摘要：CASS法是在間歇式活性污泥法（SBR法）的基礎上演變而來的，在此通過臨桂西城污水廠的CASS工藝情況，淺談調試和自控運行過程的優化管理，為推廣CASS工藝應用奠定良好的基礎。

一、臨桂西城污水處理廠簡介

1、設計規模及水質要求

臨桂污水處理廠位于臨桂縣秧塘工業區南面，占地3.2公頃，污水處理規模為3.0萬噸/天。采用CASS工藝，設計進出水指標如下表1所示。

表1設計進出水指標

2、臨桂污水處理廠工藝流程圖見圖1

3、工藝流程說明

污水中含有大量較大顆粒的懸浮物和漂浮物，經過格柵截留，除去上述污物，對水泵機組及后續處理構筑物具有重要的保護作用。污水經集水池用潛污泵提升至廠內配水井中自流至細格柵，經過細格柵進一步去除細小顆粒的懸浮物和漂浮物，而后進入旋流沉砂池，在沉砂池中可除去比重較大的無機顆粒如砂等，通過旋流及攪拌作用，使無機顆粒分離至沉砂池底部。通過鼓風機股入壓縮空氣將砂氣提至砂水分離中，通過砂水分離進行砂和水分離。污水經沉砂池后由D=700mm的管道自流進入CASS池，經過CASS池曝氣、沉淀處理后，通過潷水器排除處理后的污水，通過二氧化氯接觸池進行消毒處理，污水達到GB18918-2002一級B類標準，完全達標后排放至小太平河。

4、污水預處理系統

原污水從廠前小太平河泵站通過壓力管道提升至廠內構筑物中，主要設備有：

（1）格柵
粗格柵（廠外小太平河泵站），進水渠道寬度為1.2米，格柵間距為20mm，共兩臺，每臺功率1.1kw；細格柵進水槽寬度為1.6米，選用回轉式格柵除污機2臺，柵條間隙10mm，每臺功率0.75kw，配有螺旋輸送器，功率P=2.2kw，以方便柵渣輸送。

（2）潛水泵
廠前泵站設有大小潛水泵各三臺，大泵型號為Q=800m3/h，H=20m，N=75kw；小泵型號為Q=360m3/h，H=15m，N=22kw。

（3）旋流沉砂池
設有旋流沉砂池兩座，直徑為2.4m，并設有型號為XLCQ-600的攪拌機。氣提鼓風機型號為HC-60S，功率為2.2kw。砂水分離器型號為LSSF-260，功率為0.37kw。

5、CASS池

CASS池是本工程的關鍵構筑物，由預反應區和主反應區組成，共有四組生物反應池，每租池寬22m，預反應區與主反應區長度分別為33m和9m，設計有效水深5.8m，有效容積5000m3。每組可獨立運行或多個池子通過進水電動閥交替使用連續運行。主要設備有：

（1）電動閘閥
在各生物池進水管道上安有型號為YDF2100LZ型電動進水閘閥4個，型號為DZW15進氣閘閥4個。

（2）水下攪拌機
在厭氧池內，每組生物池安裝有WJ-3-8-368型號的水下攪拌機4臺，其中有3臺功率3kw，1臺功率4kw。

（3）回流泵
每組生物反應池設一臺回流泵，型號WQ/C475-5.5-2，回流泵額定流量為170m3/h，額定揚程為8米，功率為5.5kw。

（4）潷水器
潷水器是CASS工藝中的關鍵設備，采用SHB-2000型潷水器，功率為2.2kw。

6、污泥處置單元

（1）污泥調節池
污泥調節池廠5米，寬5米，水深4米，體積為100m3。當生物池污泥濃度較高時，需進行排泥，排泥方法在潷水或閑置階段，打開剩余污泥閥時，通過重力進行排泥至污泥池。

（2）污泥螺桿泵
采用兩臺型號為G70-1+MBW75-Y7.5污泥螺桿泵，額定流量為25-45m3/h，功率為7.5kw。

（3）帶式濃縮脫水一體機
污泥脫水機選用JBSD1500S7型脫水機2臺，濾帶寬1.5m，功率3.7kw。污泥脫水后，含水率約80%，分別由一臺廠10.5m的水平無軸螺旋輸送機和一臺長8m，安裝傾角15度的無軸螺旋輸送機輸送至污泥大棚，經過脫水處理后的污泥外運。

7、鼓風機房
鼓風機房共3臺風機，1#風機向1#、2#生物池供氣，3#風機向3#、4#生物池曝氣。2#風機備用，啟動方式采用降壓啟動。采用百事德機械（江蘇）有限公司的羅茨風機，西門子配套電機。風機型號為BK9020，額定流量為59.91m3/min，功率為110kw。

二、CASS工藝調試的特點

1、CASS池培菌方式的選擇

針對目前新采用CASS工藝的污水廠均為城鎮污水處理廠，市區有運行中的污水處理廠，因此可采用周邊污水廠的活性污泥進行培菌，采用這種方式的培菌特點是受進水水質、水量、水溫等條件影響小，污泥濃度、微生物的活性較好控制，活性污泥濃度可以直接達到運行要求的濃度，整個培菌過程方便快捷。臨桂西城污水處理廠位于桂林市臨桂縣郊區，距桂林市上窯污水處理廠只有14公里左右的路程，該廠采用上窯污水處理廠經過污泥脫水處置后含水率為80%左右的新鮮污泥進行接種培養。

2、CASS池培菌過程的操作特點

（1）接種污泥投放點的選擇
污泥的投放地點既考慮投放方便，又必須考慮可以便于攪拌混合的地點進行。對于CASS池，一般可考慮在進水泵房集水井內或CASS前端的預處理池內投放污泥。由于受場地影響，臨桂西城污水處理廠采用的是投加污泥至內設攪拌器的儲泥池內進行。為使團狀污泥得到充分攪拌溶解，投入污泥前利用CASS池末端的剩余污泥管道將CASS池內的水放到儲泥池3米水深處，投加污泥后及時開啟攪拌器進行攪拌，使污水污泥充分混合，然后利用移動式泥泵將混合污泥提升至1#CASS池中。

（2）活性污泥的調配
對于臨桂西城污水處理廠，單個CASS生物池內接種污泥混合液污泥濃度在8000mg/L左右，生物池上白色泡沫完全消失，生物池可見黃褐色污泥絮體，沉降比大約為10%左右，此時表明該生物池的污泥量基本達到要求，停止向生物池投放接種污泥。其他生物池需要投入運行時，則進行污泥調配。方法為打開進水閥，活性污泥通過液位差靜壓力流向至液位較低的CASS池中，達到液位平衡后污泥停止轉移。仍后在向污泥多的生物池進水從而提高水位，再次將污泥轉移。當需要生物池的液位較高時，通過潷水器潷水從而降低該池液位，這樣可以逐步完成活性污泥的轉移。采用單池培養后再進行污泥調配，可以大大加快活性污泥培養的進度，同時采用這種方式，當污水廠內部分構筑物及設備需進行整改時，不影響調試進度。

（3）活性污泥的馴化
對于許多出水流經村邊河流的城鎮污水廠，為確保村民的用水安全，調試期間出水完全合格非常重要。通常活性污泥的馴化受進水水質、季節特點、水溫情況影響，污泥馴化是否良好的依據是活性污泥能否適應進水水質的變化，是保證出水質量的關鍵。針對CASS池循環運轉方式為：進水→曝氣→沉淀→排水和閑置階段，每個階段的時間控制都可以根據需要靈活把握的特點。通過逐步調節生物池的各工序的時間，可確保出水水質達標排放。臨桂西城污水處理廠在活性污泥馴化過程中具體過程如下：開始單池每天進水兩次，每次1000m3，日處理量2000m3，持續三天。第四天后單池每天進水兩次，每次2000m3，日處理量4000m3，第七天后持續保持單池每天進水三次，每次2000m3，日處理量6000m3，分三個周期進行，每周期8小時，進水2小時，曝氣4小時，靜沉1小時，潷水1小時的循環方式運行，出水數據通過在線COD、氨氮測定儀、磷酸儀表測定。整個馴化過程持續10天左右。

三、CASS運行過程的優化組合

1、生物池投入運行數的優化確定
對于新建的污水廠，由于進水量還達不到設計水量或設備及構筑物需整改等原因，這都不需要所有的CASS生物池投入運行。如表2所示：以日設計量為3萬噸的臨桂西城污水處理廠為例，當日進水量大于2.4萬噸時，即進水量大于設計的80%水量，4組CASS池全部投入運行。當日進水量在1.6-2.4萬噸時，即進水量在設計的53%-80%，水量可以采用三組CASS池運行。當進水量小于1.6萬噸/天時，即進水量小于設計的53%時可采用兩組CASS池運行。此時進水方式為間歇式進水。通過優化方案確定投入運行的池數，既保證CASS生物池的污泥活性，同時能更好的控制進水泵房的水位，確保水量生產任務完成。

表2運行方式與電耗一覽表

2、根據運行方式的優化選擇

從表2可以看出，當處理量為：24000-31920m3/天，采用A模式運行。A模式：進水階段1.5-2小時，曝氣時間2.5-2小時。進水和曝氣總時間為4小時。最大流量為1330m3/h，最小流量為1000m3/h。此時的運行方式基本上與設計運行參數相符，進水濃度低于或接近設計進水濃度，進水水量達到設計水量，污水處理電耗在0.126-0.135kwh/噸之間。當日處理量為：19200-24000m3，進水各項污染物濃度較高，出水NH3-N濃度較高時，可采用B模式運行，運行周期為8小時，四座CASS池同時運行，進水時間2-2.5小時，曝氣時間4.0-3.5小時。最大流量為1000m3/h，最小流量為800m3/h，此時污水處理電耗在0.195-0.211kwh/噸之間。當進水濃度低于或接近于設計進水濃度的情況，采用C模式運行，進水階段2-2.5小時，曝氣時間2.0-1.5小時，此時的污水處理電耗較低，在0.108-0.128kwh/噸之間。同樣，當進水量在12000-16000m3/天時，進水濃度較高時按照D方式運行，運行電耗在0.188kwh/噸左右。由于E方式為間歇進水運行，運行電耗變化較大，電耗在0.156-0.223kwh/噸之間。通過表2可以根據進水水質情況調節進水時間和曝氣時間，從而確定運行周期，最終達到有效控制出水水質和經濟運行的目的。

3、自控運行模式優化探索

對于CASS工藝，由于各CASS生物池循環運行，進水閥門的調節非常頻繁，相互牽涉和涉及的因素較多，因此自控系統設計完善程度是保證污水廠是否可靠及經濟運行的關鍵。主要在以下幾方面：

（1）泵房的自控
泵房水位的控制設置：設置干保護水位停機、低水位報警、一臺水泵運行水位、二臺水泵運行水位、三臺水泵運行水位、溢流水位報警。通過編程控制，確定開機臺數后通過變頻器調節，從而有效控制水泵流量。

（2）生物池交替運行自控調節
在CASS生物處理系統匯中，通過進水流量計獲取流量數據。通過COD、NH3-N等出水監測儀表進行出水水質判斷，從而在自控軟件包中選擇A、B、C、D、E運行方式運行。以A方式運行為例：當每組生物池的前端都設有水位計，當1#生物池達到設定的額定水位時，關閉1#進水閥，打開2#進水閥。打開1#CASS池的進氣閥，開啟對應的1#風機。從進水閥開啟至關閉時間為進水階段時間設為T1，進水時間和曝氣時間為4小時，則曝氣時間T2=4-T1。到達曝氣時間T2后關閉1#風機，關閉1#生物池進氣閥，沉淀時間均設定為1小時，沉淀1小時后潷水器開啟，進行潷水。從表2可以看出，進水周期可為6小時、8小時進行設置，進水時間和曝氣時間之和分別為6小時和4小時。通過電腦采集出水數據，當采用6小時運行周期，曝氣時間較短，出水不合格時，自控系統發出報警，經確認后選擇8小時的運行周期方式，從而確保出水水質，保證CASS工序的正常運行。

（3）潷水過程自控設置
CASS工藝是根據污水廠得設計規模選定潷水器型號，從而確定潷水器的最大排水量。潷水器的運行要求是排水均勻，上清液通過潷水器排出時不會擾動已沉淀的污泥層。潷水過程通過潷水器上的微型PLC編程進行控制，通過潷水器拉桿下降速度控制出水板水力負荷，每次潷水階段開始時，潷水器以一定的速度首先由最高限位位置開始下降，下降過程為：剛開始電機以50Hz速度下降1分鐘后改為15Hz，運行20min后改為14Hz，接著運行20min后改為13Hz，再運行10min后改為10Hz，當到達潷水器下限行程時，靜止3分鐘，而后以50Hz的速度向上提升，直到潷水器設置的最高位置，即原始位置自動停止。潷水器的限位開關可以根據工藝需要進行調整，從而可以自動控制潷水器的每次排水量。具體參見http://m.bnynw.com更多相關技術文檔。

（4）污泥系統的自控調節
在CASS沉淀階段、潷水階段、進水階段都可根據工藝需要進行污泥回流或排泥。有如下設置方式：
a.在電腦上編程設置，污泥攪拌器、回流泵的啟閉與進水電動閥門啟閉同步運行。
b.手動時間設置。例如可以通過設定回流泵或排泥電動閥對回流及排泥時間進行控制。
C．流量及液位控制。通過剩余污泥流量計及儲泥池液位進行控制，當剩余污泥流量達到設定流量或儲泥池達到最高液位時關閉。

四、CASS存在的問題及優化探討

1、工藝管線的設計

CASS工藝進水、污泥回流都是通過閥門控制進行調配，因此CASS工藝閥門特別多，管線較長。臨桂西城污水處理廠進水、出水閥門均設在CASS池底端，并設置在閥門井內。存在以下問題：

（1）手動操作時需下池操作，非常不便；
（2）下暴雨時，閥門井內會出現積水現象；
（3）當閥門密封不嚴造成泄漏時，會造成淹沒電動閥門電機現象；
（4）維修閥門時需停產才能進行。
建議設計時工藝管線中盡量少設置地下閥門井，如進水的分配在CASS上端進水渠內分配，這樣每道閥門操作方便，閥門泄漏也不會產生太大問題。出水閥門設置在地面以上的出水管豎管上，操作方便，不需設閥門井。

2、閥門的配置問題

由于CASS工藝閥門的開啟大部分都是通過電動裝置進行控制，各電動閥門的質量必須有良好的保證。否則由于一組閥門的問題都會導致污水廠停產運行，這是CASS工藝對設備要求有較高的設備完好率。因此CASS池的電動閥門一定要選擇質量可靠、穩定的設備。另外，電動閥門必須設可以脫開電動頭的手動開啟裝置。

3、污泥集泥系統問題

CASS生物池的污泥沉淀過程中污泥均勻沉積，沒有收刮泥的集泥設備，污泥回流濃度及排泥濃度較低，回流污泥量不大，使得厭氧階段污泥濃度不能達到要求，影響該階段聚磷菌的磷的釋放，從而影響該工藝的除磷效果。建議在回流泵的進泥管和剩余污泥排泥管等多處，設置泥斗及排泥裝置。

4、曝氣裝置的選擇

由于CASS池曝氣、沉淀、潷水交替運行，臨桂西城污水處理廠采用盤式陶瓷曝氣系統，曝氣完畢后，曝氣管路中存有余氣，潷水后水位下降，水壓低于氣壓，氣體排出，易出現污泥隨出水排出，影響出水水質的現象。通常避免此方法的方式，打開排曝氣冷凝水閥門進行泄氣，但此方法操作頻率高，勞動量較大，夜間操作困難。因此建議對于CASS池曝氣系統的設計最好選擇張緊系統較好的曝氣膜，當不曝氣時，膜收縮，氣體不易排出，保證污泥層的穩定，從而保證出水水質。

5、出水流量計及出水管的設計選型

CASS工藝具有進水連續、出水間斷的運行特點。由于潷水器在剛開始運行時，出水量較大，出水流量可以達到6500L/s，是進水流量的5倍以上。因此出水流量計的選型與進水流量計不能完全一致。另外，出水管的設計也必須考慮排水量較大時計算，否則出現排水不暢，造成潷水器浮渣擋板全部淹沒，浮力增大，排水過程不能有效的擋住浮渣，造成潷水器超負荷易損壞的現象。

6、CASS對自控系統要求

CASS工藝由于是交替式運行，設備的啟閉操作較頻繁，因此對自控系統完善程度要求高，一旦出現設備不能自控或者出現不能遠程控制的現象，導致運行過程中，操作人員工作量大。例如臨桂西城污水處理廠出現進水閥不能電動控制時，操作人員開啟閥門的強度非常大，污水廠難以正常生產。特別是對于運行多年的污水廠，設備和自控都會出現不同程度的磨損及老化現象，問題會更嚴峻，這需要在理論和實踐上對其進行深入的研究。