CASS工艺在酿酒废水好氧处理中的设计与应用

苏 红 王海峰

（1.贵州省建筑设计研究院，贵州 贵阳 550002；2.贵州大学 材料与冶金学院，贵州 贵阳 550025 3.贵州大学 材料循环与工业生态研究中心，贵州 贵阳550025）

0 引言

白酒酿造企业生产废水属于高浓度有机废水，通常采用“预处理+厌氧+好氧+沉淀”的组合工艺，工艺流程长、占地面积大、运行管理困难，运行中受各种因素影响，出水不稳定、排放超标的情况时有发生。

位于贵州省赤水河畔的某大型酱香型白酒生产企业因土地资源紧张、生产过程水质波动大，设计人员经过多方面比选，采用CASS作为生产废水的好氧处理工艺，工程实施后经运行验证，取得了占地小，自动化程度高、运行管理简单，对水质波动适应性强，出水水质稳定、能耗低的良好效果。

1 CASS工艺原理及特点

CASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺是序批式活性污泥法（SBR）的变形工艺，其结合了ICEAS和CAST工艺的优点。一般来说，CASS池分为生物选择区（预反应区）及主反应区，为了稳定及提高处理效果，也有在两区之间增设兼氧区的设计。

CASS池是一种连续进水、间歇排水、周期性循环运行，集反应、沉淀、排水于一体反应器。

预反应区一般占反应池总体积的10～15%，活性污泥在高BOD负荷下运行，微生物在反应区内通过酶的快速吸附污水中大部分可溶性有机物，高负荷基质快速积累，促进微生物的增值，对水质水量波动可到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀。

主反应区为好氧区，是一个较低负荷的底物降解阶段，一般控制ORP 在 100～150mV，溶解氧 DO 在 0～2.5mg／L[1]。 运行过程中通过对曝气强度的控制完成废水中有机物的降解，反应区内活性污泥基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受限制而硝态氮由污泥内向体系的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化。

CASS工艺无需二沉池，设施布置紧凑、占地省、投资低；处理过程基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器。

CASS工艺可通过DO控制及运行周期调节适应水质水量变化的影响，或达到强化脱氮除磷功能，抗冲击负荷能力强，尤其适用于工业污水的处理。同时，该工艺可有效抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的运行稳定性。

2 CASS工艺参数设计

项目设计处理能力为720m3/d，CASS为EGSB厌氧后处理工艺，CASS池设计进水水质表1所示，出水水质满足《污水综合排放标准》GB8978-1996表四一级的要求。

表1 CASS池进水水质指标（单位：mg/L）

CASS主要设计工艺技术参数见表2。

表2 CASS池设计工艺参数

考虑到本项目水质的特殊性，最终设计CASS反应池×2座，单池容积 600m3。

3 CASS池启动及运行

3.1 CASS 池启动

CASS池于2011年11月23日启动，启动前加入紧邻的市政污水处理厂排水，并采用其污泥接种，该污水厂因承担了部分同类工业污水的处理，污泥性质较适合于本项目接种。

启动分为三个阶段进行，第一阶段为污泥接种，由于启动时正值冬季，为提高启动速度，污泥投加分两次进行，第一次投加控制污泥浓度为2500mg/L，接种后闷曝24h，第二次投加按照1500mg/L补充后继续闷曝24h。

第二阶段为驯化阶段，驯化期间每日排除上清液并按照设计能力的5～10%逐渐增加进水。驯化期间不排泥，控制DO为2～3mg/L，在通过镜检观察微生物相变化的同时对SV、SVI、MLSS、COD、BOD进行分析检测。15天后污泥中原生动物量符合运行要求并出现少量后生动物，其他检测指标均已达到设计要求。

第三阶段为联动调试阶段，通过安装在CASS池内的pH/温度计、溶氧仪、MLSS计、泥水界面仪反馈的数据对PLC控制系统进行控制调试，实现系统进水、反应、沉淀、排水及DO的自动控制。

3.2 CASS工艺强化除磷应用分析

CASS工艺具有较强的脱氮除磷作用，但实际应用中对于脱磷的研究较少，可借鉴的经验不多。本项目P含量偏高，为了实现强化脱磷，本论文在分析调试及运行中Tc（曝气时间/反应周期之比）、MLSS、污泥SRT、回流等数据对脱磷的影响对CASS强化除P工艺参数进行了深入探讨和分析。

CASS池生物选择区为厌氧区,微生物在反应区内通过酶的快速吸附污水中大部分可溶性有机物，高负荷基质快速积累，促进微生物的增值，迅速去除大部分COD及BOD，同时聚磷菌释放出磷而吸收大量有机质；主反应区为间歇曝气区,在曝气阶段,好氧菌对剩余COD进行降解,聚磷菌降解体内储存的有机质维持新陈代谢,产生的能量则超量吸收水体中的磷[2]。富含磷的污泥通过剩余污泥的形式排出系统,从而达到除磷的目的。主反应区的运行方式导致好氧、缺氧、厌氧交替循环，具有良好的除磷条件。

研究发现，在四个影响因素中Tc及泥龄对脱磷的影响最大。

有学者研究认为，除磷脱氮的最佳MLSS=1500～1700mg/L时效果最为理想[3]，但本项目CASS池进水COD及BOD较高，较低的MLSS对有机质的去除不利。

通过运行过程的数据分析发现，CASS池运行Tc对除磷的影响较大。Tc值大，则厌氧时间短，主反应区释磷不充分，生物选择区释磷在体系中占有较大比例，系统整体释磷量减少，影响好氧时磷的吸收，磷去除率较低。Tc值小，厌氧时间长，主反应区发生过量释磷现象，磷去除率也较低。具有较好脱磷效果的Tc值为0.45～0.6。同时，研究发现，回流比Tc值的确定存在影响，对系统如回流比大，Tc值取低值；如系统回流比小，Tc值可取高限。

通常认为，加强排泥对降低系统出水的磷含量有利，这就要求CASS系统有较低的污泥SRT。但分析发现，SRT过小，即剩余污泥排放过多，一方面使大量聚磷菌随污泥带走，另一方面将导致系统MLSS的降低，除磷效果下降较快[4]。调试及运行结果证明，当污泥SRT=8～10天时，除磷效果较好。

3.3 CASS 系统运行效果

2011年12月17日调试工作结束，系统转入试生产状态，至2012年 6 月 19 日止，CASS 池进水 COD=900～1500mg/L、BOD=430～560 mg/L、N-NH3=15～30 mg/L， 总 P=4～6 mg/L； 出水 COD=31～46，BOD=10～19mg/L、N-NH3=3.2～13.5mg/L，P≤0.5mg/L。 CASS 系统运行稳定，各项指标满足设计要求。

4 结论

CASS工艺占地小、抗冲击负荷能力强、同时具备脱氮除磷功能、生产过程灵活，易于实现自动化控制、运行稳定，较适宜作为酿造污水后级处理工艺。

运行过程中对Tc值、污泥SRT实施重点控制，并兼顾MLSS及回流比参数，可取得良好的脱磷效果。系统设计中应针对污水特性及运行特点，对设计参数进行调整，可取得稳定的运行效果。

［1］杨亚静,李亚新.CASS工艺的理论与设计计算[J].科技情报开发与经济,2005,15（13）:186-188.

［2］俞欣,梅凯.影响CASS工艺除磷效果的运行参数研究[J].给谁排水,2007,33（增刊）:64-68.

［3］Shehab O,Deininger R,Porta F,et al.Optimising phosphorus removal at the Ann Arbor wastewater treatment plant[J].Water Sci Technol,1996,34(1～2):493-499.

［4］Demoulin G,Goronszy M C,Wutscher K,et al,Co-current niterfication/denitrfication and biological P.removal in cyclic activatedsludge plants by redox controlled cyclic operation[J].Wat.Sci.Tech.1997,35(1):215-224.