CAST工艺参考

污水处理厂工艺设计

第一节污水处理工艺的选择

1．污水处理工艺确定的原则

根据本项目污水处理厂工程进水水质特点和排放所要求的处理程度，必须采用二级生化处理附以化学处理法才能达到需要的处理效果。目前城市污水的处理技术发展较快、类型较多，生化处理工艺除使用范围广泛的传统活性污泥法外，近年来国内外应用较多的有氧化沟法，A/O法，A/A/O法，A-B法，SBR法等，为了使本工程选择最合适的处理工艺，有必要按照使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。本设计中处理工艺确定的原则如下：

（1）符合有关部门及业主在项目前期工作中对处理工艺选择的要求；符合本项目《可行性研究报告》批复中的有关

的规定和要求。

（2）认真贯彻国家有关的政策法规，出水水质满足采用的排放标准的要求，符合环境影响评价的要求。

（3）积极稳妥地采用先进的处理工艺、技术、设备与材料。

（4）近远期结合，统筹兼顾，全面设计，分期建设。

（5）在常年处理运转中要保证出水所要求的处理程度。保证处理效果稳定，技术成熟。

（6）运转管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水

量、水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装臵

和构筑物的处理能力。

（7）采用高度集成的自控技术，便于实现处理工艺运转的自动控制，提高管理水平，减小劳动强度，改善工作环境，

以尽可能少的投入取得尽可能大的社会、经济效益。

（8）要特别注意根据夷陵区城市污水系统的现状与规划发展具体情况，因地制宜地进行选择。

本工程应注意的具体条件有：

（1）处理污水以城市生活污水为主，BOD5/COD＞0.4，说明污水具有良好的可生化性，可以采用活性污泥法处理。夷陵

区将其城市发展方向定位为“发展旅游业”为主的政策和

国家关于三峡库区环境保护的有关规定是处理工艺选择和

设计的主要依据。

（2）污水处理厂进水来自厂外污水截流管，目前夷陵区城市排水合流制所占比例较大，由于其所处的地理位臵和当地的

水文地形特点，造成旱季雨季截流管流量变化较大。这在

污水处理厂的设计中应充分考虑。

（3）污水处理厂出水水质指标对磷氮等富营养污染物的控制较为严格，在确定污水生化处理工艺计算方法和曝气方式时

应引起高度重视。

2．污水处理CAST工艺的分析

在本项目《可行性研究报告》中对主要污水处理工艺进行了分析

论述，并提出了循环活性污泥技术(CAST)和氧化沟两种工艺进行较详细的比较。根据计委对《可行性研究报告》的批复，本投初步设计以CAST工艺为基础进行。

CAST工艺被认为是序批式活性污泥法（SBR）的变型。实际上SBR工艺是最早的活性污泥法的运行方式，并随着微处理机和自控技术设备的发展完善，在廿世纪八十年代后得到快速的发展应用。水体富营养化污染的日益严重，使除磷脱氮技术的应用在污水处理领域受到广泛的关注。利用污水生物除磷脱氮和微生物在不同生物环境条件下的变化机理，将生物选择器与传统SBR的可变容积反应器相结合，进而发展成为具有一定除磷脱氮功能的循环活性污泥法污水处理技术－CAST。

反应池是CAST工艺的核心部分。CAST反应器一般由生物选择区、兼氧反应区和好氧反应区三部分组成。生物选择区设于反应器首端，并保持着严格的厌氧环境，原污水在生物选择区中与反应区的回流污泥充分接触混合，发生一系列生化反应。生物选择区在整个CAST生化反应中主要起到以下作用：

（1）利用厌氧环境，较高活性的污泥与高浓度底物混合，可实现易降解有机物的快速低能耗去除，同时，通过厌氧菌

和兼性菌的作用，将原污水中的大分子难降解有机物进行

初步分解，改善污水的可生化性，为在反应区的有机底物

的好氧生物降解做准备。

（2）利用在高底物浓度下菌胶团成为优势菌群并抑制了丝

状菌生长的原理，防止污泥膨胀的发生。一般地，CAST

反应器均可实现污水从生物选择器向反应区的推流，从而

在流态上也为防止污泥膨胀提供了保障。

（3）厌氧环境条件下聚磷菌将体内的聚磷酸盐分解为磷酸盐并释放到水中，释放的能量用于吸收污水中的有机酸并

形成聚β－羟基丁酸（PHB）贮存于细胞内，为在反应区

好氧条件下的贪婪摄磷创造条件。同时，反硝化菌以较高

浓度的有机底物为碳源，通过反硝化反应，将回流污泥中

硝态氮中的N还原为氮气。

（4）利用生物选择区与反应区的溶解氧浓度差，提高反应区生物反应的氧传递效果。

在主反应区的低溶解氧环境中（特别是好氧反应区处于沉淀、滗水工段时），由于微缺氧－缺氧环境的形成，反硝化反应得到强化，同时作为碳源的有机底物得到一定程度的低能耗降解，实现了同池硝化－反硝化过程，这对有脱氮要求的工艺系统有着重要的现实意义。另一方面，兼氧反应还起到从生物选择区的厌氧环境到好氧反应区的过渡作用，减小了由于环境变化对细菌微生物的不利影响。

好氧反应区是CAST反应池的主体反应区，污水BOD污染物在好氧菌的作用在此得到充分的降解，硝化反应也在好氧反应区完成，使处理污水的BOD5与NH3-N达标。同时，聚磷菌在有氧条件下贪婪摄取水中的磷酸盐，形成富含磷污泥并随剩余污泥排出系统，从而完成生物除磷。好氧反应区中的活性污泥作为菌种通过内回流系统回

流至生物选择器。

CAST反应池的反应区具有传统SBR的工艺特点，从整体上讲，CAST反应池是一种间歇进水、间歇出水、变容积、完全混合、静臵沉淀、厌氧－缺氧－好氧顺序发生而具有生物除磷脱氮效果的循环活性污泥反应器。由于CAST反应池具有内回流系统和沉淀排泥功能，同时由于污泥龄较长，剩余污泥在反应池中能够得到部分稳定，因此，一般的CAST工艺流程中可不设二沉池、回流污泥泵房和污泥消化系统。

CAST系统的运行是周期性的循环操作，操作模式由控制软件选择指定，运行方式的调整通过调整软件的基本参数即可实现，具有高度的可控性和灵活性。标准周期一般分为四个阶段：进水/曝气、沉淀、滗水、闲臵。通常按4小时或6小时选择循环周期。为了能够接纳连续的进水，CAST反应池需要多池联用，分阶段交替运行。由于CAST反应池的可变容积性，因而使其具有较强的抗水量负荷冲击的特点，只需调整各阶段的时间即可满足高峰流量期的运行要求。

3．本项目确定污水污泥处理工艺路线及特点

本项目污水污泥处理工艺流程：