CASS工藝全解析

在序批式活性污泥法（SBR）的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池長方向設(shè)計為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，其主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。

在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進(jìn)水水質(zhì)、水量、pH生長起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。

CASS法工作原理如圖所示：在反應(yīng)器的前部設(shè)置了生物選擇區(qū)，后部設(shè)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、閑置幾個階段，周期循環(huán)進(jìn)行。污水連續(xù)進(jìn)入預(yù)反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過隔墻底部進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機(jī)物被池中的微生物降解。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)可對運行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

污水由地下管道接入，重力流進(jìn)入格柵槽，經(jīng)粗格柵除污機(jī)除去大粒徑漂浮物后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，由調(diào)節(jié)池提升泵提升至細(xì)格柵槽，然后自流至室外沉砂池，砂水分離，而后自流至CASS生化反應(yīng)池，污水在此進(jìn)行缺氧（攪拌）反應(yīng)，好氧（曝氣）反應(yīng)處除去有機(jī)物，并經(jīng)硝化、反硝化處理氨氮和磷，最終經(jīng)沉淀、排水和閑置工序完成一個周期的處理過程。污水按一定周期和階段得到處理，每一循環(huán)由下列各階段組成：

集水調(diào)節(jié)池的廢水由污水提升泵提升至混合槽與污泥回流泵提升來的回流污泥進(jìn)行混合后進(jìn)入生物選擇區(qū)，廢水中的溶解性有機(jī)物質(zhì)能過酶反應(yīng)機(jī)理而迅速去除，回流污泥中的硝酸鹽可在此選擇區(qū)中得以反硝化，從而防止污泥膨脹；在預(yù)反應(yīng)區(qū)中，廢水被微量曝氣，基本處于缺氧狀態(tài)，有機(jī)物在此反應(yīng)區(qū)內(nèi)得到初步降解，同時也可以去除部分硝態(tài)氮；在主反應(yīng)區(qū)內(nèi)，經(jīng)厭氧、缺氧的廢水得到大量的曝氣，處于好氧狀態(tài)，主要進(jìn)行硝化和降解有機(jī)物，同時在沉淀和閑置時也存在反硝化過程。

在此階段，污泥回流、曝氣均停止工作，整個充滿水的池子上方處于相對靜止的狀態(tài)。此時，活性污泥進(jìn)行絮凝與處理水開始分離，最終在池水上方形成1.5米左右的處理水上清液。在該階段，如果進(jìn)水量沒有使水位達(dá)到預(yù)定的高度，則進(jìn)水泵繼續(xù)工作。由于池水的相對平衡，增加了進(jìn)水在生物選擇區(qū)的停留時間，而且選擇區(qū)、預(yù)反應(yīng)區(qū)、主反應(yīng)區(qū)三區(qū)域的相連采用了特殊流道設(shè)計，因此，此時進(jìn)入CASS反應(yīng)池廢水將在選擇區(qū)混合后以層流的形式通過預(yù)反應(yīng)區(qū)而進(jìn)入主反應(yīng)區(qū)的底部，與下降的絮凝活性污泥相混合，而不影響上層的處理水。

到達(dá)該階段，撇水器可以自動、也可手動工作，由原始位置(原點)按設(shè)置的速度降到池水面，停止1分鐘，然后按設(shè)定的開、停時間循環(huán)工作。撇水器以“走、停、走”的狀態(tài)下降，池子上部的上清液通過撇水器排至出水溝。撇水器的下降速度與水面的下降速度基本相當(dāng)，因此不會擾動已分離了的污泥。由于撇水器的特殊設(shè)計，池水面的一些漂浮物不會被撇出，保證了出水水質(zhì)。

CASS生化反應(yīng)池為本站污水處理的核心構(gòu)筑物，在該反應(yīng)池中將完成污水中BOD、COD、NH₃-N和SS的去除，反應(yīng)池按進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置各個階段的時間順序運行。

曝氣所需的空氣由鼓風(fēng)機(jī)供給，根據(jù)需要的曝氣時間控制鼓風(fēng)機(jī)的開停。當(dāng)進(jìn)水和反硝化反應(yīng)時由潛水?dāng)嚢铏C(jī)進(jìn)行攪拌。CASS生化反應(yīng)池設(shè)有溶解氧（DO）在線檢測儀以調(diào)整反應(yīng)器中溶解氧在最佳的范圍。CASS生化反應(yīng)池的排水通過潷水器進(jìn)行，流入接觸池，（清水池）進(jìn)行加氯殺菌。該池設(shè)有COD在線檢測儀，合格的處理水進(jìn)入深度處理裝置作進(jìn)一步處理?；蛘吲欧?，當(dāng)檢測出的COD或氨氮超標(biāo)時，由監(jiān)護(hù)泵輸送處理水返回至CASS池從新處理。

CASS生化反應(yīng)池根據(jù)運行狀況，開啟排泥泵，將一部分沉淀后的污泥排放至污泥池，再經(jīng)污泥泵將污泥池中的污泥輸送至污泥脫水機(jī)，經(jīng)濃縮脫水后得到的污泥餅（含水率75%～82%）送至界外。污泥脫水用的絮凝劑PAM加藥裝置供給。產(chǎn)生的過濾清液返回至調(diào)節(jié)池。

CASS池分預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)。在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進(jìn)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；隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，最早產(chǎn)生于美國，90年代初引入中國，目前，由于該工藝的高效和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用勢頭迅猛，受到環(huán)保部門及擁護(hù)的廣泛關(guān)注和一致好評。經(jīng)過模擬試驗研究，已成功應(yīng)用于生活污水、食品廢水、制藥廢水的治理，取得了良好的處理效果，為CASS法在我國的推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

CASS工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；連續(xù)進(jìn)水的設(shè)計和運行方式，一方面便于與前處理構(gòu)筑物相匹配，另一方面控制系統(tǒng)比SBR工藝更簡單。

對大型污水處理廠而言，CASS反應(yīng)池設(shè)計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當(dāng)處理水量小于設(shè)計值時，可以在反應(yīng)地的低水位運行或投入部分反應(yīng)池運行等多種靈活操作方式；由于CASS系統(tǒng)的主要核心構(gòu)筑物是CASS反應(yīng)池，如果處理水量增加，超過設(shè)計水量不能滿足處理要求時，可同樣復(fù)制CASS反應(yīng)池，因此CASS法污水處理廠的建設(shè)可隨企業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，它的階段建造和擴(kuò)建較傳統(tǒng)活性污泥法簡單得多。

CASS的核心構(gòu)筑物為反應(yīng)池，沒有二沉池及污泥回流設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池及初沉池。因此，污水處理設(shè)施布置緊湊、占地省、投資低。

CASS工藝從污染物的降解過程來看，當(dāng)污水以相對較低的水量連續(xù)進(jìn)入CASS池時即被混合液稀釋，因此，從空間上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇；而從CASS工藝開始曝氣到排水結(jié)束整個周期來看，基質(zhì)濃度由高到低，濃度梯度從高到低，基質(zhì)利用速率由大到小，因此，CASS工藝屬理想的時間順序上的推流式反應(yīng)器，生化反應(yīng)推動力較大。

CASS工藝在沉淀階段幾乎整個反應(yīng)池均起沉淀作用，沉淀階段的表面負(fù)荷比普通二次沉淀池小得多，雖有進(jìn)水的干擾，但其影響很小，沉淀效果較好。實踐證明，當(dāng)冬季溫度較低，污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30高達(dá)96%的情況，只要將沉淀階段的時間稍作延長，系統(tǒng)運行不受影響。

CASS工藝在設(shè)計時已考慮流量變化的因素，能確保污水在系統(tǒng)內(nèi)停留預(yù)定的處理時間后經(jīng)沉淀排放，特別是CASS工藝可以通過調(diào)節(jié)運行周期來適應(yīng)進(jìn)水量和水質(zhì)的變比。當(dāng)進(jìn)水濃度較高時，也可通過延長曝氣時間實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到抗沖擊負(fù)荷的目的。在暴雨時，可經(jīng)受平常平均流量6倍的高峰流量沖擊，而不需要獨立的調(diào)節(jié)地。多年運行資料表明，在流量沖擊和有機(jī)負(fù)荷沖擊超過設(shè)計值2－3倍時，處理效果仍然令人滿意。而傳統(tǒng)處理工藝雖然已設(shè)有輔助的流量平衡調(diào)節(jié)設(shè)施，但還很可能因水力負(fù)荷變化導(dǎo)致活性污泥流失，嚴(yán)重影響排水質(zhì)量。

當(dāng)強(qiáng)化脫氮除磷功能時，CASS工藝可通過調(diào)整工作周期及控制反應(yīng)池的溶解氧水平，提高脫氮除磷的效果。所以，通過運行方式的調(diào)整，可以達(dá)到不同的處理水質(zhì)。

污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題，由于污泥沉降性能差，污泥與水無法在二沉池進(jìn)行有效分離，造成污泥流失，使出水水質(zhì)變差，嚴(yán)重時使污水處理廠無法運行，而控制并消除污泥膨脹需要一定時間，具有滯后性。因此，選擇不易發(fā)生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設(shè)計中必須考慮的問題。

由于絲狀菌的比表面積比菌膠團(tuán)大，因此，有利于攝取低濃度底物，但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團(tuán)和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團(tuán)細(xì)菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢。而CASS反應(yīng)池中存在著較大的濃度梯度，而且處于缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出菌膠團(tuán)細(xì)菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌屬，有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

CASS工藝可應(yīng)用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；連續(xù)進(jìn)水的設(shè)計和運行方式，一方面便于與前處理構(gòu)筑物相匹配，另一方面控制系統(tǒng)比SBR工藝更簡單。

對大型污水處理廠而言，CASS反應(yīng)池設(shè)計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當(dāng)處理水量小于設(shè)計值時，可以在反應(yīng)地的低水位運行或投入部分反應(yīng)池運行等多種靈活操作方式；由于CASS系統(tǒng)的主要核心構(gòu)筑物是CASS反應(yīng)池，如果處理水量增加，超過設(shè)計水量不能滿足處理要求時，可同樣復(fù)制CASS反應(yīng)池，因此CASS法污水處理廠的建設(shè)可隨企業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，它的階段建造和擴(kuò)建較傳統(tǒng)活性污泥法簡單得多。

傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅2－7天，而CASS法泥齡為25-30天，所以污泥穩(wěn)定性好，脫水性能佳，產(chǎn)生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD產(chǎn)生0.2～0.3kg剩余污泥，僅為傳統(tǒng)法的60%左右。由于污泥在CASS反應(yīng)池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO₂/g MLSS.h以下，一般不需要再經(jīng)穩(wěn)定化處理，可直接脫水。而傳統(tǒng)法剩余污泥不穩(wěn)定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO₂/g MLSS.h ，必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。

與SBR相比CASS法的優(yōu)點是：其反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，因此，對難降解有機(jī)物的去除效果更好。進(jìn)水過程是連續(xù)的，因此，進(jìn)水管道上無需電磁閥等控制元件，單個池子可獨立運行；而SBR進(jìn)水過程是間歇的，應(yīng)用中一般要2個或2個以上池子交替使用。排水是由可升降的堰式潷水器完成的，隨水面逐漸下降，均勻?qū)⑻幚砗蟮那逅懦?，最大限度降低了排水時水流對底部沉淀污泥的擾動。CASS法每個周期的排水量一般不超過池內(nèi)總水量的1/3，而SBR則為3/4，所以，CASS法比SBR法的抗沖擊能力更好。

與傳統(tǒng)活性污泥法相比，CASS法的優(yōu)點是：建設(shè)費用低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備，建設(shè)費用可節(jié)省10-25%。以10萬噸的城市污水處理廠為例，傳統(tǒng)活性污泥法的總投資約1.5億，CASS法總投資約1.1億。工藝流程短，占地面積少：污水廠主要構(gòu)筑物為集水池、沉砂池、CASS曝氣池、污泥池，而沒有初次沉淀池、二次沉淀池，布局緊湊，占地面積可減少20-35%。以10萬噸的城市污水廠為例，傳統(tǒng)活性污泥法占地面積約為180畝，CASS法占地面積約120畝。運轉(zhuǎn)費用?。河捎谄貧馐侵芷谛缘模貎?nèi)溶解氧的濃度也是變化的，沉淀階段和排水階段溶解氧降低，重新開始曝氣時，氧的濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能效果顯著，運轉(zhuǎn)費用可節(jié)省10-25%。有機(jī)物去除率高，出水水質(zhì)好：根據(jù)研究結(jié)果和工程應(yīng)用情況，通過合理的設(shè)計和良好的管理，對城市污水，進(jìn)水COD為400mg/L時，出水小于30mg/L以下。對可生物降解的工業(yè)廢水，即使進(jìn)水COD高達(dá)3000mg/L，出水仍能達(dá)到50mg/L左右。對一般的生物處理工藝，很難達(dá)到這樣好的水質(zhì)。所以，對CASS工藝，二級處理的投資，可達(dá)到三級處理的水質(zhì)。管理簡單，運行可靠：污水處理廠設(shè)備種類和數(shù)量較少，控制系統(tǒng)比較簡單，工藝本身決定了不發(fā)生污泥膨脹。所以，系統(tǒng)管理簡單，運行可靠。污泥產(chǎn)量低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定。具有脫氮除磷功能。無異味。

工業(yè)廢水和生活污水的排放通常是不均勻的，如何充分發(fā)揮CASS反應(yīng)池的作用，與選擇的設(shè)計流量關(guān)系很大，如果設(shè)計流量不合適，進(jìn)水高峰時水位會超過上限，進(jìn)水量小時反應(yīng)池不能充分利用。當(dāng)水量波動較大時，應(yīng)考慮設(shè)置調(diào)節(jié)池。

CASS工藝的日益廣泛應(yīng)用，得益于自動化技術(shù)發(fā)展及在污水處理工程中的應(yīng)用。CASS工藝的特點是程序工作制，可根據(jù)進(jìn)水及出水水質(zhì)變化來調(diào)整工作程序，保證出水效果。整套控制系統(tǒng)可采用現(xiàn)場可編程控制（PLC）與微機(jī)集中控制相結(jié)合，同時為了保證CASS工藝的正常運行，所有設(shè)備采用手動/自動兩種操作方式，后者便于手動調(diào)試和自控系統(tǒng)故障時使用，前者供日常工作使用。

CASS工藝可選擇多種曝氣方式，但在選擇曝氣頭時要盡量采用不堵塞的曝氣形式，如穿孔管、水下曝氣機(jī)、傘式曝氣器、螺旋曝氣器等。采用微孔曝氣時應(yīng)采用強(qiáng)度高的橡膠曝氣盤或管，當(dāng)停止曝氣時，微孔閉合，曝氣時開啟，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS工藝自身的特點，選用水下曝氣機(jī)還可根據(jù)其運行周期和DO等情況適當(dāng)開啟不同的臺數(shù)，達(dá)到在滿足廢水要求的前提下節(jié)約能耗的目的。

CASS工藝的排水要求與SBR相同，當(dāng)前，常用的設(shè)備為旋轉(zhuǎn)式撇水機(jī)，其優(yōu)點是排水均勻、排水量可調(diào)節(jié)、對底部污泥干擾小，又能防止水面漂浮物隨水排出。

CASS工藝沉淀結(jié)束需及時將上清液排出，排水時應(yīng)盡可能均勻排出，不能擾動沉淀在池底的污泥層，同時，還應(yīng)防止水面的漂浮物隨水流排出，影響出水水質(zhì)。當(dāng)前，常見的排水方式有固定式排水裝置如沿水池不同深度設(shè)置出水管，從上到下依次開啟，優(yōu)點是排水設(shè)備簡單、投資少，缺點是開啟閥門多、排水管中會積存部分污泥，造成初期出水水質(zhì)差。浮動式排水裝置和旋轉(zhuǎn)式排水裝置雖然價格高，但排水均勻、排水量可調(diào)、對底部污泥干擾小，又能防止水面漂浮物隨出水排出，因此，這兩種排水裝置當(dāng)前應(yīng)用較多，尤其旋轉(zhuǎn)式排水裝置，又稱潷水器，以操作靈活、運行穩(wěn)定性高等優(yōu)點受到設(shè)計人員和用戶的青睞。

①　冬季或低溫對CASS工藝的影響及控制

②　排水比的確定

③　雨季對池內(nèi)水位的影響及控制

④　排泥時機(jī)及泥齡控制

⑤　預(yù)反應(yīng)區(qū)的大小及反應(yīng)池的長寬比

⑥　間斷排水與后續(xù)處理構(gòu)筑物的高程及水量匹配問題。

粗格柵及提升泵房+細(xì)格柵及曝氣沉砂池+CASS反應(yīng)池+混凝沉淀+生物濾池+液氯消毒后排入河流?！?/span>

重力濃縮+機(jī)械脫水，泥餅外運?！?/span>

后置加藥除磷＋濃縮池、脫水機(jī)上清液加藥除磷。

由于工業(yè)園區(qū)污水較難生化降解，因此，該廢水處理采用格柵紫外線消毒組合工藝，確保出水穩(wěn)定。工藝流程見圖：

工業(yè)園區(qū)污水處理廠工程預(yù)測進(jìn)水水質(zhì)ρBOD/ρCODCr≥0.40，屬于較好生物降解水質(zhì)范疇，但污水廠進(jìn)水中以工業(yè)廢水為主，工業(yè)廢水經(jīng)預(yù)處理后可生化性一般都較差。

水解酸化-好氧生物處理工藝中的水解目的主要是將原有廢水中的非溶解性有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)槿芙庑杂袡C(jī)物，特別是工業(yè)廢水，主要將其中難生物降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)變?yōu)橐咨锝到獾挠袡C(jī)物，提高廢水的可生化性，以利于后續(xù)的好氧處理，同時降低生化能耗。

CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達(dá)到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能在預(yù)反應(yīng)區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機(jī)理迅速吸附污水中大部分可溶性有機(jī)物，經(jīng)歷一個高負(fù)荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進(jìn)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；隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個較低負(fù)荷的基質(zhì)降解過程。

根據(jù)污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)要求，處理工藝必須采用具有除磷、硝化和部分反硝化功能的深度處理才能達(dá)到設(shè)計要求。因此，污水處理的總體工藝流程包括機(jī)械處理段、二級生物處理段、污泥處理段。