CASS工藝優(yōu)化運行探索

摘要：CASS法是在間歇式活性污泥法（SBR法）的基礎上演變而來的，在此通過臨桂西城污水廠的CASS工藝情況，淺談調(diào)試和自控運行過程的優(yōu)化管理，為推廣CASS工藝應用奠定良好的基礎。

一、臨桂西城污水處理廠簡介

1、設計規(guī)模及水質(zhì)要求

臨桂污水處理廠位于臨桂縣秧塘工業(yè)區(qū)南面，占地3.2公頃，污水處理規(guī)模為3.0萬噸/天。采用CASS工藝，設計進出水指標如下表1所示。

表1設計進出水指標

2、臨桂污水處理廠工藝流程圖見圖1

3、工藝流程說明

污水中含有大量較大顆粒的懸浮物和漂浮物，經(jīng)過格柵截留，除去上述污物，對水泵機組及后續(xù)處理構筑物具有重要的保護作用。污水經(jīng)集水池用潛污泵提升至廠內(nèi)配水井中自流至細格柵，經(jīng)過細格柵進一步去除細小顆粒的懸浮物和漂浮物，而后進入旋流沉砂池，在沉砂池中可除去比重較大的無機顆粒如砂等，通過旋流及攪拌作用，使無機顆粒分離至沉砂池底部。通過鼓風機股入壓縮空氣將砂氣提至砂水分離中，通過砂水分離進行砂和水分離。污水經(jīng)沉砂池后由D=700mm的管道自流進入CASS池，經(jīng)過CASS池曝氣、沉淀處理后，通過潷水器排除處理后的污水，通過二氧化氯接觸池進行消毒處理，污水達到GB18918-2002一級B類標準，完全達標后排放至小太平河。

4、污水預處理系統(tǒng)

原污水從廠前小太平河泵站通過壓力管道提升至廠內(nèi)構筑物中，主要設備有：

（1）格柵
粗格柵（廠外小太平河泵站），進水渠道寬度為1.2米，格柵間距為20mm，共兩臺，每臺功率1.1kw；細格柵進水槽寬度為1.6米，選用回轉式格柵除污機2臺，柵條間隙10mm，每臺功率0.75kw，配有螺旋輸送器，功率P=2.2kw，以方便柵渣輸送。

（2）潛水泵
廠前泵站設有大小潛水泵各三臺，大泵型號為Q=800m3/h，H=20m，N=75kw；小泵型號為Q=360m3/h，H=15m，N=22kw。

（3）旋流沉砂池
設有旋流沉砂池兩座，直徑為2.4m，并設有型號為XLCQ-600的攪拌機。氣提鼓風機型號為HC-60S，功率為2.2kw。砂水分離器型號為LSSF-260，功率為0.37kw。

5、CASS池

CASS池是本工程的關鍵構筑物，由預反應區(qū)和主反應區(qū)組成，共有四組生物反應池，每租池寬22m，預反應區(qū)與主反應區(qū)長度分別為33m和9m，設計有效水深5.8m，有效容積5000m3。每組可獨立運行或多個池子通過進水電動閥交替使用連續(xù)運行。主要設備有：

（1）電動閘閥
在各生物池進水管道上安有型號為YDF2100LZ型電動進水閘閥4個，型號為DZW15進氣閘閥4個。

（2）水下攪拌機
在厭氧池內(nèi)，每組生物池安裝有WJ-3-8-368型號的水下攪拌機4臺，其中有3臺功率3kw，1臺功率4kw。

（3）回流泵
每組生物反應池設一臺回流泵，型號WQ/C475-5.5-2，回流泵額定流量為170m3/h，額定揚程為8米，功率為5.5kw。

（4）潷水器
潷水器是CASS工藝中的關鍵設備，采用SHB-2000型潷水器，功率為2.2kw。

6、污泥處置單元

（1）污泥調(diào)節(jié)池
污泥調(diào)節(jié)池廠5米，寬5米，水深4米，體積為100m3。當生物池污泥濃度較高時，需進行排泥，排泥方法在潷水或閑置階段，打開剩余污泥閥時，通過重力進行排泥至污泥池。

（2）污泥螺桿泵
采用兩臺型號為G70-1+MBW75-Y7.5污泥螺桿泵，額定流量為25-45m3/h，功率為7.5kw。

（3）帶式濃縮脫水一體機
污泥脫水機選用JBSD1500S7型脫水機2臺，濾帶寬1.5m，功率3.7kw。污泥脫水后，含水率約80%，分別由一臺廠10.5m的水平無軸螺旋輸送機和一臺長8m，安裝傾角15度的無軸螺旋輸送機輸送至污泥大棚，經(jīng)過脫水處理后的污泥外運。

7、鼓風機房
鼓風機房共3臺風機，1#風機向1#、2#生物池供氣，3#風機向3#、4#生物池曝氣。2#風機備用，啟動方式采用降壓啟動。采用百事德機械（江蘇）有限公司的羅茨風機，西門子配套電機。風機型號為BK9020，額定流量為59.91m3/min，功率為110kw。

二、CASS工藝調(diào)試的特點

1、CASS池培菌方式的選擇

針對目前新采用CASS工藝的污水廠均為城鎮(zhèn)污水處理廠，市區(qū)有運行中的污水處理廠，因此可采用周邊污水廠的活性污泥進行培菌，采用這種方式的培菌特點是受進水水質(zhì)、水量、水溫等條件影響小，污泥濃度、微生物的活性較好控制，活性污泥濃度可以直接達到運行要求的濃度，整個培菌過程方便快捷。臨桂西城污水處理廠位于桂林市臨桂縣郊區(qū)，距桂林市上窯污水處理廠只有14公里左右的路程，該廠采用上窯污水處理廠經(jīng)過污泥脫水處置后含水率為80%左右的新鮮污泥進行接種培養(yǎng)。

2、CASS池培菌過程的操作特點

（1）接種污泥投放點的選擇
污泥的投放地點既考慮投放方便，又必須考慮可以便于攪拌混合的地點進行。對于CASS池，一般可考慮在進水泵房集水井內(nèi)或CASS前端的預處理池內(nèi)投放污泥。由于受場地影響，臨桂西城污水處理廠采用的是投加污泥至內(nèi)設攪拌器的儲泥池內(nèi)進行。為使團狀污泥得到充分攪拌溶解，投入污泥前利用CASS池末端的剩余污泥管道將CASS池內(nèi)的水放到儲泥池3米水深處，投加污泥后及時開啟攪拌器進行攪拌，使污水污泥充分混合，然后利用移動式泥泵將混合污泥提升至1#CASS池中。

（2）活性污泥的調(diào)配
對于臨桂西城污水處理廠，單個CASS生物池內(nèi)接種污泥混合液污泥濃度在8000mg/L左右，生物池上白色泡沫完全消失，生物池可見黃褐色污泥絮體，沉降比大約為10%左右，此時表明該生物池的污泥量基本達到要求，停止向生物池投放接種污泥。其他生物池需要投入運行時，則進行污泥調(diào)配。方法為打開進水閥，活性污泥通過液位差靜壓力流向至液位較低的CASS池中，達到液位平衡后污泥停止轉移。仍后在向污泥多的生物池進水從而提高水位，再次將污泥轉移。當需要生物池的液位較高時，通過潷水器潷水從而降低該池液位，這樣可以逐步完成活性污泥的轉移。采用單池培養(yǎng)后再進行污泥調(diào)配，可以大大加快活性污泥培養(yǎng)的進度，同時采用這種方式，當污水廠內(nèi)部分構筑物及設備需進行整改時，不影響調(diào)試進度。

（3）活性污泥的馴化
對于許多出水流經(jīng)村邊河流的城鎮(zhèn)污水廠，為確保村民的用水安全，調(diào)試期間出水完全合格非常重要。通�；钚晕勰嗟鸟Z化受進水水質(zhì)、季節(jié)特點、水溫情況影響，污泥馴化是否良好的依據(jù)是活性污泥能否適應進水水質(zhì)的變化，是保證出水質(zhì)量的關鍵。針對CASS池循環(huán)運轉方式為：進水→曝氣→沉淀→排水和閑置階段，每個階段的時間控制都可以根據(jù)需要靈活把握的特點。通過逐步調(diào)節(jié)生物池的各工序的時間，可確保出水水質(zhì)達標排放。臨桂西城污水處理廠在活性污泥馴化過程中具體過程如下：開始單池每天進水兩次，每次1000m3，日處理量2000m3，持續(xù)三天。第四天后單池每天進水兩次，每次2000m3，日處理量4000m3，第七天后持續(xù)保持單池每天進水三次，每次2000m3，日處理量6000m3，分三個周期進行，每周期8小時，進水2小時，曝氣4小時，靜沉1小時，潷水1小時的循環(huán)方式運行，出水數(shù)據(jù)通過在線COD、氨氮測定儀、磷酸儀表測定。整個馴化過程持續(xù)10天左右。

三、CASS運行過程的優(yōu)化組合

1、生物池投入運行數(shù)的優(yōu)化確定
對于新建的污水廠，由于進水量還達不到設計水量或設備及構筑物需整改等原因，這都不需要所有的CASS生物池投入運行。如表2所示：以日設計量為3萬噸的臨桂西城污水處理廠為例，當日進水量大于2.4萬噸時，即進水量大于設計的80%水量，4組CASS池全部投入運行。當日進水量在1.6-2.4萬噸時，即進水量在設計的53%-80%，水量可以采用三組CASS池運行。當進水量小于1.6萬噸/天時，即進水量小于設計的53%時可采用兩組CASS池運行。此時進水方式為間歇式進水。通過優(yōu)化方案確定投入運行的池數(shù)，既保證CASS生物池的污泥活性，同時能更好的控制進水泵房的水位，確保水量生產(chǎn)任務完成。

表2運行方式與電耗一覽表

2、根據(jù)運行方式的優(yōu)化選擇

從表2可以看出，當處理量為：24000-31920m3/天，采用A模式運行。A模式：進水階段1.5-2小時，曝氣時間2.5-2小時。進水和曝氣總時間為4小時。最大流量為1330m3/h，最小流量為1000m3/h。此時的運行方式基本上與設計運行參數(shù)相符，進水濃度低于或接近設計進水濃度，進水水量達到設計水量，污水處理電耗在0.126-0.135kwh/噸之間。當日處理量為：19200-24000m3，進水各項污染物濃度較高，出水NH3-N濃度較高時，可采用B模式運行，運行周期為8小時，四座CASS池同時運行，進水時間2-2.5小時，曝氣時間4.0-3.5小時。最大流量為1000m3/h，最小流量為800m3/h，此時污水處理電耗在0.195-0.211kwh/噸之間。當進水濃度低于或接近于設計進水濃度的情況，采用C模式運行，進水階段2-2.5小時，曝氣時間2.0-1.5小時，此時的污水處理電耗較低，在0.108-0.128kwh/噸之間。同樣，當進水量在12000-16000m3/天時，進水濃度較高時按照D方式運行，運行電耗在0.188kwh/噸左右。由于E方式為間歇進水運行，運行電耗變化較大，電耗在0.156-0.223kwh/噸之間。通過表2可以根據(jù)進水水質(zhì)情況調(diào)節(jié)進水時間和曝氣時間，從而確定運行周期，最終達到有效控制出水水質(zhì)和經(jīng)濟運行的目的。

3、自控運行模式優(yōu)化探索

對于CASS工藝，由于各CASS生物池循環(huán)運行，進水閥門的調(diào)節(jié)非常頻繁，相互牽涉和涉及的因素較多，因此自控系統(tǒng)設計完善程度是保證污水廠是否可靠及經(jīng)濟運行的關鍵。主要在以下幾方面：

（1）泵房的自控
泵房水位的控制設置：設置干保護水位停機、低水位報警、一臺水泵運行水位、二臺水泵運行水位、三臺水泵運行水位、溢流水位報警。通過編程控制，確定開機臺數(shù)后通過變頻器調(diào)節(jié)，從而有效控制水泵流量。

（2）生物池交替運行自控調(diào)節(jié)
在CASS生物處理系統(tǒng)匯中，通過進水流量計獲取流量數(shù)據(jù)。通過COD、NH3-N等出水監(jiān)測儀表進行出水水質(zhì)判斷，從而在自控軟件包中選擇A、B、C、D、E運行方式運行。以A方式運行為例：當每組生物池的前端都設有水位計，當1#生物池達到設定的額定水位時，關閉1#進水閥，打開2#進水閥。打開1#CASS池的進氣閥，開啟對應的1#風機。從進水閥開啟至關閉時間為進水階段時間設為T1，進水時間和曝氣時間為4小時，則曝氣時間T2=4-T1。到達曝氣時間T2后關閉1#風機，關閉1#生物池進氣閥，沉淀時間均設定為1小時，沉淀1小時后潷水器開啟，進行潷水。從表2可以看出，進水周期可為6小時、8小時進行設置，進水時間和曝氣時間之和分別為6小時和4小時。通過電腦采集出水數(shù)據(jù)，當采用6小時運行周期，曝氣時間較短，出水不合格時，自控系統(tǒng)發(fā)出報警，經(jīng)確認后選擇8小時的運行周期方式，從而確保出水水質(zhì)，保證CASS工序的正常運行。

（3）潷水過程自控設置
CASS工藝是根據(jù)污水廠得設計規(guī)模選定潷水器型號，從而確定潷水器的最大排水量。潷水器的運行要求是排水均勻，上清液通過潷水器排出時不會擾動已沉淀的污泥層。潷水過程通過潷水器上的微型PLC編程進行控制，通過潷水器拉桿下降速度控制出水板水力負荷，每次潷水階段開始時，潷水器以一定的速度首先由最高限位位置開始下降，下降過程為：剛開始電機以50Hz速度下降1分鐘后改為15Hz，運行20min后改為14Hz，接著運行20min后改為13Hz，再運行10min后改為10Hz，當?shù)竭_潷水器下限行程時，靜止3分鐘，而后以50Hz的速度向上提升，直到潷水器設置的最高位置，即原始位置自動停止。潷水器的限位開關可以根據(jù)工藝需要進行調(diào)整，從而可以自動控制潷水器的每次排水量。具體參見http://www.yiban123.com更多相關技術文檔。

（4）污泥系統(tǒng)的自控調(diào)節(jié)
在CASS沉淀階段、潷水階段、進水階段都可根據(jù)工藝需要進行污泥回流或排泥。有如下設置方式：
a.在電腦上編程設置，污泥攪拌器、回流泵的啟閉與進水電動閥門啟閉同步運行。
b.手動時間設置。例如可以通過設定回流泵或排泥電動閥對回流及排泥時間進行控制。
C．流量及液位控制。通過剩余污泥流量計及儲泥池液位進行控制，當剩余污泥流量達到設定流量或儲泥池達到最高液位時關閉。

四、CASS存在的問題及優(yōu)化探討

1、工藝管線的設計

CASS工藝進水、污泥回流都是通過閥門控制進行調(diào)配，因此CASS工藝閥門特別多，管線較長。臨桂西城污水處理廠進水、出水閥門均設在CASS池底端，并設置在閥門井內(nèi)。存在以下問題：

（1）手動操作時需下池操作，非常不便；
（2）下暴雨時，閥門井內(nèi)會出現(xiàn)積水現(xiàn)象；
（3）當閥門密封不嚴造成泄漏時，會造成淹沒電動閥門電機現(xiàn)象；
（4）維修閥門時需停產(chǎn)才能進行。
建議設計時工藝管線中盡量少設置地下閥門井，如進水的分配在CASS上端進水渠內(nèi)分配，這樣每道閥門操作方便，閥門泄漏也不會產(chǎn)生太大問題。出水閥門設置在地面以上的出水管豎管上，操作方便，不需設閥門井。

2、閥門的配置問題

由于CASS工藝閥門的開啟大部分都是通過電動裝置進行控制，各電動閥門的質(zhì)量必須有良好的保證。否則由于一組閥門的問題都會導致污水廠停產(chǎn)運行，這是CASS工藝對設備要求有較高的設備完好率。因此CASS池的電動閥門一定要選擇質(zhì)量可靠、穩(wěn)定的設備。另外，電動閥門必須設可以脫開電動頭的手動開啟裝置。

3、污泥集泥系統(tǒng)問題

CASS生物池的污泥沉淀過程中污泥均勻沉積，沒有收刮泥的集泥設備，污泥回流濃度及排泥濃度較低，回流污泥量不大，使得厭氧階段污泥濃度不能達到要求，影響該階段聚磷菌的磷的釋放，從而影響該工藝的除磷效果。建議在回流泵的進泥管和剩余污泥排泥管等多處，設置泥斗及排泥裝置。

4、曝氣裝置的選擇

由于CASS池曝氣、沉淀、潷水交替運行，臨桂西城污水處理廠采用盤式陶瓷曝氣系統(tǒng)，曝氣完畢后，曝氣管路中存有余氣，潷水后水位下降，水壓低于氣壓，氣體排出，易出現(xiàn)污泥隨出水排出，影響出水水質(zhì)的現(xiàn)象。通常避免此方法的方式，打開排曝氣冷凝水閥門進行泄氣，但此方法操作頻率高，勞動量較大，夜間操作困難。因此建議對于CASS池曝氣系統(tǒng)的設計最好選擇張緊系統(tǒng)較好的曝氣膜，當不曝氣時，膜收縮，氣體不易排出，保證污泥層的穩(wěn)定，從而保證出水水質(zhì)。

5、出水流量計及出水管的設計選型

CASS工藝具有進水連續(xù)、出水間斷的運行特點。由于潷水器在剛開始運行時，出水量較大，出水流量可以達到6500L/s，是進水流量的5倍以上。因此出水流量計的選型與進水流量計不能完全一致。另外，出水管的設計也必須考慮排水量較大時計算，否則出現(xiàn)排水不暢，造成潷水器浮渣擋板全部淹沒，浮力增大，排水過程不能有效的擋住浮渣，造成潷水器超負荷易損壞的現(xiàn)象。

6、CASS對自控系統(tǒng)要求

CASS工藝由于是交替式運行，設備的啟閉操作較頻繁，因此對自控系統(tǒng)完善程度要求高，一旦出現(xiàn)設備不能自控或者出現(xiàn)不能遠程控制的現(xiàn)象，導致運行過程中，操作人員工作量大。例如臨桂西城污水處理廠出現(xiàn)進水閥不能電動控制時，操作人員開啟閥門的強度非常大，污水廠難以正常生產(chǎn)。特別是對于運行多年的污水廠，設備和自控都會出現(xiàn)不同程度的磨損及老化現(xiàn)象，問題會更嚴峻，這需要在理論和實踐上對其進行深入的研究。