來源：北極星環(huán)保網(wǎng) 

本文研究如何改進(jìn)CASS工藝設(shè)計方法,將其用于高氨氮污水處理，充分發(fā)揮CASS工藝脫氮除磷效果好、耐沖擊負(fù)荷能力強、防止污泥膨脹、建設(shè)費用低和管理方便等優(yōu)點，對于促進(jìn)CASS工藝的發(fā)展和改善水體環(huán)境具有現(xiàn)實意義。CASS工藝發(fā)展至今，已在城市污水和工業(yè)廢水處理領(lǐng)域逐步得到應(yīng)用。CASS工藝乃至所有的間歇式活性污泥工藝的反應(yīng)過程都比較復(fù)雜，其部分生物作用機(jī)理至今仍在研究之中。

1.現(xiàn)行的CASS工藝設(shè)計方法

1.1 活性污泥工藝設(shè)計計算方法

活性污泥工藝的設(shè)計計算方法有三種：污泥負(fù)荷法、泥齡法和數(shù)學(xué)模型法。三種方法各有其特點，分述如下：

1、污泥負(fù)荷法

污泥負(fù)荷法是目前國內(nèi)外最流行的活性污泥設(shè)計方法，幾十年來，污泥負(fù)荷法設(shè)計了成千上萬座污水處理廠，充分說明其正確性和適用性。

污泥負(fù)荷法也有其弊端，主要表現(xiàn)為：一是污泥負(fù)荷法設(shè)計參數(shù)的選擇主要依靠設(shè)計者的經(jīng)驗，這對于經(jīng)驗較少的設(shè)計者來講相當(dāng)困難;二是對脫氮要求未加考慮，影響了設(shè)計的精確性和可靠性。

2、泥齡法

泥齡法是經(jīng)驗和理論相結(jié)合的設(shè)計計算方法，比污泥負(fù)荷法更加精確可靠;泥齡法可以根據(jù)泥齡的選擇，實現(xiàn)工藝的硝化和反硝化功能;同時，泥齡參數(shù)的選擇范圍比污泥負(fù)荷法窄，設(shè)計者選擇起來難度較小。

泥齡法的設(shè)計參數(shù)大多是根據(jù)國外污水試驗得出的，需結(jié)合我國的城市生活污水水質(zhì)加以修正，這是其目前應(yīng)用的困難所在。

3、數(shù)學(xué)模型法

1986年，原國際水污染與控制協(xié)會IAWPRC提出了活性污泥1號數(shù)學(xué)模型，其后十幾年里，隨著數(shù)學(xué)模型的完善，越來越多的活性污泥系統(tǒng)開始采用它進(jìn)行工程設(shè)計和優(yōu)化。

數(shù)學(xué)模型在理論上是比較完美的，但具體應(yīng)用則存在不少問題，主要是由于污水處理的復(fù)雜性和多樣性，模型中所包含的大量工藝參數(shù)需要根據(jù)具體的水質(zhì)進(jìn)行調(diào)整和確定，這需要大量的工程積累，即使簡化了的數(shù)學(xué)模型，應(yīng)用也相當(dāng)困難。到目前為止，數(shù)學(xué)模型在國外尚未成為普遍采用的設(shè)計方法，而在我國還停留在研究階段。

1.2 目前CASS工藝設(shè)計計算方法

CASS工藝屬于活性污泥法范疇，但由于其運行方式獨特，與傳統(tǒng)活性污泥法又有很大的差別。在同一周期內(nèi)，池內(nèi)的污水體積、污染物的濃度、DO和MLSS時刻都在發(fā)生變化，是一種非穩(wěn)態(tài)的反應(yīng)過程。

目前CASS工藝設(shè)計采用污泥負(fù)荷法，該方法不考慮反應(yīng)池內(nèi)基質(zhì)濃度、MLSS和DO含量在時間上的變化，只考慮進(jìn)出水有機(jī)物的濃度差，并忽略同一反應(yīng)周期內(nèi)沉淀、潷水和閑置階段的生物降解作用，采用與傳統(tǒng)活性污泥法基本相同的計算公式。

CASS工藝采用污泥負(fù)荷法進(jìn)行設(shè)計時，除反應(yīng)池容積計算與傳統(tǒng)活性污泥法不同，其它如反應(yīng)池DO和剩余污泥排放量等計算方法與傳統(tǒng)活性污泥工藝相同，因此，本節(jié)著重介紹CASS工藝反應(yīng)池容積的計算方法。

1.2.1 計算BOD-污泥負(fù)荷(Ns)

BOD-污泥負(fù)荷是CASS工藝的主要設(shè)計參數(shù)，其計算公式為：

(1)

式中： Ns——BOD-污泥負(fù)荷，kgBOD5/(kgMLSS˙d)，生活污水取0.05～0.1

kgBOD5/(kgMLSS˙d)，工業(yè)廢水需參考相關(guān)資料或通過試驗確定;

K2——有機(jī)基質(zhì)降解速率常數(shù)，L/(mg˙d);

Se——混合液中殘存的有機(jī)物濃度，mg/L;

η——有機(jī)質(zhì)降解率，%;

ƒ——混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值，一般在生活污水中，ƒ=0.75。

(2)

式中： MLVSS——混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，mg/L;

MLSS——混合液懸浮固體濃度，mg/L;

1.2.2 CASS池容積計算

CASS池容積采用BOD-污泥負(fù)荷進(jìn)行計算，計算公式為：

(3)

式中：V——CASS池總有效容積，m3;

Q——污水日流量，m3/d;

Sa、Se——進(jìn)水有機(jī)物濃度和混合液中殘存的有機(jī)物濃度，mg/L;

X——混合液污泥濃度(MLSS)，mg/L;

Ns——BOD-污泥負(fù)荷，kgBOD5/(kgMLSS˙d);

ƒ——混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值。

1.2.3 容積校核

CASS池的有效容積由變動容積和固定容積組成。變動容積(V1)指池內(nèi)設(shè)計最高水位和潷水器排放最低水位之間的容積;固定容積由兩部分組成，一部分是安全容積(V2)，指潷水水位和泥面之間的容積，安全容積由防止?jié)�水時污泥流失的最小安全距離決定;另一部分是污泥沉淀濃縮容積(V3)，指沉淀時活性污泥最高泥面至池底之間的容積。

CASS池總的有效容積：

V=n1×(V1+V2+V3) (4)

式中：V——CASS池總有效容積，m3;

V1——變動容積，m3;

V2——安全容積，m3;

V3——污泥沉淀濃縮容積，m3;

n1——CASS池個數(shù)。

設(shè)池內(nèi)最高液位為H(一般取3～5m)，H由三個部分組成：

H=H1+H2+H3 (5)

式中：H1——池內(nèi)設(shè)計最高水位和潷水器排放最低水位之間的高度，m;

H2——潷水水位和泥面之間的安全距離，一般取1.5～2.0m;

H3——潷水結(jié)束時泥面的高度，m;

其中：

(6)

式中： A——單個CASS池平面面積，m2;

n2——一日內(nèi)循環(huán)周期數(shù);

H3=H×X×SVI×10-3 (7)

式中：X——最高液位時混合液污泥濃度，mg/L;

污泥負(fù)荷法計算的結(jié)果，若不能滿足H2≥H-(H1+H3)，則必須減少BOD-污泥負(fù)荷，增大CASS池的有效容積，直到條件滿足為止。

1.2.4 設(shè)計方法分析

從上述設(shè)計方法的描述中可以看出，現(xiàn)行的CASS工藝設(shè)計具有以下幾個方面的特點：

1、設(shè)計方法簡單，設(shè)計參數(shù)單一，在傳統(tǒng)的以污泥負(fù)荷為主要設(shè)計參數(shù)的活性污泥設(shè)計法基礎(chǔ)上，采用容積進(jìn)行校核，以保證潷水過程中的污泥不流失。

2、設(shè)計只針對主反應(yīng)區(qū)容積，而生物選擇區(qū)容積則是按照主反應(yīng)區(qū)容積的5%設(shè)計。

3、污泥負(fù)荷法設(shè)計重點針對有機(jī)物質(zhì)的降解，對脫氮未加考慮，難以滿足污水排放對于氮的要求，故此方法具有片面性，難以滿足高氨氮污水處理后達(dá)標(biāo)排放。