CASS工艺的设计及应用

循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge System,简称CASS)是SBR工艺的一种变形，该工艺将可变容积活性污泥法过程和生物选择器原理进行有机结合。序批式活性污泥法在1914年开始开发，70年代初出现于美国。随后曝气器设备、自控设备的不断更新和技术水平的提高，SBR工艺广泛地应用，并且在传统的序批式活性污泥法的基础上，发展出多种变形工艺，循环式活性污泥法即为其中一种。CASS工艺集曝气与沉淀于同一池内，取消了常规活性污泥法的一沉池和二沉池。工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等，通过调整这些参数使污水处理厂在满足出水水质要求的条件下降低运行成本。

1 工程设计

1.1 污水处理厂概况合肥市朱砖井污水处理厂于2003年开工建设，计划2004年7月投入运营，一期工程建设投资12020.55万元，设计规模为5.5万吨/日（一、二期规模为11万吨/日）的二级处理工艺。采用循环式活性污泥法工艺，该厂占地8.43公顷，其中一期5.71公顷，服务面积为17.15平方公里，服务人口约16.6万人。

该污水处理厂收集范围为合肥市东区、龙岗工业区及长江批发市场一带（规划主要为工业与居住区）的工业废水和生活污水，工业废水占44%左右。

1.2 污水处理工艺

合肥朱砖井污水处理厂设计中采用CASS工艺，其流程如图1所示。

2 污水处理厂的调试运行

2.1 污水处理厂调试

污水处理厂的污泥培养采用接种培养法，具体是在CASS池中加入其他污水处理厂浓缩脱水后的污泥，闷曝24 h,以后每天排出部分上清液并加入新的污水，逐步加大负荷，此阶段不排泥。培养期间通过镜检观察CASS池中微生物相的变化，同时进行进、出水水质及活性污泥性能指标的测定(包括COD、BOD5、pH、DO、SV、MLSS、SVI等)。随着培养时间的增加，观测到污泥中有大量活跃的原生动物(如钟虫)和少量的后生动物(如轮虫)，此时SVI＝80～100，SV＝18%～20%，MLSS＝1 200～1 800mg/L，表明活性污泥培养基本成功。此阶段完成后，即进入污水厂全面试运行阶段。

2.2 污水厂试运行污水厂试运行是指在满负荷进水条件下，摸索、优化运行控制参数，取得最佳的去除效果，为今后长期稳定运行奠定基础。此阶段大致包括滗水器控制参数的确定，CASS池运行周期及每个周期内曝气、沉淀、排水、闲置时间的分配，污泥脱水过程中混凝剂的投加量等，并以控制系统为核心全面检验污水处理系统的运行稳定性及处理效果。

2.2.1 滗水器控制参数的确定滗水器的特点是程序工作制，它可依据进、出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。调试工作主要是根据进、出水水质来探索滗水器的排水时间、最佳下降速度与滗水速度的分配以及排水结束后滗水器的上升时间(时延阶段)等。滗水器开始工作时，首先由原始位置下降到水面上，然后随水面缓慢下降，下降过程为：下降10 s，停止30 s，再下降10 s，停止30 s……直至设计排水最低水位。滗水器上升过程是由低水位连续升至最高位置(即原始位置)，上升时间通过调试摸索确定，并设计有限位开关，保证滗水器在安全行程内工作。

2.2.2 CASS池运行周期的确定根据实验室小试结果，原设计的CASS池运行周期是4 h，其中曝气2 h，沉淀1 h，排水1 h。调试过程中发现原水浓度比设计参数偏低，有必要根据实际废水情况来确定运行周期，根据进、出水水质指标调整周期中各阶段时间的分配。实际运行周期仍为4 h，其中曝气1.5 h，沉淀1 h，排水1 h，时延0.5 h，这样在保证出水水质的情况下节省了能耗。

2.2.3 运行结果从每天监测的水质情况看，CASS工艺经过上述各阶段的调试和试运行，取得了良好效果。运行能耗合计0.27 元/(m3・d。

3 结果讨论

3.1 CASS池运行情况CASS反应器的进水端设置选择池以防止进水短路，同时把反应池分为预反应区和主反应区，其中预反应区在防止污泥膨胀、保持良好出水水质、提高基质降解速率方面起着重要的作用。

污水连续进入预反应区，首先与其中的污泥充分混合，使基质浓度较高，抑制丝状菌的优势生长。在沉淀和排水期间，由于污水从预反应区缓慢进入主反应区下部，水流呈层流状，不会扰动池中各水层，保证了出水水质。在曝气阶段，CASS池内污水随着时间的延长，基质浓度由高到低，生化反应推动力大，因此，反应速率和去除有机物效率较高。

3.2 曝气装置采用自吸式射流曝气器代替传统鼓风机曝气，消除了噪音污染，结构简单，易于维护管理，充氧能力强，动力效率高，还可根据进、出水情况和水中溶解氧浓度开启不同的台数，在保证处理效果的条件下达到经济运行的目的。

3.3 滗水装置在朱砖井的污水处理工程中采用国祯制造的新型滗水装置，其特点是按设置的程序工作，开始排水时，滗水器的下降速度与水面的下降速度基本相同，不会扰动已沉淀的污泥层，池子上部上清液通过滗水器的堰式装置排至排水井。该新型装置的应用，解决了CASS工艺应用中关键设备依靠外国进口的问题，为国家节省了外汇，为CASS工艺在我国推广应用创造了条件。

总结：

CASS工艺的优点

1.工艺流程简单，布置紧凑，运行灵活，处理效果好，可在不增加大量投资的条件下，实现深度除磷脱氮的目的。通过合理设计可使循环式活性污泥法工艺中产生的剩余污泥同时得到部分稳定。

2.工程投资较低。因无需设置初沉池及二沉池（循环式活性污泥法中总的反应池容积总是小于传统的包括初沉池和二沉池的反应器的总容积），混凝土用量和土建投资较低。系统中无需设置庞大的刮泥桥、大量搅拌设备以及庞大的污泥回流和内回流泵，故系统机械设备投资较低。另外系统中无需设置如传统活性污泥法中连接曝气池与二沉池的所有连接管道。

3. 工艺系统运行费用较低。由于污泥回流比较低（通常为日平均流量的20%，且无其它内回流系统），故节省大量能耗，另外通过实现深度反硝化可以回收氧量，应用污泥好氧速率控制技术严格控制溶解氧水平，故系统可最大程度地降低能耗和运行费用。

4.具有很大的抗冲击负荷能力，能有效地控制污泥膨胀和丝状微生物的生长，系统具有很高的工艺稳定性。通过选择器可以自动抑制丝状污泥和微生物的增殖。系统具有抗有机和水力冲击能力，不会产生如传统活性污泥法中在水力冲击时活性污泥转移到二沉池中或随出水流失的现象。故NH3-N的处理效果不会受到影响。

5.可最大程度地降低对周围环境的影响。鼓风机安装在同一鼓风机房内，采取集中的噪声控制措施，因此，在采用微孔曝气系统时污水厂噪声可以得到有效控制。与机械表面的曝气系统相比，可大大减少对周围环境的不良影响（系统无气雾问题）。另外，由于该工艺系统占地少、结构紧凑，因此污水厂的建造对周围环境的影响将降到最低程度。

6.CASS法主要缺点为设备闲置率较高，因采用滗水器排水，水头损失大。由于自动化程度高，故对操作人员的素质要求也高。