1、CASS 工 藝 概 述 及 原 理CASS （Cyclic-Activated-Sludge-System ）工藝是近年來國際公認的處理生活污水及工 業廢水的先進工藝。其基本結構是：在序批式活性污泥法（SBR的基礎上，反應池沿池長方向設計為兩部分， 前部為生物選擇區也稱預反應區 ，后部為主反應區，其主反應區后部安 裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、 沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環運行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統；同時可連續進水，間斷排水。該工藝最早在國外應用，為了更好地將其引進、消化，開發出適合我國國情的新型污水處理新工藝，總裝備部工程設計研究總院環保中心于19

2、94年在實驗室進行了整套系統的模擬試驗，分別探討了 CASS工藝處理常溫生活污水、低溫生活污水、制藥和化工等工業廢水 的機理和特點以及水處理過程中脫氮除磷的效果，獲得了寶貴的設計參數和對工藝運行的指導性經驗。我院將研究成果成功地應用于處理生活污水及不同種工業廢水的工程實踐中，取得了良好的經濟、社會和環境效益。我院開發的CASST藝與ICEAS工藝相比，負荷可提高1-2倍，節省占地和工程投資近30%CASST藝是將序批式活性污泥法 （SBR）的反直池沿長度方向分為兩部分，前部為生物選擇區也稱預反應區，后部為主反應區+在主反應區后部安裝了可升降的潷水裝置，實現了連續進水間歇排水的周期循環運行，集曝

3、氣沉淀、排水于一體。CASS工藝是一個好氧/缺氧/厭氧交替運行的過程，具有一定脫氮除磷效果，廢水以推流方式 運行，而各反應區則以完全混合的形式運行以實現同步硝化一反硝化和生物除磷。對于一般城市污水，CASS工藝并不需要很高程度的預處理，只需設置粗格柵、細 格柵和沉砂池，無需初沉池和二沉池，也不需要龐大的污泥回流系統（只在CASS反應器內部 有約20%的污泥回流）國內常見的CASST藝流程如圖1所示：CASS法污水處理運行操作CASS工藝每個運行周期 曝氣期為120分鐘，沉淀期50分鐘，潷水期為70分鐘，用活 性污泥處理污水，污水在曝氣池停留一段時間后，污水中的有機物絕大多數被曝氣池中的微生物吸

4、附，氧化分解成無機物。為了使曝氣池保持高的反應速率，除需要氧氣外，還必須使曝氣池內維持較高的活性污泥濃度。活性污泥法工藝最關鍵之處在于維持污泥的活性和凝聚性（沉淀性能）。1工藝構筑物和主要設備工藝構筑物有：（1） 格柵槽 內設機械格柵一臺，全過程有PLC控制每二小時運行十五分鐘。（2） 集水池 內設污水提升泵兩臺（上海熊貓集團生產）全過程有PLC控制，低液位停泵，中液位啟泵，高液位兩臺泵同時運行，每四個小時切換一次，集水池作為收集污水，調節污水濃度所用。（3）沉砂池 去除污水中的固體污染物，如：砂，鑠石，鹽類和重金屬等。（4）曝氣池（CASS池）分二格，稱前段和后段，內設五臺自吸式潛水曝氣機和

5、一臺漂浮 式潷水機，其全過程由 PLC控制無需人工控制。（5） 中間水池 內設二臺污水提升泵，提升至機械過濾器，進行中水回用，其余部分達標排 放。（6）中水池儲存中水，用于澆花綠化等。內設二臺中水泵，變頻控制。一臺過濾反沖泵用 于機械過濾器的反沖洗，手動控制。主要設備部分：1. 機械格柵一臺用以去除懸浮雜質等，減少對集水池提升泵堵塞的機會。2. 集水池提升泵 二臺用以提升污水至沉砂池。3. 自吸式潛水曝氣機五臺提供氧源為活性污泥微生物提供繁殖所需的氧氣。4. 中間提升泵二臺提升中間池水至機械過濾器，進行混凝過濾。5潷水機一臺經過活性污泥曝氣池處理的水引至中間池用以達標排放和制造中水。6. 中水

6、泵二臺供給中水回用，用以綠化用水，變頻控制。7. 反沖洗泵一臺為過濾器反沖洗提供水源。手動控制。8. 加藥裝置一臺包含計量泵一臺，攪拌機一臺。提供混凝劑輸送至過濾器前段。9. 消毒裝置一臺，化學法合成制備二氧化氯輸送至過濾器后段，對過濾出水進行消毒。10. 機械過濾器二臺一用一備，內設石英砂濾料，對中間水池出水進行混凝過濾，以消除更多的懸浮雜質等，制造中水。主要設備操作運行要點1. 機械格柵全過程由PLC控制，無須人工控制，每天必須清除柵渣，沖洗柵齒，機械格柵 減速機必須每一十五天保養一次，適時添加潤滑油和潤滑脂，保持傳動部件的靈活性。2. 集水池提升泵 全過程由PLC控制，低液位停泵，中液位

7、啟泵，高液位同時開啟兩臺泵。每日觀察提升泵的運行情況，如有堵塞和異常聲響， 一定要及時檢修和清理， 配備自藕裝置可供及時檢修和保養，檢修前應先切斷提升泵的電源，然后再進行。3. 曝氣機 全過程由PLC控制，每個周期運行120分鐘。每日觀察曝氣機的運行情況，如有 異常聲響或堵塞也一定要及時解決。4. 潷水機全過程由PLC控制，每個周期運行70分鐘。每日觀察潷水機（采用泵吸式）的 運行情況，如有異常聲響或堵塞也一定要及時解決。5. 加藥裝置操作步驟：配置好混凝劑，稀釋至所需濃度。取聚合綠化鋁4-5 kg投入加藥裝置內加自來水稀釋。啟動攪拌機，攪拌均勻混合。調節計量泵，啟動計量泵，輸送至過濾器前段，

8、對過濾進水加入混凝劑，進行混凝過濾。6. 消毒裝置原料工業氯酸鈉，純度為 99%工業鹽酸，純度為 31%操作步驟：1. 打開自來水進水閥。2. 配備好氯酸納溶液，溶液濃度為33%3. 打開吸鹽酸真空閥，把鹽酸吸入鹽酸箱內。4. 調節好鹽酸計量泵和氯酸鈉計量泵，同時啟動鹽酸計量泵和氯酸鈉計量泵。5. 打開出二氧化氯閥門，切記一定要打開。6. 操作結束后，應先關掉鹽酸計量泵和氯酸鈉計量泵，等待數分鐘后，再關掉出二氧化氯閥，最后關掉自來水閥，這樣避免在反應箱內積存更多的反應溶液。7. 切掉總電源。8. 機械過濾器中間池出水仍含有顆粒雜質等其它污染物，要進一步出除，必須使用混凝過濾工藝（微絮凝過濾）。

9、濾料是由大小不同的砂粒組成起篩濾，沉淀，接觸和吸附作用。1. 必須經常反沖洗， 堅持每個班反沖洗 1-2次，否則積聚在濾料上的雜質會結成泥球，阻塞砂層，并進而使出水水質惡化。2. 如果數天或更長時間不用，應把過濾器反沖洗并放空過濾器中的水，否則過濾器中由于長時間不用產生厭氧膜導致反沖洗洗不干凈。操作步驟：1. 打開進水閥，關閉反沖進水閥。2. 打開出水閥，關閉反沖出水閥。3. 打開中間池提升泵。4. 啟動加藥裝置，對過濾進水進行加藥混凝。5. 啟動消毒裝置，對過濾出水進行消毒。反沖洗操作步驟：1. 打開反沖進水閥，關閉過濾進水閥。2. 打開反沖出水閥，關閉過濾出水閥3. 打開中水池反沖提升泵。

10、活性污泥處理曝氣池是由微生物組成的活性污泥與污水中有機污染物物質充分混合接觸，并進而降解吸收并分解的場所，它是活性污泥工藝的核心。曝氣系統的作用是向曝氣池供給微生物增長 及分解有機物所必須的氧氣，并起混合攪拌作用，使活性污泥與有機物充分接觸。在曝氣池內，懸浮的大量肉眼可觀察到的絮狀污泥顆粒這就叫做活性污泥絮體。隨著有機污染物被分解，曝氣池每天都凈增一部分活性污泥，這部分叫做剩余活性污泥。用污泥泵直接排出系統之外-污泥池。1活性污泥系統的工藝控制活性污泥系統在實際運行中， 污水的水質及水量在不斷的變化， 環境條件也在不斷的變 化，這就需要按照活性污泥中的微生物的代謝規律進行調節控制，使系統處在最

11、佳運行狀態，發揮最大的效益，進一步提高出水水質。(1) 有機負荷指的是單位重量的活性污泥， 在單位時間內要保證一定的處理效果所承受的有機污染物(B0D5即F/M的值。F/M較大時，由于食料充足，活性污泥中的微生物增長速率較快，有機污染物被出除的速率也較快， 但此時活性污泥的沉降性較差， 反之F/M較小時，由于食料 不足，微生物增長速率較慢或不增長或減少， 此時有機物被去除的速率也非常慢， 但活性污 泥的沉降性往往較好。一般 F/M的值為0.2 0.5 kg BOD5/(kg MLVSSD計算公式如下：F/M= 24 小時處理水量X進水的 BOD5曝氣池活性污泥濃度X曝氣池有效容積(2) 剩余污

12、泥排放量和污泥齡污泥齡是指活性污泥在整個系統內的平均停留時間一般用SRT表示也是指微生物在活性污泥系統內的停留時間。 控制污泥齡是選擇活性污泥系統中微生物種類的一種方法。如果某種微生物的世代期比活性污泥系統長， 則該類微生物在繁殖出下一代微生物之前， 就被以 剩余活性污泥的方式排走，該類微生物就永遠不會在系統內繁殖起來。反之如果某種微生物的世代期比活性污泥系統的泥齡短， 則該種微生物在被以剩余活性污泥的形式排走之前， 可 繁殖出下一代，因此該種微生物就能在活性污泥系統內存活下來，并得以繁殖，用于處理污水。SRT直接決定著活性污泥系統中微生物的年齡大小，一般年輕的活性污泥，分解代謝有 機污染物的

13、能力強， 但凝聚沉降性差，年長的活性污泥分解代謝能力差，但凝聚性較好。用 SRT控制排泥，被認為是一種最可靠，最準確的排泥方法，選擇合適的泥齡(SRT)作為控制排泥的目標。一般處理效率要求高， 出水水質要求高 SRT應控制大一些，溫度較高時，SRT 可小一些。分解有機污染物的決大多數微生物的世代期都小于3天。將NH3-N硝化成N03-N的硝化桿菌的世代期為 5天。每天巡視內容：色正常的活性污泥一般呈黃褐色或棕褐色，外觀似棉絮狀。沉降性 上清液清澈透明，說明系統運行正常，污泥性狀良好。上層液觀察到漂浮著一層細小的針狀絮體，出水尚清主要是由于系統的污泥負荷F/M太低，污泥老化，使污泥絮體沉降速度太

14、快，來不及將懸浮在混合液中的微絮體捕集沉淀下去，調整F/M的值（適當添加營養尿素和磷肥）加大剩余污泥的排放次數，每次少排。上層液渾濁，主要由于 F/M太高，微生物分解不徹底，導致出水SS偏高，最主要的方法降低系統負荷。主要方法：取1000 ML量筒盛放曝氣池中的新鮮活性污泥混合液，靜置 5 10分鐘，觀察在靜置條 件下污泥的沉降速率和污泥外觀性狀， 絮狀結構，泥水界面是否分明，上清夜是否清澈透明 等現象，依靠這些調整工藝控制。曝氣池觀察 泡沫量較少泡沫外觀呈新鮮的乳白色，則表明系統運行正常。負荷過高，泡沫量增多，洗滌劑過多或污泥齡過短也會使泡沫增多。泡沫的色澤呈茶色或灰色等其它顏色則表明污泥齡

15、太長或污泥解絮或洗滌劑增多。2活性污泥性狀異常及其分析序號異常現象癥狀分析及診斷解決對策1曝氣池有臭味曝氣池供氧不足，DO值（溶解氧）偏低出水氨氮有時較高加大曝氣量2污泥發黑曝氣池DO過低，有機物厭氧分解H2S與F作用生成FS加大曝氣量3細小污泥漂浮污泥缺之營養進水氨氮過咼，C/N不合適水溫超過40°投加營養按 BOD5 NP=100 5:1測定進水氨氮，稀釋進水4上清液渾濁出水水質差F/M （污泥有機負荷）過咼有機物氧化不徹底污泥濃度不夠減少進水量培養成熟的活性污泥（引進新活性污泥投入曝氣池）5曝氣池表面出現浮渣進水洗滌劑含量過高或絲狀菌過量牛長清除浮渣增加系統剩余污泥的排放6污泥

16、未成熟，絮 粒瘦小，出水渾濁，水質差污水中營養不平衡或不足 PH值不適投加營養按 BOD5 NP=100 5 :1調整PH值，培養成熟的活性污泥（入曝氣池）7表面積累一層解絮污泥污泥解絮，出水水質惡化或 PH值異常停止進水，排泥后投加營養引進新活性污泥8曝氣池泡沫過多，呈白色進水中洗滌劑過多加消泡劑（機油或煤油）9曝氣池泡沫不易破碎，發粘進水負荷過高，有機物分解不徹底降低負荷10曝氣池泡沫呈茶色或灰色污泥老化，泥齡過長，解絮污泥附于泡沫上增加排泥量11污泥層（泥面）升高SVI值咼，污泥沉降性差泥齡太長投入混凝劑（PAC增加排泥量12污泥色澤轉淡曝氣池供氧過大，污泥負荷太低，進水營養不足，污泥自

17、身氧化分解減少曝氣量加大進水量投加營養（N, P）按 BOD5 N: P=100:5: 1CASS設計中應注意的問題1水量平衡工業廢水和生活污水的排放通常是不均勻的，如何充分發揮CASS反應池的作用，與選擇的設計流量關系很大， 如果設計流量不合適， 進水高峰時水位會超過上限， 進水量小時反 應池不能充分利用。當水量波動較大時，應考慮設置調節池。2控制方式的選擇CASS 工藝的日益廣泛應用，得益于自動化技術發展及在污水處理工程中的應用。CASS工藝的特點是程序工作制，可根據進水及出水水質變化來調整工作程序，保證出水效果。整套控制系統可采用現場可編程控制（PLC與微機集中控制相結合，同時為了保證C

18、ASS工藝的正常運行，所有設備采用手動/自動兩種操作方式，后者便于手動調試和自控系統故障時使用，前者供日常工作使用。3曝氣方式的選擇CASS 工藝可選擇多種曝氣方式，但在選擇曝氣頭時要盡量采用不堵塞的曝氣形式，如 穿孔管、水下曝氣機、傘式曝氣器、螺旋曝氣器等。采用微孔曝氣時應采用強度高的橡膠曝氣盤或管，當停止曝氣時，微孔閉合，曝氣時開啟，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS工藝自身的特點，選用水下曝氣機還可根據其運行周期和DO等情況適當開啟不同的臺數，達到在滿足廢水要求的前提下節約能耗的目的。4排水方式的選擇CASS工藝的排水要求與 SBR相同，目前，常用的設備為旋轉式撇水機，其優點是排水均勻

19、、排水量可調節、對底部污泥干擾小，又能防止水面漂浮物隨水排出。CASS 工藝沉淀結束需及時將上清液排出，排水時應盡可能均勻排出，不能擾動沉淀在 池底的污泥層，同時，還應防止水面的漂浮物隨水流排出，影響出水水質。目前，常見的排 水方式有固定式排水裝置如沿水池不同深度設置出水管，從上到下依次開啟，優點是排水設備簡單、投資少，缺點是開啟閥門多、排水管中會積存部分污泥，造成初期出水水質差。浮 動式排水裝置和旋轉式排水裝置雖然價格高，但排水均勻、排水量可調、對底部污泥干擾小，又能防止水面漂浮物隨出水排出，因此，這兩種排水裝置目前應用較多，尤其旋轉式排水裝置，又稱潷水器，以操作靈活、運行穩定性高等優點受到

20、設計人員和用戶的青睞。5需要注意的其它問題1冬季或低溫對CASS工藝的影響及控制2、排水比的確定3、雨季對池內水位的影響及控制4、排泥時機及泥齡控制5、預反應區的大小及反應池的長寬比6、間斷排水與后續處理構筑物的高程及水量匹配問題。CASS工藝的主要優點1工藝流程簡單，占地面積小，投資較低CASS 的核心構筑物為反應池，沒有二沉池及污泥回流設備，一般情況下不設調節池及 初沉池。因此，污水處理設施布置緊湊、占地省、投資低。2生化反應推動力大在完全混合式連續流曝氣池中的底物濃度等于二沉池出水底物濃度，底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據生化動力反應學原理，由于曝氣池中的底物濃度很低，其生化反

21、應推動力也很小，反應速率和有機物去除效率都比較低；在理想的推流式曝氣池中，污水與回流污泥形成的混合流從池首端進入，成推流狀態沿曝氣池流動， 至池末端流出。作為生化反應推動力的底物濃度，從進水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度，整個反應過程底物濃度沒被稀釋，盡可能地保持了較大推動力。此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合， 不存在縱向的返混。CASS工藝從污染物的降解過程來看，當污水以相對較低的水量連續進入CASS池時即被混合液稀釋，因此，從空間上看CASST藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇；而從CASS工藝開始曝氣到排水結束整個周期來看，基質濃度由高到低，濃度梯度從高到低，基質利用速率由大到

22、小，因此， CASS工藝屬理想的時間順序上的推流式反應器，生化反應推動力較 大。3沉淀效果好CASS工藝在沉淀階段幾乎整個反應池均起沉淀作用，沉淀階段的表面負荷比普通二次 沉淀池小得多，雖有進水的干擾，但其影響很小，沉淀效果較好。實踐證明，當冬季溫度較低，污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30高達96%勺情況，只要將沉淀階段的時間稍作延長，系統運行不受影響。4運行靈活，抗沖擊能力強，可實現不同的處理目標CASS 工藝在設計時已考慮流量變化的因素，能確保污水在系統內停留預定的處理時間 后經沉淀排放，特別是 CASS

23、工藝可以通過調節運行周期來適應進水量和水質的變比。當進 水濃度較高時，也可通過延長曝氣時間實現達標排放，達到抗沖擊負荷的目的。在暴雨時， 可經受平常平均流量 6信的高峰流量沖擊，而不需要獨立的調節地。多年運行資料表明，在 流量沖擊和有機負荷沖擊超過設計值2-3信時，處理效果仍然令人滿意。而傳統處理工藝雖然已設有輔助的流量平衡調節設施，但還很可能因水力負荷變化導致活性污泥流失，嚴重影響排水質量。當強化脫氮除磷功能時，CASS工藝可通過調整工作周期及控制反應池的溶解氧水平，提高脫氮除磷的效果。所以，通過運行方式的調整，可以達到不同的處理水質。5不易發生污泥膨脹污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的

24、問題，由于污泥沉降性能差， 污泥與水無法在二沉池進行有效分離，造成污泥流失，使出水水質變差，嚴重時使污水處理廠無法運行， 而控制并消除污泥膨脹需要一定時間，具有滯后性。因此，選擇不易發生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設計中必須考慮的問題。由于絲狀菌的比表面積比菌膠團大，因此，有利于攝取低濃度底物，但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小， 在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優勢。而CASS反應池中存在著較大的濃度梯度，而且處于缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環境條件可選擇性地培 養出菌膠團細菌，使其成為曝氣池中的優

25、勢菌屬，有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統的運行穩定性。6適用范圍廣，適合分期建設CASS 工藝可應用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；連續進水的設計和運行方式，一方面便于與前處理構筑物相匹配，另一方面控制系統比SBR工藝更簡單。對大型污水處理廠而言，CASS反應池設計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當處理水量小于設計值時，可以在反應地的低水位運行或投入部分反應池運行等多種靈活操作方 式；由于CASS系統的主要核心構筑物是 CASS反應池，如果處理水量增加， 超過設計水量不 能滿足處理要求時，可同樣復制CASS反應池，因此CASS法污水處理廠的

26、建設可隨企業的發 展而發展，它的階段建造和擴建較傳統活性污泥法簡單得多。7剩余污泥量小，性質穩定傳統活性污泥法的泥齡僅 2- 7天，而CASS法泥齡為25-30天，所以污泥穩定性好， 脫水性能佳，產生的剩余污泥少。去除I.OkgBOD產生0.20.3kg剩余污泥，僅為傳統法的60%左右。由于污泥在 CASS反應池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只 有10mgO2/g MLSS.h以下，一般不需要再經穩定化處理，可直接脫水。而傳統法剩余污泥不 穩定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/g MLSS.h，必須經穩定化后才能處置。CASS工藝運行及主要技術特征完整的CASS工藝可分為4

27、個階段，以一定的時間序列運行。1充水-曝氣階段邊進水、邊曝氣，并將主反應區的污泥回流至預反應區（生物選擇器）。在該階段，曝氣另一方面有利于活性污泥與有機同時，污水中的氨氮也通過微生物系統向反應池內供氧， 一方面滿足好氧微生物對氧的需要, 物的混合與接觸，從而使有機污染物被微生物氧化分解。的硝化作用轉化為硝態氮。2充水-沉淀階段停止曝氣，進行泥水分離，但不停止進水，且污泥回流也不停止。停止曝氣后，微生物 繼續利用水中剩余的溶解氧進行氧化分解，隨著溶解氧含量的降低， 好氧狀態逐漸向缺氧轉化，并發生一定的反硝化作用。由于沉淀初期，前一階段曝氣所產生的攪拌作用使污泥發生絮凝作用，隨后以區域沉降的形式沉降，因此，即使在該階段不停止進水，依然能獲得良好的沉淀效果。當混合液的污泥濃度為 3500mg/L5000mg/L,沉淀后