CASS工艺处理城镇污水

CASS工艺处理城镇污水摘要：连江县污水处理厂采用以循环式活性淤泥法（简称CASS工艺）处理城镇生活污水，其运行过程包括曝气、沉淀、滗水和闲置等四阶段，处理包括工业废水在内的城市污水。通过四年时间的生产运行，结果表明：连江县污水处理厂采用循环式活性淤泥法（CASS工艺）处理城镇生活，具有污水出水水质稳定、处理效率高、节能降耗且有很好的脱氮除磷效果等优点。关键词：CASS工艺循环式活性淤泥法城镇污水1、引言随着连江县县城区的不断东扩南进、人民群众生活水平的日益提高、全县污水排放量的不断增加，城市的环境保护成为城市社会经济发展的不可少的组成部分。解决城镇生活污处理问题也就成为我县环保工作的重点。在加强环境保护的同时，采用建设低廉、节能、污水处理效果好和运行管理方便污水处理工艺处理城镇污水也就成为我县污水处理厂的首选。连江县污水处理厂采用CASS工艺循环式活性淤泥法（CASS工艺）处理城镇污水，它不但保留了CASS和ICEAS工艺的优点，在去除有机污染物的同时，兼有良好的脱氮除磷功能；同时还具有污水处理后产生的剩余污泥少、处理效率高、建设投资和运行费用低等特点。经过四年的生产实践证明，可以看出该工艺是可行的，并为难降解的城市污水处理提供了一个成功实例。2、连江县城镇污水的来源及水质根据福建省人民政府闽政文〔2010〕215号《福建省人民政府关于进一步加强工业园区环境整治工作的通知》文件的相关规定，由于连江经济开发区未配套建设污水处理厂，计划将园区内的企业排放的废水接入连江县城镇污水处理厂集中处理。因此园区内机械制造、服装鞋帽、食品加工等企业的工业和生活废水只经过厂内简单的预处理后排入市政管网，纳入连江污水处理厂处理。连江经济开发区现有生产企业89家，其中，目前通过污水管网排入县污水处理厂的企业大约有32家，工业废水量约占总污水量的40%。随着工业废水的不断接入，连江县污水处理厂出现的进水水质不稳定，水量波动大，难以生化处理的现象。再加上我县早期旧城区建设缺乏规划，大部分地区还存在雨、污合流的现象，许多地方的生活污水无法进入污水处理厂进行处理，使污水更加难以生化处理。据调查，目前连江县污水处理厂进水水量一般在2.6-3.0万吨/日。随着青岛啤酒等工业企业的落户、山岗工业园区的建设，都将增加污水处理厂工业废水的进水量。同时，随着城区污水管网的逐步完善和城区污水处理厂服务范围的扩大，污水处理厂的进水量将进一步增加。预计近期江南片区和敖江工业园区将约有500m3/d的污水量，山岗工业园区将约有3000m3/d的污水处理量陆续接入污水处理厂处理，使连江污水处理厂的进水更加难以生化处理。连江县污水处理厂的设计进水水质数据及2012年1-3月进水水质见表1。3、污水处理工艺3.1CASS污水处理工艺特点：连江县污水处理厂采用CASS工艺（循环式活性淤泥法），它属于SBR系列中的CASS和ICEAS工艺的改良型。它不但保留了CASS和ICEAS工艺的优点：集曝气、沉淀、排水于一体，省去了初沉池、二沉池、允许联续进水，而且还具有脱磷除氮效果好、剩余污泥少、处理效率高、建设投资和运行费用低等特点。3.2CASS污水处理工艺原理：连江县城污水处理厂采用CASS工艺处理城镇污水，CASS工艺是循环活性污泥技术的一种型式。其处理工艺原理是：把活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前一部分为预反应区，后部为主反应区。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，经历一个高负荷的基质积累过程，对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，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，完成对水中有机物质的降解。3.2.1污水处理工艺流程连江县污水处理厂的进厂污水先经过粗格栅过滤，去除较大的固体杂物，然后经潜水泵提升至细格栅及沉砂池处理后，重力流入反应池配水渠，接着进入CASS生物池，CASS生物池由预反应区和主反应区组成。两区之间不连通，中间设置隔墙，每池独立连续工作，污水先进入预反应区，该区底部设有放空管，顶部设有溢流管和回流污泥管，预反应区与主反应区的隔墙上底部开有连通孔。主反应区分为四池，每池设置电动进水堰、两组电动推杆式滗水器、回流污泥泵、剩余污泥泵、曝气管。同时主反应区内还设置有DO测定仪、污泥浓度（MLSS）计、酸度计（PH）计、超声波水位计。其输出信号接入CASS反应池PLC站，PLC站根据其数值的大小及变化，对回流污泥量进行在线调节。其处理工艺流程见图1。3.2.1.1预反应区预反应区根据活性污泥反应动力学原理进行设计，运行调节按厌氧环境考虑，在预反应区内考虑了较显著的反硝化作用。同时预反应区利用了活性污泥的快速对溶解性底物的去除，并对难降解有机物起到良好的水解作用，还可使污泥中的磷在厌氧调节下得到有效的释放。为了使回流污泥和污水进行充分混合，形成均匀的厌氧环境，在预反应区内设置3台潜水搅拌器，具有较好的混合搅拌功能。3.2.1.2主反应区由于反应区具有同步硝化和反硝化功能，反硝化主要是在泥水分离阶段使污泥结构内部处于缺氧状态而实现的，因此PLC子站将根据CASS生物池内的DO值，对生物速率、曝气时间、曝气量、排泥速率等重要运行参数进行在线调节。连江县污水处理厂曝气设备采用了较先进的超微孔膜式曝气管进口设备，为使曝气系统正常运行，鼓风机房内设3台高速罗茨鼓风机（2用1备），其中一台为机电采用变频运行方式，同时空气管路独立设置，互不干扰。3.2.2污水处理工作周期CASS生物池以一定的时间序列运行，运行过程包括进水-曝气、静止沉淀、排水排泥、闲置四个阶段，不同的运行阶段的运行方式根据需要进行调整。连江县污水处理厂CASS生物池每日工作24小时，分为6个工作周期，每周期工作时间为4.0小时，其中进水-曝气2.0小时，静止沉淀1.0小时，排水排泥1.0小时。进水曝气阶段CASS主反应区内边冲水边曝气，同时池内的回流污泥泵连续不断的向预反应区内回流污泥。此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转化为硝态氮；静止沉淀阶段CASS主反应区不冲水也不曝气，此时微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解，生物池逐渐由好氧状态向缺氧状态转变，开始进行反硝化反应，活性污泥逐渐沉到池底，上层水逐渐变清；排水排泥阶段CASS主反应区的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液，经紫外线消毒后排入乌石浦内河。同时处理过程中产生的剩余污泥由排泥泵排到污泥浓缩池，然后送至脱水机房加药混合并经脱水机脱水，形成含水率约75%-80%的泥饼运往连江县飞石垃圾处理厂填埋。工艺流程见图2：图2CASS工艺循环操作过程4、结果与讨论4.1预反应区水解处理的效果连江县污水处理厂CASS生物池预反应区在正常水温和缺氧条件下，进来的污水在预反应区与从生物反应区分离处理的回流污泥充分混合。污水在污染负荷较为稳定的状态下进入生化区，污泥中大量微生物将进水中颗粒物质和胶体物质迅速截留吸附。在大量水解细菌的作用下将大分子难溶性有机物进行水解酸化而转变为易于生物降解的小分子、溶解性物质，降解了部分有机物质，改变了水质，有利于后续处理。此外，预反应区污水生化效果好了，动力消耗也就少，其整个污水处理运行的费用也就降低。该阶段水处理平均结果见表2。从表2验收监测时污水处理设施进水和出水监测数据可看出，2009年5月25日和26日连江县污水处理厂进水经预反应区水解后，污水可生化比（BOD5/COD）分别从进水0.33和0.30提高到0.45和0.40，生化比的提高为后续好氧处理创造了有利条件。4.2污水处理的效果连江县城市污水处理厂采用CASS工艺处理城镇生活污水，此工艺至2008年3月投入试运行以来，经过4年的运行后，处理效果稳定。2009年委托福建省环境监测中心站进行竣工验收监测，验收监测时，污水处理厂污水处理量达到设计处理能力为101%，污水处理设施进口和出口监测结果见表2。由监测数据可看出，与其他处理工艺相比，采用CASS工艺处理包括工业污水在内的城镇污水时，虽然污水曝气时间才2小时，HRT为13.8小时，回流比为20%，但是污水处理厂主要污染物指标浓度的平均去除率：COD为74.0%；氨氮为90.1%；总氮为34.6%；总磷为72.5%。通过类比以生化法为主体工艺（AA/O法）处理城镇污水的厦门市杏林污水处理厂污水处理结果，说明该处理工艺处理在处理同规模废水、同运行条件时，其处理效果优于AA/O法，且能达到（GB18918-2002）《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准。厦门市杏林污水处理厂AA/O法处理城镇污水的处理效果见表3。4.3曝气池的除磷效果CASS工艺在预反应区前设置了专门的生物反应区，能通过酶的快速转移迅速吸收并去除部分易降解的溶解性有机物；在主反应区与生物选择区之间增加污泥回流系统，从而除磷脱氮效果更好。我县生活污水处理厂在日常运行中，通过控制CASS反应池预反应区和主反应区水中溶解氧（DO）浓度，促使污水中的磷及化合物形成正磷酸盐类析出，按重力流的方式不对断地进行分离排出，磷及化合物得到有效的去除，提高了除磷的效果。根据连江县污水处理厂PLC子站在线监控系统可以看出，CASS反应池中污水DO值分别为：厌氧区DO＜0.2mg/L,缺氧区DO＜1mg/L,好氧区DO＞2mg/L,HRT为13.8小时，回流比为20%，其他操作条件都相同的情况下，其运行结果表明，污水经过预反应区前设置的生物反应区处理后再进入主反应区，污水除磷率基本上都高于45%,平均可为72.5%，而污水若不经预反应区水解酸化直接进入曝气池，曝气池的处理率较低，平均只为37.2%。经生物反应区降解后的污水，由于污水中有机物易被酸化分解成乙酸等低分子挥发性脂肪酸（VFA），而这些VFA在厌氧区不仅适合于被聚磷细菌利用，且能诱导激发其细胞内积聚的高能聚合磷的分解，释放出磷酸根和键能，有利于了磷的释放。而厌氧磷释放越彻底，则好氧条件下的聚磷合成量就越高，污泥中含磷就越高，除磷效果也越佳。说明预反应区前设置的生物反应区的水解酸化作用，可大大提高预反应区的除磷效果。5.结论5.1循环式活性淤泥法(CASS工艺)处理城镇生活污水，通过设置预反应区前的生物反应区，能成功地起到控制进入主反应区有机物（BOD5）的浓度。这样不但可充分发挥主反应区好氧生物除磷的作用，提高污水处理效果，缩短整个工艺的总水力停留时间，达到节能降耗、污水出水水质稳定、处理效率高的目的。5.2经过预反应区前的生物反应区水解后的污水，由于污水中有机物酸化分解成低分子挥发性脂肪酸，有利于聚磷菌等微生物吸收，对磷及有机物去除都有利，说明CASS工艺处理城镇污水具有良好的脱氮除磷效果。