低水温条件下CAST工艺在污水处理厂的应用

　　宁远污水处理厂位于辽宁省中部某城市，该污水处理厂采用“BOT”模式运营，设计处理规模为8×10⁴t/d，采用CAST工艺，主要处理市区南部市政管网内的生活污水，由于该城市市政管网属合流制管网，因此该水厂存在进水浓度偏低，C/N比不均衡、冬季水温偏低等特点，根据现阶段对市政污水处理厂的监管要求，污水处理厂出水必须满足《市政污水处理厂污染物排放标准》中一级A类标准。因此，污水处理厂冬季运行参数的调整至关重要。并且经过多年的运行调查发现，冬季进水温度在5～8℃之间运行稳定，并且污水处理效果也较为良好，因此，采用CAST工艺对其他北方污水厂进行污水处理，有一定的指导和借鉴意义，下文就展开了相关的介绍。

　　一、工艺概述

　　CAST反应池基本可以分为生物选择区、缺氧区和主反应区，分为进水、曝气、沉淀、滗水、闲置这几个流程，其作用是将污水中的COD以及含氮和磷的污染物去除，宁远污水处理厂共设置2座CAST生物池，分为4组，循环周期为6h，进水搅拌2h，曝气90min，沉淀1h，滗水1h，每天循环四次。并可根据进出水水质调整各时序反应时间，保证出水稳定达标。

　　二、污泥培养驯化过程与结果分析

　　2.1 培养驯化期间进水水温

　　该污水厂调试开始为12月初，进水水温仅有经过6℃，活性污泥培养驯化的最佳温度应在15℃以上，但通过增加接种污泥量(接种污泥来源为沈阳某污水处理厂脱水污泥)，共计接种含水率80%的污泥1000t;由于进水水质和温度较低，通过控制曝气量，减少热量散失，并保证污泥不沉积便可。

　　2.2 活性污泥培养阶段

　　自活性污泥培养驯化工作开始之日起，工作人员应该在每天的早上5:00-8:00期间，对所有的生物池进行沉淀，8:00-10:00之前进行滗水，10:00-14:00进行水曝气，14:00-17:00进行闷曝。生物选择器和缺氧区的搅拌器和主反应区的回流泵也应打开，以便使接种的污泥和污水充分混合。这一过程应由工作人员手动操作，并且该种工作要持续一周左右。经过一周的时间，可以发现生物池泥水混合液逐渐由黑色变为灰褐色，沉降比达到了4%，污泥的浓度，每毫升也达到了700mg，但是污泥活性及絮凝性都比较差。生物池上的大量泡沫也变得相对较少。

　　2.3 活性污泥驯化和稳定阶段

　　一周之后可以发现污泥的质量得到了明显的改善中，种数量由少迅速增多，累积出来大量的累枝虫。此后污水厂6～8×10⁴t水量运行。通过分析这一期间的水质数据，可以发现出水pH值略有下降，导致这一现象的主要原因就是污泥的浓度不高，异养微生物对有机底物的代谢和合成最终会产生二氧化碳，二氧化碳溶于水，使水的pH值大大降低。其次，出水水质达到设计值，这也标志着活性污泥培养的逐渐成熟，但石渣和磷的去除率不高。分析表明，主要原因是污泥浓度不高，活性较差。水温较低时，微生物只具有降解有机物的能力，不能氧化分解大部分氨氮。同时，因为整个系统不去除磷，因此对氮、磷的整体去除能力不够。

　　三、运行结果和分析

　　通过分析该阶段低温CAST工艺污水处理的数据，发现出水的pH值明显下降，主要原因就是由于淤泥进行了硝化反应，这一过程产生了氢离子，同时硝化化反应不够明显，消耗很少的氢离子总体上水中有大量的氢离子，剩余引起pH值明显下降。其次SS、BOD5的常规指标出水水质稳定，都达到了国家的相关标准，并且在低温进水的条件下污水厂运行较为正常，没有任何污泥膨胀的现象。其主要原因是在静水中建立了少量的生物选择区。当污水进入处理系统后，首先进入生物选择区。在这一行中，底物浓度很高，絮凝菌对有机物的利用率高于丝状菌，因此选择区内的物质有利于细菌的快速繁殖，从而克服污泥膨胀的问题。最后，虽然整个污水中的氨氮和总氮都达到了相关的设计标准，但去除效果一般，因为污泥在生物池系统中的龄期相对较长，且曝气阶段的溶解氧含量较高，造成总氮的一般去除效果。

　　四、运行中出现的问题及解决措施

　　4.1 污泥培养期间进水BOD低，营养源不足

　　大多数污水处理厂第一、二次沉淀的脱水污泥可以为微生物提供足够的营养，并为微生物胶束的形成提供支持，但是当进水温度在7℃左右，极其不利于活性污泥的培养，因此在此过程当中可以通过控制曝气量和减少曝气过程的方法，对水的热量损失进行控制。

　　4.2 滗水后期有微弱曝气现象发生

　　在滗水液位下降到4.5m左右的时候，生物池当中就会发生微弱的曝气现象，同时活性污泥也会被搅起，分析其原因，发现是曝气结束的阶段，空气阀门关闭而生物池处于高液位的状态。曝气管道内的残气压力等于高水位的压力，水位会逐渐降低，空气会从掺气水头中逐渐溢出。此时，应在每个生物池的主曝气管上的空气阀后面加一个电磁阀，电磁阀需要在通风结束后保持打开状态。

　　4.3 进水跌水充氧情况严重

　　由于粗格栅污水提升至细格栅，细格栅至曝气沉砂池，曝气沉砂池至CAST池存在多处跌水曝气情况，冬季进水溶解氧偏高，再经过多次跌水充氧，导致生物选择区溶解氧偏高，不利于反硝化反应的进行。日常运行过程中，将细格栅进出水闸门和曝气沉砂池出水闸门人为关小，提高运行液位，减小跌水高度，降低充氧量，保证了进水搅拌阶段生物选择区和缺氧区的溶解氧含量。

　　4.4 多台搅拌器发生故障

　　在运行的期间发生了搅拌器故障，将搅拌器取出，检查后发现定子被缠绕杂物，导致了温度升高报警，取出杂物后报警消除。发生这一现象的主要原因就是由于当生物池还没有封闭式施工，队伍管理不善，人员将杂物扔到了施工池当中，或者是当外界风力较大时，会将杂物吹到池中所导致的。因此，污水处理厂可以全部更换热继电器，并紧固所有的接线就可以避免发生此类事故。

　　五、总结

　　CAST工艺在冬季低温条件下就可以良好的满足城市污水处理的要求，该种方法十分灵活，可以根据水量和水质来调节相关的处理程序。在CAST的使用过程当中，工作人员也应该注重运行当中各种问题的预防和处理，保证该工艺可以发挥其应有的作用。（来源：鞍山清畅水务有限公司）