CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)工藝是周期循環(huán)式活性污泥法的縮寫，它是SBR工藝及ICEAS工藝的一種更新變型工藝，不僅延續(xù)了SBR法簡(jiǎn)單可靠、自動(dòng)化程度高、運(yùn)行方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，而且它通過底部開孔隔墻將池子結(jié)構(gòu)分為預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)，使得溶解氧、污泥濃度和有機(jī)負(fù)荷在各區(qū)均不相同，各池中的優(yōu)勢(shì)生物菌種亦不同，且運(yùn)行時(shí)通過進(jìn)水-曝氣、沉淀、潷水、閑置四個(gè)階段，因而在時(shí)空上都創(chuàng)造了“厭氧—缺氧—好氧”條件，使得微生物處于周期性變化之中，提高了工藝的脫氮除磷效果。
近幾年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)及自控系統(tǒng)的應(yīng)用與廣泛推廣，CASS工藝在國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用于大中型污水處理廠，并且呈逐年遞增的趨勢(shì)。一些山區(qū)縣污水處理廠也由于CASS工藝的設(shè)備少、占地面積小、運(yùn)行及基建費(fèi)用少而選擇該工藝。
二、污水水質(zhì)水量與處理工藝流程
本研究以壽寧縣某污水處理廠處理的生活污水為對(duì)象。該廠服務(wù)人口約為4.5萬(wàn)人，根據(jù)《福建省城市用水量標(biāo)準(zhǔn)》(DBJ/T13-127-2010)，并結(jié)合供水狀況，城鎮(zhèn)平均每人每天產(chǎn)生200L污水計(jì)算，全城鎮(zhèn)約產(chǎn)生污水9000m3/d，設(shè)計(jì)污水日排放量10000m3/d，出水水質(zhì)執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。
2.1 污水水質(zhì)水量
本研究以該廠2018年10月至2019年9月的月運(yùn)行報(bào)表數(shù)據(jù)和出水在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為樣本進(jìn)行分析，實(shí)際處理量為10169m3/d，進(jìn)水水質(zhì)情況如表1所示。
2.2 工藝流程
本工程處理構(gòu)筑物包括格柵間、旋流沉砂池、2座CASS生化池、紫外消毒池、尾水監(jiān)測(cè)井、提升泵房、高效沉淀池等;附屬構(gòu)筑物包括儲(chǔ)泥池、污泥濃縮脫水機(jī)房等。具體工藝流程圖如圖1所示。
三、運(yùn)行結(jié)果與分析
3.1 運(yùn)行結(jié)果
以2018年10月至2019年9月，連續(xù)12個(gè)月的月運(yùn)行報(bào)表數(shù)據(jù)和出水在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為樣本，得出以下結(jié)果(見圖2至圖7)：
3.2 結(jié)果分析
從圖2及表2可以看出，出水COD月均值總體波動(dòng)很小，都低于20mg/L，滿足小于50mg/L的出水標(biāo)準(zhǔn)，去除率為95.3%，圖3中，出水氨氮月均值基本保持在5mg/L以下，去除率為96.6%，滿足出水標(biāo)準(zhǔn)，外界對(duì)CODCr、NH3-N的去除率沒有太大的干擾。從圖4與圖5可以看出，出水總氮基本維持在15mg/L以下，基本滿足達(dá)標(biāo)排放標(biāo)準(zhǔn)，去除率約為80%，年超標(biāo)小時(shí)數(shù)為122個(gè)，超標(biāo)高峰值出現(xiàn)在12月。圖6與圖7中，TP出水月均值為0.48，去除率為79.5%，但超標(biāo)率達(dá)到31.8%，18年10月至19年4月的小時(shí)超標(biāo)數(shù)均在200個(gè)以上，18年11月甚至達(dá)到600個(gè)，基本難滿足出水標(biāo)準(zhǔn)，除磷效果較差。
四、影響總氮、總磷處理效果的原因分析
綜上所述，該廠CASS工藝對(duì)COD、NH3-N、處理均可達(dá)標(biāo)排放，TN偶有超標(biāo)，卻也基本達(dá)到排放要求，但除磷效果甚是不佳，出現(xiàn)這種結(jié)果主要有以下幾種原因：
4.1 進(jìn)水濃度
污水廠服務(wù)的城鎮(zhèn)每天約產(chǎn)生污水9000噸，但由于該鎮(zhèn)面積小，很多民宅依山而建，基本處于無(wú)序建設(shè)狀態(tài)，特別是早期的民宅，未實(shí)施雨污分流，造成很多片區(qū)污水管網(wǎng)無(wú)法鋪設(shè)到戶，只能對(duì)排入河道的污水口進(jìn)行截流。由此導(dǎo)致一些污水無(wú)法收納至污水管網(wǎng)，且出現(xiàn)雨污分流不徹底，致使污水處理廠進(jìn)水有機(jī)質(zhì)濃度偏低。
4.2 污水溫度
溫度對(duì)CASS工藝脫氮的影響是通過影響微生物的活性，進(jìn)而影響硝化與反硝化反應(yīng)的發(fā)生。活性污泥微生物最適合生長(zhǎng)的溫度范圍是15~30℃，在溫度低于15℃時(shí)反硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的反應(yīng)速度會(huì)迅速降低，尤其當(dāng)溫度低于5℃時(shí)硝化反應(yīng)將完全停止。曾有研究表明當(dāng)進(jìn)水溫度處于10~25℃范圍內(nèi)時(shí)，CASS工藝對(duì)TP的去除效果隨溫度的升高而明顯增大，主要有兩方面的原因：一是聚磷菌的活性會(huì)隨溫度的升高而增大，二是溫度升高時(shí)脫氮的效果會(huì)隨之提高，脫氮除磷菌在去除污水中部分氮的同時(shí)也去除一定量的磷，進(jìn)而加大磷的去除量。因此，溫度對(duì)CASS工藝脫氮除磷是有一定的影響的。而該鎮(zhèn)處于高海拔山區(qū)(約800m)，冬季氣溫較低，平均氣溫小于10℃。
4.3 曝氣量的影響
DO濃度的控制對(duì)脫氮除磷至關(guān)重要，通過控制DO濃度可以實(shí)現(xiàn)高效的同步硝化反硝化和生物除磷[6]。付朝臣等[7]研究發(fā)現(xiàn)，CASS工藝好氧區(qū)的TP去除率較高的是DO維持在2mg/L左右時(shí)。而該廠在實(shí)際運(yùn)行時(shí)，在CASS池主反應(yīng)階段，DO值由于一些操作上的原因，經(jīng)常出現(xiàn)DO值在整個(gè)曝氣階段還不到1mg/L，且該廠每個(gè)階段進(jìn)水曝氣與完全曝氣總共為2h，曝氣量的不足導(dǎo)致厭氧時(shí)間延長(zhǎng)，主反應(yīng)區(qū)會(huì)發(fā)生過量釋磷現(xiàn)象，從而造成除磷效果下降。
4.4 SRT(污泥齡)的影響
徐偉峰等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)SRT為15d時(shí)，磷的去除效果最佳，該廠SRT實(shí)際天數(shù)為30d左右，SRT過長(zhǎng)導(dǎo)致厭氧區(qū)發(fā)生無(wú)效釋磷，這些磷并沒有伴隨著聚β-羥基丁酸的利用而吸收，從而降低了除磷效果。
五、建議與對(duì)策
通過對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果的分析，針對(duì)脫氮效果不佳，除磷效果差的情況，提出以下建議對(duì)策：
當(dāng)?shù)卣畱?yīng)有目的、有計(jì)劃的對(duì)污水收集管網(wǎng)進(jìn)行改造，讓雨污分流更加徹底，以提升進(jìn)水有機(jī)質(zhì)含量，提高C/P與C/N，進(jìn)而提高脫氮除磷效果。
鑒于壽寧地理環(huán)境條件，有必要在格柵池與CASS生化池間增設(shè)一個(gè)加熱系統(tǒng)，備用于冬季低溫季節(jié)。
在提高曝氣量有困難的情況下，可適當(dāng)延長(zhǎng)曝氣時(shí)間，將曝氣時(shí)間改為2.5至3.0h，并且增加剩余污泥排放量，降低污泥濃度，使污泥齡縮短至15d左右，最大限度同時(shí)滿足脫氮除磷的要求。
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