特種5A分子篩廠家干貨 | 最全的CASS工藝知識匯總

　　特種5A分子篩生產(chǎn)廠家干貨 | 最全的CASS工藝知識匯總。

　　一、CASS工藝運行原理

　　CASS工藝是將序批式活性污泥法(SBR)的反應(yīng)池沿長度方向分為兩部分，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)。在主反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的潷水裝置，實現(xiàn)了連續(xù)進水間歇排水的周期循環(huán)運行，集曝氣沉淀、排水于一體。CASS工藝是一個厭氧/缺氧/好氧交替運行的過程，具有一定脫氮除磷效果，廢水以推流方式運行，而各反應(yīng)區(qū)則以完全混合的形式運行以實現(xiàn)同步硝化一反硝化和生物除磷。

　　二、CASS工藝流程

　　對于一般城市污水，CASS工藝并不需要很高程度的預(yù)處理，只需設(shè)置粗格柵、細格柵和沉砂池，無需初沉池和二沉池，也不需要龐大的污泥回流系統(tǒng)(只在CASS反應(yīng)器內(nèi)部有約20%的污泥回流)國內(nèi)常見的CASS工藝流程如圖1所示。

　　CASS工藝運行過程包括充水-曝氣、沉淀、潷水、閑置四個階段組成，具體運行過程為：

　　(1)充水-曝氣階段

　　邊進水邊曝氣，同時將主反應(yīng)區(qū)的污泥回流至生物選擇區(qū)，一般回流比為20%。在此階段，曝氣系統(tǒng)向反應(yīng)池內(nèi)供氧，一方面滿足好氧微生物對氧的需要，另一方面有利于活性污泥與有機物的充分混合與接觸，從而有利于有機污染物被微生物氧化分解。同時，污水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)變?yōu)橄鯌B(tài)氮。

　　(2)沉淀階段

　　停止曝氣，微生物繼續(xù)利用水中剩余的溶解氧進行氧化分解。隨著反應(yīng)池內(nèi)溶解氧的進一步降低，微生物由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)變，并發(fā)生一定的反硝化作用。與此同時，活性污泥在幾乎靜止的條件下進行沉淀分離，活性污泥沉至池底，下一個周期繼續(xù)發(fā)揮作用，處理后的水位于污泥層上部，靜置沉淀使泥水分離。

　　(3)潷水階段

　　沉淀階段完成后，置于反應(yīng)池末端的潷水器開始工作，自上而下逐層排出上清液，排水結(jié)束后潷水器自動復(fù)位。潷水期間，污泥回流系統(tǒng)照常工作，其目的是提高缺氧區(qū)的污泥濃度，隨污泥回流至該區(qū)內(nèi)的污泥中的硝態(tài)氮進一步進行反硝化，并進行磷的釋放。

　　(4)閑置階段

　　閑置階段的時間一般比較短，主要保證潷水器在此階段內(nèi)上升至原始位置，防止污泥流失。實際潷水時間往往比設(shè)計時間短，其剩余時間用于反應(yīng)器內(nèi)污泥的閑置以及恢復(fù)污泥的吸附能力。

　　三、CASS工藝的優(yōu)點

　　(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。

　　(2)生化反應(yīng)推動力大

　　在完全混合式連續(xù)流曝氣池中的底物濃度等于二沉池出水底物濃度，底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據(jù)生化動力反應(yīng)學(xué)原理，由于曝氣池中的底物濃度很低，其生化反應(yīng)推動力也很小，反應(yīng)速率和有機物去除效率都比較低;在理想的推流式曝氣池中，污水與回流污泥形成的混合流從池首端進入，成推流狀態(tài)沿曝氣池流動，至池末端流出。作為生化反應(yīng)推動力的底物濃度，從進水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度，整個反應(yīng)過程底物濃度沒被稀釋，盡可能地保持了較大推動力。此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合，不存在縱向的返混。CASS工藝從污染物的降解過程來看，當污水以相對較低的水量連續(xù)進入CASS池時即被混合液稀釋，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工藝屬理想的時間順序上的推流式反應(yīng)器，生化反應(yīng)推動力較大。

　　(3)沉淀效果好

　　CASS工藝在沉淀階段幾乎整個反應(yīng)池均起沉淀作用，沉淀階段的表面負荷比普通二次沉淀池小得多，雖有進水的干擾，但其影響很小，沉淀效果較好。實踐證明，當冬季溫度較低，污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV高達96%的情況，只要將沉淀階段的時間稍作延長，系統(tǒng)運行不受影響。

　　(4)運行靈活，抗沖擊能力強

　　CASS工藝在設(shè)計時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)定的處理時間后經(jīng)沉淀排放，特別是CASS工藝可以通過調(diào)節(jié)運行周期來適應(yīng)進水量和水質(zhì)的變化。當進水濃度較高時，也可通過延長曝氣時間實現(xiàn)達標排放，達到抗沖擊負荷的目的。在暴雨時。可經(jīng)受平常平均流量6倍的高峰流量沖擊，而不需要獨立的調(diào)節(jié)池。多年運行資料表明。在流量沖擊和有機負荷沖擊超過設(shè)計值2~3倍時，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荷變化導(dǎo)致活性污泥流失，嚴重影響排水質(zhì)量。當強化脫氮除磷功能時，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，通過運行方式的調(diào)整，可以達到不同的處理水質(zhì)。

　　(5)不易發(fā)生污泥膨脹

　　污泥膨脹是活性污泥法運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行有效分離，造成污泥流失，使出水水質(zhì)變差，嚴重時使污水處理廠無法運行，而控制并消除污泥膨脹需要一定時間，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)計中必須考慮的問題。由于絲狀茵的比表面積比茵膠團大，因此，有利于攝取低濃度底物，但一般絲狀茵的比增殖速率比非絲狀茵小，在高底物濃度下茵膠團和絲狀茵都以較大速率降解物與增殖，但由于膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀茵占優(yōu)勢。而CASS反應(yīng)池中存在著較大的濃度遞度，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)出茵膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢茵屬，有效地抑制絲狀茵的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。

　　(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)進水的設(shè)計和運行方式，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)計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當處理水量小于設(shè)計值時，可以在反應(yīng)池的低水位運行或投入部分反應(yīng)池運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)計水量不能滿足處理要求時，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，它的階段建造和擴建較傳統(tǒng)活性污泥法簡單得多。

　　(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2~7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0.2~0.3kg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/gMISS·h以下，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/gMLSS·h，必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。

　　四、CASS工藝的缺點　　從上面的敘述可以看出，CASS工藝具有許多優(yōu)點，然而任何一個工藝都不是十全十美的，CASS工藝也必然存在一些問題。CASS工藝為單一污泥懸浮生長系統(tǒng)，利用同一反應(yīng)器中的混合微生物種群完成有機物氧化、硝化、反硝化和除磷。多種處理功能的相互影響在實際應(yīng)用中限制了其處理效能，也給控制提出了非常嚴格的要求，工程中難以實現(xiàn)工藝的穩(wěn)定、高效的運行。總結(jié)起來，CASS工藝主要存在以下幾個方面的問題。運行中存在問題：

　　(1)微生物種群之間的復(fù)雜關(guān)系有待研究

　　CASS系統(tǒng)的微生物種群結(jié)構(gòu)與常規(guī)活性污泥法不同，菌群主要由硝化菌、反硝化菌、聚磷菌和異氧型好氧菌組成。目前對非穩(wěn)態(tài)CASS系統(tǒng)中微生物種群之間的復(fù)雜的生存競爭和生態(tài)平衡關(guān)系尚不甚了解，CASS工藝理論只是從工藝過程進行一些分析探討，而理清微生物種群之間的關(guān)系對CASS工藝的優(yōu)化運行是大有好處的，因此仍需加強對這方面的理論研究工作。

　　(2)生物脫氮效率難以提高

　　一方面硝化反應(yīng)難以進行完全。硝化細菌是一種化能自養(yǎng)菌，有機物降解由異養(yǎng)細菌完成。當兩種細菌混合培養(yǎng)時，由于存在對底物和DO的競爭，硝化菌的生長將受到限制，難以成為優(yōu)勢種群，硝化反應(yīng)被抑制。此外，固定的曝氣時間也可能會使得硝化不徹底。另一方面就是反硝化反應(yīng)不徹底。CASS工藝有約20%的硝態(tài)氮通過回流污泥進行反硝化，其余的硝態(tài)氮則通過同步硝化反硝化和沉淀、閑置期污泥的反硝化實現(xiàn)，其效果不理想也是眾所周知的。在沉淀、閑置期中，由于污泥與廢水不能良好的進行混合，廢水中部分硝態(tài)氮不能與反硝化細菌接觸，故不能被還原。此外，在這一時期，由于有機物己充分降解，反硝化所需的碳源不足，也限制了反硝化效率的進一步提高。這兩方面的原因使得CASS工藝脫氮效率難以提高。

　　(3)除磷效率難以提高

　　污泥在生物選擇器中的釋磷過程受到回流混合液中硝態(tài)氮濃度的影響比較大，在CASS工藝系統(tǒng)中難以繼續(xù)提高除磷效率。

　　(4)控制方式較為單一

　　目前在實際應(yīng)用中的CASS工藝基本上都是以時序控制為主的，其缺點是顯而易見的，因為污水的水質(zhì)不是一成不變的，因此采用固定不變的反應(yīng)時間必然不是最佳選擇。

　　五、CASS工藝的主要技術(shù)特征

　　(1)連續(xù)進水，間斷排水

　　傳統(tǒng)SBR工藝為間斷進水，間斷排水，而實際污水排放大都是連續(xù)或半連續(xù)的，CASS工藝可連續(xù)進水，克服了SBR工藝的不足，比較適合實際排水的特點，拓寬了SBR工藝的應(yīng)用領(lǐng)域。雖然CABS工藝設(shè)計時均考慮為連續(xù)進水，但在實際運行中即使有間斷進水，也不影響處理系統(tǒng)的運行。

　　(2)運行上的時序性

　　CASS反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段根據(jù)時間依次進行。

　　(3)運行過程的非穩(wěn)態(tài)性

　　每個工作周期內(nèi)排水開始時CANS池內(nèi)液位最高，排水結(jié)束時，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、排放標準及生物降解的難易度等有關(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)態(tài)的。

　　(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、較多效率高，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。實踐證實對同樣的曝氣設(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。

　　六、CASS工藝與其他工藝比較

　　1、CASS與SBR的比較

　　CASS反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，預(yù)反應(yīng)區(qū)控制在缺氧狀態(tài)，因此，對難降解有機物的去除效果提高;CASS進水過程連續(xù)，因此進水管道上無電磁閥控制元件，單個池子可獨立運行，而SBR或CAST進水過程是間歇的，應(yīng)用中一般要2個或2個以上池子交替使用，控制系統(tǒng)復(fù)雜程度增加。CASS每個周期的排水量一般不超過池內(nèi)總水量的1/3，而SBR則為1/2-3/4，CASS抗沖擊能力較好。CASS比CAST系統(tǒng)簡單，但脫氮除磷效果不如后者。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)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進水水質(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)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反應(yīng)、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，最早產(chǎn)生于美國，90年代初引入中國，目前，由于該工藝的高效和經(jīng)濟性，應(yīng)用勢頭迅猛，受到環(huán)保部門及擁護的廣泛關(guān)注和一致好評。經(jīng)過模擬試驗研究，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法在我國的推廣應(yīng)用奠定了良好的基礎(chǔ)。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、沉淀和排水三個階段，周期循環(huán)進行。污水連續(xù)進入預(yù)反應(yīng)區(qū)，經(jīng)過隔墻底部進入主反應(yīng)區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機物被池中的微生物降解。根據(jù)進水水質(zhì)可對運行參數(shù)進行調(diào)整。

　　CASS法與SBR相比，CASS法的優(yōu)點是：其反應(yīng)池由預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)組成，因此，對難降解有機物的去除效果更好。進水過程是連續(xù)的，因此，進水管道上無需電磁閥等控制元件，單個池子可獨立運行;而SBR進水過程是間歇的，應(yīng)用中一般要2個或2個以上池子交替使用。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�排出，最大限度降低了排水時水流對底部沉淀污泥的擾動。CASS法每個周期的排水量一般不超過池內(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。

　　2、與傳統(tǒng)活性污泥法相比

　　(1)建設(shè)費用低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備，建設(shè)費用可節(jié)省10%～25%。以10萬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。　　(2)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，而沒有初次沉淀池、二次沉淀池，布局緊湊，占地面積可減少20%～35%。　　(3)運轉(zhuǎn)費用省：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，重新開始曝氣時，氧的濃度梯度大，傳遞效率高，節(jié)能效果顯著，運轉(zhuǎn)費用可節(jié)省10%～25%。　　(4)有機物去除率高，出水水質(zhì)好：根據(jù)研究結(jié)果和工程應(yīng)用情況，通過合理的設(shè)計和良好的管理，對城市污水，進水COD為400mg/L時，出水小于30mg/L以下。對可生物降解的工業(yè)廢水，即使進水COD高達3000mg/L，出水仍能達到50m g/L左右。對一般的生物處理工藝，很難達到這樣好的水質(zhì)。所以，對CASS工藝，二級處理的投資，可達到三級處理的水質(zhì)。　　(5)管理簡單，運行可靠：污水處理廠設(shè)備種類和數(shù)量較少，控制系統(tǒng)比較簡單，工藝本身決定了不發(fā)生污泥膨脹。　　(6)污泥產(chǎn)量低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定。　　(7)具有脫氮除磷功能。

　　七、CASS工藝的設(shè)計

　　1、CASS反應(yīng)器的主要設(shè)計參數(shù)

　　最大設(shè)計水深可達5m~6m，MLSS為3500mg/L~4000mg/L，充水比為30%左右，最大上清液潷除速率為30mm/min，固液分離時間60min，設(shè)計SVI為140mL/g，單循環(huán)時間(即1個運行周期)通常為4h(標準處理模塊)。處理城市污水時，CASS中生物選擇器、缺氧區(qū)和主反應(yīng)區(qū)的容積比一般為1∶5∶30，具體可根據(jù)水質(zhì)和“模塊”試驗加以確定。表1列出了CASS工藝處理不同規(guī)模城市污水時的參考設(shè)計參數(shù)。

　　CASS工藝處理不同規(guī)模城市污水時的主要設(shè)計參數(shù)

　　2、CASS設(shè)計中應(yīng)注意的問題

　　(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)計流量關(guān)系很大，如果設(shè)計流量不合適，進水高峰時水位會超過上限，進水量小時反應(yīng)池不能充分利用。當水量波動較大時，應(yīng)考慮設(shè)置調(diào)節(jié)池。　　(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工藝的特點是程序工作制，可根據(jù)進水及出水水質(zhì)變化來調(diào)整工作程序，保證出水效果。整套控制系統(tǒng)可采用現(xiàn)場可編程控制(PLC)與微機集中控制相結(jié)合，同時為了保證CASS工藝的正常運行，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)故障時使用，前者供日常工作使用。　　(3)曝氣方式的選擇

　　CASS工藝可選擇多種曝氣方式，但在選擇曝氣頭時要盡量采用不堵塞的曝氣形式，如穿孔管、水下曝氣機、傘式曝氣器、螺旋曝氣器等。采用微孔曝氣時應(yīng)采用強度高的橡膠曝氣盤或管，當停止曝氣時，微孔閉合，曝氣時開啟，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS工藝自身的特點，選用水下曝氣機還可根據(jù)其運行周期和DO等情況適當開啟不同的臺數(shù)，達到在滿足廢水要求的前提下節(jié)約能耗的目的。　　(4)排水方式的選擇

　　CASS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，其優(yōu)點是排水均勻、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)束需及時將上清液排出，排水時應(yīng)盡可能均勻排出，不能擾動沉淀在池底的污泥層，同時，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沒深度裝置出水管，從上到下依次開啟，優(yōu)點是排水設(shè)備簡單、投資少，缺點是開啟閥門多、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，這兩中排水裝置耳前應(yīng)用較多，尤其旋轉(zhuǎn)式排水裝置，又稱潷水器，以操作靈活、運行穩(wěn)定性高等優(yōu)點受到設(shè)計人員和用戶的青睞。　　(5)需要注意的其它問題

　　1)冬季或低溫對CASS工藝的影響及控制;2)排水比的確定;3)雨季對池內(nèi)水位的影響及控制;4)排泥時機及泥齡控制;5)預(yù)反應(yīng)區(qū)的大小及反應(yīng)池的長寬比：6)間斷排水與后續(xù)處理構(gòu)筑物的高程及水量匹配問題。

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