CASS工藝在處理低溫生活污水中的應(yīng)用研究

1、CASS工藝在處理低溫生活污水中的應(yīng)用研究 摘要本文以CASS工藝為研究對象，通過不同的水力停留時間，重點探討CASS工藝處理低溫生活污水（48）的可行性，及低溫環(huán)境下的最佳工程設(shè)計參數(shù)，為CASS工藝在我國寒冷地區(qū)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)，同時也為低溫條件下污水處理廠的運行管理提供幫助。 關(guān)鍵詞CASS工藝 低溫污水 水力停留時間 污泥負(fù)荷 1 前言低溫污水處理是指在我國北緯40以北的廣大地區(qū)，其冬季城市污水的水溫一般在10以下（6-10，少數(shù)地區(qū)4-6）時進行的污水處理工程。由于寒冷地區(qū)排水溫度低，輸水管道散熱量大，給污水處理帶來很大困難。此外，溫度對微生物的活性、種群組成、細(xì)胞的增殖、活性污泥

2、的絮凝沉降性能、曝氣池充氧效率以及水的粘度都有較大影響。因此，低溫條件下，污水處理工藝及工程設(shè)計參數(shù)同常溫條件下有很大區(qū)別。低溫對生物處理的影響，關(guān)系到寒冷地區(qū)城市污水和工業(yè)廢水能否采用生物處理和采用什么樣的生物處理工藝。因此，結(jié)合我國國情，探討適合我國寒冷地區(qū)的污水處理工藝，對于緩解寒冷地區(qū)的環(huán)境污染，實現(xiàn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。周期循環(huán)活性污泥法（CASS工藝）不但具有投資省、占地面積少、工藝流程簡單、操作管理方便、處理效果好等優(yōu)點,而且,據(jù)國外資料介紹，CASS工藝對低溫污水仍能保持很好的處理效果。因此，本文充分利用CASS工藝的優(yōu)勢，結(jié)合我國寒冷地區(qū)的實際情況，重點探討了CASS工

3、藝對低溫環(huán)境的適應(yīng)性，探討適合低溫環(huán)境條件下的工程設(shè)計參數(shù)和運行管理經(jīng)驗，為CASS工藝在我國寒冷地區(qū)的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。2 試驗裝置及流程設(shè)計為將國外先進技術(shù)引進消化，研究適合我國國情的污水處理工藝，并在我國寒冷地區(qū)推廣應(yīng)用，總裝備部工程設(shè)計研究總院環(huán)保中心自1999年就開始在實驗室進行了2年的系統(tǒng)研究，為工程應(yīng)用提供了寶貴的工程設(shè)計參數(shù)和運行管理經(jīng)驗。2.1試驗工藝流程污水取自總裝備部工程設(shè)計研究總院家屬樓樓生活污水，用小型潛污泵直接從化糞池提升到儲水箱。儲水箱由PVC加工而成，容積180L，內(nèi)設(shè)自動液位控制器。2.2 試驗裝置試驗裝置如圖1所示，其中CASS裝置自行設(shè)計，材質(zhì)為有機玻璃，

4、便于觀察水流運動狀態(tài)、曝氣強度及活性污泥的絮凝情況。該裝置尺寸為：LBH=930mm312mm410mm，容積118L。圖2-1 CASS工藝處理低溫生活污水實驗裝置2.3裝置自動控制系統(tǒng)介紹整套實驗裝置采用PLC程序控制器集中控制。其中儲水箱中的水位由液位控制計控制，低水位時，污水提升泵自動開啟，向水箱注水，至水箱最高水位時，污水提升泵自動關(guān)閉，停止進水。CASS工藝的特點是程序工作制，其整個工作周期均可由程序控制器完成，無須專人操作。此外，CASS工藝還可根據(jù)進、出水水質(zhì)變化適當(dāng)調(diào)整工作程序，保證出水效果。完整的CASS工藝工作周期一般分為四個步驟，如表1所示表1 CASS工藝自動控制情況

5、2.3裝置自動控制系統(tǒng)介紹1、CODcr：重鉻酸鉀法；2、溶解氧（DO）：YSI52溶解氧儀；3、BOD5：稀釋倍數(shù)法；4、pH：pH計或精密pH試紙；5、污泥沉降比（SV%）：用100 ml或1000 ml量筒測量；6、污泥生物相觀察：光學(xué)顯微鏡；7、溫度：YSI52自帶溫度計；8、污泥干重、MLSS、SS：重量法測定； 3 試驗結(jié)果與分析3.1 污泥接種與培養(yǎng)實驗所用污泥取自首都機場廢水凈化站二沉池回流污泥，該污泥性能良好，鏡檢發(fā)現(xiàn)有大量活躍鐘蟲和少量線蟲，污泥上清液清澈透明。將接種污泥投入CASS池并加入部分污水后悶曝24h，此后，逐步加大進水負(fù)荷按照CASS池自身運行方式連續(xù)進水、間歇

6、排水逐步培養(yǎng)馴化活性污泥，至生物相重新恢復(fù)正常、污泥性能穩(wěn)定，處理效果良好，表明污泥培養(yǎng)成熟。3.1 CODcr去除效果分析3.1.1 試驗條件氣溫：-412；水溫：59；水力停留時間：HRT=10.8h，16h，20h；周期運行時間：T=215296 min（分曝氣、沉淀、撇水、閑置四個階段）；進水流量：Q=16087ml/min；周期處理水量：Q1=34.420.8L；周期排水比：1/31/4；根據(jù)試驗效果，按水力停留時間（HRT）的不同實驗劃分為三個階段（即HRT=108h，16h，20h），其中HRT=20h階段中曝氣時間又分為180 min和240 min。3.1.2 試驗效果與分析

7、CODcr試驗效果見表2（摘錄）。HRTh溫度進水CODcrmg/L出水CODcrmg/LSV%SVIMLSS g/L污泥CODcr負(fù)荷kgCOD/kgMLSS.d去除率%10.8-211823221623.9321581.0673-110809137802.4873211.1083-112982225603.5341700.94677-210832143564.0911360.6458316.0-3560991493.7681300.34485-3797090513.6951400.5599108898113584.0851410.4738701092895593.8431530.51690

8、20.015798115553.561540.34086-41358596623.7061670.34084-11381383684.5571490.27590512107191713.9621790.39392由上表可以看出：當(dāng)HRT=10.8h時，進出水CODcr波動較大，進水CODcr為6201218 mg/L，出水122211 mg/L，去除率在74%89%之間，出水效果不理想，波動較大。相對應(yīng)的MLSS=2.4875.678g/L,變化較大,污泥負(fù)荷=0.6881.10kgCOD/(kgMLSS.d),也比較高。當(dāng)HRT=16.0h時，該階段進水波動較小, 進水CODcr為61093

9、0 mg/L，出水CODcr為90115 mg/L，去除率達85%91%，出水水質(zhì)比較穩(wěn)定。此階段污泥負(fù)荷Ns在0.240.39kgCODcr/(kgMLSS.d)之間，比第一階段有所降低，污泥濃度也趨于穩(wěn)定, MLSS為2.9854.13g/L。由上表可以看出：通過對不同水力停留時間的對比實驗，發(fā)現(xiàn)水力停留時間HRT=16h和20h處理效果差別不大，這說明在一定污泥負(fù)荷范圍內(nèi)，延長水力停留時間對提高去除效果意義不明顯，反而使投入產(chǎn)出比降低。本實驗水力停留時間HRT=16h，污泥濃度MLSS=30004500 mg/L，污泥負(fù)荷0.20.3kgCOD/kgMLSS.d , 運行效果和經(jīng)濟性比較

10、好。3.2 BOD5去除效果分析表3 BOD5去除效果及BOD5/ CODcr的變化溫度()進水（mg/L）出水（mg/L）BOD5去除率(%)BOD5/ CODcrCODcrBOD5CODcrBOD5進水出水-138132178313.6940.260.164147603411529.4970.450.0672186232911615950.380.13通過BOD5實驗分析：雖然進水的可生化性不是很好，這與傳統(tǒng)的生活污水具有良好的可生化性（BOD5/CODcr=0.5左右）有一定差別，其原因是化糞池污水中大便成分含量較高,外觀成乳黃色，有機物濃度比一般小區(qū)或城市污水高2倍以上。理論和實踐證明

11、，糞便污水的可生化性并不理想。另外，實驗出水BOD5已小于15 mg/L，表明出水水質(zhì)中能夠生物降解的物質(zhì)絕大部分已去除，CODcr進一步降低的空間十分有限。所以，即使再延長曝氣時間或水力停留時間，出水CODcr不會有顯著降低。3.3 懸浮物（SS）去除效果分析一般情況下，傳統(tǒng)活性污泥法處理污水的效果隨溫度的降低而變差，出水質(zhì)量差的一個重要原因就是二沉池污泥沉降性能不好。從物理現(xiàn)象上看，活性污泥比較細(xì)碎，不易形成大塊絮凝體，沉淀后的上清液仍有細(xì)小的懸浮顆粒隨出水帶走；從水質(zhì)特點上分析，低溫環(huán)境下，水的粘滯性增高，固體顆粒沉降阻力增大，降低了泥水分離效果。但從CASS工藝處理低溫的整個實驗過程來

12、看，廢水SS的去除率一直都很高，進水SS通常在100 mg/L以上，出水SS通常保持在10 mg/L左右，并且去除效果比較穩(wěn)定。這從另一方面反映了CASS工藝獨特的運行方式，使得曝氣結(jié)束后的沉淀階段整個池子面積均用于在近乎靜止的環(huán)境中進行泥水分離，故其固體通量很低，泥水分離效果良好。4 CASS工藝需氧量分析通過連續(xù)監(jiān)測一個工作周期內(nèi)的溶解氧（DO）發(fā)現(xiàn)，CASS池中DO周期性變化非常明顯，經(jīng)歷一個好氧缺氧厭氧過程，氧濃度梯度大，氧轉(zhuǎn)移效率高，這對生物脫N除P以及防止污泥膨脹都十分有利。下圖1給出了在低溫條件下DO的變化規(guī)律。由上圖1可以明顯看出：曝氣結(jié)束，沉淀開始后15分鐘內(nèi)，DO從4.15

13、mg/L迅速下降到0.28 mg/L，曝氣重新開始前下降幅度趨于平緩，這就給生物反硝化細(xì)菌創(chuàng)造了良好的條件，使NO-3-N轉(zhuǎn)化為NO-2N進而轉(zhuǎn)化為N2。這同時也提出了一個問題低溫及中溫和高溫條件下應(yīng)設(shè)置不同的沉淀時間。因為，夏天由于生物反硝化速率高，釋放出來的N2易使污泥上浮，如果沉淀時間設(shè)置過長，就會造成污泥上浮隨水流失。4 結(jié)論4.1 低溫對CASS工藝處理生活污水的影響通過實驗觀察和分析：低溫對CASS工藝處理效果有一定影響，在其它條件相同情況下，與常溫條件相比，CODcr去除率約降低5%，這也反映出CASS工藝對溫度具有較好的適應(yīng)能力，與國外文獻的介紹是一致的。但低溫造成活性污泥沉降

14、性能降低，SV和SVI普遍高于常溫條件，可通過提高污泥濃度、降低污泥負(fù)荷和適當(dāng)延長沉淀時間，解決給生產(chǎn)運行帶來的困難。4.2 推薦的工藝參數(shù)通過對不同水力停留時間的對比實驗，發(fā)現(xiàn)水力停留時間HRT=16h和20h處理效果差別不大，這說明在一定污泥負(fù)荷范圍內(nèi)，延長水力停留時間對提高去除效果意義不明顯，反而使投入產(chǎn)出比降低。本實驗水力停留時間HRT=16h，污泥濃度MLSS=30004500 mg/L，污泥負(fù)荷0.20.3kgCOD/kgMLSS.d , 運行效果和經(jīng)濟性比較好。4.3 通過實驗觀察和理論分析可知CASS工藝污泥特性如SV、SVI和MLSS等受溫度變化影響較大，而污泥特性的變化直接影響到沉淀時間、排水比和污泥齡等參數(shù)的確定，因此，CASS工藝的運行要制定與