CASS工艺运行模式对生物除磷的影响

黄靖

摘 要：采用CASS工艺处理某城市大学城校区及周边生活污水，因排污管道较短，其进水浓度偏高，故在生物脱氮良好的情况下为保证生物除磷稳定进行，针对预反应区的除磷功能进行运行方式的试验及探讨。使排放口出水水质能稳定达到设计时所要求的城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002的一级B标准。

关键词：CASS工艺；活性污泥法；生物选择区；噬磷菌；反硝化菌；脱氮除磷

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：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生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，该工艺集反应、沉淀、排水功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程。CASS池分预反应区（生物选择区）和主反应区。在预反应区内形成浓度梯度，并可使噬磷菌释放磷，当污水进入主反应区进行曝气时，噬磷菌在好氧条件下超量吸收磷酸盐。利用厌氧缺氧好氧周期性变化，来对污染物进行除磷。

1 CASS池及设备

本次实验用的CASS池分为四组，每组CASS池可独立运行，单组池有效容积L×B×H=53m×13.5m×5m=3577.5m3；其中预反应区容积为405m3，与主反应区比例为1：7.8。在每个CASS池预反应区安装有潜水式双曲面搅拌器（功率3kW）；主反应区设一台回流泵，回流泵（额定流量为200m3/h，功率为4kW）和两台潜水搅拌器（搅拌器桨叶直径620mm，功率为5kW）；主反应区末端装有一台滗水器；主反应区底部还铺有管式微孔管道曝气器。

2 实验步骤及流程

本次实验具体工艺流程如表1。

本次实验采用四个CASS池分别对应4种预反应区运行模式进行试验，时间段如表1所示。主要检测项目有COD、氨氮和TP。每个CASS池取四瓶水樣，分别是1瓶进水水样，2瓶预反应区取上清液和1瓶出水水样，其中预反应区的取样时间为进水完毕取一次，曝气1h后取一次，进水期间潜水搅拌器都开启至到开始曝气为止。本次实验实施时间为三天，鼓风机供气量稳定。4个CASS池整体污泥龄为15d左右。进水BOD/COD=1/2。

（1）1#CASS池（6：00-12：00）预反应区运行模式：进水阶段开预反应区搅拌器、不开内回流泵，曝气期间停预反应区搅拌器和内回流泵。取样时间6：30、7：30、8：30、10：00。

（2）2#CASS池（7：30-13：30）预反应区运行模式：进水阶段开预反应区搅拌器和内回流泵，曝气期间停预反应区搅拌器、停内回流泵。取样时间8：00、9：00、10：00、11：30。

（3）3#CASS池（9：00-15：00）预反应区运行模式：进水阶段开预反应区搅拌器和内回流泵，曝气期间继续开预反应区搅拌器、停内回流泵。取样时间9：30、10：30、11：30、13：00。

（4）4#CASS池（10：30-16：30）预反应区运行模式：进水阶段开预反应区搅拌器、开内回流泵，曝气期间继续开预反应区搅拌器和内回流泵。取样时间11：00、12：00、13：00、14：30。

3 实验分析

三项数据平均值具体如表2所示。

1#CASS池模式1：由于1#CASS池无回流，所以在预反应区取样时只有少量的污泥存在，从数据可看出预反应区COD从进水开始到曝气一小时后都太大变化。而在搅拌器带动下氨氮相对于进水约降低了一倍，之后在预反应区呈现稳定。总磷在预反应区一直上升，说明还是存在一定的聚磷菌在厌氧状态下释放磷酸盐。通过数据看出经过主反应区曝气处理后氨氮都已达标而总磷无法达标。进水碳源是较为充足的，假设碱度也充足无影响情况下，一般情况下如果BOD/TP比值达到20以上可取得较好的生物除磷效果。而1#CASS池出现总磷超标由于无回流泵让主反应区内的污泥大量回流至预反应区，使大量污泥内的聚磷菌无法在厌氧状态下有效的释放磷酸盐，导致聚磷菌在进入后续的好样或缺氧环境中不能超量吸收磷酸盐。

2#CASS池模式2：2#CASS池比1#CASS池进水添加了回流泵运行，所以通过上表数据看出在大量污泥回流至预反应区进行反硝化及聚磷菌释磷作用使COD有较明显的下降，氨氮从进水到预反应区变化较小。总磷因聚磷菌厌氧作用预反应区初始阶段上升一倍之后趋于稳定。经过主反应区曝气处理后氨氮、总磷都已达标。

3#CASS池模式3：3#CASS池相比2#CASS池保持了在曝气阶段预反应区搅拌器连续运行，由数据可看出曝气阶段在搅拌器带动下预反应区的COD、氨氮和TP都开始下降，主要原因是为在搅拌器长时间搅拌中大气和混合液接触面氧分子由气相进入液相以及池底主反应曝气区与预反应区相通处有气液交换，造成预反应区形成缺氧状态，使得硝化菌与聚磷菌同时起作用。其中氨氮浓度下降幅度较大，出水氨氮、总磷也能稳定达标。

4#CASS池模式4：4#CASS池相比于3#CASS池主要是在曝气阶段回流泵持续运行，整体趋势与3#CASS池相似。由表1数据看出，在曝气阶段经过回流泵持续运行，使主反应区曝气阶段的含氧污泥回流至预反应造成缺氧甚至好氧状态，最后让预反应区氨氮在曝气未完成时都达到了排放标准。然而出水TP在之后两天都偏高。从数据看反应区聚磷菌厌氧作用不明显，与2#3#CASS池对比磷酸盐的释放并没有达到进水的一倍。分析原因可能为4#CASS池上批处理时由于回流泵持续运行，造成预反应区充氧无法形成有效的厌氧状态，因此在进水时聚磷菌会受到硝化菌的影响抑制磷的释放行为从而减少对水体中正磷酸盐的过量吸收。也可能预反应区硝化作用强烈加上进水氨氮偏高造成TN浓度高，BOD/TN比值低（小于3.0），导致系统中存在较高的残余硝态氮，即使污水BOD/TP>20，其生物除磷效果也将受到影响。

4 结束语

通过本次实验根据数据看，按照模式3（进水阶段开厌氧池搅拌器、开内回流泵，曝气期间继续开厌氧池搅拌器、停内回流泵。）运行出水COD、氨氮和总磷都能较为稳定的达标。

在控制好整体工艺曝气时间及污泥龄的情况下，聚磷菌从进水获得碳源后进行有效释磷，使得预反應区磷酸盐浓度达到进水的两倍左右才能在后续的好氧阶段达到生物除磷的效果。

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