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摘 要 介绍了陕西某厂改良式CAST（5池）处理工艺的启动和调试过程，针对这种较特殊的运行方式提出了合理的措施和处理方案，优化了部分运行参数和方式，从而达到了设计要求，保证了出水水质，为同类处理工艺的运行提供了实例参考。
关键词 改良式CAST处理工艺；污泥培养；运行参数；调试
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-062-02
1 工程概况
该污水处理厂原为SBR处理工艺，因设备老化等原因，2010年在原有构筑物的基础上经升级改造后形成处理能力为3*104m3/d的CAST处理工艺，污泥采用机械浓缩脱水工艺，工程建设过程中，应提高改造的要求，后段增建混凝反应池、纤维转盘滤池等单元，以及相应的处理设备，该工程于2012年6月进入启动与调试运营阶段。
1.1 改造后的工艺流程图、参数
城市污水经***城区市政管网中途提升、收集后进入厂区，经粗格栅阻留较大的杂质及悬浮物后，经提升泵提升至厂区水力最高点，再经细格栅和曝气沉砂池进行预处理，用于除去水中的悬浮物、飘浮物和砂粒，以保证后续处理构筑物的正常运行。污水经预处理后进入生物处理，进入核心二级生化处理单元CAST池，该池由厌氧、缺氧、主好氧三个区组成。出水端设有回流泵、剩余污泥泵，回流污泥及混合液均回流到厌氧区。剩余污泥由泵送至贮泥池，然后进入脱水机房进行机械脱水，泥饼经处理后填埋。
污水经生物化学处理后进入配水井，由配水井配水至出水或中水回用水池，出水进入接触消毒池，经紫外线消毒后排入漆水河。
主要设计参数：
1.2 主要工艺设计参数
该污水厂设置5个CAST反應池，共用的三角形的选择池和兼氧池前置，混合液在主反应池曝气后期回流至选择池前端和进水混合，经厌氧、兼氧区后重新进入CAST池。
厌氧选择器可以有效地抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。其基本功能是防止污泥膨胀。此外，选择器还有比较显著的反硝化作用，其所去除的氮可占总去除率的20%左右。在完全混合反应区之前兼氧区是在厌氧或兼氧条件下运行的，对进水水质水量的变化有缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用。其对大分子物质、难降解物质的去除有一定的降解和促进分解效果。当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处在氧化还原电位为+100 mV～-150 mV的交替变化的环境中时，系统具有良好的生物除磷功能。
CAST反应器中硝化和反硝化过程在曝气阶段同时进行。运行时控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度，使絮凝体的外围能保证一个好氧环境进行硝化作用；同时由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度（梯度）则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。因而在CAST主反应池能同时达到硝化和反硝化效果。
2 调试过程
2.1 单机和联机调试
配备专业的机修电修人员通过对所有设备的现场勘查和连续运行，听、看、嗅、摸、量等形式对过程控制设备进行详细的检查和维护。内容包括电气部分、机械部分、仪器仪表等的调试和单机试运转等。按照水流的方向进行联机调试，在调试过程中逐步加大负荷，试运行的人员配置同单机调试，一定保证关键设备关键点有人蹲守，整个系统有人巡视。所有操作及试运转务必严格按照污水厂运行的各项技术规范和规程进行，同时保证安全调试保障措施到位。
2.2 工艺调试
调试初期，通过对提升泵、回流泵、搅拌器等主要设备进行检修和保养，对部分设备进行更换，基本保证系统设备运转正常，在此前提下，我们对系统中的无机及老化的沉泥进行了彻底清理。由于进水量较小，先期可按照6 h一周期的形势对其中的4个CAST池进行活性污泥的培养及驯化（重点为1号池），正常后再根据进水情况调整为5池运行。
好氧时保证DO在1.0 mg/L -2.5 mg/L之间，最高液位不大于5.7 m，1.5 h进水，进水1h时开始曝气（3 h），曝气结束前1 h回流，回流与曝气同时结束，静沉1h后进行1h的滗水，周而复始。试运行开始后暂不考虑污泥剩余（剩余在MLSS上3000 mg/L时恢复）。每天检测DO、MLSS与SV30，作生物镜检，检测出水的COD、BOD5、SS、TP、NH3-N等指标。
5CAST池运行时序安排如下：进水1.2 h；曝气2.4 h；回流1.5 h在曝气0.9 h时开始，与曝气同时结束；沉淀1.1 h；排水及闲置1.3 h；总周期6 h。此时序优势在于保证了进水的连续性，又保证了风量需求（限开一台鼓风机），同时保证了出水达标。
调试过程中根据C：N：P的比例进行营养物质的调整投加，根据COD、TN、NH3-N、TP等重要检测数据对工艺运行控制参数进行微调，整理、确定、优化工艺控制参数，协助并配合自控、消毒系统的运行，确定并编制运行手册等。
2.2.1 对鼓风量和溶解氧的控制实现除磷脱氮效果
从充水、曝气阶段约有1.5 h的时间其DO控制在0.2 mg/L～0.5 mg/L，约1 h的时间DO在1 mg/L左右，约1h时间DO在2 mg/L～3 mg/L左右。
DO能否进入微生物絮体内，取决于絮体大小和活性污泥的耗氧速率。一般情况下，由于耗氧速度较快而DO含量又不高，因此溶解氧较难进入絮体内。这样就在微生物絮体中形成了微反应区（微缺氧环境），使絮体内部发生反硝化作用，因此CAST系统中现出曝气状态下的反硝化，硝化与反硝化作用同时发生。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，在时间分割上经过了好氧/缺氧/厌氧的顺序，活性污泥在此过程中得到再生。 2.2.2 对其他处理单元运行方式的优化和维护
由于该厂处于丘陵地貌，该厂进水中时常携带大量泥沙，因此在进水廊道中进行了适当改造，使部分泥沙得以沉淀。在主反应池，选择射流曝气器进行充氧和搅拌，在提高氧利用率的同时避免了泥沙对曝气头的杜塞和死角沉淀。
对曝气沉砂池曝气强度进行现场确定，加强人工巡视和现场操作，达到对泥沙和油脂的及时去除，避免泥沙和油脂直接进入生化处理单元。
同时利用1周时间完成对混凝反应池、出水沉淀池、纤维转盘滤池、接触池底部沉积物的彻底清理，完成了纤维转盘滤池、紫外消毒等设备的维护保养等工作。
2.2.3 污泥培养及试运行
初期污泥采用了原系统中的老化污泥，活性较差，污泥发黑发臭，结构松散。过程中采取了补充碳源（大粪）和接种（外来活性污泥）的方式进行了快速启动。
中期1号池MLSS提升到5000 mg/L左右，氨氮盘旋在20 mg/L左右。而其他3池（MLSS控制在3100 mg/L左右）则迅速下降。
后期驯化时MLSS控制在3000 mg/L左右，污泥负荷控制在0.052kgBOD/kgMLSS左右，出水达标后启用生物转盘滤池进行深度处理。
此外，鼓风机风量：4800 m3/h（单台运行变频45 kW，共3台），单台交替为CAST四池供氧。后期水量充足的前提下可考虑2用1备，同时可将MLSS提高到4000 mg/L左右。
2.2.4 运行效果
至2012年7月中旬左右，各项污染指标得到较彻底的去除，其中CODcr、NH3-N、BOD5出水值相对稳定，其值甚至优于一级A标准。TP在7月初甚至达到0.10 mg/L的低值，8月初有所提升（0.85 mg/L左右）。7月份实际运行的MLSS控制在3340 mg/L左右，SVI在72.8 mL/g。SV30在25%左右。该项目9月初按一级B标准完成环保验收。
2.3 建议
1）此污水厂在后期运行过程中，首先应严格控制进水水质和水量，保证其稳定性和连续性。同时坚决杜绝雨季洪期泥沙水的进入。其次完善曝气沉砂池对沉沙和浮油的去除效果，出水沉淀池增加斜板或波形板格挡以增强后期对SS的去除。最后应加强设备维护，对滗水器漏气、水循环泵盘根不稳、鼓风机温度偏高等现象进行重点关注。
2）在污泥培养和驯化过程中，系统中的DO应严格控制，避免过量曝气或追求某池的DO而短时间内厚此薄彼。在射流曝气的情况下，大部分DO以短流的方式直接冲出排掉，而DO探头却反应出虚假的表象。
3）大量研究事实表明ORP在-150ev-100ev之间交替变化时，菌胶团微生物会吸附大量降解物质，有利于聚磷菌的生长和积累，从而达到良好的除磷效果，因此本工艺严格要求DO、ORP的有效控制，调试期间剩余污泥的排放时间应安排在DO较高阶段，也就是曝气结束前的1 h内，正常运转后再安排在闲置期排泥。
4）氨氮的去除效果主要决定于硝化菌的数量，可通过适当提高DO、降低F/M、控制MLSS、延長曝气时间等方法来实现，后期运行应注意鼓风机的能力和曝气效果。
5）后期运行过程中，应通过严格控制进水分配量和回流量的措施均衡运营5池，同时务必注意DO的变化范围和出水效果。
3 总结
1）池并联运行，生物选择池和兼氧池前移共用的改良式CAST处理工艺仍具有较强的抗冲击负荷能力，能适应水质的较大波动，同时兼备防止污泥膨胀，有效去除有机物和脱氮除磷的功能。去除COD、NH3-N、SS等污染指标效果明显，运行过程中参照出水效果对5池可分别进行调整，同时根据水量可以进一步调整CAST运行数量和周期，凸显5池的优势。
2）在调试方案和污水厂运行启动过程中，根据现场情况进行必要调整，考虑综合因素，进行营养物质的投加、设备维护和运行优化，选择合适的构筑物进行污泥的先期培养和驯化，同时进行其他构筑物的检修和试水，后期完成所有设备和构筑物的整体运行，严格考虑时间和验收日期。
参考文献
[1]孙体昌，娄金生.水污染控制工程[M].机械工业出版社.
[2]Goronszy Mervyn C，朱明权.Wutscher K，循环式活性污泥法（CAST）的应用及发展[J].中国给水排水，1996，12（6）：4-9.
[3]白生云，李亚新.CAST的工作原理与设计计算[J].山西建筑，2005，31（13）：1-3.
[4]郑兴灿，李亚新.污水处理除磷脱氮技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
关键词 改良式CAST处理工艺；污泥培养；运行参数；调试
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）032-062-02
1 工程概况
该污水处理厂原为SBR处理工艺，因设备老化等原因，2010年在原有构筑物的基础上经升级改造后形成处理能力为3*104m3/d的CAST处理工艺，污泥采用机械浓缩脱水工艺，工程建设过程中，应提高改造的要求，后段增建混凝反应池、纤维转盘滤池等单元，以及相应的处理设备，该工程于2012年6月进入启动与调试运营阶段。
1.1 改造后的工艺流程图、参数
城市污水经***城区市政管网中途提升、收集后进入厂区，经粗格栅阻留较大的杂质及悬浮物后，经提升泵提升至厂区水力最高点，再经细格栅和曝气沉砂池进行预处理，用于除去水中的悬浮物、飘浮物和砂粒，以保证后续处理构筑物的正常运行。污水经预处理后进入生物处理，进入核心二级生化处理单元CAST池，该池由厌氧、缺氧、主好氧三个区组成。出水端设有回流泵、剩余污泥泵，回流污泥及混合液均回流到厌氧区。剩余污泥由泵送至贮泥池，然后进入脱水机房进行机械脱水，泥饼经处理后填埋。
污水经生物化学处理后进入配水井，由配水井配水至出水或中水回用水池，出水进入接触消毒池，经紫外线消毒后排入漆水河。
主要设计参数：
1.2 主要工艺设计参数
该污水厂设置5个CAST反應池，共用的三角形的选择池和兼氧池前置，混合液在主反应池曝气后期回流至选择池前端和进水混合，经厌氧、兼氧区后重新进入CAST池。
厌氧选择器可以有效地抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。其基本功能是防止污泥膨胀。此外，选择器还有比较显著的反硝化作用，其所去除的氮可占总去除率的20%左右。在完全混合反应区之前兼氧区是在厌氧或兼氧条件下运行的，对进水水质水量的变化有缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用。其对大分子物质、难降解物质的去除有一定的降解和促进分解效果。当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处在氧化还原电位为+100 mV～-150 mV的交替变化的环境中时，系统具有良好的生物除磷功能。
CAST反应器中硝化和反硝化过程在曝气阶段同时进行。运行时控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度，使絮凝体的外围能保证一个好氧环境进行硝化作用；同时由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度（梯度）则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。因而在CAST主反应池能同时达到硝化和反硝化效果。
2 调试过程
2.1 单机和联机调试
配备专业的机修电修人员通过对所有设备的现场勘查和连续运行，听、看、嗅、摸、量等形式对过程控制设备进行详细的检查和维护。内容包括电气部分、机械部分、仪器仪表等的调试和单机试运转等。按照水流的方向进行联机调试，在调试过程中逐步加大负荷，试运行的人员配置同单机调试，一定保证关键设备关键点有人蹲守，整个系统有人巡视。所有操作及试运转务必严格按照污水厂运行的各项技术规范和规程进行，同时保证安全调试保障措施到位。
2.2 工艺调试
调试初期，通过对提升泵、回流泵、搅拌器等主要设备进行检修和保养，对部分设备进行更换，基本保证系统设备运转正常，在此前提下，我们对系统中的无机及老化的沉泥进行了彻底清理。由于进水量较小，先期可按照6 h一周期的形势对其中的4个CAST池进行活性污泥的培养及驯化（重点为1号池），正常后再根据进水情况调整为5池运行。
好氧时保证DO在1.0 mg/L -2.5 mg/L之间，最高液位不大于5.7 m，1.5 h进水，进水1h时开始曝气（3 h），曝气结束前1 h回流，回流与曝气同时结束，静沉1h后进行1h的滗水，周而复始。试运行开始后暂不考虑污泥剩余（剩余在MLSS上3000 mg/L时恢复）。每天检测DO、MLSS与SV30，作生物镜检，检测出水的COD、BOD5、SS、TP、NH3-N等指标。
5CAST池运行时序安排如下：进水1.2 h；曝气2.4 h；回流1.5 h在曝气0.9 h时开始，与曝气同时结束；沉淀1.1 h；排水及闲置1.3 h；总周期6 h。此时序优势在于保证了进水的连续性，又保证了风量需求（限开一台鼓风机），同时保证了出水达标。
调试过程中根据C：N：P的比例进行营养物质的调整投加，根据COD、TN、NH3-N、TP等重要检测数据对工艺运行控制参数进行微调，整理、确定、优化工艺控制参数，协助并配合自控、消毒系统的运行，确定并编制运行手册等。
2.2.1 对鼓风量和溶解氧的控制实现除磷脱氮效果
从充水、曝气阶段约有1.5 h的时间其DO控制在0.2 mg/L～0.5 mg/L，约1 h的时间DO在1 mg/L左右，约1h时间DO在2 mg/L～3 mg/L左右。
DO能否进入微生物絮体内，取决于絮体大小和活性污泥的耗氧速率。一般情况下，由于耗氧速度较快而DO含量又不高，因此溶解氧较难进入絮体内。这样就在微生物絮体中形成了微反应区（微缺氧环境），使絮体内部发生反硝化作用，因此CAST系统中现出曝气状态下的反硝化，硝化与反硝化作用同时发生。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，在时间分割上经过了好氧/缺氧/厌氧的顺序，活性污泥在此过程中得到再生。 2.2.2 对其他处理单元运行方式的优化和维护
由于该厂处于丘陵地貌，该厂进水中时常携带大量泥沙，因此在进水廊道中进行了适当改造，使部分泥沙得以沉淀。在主反应池，选择射流曝气器进行充氧和搅拌，在提高氧利用率的同时避免了泥沙对曝气头的杜塞和死角沉淀。
对曝气沉砂池曝气强度进行现场确定，加强人工巡视和现场操作，达到对泥沙和油脂的及时去除，避免泥沙和油脂直接进入生化处理单元。
同时利用1周时间完成对混凝反应池、出水沉淀池、纤维转盘滤池、接触池底部沉积物的彻底清理，完成了纤维转盘滤池、紫外消毒等设备的维护保养等工作。
2.2.3 污泥培养及试运行
初期污泥采用了原系统中的老化污泥，活性较差，污泥发黑发臭，结构松散。过程中采取了补充碳源（大粪）和接种（外来活性污泥）的方式进行了快速启动。
中期1号池MLSS提升到5000 mg/L左右，氨氮盘旋在20 mg/L左右。而其他3池（MLSS控制在3100 mg/L左右）则迅速下降。
后期驯化时MLSS控制在3000 mg/L左右，污泥负荷控制在0.052kgBOD/kgMLSS左右，出水达标后启用生物转盘滤池进行深度处理。
此外，鼓风机风量：4800 m3/h（单台运行变频45 kW，共3台），单台交替为CAST四池供氧。后期水量充足的前提下可考虑2用1备，同时可将MLSS提高到4000 mg/L左右。
2.2.4 运行效果
至2012年7月中旬左右，各项污染指标得到较彻底的去除，其中CODcr、NH3-N、BOD5出水值相对稳定，其值甚至优于一级A标准。TP在7月初甚至达到0.10 mg/L的低值，8月初有所提升（0.85 mg/L左右）。7月份实际运行的MLSS控制在3340 mg/L左右，SVI在72.8 mL/g。SV30在25%左右。该项目9月初按一级B标准完成环保验收。
2.3 建议
1）此污水厂在后期运行过程中，首先应严格控制进水水质和水量，保证其稳定性和连续性。同时坚决杜绝雨季洪期泥沙水的进入。其次完善曝气沉砂池对沉沙和浮油的去除效果，出水沉淀池增加斜板或波形板格挡以增强后期对SS的去除。最后应加强设备维护，对滗水器漏气、水循环泵盘根不稳、鼓风机温度偏高等现象进行重点关注。
2）在污泥培养和驯化过程中，系统中的DO应严格控制，避免过量曝气或追求某池的DO而短时间内厚此薄彼。在射流曝气的情况下，大部分DO以短流的方式直接冲出排掉，而DO探头却反应出虚假的表象。
3）大量研究事实表明ORP在-150ev-100ev之间交替变化时，菌胶团微生物会吸附大量降解物质，有利于聚磷菌的生长和积累，从而达到良好的除磷效果，因此本工艺严格要求DO、ORP的有效控制，调试期间剩余污泥的排放时间应安排在DO较高阶段，也就是曝气结束前的1 h内，正常运转后再安排在闲置期排泥。
4）氨氮的去除效果主要决定于硝化菌的数量，可通过适当提高DO、降低F/M、控制MLSS、延長曝气时间等方法来实现，后期运行应注意鼓风机的能力和曝气效果。
5）后期运行过程中，应通过严格控制进水分配量和回流量的措施均衡运营5池，同时务必注意DO的变化范围和出水效果。
3 总结
1）池并联运行，生物选择池和兼氧池前移共用的改良式CAST处理工艺仍具有较强的抗冲击负荷能力，能适应水质的较大波动，同时兼备防止污泥膨胀，有效去除有机物和脱氮除磷的功能。去除COD、NH3-N、SS等污染指标效果明显，运行过程中参照出水效果对5池可分别进行调整，同时根据水量可以进一步调整CAST运行数量和周期，凸显5池的优势。
2）在调试方案和污水厂运行启动过程中，根据现场情况进行必要调整，考虑综合因素，进行营养物质的投加、设备维护和运行优化，选择合适的构筑物进行污泥的先期培养和驯化，同时进行其他构筑物的检修和试水，后期完成所有设备和构筑物的整体运行，严格考虑时间和验收日期。
参考文献
[1]孙体昌，娄金生.水污染控制工程[M].机械工业出版社.
[2]Goronszy Mervyn C，朱明权.Wutscher K，循环式活性污泥法（CAST）的应用及发展[J].中国给水排水，1996，12（6）：4-9.
[3]白生云，李亚新.CAST的工作原理与设计计算[J].山西建筑，2005，31（13）：1-3.
[4]郑兴灿，李亚新.污水处理除磷脱氮技术[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.