城市环境与城市生态
URBAN ENVIRONMENT & URBAN ECOLOGY
1999年 第12卷 第4期 Vol.12 No.4 1999



循环式活性污泥法处理城市污水
陈小燕
　　摘要：循环式活性污泥法工艺（CAST）是序批式活性污泥法工艺（SBR）的一种变型。它综合活性污泥法和SBR工艺特点，与生物选择器原理结合在一起，具有抗冲击负荷和除磷脱氮功能。本文介绍了该工艺的特点，以及处理城市污水的工程设计。
　　关键词：循环式活性污泥法；工程设计；撇水器
　　中图分类号：X505　　文献标识码：B　　文章编号：1002-1264(1999)04-0009-03
Application of Cyclic Activated Sludge Technology
for Municipal Wastewater Treatment
CHEN Xiao-yan
(North China Municipal Engineering Design & Research Institute, Tianjin 300074)
Abstract：Cyclic Activated Sludge Technology (CAST) was a type of modified Sequencing Bath Reactor (SBR). It synthesizes the characteristics of activated sludge processing and SBR in combination with a biological selector, shock loading and fluctuations in the influent can be completely buffered. Nitrification and denitrification as well as phosphorus removal will take place simultaneously.The characteristics of CAST and the demonstration project design were described in the paper.
Key words：CAST；　project design；　decanter 
　　循环式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge Technology）是序批式活性污泥法（SBR）的一种变型。它综合了活性污泥法和SBR工艺的特点，与生物选择器原理结合在一起，具有抗冲击负荷和除磷脱氮功能。
　　扬州市丁家套污水处理厂日处理污水量10×104m3，污水来源于市区内生活污水和工业废水。进入污水厂水质水量变化大，要求出水水质氨氮、磷达到排放要求，经过几种处理工艺方案比较，选择循环式活性污泥法工艺。这是该工艺首次在我国应用。
1　循环式活性污泥法
　　循环式活性污泥法处理工艺为一间歇式反应池，在反应池中活性污泥过程将按照曝气和非曝气阶段不断重复运行。该工艺将曝气池与沉淀池合二为一，即生化反应和泥水分离在同一反应池中进行。污水分批次进入反应池，然后按反应、沉淀、排出上清液和闲置完成一个操作周期。
　　反应池分为厌氧选择器和主生物反应区二部分。反应池首部设置一厌氧选择器，进入反应池的污水和主反应区回流的活性污泥充分混合接触，污水中的溶解性有机物通过生物作用迅速得到去除，抑制丝状污泥的膨胀，回流污泥中的硝酸盐也可在选择器中得以反硝化。主反应区以完全混合方式进行，该区在充氧时要进行有机物的降解、硝化／反硝化和磷的吸收。最终通过沉淀泥水分离，排除剩余污泥。
　　循环式活性污泥法工艺具有以下特点：
　　(1)活性污泥种群的选择抑制污泥膨胀
　　在循环式活性污泥法工艺中，在反应池首部设置生物选择器，使得回流污泥中絮凝性微生物在高基质浓度时，能迅速吸收吸附可溶性有机物，生长速度快。相反，当基质浓度低时，丝状菌生长速度及繁殖能力超过非丝状菌。因此，在选择器中能迅速去除进水中可溶性有机物，有效地抑制丝状菌生长和繁殖，消除污泥膨胀的根源［1，2］。
　　(2)具有生物除磷功能
　　循环式活性污泥系统中通过曝气和非曝气阶段使活性污泥不断经过好氧和厌氧的循环，这些反应将有利于聚磷菌在反应池中的生长和积累，具有生物除磷功能。
　　(3)通过硝化和反硝化实现生物脱氮
　　反应池在运行时通过控制供氧强度和溶解氧浓度，使絮凝体的外部能保持好氧环境进行硝化，而较强的硝酸盐浓度则能较好地渗透到絮体内部。因此，在絮体内部能有效地进行反硝化过程，实现生物脱氮。
　　另外污泥中存在少量的硝酸盐，在曝气停止后的非曝气阶段中，沉淀污泥中也存在反硝化作用；通过污泥回流，部分硝酸盐回流至厌氧选择器中，在选择器中也有部分反硝化作用。
　　(4)污泥沉降性好
　　反应池每一个循环周期在进行曝气结束后的沉淀阶段中，整个池子面积均用于泥水分离。另外在沉淀阶段无进水干扰，沉降过程在静止环境中进行。具有良好的泥水分离效果。
　　(5)工艺控制灵活
　　在一个运行周期中，各阶段的运行时间、反应池中混合液浓度的变化都可以根据污水进水水量、进水水质、出水水质等要求灵活掌握。如果进水中出现短时间有机负荷和水力负荷冲击时，池中的水位由最低水位一直升高至最高水位，系统以正常循环转换至高峰流量循环，以适应来水情况，具有抗冲击负荷能力。
2　工程设计
　　扬州市丁家套污水处理厂总设计规模15×104m3/d, 其中一期工程设计规模10×104m3/d，污水主要来自城市的生活污水和工业废水。扬州市内排水系统为雨水、污水合流制管道，进入污水厂的水量、水质变化大；根据国家有关排放标准，要求出水水质氨氮、磷达到排放要求。在该工程可行性研究报告中选择了循环式活性污泥法和奥贝尔氧化沟二个工艺方案，这二种工艺具有抗冲击负荷、除磷脱氮功能。经过工艺技术特性和经济分析指标比较，循环式活性污泥法工艺工程总投资、处理成本、经营成本等较奥贝尔氧化沟少，而且扬州地区土地面积紧张，征地费高，特别适合于工艺布置紧凑，占地面积小的循环式活性污泥法。
　　设计水量　　　10×104m3/d
　　进水水质　　　BOD5　160mg/L
　　　　　　　　　CODcr　350mg/L
　　　　　　　　　SS　160mg/L
　　　　　　　　　TN　35mg/L
　　　　　　　　　NH3-N　20mg/L
　　　　　　　　　TP　3mg/L
　　出水水质　　　BOD5　≤30mg/L
　　　　　　　　　CODcr　≤100mg/L
　　　　　　　　　SS　≤30mg/L
　　　　　　　　　NH3-N　≤10mg/L
　　　　　　　　　TP　≤1mg/L
　　工艺运转周期见表1。
表1　工艺运转周期

模块h4
123
模块1曝气曝气沉淀撇水
模块2沉淀撇水曝气曝气
模块3撇水曝气曝气沉淀
模块4曝气沉淀撇水曝气


　　每个周期总时间4　h，每天运转6个周期。其中每一循环周期中，始终有两个模块处于进水／曝气过程，另外两个模块分别处于沉淀和撇水过程，沉淀和撇水过程均需停止充水和曝气，这样运行方式可以实现整个反应池系统的连续进出水。
　　一期工程设计规模10×104m3/d，共设两组循环式活性污泥法反应池如图1，以适应初期污水量不足的情况。反应池设四个反应模块，每个模块包括两个池子，两个池子作为一个模块同时并列启动运行。远期工程设计规模5×104m3/d，规划再增建一组反应池。每组生物池包括四个池子，每组尺寸112m（长）×46.5m(宽)×5.5m(深)。池底安装橡胶膜微孔曝气系统提供曝气和混合。在反应池前端设有隔板反应式厌氧选择器，选择器容积按停留时间0.35　h设计。每池设置两台同步运行由变频电机驱动的撇水器。


图1　反应池平面图
　　污泥回流采用潜水泵，设在反应池的主反应区，污泥回流比为22％，泵的设计流量230m3/h，扬程为2.5m。每池设潜水泵一台。
　　剩余污泥排除也采用潜水泵，泵的设计流量80m3/h，扬程为12m。每个模块（包括两个池子）共用一台排泥泵，通过设在主反应区的排泥管排除剩余污泥。剩余污泥的含固率按8　g/L计。剩余污泥经过浓缩、脱水后用于卫生填埋或其它用途。
　　曝气系统采用鼓风曝气，曝气设备为橡胶膜微孔曝气器。鼓风系统共设两套，每一套系统包括三台鼓风机（两台定速风机，一台变极双速电机）；另有一台风机作为两套系统的备用。每套系统交替服务于两个模块。每台鼓风机设计风量6300-4200m3/h，风压0.4-0.63　bar。


图2　撇水器示意图
　　反应池中的关键设备撇水器的动作由自动化系统参与控制。当沉淀时间到达后，撇水器快速下落到水面，进行撇水。根据反应池中水位的高差，计算出撇水器的下降速度，撇水器即以一个固定的速度下降，撇水，保证每次出水的流量不变。当撇水器到达设定的最低水位时，停止撇水，撇水器再返回到起始位置。
　　另外自动化控制系统参与各组池子的运行，根据运转周期调节各组池子的操作顺序，定时自动开启和关闭曝气系统。根据反应池中的溶解氧控制双速电机的转速和风机台数来满足工艺对溶解氧的要求，最大限度地降低电耗。
　　污水厂一期工程生活及生产用地5.78　hm2。
3　循环式活性污泥法的应用前景
　　本工程采用循环式活性污泥法处理城市污水，不仅处理水可达标排放，同时具有以下优点：
　　(1)该工艺将曝气池与沉淀池合二为一，污水处理系统构筑物少；选用污泥泥龄较长，污泥已基本稳定，污泥处理构筑物简单，占地面积小。
　　(2)自动化程度高，采用计算机及各种自动控制设备，管理水平提高了，投入的管理人员相对减少。
　　(3)采用组合式模块结构，适用于污水厂分期建设，也适应扩建工程中扩建部分与原厂的相容性。
　　(4)生产设备立足国产化，该工艺的主要设备撇水器已在国内环保设备的生产厂家开发、生产。
　　(5)既适应于城市污水的治理，也适应于工厂、企业的生产废水预处理。
　　综上所述循环式活性污泥法的特点决定了该工艺投资小，见效高。适合中国国情，宜于在国内推广应用。
作者简介：陈小燕　女，1964年生，1985年毕业于太原工业大学土木工程系，现任职于中国市政工程华北设计研究院，工程师；主持呼和浩特市辛辛板污水处理厂扩建工程设计工作；主持扬州市污水处理厂工程设计工作。
作者单位：中国市政工程华北设计研究院，天津　300074
参考文献
［1］　朱明权等.循环式活性污泥法（CAST）的应用及其发展，中国给水排水，1996；6
［2］　邱慎初.循环式活性污泥法（CAST）.中国土木工程学会给水排水学会排水委员会第三届第二次年会论文集，1997；10
