōu)缺點
CASS(循環(huán)式活性污泥法)是連續(xù)進水的改良型SBR，為了提高運行穩(wěn)定性和加強脫氮除磷功能，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、投資建設成本低、運行管理方便、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、可分期建設等優(yōu)點受到廣泛應用。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，可建設在居民區(qū)、學校、行政辦公樓等產(chǎn)生污水量大的區(qū)域。CASS工藝應用的缺點是構(gòu)造相對SBR復雜點，儀器設備較多，維護成本提高，設備操作比較頻繁，不可長時間人工操作，需要先進的遠程操作系統(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：在主反應器的前部設置了生物選擇區(qū)(厭氧區(qū))、兼氧區(qū)，主反應池后部設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)進行。污水連續(xù)進入?yún)捬鯀^(qū)，經(jīng)過隔墻底部進入主反應區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機物被池中的微生物降解。根據(jù)進水水質(zhì)可對運行參數(shù)進行調(diào)整。
在厭氧區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，對進水水質(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)能增強脫氮除磷的效果。隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(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，從而達到對有機物去除作用，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，目前一期工程(處理規(guī)模2萬噸/日)已經(jīng)達到設計負荷，無法滿足管網(wǎng)污水收集量的需求，需建設二期工程。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)，設計規(guī)模為日處理量3萬噸/日。設計進出水質(zhì)如表1。廠外污水經(jīng)過粗格柵及提升泵房提升后進入細格柵及沉沙池，再經(jīng)CASS生化處理，尾水采用紫外消毒池進行處理。CASS池產(chǎn)生的剩余污泥經(jīng)帶式濃縮脫水壓濾機脫水后由單螺桿泵輸送到污泥斗及時外運處理。
四、二期工程工藝流程及說明
污水經(jīng)粗格柵和細格柵進行預處理，粗格柵用以去除污水中較大的漂浮物和懸浮物，經(jīng)過細格柵處理后的污水進入渦流沉砂池，主要去除其中一定粒徑的砂粒，以保證后續(xù)設備的正常運行。經(jīng)過渦流沉砂池處理后的污水進入CASS生物池，CASS生物池由生物選擇池(厭氧區(qū))、缺氧區(qū)和主反應區(qū)三部分組成。污水曝氣結(jié)束后進入沉淀階段，沉淀一個小時后，進入潷水階段，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械脫水機進行濃縮脫水處理，直到含水率降至80%，形成泥餅外運。
五、主要構(gòu)筑物及設備參數(shù)
5.1 粗格柵
機械格柵按驅(qū)動方式分為臂式、鏈式、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，其特點是構(gòu)造簡單，運動部件位于地面，維護簡單，抓斗容量大，可抓撈渠底渣物，運轉(zhuǎn)穩(wěn)定可靠。安裝1臺鋼繩牽引式格柵除污機，柵寬B=1.0m，柵隙寬b=21mm，安裝角度α=75°，柵條斷面寬s=10mm，配用電機功率N=2.2kw。在格柵除污機下面安裝一臺帶式輸送機，B=500mm，L=7.0m，N=0.75kW。每道格柵前、后設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)省土建費用，安裝方便，操作簡單，易于維護等優(yōu)點，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，采用進口設備，變頻控制。
5.3 細格柵、旋流沉沙池
細格柵與旋流沉沙池合建。共設1座，平面尺寸：L×B=17.12m×16.72m。細格柵設計參數(shù)：細格柵機器2臺;設計流量：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;設計流量：Qmax=0.49m3/s;水力停留時間：30s。
5.4 CASS生化池
CASS反應池設一座，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)鼓風機的送風量，控制在2.0mg/L左右。每個反應池設進水電動調(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)設置水下攪拌器2臺(3kw/臺)，出水端設置電動撇渣器1臺(DN300，L=9m，N=0.37kw)。設計參數(shù)：設計流量：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℃。污泥負荷：0.14kgBOD5/kgMLSS.d?；旌弦簼舛龋?.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)生物處理后在此進行接觸消毒。設計參數(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，設紫外線消毒設備1套，功率30kw，配套自動水位控制儀和水位傳感器。
5.6 鼓風機房
功能：為CASS生化池充氧提供氣源。設備設計規(guī)模為3萬m3/d。設計供氣量67.5m3/min，供氣壓力：0.7bar。選用羅茨鼓風機，設3臺(2用1備)，每臺風量為67.5m/min，風壓0.7bar，配套電機功率110kw。運行方式：根據(jù)好氧池溶解氧濃度的反饋，控制機組開停及調(diào)節(jié)風量。
5.7 儲泥池和污泥濃縮脫水車間
設儲泥池1座分2格，平面尺寸BxL=44m×5.1m，高度4.0m。池內(nèi)設2臺攪拌器，功率1.5kw。儲泥池上進行加蓋處理。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行濃縮、脫水，降低含水率，便于污泥運輸和最終處置。脫水機采用離心濃縮脫水一體機。設計參數(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2臺，處理能力20~70m3/h•臺，配用電機功率73.5kw;污泥進料泵2臺(1用1備)，流量48m3/h，揚程0.2Mpa，電機功率11Kw;污泥切割泵2臺(1用1備)，流量56m3/h，電機功率4kw;干污泥輸送泵(單螺桿泵)，Q=2.0m3/h，壓力1.8MPaN=2.2kw。
5.8 生物除臭設備
生物除臭設備為成套設備，主要收集粗格柵及提升泵房、細格柵、CASS池、儲泥池的臭氣進行處理，處理能力Q=11500~16500m3/h。設備平面尺寸：LxB=10.8m×6.3m。
六、CASS池常見異常及解決對策
七、運行效果及效益
二期工程經(jīng)安裝設備和調(diào)試后，運行穩(wěn)定，出水水質(zhì)達標并通過了環(huán)保驗收。實際運行的出水水質(zhì)如表2，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，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，保護河涌環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，出水水質(zhì)可達地表水Ⅳ標準，有效緩解河涌水質(zhì)的惡化，具有良好是環(huán)境效益。運行過程中，根據(jù)實際進水濃度，嚴格控制各個設備使用時間，節(jié)約用電用水，節(jié)省能耗；合理使用藥劑劑量，使處理效果達到最佳，不過度用藥，節(jié)約處理成本，提高工程運行的經(jīng)濟效益。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)進水的污染物濃度，設置合適的參數(shù)，有效控制、解決污水處理過程出現(xiàn)的問題，使得工程運行成本最低，處理效果最佳。本工程實踐表明，運用CASS工藝處理生活污水流程簡單、運行穩(wěn)定、占地面積少、可分期建設、投資及運行費用低、耐沖擊負荷和脫氮除磷能力強等優(yōu)點。CASS工藝處理效果優(yōu)異，出水水質(zhì)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918-2002)一級A標準，運用CASS工藝處理城鎮(zhèn)生活污水有顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟效益和社會效益，應用前景十分廣闊。（ >
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