CASS基础工艺调试专业方案.doc
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1、 调试方案 CASS工艺调试方案XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX二一四年八月目 录一、 废水处理常识81.1废水起源及性质81.2 废水处理方法9二、 CASS工艺介绍92.1 CASS工艺概述92.2 CASS工艺原理102.2.1生物选择器102.2.1 主曝气区112.3 CASS工艺优点11三、 CASS工艺调试及运行维护133.1调试前准备工作133.2 CASS工艺活性污泥培养和驯化143.3 活性污泥培养和驯化中注意事项153.4 CASS工艺关键运行参数确定183.5 CASS工艺关键设备运行维护19四、 常见异常情况及处理方法22CASS工艺调试方案一、 废水处
2、理常识1.1废水起源及性质1.1.1废水起源废水从其起源分为工业废水和生活废水。a. 生活废水:大家日常生活中产生厨、厕、洗浴、洗涤废水。生活废水可生化性好,处理难度相对较小,处理工艺成熟可靠。b. 工业废水:工业生产过程中排放废水。工业废水水质改变大、往往含特异性污染物,比较难于处理。1.1.2废水中污染物分类废水中关键污染物种类为:a. 无机污染物:沙石、无机悬浮物、渣、溶解在水中多种无机盐、重金属等。b. 有机污染物:溶解在水中蛋白质、脂类、糖类、有机酸、醇类等,轻易被维生物分解,但纤维素、木质素等天然有机物则较难降解。c. 微生物:关键指病源微生物,包含致病细菌和病毒。1.1.3多个常
3、见污染浓度指标废水污染程度高低,用下列指标来进行量化评价。a. COD:采取化学强氧化剂对废水中有机物进行化学氧化,消耗氧量即为化学需要量。化学强氧化剂不仅能使废水中绝大部分有机物氧化,同时也能使废水中还原性无机物氧化。COD测定时通常采取重铬酸钾(K2Cr2O7)。b. BOD5:废水中有机物种类繁多,测定每一个有机污染物浓度是不现实,因为大多数有机污染物在有氧条件下能被对应微生物降解,耗氧量和有机物浓度成正比,所以测量降解过程中消耗氧量即可间接而定量反应废水中有机污染物浓度高低,这个耗氧量就是生化需氧量。实际工作中,采取BOD5(5日生化需氧量),即1升废水在20条件下培养5天生化需氧量。
4、BOD5反应了废水中可生化降解有机物浓度。c. SS:悬浮固体含量,由挥发性固体和非挥发性固体组成。d. N:废水中氮以下列形式存在:有机氮:包含蛋白、氨基酸、尿素、尿酸,等等;氨氮:即3价氮,NH3,NH4+;硝态氮:即亚硝酸氮(NO2-)、硝酸氮(NO3-)。在化学分析中,有机氮和氨氮称为凯氏氮(TKN),凯氏氮加硝态氮为总氮(TN)。e. P:磷在废水中以正磷酸盐、偏磷酸盐、有机磷存在。N、P在水体中存在可引发水体富营养化。f. 其它:重金属,酚,氰,油类,表面活性剂,Cl,硫酸盐,PH,色度,等。1.2 废水处理方法 废水处理方法分为三类:物理法,化学法,生物法。1.2.1物理法利用物
5、理手段分离废水中固体类污染物。比如格栅、砂滤、沉淀、气浮、离心设备,等。1.2.2化学法利用化学反应改变污染物性质,使之从废水中除去。如酸碱中和、化学沉淀、化学氧化、电解,等。1.2.3生物法也称生物化学法,简称生化法。利用自然界存在多种微生物,将废水中有机污染物进行分解和转化,达成净化目标。因为废水中污染物多个多样,一个完整污水处理系统通常依据实际需要,将三种处理方法进行有机组合。二、 CASS工艺介绍2.1 CASS工艺概述CASS(Cyclic Activated Sludge Technology)工艺是一个循环式活性污泥法,它是SBR工艺一个更新变型。1978年,Mervyn Cgo
6、ronszy教授将生物选择器和序批式活性污泥法结合起来开发成功了循环式活性污泥法,并于1984和1989年在美国和加拿大取得了专利(CASS)。CASS工艺因为其投资小、运行费用低、处理效率高,尤其是优异脱氮除磷功效而越来越得到重视。该工艺己广泛应用于城市污水和多种工业废水处理,现在全世界有大量多种规模CASS污水处理厂正在运行或建造中。CASS池为一间歇式反应器,由生物选择器、缺氧区、和主曝气区组成,在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不停反复,将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。整个系统以推流方法运行,而各反应区则以完全混合方法实现同时炭化和硝化-反硝化功效。2.2
7、CASS工艺原理2.2.1生物选择器每个CASS反应器最少由二个区域组成,即生物选择区和主反应区,但也可在主反应区前设置一兼氧区。生物选择器(也称预反应区),是一容积较小污水污泥接触区(容积约为反应器总容积10),在主曝气区前段,保持厌氧环境。污水经格栅和沉砂池,去除较粗大无机颗粒和漂浮物,然后进入选择器,和主曝气区回流来污泥混合液(回流量约为日平均流量20)充足接触混合,完成一系列生化反应。因为回流污泥己经经过充足曝气,而且进水有机物浓度又较高,所以污泥保持在高活性状态,在厌氧环境下和较高浓度废水充足接触时,微生物对有机物去除是经过胞外酶水解可溶性大分子有机物成小分子并吸收进细胞体内,和依靠
8、生物吸附作用来实现,这个过程速度快、需时短、不耗能。污泥中反硝化菌以污水中有机物为碳源,还原硝态氮为氮气,实现脱氮。聚磷菌则分解体内聚磷酸盐成磷酸盐释放到污水中,取得能量用于吸收废水中有机酸和成a一轻基丁酸(P船)并存放于细胞内,这为好氧条件下过量摄磷发明了条件。同时预留充足时间使污泥中糖类降解,从而控制污泥含糖量,避免其对除磷负面影响。在厌氧环境下,经过厌氧菌和兼性菌作用,很多难降解复杂有机物被分解为易生物降解物质,对改善污水可生化性、提升系统处理效果含相关键意义。提升后续生物曝气氧传质效果。污水从厌氧环境进入好氧环境时,氧向污水中转移所需传质推进力(浓度差)最大,氧利用率高,有利于降低能耗
9、,取得较理想能耗效益比。另外,大量工程实践证实,推流式曝气池发生污泥膨胀可能比完全混合式曝气池小得多,说明底物浓度渐变环境能有效预防污泥膨胀,高了系统稳定性。2.2.2主曝气区主曝气区是CASS工艺关键反应区,有机物深入降解稳定、硝化、除磷和最终泥水分离、出水均在此完成。在运行过程中,控制曝气强度和曝气池中溶解氧含量,以使主反应区混合液处于好氧状态,确保污泥絮体外部有一个好氧环境进行硝化。活性污泥结构内部基础处于缺氧状态,溶解氧向污泥絮体内传输受到限制,而较高硝酸盐浓度(梯度)则能很好地渗透到絮体内部,有效地进行反硝化,从而使主反应区中同时发生有机污染物降解和同时硝化和反硝化作用。CASS运行
10、方法由充水一曝气、充水一泥水分离、上清液排除和充水一闲置四个阶段组成。处理周期为4小时:2小时曝气,1小时沉淀,l小时滗水闲置。运行时,污水分批进入反应池,然后按进水一曝气、进水沉淀、滗水、进水一闲置组成一个运行周期,分别完成有机物降解、硝化反硝化、生物除磷和排水功效。循环过程中,反应器内水位在设计最高水位和设计最低水位之间改变,是一个交容积运行过程。本工艺在运行方法上很灵活,即使水质水量有较大波动时,亦能依据进水条件改变做出合适调整,选择合理操作方案。在高度自动化控制条件下,这种调整很轻易实现,含有不可比拟灵活性和优异性。2.3 CASS工艺优点(1)设置生物选择区预防污泥膨胀从结构上看,C
11、ASS反应器和SBR反应器最大不一样就是在进水处设置了一个小容积生物选择区,并进行污泥回流,确保了活性污泥不停地在选择器中经历了一个高絮体负荷阶段,从而有利于系统中絮凝性细菌生长并提升污泥活性。废水首优异入生物选择区,在其中形成很高基质浓度。依据JChudoba于1973年提出动力学选择理论可知,高浓度条件下,絮状细菌对有机物利用速率要高于丝状细菌,所以选择区内很高基质浓度有利于絮状细菌快速繁殖,抑制丝状菌增加,从而有效克服了污泥膨胀,提升系统运行稳定性。另外,生物选择区中活性污泥经过快速吸附吸收,可提升有机物去除能力和氧利用率,从而缩短反应时间,加速了反应进程。(2)高效同时硝化反硝化CAS
12、S一个关键特点就是在不设缺氧混合阶段情况下而实现高效同时硝化反硝化。在活性污泥絮体中,絮体外表面和气液直接接触,所以DO浓度较高,微生物以好氧菌和硝化菌占优势;絮体内部因为氧传输受阻和外部氧被消耗而形成了缺氧微环境,反硝化菌占优势。所以经过对DO质量浓度控制(2-3mgL),能够很好实现同时硝化反硝化,从而深度脱氮。非曝气阶段沉淀污泥床也有一定反硝化作用,经过污泥回流带回生物选择器部分硝酸盐氮也将得到反硝化,从而使系统有良好脱氮效果。(3)良好生物脱氮除磷功效CASS工艺以曝气一非曝气方法运行,使其中活性污泥不停经历好氧缺氧一厌氧环境条件,有利于聚磷茵生长和繁殖:而且生物选择区厌氧环境也能够促
13、进磷释放,而且聚磷菌在此过程中吸附和吸收大量易降解溶解性有机物质,为后续好氧吸磷提供了大量营养物质,依据Goronszy等人研究,当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处于氧化还原电位为+1 00mV-1 50mV交替改变中时,系统可含有良好生物除磷功效。(4) 运行灵活,抗冲击能力强,可实现不一样处理目标CASS中生物选择区对进水基质快速吸附和吸收作用,很大程度上降低了进水负荷波动对CASS主曝气区影响,而且污水在CASS中展现完全混合状态,也能够很好缓解水质水量波动,当进水发生改变影响污泥性能和处理效果时,可简单调整进水和曝气循环系统,以适应水质改变,含有没有可比拟操作上灵活性。 (5)
14、良好污泥沉淀性能CASS反应池曝气结束后沉降阶段中整个池子面积均可用于泥水分离,其固体通量和泥水分离效果要优于传统活性污泥法。另外,CASA沉淀阶段不进水,确保了污泥沉降无水力干扰,取得良好分离效果。(6)工艺步骤简单不设初沉池、二沉池和较大规模回流污泥泵站,用于生物选择器回流系统回流比仅为20,土建和设备投资低。(7)剩下污泥量小,性质稳定传统活性污泥法泥龄仅27天,而CASS法泥龄为25-30天,所以污泥稳定性好,脱水性能佳,产生剩下污泥少。去除1.0kgBOD产生0.20.3kg剩下污泥,仅为传统法60左右。因为污泥在CASS反应池中已得到一定程度消化,所以剩下污泥耗氧速率只有10mgO
15、2/g MLSS.h以下,通常不需要再经稳定化处理,可直接脱水。而传统法剩下污泥不稳定,沉降性差,耗氧速率大于20mgO2/g MLSS.h ,必需经稳定化后才能处理三、 CASS工艺调试及运行维护城市污水厂对完工后污水处理构筑物验收工作结束后,即可进行污水处理构筑物调试,调试对采取生物处理法污水厂是必不可少阶段。3.1调试前准备工作(1)各构筑物建成,并经清池清除建筑垃圾,静压试验证实无渗漏,无下沉位移,最终按相关规程验收合格。(2)依据以后运行管理需要,有条件污水处理厂(站)需进行最基础常规化验测试,如pH、水温、COD、DO、生物相等,用以指导活性污泥培养过程和日常运行。(3)基础数据调
16、查摸底,包含污水流量昼夜改变情况,水质(pH、水温、COD、BOD5CODCr、含氮、含磷、有毒物质等)及其改变情况,多种设施和设备技术参数。有条件地方最好对受纳水体(如接纳排污河流等)本底水质调查立案,方便考察若干年后对受纳水体影响提供依据。(4)依据处理水质情况备足必需营养物(碳源、氮源、磷源)以备用。采取接种培菌法还需备足污水性质相同其它污水处理厂(站)干(或浓缩)污泥作为活性污泥微生物培养用菌种。(5)操作人员应熟悉整个系统管道部署和公用工程方面情况,了解污泥培养基础过程和控制要求。(6)人员到位,自培养和驯化后通常应使系统连续运行,不能脱人。(7)编制必需化验和运转原始统计报表和初步
17、建章立制。从培菌伊始,逐步建立较规范组织和管理模式,确保开启和正式运行有序进行。污水厂各个岗位工作人员就位、物资准备、污水厂相关资料及试验仪器、设备准备这些全部是必不可少。3.2 CASS工艺活性污泥培养和驯化3.2.1 CASS池活性污泥培养CASS工艺处理污水关键在于有足够数量性能良好活性污泥,所以活性污泥培养是CASS法生产运行第一步,驯化则是对混合微生物群体进行淘汰和诱导,使之成为含有处理污水能力微生物体系。所谓活性污泥培养,就是为活性污泥微生物提供一定生长增殖条件,包含营养物质、溶解氧、适宜温度和酸碱度等。在此条件下,经过一段时间培养,活性污泥形成并逐步增多,最终达成处理污水所需污泥
18、浓度。城市污水处理厂工艺调试中污泥培养和驯化同地域气候亲密相关,为了实现调试进度计划,可采取直接培养法、放大培养法或间歇培养法。(1)直接培养法。直接培菌方法在生活污水处理厂应用较多。在温暖季节,先使曝气池充满生活污水,闷曝(即曝气而不进污水)数小时后,即可连续进水出水。进水量从小逐步增大,污泥不外排,全部回流至曝气池。连续运行数天后可见活性污泥开始出现并逐步增多。或从同类污水处理厂提取脱水污泥按一定百分比投入反应池内,同法培养,直到MLSS和SV达成适宜数值为止。因为生活污水营养适合,所以污泥很快就会增加至所需浓度。培菌时期(尤其是早期),因为污泥浓度较低,要注意控制曝气量,预防曝气过量,造
19、成污泥解体。(2)放大培养法。对于周围无生化处理系统地域,或规模较大工业污水处理系统,在污泥接种有困难情况下,也能够采取级数扩大法培菌。依据微生物生长繁殖快特点,仿照发酵工业中菌种种子罐发酵罐级数扩大培养工艺,因地制宜,寻求适宜容器,分级扩大培菌。比如,一座反应池中,投加高浓度粪便以增加污水浓度和营养,随即以污水充满廊道并按上述方法培菌。然后加以扩大,最终将污泥扩大至整个曝气池。(3)间歇培养法。本法适适用于生活污水所占百分比较小城市污水厂,将污水引入曝气池,水量约为曝气池容积1/41/3,曝气一段时间(约46小时),再静置11.5小时。排放上清液,排放量约占总水量50%左右。以后再注入新鲜污
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