CASS工藝技術經濟評價

段云萍

1 CASS工藝的運行

CASS工藝全稱循環式活性污泥法，是SBR的一種變形，是一種連續進水、間歇性反應器。在反應器中，好氧、厭氧不斷重復進行，將有機物去除過程和泥水分離過程在一個反應器中完成。

CASS反應器分為預反應區和主反應區兩部分。

預反應區設置在反應器的進口處，相當于一個生物選擇器。在預反應區中有大量活性污泥，污水進入反應器后與回流污泥混合攪拌，充分利用了活性污泥對有機污染物的快速吸附作用，加速對溶解性底物的去除。預反應區一直處于兼氧狀態，調節污水在預反應區內的停留時間，能對難降解的有機物起到水解作用，有利于后續工藝的處理。

主反應區是去除有機物的主要場所。CASS反應池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個階段運行。進水，曝氣階段開始，曝氣結束，進入沉淀階段，沉淀結束，出水。CASS工藝采用潷水器出水，在出水過程中，由于潷水器對反應池底部污泥的影響很小，整個出水過程，反應池都起著沉淀作用，CASS工藝本身的特點延長了反應器的沉淀時間。

2 CASS工藝的特點

2.1 防止污泥膨脹

污泥膨脹是污水處理中經常遇到的問題，污泥沉降性能差，SVI值偏高，污泥流量增大，泥水不能進行有效分離，部分污泥隨處理水流出，增大生化池出水的濁度，增加后續沉淀處理難度，影響出水水質，一旦出現污泥膨脹現象就很難控制，且需要很長時間才能恢復。在缺氧環境中，絲狀菌的大量增殖是造成污泥膨脹的主要原因。

絲狀菌的比表面積比膠團菌大，在吸附有機物的過程中較膠團菌占優勢，但絲狀菌的增殖速率比膠團菌小，在高底物濃度中，絲狀菌和膠團菌都以較大的速率增殖，但由于膠團菌增殖速率較絲狀菌大，絲狀菌伸出菌膠團外，很快就會被膠團菌覆蓋，使菌膠團的增殖比絲狀菌占優勢，而且反應池中的濃度梯度較大，活性污泥一直處于好氧厭氧循環狀態中，這種環境也可以有選擇性的培養菌膠團，使其成為反應池中的優勢菌種。預反應區的作用相當于一個生物選擇器，有效的抑制絲狀菌的生長和繁殖，避免絲狀菌大量生長、伸長，導致絮體松散的情況，改善活性污泥的沉降性能，克服污泥膨脹，提高系統運行的穩定性，使CASS的運行管理較其他活性污泥法簡單。

2.2 出水水質穩定

曝氣結束后，主反應區進入厭氧反應階段，在進行反硝化的同時，整個反應區起沉淀作用，表面負荷比普通沉淀池小得多，而且停留時間長，沉淀效果好。通過對潷水器運行的調節，可以有效防止對底部污泥的干擾，提高出水水質。此外，CASS還可以根據水量、原水污染情況和進出水水質對操作程序適當進行調整，保證出水水質。

CASS的運行靈活，抗沖擊負荷強，無需設置單獨的調節池。對原水水質水量的適應能力強，可以根據進水的水質、水量設調節運行周期，當進水有機物含量較高時，可通過增加曝氣量、延長反應時間等提高出水水質。

2.3 低溫污水處理

我國北方地區冬季氣候寒冷，水溫一般都在10℃以下，低溫對生物處理的影響關系到寒冷地區城市污水和工業廢水能否采用生物處理和采用什么樣的生物處理工藝。水溫偏低對活性污泥的沉降性能、微生物活性、微生物繁殖、氧的傳遞效率和水的粘滯系數都有較大的影響，在低溫狀態下，污水處理工藝與常溫狀態有很大的差別，因此水溫對參數選取，工藝選擇，運行操作都有很大影響。

CASS工藝在處理低溫污水運行效果表明，CASS工藝對污水的溫度變化有較強的適應能力。在低溫運行時，活性污泥的沉降性能降低，SVI普遍高于常溫值，可通過提高污泥濃度、降低污泥負荷和延長沉淀時間，改善出水水質。

2.4 高氨氮污水處理

處理高氨氮工業廢水時，一般采用的是物化和生化相結合的處理工藝，處理工藝復雜，處理費用和基建投資都高于單純有機污染物處理，且運行管理復雜。隨著人們生活水平的提高，飲食結構發生變化，生活污水已經出現了高氨氮現象，高氨氮污水的處理對防止水體富營養化和解決水體污染都有重要的意義。傳統的活性污泥法只能去除有機污染物，對氨氮等無機污染物沒有明顯的去除效果，隨著對出水水質要求的提高，在一些地區傳統活性污泥法已經無法達到出水水質要求。

污水在預反應區處于缺氧狀態，新鮮污水經攪拌與回流污泥充分混合，反硝化菌以原污水中的有機物作為碳源，以回流污泥中硝酸鹽作為電子受體，進行呼吸和生命活動，將硝酸態氮還原為氣態氮，不需要外加碳源，無需有機物后續處理。

主反應區中好氧和厭氧循環運行，通過控制曝氣強度和曝氣時間控制溶解氧的濃度。在好氧環境中，有機氮化合物在氨化菌的作用下轉化為氨態氮。硝化菌為化能自養菌，生理活動不需要從外界攝取有機營養物質，從CO2獲取碳源，從有機物的氧化中獲取能量。好氧和厭氧交替的環境為兼性菌的生長提供了良好條件，曝氣進行到一定階段，污水中的有機物濃度降低，溶解氧充足，硝化菌得到優勢，將氨態氮轉換為硝酸氮。

要使硝化菌在反應池中大量存活，微生物的停留時間一定要大于硝化菌的世代周期，停留時間越長越有利于硝化菌的繁殖。普通活性污泥法的停留時間為2 d～7 d，CASS工藝的污泥齡為25 d～30 d，為硝化菌的繁殖提供了足夠的時間。

3 經濟評價

CASS工藝沒有調節池、初次沉淀池，且省去了污泥回流處理設備，比一般的活性污泥法構筑物簡單，節省占地面積，建設費用可節省10%～30%，占地面積可節省20%～30%。

由于CASS工藝是周期性運行，主反應區好氧與厭氧交替運行，池中溶解氧是周期變化的，由厭氧階段開始曝氣，氧的濃度梯度大，轉移效率高，實踐證實同樣的曝氣設備，CASS工藝與傳統的活性污泥法相比有較高的氧利用率，有效的節省了充氧曝氣費用。可有效抑制污泥膨脹，根據進水水質、水量調節運行周期，運行簡單、管理方便，大大減少運行管理費用。

傳統的SBR都是間歇性進水，必須設置兩個以上SBR反應池才能正常運行，經改進的CASS工藝是連續進水，克服了間歇性進水的不足，實現了污水處理的連續性，設置一個反應器就能正常運行，適合大、中、小型污水處理廠的建設。CASS工藝的中心處理構筑物是CASS反應池，當原水水量超過水廠的設計處理量時，可通過增加反應池數量增加處理能力，能夠充分利用原有構筑物處理能力，節省土建費用，在建設期間原有污水處理設施仍能繼續運行，適應污水處理廠的改建、擴建，應用靈活。

CASS反應池單池是間斷性運行，進水短時間中斷也可以正常運行，大大提高了傳統活性污泥法對水源水量變化的適應能力，能夠適應工業區建設初期污水水量達不到設計水量時期的水處理要求。

CASS處理水水質穩定，有機處理水可回收用于污水處理廠內綠化、澆地、洗車等用途。在處理過程中，不產生污染環境的臭氣和蚊蠅，減小對周圍環境的影響，能夠在對環境要求比較高的地區運行。CASS工藝對環境影響小，水質穩定的特點使其能夠滿足小區中水處理的要求，使CASS工藝不僅可以應用于城鎮污水的處理，也為CASS作為小區中水提供了條件。

[1] 丘文芳.環境微生物學技術手冊[M].北京:學院出版社，1990.

[2] 穆瑞林.寒冷地區城市污水處理工程設計[J].現代廢水處理實用技術，1997(2):37-38.

[3] [美]CASS法城市廢水處理技術[J].國外環境科學技術，1995(5):68-69.