污水处理工艺-CAST

castcast 法生化处理工艺介绍法生化处理工艺介绍 CAST 工艺（Cyclic Activaled Sludge Technolohy是一 种循环活性污泥法，CAST 系统是一个间隙式反应器，在此反应器中 活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断地重复进行， 该法将生物反 应过程和泥水分离过程在一个池子中进行. CAST 工艺是一种“充水和排水”活性污泥法，废水按一定周 期循环处理，CAST 工艺是 SBR 工艺的改进型，其每一个循环有下 列各个附段组成充气／曝气、充水／沉淀、撇水、闲置。各个阶段 组成一个循环，并不断重复循环，开始时，由于充水,池中水位由某 一最低水位开始上升，在经过一定时间的曝气和混合后，停止曝气， 以使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀， 在完成沉淀阶段 后,由一个移动式撇水堰排出已处理的上清液，使水位下降至池子设 定的最低水位，然后再重复上述全过程. CAST 法的池子分三个区，即首选择区,兼氧区，主曝气区;在选 择区中,废水中的溶解性有机物质能通过酶反应机理而迅速去除，选 择区可以恒定容积，也可以变容积运行，多池系统的进水配水池也可 用作选择区，回流污泥中的硝酸盐可在此选择区中得到反硝化 ,选择 区的最基本功能是防止产生污泥膨胀； 兼氧区内微量曝气，亦可调节 1 曝 气 区 进 行 缺 氧 除 磷 ； 主 曝 气 区 内 主 要 进 行 降 解 有机物和硝化，同时也进行着硝化-反硝化过程. CAST 循环流程示意 －池子中设有吸附选择器以防止污泥膨胀； －能实现过度生物除磷并可在系统中进行过程优化； －能实现同时硝化／反硝化Simultaneous mitrification/denitrification）去除污水中总氮； 2 －在同一池子中进行生物过程和泥水分离过程，无需设置初沉池 和二沉池； －CAST 工艺系统操作简单，明了; －运行灵活，在出现水力冲击负荷时，可简单地通过改变操作循 环而予以缓冲； －基建费用低，池容积小于传统活性污泥法中初沉，曝气及二沉 池的总和； －处理出水无需砂滤池或絮凝滤池等处理即可达到很高的出水 水质要求。 运行中的 CAST 工艺 土建 采用 CAST 工艺来处理废水,配套的土建构筑物，主要有 集水调节池、曝气池； 风机房、 附属用房 （包括值班室、 化验室、 压滤机房等） 。 机械设备 所有设备主要有机械格栅、潜水泵、风机、撇水器； 微孔曝气器、压滤机、控制柜等。 3 该工艺投资和运行费用低、 处理性能高，尤其是优异的脱氮除磷效果， 已广泛应用于城市污 水和各种工业废水的处理中. 1 1 工作原理工作原理 CAST 反应池分为生物选择区、 预反应区和主反应区,如图 1 所示，运行时按进水-曝气、 沉淀、撇水、进水-闲置完成一个周期，CAST 的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括 氮、磷的污染物去除，出水总氮浓度小于5mg/L。 1-生物选择器；2-预反应区；3-主反应区 图 1 循环活性污泥技术 1）生物选择器设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化. 生物选择区有三个功能 a． 絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行;b． 选 择器被隔开，保证初始高絮体负荷,以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以 创造一个有利于磷释放的环境， 这样促进聚磷菌的生长[1].生物选择区的设置严格遵循活性污 泥种群组成动力学的有关规律， 创造合适的微生物生长条件， 从而选择出絮凝性细菌。 活性 污泥的絮体负荷 S0/X0即底物浓度和活性微生物浓度的比值对系统中活性污泥的种群组成 有较大的影响，较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。 CAST 工艺中活性污 泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段， 这样有利于絮凝性细菌的生长， 提高污泥活 性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物,从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖, 避免了污泥膨胀的发生。 同时当生物选择器处于缺氧环境时， 回流污泥存在的少量硝酸盐氮 （约为 N3N20mg/L）可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20[2]。当选择器 处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。 2预反应区为水力缓冲区，大小与高峰流量有关，若在非曝气阶段，不进水可将其省去 ［1］。 3）主反应区在可变容积完全混合反应条件下运行，完成含碳有机物和包括氮、磷的污 染物的去除。运行时通过控制溶解氧的浓度使其从0 缓慢上升到 2。5mg/L 来保证硝化、反 硝化以及磷吸收的同步进行［3］。 ［4］ a．硝化反硝化.同步反硝化意味着在不专门为硝酸盐的去除设混合装置或正常缺氧混合 程序的条件下，硝化与反硝化同时在同一反应器发生。通常认为在系统中，氮去除机制 与在微生物絮体内由于受扩散限制引起的溶解氧DO）的浓度梯度有关，这样硝化菌存在 于高溶解氧区或正氧化还原点位OPR）,相反反硝化菌在溶解氧降低区或负氧化还原点位 （OPR下活性十足［5］。CAST 工艺运行中控制供氧强度以及混合液溶解氧的浓度使其从0 逐渐上升到 2.5mg/L 左右，这样使活性污泥絮体的外周保持一个好氧环境进行硝化,由于氧 在活性污泥絮体内的传递受到限制,而具有较高浓度梯度的硝酸盐则能较好地渗透到絮体内 部有效地进行反硝化。另外,该工艺曝气与非曝气交替进行，从而使泥水混合液通过主反应 4 区，顺序经过缺氧-好氧厌氧环境，尤其在非曝气阶段0.5h1。0h 内污泥层以胞内在生 物选择高负荷下储存或吸收的碳为碳源,进行反硝化，在污泥沉淀过程中也有一定的反硝化 作用. b．磷的去除。生物除磷是依靠聚磷菌的作用实现的 ,生物选择器不曝气这样反应环境非 常迅速地从缺氧环境转化为厌氧环境， 当选择器处于厌氧环境， 聚磷菌依靠水解体内的聚磷 Poly-P水解释放出正磷酸盐，同时产生能量以吸收水中的溶解性有机底物，并将其在体内 合成为细胞学储备物质PHB；在主反应区为好氧环境时,聚磷菌以游离氧为电子受体，将细 胞储备物质氧化，并利用该反应所产生的能量，过量地在污水中摄取磷酸盐并合成为ATP， 其中一部分转化为聚磷贮存能量，为下一周期的厌氧释磷做准备.由于好氧段的吸磷量要远 大于厌氧段的释磷量， 所以通过剩余污泥的排放可达到除磷目的。 若要在生物除磷的基础上 进一步强化除磷效果或达到完全除磷的目的， 可加入铝盐或铁盐， 根据所去除磷浓度的大小， 化学污泥在池子中的浓度约在1.7g/L2.0g/L左右,化学污泥可以进一步提高沉淀污泥的压缩 能力。CAST 工艺是活性污泥不断地经过耗氧和厌氧的循环， 这将有利于聚磷菌在系统中的 生长和积累。根据 Gorony 等人的研究，当微生物内吸附大量降解物质，而且处在氧化还原 点位为100mV～150mV 的交替变化中时,系统可具有良好的生物除磷功能［1］。 此外，在曝气结束后，主反应区进行泥水分离,由于此阶段无进水水力干扰，在静止环境中 进行,从而保证系统良好的分离效果。 CAST 整个工艺过程遵循生物的“积累一再生”原理， 生 物先在生物选择器经历一个高负荷反应阶段， 然后在主反应区经历一个低负荷反