CASS工艺技术经济评价

段云萍

1 CASS工艺的运行

CASS工艺全称循环式活性污泥法，是SBR的一种变形，是一种连续进水、间歇性反应器。在反应器中，好氧、厌氧不断重复进行，将有机物去除过程和泥水分离过程在一个反应器中完成。

CASS反应器分为预反应区和主反应区两部分。

预反应区设置在反应器的进口处，相当于一个生物选择器。在预反应区中有大量活性污泥，污水进入反应器后与回流污泥混合搅拌，充分利用了活性污泥对有机污染物的快速吸附作用，加速对溶解性底物的去除。预反应区一直处于兼氧状态，调节污水在预反应区内的停留时间，能对难降解的有机物起到水解作用，有利于后续工艺的处理。

主反应区是去除有机物的主要场所。CASS反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段运行。进水，曝气阶段开始，曝气结束，进入沉淀阶段，沉淀结束，出水。CASS工艺采用滗水器出水，在出水过程中，由于滗水器对反应池底部污泥的影响很小，整个出水过程，反应池都起着沉淀作用，CASS工艺本身的特点延长了反应器的沉淀时间。

2 CASS工艺的特点

2.1 防止污泥膨胀

污泥膨胀是污水处理中经常遇到的问题，污泥沉降性能差，SVI值偏高，污泥流量增大，泥水不能进行有效分离，部分污泥随处理水流出，增大生化池出水的浊度，增加后续沉淀处理难度，影响出水水质，一旦出现污泥膨胀现象就很难控制，且需要很长时间才能恢复。在缺氧环境中，丝状菌的大量增殖是造成污泥膨胀的主要原因。

丝状菌的比表面积比胶团菌大，在吸附有机物的过程中较胶团菌占优势，但丝状菌的增殖速率比胶团菌小，在高底物浓度中，丝状菌和胶团菌都以较大的速率增殖，但由于胶团菌增殖速率较丝状菌大，丝状菌伸出菌胶团外，很快就会被胶团菌覆盖，使菌胶团的增殖比丝状菌占优势，而且反应池中的浓度梯度较大，活性污泥一直处于好氧厌氧循环状态中，这种环境也可以有选择性的培养菌胶团，使其成为反应池中的优势菌种。预反应区的作用相当于一个生物选择器，有效的抑制丝状菌的生长和繁殖，避免丝状菌大量生长、伸长，导致絮体松散的情况，改善活性污泥的沉降性能，克服污泥膨胀，提高系统运行的稳定性，使CASS的运行管理较其他活性污泥法简单。

2.2 出水水质稳定

曝气结束后，主反应区进入厌氧反应阶段，在进行反硝化的同时，整个反应区起沉淀作用，表面负荷比普通沉淀池小得多，而且停留时间长，沉淀效果好。通过对滗水器运行的调节，可以有效防止对底部污泥的干扰，提高出水水质。此外，CASS还可以根据水量、原水污染情况和进出水水质对操作程序适当进行调整，保证出水水质。

CASS的运行灵活，抗冲击负荷强，无需设置单独的调节池。对原水水质水量的适应能力强，可以根据进水的水质、水量设调节运行周期，当进水有机物含量较高时，可通过增加曝气量、延长反应时间等提高出水水质。

2.3 低温污水处理

我国北方地区冬季气候寒冷，水温一般都在10℃以下，低温对生物处理的影响关系到寒冷地区城市污水和工业废水能否采用生物处理和采用什么样的生物处理工艺。水温偏低对活性污泥的沉降性能、微生物活性、微生物繁殖、氧的传递效率和水的粘滞系数都有较大的影响，在低温状态下，污水处理工艺与常温状态有很大的差别，因此水温对参数选取，工艺选择，运行操作都有很大影响。

CASS工艺在处理低温污水运行效果表明，CASS工艺对污水的温度变化有较强的适应能力。在低温运行时，活性污泥的沉降性能降低，SVI普遍高于常温值，可通过提高污泥浓度、降低污泥负荷和延长沉淀时间，改善出水水质。

2.4 高氨氮污水处理

处理高氨氮工业废水时，一般采用的是物化和生化相结合的处理工艺，处理工艺复杂，处理费用和基建投资都高于单纯有机污染物处理，且运行管理复杂。随着人们生活水平的提高，饮食结构发生变化，生活污水已经出现了高氨氮现象，高氨氮污水的处理对防止水体富营养化和解决水体污染都有重要的意义。传统的活性污泥法只能去除有机污染物，对氨氮等无机污染物没有明显的去除效果，随着对出水水质要求的提高，在一些地区传统活性污泥法已经无法达到出水水质要求。

污水在预反应区处于缺氧状态，新鲜污水经搅拌与回流污泥充分混合，反硝化菌以原污水中的有机物作为碳源，以回流污泥中硝酸盐作为电子受体，进行呼吸和生命活动，将硝酸态氮还原为气态氮，不需要外加碳源，无需有机物后续处理。

主反应区中好氧和厌氧循环运行，通过控制曝气强度和曝气时间控制溶解氧的浓度。在好氧环境中，有机氮化合物在氨化菌的作用下转化为氨态氮。硝化菌为化能自养菌，生理活动不需要从外界摄取有机营养物质，从CO2获取碳源，从有机物的氧化中获取能量。好氧和厌氧交替的环境为兼性菌的生长提供了良好条件，曝气进行到一定阶段，污水中的有机物浓度降低，溶解氧充足，硝化菌得到优势，将氨态氮转换为硝酸氮。

要使硝化菌在反应池中大量存活，微生物的停留时间一定要大于硝化菌的世代周期，停留时间越长越有利于硝化菌的繁殖。普通活性污泥法的停留时间为2 d～7 d，CASS工艺的污泥龄为25 d～30 d，为硝化菌的繁殖提供了足够的时间。

3 经济评价

CASS工艺没有调节池、初次沉淀池，且省去了污泥回流处理设备，比一般的活性污泥法构筑物简单，节省占地面积，建设费用可节省10%～30%，占地面积可节省20%～30%。

由于CASS工艺是周期性运行，主反应区好氧与厌氧交替运行，池中溶解氧是周期变化的，由厌氧阶段开始曝气，氧的浓度梯度大，转移效率高，实践证实同样的曝气设备，CASS工艺与传统的活性污泥法相比有较高的氧利用率，有效的节省了充氧曝气费用。可有效抑制污泥膨胀，根据进水水质、水量调节运行周期，运行简单、管理方便，大大减少运行管理费用。

传统的SBR都是间歇性进水，必须设置两个以上SBR反应池才能正常运行，经改进的CASS工艺是连续进水，克服了间歇性进水的不足，实现了污水处理的连续性，设置一个反应器就能正常运行，适合大、中、小型污水处理厂的建设。CASS工艺的中心处理构筑物是CASS反应池，当原水水量超过水厂的设计处理量时，可通过增加反应池数量增加处理能力，能够充分利用原有构筑物处理能力，节省土建费用，在建设期间原有污水处理设施仍能继续运行，适应污水处理厂的改建、扩建，应用灵活。

CASS反应池单池是间断性运行，进水短时间中断也可以正常运行，大大提高了传统活性污泥法对水源水量变化的适应能力，能够适应工业区建设初期污水水量达不到设计水量时期的水处理要求。

CASS处理水水质稳定，有机处理水可回收用于污水处理厂内绿化、浇地、洗车等用途。在处理过程中，不产生污染环境的臭气和蚊蝇，减小对周围环境的影响，能够在对环境要求比较高的地区运行。CASS工艺对环境影响小，水质稳定的特点使其能够满足小区中水处理的要求，使CASS工艺不仅可以应用于城镇污水的处理，也为CASS作为小区中水提供了条件。

[1] 丘文芳.环境微生物学技术手册[M].北京:学院出版社，1990.

[2] 穆瑞林.寒冷地区城市污水处理工程设计[J].现代废水处理实用技术，1997(2):37-38.

[3] [美]CASS法城市废水处理技术[J].国外环境科学技术，1995(5):68-69.