CAST 工藝與城市污水處理

□ 付 強

一、CAST工藝簡述

二十世紀七十年代美國開發了序批式活性污泥法（SBR），在流程中只采用一個基本單元，將調節池、曝氣池和二沉池的功能集中于一池，進行水質質量調節、有機物和固液分離等，典型的SBR反應器的運行過程為進水——曝氣——潷水——待機。而CA ST工藝按充水——排水以及曝氣——非曝氣順序不斷進行重復處理，是SBR工藝的一種改進。

CA ST工藝在SBR工藝的基礎上，增加了選擇器及污泥回流設施，并對時序做了調整，從而提高了SBR工藝的可靠性及效率。CA ST工藝每一操作循環由進水曝氣、進水沉淀、潷水、閑置四個階段組成，每個階段組成一個循環，并不斷重復。循環開始時，由于充水池中的水位由一最低水位開始上升，經過一定時間的曝氣和混合后，停止曝氣，以使活性污泥進行凝絮，并在一個靜止的環境及其應用特性中沉淀。在完成沉淀后，由移動式潷水堰排出已處理的上清液，使水位下降至池子所設定的最低水位，然后再重復上述過程，為保持池子中有一個合適的污泥濃度，需根據產生的污泥量排出相應的剩余污泥，排出剩余污泥一般在沉淀結束后進行。

二、CAST工藝的組成及作用

（一）生物選擇器

在CA ST工藝中設有生物選擇器，在此選擇中，廢水中的溶解性有機物物質能通過酶反應機理而迅速去除，選擇器可恒定容積也可變容積運行，多池系統的進、配水池也可用作選擇器。污泥回流液中所含有的硝酸鹽可在此選擇器中得以反硝化，選擇器的最基本功能是調節活性污泥的絮體負荷，防止產生污泥膨脹。

（二）主曝氣區

在CA ST工藝的主曝氣區進行曝氣供氧，主要完成降解有機物和同時硝化、反硝化的過程。

（三） 污泥回流、剩余污泥排放系統

在CA ST池子的末端設有潛水泵，通過此潛水泵不斷地從主曝氣區抽送污泥至生物選擇器中，所設置的剩余污泥泵在沉淀階段結束后將工藝過程中產生的剩余污泥排出系統。

（四）潷水裝置

在池子的末端設有由電機驅動的可升降的潷水堰，以排出處理后的污水，潷水裝置及其他操作過程，如溶解氧和排泥等均實行中央自動控制。

現以綏芬河市為例，對CA ST工藝在城市污水處理中的作用加以簡單介紹。

三、綏芬河城市污水處理廠簡述

綏芬河市污水處理廠現日處理能力為2萬t/天，遠期目標2020年達到4萬t/天，主要處理綏芬河市城市污水，使之出水指標達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》(G B18918－2002)中的一級排放標準中的B標準，這樣可起到保護生態環境的作用。

水處理工藝流程的選擇是工程建設成敗的關鍵，處理工藝是否合理直接關系到水處理系統的處理效果、處理水的水質、運行穩定性、建設投資、運行成本等。因此，必須結合實際情況，綜合考慮各方面因素，慎重選擇適宜的處理工藝流程，以達到最佳的處理效果和經濟效益。

CA ST工藝的特點：1.去除CO D、BO D、SS、氨氮、P效率高。2.能承受較大幅度的流量和有機負荷沖擊。3.占地少，投資低，可靠性好，運行費用較低。4.可有效地控制活性污泥膨脹。5.系統組成簡單，運行靈活。6.與傳統活性污泥法相比，CA ST系統產生較少的活性污泥，因此污泥處理成本相對較低。與A2/O工藝和氧化溝工藝相比，建設運行費用、用地面積都較少；運行操作簡單、靈活；處理能力和適應水質能力都較強。

活性污泥馴化措施有以下幾條

一是以牡丹江市污水處理廠的泥餅作為活性污泥的菌種，將泥水混合液提升至反應池，同時開動攪拌器，啟動一臺鼓風機，保持低風量曝氣。

二是曝氣池的D O（溶解氧）濃度控制在2～4mg/l，可為微生物的生長提供充分的氧量。

三是反應池水位達到潷水器的最低出水高度時，進行2h曝氣、1h靜置，然后提升沒有菌種的污水至反應池，進水的同時排出靜置上清液，排液時間為0.75～1h。

四是排液后繼續提升污水，重復上一步驟。

五是10天后，污泥濃度達到1000mg/l時，各反應池在出水時開回流泵，每次回流30min，以保證大部分污泥留在反應池內進行馴化。

六是在活性污泥馴化的成熟階段，全部池體注滿混合液后按2萬t/d流量，曝氣2h、沉淀1h、排水1h重復操作。

經過30天的調試，該系統日趨完善，出水清澈透明、感觀好，水質得到改善，而且污泥的沉降性能良好，SV%（污泥沉降比） 達15%，M LSS（活性污泥濃度） 達1500mg/l，運行情況見下表。

從表中可知，出水水質達到了《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（G B189192002） 中的Ⅰ級B標準。運行數據表明，主要水質參數去除率均較高，CA ST工藝在該污水處理廠的啟動運行效果良好。

四、存在問題及對策

一是在沉淀階段，池底泥面升高，初期出水特別清澈，流量大時污泥成層外溢。這是由于SV＞90%、SV I＞20mg/l，污泥中絲狀菌占優勢，導致污泥膨脹，這也是污水處理廠最常見的問題。應提高曝氣量，減少進水，降低污泥負荷，加大排泥，可快速改善污泥膨脹狀態及出水水質。

二是CA ST池內泡沫不易多，且呈現茶色或土色。這是由于污泥老化，污泥齡過長，解絮污泥附于泡沫上。應適當增加排泥，減少回流量。

三是CA ST池有臭味且污泥發黑。這是由于D O（溶解氧）不足，有機物厭氧分解析出硫化氫，其與鐵反應生成硫化鐵（FeS）。需增加供氧量，使池內出水D O高于2mg/l并加大污泥回流。

污水廠運行效果表

四是每個工作周期內，排水開始時池內液位最高，排水結束時，液位最低。液位的變化取決于排水比，而排水情況又與反應池的靜沉淀層有關。運行時，要隨時根據水位、水量的變化，調整鼓風機的風壓以及污泥排放和回流的量，摸索出有關的控制參數，提高處理效率，達到高效、低耗的目的。

五、結束語

經過幾個月的運行，綏芬河污水廠已走上正軌，出水清澈、達標后直接排入小綏芬河。污泥經濃縮脫水后作為堆肥直接施用于農田、林地及草場。這樣，既促進了農牧業的發展，又避免了污泥的二次污染，達到變廢為寶，保護環境的目的。事實證明，CA ST工藝是一種理想的脫氮除磷工藝，對于改善城市水質，保護環境起到了重要的作用。