摘 要：循環(huán)活性污泥系統(tǒng)簡稱為CASS(Cyclic Activated Sludge System)工藝，是一種在SBR工藝和氧化溝技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出的新工藝。CASS池是系統(tǒng)的核心。污水中的大部分污染物在此降解、去除。它將生物反應(yīng)過程和泥水分離過程集中在同一個池內(nèi)進行。CASS反應(yīng)池分為生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和好氧區(qū)。選擇區(qū)的基本功能是防止污泥膨脹，污水中溶解性有機物能夠通過酶反應(yīng)而被污泥顆粒吸附除去，回流泥中的硝酸鹽可在該選擇區(qū)內(nèi)得以反硝化；在兼氧區(qū)內(nèi)，有微量曝氣，基本處于缺氧狀態(tài)，有機物在此區(qū)內(nèi)得到初步降解，同時也可除去部分硝態(tài)氮；好氧區(qū)為曝氣區(qū)，主要進行硝化和降解有機物，同時也進行硝化反硝化過程。

阜新啤酒廠建于1981年，建廠初期由于規(guī)模較小，生產(chǎn)過程中污水直接排人細河。近年來企業(yè)規(guī)模不斷擴大，污染也越來越嚴重，其COD排放量占阜新全市工業(yè)污染量的20％以上。雖然采取了干法排糟、酵母回收等措施，減少了廢水中酒糟和酵母等污染物的含量，但仍不能達標排放，對細河兩岸的生態(tài)系統(tǒng)和細河本身造成嚴重污染。

一、污水水質(zhì)水量

啤酒生產(chǎn)以大麥和大米為原料，輔以啤酒花和鮮酵母，經(jīng)較長時間發(fā)酵釀造而成。污水中有機物濃度較高，雖然無毒，但易腐敗，對水體造成嚴重危害。

1．廢水成分
    廢水主要來自麥芽、糖化、發(fā)酵、灌裝及生產(chǎn)用冷卻廢水等，各車間廢水水質(zhì)見表1。

2．設(shè)計進出水水質(zhì)水量見表2。

二、工程設(shè)計

1．方案選擇

啤酒廢水屬中高濃度有機廢水，有很好的可生化性，但生產(chǎn)季節(jié)性較強，排放不連續(xù)，尤其是地面沖洗水，水量和濃度波動較大。該廠將各車間的廢水匯集到一起，因無機負荷并不高，不適合目前國內(nèi)常用的“厭氧+好氧”方法中對原水COD>6000mg／L的要求。另外，阜新地處東北，即使采用中溫厭氧消化也需達到30cC，冬季熱費用加大，占地面積也大，故不采用“厭氧+好氧”方法。

啤酒廢水中含有大量有機碳而氮源含量較少，在進行傳統(tǒng)的生化處理中，其含氮量遠遠低于BOD：N：100：5(質(zhì)量比)的要求，致使有些啤酒廠采用傳統(tǒng)活性污泥法時，在不補充氮源情況下處理效果很差，甚至無法運行。經(jīng)多種方案比較，確定采用CASS法處理啤酒廢水。

2．CASS法工藝藝流程

廢水經(jīng)格柵除去粗大雜物后，進入集水池內(nèi)，經(jīng)水泵提升進入CASS反應(yīng)池中，使廢水中的大部分污染物在池中得到降解和去除。廢水在這里得到生化處理，處理后的廢水排入砂濾池，經(jīng)過濾消毒后排人細河。CASS反應(yīng)的剩余污泥排人濃縮池中，經(jīng)濃縮后進入帶式壓濾機脫水，脫水后的干污泥外運，壓濾機濾出水與濃縮池上清液返回集水池內(nèi)。工藝流程見圖1。

該法具有以下特點：工藝簡單，穩(wěn)定可靠，操作維修方便，無需進行大量污泥回流；運行周期靈活可變，耐沖擊負荷能力強；能同時實現(xiàn)硝化／反硝化，以去除污水中總氮，處理效率高，出水水質(zhì)好；池中沒有吸附選擇區(qū)，故無污泥膨脹，污泥產(chǎn)生量少；在同一池內(nèi)進行產(chǎn)物降解過程和泥水分離過程，無需設(shè)置初沉池和二沉池，初投資低，運行費用少，占地面積�。徽紫到y(tǒng)實行全自動控制，節(jié)省人工費用；組合簡單，便于分階段施工。

三、主要構(gòu)筑物及設(shè)計參數(shù)

1．格柵除污機

用于去除廢水中大顆粒固體污染物(瓶蓋、標簽等)，以防止對泵的損害并可降低部分污染負荷，廢水過柵速度V=0.7m／s，格柵總寬B=800mm，總深l0rn。

2．集水池

啤酒生產(chǎn)工藝廢水水質(zhì)水量相對比較穩(wěn)定，但車間地面沖洗水、消毒水等尚有一定的沖擊性，設(shè)備檢修等也有一定的影響。因此，雖然CASS池具有一定的抗沖擊負荷的能力，但集水池的均化水質(zhì)、水量作用是不可替代的。集水池的有效容積為720m3，廢水停留時間4h。

3．CASS反應(yīng)池

循環(huán)活性污泥系統(tǒng)簡稱為CASS(Cyclic Activated Sludge System)工藝，是一種在SBR工藝和氧化溝技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)出的新工藝。CASS池是系統(tǒng)的核心。污水中的大部分污染物在此降解、去除。它將生物反應(yīng)過程和泥水分離過程集中在同一個池內(nèi)進行。CASS反應(yīng)池分為生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和好氧區(qū)。選擇區(qū)的基本功能是防止污泥膨脹，污水中溶解性有機物能夠通過酶反應(yīng)而被污泥顆粒吸附除去，回流泥中的硝酸鹽可在該選擇區(qū)內(nèi)得以反硝化；在兼氧區(qū)內(nèi)，有微量曝氣，基本處于缺氧狀態(tài)，有機物在此區(qū)內(nèi)得到初步降解，同時也可除去部分硝態(tài)氮；好氧區(qū)為曝氣區(qū)，主要進行硝化和降解有機物，同時也進行硝化反硝化過程。CASS池是一個間歇反應(yīng)器，在此反應(yīng)器內(nèi)不斷重復(fù)地進行曝氣與非曝氣過程。污水按一定周期和階段得到處理，每一循環(huán)有下列各個階段組成：進水／曝氣／污泥回流階段——完成生物降解過程；非曝氣／沉淀階段——實現(xiàn)泥水分離；潷水／剩余污泥排除階段——排出上清液；閑置階段——恢復(fù)活性污泥活性。

上述各階段組成一個循環(huán)操作周期，根據(jù)污水水量和濃度，它的運轉(zhuǎn)方式可采取6周期／天、4周期／天、3周期／天的形式，每周期運行時間分別為4、6、8小時。循環(huán)過程中，首先進行充水、曝氣和污泥回流，CASS池內(nèi)的水位隨進水而由初始的設(shè)計最低水位逐漸上升至最高設(shè)計水位。當(dāng)經(jīng)過一定時間曝氣與混合后停止曝氣，在靜止的條件下使活性污泥絮凝并進行泥水分離。沉淀結(jié)束后通過移動堰表面潷水器排出上清液并使水位恢復(fù)至設(shè)計最低水位，然后重復(fù)運行。為保證系統(tǒng)在最佳條件下運行，必須定時排泥，排出剩余污泥的過程一般在沉淀結(jié)束后進行，污泥濃度可高達10g／L，所排出的剩余污泥量要比傳統(tǒng)的活性污泥處理工藝少得多。

CASS反應(yīng)池設(shè)置2個，外形尺寸為50×20×5m。容積負荷為0.9—1.5kgBOD5／m3·d，停留時間6h。

4．潷水器

潷水器是CASS法的關(guān)鍵設(shè)備，旋轉(zhuǎn)式潷水器運行可靠，負荷大，潷水深度行程大，可控性好。主要裝置有浮箱、堰口、支撐架、集水支管、集水總管(出水管)、軸承、電動推桿、減速機、電機等。潷水器負荷25—32L／m·s，潷水范圍1.0—2.3m，潷水保護高0.3—1.0m。

5．砂濾池

濾池幾何尺寸為：9×20×4.5m，濾速為1m／h，濾料每周更換1次，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

6．污泥濃縮池

濃縮池采用平流式，幾何尺寸為8×7×6m，停留時間為3h，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
 
四、主要設(shè)備及電耗參數(shù)  見表3

注：以上未包括照明用電。

污水從集水池進入CASS池，再由CASS池出水，幾乎所有的污染物均在CASS池內(nèi)去除，結(jié)果見表4。

五、工程投資

1．初投資  包括土建和設(shè)備兩大部分，見表5、表6。

2．運行費用

由電費、人工費、藥劑費等組成。

(1)電費：從表3可見電耗為3679.4度／天，電價以0.6元／度計，按設(shè)計處理能力5000噸／天計，則噸耗電費用為：3679.4×0.6／5000=0.44元／噸。

(2)人工工資：污水處理站定員10人，人均工資以1萬元／年計，則年工資費用為10萬元，若年運行時間按330天計，則每噸水的人工工資為0.055元。

(3)藥劑費用：污泥脫水藥劑，若去除1kgBOD生產(chǎn)干泥按0.1kg計，則每天產(chǎn)生的干泥為0.65t，污泥濃縮后含水按98％計，則污泥量為32.5t／d，污泥脫水藥劑采用2HL8藥劑，投加比例為0.6％，藥劑購價為1000元／噸，則噸水的藥劑費用為0.035元／噸水。

CASS法與傳統(tǒng)的普通活性污泥法經(jīng)濟性比較見圖2。

 
六、討論

1．阜新地處東北，CASS法冬季運行成為關(guān)鍵問題。由于冬季啤酒產(chǎn)量小，污水在CASS池內(nèi)的停留時間長；另外，生化反應(yīng)又是一個放熱過程，而且啤酒污水本身具有一定的溫度，所以冬季的低溫不會對CASS池出水水質(zhì)產(chǎn)生太大的影響。

2．CASS法優(yōu)點之一是可脫磷、脫氮。利用回流污泥、回流硝化液在第一級進行硝化過程，產(chǎn)生甲烷的安全性成為焦點問題之一。

在CASS池內(nèi)，各級的容量比是1：5：30，故此污水在第一、二級的停留時間較短，產(chǎn)生的甲烷氣體較少；由于池子露天運行，所以產(chǎn)生的甲烷氣體不會成為人身及安全生產(chǎn)的隱患。

3．CASS池運行周期的設(shè)定。CASS工藝的操作周期根據(jù)污水水質(zhì)的不同而設(shè)定，因此具有很強的抗沖擊性和廣泛的適用性。詳見表7。

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