摘 要：活性污泥有多種處理工藝，城市二級污水處理廠常用的工藝方法有：普通曝氣法，A-B法(二段曝氣法)，A/O除磷工藝，A/O除氮工藝，A2/O除磷脫氮工藝，氧化溝工藝，SBR工藝等等。本文主要論述了CASS工藝與氧化溝工藝兩種方案的區別及優缺點。

　　關鍵詞：CASS工藝,氧化溝工藝,DO

　　前言

　　生物除磷脫氮工藝的類型和實施方式多種多樣，各具特點，其適用范圍和應用的邊界條件也存在差異，根據本污水處理廠進水水質特點和出水水質要求，從諸多的污水處理工藝 中篩選出同樣具有生物脫氮除磷功能的奧爾貝(orbal)氧化溝工藝及SBR的改良型(CASS)工藝為本工程的備選方案，進行技術經濟比較，從中確定推薦方案。

　　方案一污水處理主體為奧貝爾氧化溝工藝

　　奧貝爾(Orbal)氧化溝是眾多類型氧化溝中的一種。根據進水方式和流量的變化奧貝爾氧化溝可有若干種運行模式———常規活性泥法、接觸穩定法、階段曝氣、延時曝氣。其主要技術特點如下：

　　1)溝道設計具有三個相同(或不相同)斷面的同心溝道，三溝的容積分配為：外溝(第一溝)約占總容池的50%~55%，中溝(第二溝)約占總池容的30%~35%，內溝(第三溝)約占總池容的10%~20%。根據不同的處理目標，通過調整標準供氧量與各溝容積的百分比數，使系統的去除能力得到提高。

　　2)曝氣設備是氧化溝的主要裝置與關鍵設備，它起著供氧、混合、推動水流做循環流動和防止活性污泥沉淀等作用。其性能的好壞和效率的高低，直接影響氧化溝的處理效果、動力消耗、建設投資和運轉費用。奧貝爾氧化溝的曝氣設備采用轉碟(亦稱曝氣轉盤)。與同類曝氣設備相比，曝氣轉碟具有工作水深大、充氧能力大、充氧效率高、混合能力強以及結構簡單、組裝靈活、使用壽命長、安裝維護方便等特點，特別適用于大、中型氧化溝污水處理工程。

　　曝氣轉碟一般由耐腐蝕的塑料或玻璃鋼制成，現基本為定型產品。轉碟速度可調節，變化范圍為40~60rpm，標準轉速為43~49~55rpm。轉碟浸沒深度可在230~530mm范圍內變動，變動依靠出水堰調節。

　　曝氣轉碟的充氣能力可通過下面四種方式來調節：

　　a)通過調節出水堰的高低來改變轉碟的浸沒深度。

　　b)改變轉碟電機的轉速(通常采用兩極變速)。

　　c)增或減轉碟的片數。

　　d)改變轉碟的旋轉方向。

　　3)奧貝爾氧化溝的一個顯著特點是三個溝的DO呈0~1~2的梯度分布。典型的設計是將碳源氧化、反硝化及部分消化設定在第一溝(外溝)內進行，控制第一溝的DO在0~0.5mg/L內。第二溝(中溝)的DO控制在0.5~1.5mg/L，可進一步去除剩余的BOD或繼續完成硝化。第三溝(內溝)的DO為2~2.5mg/L，以保證出水中有足夠的溶解氧帶入二沉池。這種特有的DO分布使能耗比單溝系統下降20%~30%。

　　理論上，每氧化1g氨氮需4.57g氧，而每還原1gNO3可提供2.86g氧。若外溝反硝化率為80%，則有50%硝化所需的氧被收回，這就減少了供氧量，降低了供氧耗能。

　　另外，傳統曝氣池中DO均控制在2mg/L以上，主要目的是為了防止二沉池內發生反硝化造成污泥上浮，影響出水水質，但這樣卻造成了能量的浪費。奧貝爾氧化溝特有的DO梯度分布很好的解決了這一矛盾。占近一半總容池的外溝DO接近于零，不僅節省了能耗還提高了氧傳遞速率;內溝的DO維持2mg/L可保證有足夠的氧帶入二沉池。

　　不管怎樣，這種0~1~2的DO設計將意味著大大降低動力費用。正在運行中的奧貝爾氧化溝污水處理廠均證明了這一點。

　　4)眾多污水處理廠的運行結果顯示，奧貝爾氧化溝工藝有很強的抗高濃度廢水沖擊負荷能力，這是奧貝爾氧化溝的特殊性能所帶來的。奧貝爾氧化溝一般為底負荷設計，且溝內能維持較高的污泥濃度(MLSS通常為4000~6000mg/L)，一時沖擊負荷不足以對微生物產生抑制作用。另外，奧貝爾氧化溝溝內的循環流量很大，為進水流量的幾十倍甚至上百倍，在流態上每個溝道都具有完全混合的特征。高濃度廢水進入后迅速被稀釋混合。對系統不會產生很大影響。

　　奧貝爾型氧化溝的工藝優勢如下：

　　(1)工藝流程簡單;處理構筑物少，出水水質很好，具有很好的除磷脫氮效果。

　　(2)污泥不易發生污泥膨脹，管理簡便。

　　(3)具有完全混合式和推流式曝氣池的雙重優勢，能承受水量、水質變化較大的沖擊負荷處理效果穩定。

　　(4)多采用延時曝氣，因而污泥產量少，污泥可趨于相對好氧穩定，從而省去了污泥厭氧消化系統處理構筑物，只須污泥機械濃縮、脫水即可。

　　(5)運行、管理經驗成熟。

　　(6)曝氣系統為轉碟曝氣，且轉碟浸沒在水中、轉碟布置分散，故對廠區噪音影響小。

　　奧貝爾氧化溝工藝有以下2個缺點：

　　①曝氣充氧效率較鼓風微孔曝氣低，裝機功率較大，電耗較高，運行費用增大。

　　②氧化溝工藝水深一般在3.2m~4.2m之間，占地較大，耗能較高。

　　方案二污水處理工藝主體為SBR-CASS工藝

　　CASS工藝是典型SBR工藝的一種改進型。它是一種連續進水、周期出水、定時曝氣的氧活性污泥工藝。將均衡、初沉、曝氣、生物除磷脫氮、二沉等過程在一個CASS工藝反應池中交替進行。

　　CASS工藝的主要原理是：將SBR反應池沿長度方向分為兩個部分，前部為預反應區，后部為預主反應區。預反應區設置在反應器的進水處，是一容積較小的污水污泥接觸區。進入反應器的污水和從主反應區內回流的活性污泥(回流量約為日平均流量的20%)在此相互混合接觸。在預反應區內，通過主反應區污泥的回流并與進水混合，不僅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而且加速對溶解性底物的去除并對難降解有機物起到良好的水解作用，同時可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。預反應區還有效的抑制絲狀菌的大量繁殖，克服污泥膨脹，提高系統穩定性。根據進水水質不同，調解預反應區厭氧或兼氧狀態，從而解決二級生化處理中的主要矛盾。其技術特點如下：

　　1)當污水流入預反應區，使活性污泥在高負荷條件下強化了生物吸附作用，并促進了微生物的增殖，有效地抑制了絲狀菌的繁殖。整個反應池內微生物一直可保持較高濃度，低水時位其MLSS長控制在4—5g/l左右，低食料比使處理過程較為穩定徹底。

　　池內污水的流速為0.03~0.05米/分。即使有一小部分水在潷水階段后期進入主反映池，也因經過污泥沉降層的阻擋而改變了運動的方向，不會形成短路。

　　系統通過控制合適的曝氣、停氣，為硝化細菌和反硝化細菌創造了適宜的反硝化脫氮條件。此外還利用污泥在厭氧和好氧不同環境中吸收和儲藏磷的能力不同而達到脫磷的目的。

　　2)CASS反應池可以通過調節周期來適應進水量和水質的變化。已有的運行資料表明，在流量沖擊和有機負荷沖擊超過設計值2—3倍時，處理效果仍然令人滿意。

　　3)CASS池運行可分為三個步驟，暴氣，沉淀，排水。其循環操作過程為：曝氣2h→沉淀1h→潷水1h。

　　a) 曝氣階段，由曝氣系統向反應池內供氧，此時有機物經微生物作用被生物氧化，同時污水中的氨氮經微生物硝化作用，被氧化生成為硝基氮，聚磷菌在好氧狀態下完成磷的吸收過程。

　　b)沉淀階段，此時停止向反應池內供氧，微生物繼續利用水中的溶解氧進行生化反應。液相主題逐漸由好氧狀態向缺氧狀態轉變，活性污泥在靜止狀態下，向下沉降，上層變清。

　　c)潷水階段，在污泥沉淀到一定深度后，潷水器系統開始工作，排出反應池內上層處理水，此時液相主題逐漸過渡到厭氧狀態，聚磷菌在好氧狀態下完成磷的吸收過程。在潷水過程中，由于污泥沉降于池底，濃度較大，可根據需要啟動污泥泵將剩余污泥排至污泥池中，以保持反應器內一定的活性污泥濃度。潷水結束后，又進入下一個新的周期，開始曝氣，周而復始，完成對污水的處理。

　　SBR—CASS的工藝優勢如下：

　　1)工藝成熟，流程簡單，運行穩定。

　　2)可省去初次沉淀池;不設二沉池、回流污泥設備，與標準活性污泥比較，減少了構筑物及管道，其投資和占地面積大大減少。

　　3)CASS技術是一種改進的延時曝氣系統，運行時，曝氣時間短，氧利用率高，故其能耗較低。

　　SBR—CASS工藝有以下2個缺點：

　　(1)由于一個池子交替曝氣工作，池中曝氣設備利用率低，曝氣設備閑置率高，維修量大。

　　(2)在沉淀階段依然進水，對污泥有一定擾動，沉淀效果略差。