CASS工艺流程及CASS工艺原理

Posted 2023-01-12 阶段

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自界外污水渠来的污水由地下管道接入，重力流进入格栅槽，经粗格栅除污机除去大粒径漂浮物后进入调节池，由调节池提升泵提升至细格栅槽，然后自流至室外沉砂池，砂水分离，而后自流至CASS生化反应池，污水在此进行缺氧（搅拌）反应，好氧（曝气）反应处除去有机物，并经硝化、反硝化处理氨氮和磷，最终经沉淀、排水和闲置工序完成一个周期的处理过程。污水按一定周期和阶段得到处理，每一循环由下列各阶段组成：
1进水、曝气、回流阶段
集水调节池的废水由污水提升泵提升至混合槽与污泥回流泵提升来的回流污泥进行混合后进入生物选择区，废水中的溶解性有机物质能过酶反应机理而迅速去除，回流污泥中的硝酸盐可在此选择区中得以反硝化，从而防止污泥膨胀；在预反应区中，废水被微量曝气，基本处于缺氧状态，有机物在此反应区内得到初步降解，同时也可以去除部分硝态氮；在主反应区内，经厌氧、缺氧的废水得到大量的曝气，处于好氧状态，主要进行硝化和降解有机物，同时在沉淀和闲置时也存在反硝化过程。
2沉淀阶段
在此阶段，污泥回流、曝气均停止工作，整个充满水的池子上方处于相对静止的状态。此时，活性污泥进行絮凝与处理水开始分离，最终在池水上方形成1.5米左右的处理水上清液。在该阶段，如果进水量没有使水位达到预定的高度，则进水泵继续工作。由于池水的相对平衡，增加了进水在生物选择区的停留时间，而且选择区、预反应区、主反应区三区域的相连采用了特殊流道设计，因此，此时进入CASS反应池废水将在选择区混合后以层流的形式通过预反应区而进入主反应区的底部，与下降的絮凝活性污泥相混合，而不影响上层的处理水。
3撇水阶段
到达该阶段，撇水器可以自动、也可手动工作，由原始位置(原点)按设置的速度降到池水面，停止1分钟，然后按设定的开、停时间循环工作。撇水器以“走、停、走”的状态下降，池子上部的上清液通过撇水器排至出水沟。撇水器的下降速度与水面的下降速度基本相当，因此不会扰动已分离了的污泥。由于撇水器的特殊设计，池水面的一些漂浮物不会被撇出，保证了出水水质。
CASS生化反应池为本站污水处理的核心构筑物，在该反应池中将完成污水中BOD、COD、NH3-N和SS的去除，反应池按进水、曝气、沉淀、排水、闲置五个阶段的时间顺序运行。
曝气所需的空气由鼓风机供给，根据需要的曝气时间控制鼓风机的开停。当进水和反硝化反应时由潜水搅拌机进行搅拌。CASS生化反应池设有溶解氧（DO）在线检测仪以调整反应器中溶解氧在最佳的范围。CASS生化反应池的排水通过滗水器进行，流入接触池，（清水池）进行加氯杀菌。该池设有COD在线检测仪，合格的处理水进入深度处理装置作进一步处理。或者排放，当检测出的COD或氨氮超标时，由监护泵输送处理水返回至CASS池从新处理。
CASS生化反应池根据运行状况，开启排泥泵，将一部分沉淀后的污泥排放至污泥池，再经污泥泵将污泥池中的污泥输送至污泥脱水机，经浓缩脱水后得到的污泥饼（含水率75%～82%）送至界外。污泥脱水用的絮凝剂PAM加药装置供给。产生的过滤清液返回至调节池。
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：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。