CASS工藝運行模式對生物除磷的影響

黃靖

摘 要：采用CASS工藝處理某城市大學城校區及周邊生活污水，因排污管道較短，其進水濃度偏高，故在生物脫氮良好的情況下為保證生物除磷穩定進行，針對預反應區的除磷功能進行運行方式的試驗及探討。使排放口出水水質能穩定達到設計時所要求的城鎮污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002的一級B標準。

關鍵詞：CASS工藝；活性污泥法；生物選擇區；噬磷菌；反硝化菌；脫氮除磷

中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）13-0110-02

Abstract： The CASS process is used to treat the municipal sewage from the campus of the university city and its surrounding area. Because the sewage pipe is short and the influent concentration is on the high side， the biological phosphorus removal is carried out stably under the condition of good biological denitrification. The operation mode of phosphorus removal in prereaction zone was tested and discussed. The effluent quality of the outlet can reach the first Class B standard of GB18918-2002， the pollutant discharge standard of the municipal wastewater treatment plant， which is required by the design.

Keywords： CASS process； activated sludge process； biological selection zone； phosphorus phagocytic bacteria； denitrifying bacteria； denitrification and phosphorus removal

引言

CASS生物處理法是周期循環活性污泥法的簡稱，該工藝集反應、沉淀、排水功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程。CASS池分預反應區（生物選擇區）和主反應區。在預反應區內形成濃度梯度，并可使噬磷菌釋放磷，當污水進入主反應區進行曝氣時，噬磷菌在好氧條件下超量吸收磷酸鹽。利用厭氧缺氧好氧周期性變化，來對污染物進行除磷。

1 CASS池及設備

本次實驗用的CASS池分為四組，每組CASS池可獨立運行，單組池有效容積L×B×H=53m×13.5m×5m=3577.5m3；其中預反應區容積為405m3，與主反應區比例為1：7.8。在每個CASS池預反應區安裝有潛水式雙曲面攪拌器（功率3kW）；主反應區設一臺回流泵，回流泵（額定流量為200m3/h，功率為4kW）和兩臺潛水攪拌器（攪拌器槳葉直徑620mm，功率為5kW）；主反應區末端裝有一臺潷水器；主反應區底部還鋪有管式微孔管道曝氣器。

2 實驗步驟及流程

本次實驗具體工藝流程如表1。

本次實驗采用四個CASS池分別對應4種預反應區運行模式進行試驗，時間段如表1所示。主要檢測項目有COD、氨氮和TP。每個CASS池取四瓶水樣，分別是1瓶進水水樣，2瓶預反應區取上清液和1瓶出水水樣，其中預反應區的取樣時間為進水完畢取一次，曝氣1h后取一次，進水期間潛水攪拌器都開啟至到開始曝氣為止。本次實驗實施時間為三天，鼓風機供氣量穩定。4個CASS池整體污泥齡為15d左右。進水BOD/COD=1/2。

（1）1#CASS池（6：00-12：00）預反應區運行模式：進水階段開預反應區攪拌器、不開內回流泵，曝氣期間停預反應區攪拌器和內回流泵。取樣時間6：30、7：30、8：30、10：00。

（2）2#CASS池（7：30-13：30）預反應區運行模式：進水階段開預反應區攪拌器和內回流泵，曝氣期間停預反應區攪拌器、停內回流泵。取樣時間8：00、9：00、10：00、11：30。

（3）3#CASS池（9：00-15：00）預反應區運行模式：進水階段開預反應區攪拌器和內回流泵，曝氣期間繼續開預反應區攪拌器、停內回流泵。取樣時間9：30、10：30、11：30、13：00。

（4）4#CASS池（10：30-16：30）預反應區運行模式：進水階段開預反應區攪拌器、開內回流泵，曝氣期間繼續開預反應區攪拌器和內回流泵。取樣時間11：00、12：00、13：00、14：30。

3 實驗分析

三項數據平均值具體如表2所示。

1#CASS池模式1：由于1#CASS池無回流，所以在預反應區取樣時只有少量的污泥存在，從數據可看出預反應區COD從進水開始到曝氣一小時后都太大變化。而在攪拌器帶動下氨氮相對于進水約降低了一倍，之后在預反應區呈現穩定?？偭自陬A反應區一直上升，說明還是存在一定的聚磷菌在厭氧狀態下釋放磷酸鹽。通過數據看出經過主反應區曝氣處理后氨氮都已達標而總磷無法達標。進水碳源是較為充足的，假設堿度也充足無影響情況下，一般情況下如果BOD/TP比值達到20以上可取得較好的生物除磷效果。而1#CASS池出現總磷超標由于無回流泵讓主反應區內的污泥大量回流至預反應區，使大量污泥內的聚磷菌無法在厭氧狀態下有效的釋放磷酸鹽，導致聚磷菌在進入后續的好樣或缺氧環境中不能超量吸收磷酸鹽。

2#CASS池模式2：2#CASS池比1#CASS池進水添加了回流泵運行，所以通過上表數據看出在大量污泥回流至預反應區進行反硝化及聚磷菌釋磷作用使COD有較明顯的下降，氨氮從進水到預反應區變化較小。總磷因聚磷菌厭氧作用預反應區初始階段上升一倍之后趨于穩定。經過主反應區曝氣處理后氨氮、總磷都已達標。

3#CASS池模式3：3#CASS池相比2#CASS池保持了在曝氣階段預反應區攪拌器連續運行，由數據可看出曝氣階段在攪拌器帶動下預反應區的COD、氨氮和TP都開始下降，主要原因是為在攪拌器長時間攪拌中大氣和混合液接觸面氧分子由氣相進入液相以及池底主反應曝氣區與預反應區相通處有氣液交換，造成預反應區形成缺氧狀態，使得硝化菌與聚磷菌同時起作用。其中氨氮濃度下降幅度較大，出水氨氮、總磷也能穩定達標。

4#CASS池模式4：4#CASS池相比于3#CASS池主要是在曝氣階段回流泵持續運行，整體趨勢與3#CASS池相似。由表1數據看出，在曝氣階段經過回流泵持續運行，使主反應區曝氣階段的含氧污泥回流至預反應造成缺氧甚至好氧狀態，最后讓預反應區氨氮在曝氣未完成時都達到了排放標準。然而出水TP在之后兩天都偏高。從數據看反應區聚磷菌厭氧作用不明顯，與2#3#CASS池對比磷酸鹽的釋放并沒有達到進水的一倍。分析原因可能為4#CASS池上批處理時由于回流泵持續運行，造成預反應區充氧無法形成有效的厭氧狀態，因此在進水時聚磷菌會受到硝化菌的影響抑制磷的釋放行為從而減少對水體中正磷酸鹽的過量吸收。也可能預反應區硝化作用強烈加上進水氨氮偏高造成TN濃度高，BOD/TN比值低（小于3.0），導致系統中存在較高的殘余硝態氮，即使污水BOD/TP>20，其生物除磷效果也將受到影響。

4 結束語

通過本次實驗根據數據看，按照模式3（進水階段開厭氧池攪拌器、開內回流泵，曝氣期間繼續開厭氧池攪拌器、停內回流泵。）運行出水COD、氨氮和總磷都能較為穩定的達標。

在控制好整體工藝曝氣時間及污泥齡的情況下，聚磷菌從進水獲得碳源后進行有效釋磷，使得預反應區磷酸鹽濃度達到進水的兩倍左右才能在后續的好氧階段達到生物除磷的效果。

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