污水处理厂CASS工艺脱氮除磷效果

　　一、引言

　　CASS(CyclicActivatedSludgeSystem)工艺是周期循环式活性污泥法的缩写，它是SBR工艺及ICEAS工艺的一种更新变型工艺，不仅延续了SBR法简单可靠、自动化程度高、运行方式灵活等优点，而且它通过底部开孔隔墙将池子结构分为预反应区和主反应区，使得溶解氧、污泥浓度和有机负荷在各区均不相同，各池中的优势生物菌种亦不同，且运行时通过进水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段，因而在时空上都创造了“厌氧―缺氧―好氧”条件，使得微生物处于周期性变化之中，提高了工艺的脱氮除磷效果。

　　近几年来，随着计算机及自控系统的应用与广泛推广，CASS工艺在国内外广泛应用于大中型污水处理厂，并且呈逐年递增的趋势。一些山区县污水处理厂也由于CASS工艺的设备少、占地面积小、运行及基建费用少而选择该工艺。

　　二、污水水质水量与处理工艺流程

　　本研究以寿宁县某污水处理厂处理的生活污水为对象。该厂服务人口约为4.5万人，根据《福建省城市用水量标准》(DBJ/T13-127-2010)，并结合供水状况，城镇平均每人每天产生200L污水计算，全城镇约产生污水9000m3/d，设计污水日排放量10000m3/d，出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级A标准。

　　2.1 污水水质水量

　　本研究以该厂2018年10月至2019年9月的月运行报表数据和出水在线监测数据为样本进行分析，实际处理量为10169m3/d，进水水质情况如表1所示。

　　2.2 工艺流程

　　本工程处理构筑物包括格栅间、旋流沉砂池、2座CASS生化池、紫外消毒池、尾水监测井、提升泵房、高效沉淀池等;附属构筑物包括储泥池、污泥浓缩脱水机房等。具体工艺流程图如图1所示。

　　三、运行结果与分析

　　3.1 运行结果

　　以2018年10月至2019年9月，连续12个月的月运行报表数据和出水在线监测数据为样本，得出以下结果(见图2至图7)：

　　3.2 结果分析

　　从图2及表2可以看出，出水COD月均值总体波动很小，都低于20mg/L，满足小于50mg/L的出水标准，去除率为95.3%，图3中，出水氨氮月均值基本保持在5mg/L以下，去除率为96.6%，满足出水标准，外界对CODCr、NH3-N的去除率没有太大的干扰。从图4与图5可以看出，出水总氮基本维持在15mg/L以下，基本满足达标排放标准，去除率约为80%，年超标小时数为122个，超标高峰值出现在12月。图6与图7中，TP出水月均值为0.48，去除率为79.5%，但超标率达到31.8%，18年10月至19年4月的小时超标数均在200个以上，18年11月甚至达到600个，基本难满足出水标准，除磷效果较差。

　　四、影响总氮、总磷处理效果的原因分析

　　综上所述，该厂CASS工艺对COD、NH3-N、处理均可达标排放，TN偶有超标，却也基本达到排放要求，但除磷效果甚是不佳，出现这种结果主要有以下几种原因：

　　4.1 进水浓度

　　污水厂服务的城镇每天约产生污水9000吨，但由于该镇面积小，很多民宅依山而建，基本处于无序建设状态，特别是早期的民宅，未实施雨污分流，造成很多片区污水管网无法铺设到户，只能对排入河道的污水口进行截流。由此导致一些污水无法收纳至污水管网，且出现雨污分流不彻底，致使污水处理厂进水有机质浓度偏低。

　　4.2 污水温度

　　温度对CASS工艺脱氮的影响是通过影响微生物的活性，进而影响硝化与反硝化反应的发生。活性污泥微生物最适合生长的温度范围是15~30℃，在温度低于15℃时反硝化细菌和硝化细菌的反应速度会迅速降低，尤其当温度低于5℃时硝化反应将完全停止。曾有研究表明当进水温度处于10~25℃范围内时，CASS工艺对TP的去除效果随温度的升高而明显增大，主要有两方面的原因：一是聚磷菌的活性会随温度的升高而增大，二是温度升高时脱氮的效果会随之提高，脱氮除磷菌在去除污水中部分氮的同时也去除一定量的磷，进而加大磷的去除量。因此，温度对CASS工艺脱氮除磷是有一定的影响的。而该镇处于高海拔山区(约800m)，冬季气温较低，平均气温小于10℃。

　　4.3 曝气量的影响

　　DO浓度的控制对脱氮除磷至关重要，通过控制DO浓度可以实现高效的同步硝化反硝化和生物除磷[6]。付朝臣等[7]研究发现，CASS工艺好氧区的TP去除率较高的是DO维持在2mg/L左右时。而该厂在实际运行时，在CASS池主反应阶段，DO值由于一些操作上的原因，经常出现DO值在整个曝气阶段还不到1mg/L，且该厂每个阶段进水曝气与完全曝气总共为2h，曝气量的不足导致厌氧时间延长，主反应区会发生过量释磷现象，从而造成除磷效果下降。

　　4.4 SRT(污泥龄)的影响

　　徐伟峰等研究发现，当SRT为15d时，磷的去除效果最佳，该厂SRT实际天数为30d左右，SRT过长导致厌氧区发生无效释磷，这些磷并没有伴随着聚β-羟基丁酸的利用而吸收，从而降低了除磷效果。

　　五、建议与对策

　　通过对上述试验结果的分析，针对脱氮效果不佳，除磷效果差的情况，提出以下建议对策：

　　当地政府应有目的、有计划的对污水收集管网进行改造，让雨污分流更加彻底，以提升进水有机质含量，提高C/P与C/N，进而提高脱氮除磷效果。

　　鉴于寿宁地理环境条件，有必要在格栅池与CASS生化池间增设一个加热系统，备用于冬季低温季节。

　　在提高曝气量有困难的情况下，可适当延长曝气时间，将曝气时间改为2.5至3.0h，并且增加剩余污泥排放量，降低污泥浓度，使污泥龄缩短至15d左右，最大限度同时满足脱氮除磷的要求。(来源：宁德市寿宁环境监测站)