污水处理技术工艺

污水处理技术之全面CASS工艺知识汇总

发布日期:2019-06-13 / 发布者:鸿淳环保科技 / 点击:

cass过程操作原理

CASS工艺将序批式活性污泥法(SBR)的反应罐沿长度方向分成两部分。前部是生物选择区,也称为预反应区,后部是主要反应区。在主反应区后部安装一个可升降的防水装置,实现间歇性间歇排水,循环曝气和排水的循环运行。 CASS过程是厌氧/缺氧/好氧交替操作,具有一定的氮和磷去除效果。废水以推流模式运行,每个反应区以完全混合的形式运行,以实现同时硝化 - 反硝化。和生物除磷。

二、CASS工艺流程

对于一般城市污水,CASS工艺不需要高度预处理,只需要粗格栅、细格栅和沉淀池,不需要一级沉淀池和二级沉淀池,也不需要大型污泥回流系统(CASS反应器中污泥回流仅约20%)。中国常见的CASS工艺如图1所示。

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CASS过程操作包括四个阶段:充水 - 曝气,沉淀,溺水和闲置。具体操作流程为:

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(1)充水-曝气阶段

同时,将主要反应区的污泥返回生物选择区。反流比一般为20<垃圾>。在这一阶段,曝气系统向反应罐提供氧气,一方面满足有氧微生物的氧气需要,另一方面又有利于活性污泥和有机物的充分混合和接触,从而促进有机污染物被微生物氧化分解。同时,污水中的氨氮通过微生物的硝化转化为硝酸盐。

(2)沉淀阶段

停止通气并且微生物继续利用残留在水中的溶解氧进行氧化分解。随着反应槽中的溶解氧进一步减少,微生物从需氧状态变为缺氧状态,并发生一定的反硝化作用。同时,活性污泥在几乎静态的条件下沉淀和分离,活性污泥沉到罐底,并在下一个循环中继续运行。处理过的水位于污泥层的上部,沉淀物可以放置以分离泥水。

(3)滗水阶段

沉淀阶段结束后,放置在反应池端部的倾析器开始工作,上清液自上而下逐层排出。排水后,倾析器自动复位。在倾析期间,污泥回流系统照常工作。其目的是提高缺氧区污泥浓度,在污泥回流至缺氧区污泥时,脱氮、释放磷。

(4)闲置阶段

闲置期一般较短,主要是确保在这一阶段的卸料器上升到原来的位置,以防止污泥流失。实际浸出时间往往比设计时间短,剩余时间用于使反应器中的污泥闲置,恢复污泥的吸附能力。

三,CASS流程的优势

(1)工艺流程简单,占地面积小,投资少。

cass的核心结构是反应池。没有二次水槽和污泥回流设备。在一般情况下,不提供调节池和初始水槽池。所以。污水处理设施紧凑,占省,投资少。

(2)生化反应正在推动

全混合连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水中的底物浓度,进入曝气池的底流速率为底物降解速率。根据生化动态反应原理,由于曝气池底物浓度很低,生化反应的驱动力很小,有机物的反应速率和去除效率相对较低;在理想的塞流曝气池中,污水和回流形成的混合流污泥从池头进入,沿曝气池呈塞流状态,在池尾流出。作为生化反应的驱动力,底物浓度逐渐从进水最高浓度下降到出水最低浓度。在整个反应过程中,不稀释底物浓度,尽可能保持驱动力。曝气池各断面仅横向混合,无纵向返混。

从污染物降解过程的角度来看,当污水以相对较低的水量进入cass池时,cass过程被混合物稀释。因此,从空间的角度来看,cass过程是完全混合活性污泥的可变体积。从cass过程开始到排水循环结束,基质浓度由高至低,浓度梯度由高至低,基质利用率由大至小。因此,cass过程是一个理想的按时间顺序推进反应堆。生化反应有很大的驱动力。

(3)沉淀效果好

在沉淀阶段,CASS过程中几乎所有的反应罐都沉淀下来。沉淀阶段的表面负荷远小于普通二沉池中的表面负荷。虽然进水有干扰,但效果小,沉淀效果好。实践证明,当冬季温度较低时,污泥沉降性能较差,或者当某些特殊工业废水处理的污泥冷凝性能较差时,不会影响CASS工艺的正常运行。在实验和工程中,SV高达96%。只要沉淀阶段的时间稍微延长,系统操作就不会受到影响。

(4)操作灵活,抗冲击性强

cass工艺的设计考虑到了流量变化的因素,确保污水在系统内预定的处理时间后排放。特别是,cass过程可以通过调整运行周期来适应进水量和水质的变化。当进气浓度高时,也可通过延长曝气时间达到标准排放,以达到抵抗冲击负荷的目的。在风暴中。可承受正常平均流量6倍的峰值流量冲击,无需独立调节池。

多年的运行数据表明。当流动冲击和有机载荷冲击超过设计值的2至3倍时,处理效果仍然令人满意。虽然传统的处理工艺有辅助流量平衡调节装置,但由于液压负荷的变化,活性污泥很可能会丢失,严重影响排水质量。当氮磷去除功能得到加强时,CASS工艺可以通过调节工作循环和控制反应池中的溶解氧水平来提高氮和磷的去除效果。因此,通过调整操作模式,可以实现不同的处理水质。

(5)污泥膨胀不易发生

污泥膨胀是活性污泥生产过程中常见的问题。由于污泥沉淀性能不佳,无法在第二沉淀池有效分离污泥和水,导致污泥流失和水质恶化。但是污水处理厂不能运行,控制和消除污泥膨胀需要一段时间,并且存在滞后现象。因此,选择不容易出现污泥膨胀的污水处理技术是污水处理厂设计中必须考虑的一个问题。

由于丝状的比表面积大于该属的比表面积,因此摄取低浓度底物是有益的,但通常细丝生长速率小于非丝状细菌,菌丝体和丝具有高的底物浓度。它们都以很大的速率降解和增殖,但由于胶束细菌的增殖速度较大,胶束的增殖较大,优于丝状杆菌。

CASS反应池内浓度梯度较大,处于缺氧和好氧交替变化中。在这样的环境条件下,胶束菌可以选择性培养成为曝气池中的优势菌种,可以有效抑制丝状茴香的生长繁殖,克服污泥膨胀,提高系统的稳定性。

(六)适用范围广泛,适合分期施工

CASS工艺可应用于大型,中型和小型污水处理项目,这些项目比SBR工艺更广泛使用。连续进水口设计和操作模式一方面易于与预处理结构匹配,另一方面控制系统不仅仅是SBR工艺。简单。对于大型污水处理厂,CASS反应罐设计为多池模块组合,单罐可独立运行。

当处理水量小于设计值时,可在反应器低水位灵活运行或部分反应器投入运行。由于CASS系统的主要核心结构是CASS反应池,如果处理水量增加超过设计水量不能满足处理要求,则可以复制CASS反应池,使CASS污水处理厂的建设能够满足企业的要求。与传统的活性污泥法相比,分期建设和扩建要简单得多。

(七)残余污泥体积小、性质稳定

传统的活性污泥法污泥龄仅为2~7天,而CASS法的污泥龄为25~30天,因此污泥稳定性好,脱水性能好,残留污泥少。去除1.0kg BOD产生0.2~0.3kg剩余污泥,仅为传统方法的60%左右。由于污泥在CASS反应罐中已经被一定程度地消化,因此剩余污泥的耗氧率仅低于10 mgO2 / gMISS·h,通常不需要稳定,可以直接脱水。但传统方法残留污泥不稳定,沉降较差,耗氧率大于20 mgO2 / gMLSS·h,处理前必须稳定。

4。CASS工艺的缺点

从以上的描述可以看出,cass过程有许多优点,但是任何一个过程都不完美,而且cass过程一定有一些问题。cass过程是一个单一的污泥悬浮生长系统,利用同一反应器中的混合微生物种群完成有机氧化、硝化、反硝化和除磷。

各种处理功能的相互影响限制了实际应用中的处理效率,并且对控制提出了非常严格的要求。在工程中难以实现该过程的稳定和有效操作。综上所述,CASS过程主要存在以下问题。操作中存在问题

(1)微生物种群间的复杂关系有待研究。

cass系统的微生物种群结构与传统的活性污泥法不同。菌群主要由硝化细菌、反硝化细菌、多磷细菌、等氧菌组成。目前,非定常cass系统中微生物种群间复杂的生存竞争和生态平衡还没有得到很好的认识。本文仅从过程的角度对cass过程理论进行了分析和讨论。然而,澄清微生物群体之间的关系有利于cass工艺的优化操作。因此,这一领域的理论研究仍需加强。

(2)生物脱氮效率难以提高

一方面,硝化是很难完成的。硝化细菌是化能自养的细菌,其降解有机物的过程是由异养细菌完成的。两种细菌混合培养时,由于底物与溶解氧的竞争,硝化细菌的生长受到限制,难以成为优势种群,硝化反应受到抑制。另外,固定的曝气时间也可能使硝化不完全。

另一方面,反硝化是不完整的。cass过程中约有20吨氮通过回流污泥去硝化,其余的氮通过同步硝化、去硝化、沉淀、去硝化等途径来实现。结果并不理想。这也是众所周知的。在降水和闲置期,由于污泥和废水不能很好地混合,废水中的一部分硝酸盐氮不能与反硝化细菌接触,因此不能减少。此外,在此期间,由于有机物的完全降解,反硝化所需的碳源不足,这也限制了反硝化效率的进一步提高。这两个原因使得cass过程去硝化的效率难以提高。

(3)难以提高除磷效率

回流混合物中硝酸盐氮的浓度对生物选择器中污泥的磷释放过程有很大影响。CASS工艺系统除磷效率的提高是一个难点。

(四)控制方法比较单一

目前,CASS过程在实际应用中基本上都是基于时序控制。缺点是显而易见的,因为污水的水质不是静态的,所以使用固定的反应时间并不是最佳选择。

五、CASS工艺的主要技术特点

(一)连续取水和间歇排水

传统的SBR工艺是间歇性水,间歇排水,实际污水排放大多是连续或半连续,CASS工艺可以连续进水,克服了SBR工艺的缺点,更适合实际排水的特点,拓宽了SBR工艺领域的应用。尽管CABS过程设计为连续进水,但即使在实际操作中存在间歇性水,也不会影响处理系统的运行。

(2)运行上的时序性

CASS反应池通常按时间顺序分四个阶段进行,即曝气、沉淀、排水和闲置。

(三)运行过程的不稳定状态

在每个工作循环的排水开始时,CANS池中的液位最高。在排水结束时,液位最低。液位的变化取决于排水比,排水比和处理后废水的浓度,排放标准和生物降解的难度。等等。混合物的体积和反应池中基质的浓度都是变化的,并且基质的降解是不稳定的。

(4)高浓度梯度溶解氧的周期变化

cass在反应阶段是曝气,微生物处于有氧状态,沉淀和排水阶段没有曝气,微生物处于缺氧甚至厌氧状态。所以。反应箱中的溶解氧周期性变化,氧浓度梯度大,效率高。这有利于提高除氮除磷效率,防止污泥膨胀,节约能源。实践证明,同一曝气装置。与传统的活性污泥法相比,该工艺具有较高的氧利用率。

6. CASS流程与其他流程的比较

1。CASS与SBR的比较

cass反应池由反应前区和主要反应区组成。反应前区域处于缺氧状态。提高了耐火有机物的去除效果。cass进气过程是连续的,因此进气管线上没有电磁阀控制元件。单池可独立运行,而sbr或铸造进气过程是间歇性的。一般在应用中交替使用两个或多个池,增加了控制系统的复杂性。每个周期的cass位移一般不超过池中总水量的1/3,而sbr为1/2-3/4,cass具有较好的抗冲击性。cass比铸造系统简单,但去除氮和磷的效果不如后者。

CASS池分为预反应区和主反应区。在预反应区,微生物可以通过酶的快速转移机制快速吸附污水中的大部分可溶性有机物,并经历高负荷基质的快速积累过程,这对进水水质更好,水量,PH和有毒有害物质。缓冲作用,同时抑制丝状细菌的生长,可有效防止污泥膨胀;然后在主反应区进行低负荷基质降解过程。

CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体。污染物的降解是一个及时的塞流过程,而微生物则是在好氧、缺氧、厌氧的循环变化中,从而达到去除污染物的目的。具有良好的脱氮除磷功能。

cass生物处理法是循环再循环活性污泥法的简称。最早在美国生产,20世纪90年代初传入中国。目前,由于该工艺的高效、经济,应用势头迅猛,得到了环境保护部门及其支持者的广泛关注和一致好评。通过仿真实验,成功地应用于生活污水、食品废水和医药废水的处理,取得了良好的处理效果,为我国应用cass方法奠定了良好的基础。

在反应器的前部提供生物选择区,并且在后部提供可以升降的自动防水装置。工作过程可分为曝气,沉淀和排水三个阶段,并进行循环。污水连续进入预反应区,通过分隔壁底部进入主反应区,在保证供氧的条件下,有机物被池中的微生物降解。可根据进水水质调整运行参数。

与SBR相比,CASS具有反应池由预反应区和主反应区组成的优点,对难降解有机物的去除效果较好。进水过程是连续的,因此不需要进水管道中的电磁阀和其他控制元件,一个水池可以独立运行;而SBR进水过程是间歇的,应用中一般采用两个或两个以上水池交替使用。

排水是由一个可拆卸的堰倾倒器进行的。随着水面逐渐减小,处理后的水被均匀排放,尽量减少排水过程中水流对底泥污泥的干扰。cass方法在每个周期的排气量一般不超过池中总水量的1/3,而sbr为3/4。因此,cass方法比sbr方法具有更好的抗冲击性。

2.与传统的活性污泥法相比

(1)施工成本低:省去了一沉池、二沉池和污泥回流设备,可节约10%-25%的施工成本。以10万吨城市污水处理厂为例,传统活性污泥法总投资约1.5亿吨,CASS法总投资约1.1亿吨。

(二)工艺流程短,面积小:污水处理厂的主要结构为集水池、沉沙池、cass曝气池、污泥池,无初始沉淀池和二次沉淀池。布局紧凑。面积可减少20至35英寸。

(3)运行成本:由于曝气是周期性的,池中溶解氧的浓度也会发生变化。沉淀阶段和排水阶段的溶解氧减少。当重新开始曝气时,氧的浓度梯度大,传输效率高,并且实现节能。效果显着,运行成本可节省10%至25%。

(4)有机物去除率高,出水水质好。根据研究结果和工程应用,通过合理设计和良好管理,当城市污水进水COD为400 mg/L时,出水小于30 mg/L。对于可生物降解的工业废水,即使进水COD高达3000 mg/L,出水仍能达到约50 mg/L,对于一般的生物处理工艺,很难达到这样的水质。因此,CASS工艺和二次处理的投资可以达到三次处理的水质。

(五)管理简单、操作可靠:污水处理厂设备数量和控制系统相对简单,工艺本身确定无污泥膨胀。

(6)污泥产量低,污泥性质稳定。

(7)具有脱氮除磷功能。

cass过程的设计

1. CASS反应器的主要设计参数

最大设计水深为5-6米,MLSS为3500毫克/升-4000毫克/升,填充率约为30%,最大上清液分解率为30毫米/分钟,固液分离时间为60分钟,设计SVI为140毫升/克,单循环时间(即一个操作周期)通常为4小时(标准处理模块)。处理城市污水时,CASS中的生物选择器、缺氧区和主反应区的容积比一般为1:5:30,可根据水质和“模块”试验确定。表1列出了不同规模城市污水处理CASS工艺的参考设计参数。

不同规模城市污水处理cass工艺的主要设计参数

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2。CASS设计中应注意的问题

(1)水量平衡

工业废水和生活污水的排放通常是不均匀的。如何充分发挥cass反应池的作用,与所选设计流程有着很大的关系。如果设计流量不合适,则水位会超过进气高峰时的上限。不能充分利用小时进水量反应池。当水量波动较大时,应考虑调整池。

(2)控制方式的选择

CASS工艺的日益广泛使用得益于自动化技术的发展及其在废水处理工程中的应用。 CASS工艺的特点是程序工作系统,可根据进水和出水水质的变化调整工作程序,以确保输出水的效果。整个控制系统可与现场可编程控制(PLC)和微机的集中控制相结合。同时,为了保证CASS过程的正常运行,所有设备都采用手动/自动操作模式,后者便于手动调试和自动控制系统故障。前者用于日常工作。

(3)曝气方式的选择

CASS工艺可以选择多种曝气方式,但在选择曝气头时,应尽量采用无堵塞的曝气形式,如穿孔管、水下曝气器、伞式曝气器、螺旋式曝气器等。采用微孔曝气时,应采用高强度的橡胶曝气盘或管。停止曝气时,微孔在曝气时关闭和打开,不易造成微孔堵塞。另外,由于CASS工艺本身的特点,水下曝气器的选择也可以根据其运行周期和做条件,在满足废水要求的前提下,适当开启不同数量的机组,达到节能的目的。

(4)排水方式的选择

cass工艺的排水要求与sbr工艺相同。目前常用的设备是回转式滑冰机。其优点是排水均匀,排气量可调,对底泥干扰小,防止浮水。在cass过程结束时,上层液体应及时排出。排水时,应尽量均匀排出。池底沉淀的污泥层不应被扰动。同时,应防止水面浮物随水流排放,影响水质。现时常见的排水方式包括固定的排水装置,如沿著水池的自来水管,不设深度装置,由上往下开放。优点是排水设备简单,投资少。缺点是阀门被打开,排水管道的一部分堆积。由于污泥的存在,导致早期水质不佳。浮动排水装置和旋转排水装置价格昂贵,但排水均匀,排气量可调,对底泥的干扰较小,可以防止浮水者用水排出。因此,这两种排水装置在耳朵前使用较多。尤其是旋转式排水装置,也被称为排气装置,由于其灵活性和高的操作稳定性而受到设计者和用户的青睐。

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