CASS工艺处理高校生活污水的试验研究陈淑芳

CASS工艺处理高校生活污水的试验研究陈淑芳(吉林建筑工程学院城建学院，吉林长春130111)摘要:为了优化CASS工艺的运行参数，通过正交试验重点研究了污泥负荷、污泥沉降比(SV)、DO浓度、曝气时间等对COD、氨氮和TP去除效果的影响。结果表明，CASS工艺对有机物的去除效果较好，且抗冲击负荷能力较强;污泥负荷和SV值对COD、氨氮和TP去除效果的影响较大，而曝气时间和DO浓度的影响相对较小;试验条件下，CASS工艺的最佳运行参数如下:污泥负荷为0．50kgCOD/(kgMLSS·d)、SV值为32%、曝气时间为2．5～3．0h、DO为2．0～2．5mg/L。关键词:CASS工艺;污泥负荷;污泥沉降比;溶解氧;曝气时间中图分类号:X703文献标识码:C文章编号:1000－4602(2012)07－0079－03ExperimentalResearchonTreatmentofCampusDomesticSewageUsingCASSProcessCHENShu-fang(SchoolofUrbanConstruction，JilinArchitecturalandCivilEngineeringInstitute，Changchun130111，China)Abstract:InordertooptimizetheoperationparametersofCASSprocess，theinfluenceofsludgeload，settlingvolume(SV)ratio，DOconcentration，aerationtimeonremovalefficiencyofCOD，ammo-nianitrogenandTPwasinvestigatedbyorthogonaltest．TheresultsshowedthatCASSprocesshadgoodremovalefficiencyoforganicmattersandahigherresistancetoshockloading．SludgeloadandSVhadgreatinfluenceonremovalofCOD，ammonianitrogenandTP．AerationtimeandDOconcentrationhadrelativelylittleimpactonremovalofCOD，ammonianitrogenandTP．Underthetestconditions，theopti-maloperationparametersofCASSprocesswereasfollows:sludgeloadwas0．50kgCOD/(kgMLSS·d)，SVwas32%，aerationtimewas2．5to3．0h，andDOconcentrationwas2．0to2．5mg/L．Keywords:CASSprocess;sludgeload;settlingvolume(SV)ratio;DO;aerationtimeCASS工艺是SBR的一种改良工艺，具有流程简单、占地少、运行费用低、出水水质好等特点，目前在实际废水处理工程中得到广泛的应用［1］。笔者采用CASS工艺处理某高校的生活污水，通过正交试验优化工艺运行条件，以期为CASS工艺的实际运行提供参考。1试验材料与方法1.1试验原水及种泥试验原水采用某高校的生活污水，具体水质如下:COD为200～490mg/L(均值为345mg/L)，BOD5为100～250mg/L(均值为175mg/L)，SS为140～286mg/L(均值为213mg/L)，NH3－N为25～55mg/L(均值为40mg/L)，TP为3．5～9．6mg/L(均值为6．55mg/L)，pH值为6．5～8．5(均值为7．5)。试验种泥采用长春市北郊污水处理厂的活性污泥，通过一个多月的培养驯化，CASS工艺即可稳定运行。·97·第28卷第7期2012年4月中国给水排水CHINAWATER＆WASTEWATERVol．28No．7Apr．20121.2试验装置试验装置如图1所示，主要包括原水箱、CASS池(尺寸为350mm×180mm×220mm)、污泥回流系统、排水系统和排泥系统。原水经水箱自流至CASS池的生物选择区和主反应区，生物选择区内设置搅拌器，主反应区内安装曝气头进行曝气兼起到混合作用。反应池上清液通过端部装有曝气头(控制排水高度)的虹吸管排出，底部的污泥通过污泥泵回流至生物选择区。图1试验装置Fig．1Schematicdiagramofexperimentalset-up试验运行参数设置如下:MLSS为3000～4500mg/L，SRT为14～18d，SV值为20%～32%，充水比为0．18～0．32［2］，曝气时间为2．5～4．0h，DO浓度为2．0～3．5mg/L。1.3测试项目与方法COD、NH3－N、TP:5B－6C型氨氮/COD/总磷三参数测定仪;SS:重量法;DO:JPB－607型溶解氧测定仪;pH值:PHS－3C型精密pH计。1.4正交试验正交试验选择污泥负荷、SV值、DO浓度、曝气时间4个影响因素，每个因素设4个水平，具体见表1。该试验不考虑交互作用，4个因素共占4列，选用L16(45)正交表，有1个空列，作为试验误差以衡量试验的可靠性。正交试验以对COD、NH3－N和TP的去除率为评价指标。表1试验因素及水平Tab．1Factorsandlevelsinexperiment项目A:污泥负荷/(kgCOD·kg－1MLSS·d－1)B:SV/%C:DO/(mg·L－1)D:曝气时间/h10．42202．02．520．45252．53．030．50303．03．540．54323．54．02试验结果与分析2.1正交试验结果正交试验结果见表2。表2正交试验结果Tab．2Orthogonaltestresults试验号ABCDE(空列)去除率/%COD氨氮TP11233288．7577．5887．5622412289．7279．6288．9433434390．6580．1389．5544211390．1377．7588．2651314489．0878．3488．7562131487．6477．2287．4273113189．6578．9788．9684332191．0180．4989．1291142387．1675．1886．96102323389．6078．5588．11113341290．3681．0689．08124124288．8577．8787．82131421190．1578．6688．78142244189．4278．9187．80153222490．4880．0888．97164443490．3180．1289．34CODK188．7888．3289．6489．5790．06K289．1089．7089．7789．5989．42K390．2890．0189．5189．5889．38K490．0890．2189．3189．5089．38R1．501．880．460．090．68A3B4C2D2氨氮K177．4477．3178．6778．6779．26K278．5878．5878．7978．8479．03K380．0679．6178．8678．8077．90K479．0679．6378．8278．8178．94R2．622．320．190．171．36A3B4C3D2TPK188．0187．7988．7388．3888．66K288．0788．1588．4288．5088．35K389．1488．7688．4188．4988．22K488．6489．1688．3088．4888．62R1．131．360．430．120．44A3B4C1D2由表2可知，针对单项指标COD、NH3－N和TP去除率而确定的因素最优组合分别为A3B4C2D2、A3B4C3D2、A3B4C1D2，其中主要是因素C的最佳取值不一致。对于因素C，取C1时，对TP的去除效果最佳，对COD和NH3－N的平均去除率分别比最优条件下的降低了0．13%和0．19%;取C2时，对COD的去除效果最佳，对NH3－N和TP的平均去除率则分别比最优条件下的降低了0．07%和·08·第28卷第7期中国给水排水．watergasheat．com0．31%;取C3时，对氨氮的去除效果最佳，对COD和TP的平均去除率则分别比最优条件下的降低了0．26%和0．32%。综合比较之下，C因素取C2，故得到的较优组合为A3B4C2D2，即污泥负荷为0．50kgCOD/(kgMLSS·d)、SV值为32%、DO浓度为2．5mg/L、曝气时间为3．0h。为了将试验中由于试验条件改变引起的数据波动同试验误差引起的数据波动区分开来，使各因素对试验结果的影响大小以精确的数量估计，判断所考察因素作用是否显著，进行了试验结果的方差分析。结果表明，因素A和B影响显著，因素C和D影响不显著。因素A和B的水平对试验结果影响较大，根据极差分析结果确定最优取值为A3、B4;因素C和D的水平改变对试验结果的影响相对较小，若从经济角度考虑，选C1、D1。2.2SV值的影响污泥沉降比(SV)是CASS工艺重要的运行参数，也是评定活性污泥数量和质量的重要指标。由表2中的极差R值可知，4个因素中SV值对COD、氨氮和TP去除率的影响程度最大，随着SV值的增大，对三者的去除率逐渐升高，在试验条件下，当SV值为32%时，CASS工艺的处理效果最佳。2.3污泥负荷的影响污泥负荷是影响有机污染物降解、活性污泥增长的重要因素，是CASS工艺设计及运行的重要参数。采用高的污泥负荷，可以加快有机污染物降解速度与活性污泥增长速度，降低曝气池的容积，在经济上较适宜，但出水水质未必能达到预定的要求;采用低的污泥负荷，有机污染物的降解速度和活性污泥的增长速度都将降低，曝气池容积增大，建设费用增加，但出水水质更易达标。因此，选定合适的污泥负荷具有一定的经济意义。由表2可知，污泥负荷对COD、氨氮和TP去除率的影响程度很大。当污泥负荷从0．42kgCOD/(kgMLSS·d)增至0．54kg-COD/(kgMLSS·d)时，对COD、氨氮和TP的平均去除率分别在(88．78%～90．28%)、(77．44%～80．06%)、(88．01%～89．14%)之间变化;当污泥负荷为0．50kgCOD/(kgMLSS·d)时，对三者的去除效果最佳。2.4DO浓度的影响从表2可以看出，DO浓度的变化对COD、氨氮和TP的去除效果有一定影响，但影响不是很大。CASS工艺的处理效果随DO值的增加而提高，但是，当DO＞3．0mg/L时，对氨氮的去除率提高不显著，对COD和TP的去除率反而略有下降趋势。从节能降耗方面考虑，在满足达标排放的前提下，宜将DO浓度控制在2．0～2．5mg/L。2.5曝气时间的影响由表2可知，曝气时间对CASS工艺处理效果的影响相对较小，随着曝气时间的增加，对COD、氨氮和TP的去除效果逐渐提高，但提高幅度不大，而且，当曝气时间＞3．5h时，对COD和TP的去除率反而略有下降趋势。因此，从节能降耗方面考虑，建议曝气时间控制在2．5～3．0h。3结论CASS工艺对有机物具有良好的去除效果，且抗冲击负荷能力强;污泥负荷和污泥沉降比对COD、氨氮和TP去除效果的影响较大，而曝气时间和DO浓度对三者去除效果的影响相对较小。综合考虑处理效果和经济方面，试验条件下CASS工艺的最佳运行参数如下:污泥负荷为0．50kgCOD/(kgMLSS·d)、SV值为32%、曝气时间为2．5～3．0h、DO为2．0～2．5mg/L。参考文献:［1］熊红权，李文彬．CASS工艺在国内的应用现状［J］．中国给水排水，2003，19(2):34－35．［2］韩帮华，李晓丹，邓芝彬．SBR改良工艺在北方城市的应用现状及控制因素分析［J］．中国科技博览，2009，(34):1－2．E－mail:shufangch