CASS池工作原理

1、 CASS工藝科技名詞定義中文名稱：CASS工藝 英文名稱：cyclic activated sludge system 定義：一種循環(huán)式活性污泥法。與序批式反應(yīng)器相比，增加了預(yù)反應(yīng)區(qū)，設(shè)計(jì)更優(yōu)化合理的生物反應(yīng)器。該工藝將主反應(yīng)區(qū)中部分剩余污泥回流至選擇器中，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水。 應(yīng)用學(xué)科：生態(tài)學(xué)（一級學(xué)科）；污染生態(tài)學(xué)（二級學(xué)科） 以上內(nèi)容由全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定公布 目錄1、簡介 2、CASS結(jié)構(gòu)與原理 3、CASS操作周期的四個(gè)階段 1. 3.1曝氣階段 2. 3.2 沉淀階段 3. 3.3 潷水階段 4. 3.4 閑置階段4、CASS工藝的主要技術(shù)特征 1. 4.1 連續(xù)進(jìn)水，間斷

2、排水 2. 4.2 運(yùn)行上的時(shí)序性 3. 4.3 運(yùn)行過程的非穩(wěn)態(tài)性 4. 4.4 溶解氧周期性變化，濃度梯度高5、CASS工藝的主要優(yōu)點(diǎn) 1. 5.1 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低 2. 5.2 生化反應(yīng)推動力大 3. 5.3 沉淀效果好 4. 5.4 運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng) 5. 5.5 不易發(fā)生污泥膨脹 6. 5.6 適用范圍廣，適合分期建設(shè) 7. 5.7 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定6、CASS設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 1. 6.1 水量平衡 2. 6.2 控制方式的選擇 3. 6.3 曝氣方式的選擇 4. 6.4 排水方式的選擇 5. 6.5 需要注意的其它問題7、CASS的經(jīng)濟(jì)性1、簡介

3、 2、CASS結(jié)構(gòu)與原理 3、CASS操作周期的四個(gè)階段 1. 3.1曝氣階段 2. 3.2 沉淀階段 3. 3.3 潷水階段 4. 3.4 閑置階段4、CASS工藝的主要技術(shù)特征 1. 4.1 連續(xù)進(jìn)水，間斷排水 2. 4.2 運(yùn)行上的時(shí)序性 3. 4.3 運(yùn)行過程的非穩(wěn)態(tài)性 4. 4.4 溶解氧周期性變化，濃度梯度高5、CASS工藝的主要優(yōu)點(diǎn) 1. 5.1 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低 2. 5.2 生化反應(yīng)推動力大 3. 5.3 沉淀效果好 4. 5.4 運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng) 5. 5.5 不易發(fā)生污泥膨脹 6. 5.6 適用范圍廣，適合分期建設(shè) 7. 5.7 剩余污泥量小，性質(zhì)

4、穩(wěn)定6、CASS設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 1. 6.1 水量平衡 2. 6.2 控制方式的選擇 3. 6.3 曝氣方式的選擇 4. 6.4 排水方式的選擇 5. 6.5 需要注意的其它問題7、CASS的經(jīng)濟(jì)性1、簡介CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，又稱為循環(huán)活性污泥工藝CAST(Cyclic Activated Sludge technology)，是在SBR的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，即在SBR池內(nèi)進(jìn)水端增加了一個(gè)生物選擇器，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)水(沉淀期、排水期仍連續(xù)進(jìn)水)，間歇排水。設(shè)置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細(xì)菌，其容積約占

5、整個(gè)池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累-再生理論，使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個(gè)高負(fù)荷的吸附階段(基質(zhì)積累)，隨后在主反應(yīng)區(qū)經(jīng)歷一個(gè)較低負(fù)荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個(gè)基質(zhì)降解的全過程和污泥再生。 該工藝最早在國外應(yīng)用，為了更好地將其引進(jìn)，開發(fā)出適合我國國情的新型污水處理新工藝，有關(guān)科研機(jī)構(gòu)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了整套系統(tǒng)的模擬試驗(yàn)，分別探討了CASS工藝處理常溫生活污水、低溫生活污水、制藥和化工等工業(yè)廢水的機(jī)理和特點(diǎn)以及水處理過程中脫氮除磷的效果，獲得了寶貴的設(shè)計(jì)參數(shù)和對工藝運(yùn)行的指導(dǎo)性經(jīng)驗(yàn)。將研究成果成功地應(yīng)用于處理生活污水及不同種工業(yè)廢水的工程實(shí)踐中，取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境

6、效益。并開發(fā)的CASS工藝與ICEAS工藝相比，負(fù)荷可提高1-2倍，節(jié)省占地和工程投資近30%。 2、CASS結(jié)構(gòu)與原理2.1 CASS基本結(jié)構(gòu)是：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(jì)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(gè)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(yùn)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(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。 2.2 CASS原理：: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(gè)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

7、害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時(shí)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(gè)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(shí)間上是一個(gè)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(shí)還具有較好的脫氮、除磷功能。 CASS法工作原理如右圖所示：    cass原理圖在反應(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、閑置四個(gè)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

8、解。根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)可對運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。 3、CASS操作周期的四個(gè)階段3.1曝氣階段由曝氣裝置向反應(yīng)池內(nèi)充氧，此時(shí)有機(jī)污染物被微生物氧化分解，同時(shí)污水中的NH3-N通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3-N。 3.2 沉淀階段此時(shí)停止曝氣，微生物利用水中剩余的DO進(jìn)行氧化分解。反應(yīng)池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開始進(jìn)行反硝化反應(yīng)?；钚晕勰嘀饾u沉到池底，上層水變清。 3.3 潷水階段沉淀結(jié)束后，置于反應(yīng)池末端的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液。此時(shí)反應(yīng)池逐漸過渡到厭氧狀態(tài)繼續(xù)反硝化。 3.4 閑置階段閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段。 4、CASS工藝的主要技術(shù)特征4.1 連續(xù)進(jìn)水，間斷排

9、水傳統(tǒng)SBR工藝為間斷進(jìn)水，間斷排水，而實(shí)際污水排放大都是連續(xù)或半連續(xù)的，CASS工藝可連續(xù)進(jìn)水，克服了SBR工藝的不足，比較適合實(shí)際排水的特點(diǎn)，拓寬了SBR工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。雖然CASS工藝設(shè)計(jì)時(shí)均考慮為連續(xù)進(jìn)水，但在實(shí)際運(yùn)行中即使有間斷進(jìn)水，也不影響處理系統(tǒng)的運(yùn)行。 4.2 運(yùn)行上的時(shí)序性CASS反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個(gè)階段根據(jù)時(shí)間依次進(jìn)行。 4.3 運(yùn)行過程的非穩(wěn)態(tài)性每個(gè)工作周期內(nèi)排水開始時(shí)CASS池內(nèi)液位最高，排水結(jié)束時(shí)，液位最低，液位的變化幅度取決于排水比，而排水比與處理廢水的濃度、排放標(biāo)準(zhǔn)及生物降解的難易程度等有關(guān)。反應(yīng)池內(nèi)混合液體積和基質(zhì)濃度均是變化的，基質(zhì)降解是非穩(wěn)

10、態(tài)的。 4.4 溶解氧周期性變化，濃度梯度高CASS在反應(yīng)階段是曝氣的，微生物處于好氧狀態(tài)，在沉淀和排水階段不曝氣，微生物處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)。因此，反應(yīng)池中溶解氧是周期性變化的，氧濃度梯度大、轉(zhuǎn)移效率高，這對于提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節(jié)約能耗都是有利的。實(shí)踐證實(shí)對同樣的曝氣設(shè)備而言，CASS工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有較高的氧利用率。 5、CASS工藝的主要優(yōu)點(diǎn)5.1 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低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。 5.2 生化反應(yīng)推動力大CASS工藝從污染物的降解過程

11、來看，當(dāng)污水以相對較低的水量連續(xù)進(jìn)入CASS池時(shí)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(gè)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(shí)間順序上的推流式反應(yīng)器，生化反應(yīng)推動力較大。 5.3 沉淀效果好CASS工藝在沉淀階段幾乎整個(gè)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(shí)踐證明，當(dāng)冬季溫度較低，污泥沉降性能差時(shí)，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時(shí)，均不會影響CASS工藝的正常運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)和工程中曾遇到

12、SV30高達(dá)96%的情況，只要將沉淀階段的時(shí)間稍作延長，系統(tǒng)運(yùn)行不受影響。 5.4 運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)CASS工藝在設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)間后經(jīng)沉淀排放，特別是CASS工藝可以通過調(diào)節(jié)運(yùn)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(shí)，也可通過延長曝氣時(shí)間實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到抗沖擊負(fù)荷的目的。在暴雨時(shí)，可經(jīng)受平常平均流量6信的高峰流量沖擊，而不需要獨(dú)立的調(diào)節(jié)地。多年運(yùn)行資料表明，在流量沖擊和有機(jī)負(fù)荷沖擊超過設(shè)計(jì)值23信時(shí)，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。

13、當(dāng)強(qiáng)化脫氮除磷功能時(shí)，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(yùn)行方式的調(diào)整，可以達(dá)到不同的處理水質(zhì)。 5.5 不易發(fā)生污泥膨脹污泥膨脹是活性污泥法運(yùn)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(shí)使污水處理廠無法運(yùn)行，而控制并消除污泥膨脹需要一定時(shí)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(jì)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

14、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(yùn)行穩(wěn)定性。 5.6 適用范圍廣，適合分期建設(shè)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(jì)和運(yùn)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(jì)成多池模塊組合式，單池可獨(dú)立運(yùn)行。當(dāng)處理水量小于設(shè)計(jì)值時(shí)，可以在反應(yīng)

15、地的低水位運(yùn)行或投入部分反應(yīng)池運(yùn)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(jì)水量不能滿足處理要求時(shí)，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。 5.7 剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅27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0.20.3kg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

16、，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。 6、CASS設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題6.1 水量平衡工業(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(jì)流量關(guān)系很大，如果設(shè)計(jì)流量不合適，進(jìn)水高峰時(shí)水位會超過上限，進(jìn)水量小時(shí)反應(yīng)池不能充分利用。當(dāng)水量波動較大時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)置調(diào)節(jié)池。 6.2 控制方式的選擇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(diǎn)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)

17、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(shí)為了保證 CASS工藝的正常運(yùn)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(shí)使用，前者供日常工作使用。 6.3 曝氣方式的選擇CASS工藝可選擇多種曝氣方式，但在選擇曝氣頭時(shí)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(shí)應(yīng)采用強(qiáng)度高的橡膠曝氣盤或管，當(dāng)停止曝氣時(shí)，微孔閉合，曝氣時(shí)開啟，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS工藝自身的特點(diǎn)，選用水下曝氣機(jī)還可根據(jù)其運(yùn)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。 6.4 排水方式的選擇CAS

18、S工藝的排水要求與SBR相同，目前，常用的設(shè)備為旋轉(zhuǎn)式撇水機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)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(shí)將上清液排出，排水時(shí)應(yīng)盡可能均勻排出，不能擾動沉淀在池底的污泥層，同時(shí)，還應(yīng)防止水面的漂浮物隨水流排出，影響出水水質(zhì)。目前，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(diǎn)是排水設(shè)備簡單、投資少，缺點(diǎn)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(jià)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，這兩種排水裝置目前應(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(yùn)行穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)受到設(shè)計(jì)人員和用戶的青睞。 6.5 需要注意的其它問題冬季或低溫對CASS工藝的影響及控制 排水比的確定 雨季對池內(nèi)水位的影響及控制 排泥時(shí)機(jī)及泥齡控制 預(yù)反應(yīng)區(qū)的大小及反應(yīng)池的長寬比 間斷排水與后續(xù)處理構(gòu)筑物