CAST工艺在大连城市污水处理厂的应用

苏 静

大连市环境监测中心，辽宁 大连 116023

CAST工艺是在SBR工艺的基础上改进的一种新工艺，它比传统的SBR系统增加了选择器和污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了工艺的可靠性及效率。经过国内外多年的实践运行并不断调整，如今已经是一种技术成熟、运行稳定的污水处理工艺，广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。

1 CAST工艺概述

循环式活性污泥法（Cyc1ic Activated S1udge Techno1ogy，简称CAST）是由美国Goronszy教授开发出来的，该工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于SBR工艺的一种变型[1]。

采用CAST工艺处理废水时，废水按一定周期循环处理，每一个循环由充气/曝气、充水/沉淀、撇水、闲置四个阶段组成，不断重复循环。CAST工艺的池子分3个区，即选择区、兼氧区、主曝气区。多池系统的进水配水池可作为选择区，选择区的基本功能是防止产生污泥膨胀，回流污泥中的硝酸盐可在此进行反硝化。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，选择区可以恒定容积，也可以改变容积运行；兼氧区内进行微量曝气，调节曝气区可进行缺氧除磷；主曝气区内主要进行降解有机物和硝化，同时也进行硝化—反硝化过程。

2 CAST工艺的特点[2]

1）出水水质好，有机物去除率高，具有良好的除磷脱氮效果，BOD去除率达到95%；

2）对冲击负荷的适应性强，适于水质、水量变化较大的中、小污水处理厂，也适应高浓度污水处理；

3）活性污泥性能好，因设有回流系统，在厌氧区有效地抑制了丝状菌的大量繁殖，克服了污泥膨胀；

4）投资和占地面积小，没有初沉池、二沉池和刮泥系统，因而减少了用地和投资；

5）能耗低，CAST技术是一种延时曝气系统，氧利用率高，运行费用低；

6）运行灵活可靠，可以根据水质、水量进行调整，方便灵活。

3 CAST工艺在大连城市污水处理厂的运行现状

CAST工艺在大连城市污水处理厂中的应用比较广泛，大连泉水污水处理厂、凌水污水处理厂、老虎滩污水处理厂和普兰店污水处理厂的污水处理工艺均为CAST工艺，4家污水处理厂的处理能力为19.5万t/日，占大连市城镇污水处理厂处理能力的23.7%。

4家污水处理厂进水水质的实测结果见表1。与设计指标相比，除凌水污水处理厂总氮的实测值高于设计指标外，其他污水处理厂的进水水质都满足设计指标的要求。

表1 主要污染物进水水质mg/L

凌水 设计 400 200 200 - 25 6实测 201 59.2 76.2 34.0 40.3 3.82老虎滩 设计 350 150 240 24 - 3实测 169 51.8 58.2 23.5 30.5 2.87普兰店 设计 350 200 220 25 - 4实测 275 84.2 53 23.9 27.0 0.55

图1 泉水污水处理厂主要污染物处理效率

图2 凌水河污水处理厂主要污染物处理效率

图3 老虎滩污水处理厂主要污染物处理效率

图4 普兰店污水处理厂主要污染物处理效率

采用CAST工艺处理城市污水效果良好，泉水、凌水、老虎滩、普兰店污水处理厂主要污染物的出水平均浓度均达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。4个污水处理厂相比较，老虎滩污水处理厂对各项主要污染物的处理效率相对较低，只有SS和NH3-N的处理效率达到90%以上，TN的处理效率不足60%。

各项主要污染物中，NH3-N的处理效率最高，4家污水处理厂的年均处理效率都达到了90%以上，COD、BOD、SS的处理效率也较好，均能达到80%以上，TN和TP的处理效率差异较大，处于50%～90%之间。总体看来，CAST工艺对TN的处理效率普遍低于NH3-N的处理效率，主要的限制因素是回流比和污泥龄[3]。在传统运行模式下，回流比越高，回流到缺氧区的硝酸盐浓度就越高，反硝化的硝酸盐量就越高，越能充分发挥CAST工艺预反应区的脱氮作用。同样的，泥龄越长，越有利于硝化菌的生长繁殖，从而获得较好的硝化效果。但是在污水处理厂的实际运行中，提高回流比会增加运行成本，而泥龄太长又不利于除磷，因此，好氧区NH3-N的去除速率较快造成硝态氮的积累，从而导致TN的处理效率比NH3-N低。

时间分布上，1～12月各主要污染物的处理效率没有明显差异，说明温度的变化对CAST工艺的处理效果影响不大，该工艺对温度的适应性较强，适宜在北方地区推广使用。

4家污水处理厂出水水质及年均处理效率见表2，各主要污染物月处理效率见图1～图4。

表2 主要污染物出水水质及年均处理效率

老虎滩出水浓度（mg/L）25.8 6.3 4.0 0.87 13.1 1.11处理效率（%） 84.7 87.8 93.2 96.3 57.0 61.4普兰店出水浓度（mg/L）28.4 8.5 8.8 1.65 3.5 0.09处理效率（%） 89.7 89.9 83.5 93.1 87.2 84.1一级B标准值（mg/L） 60 20 20 8 20 1.5

4 结论

CAST工艺在大连城市污水处理厂中的应用比较广泛，污水处理的效果良好，除凌水河和老虎滩的TN、TP外，对主要污染物的处理效率均达到80%以上，4家污水处理厂主要污染物的平均出水浓度均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。该工艺对TN的处理效率不高的主要限制因素是回流比和污泥龄，但CAST工艺对温度的适应性较强，适宜在北方地区推广使用，具有一定的实用和推广价值。

[1]王宝贞，王琳.水污染治理新技术[M].北京：科学出版社，2004：57-65.

[2]周爱玲，牛永杰.CAST污水处理工艺[J].河北化工，2010，33(1)：52-53.

[3]张磊，王少坡，李玉友，于静洁，刘艳辉，孙力平.CAST工艺常规模式下脱氮性能研究[J].环境工程学报，2010，4(12)：2683-2686.