1、CASS污水处理工艺简介CASS池的具体介绍4工艺流程3工艺概述1工艺说明2CASS工艺的设计6CASS池的运行管理5目录CASS工艺概述nCASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。其基本结构是：在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。该工艺最早在国外应用，为了更好地将
2、其引进、消化，开发出适合我国国情的新型污水处理新工艺，总装备部工程设计研究总院环保中心于1994年在实验室进行了整套系统的模拟试验，分别探讨了CASS工艺处理常温生活污水、低温生活污水、制药和化工等工业废水的机理和特点以及水处理过程中脱氮除磷的效果，获得了宝贵的设计参数和对工艺运行的指导性经验。并将研究成果成功地应用于处理生活污水及不同种工业废水的工程实践中，取得了良好的经济、社会和环境效益。该院开发的CASS工艺与ICEAS工艺相比，负荷可提高1-2倍，节省占地和工程投资近30%。CASS工艺说明nCASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的，它是在CASS反应池前部设置了生
3、物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。其工作过程可分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。根据进水水质可对运行参数进行调整。nCASS工艺分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个
4、推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。经过模拟试验研究，CASS工艺已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，并取得了良好的处理效果。CASS工艺与传统活性污泥法的比较 n建设费用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省2030。工艺流程简单，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CAS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35。n（以10万吨的城市污水处理厂为例：传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS法总投资约1.1亿；传统活性污泥法占地面积约为180亩，CASS法占地面积约120亩。）
5、n运行费用省。由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运行费用可节省1025。n有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮除磷功能。（对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。）n管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。n污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。CASS工艺与间隙进水的SBR或CAST的比较 nCASS反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态，因此
6、，提高了对难降解有机物的去除效果；nCASS进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控件元件，单个池子可独立运行，而SBR或CAST进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上交替使用，增加了控制系统的复杂程度。nCASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为1/23/4；CASS抗冲击能力较好。nCASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。CASSCASS工艺废水处理流程图工艺废水处理流程图外运上清液回流剩余污泥污泥储池污泥池脱水机房剩余污泥污 泥回流出水生物过滤池风机房曝气混凝沉淀池CASS池集水调节池污水冷却塔机械格栅进水CASS池的演示图CASS池的构建n在C
7、ASS的前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。在池的末端设有潜水泵，污水通过潜水泵不断从主曝气区抽送至生物选择区中，污泥的回流量按最大处理量的20考虑。选择区通常在厌氧或兼氧的条件下运行，污泥首先与其中的回流污泥混合，使基质浓度较高，微生物通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用，另外在这个区的难降解大分子物质易发生水解作用，这对提高有机物的去除率具有一定的促进作用。CASS池
8、的操作流程n1曝气阶段n由曝气装置向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3-N。n2 沉淀阶段n此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。n3 滗水阶段n沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。此时反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。n4 闲置阶段n闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。CASS技术特征n1 连续进水，间断排水nCASS工艺可连续进水，虽然CASS工艺设计时均考虑为连续进水，但在实际运行中即
9、使有间断进水，也不影响处理系统的运行。n2 运行上的时序性nCASS反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。n3 运行过程的非稳态性n每个工作周期内排水开始时CASS池内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。n4 溶解氧周期性变化，浓度梯度高nCASS在反应阶段是曝气的，微生物处于好氧状态，在沉淀和排水阶段不曝气，微生物处于缺氧甚至厌氧状态。CASS中微生物的分类1 1、细菌、细菌n体积微小，表面积大接触能力好；n有很强的吸附、降解能力；n外形：球形、杆菌、螺旋形聚集一起形成菌落；n不同水质
10、的废水中，细菌种类不同适者生存。2 2、真菌、真菌n多存在于生物滤池中；低pH酸性废水适合生存；降解含氰废水。3 3、原生动物和后生动物、原生动物和后生动物n一般在生活污水中大量存在n其代谢原理（1）体表吸收溶解性有机物；（2）吞噬细小有机颗粒和游离细菌n轮虫是污水、废水处理后段工艺中经常出现的指标性后生动物。它的出现一般表明水质较好。4 4、微型藻类、微型藻类n放出氧气，减少营养物质，使无机盐含量减少。CASS池鼓风曝气系统n鼓风曝气系统由鼓风机、曝气装置和一系列连、通的管道所组成。鼓风机将空气通过一系列管道输送到安装在生化池底部的曝气装置，经过曝气装置，使空气形成不同尺寸的气泡。气泡经过上
11、升和随水循环流动，最后在液面处破裂，在这一过程中产生氧向混合液中转移的作用。CASS池下曝气头CASS用滗水器运行中的CASSCASS池正常运行的必要条件n1、保持足够的微生物量和活性；n2、保证活性污泥、氧气、废水充分混合接触；n3、提供足够的氧气供微生物利用；n4、悬浮固体应与废水有效分离外界环境对CASS影响n1、温度：2035 低温，影响效果n2、酸碱度：6 9n3、营养物质：C：N：P100：5：1n4、溶解氧：2 4mg/L，出水在1mg/Ln5、相互影响（1）互生关系（2）对抗关系CASS活性泥的性能指标n污泥浓度一般用常用MLSS表示，一般46g/L。nSV30:取曝气池混合液
12、于1L量筒内静置沉淀30分钟后，沉淀污泥体积与原混合液体积之比，以表示。2030左右较好。n曝气池污泥浓度与SVI的关系nMLSS(g/L)=SV30/SVI SVI过低，污泥颗粒细小，紧密，无机成分多，缺乏活性和吸附 SVI过高，污泥难以沉降分离，即将膨胀或已经膨胀 SVI值在70-150之间为正常值。nMISS由四部分组成：活性微生物 Ma 生物难降解物质，惰性有机物 Mi 微生物自身氧化残余物 Me 无机颗粒 Mii n有效成分Ma：由细菌、真菌、原生动物和后生动物组成的微生物生态系统。CASS活性泥正常外观n生物活性含有大量的活性微生物(细菌、原生、后生动物)n絮状，具有极大的比表面积
13、和吸附能力细菌在一定生长条件下的细胞分解物(菌胶团)形成n易于凝聚沉降n一般为黄、褐色，依废水特性和培养条件而异CASS池常见异常及其分析CASS池泡沫分析n棕黄色：活性污泥老化，污泥老化而解体，悬浮在混合液中，附在泡沫上，导致泡沫破裂时间延长，形成浮渣。n灰黑色：活性污泥缺氧，出现局部厌氧反应。另外可分析进水中是否带有黑色无机物质。n白色：粘稠不易破碎泡沫，色泽鲜白，堆积性较好，原因是进水负荷过高；n粘稠但容易破碎，色泽为陈旧的白色，堆积性差，只有局部堆积，原因过度曝气；n彩色：进水带色而且负荷高；进水带洗涤剂或表面活性剂。CASS活性泥的甄别n污泥发黑 这种情况是DO过低，有机物厌氧分解释
14、放H2S，其与Fe生成FeS引起的。可以增加回流量或增加曝气量。n上升污泥 在30min沉降实验的测定时间内，沉降良好但数小时内污泥又上升。是反硝化过程中产生的氮气附着在泥上而使其上浮引起的。n腐化污泥 有时候，虽然没有发生硝化和反硝化过程，但沉淀下去的污泥再次上浮n解絮污泥 对混合液进行沉淀时，虽然大部分污泥容易容易沉淀下去，但上清液中仍然有一种能使水混浊的物质。n过渡曝气污泥 由于曝气使细小的气泡粘附于活性污泥絮体上而引起的一种现象。上浮的污泥经过几分钟后与气泡分离而再次沉淀下来。CASS池浮渣原因分析n黑色稀薄的液面浮渣：活性污泥缺氧n黑色而且堆积过度的液面浮渣：污泥严重缺氧或厌氧n棕褐
15、色稀薄的浮渣：不堆积就正常 n棕褐色而且堆积过度的浮渣：污泥内部产生硝化反应；严重丝状菌膨胀。CASS池异常举例分析n曝气池表面出现浮渣似厚粥覆盖于表面n 浮渣中见诺卡氏菌或纤发菌过量生长，或进水中洗涤剂过量n 清除浮渣，避免浮渣继续留在系统内循环，增加排泥n曝气池泡沫茶色或灰色n 污泥老化，泥龄过长解絮污泥附于泡沫上n 增加排泥好氧池的工艺控制CASS池的PH值npH值是体现溶液或者物质酸碱度的表示方法，表示水中氢离子浓度值。一般我们的pH值控制在6-9。n在实际的废水、污水调节过程中，pH值一般调节成碱性而不要酸性：1、酸性污水、废水更容易腐蚀处理设施；2、偏碱性有利于后段混凝沉淀效果的提
16、升；3、就活性污泥主体微生物来讲，抗碱性污水、废水的能力要优于抗酸性的能力；4、偏碱性废水更容易形成氢氧化物沉淀而为污染物的进一步去除提供便利。pH值异常对各处理段的影响异常pH值表现生化池影响微生物影响pH值过低（低于6）好氧池面有酸味；处理效率下降；原生动物活动减弱真菌大量繁殖，抑制细菌增长pH值过高（高于9）出水混浊；处理效率下降；活性污泥有解体现象；原生动物可见死亡解体。原生动物将由活跃转为呆滞，菌胶团粘性物质解体，活性污泥结构遭到破坏食微比（F/M）nM即MLSS得意思，意为活性污泥浓度。F/M代表的是污泥的负荷食微比表现对应沉降比表现食微比过低1、沉降过程中可出现活性污泥过多2、活
17、性污泥色泽较深3、沉降过程较为迅速4、上清液带有细小颗粒5、沉降的活性污泥压缩性好食微比过高1、活性污泥稀少2、活性污泥色泽鲜淡3、絮凝沉降速度相对缓慢4、上清液混浊5、沉降活性污泥阶段压缩性差污泥龄（t）n污泥龄是指曝气池中工作的活性污泥总量与每日排放的剩余污泥的比值，在稳定运行时，剩余污泥量就是新增长的活性污泥量。因此，污泥龄也是新增长的活性污泥在曝气池中的平均停留时间n调整污泥龄的方法：1、通过设置在池内回流污泥管上的排泥支管排泥；2、直接用排泥泵排泥；3、依靠重力排泥。国家排放标准污水综合排放标准GB 8978-1996n 一级标准 二级标准 三级标准 nCOD其他排污单位 100 1
18、50 500 nCOD酒精 100 300 1000 n氨氮其他排污单位 15 25-npH 一切排污单位 69 69 69 nSS其他排污单位 70 200 400 n一切排污单位：指本标准适用范围所包括的一切排污单位。n其他排污单位：指在某一控制项目中，除所列行业外的一切排污单位。污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999npH值mg/L 6.09.0nCODcrmg/L 150(500)n温度 35 n氨氮mg/L 25.0(35.n注：括号内数值适用于有城市污水处理厂的城市下水道系统 n本标准适用于向城市下水道排放污水的排水户。城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002
19、n控制项目 一级标准（A/B)二级标准 三级标准nCOD 50/60 100 120n氨氮 5(8)/8(15)25(30)-n总磷 1/1.5 3 5 n色度/稀释倍数 30/30 40 50 npH 69/69n括号外为水温12时的控制指标，括号内为水温12时的控制指标n/前后数值分别表示现标准值、原执行标准。主要优点n1.工艺流程简单，占地面积小，投资较低nCASS的核心构筑物为反应池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。n2.生化反应推动力大nCASS工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即
20、被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，因此，CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。n3.沉淀效果好nCASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到SV30高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延
21、长，系统运行不受影响。n4.运行灵活，抗冲击能力强nCASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变比。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时，可经受平常平均流量6倍的高峰流量冲击，而不需要独立的调节地。多年运行资料表明，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值23倍时，处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控
22、制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。所以，通过运行方式的调整，可以达到不同的处理水质。n5.不易发生污泥膨胀n由于丝状菌的比表面积比菌胶团大，因此，有利于摄取低浓度底物，但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势。而CASS反应池中存在着较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌属，有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。污泥膨胀简介n污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的
23、问题，由于污泥沉降性能差，污泥与水无法在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行，而控制并消除污泥膨胀需要一定时间，具有滞后性。因此，选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题n6.剩余污泥量小，性质稳定n传统活性污泥法的泥龄仅27天，而CASS法泥龄为25-30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD产生0.20.3kg剩余污泥，仅为传统法的60%左右。由于污泥在CASS反应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/g MLSS.h以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。而
24、传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/g MLSS.h，必须经稳定化后才能处置。K HERE TO ADD SUBTOPICn7.适用范围广，适合分期建设nCASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。对大型污水处理厂而言，CASS反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。当处理水量小于设计值时，可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处
25、理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单的多。CASS工艺存在的问题n1 水量平衡 工业废水和生活污水的排放通常是不均匀的，如何充分发挥CASS反应池的作用，与选择的设计流量关系很大，如果设计流量不合适，进水高峰时水位会超过上限，进水量小时反应池不能充分利用。当水量波动较大时，应考虑设置调节池。n2 控制方式的选择 CASS工艺的日益广泛应用，得益于自动化技术发展及在污水处理工程中的应用。CASS工艺的特点是程序工作制，可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。整套控制系统可采用现场可编程控制（P
26、LC）与微机集中控制相结合，同时为了保证 CASS工艺的正常运行，所有设备采用手动/自动两种操作方式，后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者供日常工作使用。n3 曝气方式的选择 CASS工艺可选择多种曝气方式，但在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，如穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、螺旋曝气器等。采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时开启，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS工艺自身的特点，选用水下曝气机还可根据其运行周期和DO等情况适当开启不同的台数，达到在满足废水要求的前提下节约能耗的目的。n4 排水方式的选择 CASS工艺的排水要求与SBR相同
27、，当前，常用的设备为旋转式撇水机，其优点是排水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随水排出。CASS工艺沉淀结束需及时将上清液排出，排水时应尽可能均匀排出，不能扰动沉淀在池底的污泥层，同时，还应防止水面的漂浮物随水流排出，影响出水水质。当前，常见的排水方式有固定式排水装置如沿水池不同深度设置出水管，从上到下依次开启，优点是排水设备简单、投资少，缺点是开启阀门多、排水管中会积存部分污泥，造成初期出水水质差。浮动式排水装置和旋转式排水装置虽然价格高，但排水均匀、排水量可调、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随出水排出，因此，这两种排水装置当前应用较多，尤其旋转式排水装置，又称
28、滗水器，以操作灵活、运行稳定性高等优点受到设计人员和用户的青睐。n5 需要注意的其它问题冬季或低温对CASS工艺的影响及控制排水比的确定雨季对池内水位的影响及控制排泥时机及泥龄控制预反应区的大小及反应池的长宽比间断排水与后续处理构筑物的高程及水量匹配问题。在我国发展现状n目前,CASS工艺在国内主要应用于需脱氮除磷的城市污水、小区生活污水及啤酒、屠宰、印染、制药等行业废水的处理。n缺乏科学的设计依据n关键部件的质量不过关n控制问题nCASS工艺是一种改良型的间歇式活性污泥法工艺，适用于有脱氮除磷要求的城市污水及某些工业废水的处理。它具有工艺流程简单、处理效果稳定、占地面积小、投资及运行费用低、
29、耐冲击负荷和脱氮除磷能力强等优点，有广阔的发展前景。随着我国环保产业的迅速发展以及科学研究的不断深入，CASS工艺以它自身独特的优势将在理论和生产应用中实现较大的突破。目前CASS工艺设计计算方法 n CASS工艺属于活性污泥法范畴，但由于其运行方式独特，与传统活性污泥法又有很大的差别。在同一周期内，池内的污水体积、污染物的浓度、DO和MLSS时刻都在发生变化，是一种非稳态的反应过程。n目前CASS工艺设计采用污泥负荷法，该方法不考虑反应池内基质浓度、MLSS和DO含量在时间上的变化，只考虑进出水有机物的浓度差，并忽略同一反应周期内沉淀、滗水和闲置阶段的生物降解作用，采用与传统活性污泥法基本相同的计算公式。nCASS工艺采用污泥负荷法进行设计时，除反应池容积计算与传统活性污泥法不同，其它如反应池DO和剩余污泥排放量等计算方法与传统活性污泥工艺相同。
