周期循环活性污泥工艺运行方式探讨

何蜀东

（重庆赋洁环保工程有限公司，重庆 400030）

1 CASS工艺及特点

1.1 CASS工艺简介

周期循环活性污泥工艺，简称CASS（Cyclic Activated Sludge System）是在序批式活性污泥（SBR）的基础上发展起来的变形工艺，即在SBR池内进水端增加一个生物选择器，可实现连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累—再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段（基质积累），随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。

1.2 CASS工艺特点

CASS工艺的主要优点：工艺流程简单、占地面积小、投资较低、生化反应推动力大、沉淀效果好、运行灵活、抗冲击能力强、可实现不同的处理目标、不易发生污泥膨胀、适用范围广、适合分期建设、剩余污泥量小、性质稳定。

1.3 CASS工艺运行特点

CASS反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。每个工作周期内排水开始时，CASS池内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。

2 CASS工艺运行方式探讨

目前CASS工艺的运行方式，一般都是采用变水位（即滗水结束时水位最低，开始曝气时水位最高）的运行方式。本文在CASS工艺运行过程中采用恒水位运行方式（即在运行过程中CASS的水位一直保持恒定不变，不存在最高水位与最低水位的差别）。将这两种运行方式进行实施，并将得出的效果进行比较。

2.1 变水位连续进水运行方式

本文所称的变水位运行方式，是指人为将二组CASS池在运行过程中一组开始曝气时，另一组处于排水、进水期，当滗水器降至最低水位时，停止滗水，然后将滗水器升至最高水位，该池保持进水。因此在运行过程中存在最高水位与最低水位的水位差，同时需要严格控制每个周期的进水时间并及时倒换进水端阀门。

以回龙坝污水处理厂为例，回龙坝一期工程设计处理能力为3800m3/d，共二组CASS反应池（1#池、2#池）。在变水位的运行方式中，其运行周期为T=T进水+T曝气+T沉淀+T滗水，当1#组池完成一个工作周期水位降至最低水位开始进水时，需要倒换前端1#、2#池的进水阀门，此时打开1#池进水阀，关闭2#池进水阀。1#池从进水开始进入下一个工作周期，此时2#池根据水质情况进行曝气。

2.2 恒水位连续进水运行方式

恒水位运行方式：即1#、2# 二组CASS反应池没有最高水位与最低水位之分，在沉淀期和滗水期的同时也在进水，运行周期为T=T（进水+滗水）+T曝气+T（沉淀+进水），水量的冲击可通过滗水器滗水量进行调节，水质的冲击可通过延长曝气时间和滗水量进行调节。

当1#池滗水时，由于滗水时CASS反应池水量减少，因此在该时段1#池也同时在保持进水，2#池处于曝气状态，开启2#池污泥回流至选择池，1#池同时开启预反应池搅拌机，这样实现了选择池泥水充分混合，完成活性污泥的初期吸附，预测反应池溶解氧控制在0.2mg/L以下，有利于磷充分释放。由于1#池进水时污水自预反应池底部进入，并不扰动表面水层，滗水和进水同时进行，并不影响出水水质。同时在沉淀、进水、滗水期间同时实现了反硝化过程。通过控制沉淀时间及排泥量可有效控制出水总磷。

在运行过程中，为了比较恒水位运行与变水位运行的效果及优势，也对该工艺采用了变水位运行方式进行操作。运行结果显示，恒水位运行方式与变水位运行方式相比，操作更为灵活，尤其是在进水水质浓度发生变化，而需要延长曝气时间时，恒水位运行比变水位运行更具优势，并且减少了前端进水阀门的繁锁操作，增加了操作的灵活性与可靠性。

通过两年的运行结果表明，恒水位运行方式也可实现脱氮除磷及较高的COD、BOD去除率，出水水质稳定达标。

2.3 变水位运行与恒水位运行反应速率比较

对CASS反应池中的反应速率r一般用Monod方程描述。对混合菌种处理多组分底物的实际过程，用如下Grau模式进行说明：

式中：r—反应速度；

k1—单位底物利用率常数，1/h；

x—t时刻反应器内混合液中活性污泥浓度，mg/L；

C—t时刻反应器内混合液中活性污泥浓度，mg/L；

C0—为无生物降解作用时，反应器中计算的有机物浓度，mg/L。

上式实际上可反应出C0对氧化速率的影响，C0越高即对微生物的抑制作用越强。而在变水位运行过程中，当水位排至最低时，C0浓度最高，此时对微生物的抑制作用最强，随着水位的上升，抑制作用随之减弱。

如果采用恒水位运行，由于总体积不变，C0浓度基本维持恒定，与变水位运行方式相比，微生物受到的抑制作用相对较小，因此反应速度较恒定，整个反应过程相对容易控制。

3 结论

恒水位运行与变水位运行操作方式相比，具有以下优点：

（1）恒水位运行操作省去了二组反应池之间进水阀门的倒换。一般来说，如果每个周期6小时，A、B二组反应池需倒换阀门4×2=8次，而恒水位运行则无需控制阀门。

（2）恒水位运行方式可更灵活地掌握进水时间、曝气时间，因此能更加有利于提高抗冲击负荷的能力。

（3）恒水位运行过程中C0比变水位运行操作过程变化小，微生物生长过程不易因底物浓度而受到抑制，相对来说运行更加稳定，工艺运行参数更加容易控制。

水处理工程师手册[M].北京：化学工业出版社.