強(qiáng)化CAST工藝脫氮除磷效能的試驗(yàn)研究.pdf

1、循環(huán)式活性污泥法（cyclic activated sludge technology，CAST）是SBR的一種變型工藝，因具有投資及運(yùn)行費(fèi)用低、運(yùn)行簡單靈活及其選擇器能防止污泥膨脹和主反應(yīng)區(qū)內(nèi)可進(jìn)行同步硝化反硝化等優(yōu)點(diǎn)在眾多污水處理工藝中脫穎而出。然而其在國內(nèi)的應(yīng)用卻表明，該工藝的脫氮除磷效率并不理想。為了對該工藝的運(yùn)行機(jī)理和脫氮除磷的強(qiáng)化進(jìn)行深入地研究，采用容積為115升的CAST工藝試驗(yàn)裝置，以生活污水為研究對象，對該工藝脫氮除磷

2、的機(jī)理及其強(qiáng)化進(jìn)行了研究，同時(shí)詳細(xì)研究了該工藝反應(yīng)過程中ORP、pH和DO的變化規(guī)律，據(jù)此進(jìn)行對工藝運(yùn)行方式的改造及優(yōu)化。該研究為CAST工藝的運(yùn)行和控制提供了有益的參考，并在生物脫氮除磷方面發(fā)現(xiàn)了一些新現(xiàn)象。
　　 首先研究了充水比、原水碳氮比（COD/TN）、運(yùn)行方式對CAST工藝去除污染物效率的影響。結(jié)果表明，降低充水比對除磷影響不大，而有利于對低C/N生活污水總氮的去除。不同COD/TN比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，較高的原水碳氮比有利于

3、系統(tǒng)總氮（T/N）和總磷（TP）的去除。當(dāng)原水平均COD/TN為3.6和4.3時(shí)，TN平均去除率分別為65.2％和74.1％，TP平均去除率分別為29.6％和69.5％；而當(dāng)原水平均COD/TN為2.8時(shí)，TN和TP平均去除率僅為58.9％和12.9％。然而，提高COD/TN或降低充水比均會使系統(tǒng)發(fā)生污泥膨脹。
　　 傳統(tǒng)CAST工藝運(yùn)行模式由于缺少有效的缺氧攪拌階段致使系統(tǒng)的脫氮效率難以提高；同時(shí)由于難以建立理想的厭氧環(huán)境，使

4、得聚磷菌無法優(yōu)勢生長。因此，為了強(qiáng)化系統(tǒng)的反硝化性能，在工藝運(yùn)行過程中增加了缺氧攪拌階段，將周期時(shí)間延長為6h，進(jìn)水時(shí)間由2h延長為4h，固定充水比為33％，采用連續(xù)進(jìn)水交替一次缺氧/好氧（A/O）運(yùn)行模式處理低碳氮比生活污水。研究發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)反硝化作用得到加強(qiáng)，TN去除率有所提高，平均去除率可達(dá)67.8％；但是對磷的去除效果影響不大，TP去除率為17.9％。
　　 對CAST運(yùn)行模式進(jìn)一步改進(jìn)，固定充水比為25％，采用交替兩次缺

5、氧/好氧（A/O）運(yùn)行模式，考察連續(xù)進(jìn)水與分段進(jìn)水運(yùn)行工況下系統(tǒng)處理低碳氮比生活污水的脫氮效能。研究發(fā)現(xiàn)，在同樣的污泥濃度和曝氣量下，連續(xù)進(jìn)水模式下系統(tǒng)的TN平均去除率為75.1％，而采用分段進(jìn)水可將系統(tǒng)的TN平均去除率提高至81.5％，并且污泥沉降性能良好。此外，保證NH4+-N完全硝化，分段進(jìn)水方式所需的曝氣量僅為連續(xù)進(jìn)水方式下的43％；保持處理水量不變并等量分段進(jìn)水，脫氮效率隨進(jìn)水次數(shù)的增加逐步提高，但分段次數(shù)過多使操作變得復(fù)雜，

6、對于普通城市污水，建議采用3次等量進(jìn)水方式。
　　 采用交替三次缺氧/好氧運(yùn)行模式，考察第一次缺氧時(shí)長對系統(tǒng)除磷性能的影響。結(jié)果表明，當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)相同時(shí)，第一次缺氧段時(shí)間越長，反應(yīng)區(qū)內(nèi)放磷越充分，系統(tǒng)的除磷性能越好。實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，交替缺氧/好氧運(yùn)行模式下容易富集反硝化聚磷菌，系統(tǒng)內(nèi)有反硝化除磷現(xiàn)象。
　　 CAST工藝與SBR工藝在結(jié)構(gòu)上最大的區(qū)別就是生物選擇器的設(shè)置。目前國內(nèi)外已有不少學(xué)者對CAST工藝運(yùn)行性能做出了相關(guān)研

7、究，但尚未見有關(guān)選擇器容積大小對CAST工藝運(yùn)行性能的影響。針對這一問題，對不同COD/TN比及選擇器容積對CAST工藝去除營養(yǎng)物的性能做出了研究。以HRTs（選擇器水力停留時(shí)間）來代表選擇器容積的大小，兩者成正比關(guān)系。結(jié)果表明：采用遞減交替三次A/O運(yùn)行方式時(shí)，進(jìn)水COD/TN比及HRTs的變化對COD去除性能影響不明顯，均能維持在82％以上；而對脫氮性能影響較大。當(dāng)進(jìn)水COD/TN比分別為2.6和3.5時(shí)，系統(tǒng)氨氮去除率均維持在98

8、％以上，TN去除率則隨HRTs的增大而升高；HRTS由1.8h增至5h時(shí)，2種碳氮比下的TN去除率分別由62.9％，72.1％升至76.2％，84.6％。當(dāng)進(jìn)水COD/IN比為4.4時(shí)，HRTs由1.8h增至5h導(dǎo)致系統(tǒng)硝化不完全，TN去除率由86.3％降至58.2％。研究還發(fā)現(xiàn)，提高COD/TN比和增大HRTs均能改善系統(tǒng)的除磷性能。本研究中交替A/O運(yùn)行方式下，進(jìn)水COD/TN比為4.4（遠(yuǎn)低于一般城市生活污水的8～10），HRTs