1、CASS池运行操作手册武汉重工铸锻有限责任公司操作手册 武汉天虹环保设备有限责任公司运营管理部1 CASS工艺说明1.1CASS工艺原理 CASS池分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
2、好的脱氮、除磷功能。CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，最早产生于美国，90年代初引入中国，目前，由于该工艺的高效和经济性，应用势头迅猛，受到环保部门及拥护的广泛关注和一致好评。经过模拟试验研究，已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，取得了良好的处理效果，为CASS法在我国的推广应用奠定了良好的基础。CASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的，其工作原理如下图所示：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、沉淀和排水三个阶段，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
3、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法的特点与SBR相比，CASS法的优点是：其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好。进水过程是连续的，因此，进水管道上无需电磁阀等控制元件，单个池子可独立运行；而SBR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。排水是由可升降的堰式滗水器完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。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则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。与传统活性污泥法相比，CASS法的优点是：
4、建设费用低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10-25%。以10万吨的城市污水处理厂为例，传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS法总投资约1.1亿。工艺流程短，占地面积少：污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，而没有初次沉淀池、二次沉淀池，布局紧凑，占地面积可减少20-35%。以10万吨的城市污水厂为例，传统活性污泥法占地面积约为180亩，CASS法占地面积约120亩。运转费用省：由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10-25%。有
5、机物去除率高，出水水质好：根据研究结果和工程应用情况，通过合理的设计和良好的管理，对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。对可生物降解的工业废水，即使进水COD高达3000mg/L，出水仍能达到50mg/L左右。对一般的生物处理工艺，很难达到这样好的水质。所以，对CASS工艺，二级处理的投资，可达到三级处理的水质。管理简单，运行可靠：污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀。所以，系统管理简单，运行可靠。污泥产量低，污泥性质稳定。具有脱氮除磷功能。无异味。CASS工艺特点设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用
6、寿命长；对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好，可回用于污水处理厂内的如绿化、浇地、洗车等有关杂用用途；处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内不产生污染环境的臭气和蚊萤；投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。CASS操作周期一般可分为四个步骤：曝气阶段由曝气装置向反应池内充氧，此时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。沉淀阶段此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。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
7、泥逐渐沉到池底，上层水变清。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。此时反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。闲置阶段:闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。CASS工艺是序批式活性污泥法(SBR)的一个变种。它在SBR的基础上，反应池沿长度方向设计为两部分生物选择区，主反应区。在选择区中，废水中的溶解性有机物质能通过酶反应机理而迅速去除。选择区的最基本功能是防止产生污泥膨胀，回流污泥中的硝酸盐亦可在选择区中得到反硝化；选择区内微量曝气，亦可进行缺氧除磷；主反应区内主要进行降解有机物和硝化，同时也进行着硝化-反硝化过程。主反应区后部安装了可升降的自动滗水装置，
8、曝气、沉淀和排水在同一池子内周期性地循环进行，取消了常规活性污泥法的初沉池和二沉池。（对工艺原理的描述需再详细、严谨一些）CASS工艺每一操作循环由下列四个阶段组成：1)进水曝气阶段进水？由曝气系统向反应池内供氧，此时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)沉淀阶段此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。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。污泥逐渐沉到池底，上层水变清。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，自上而下逐层排出上清液。此时，反应池继续进行反硝化。4)闲置阶段闲置阶段即是滗水器上升到
9、原始位置阶段。为了保持适当的污泥浓度，系统根据产生的污泥量排除相应数量的剩余污泥，排除的剩余污泥一般在沉淀阶段结束后进行。1.2生物选择区和脱氮除磷本工艺前置了一道“生物选择区”，形成浓度梯度，并可使磷释放；后设主反应区，主反应区除去除BOD5和脱氮外，另有一部分污泥回流至生物选择区，污泥回流量约为进水量的20 %左右。CASS的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的污染物去除。1)生物选择区设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化。生物选择区有三个功能：a. 絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b. 选择区被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶
10、解底物；c. 通过选择区的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长。生物选择区的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，从而选择出絮凝性细菌。活性污泥的絮体负荷S0/X0 (即底物浓度和活性微生物浓度的比值) 对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响,较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。CASS工艺中活性污泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段，这样有利于絮凝性细菌的生长，提高污泥活性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生。同时当生物选择区处于缺氧环境时，回流污泥存在的
11、少量硝酸盐氮可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20%。当选择器处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。2)CASS工艺可以同步进行硝化和反硝化。同步反硝化意味着在不专门为硝酸盐的去除设混合装置或正常缺氧混合程序的条件下，硝化与反硝化同时在同一反应器发生。通常认为在系统中，氮去除机制与在微生物絮体内由于受扩散限制引起的溶解氧(DO) 的浓度梯度有关，这样硝化菌存在于高溶解氧区或正氧化还原点位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低区或负氧化还原点位(OPR)下活性十足。CASS工艺运行中控制供氧强度以及混合液溶解氧的浓度使其从0 逐渐上升到2.5mg/L左右，约有50 %时间溶解
12、氧接近于零,30 %在1mg/ L左右,20 %在2mg/L。这样使活性污泥絮体的外周保持一个好氧环境进行硝化，污水中的有机氮、蛋白氮等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮，而后在硝化菌的作用下变成硝酸盐氮；由于主反应区耗氧速度较快而溶解氧含量又不高，因此低溶解氧难渗入絮体内，这样，就在微生物絮体中形成了微反应区(微缺氧环境)，使絮体内部发生反硝化作用，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮还原成氮气从污水中逸出。另外，该工艺曝气与非曝气交替进行，从而使泥水混合液通过主反应区，顺序经过缺氧好氧厌氧环境，尤其在非曝气阶段内污泥层以胞内在生物选择高负荷下储存或吸收的碳为碳源，进行反硝化，在
13、污泥沉淀过程中也有一定的反硝化作用。因此CASS系统中出现曝气状态下的反硝化，使硝化/反硝化同时发生，这就无需专设缺氧区和内回流系统。污泥中少量硝态氮可在选择区中得到反硝化，由于CASS系统的脱硝主要通过硝化/反硝化作用，且回流比很小，选择区中反硝化量与整个系统相比是微不足道的，一般情况下对磷的释放无影响。3)CASS工艺可实现对磷的去除。生物除磷是依靠聚磷菌的作用实现的。生物选择区不曝气，这样反应环境非常迅速地从缺氧环境转化为厌氧环境，当选择区处于厌氧环境，聚磷菌依靠水解体内的聚磷( Poly-P)水解释放出正磷酸盐，同时产生能量以吸收水中的溶解性有机底物，并将其在体内合成为细胞学储备物质P
14、HB；在主反应区为好氧环境时，聚磷菌以游离氧为电子受体，将细胞储备物质氧化，并利用该反应所产生的能量，过量地在污水中摄取磷酸盐并合成为ATP ,其中一部分转化为聚磷贮存能量，为下一周期的厌氧释磷做准备。由于好氧段的吸磷量要远大于厌氧段的释磷量，所以通过剩余污泥的排放可达到除磷目的。若要在生物除磷的基础上进一步强化除磷效果或达到完全除磷的目的，可加入铝盐或铁盐，根据所去除磷的浓度的大小，化学污泥在池子中的浓度约在1.7g/L2.0g/L左右，化学污泥可以进一步提高沉淀污泥的压缩能力。CASS工艺是活性污泥不断地经过耗氧和厌氧的循环，这将有利于聚磷菌在系统中的生长和积累。2 CASS池基本结构及主
15、要设备1、生物处理单元的组成：构建筑物及参数、主要设备及参数2.1CASS池基本结构CASS生物处理池尺寸LBH=53.4m101.6m5.8m，共4座。单池有效容积LBH=53m25m5m=6625m3 生物选择区容积LBH=7m25m5m=875m3，与主反应区比例为1:6.5生物选择区中间进水，共分9格，每格上进下出，或下进上出。最高水位5.0m，最低水深3.24m，排水比0.352.2生物处理单元主要设备及参数（附带编号）2.2.1配水设备（配水井参数）为了使进水均匀地进入4个CASS池，设置配水系统。配水井设置4个电动闸门。2.2.2滗水系统（配以结构简图）滗水器为CASS工艺专用排
16、水设备。滗水器置于反应池末端。在非滗水阶段，滗水器进水堰口位于水面以上；滗水阶段中，滗水器随水面逐渐下降，自上而下处理后的清水均匀排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。另外，由于滗水器进水堰口前置有浮筒，滗水时可有效避免将漂浮在池子表面的浮渣随出水滗出系统。系统采用MRD2350型旋转式滗水器，每池设1台，共4台，单台滗水量2350 m3/h2.2.3曝气系统（配以曝气系统工艺流程简图）主反应区内，采用橡胶膜微孔曝气系统。橡胶膜采用高弹性的EPDM，具有良好的弹性、抗拉性和抗机械磨损能力；曝气器安装在空气布气管道系统上，管道为高强度PVC管。微孔曝气系统具有很高的氧传质效率，标准氧传质效率（SOTE）可达
