CAST工藝

 一、CAST工藝簡(jiǎn)介

    CAST工藝是循環(huán)式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge Technology）的簡(jiǎn)稱，它是在SBR工藝的基礎(chǔ)上，增加了選擇器及污泥回流設(shè)施，并對(duì)時(shí)序做了一些調(diào)整，從而大大提高了SBR工藝的可靠性及效率。CAST工藝主體構(gòu)筑物由SBR反應(yīng)池組成，反應(yīng)池內(nèi)主要分為選擇區(qū)和反應(yīng)區(qū)。在CAST系統(tǒng)中，至少應(yīng)設(shè)兩個(gè)池子，以使系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水。一般地，在第一個(gè)池子中進(jìn)水和曝氣，在另一個(gè)池子中沉淀和潷水，反之亦然。在多池系統(tǒng)中，通過(guò)合理的選擇循環(huán)過(guò)程，可以使出水連續(xù)。

二、工藝流程

三、CAST工藝特征

1、運(yùn)行靈活可靠

● 生物選擇器可以根據(jù)污水水質(zhì)情況，以好氧、缺氧和厭氧三種方式運(yùn)行。選擇器可以恒定容積也可以可變?nèi)莘e運(yùn)行

● 可任意調(diào)節(jié)狀態(tài)，發(fā)揮不同微生物的生理特性

● 選擇器容積可變，避免產(chǎn)生污泥膨脹，提高了系統(tǒng)的可靠性

● 抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，工業(yè)廢水、城市污水處理都適用

2、處理構(gòu)筑物少，流程簡(jiǎn)單

● 池子總?cè)莘e減少，土建工程費(fèi)用低

● 不需設(shè)二次沉淀池及其刮泥設(shè)備，也不用設(shè)回流污泥泵站

3、可實(shí)現(xiàn)除磷脫氮

● 調(diào)節(jié)生物選擇器可變?nèi)莘e的曝氣和非曝氣順序，提高了生物除磷脫氮效果

4、節(jié)省投資

● 構(gòu)筑物少，占地面積省

● 設(shè)備及控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單

● 曝氣強(qiáng)度小，不須大氣量的供氣設(shè)備

● 運(yùn)行費(fèi)用低

四、應(yīng)用范圍

1、處理規(guī)模

最大規(guī)?？蛇_(dá)200，000m3/d

2、處理水質(zhì)

適用范圍廣，可用于處理各類生活污水和工業(yè)廢水

                               CASS工藝原理

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(guò)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(guò)程，這對(duì)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(shí)對(duì)絲狀菌的生長(zhǎng)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(guò)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(guò)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(duì)污染物去除作用，同時(shí)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(jiǎn)稱，最早產(chǎn)生于美國(guó)，90年代初引入中國(guó)，目前，由于該工藝的高效和經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用勢(shì)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(píng)。經(jīng)過(guò)模擬試驗(yàn)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(guó)的推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。

CASS法是在間歇式活性污泥法（SBR法）的基礎(chǔ)上演變而來(lái)的，其工作原理如下圖所示：

    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(dòng)潷水裝置。其工作過(guò)程可分為曝氣、沉淀和排水三個(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(guò)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(duì)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。

  CASS法的特點(diǎn)

      與SBR相比，CASS法的優(yōu)點(diǎn)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(duì)難降解有機(jī)物的去除效果更好。 

 進(jìn)水過(guò)程是連續(xù)的，因此，進(jìn)水管道上無(wú)需電磁閥等控制元件，單個(gè)池子可獨(dú)立運(yùn)行；而SBR進(jìn)水過(guò)程是間歇的，應(yīng)用中一般要2個(gè)或2個(gè)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(shí)水流對(duì)底部沉淀污泥的擾動(dòng)。 

 CASS法每個(gè)周期的排水量一般不超過(guò)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(diǎn)是：

  建設(shè)費(fèi)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(fèi)用可節(jié)省10-25%。以10萬(wàn)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(méi)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(wàn)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(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用省： 由于曝氣是周期性的，池內(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(kāi)始曝氣時(shí)，氧的濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能效果顯著，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)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(guò)合理的設(shè)計(jì)和良好的管理，對(duì)城市污水，進(jìn)水COD為400mg/L時(shí)，出水小于30mg/L以下。對(duì)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(duì)一般的生物處理工藝，很難達(dá)到這樣好的水質(zhì)。所以，對(duì)CASS工藝，二級(jí)處理的投資，可達(dá)到三級(jí)處理的水質(zhì)。 

 管理簡(jiǎn)單，運(yùn)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(jiǎn)單，工藝本身決定了不發(fā)生污泥膨脹。所以，系統(tǒng)管理簡(jiǎn)單，運(yùn)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(wú)異味。 

  CASS工藝特點(diǎn)

   設(shè)備安裝簡(jiǎn)便，施工周期短，具有較好的耐水、防腐能力，設(shè)備使用壽命長(zhǎng)； 

 對(duì)原水的水質(zhì)水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，可回用于污水處理廠內(nèi)的如綠化、澆地、洗車等有關(guān)雜用用途； 

 處理工藝在國(guó)內(nèi)外處于先進(jìn)水平，設(shè)備自動(dòng)化程度高，可用微機(jī)進(jìn)行操作和控制； 

 整個(gè)工藝運(yùn)轉(zhuǎn)操作較為簡(jiǎn)單，維修方便，處理廠內(nèi)不產(chǎn)生污染環(huán)境的臭氣和蚊螢； 

 投資較省，處理成本低，工藝有推廣應(yīng)用價(jià)值。 

　 CASS操作周期一般可分為四個(gè)步驟：

  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(guò)微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3--N。

  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(kāi)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。

  潷水階段    沉淀結(jié)束后，置于反應(yīng)池末端的潷水器開(kāi)始工作，自上而下逐漸排出上清液。此時(shí)反應(yīng)池逐漸過(guò)渡到厭氧狀態(tài)繼續(xù)反硝化。

  閑置階段  閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段。

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  SBR工藝優(yōu)點(diǎn)

1、理想的推流過(guò)程使生化反應(yīng)推動(dòng)力增大，效率提高，池內(nèi)厭氧、好氧處于交替狀態(tài)，凈化效果好。

2、運(yùn)行效果穩(wěn)定，污水在理想的靜止?fàn)顟B(tài)下沉淀，需要時(shí)間短、效率高，出水水質(zhì)好。

3、耐沖擊負(fù)荷，池內(nèi)有滯留的處理水，對(duì)污水有稀釋、緩沖作用，有效抵抗水量和有機(jī)污物的沖擊。

4、工藝過(guò)程中的各工序可根據(jù)水質(zhì)、水量進(jìn)行調(diào)整，運(yùn)行靈活。

5、處理設(shè)備少，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于操作和維護(hù)管理。

6、反應(yīng)池內(nèi)存在DO、BOD5濃度梯度，有效控制活性污泥膨脹。

7、SBR法系統(tǒng)本身也適合于組合式構(gòu)造方法，利于廢水處理廠的擴(kuò)建和改造。

8、脫氮除磷，適當(dāng)控制運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果。

9、工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低。主體設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器，無(wú)二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積省。

 ① ICEAS工藝

　　ICEAS工藝的基本單元是兩個(gè)矩形池為一組的反應(yīng)器。每個(gè)池子分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)兩部分，預(yù)反應(yīng)區(qū)一般處于缺氧狀態(tài)，主反應(yīng)區(qū)是曝氣反應(yīng)的主體。

　　ICEAS的優(yōu)點(diǎn)是采用連續(xù)進(jìn)水系統(tǒng)，減少了運(yùn)行操作的復(fù)雜性，故適用于較大規(guī)模的污水處理，但其在工藝改進(jìn)的同時(shí)也喪失了表1列出的5種優(yōu)點(diǎn)，僅僅保留了SBR反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)特征。

　　與經(jīng)典SBR工藝相比，ICEAS工藝具以下特點(diǎn)：

　　a.沉淀特性不同

　　ICEAS的沉淀會(huì)受到進(jìn)水?dāng)_動(dòng)，破壞了其成為理想沉淀的條件。為了減少進(jìn)水帶來(lái)的擾動(dòng)，一般將池子設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方形，使出水近似于平流沉淀池。

　　b.理想推流性能和污泥膨脹的控制

　　由于連續(xù)進(jìn)水，ICEAS喪失了經(jīng)典SBR的理想推流和對(duì)難降解物質(zhì)去除率高的優(yōu)點(diǎn)，而且不能控制污泥膨脹的發(fā)生，所以需要設(shè)置選擇區(qū)。

　　c.因連續(xù)進(jìn)水而適用于較大型污水處理廠

　　連續(xù)進(jìn)水不用進(jìn)水閥門之間切換，控制簡(jiǎn)單，從而可應(yīng)用于較大型的污水

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