CASS工艺处理油漆生产废水!&\
CASS工艺处理油漆生产废水! \$ v, m! L( P+ e" m" P* N3 }
/ X2 N7 n+ V3 v" X0 T# k　　前言
+ w( K+ m: v8 q6 j:
M　　浙江环球制漆集团股份有限公司是浙江省最大的油漆生产企业，产品品种多，生产过程中产生的废水成份复杂，有机物浓度高，治理难度大。经大量试验，确定了以CASS生化法为主的处理工艺路线，1年多的工程实际运行表明，该处理系统运行稳定，出水各项指标达到《污水综合排放标准》（GB）一级标准。
# M5 Z& A: {9 Z: `　　1、废水处理工艺
1 @7 X: g# C7 l4 A) B) v8 N　　1.1　废水水量、水质
" D1 b4 I; e# u$ _$ R* L4 a6
y　　公司废水主要来源于植物油精炼、亚油酸、醇酸、氨基树脂生产、成品色漆配制等生产工艺废水以及车间地面冲洗排水，经车间初步隔油，沉渣预处理后进入集中废水处理站。综合废水水量约200/td1，设计进水水质见表1。
/ v&&Y' [0 F& O#
u9 q# T; {" [　　表1　废水处理站设计进水水质分析表/mgL-1 $ s/ K# {7 b1
]& K- h$ n) C' M7 z8 l
CODcr BOD5 色度 SS 动植物油 pH
( t9 M5 O" h: y: C( [: q600-500 180-900 ≤200 ≤200 ≤80 5.0-7.5
' q3 y* ?# m" X5 M　　1.2　处理工艺 4 u8 i6
w&&r4 N* W1 s4 `
　　1.3　主要建筑、构筑物及工艺参数 &&Y) A# C2 C5
　　工程主要建筑、构筑物设计参数见表2。
( Q- W&&W: B* w&
l, v% c# `; f　　表2　主要建筑、构筑物及设计工艺参数
&&K, e- Y'
　　建筑、构筑物名称 型号、规格 数量 ; S2 K# Q& c9 a4 s
　　调节池 260m3利用原有水池 1 6 h5 M' {1 F&
H& r* {& \
　　气浮池 SF-30最大处理量30/m3h-1 1
! r: r1 t& k& @6 x: A7 P4 v! t0 l.
U　　CASS池 220m3停留时间44h 2 5 R0 \! q9 r0 y. G
　　滗水器 SHB-50出水量50/m3h-1 2
8 R3 k3 L) @　　机械过滤器 JX-1000处理量9/m3h-1 2 . G6 X! k5
D& U- p$ w8
　　2、废水处理调试、运行
' X% E- H% Z$ _0 H- _; G9 z" x8 A　　2.1　气浮系统调试运行 . H; F: w1
　　选用高效双溶气气浮，药剂为聚合氯化铝（PAC）混凝剂和聚丙烯酰胺（PAM）助凝剂，经气浮处理，废水中所含的悬浮物、油类物质大部分得到去除，出水颜色透明。运行表明，药剂投加量和投加顺序是保证气浮运行良好的关键因素，当药剂投加量为PAC100/mgL-1，PAM30/mgL-1时，投加顺序为先投加PAC后投加PAM处理效果最佳。
. Y6 X! }' Z9 Y+ T4 J　　2.2　CASS生化系统调试及运行 ; f" H+ ?2 g# p1 y*
　　循环式活性污泥法（CASS）是SBR工艺的一种新的型式，与SBR工艺相比，该工艺优化设计了生物选择器可有效的抑制污泥膨胀。菌种选取近8t杭州农药厂污水处理生化池湿污泥，投加后检测SV为5.0%左右，采用连续进水培养法进行驯化。在驯化开始阶段按BOD5∶N∶P=100:1投加尿素、磷酸二氢钾营养物，并控制CASS主曝气池进水COD浓度1000/mgL-1左右，池内溶解氧控制在2.0～4.0/mgL-1。经过近30d的驯化，池内SV为20%，菌胶团为棕褐色，镜检出现钟虫、轮虫等原生生物和后生生物，污泥活性较好，污染物去除率逐渐提高。继续增加进水量至满负荷，主曝气池SV上升到25%时，驯经基本完成，出水COD在100/mgL-1左右，且基本保持稳定。正常运行时CASS池运行工况为：进水COD≤2500/mgL-1，pH7.0～7.5，DO2.0～4.0/mgL-1，二班制运行，每次进出水量100t，补充投加N、P等元素。
/ a3 a( e3 G* k5 h" v. P
　　2.3　稳定运行结果
2 d9 q( b! H% ^5 J' C　　经近二个半月时间的培养、驯化，废水处理系统进入稳定运行阶段，运行结果见表3。
( b1 r# x- L6 ]6 A$ u& \4 }　　表3　处理系统稳定运行结果/mgL-1 !
[/ _, J! k7 ]" b( D7 P&&^7
单元 项目 CODcr BOD5 SS 动植物油 pH 8 y% @- R$ z4 \- p
调节池 进水 4.96-9.92&103 2.04-2.61&103 25.3-128.7 49.7-79.8 5.0-7.5 '
q) c&&U( W6 N! V6 v, e5 D
气浮池 出水平均去除率% 1.63&.91&.566.1 16.572.6
4 T2 @, p- G! l3 s/ k9 tCASS池 出水平均去除率% .398.9 35/ 2.386.1
7.0-7.5/ 2 F+ r% e# r' o7 h. I
机械过滤器 出水平均去除率% 87.514.2 7.618.3 11.866.3 1.534.8 6.5-7.5/ 0 Y( {#
h( P8 i) i
设计出水标准 100 30 70 20 6.0-9.0
& E7 j( }4
y&&`/ ]5 @　 + Z! B' R+ g- Y) M;
j6 f$ O: f
　　从表3可知，在稳定运行阶段，出水各项指标基本达到了设计要求，COD总去除率在98.1%左右。
0 M( v+ ?$ X' T* S& Y8 E$ Z　　3、运行费用与环境效益
9 H3 Y# n' H, |( I"
}　　污水处理站吨废水处理费用为2.66元（其中电费1.41元，人工0.75元，药剂费0.25元，设备折旧维修费0.25元）。公司废水经处理达标后，每年污染排放量COD减少93t，BOD5减少33t，环境效益十分明显。
/ ?7 {: y9 g: o- ?) k( N' U
　　4、结论
/ H5 d! }1 v6 I& Y$ q5
v　　1年多的运行情况表明，采用以CASS生化为主的处理工艺处理油漆生产废水，设施运行稳定，操作方便，出水可实现达标排放。
CASS工艺处理小区污水及中水回用
: Y! @& F7 I&&~0
x3 S: q% l1　概述
+ u8 O&&p5 y' F0 O0
T　　建筑小区是具有一种功能或多种功能的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。3
y7 S7 J" p7 N. E# p0 E7 n( f
　　小区污水系统的处理能力，各国并无统一的限定。前苏联曾建议单个构筑物的处理能力不宜超过1400m3/d，美国则把处理能力限定在3785m3/d的范围内。根据我国情况，建议把污水量在4000m3/d以下的处理厂定义为小区污水处理厂。
. g7 x+ h+ `2 d5
o　　小区污水不同于城市污水(常包括部分工业废水)，属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，处理难度小。
3 ?( J3 K2 C' l0 S　　小区污水的处理工艺因污水排入的水体功能不同而异，常用处理方法有：化粪池、一级处理
(初次沉淀池)、生物二级处理及二级处理后再经过滤消毒回用等。由于小区污水量较小，管理者水平不高，所以在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防因污泥处理不善造成二次污染。本文在介绍小区污水处理设计原则及常用流程的基础上，重点介绍了周期循环活性污泥(CASS)工艺处理小区污水及回用的设计参数与应用情况。
/ ]( n& w% U5 E
2　小区污水处理设计原则及常用流程 4 B7 Y* y" n, \0 ?+ E! M# ?
　　2.1　设计原则+ M1 l# P7 Q2 P$ E; i1 g
　　 (1)一般来说，不同小区对出水的要求差异较大，应根据我国《地面环境质量标准》(GB3838
-88)和《污水综合排放标准》(GB8978-96)的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度，以确保出水水质。
) _/ E3 n5 B0 C9 j4 `　　
(2)污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点，即外观设计上要与小区建筑环境相协调，以求美观。
% ?9 e& E, f, U3 `　　 (3)在污水处理工艺上力求简单实用，以方便管理。
5 L. M& ]& R0 Q! J2 ]! R6 s! `　　
(4)在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。平面布置上要紧凑，以节省用地。
9 B" K( L. u3 p　　 (5)污水处理厂位置应尽可能位于小区下风向，与其它建筑物有一定的距离，以减少对环境的影响。% b4
S+ n, e8 c
　　 (6)设备化，定型化，模块化，施工安装方便，运行简易，设备性能稳定，适合分期建设。 ) A+ l9 @0 ]3 k* Y) K"
　　(7)处理程度高，污泥产量少，并尽可能采用节能处理技术。
7 y1 g" R: ?( R0 b+ K* J　　
(8)处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大，使系统有较好的经受冲击负荷的能力。4 Y# T4 _7 b0
　　 (9)小区内的人口是逐渐增加的，因此小区污水处理厂应留有发展余地。 ; P) d$ b* w8 I2 ]9
r& q3 |! @
　　2.2　常用流程- W. A! e5 z3 \/ V
　　根据小区废水处理的原则，应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法。小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以化粪池应与污水处理方法相结合。常用的工艺流程有：
7 O7 \7 e&&I' e&
& ①污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→沉淀池 →出水。 7 K6 G4 s* s9
②污水→格栅→调节池→提升泵→曝气池→沉淀池污泥回流　→出水。
' h4 d1 C4 w5 r) C8 a& &
③污水→格栅→调节池→提升泵→SBR池或CASS池→出水。 , c- u5 \7 Z" M) n
④污水→格栅→调节池→提升泵→混凝沉淀(加药)→过滤→出水(物化方法)。
" V, h/ [4 F(
⑤污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→混凝过滤(加药)→出水。
- u! r& s) e:
h　　国内小区污水处理设计中组合式处理厂曾风靡一时，组合式处理指装配好的或易于组装的定型设备，其主要优点是施工快，不占绿地。但实际应用表明，存在不少问题。如设备的维修管理困难，对运行情况考核不便，单机处理水量有限，使用寿命等均有待时间验证。根据工程设计及实际运行经验，建议日处理能力1000m3以上的污水处理厂宜采用地上式。在水量不大，场地十分紧张时可考虑用埋地设备。
# x6 d8 {" G5 i1 S# W2 [. E
3　CASS工艺处理小区污水 % k&&N7 l5 l* _4
　　3.1　工作原理: @: |1 p2 v&&z
　　 CASS(Cyclic Activated Sludge
System)是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。
/ \4 p) }4 g5 ]. W9 v& m(
?　　据有关资料介绍，污泥膨胀的直接原因是丝状菌的过量繁殖。由于丝状菌比菌胶团的比表面积大，因此有利于摄取低浓度底物。但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势，这样利用基质作为推动力选择性地培养胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌。所以，在CASS池进水端增加一个设计合理的生物选择器，可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的运行稳定性。
% [2 u! A) C! \- F5 v　　
CASS工艺对污染物质降解是一个时间上的推流过程，集反应、沉淀、排水于一体，是一个好氧-缺氧-厌氧交替运行的过程，因此具有一定脱氮除磷效果。
8 h7 Z, Q+ C* E
　　3.2　与传统活性污泥法的比较
% b& k+ R% D% S6
A　　与传统活性污泥工艺相比，CASS工艺具有以下优点：
' e9 L" P6 l: B0 z: [　　
(1)建设费用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省20%～30
%。工艺流程简洁，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35%。
- Q9 m$ G) ]. B　　
(2)运转费用省。由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10%～25%。(
\5 C( `# U&&q7 }
　　 (3)有机物去除率高，出水水质好。不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。" A+ w$ X6 {4
　　 (4)管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀。污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。
7 c- m8 k& O1 z. d* o　　 (5)污泥产量低，性质稳定。 0 e- H! U7
P+ Y6 T, A/ Z
　　3.3　曝气方式的选择0 b8 l9 f, _&&R. Y9
　　由于小区大都是居民居住区，对环境的要求比较高，因此污水厂建设时应充分考虑噪音扰民问题和污水厂操作人员的工作环境，采用水下曝气机代替传统的鼓风机曝气可有效解决噪音污染。另外，由于CASS工艺独特的运行方式，采用水下曝气机可省去复杂的管路及阀门，安装、维修方便，使用灵活，可根据进出水情况开不同的台数，在保证效果的条件下，达到经济运行的目的。
9 b% S" C9 @* ^&&b
　　3.4　撇水方式的选择
: Z9 R% V. h3 V+ I5 E% D- J" C.
l　　撇水机是CASS工艺的关键组成部分，其性能是否稳定可靠直接影响到CASS工艺的正常运行。目前，国内外对撇水机仍在进行研究和开发，按照目前所用的原理，撇水机可分为三种类型，即浮球式、旋转式和虹吸式。撇水机研制的关键是解决滗水过程中，堰口、导水软管和升降控制装置与水流之间形成的动态平衡，使之可随排水量的不同调整浮动水堰浸没的深度，并随水位均匀地升降，将排水对底层污泥的干扰降低到最低限度，保证出水水质稳定。'
C' l5 h2 D( Y7 r2 S7 N6 m- W
　　我院自主研制开发的撇水机属丝杠旋转式，自动撇水装置主要组成部分是：滗水器、可扰动的软管、水位控制器、可伸缩推动杆和驱动电机等。其中滗水器又叫自动浮动式水堰，上部为堰口和防止浮渣进入出水的浮筒，下部出水管兼起支撑作用，部分浸没在水中，通过可伸缩推动杆使方形堰口达到连续均匀地排出反应池中的上清液。具有升降平稳、排水均匀、自动控制、价格低廉等优点。
4 D4 ?' v5 {0 l& N( a* I. a
　　3.5　主要设计参数
4 y1 j&&i: {6 d8 T8 J. X, @　　
CASS设计参数：污泥负荷0.1～0.2 kg BOD5/(kgMLSS&d)，污泥龄15～30 d。
$ @8 W& \9 W/ B: u8 A: C　　水力停留时间12 h，工作周期4
h，其中曝气2.5 h，沉淀0.75 h，排水0.5～0.75 h。 * z* Y. _" c,
4　CASS工艺的出水回用' ^. n- v' y4 v1 c2 e
　　众所周知，水资源紧缺已经成为世界性问题。我国也同样面临水资源短缺的现实。我国目前人均年占有水资源2700m3，仅相当于世界平均水平的1/4。我国的城市缺水现象更为严重，在300多个大中城市中有180个城市缺水，其中50多个城市严重缺水。以北京为例，全市水资源人均占有量仅为全国人均占有量1/6，而其年用水量已达42亿m3，每年大约缺水7～10亿m3。由于水资源的短缺，近年来城市供水水价持续上涨，小区污水经过适当处理后，用于小区绿化、厕所便器冲洗、洗车和清洁等有很好的社会效益和经济效益。
6 H" H+ x4 L; I, w- ^5
N　　采用CASS工艺处理小区污水，出水水质稳定，优于一般传统生物处理工艺，其出水接近《生活杂用水水质标准》(CJ25.1-89)，主要项目见表1。通过过滤和消毒处理后，就可以作为中水回用。
3 j' o( R; m5 ]0 k% W7 `&&h
　　表1　生活杂用水水质标准 7 ^8 \$ c& X2 R$ z. r, ]: p
& 便器冲洗、城市道路浇洒& &
& & 洗车、扫除% A, h9 n: m*
溶解性固体(mg/L)& & &
9 i- A9 y&&w,
Y悬浮性固体(mg/L)& &
V&&P&&Q色度(度)&
& 309 Q( C) r" x2 ]9 [, l
& 无不快感觉& &
& & 无不快感觉) \6 q4 a, U8 P+ v! x0
& 6.5～9.0& &
& & 6.5～9.0
' Z2 f$ F' v7 WBOD(mg/L)& &
& & & 107 x' B+
l& A# y3 ^
COD(mg/L)& & &
* o1 B9 m6 I3 V$ H氨氮(mg/L)& &
& & & 10+ W# g7
Q" m$ ?" v, k% `0 ?' k2 v
总大肠菌群(个/L)& & &
6 K! l- a- Y& a0 m* q6
K&&V8 m- K- E: @#
c　　过滤采用膜分离技术，膜分离技术是物质分离技术中的一个单元操作。膜法分离的最大特点是动力为压力，不伴随大量热量变化。因而有节能、可连续操作、便于自动化等优点。为开拓CASS工艺的出水回用领域，开发了一种新型过滤膜(盘片式过滤膜)，该膜具有通量大、寿命长、耐污染强度大、易于反冲洗等优点。工程应用表明具有良好的应用前景。+
v+ l1 ^4 }8 [% a+ Z9 D2 O3 ^2 e1 K- v
　　由于小区污水中含有致病细菌，消毒后回用可确保使用安全，在膜过滤前进行消毒还有利于对膜的保护。消毒采用次氯酸钠消毒剂即可达消毒要求。.
C3 a- J- q7 o# {
　　污水处理量在1000m3/d以上时，其污泥处理一般采用浓缩后脱水处理的方法，小规模时由于所产污泥量少，一般浓缩后定期用大粪车外运填埋或作农肥。2
k5 D5 y" n0 n2 N
　　在多个工程应用基础上，近期推出的CASS+膜过滤工艺已经应用于装备指挥技术学院污水处理及回用(2000m3/d)、总参某部污水处理及回用(3000m3/d)和中华人民共和国济南海关污水处理及回用(100m3/d)等工程。在济南海关的污水工程设计中，充分利用所提供的地形，既保护了原有的绿化统一规划，又可以利用处理后的水进行绿化和冲洗车辆，节约了大量的自来水，使用户受益匪浅。
; [6 U, h0 o3 \6 @! |" r5 P
5　结论3 R/ j6 B+ k2 h- ]9 w/ E3 I1 N, p
　　在水资源日益紧缺的今天，将处理后的水回用于绿化、冲洗车辆和冲洗厕所，其应用前景广泛。周期循环活性污泥工艺具有出水水质稳定、处理效果好、操作管理运行简单的特点，实际运行中可以实现中央集中控制和现场手动自动控制，经过多个工程实际应用，该工艺的配套设备滗水器和水下射流曝气机已经成熟，其出水经过滤和消毒处理后可以达到中水回用的标准，根据实际需求，可以设计成地埋式或半地埋式，因此具有节省占地的优势。中水回用势在必行，周期循环活性污泥+膜过滤工艺为小区污水处理及回用提供了新的工艺和配套设备。
CASS工艺的技术经济评价
0 P* {& S4 r&&_*
N' B　- i+ A0 @+ D1 P# n& O
　　 ) v& m: O. e$ ~* }, ?1 [: a% g
9 e9 E' m9 L9 iCASS（Cyclic Activated Sludge
System）工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。其基本结构是：在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。+
v" s. ?4 L5 _+ N( c0 E' g: P
该工艺最早在国外应用，为了更好地将其引进、消化，开发出适合我国国情的新型污水处理新工艺，总装备部工程设计研究总院环保中心于1994年在实验室进行了整套系统的模拟试验，分别探讨了CASS工艺处理常温生活污水、低温生活污水、制药和化工等工业废水的机理和特点以及水处理过程中脱氮除磷的效果，获得了宝贵的设计参数和对工艺运行的指导性经验。我院将研究成果成功地应用于处理生活污水及不同种工业废水的工程实践中，取得了良好的经济、社会和环境效益。我院开发的CASS工艺与ICEAS工艺相比，负荷可提高1-2倍，节省占地和工程投资近30%。
" Q- ~) D: d. ^+ k* ^2 CASS工艺的主要技术特征
, i: s* s2 I2 T" f2.1 连续进水，间断排水* M7 |: F$ g) {( o! q- Q
传统SBR工艺为间断进水，间断排水，而实际污水排放大都是连续或半连续的，CASS工艺可连续进水，克服了SBR工艺的不足，比较适合实际排水的特点，拓宽了SBR工艺的应用领域。虽然CASS工艺设计时均考虑为连续进水，但在实际运行中即使有间断进水，也不影响处理系统的运行。$
T$ W& Z( a5 N6 x/ ?
2.2 运行上的时序性
1 [" c: S' a# TCASS反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。&
n6 ]/ e' ]- i
2.3 运行过程的非稳态性3 U$ C6 ?: p, T; \1 y' a. r
每个工作周期内排水开始时CASS池内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。$
G& @+ _" ^. f# d6 d2 N
2.4 溶解氧周期性变化，浓度梯度高( H8 Y. j- e1 a. c
CASS在反应阶段是曝气的，微生物处于好氧状态，在沉淀和排水阶段不曝气，微生物处于缺氧甚至厌氧状态。因此，反应池中溶解氧是周期性变化的，氧浓度梯度大、转移效率高，这对于提高脱氮除磷效率、防止污泥膨胀及节约能耗都是有利的。实践证实对同样的曝气设备而言，CASS工艺与传统活性污泥法相比有较高的氧利用率。8
v0 y" Z& {7 s" d1 J7
M&&?* N( X
3&&CASS工艺的主要优点
9 i- f# J3 w2 T/ e- ?' k5 ]3.1 工艺流程简单，占地面积小，投资较低4 u6 E/ V. |;
CASS的核心构筑物为反应池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。)
H$ L( o& ?- U7 F
3.2 生化反应推动力大
: w, T( |3 R3 z: ~'
\在完全混合式连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度，底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。根据生化动力反应学原理，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反应推动力也很小，反应速率和有机物去除效率都比较低；在理想的推流式曝气池中，污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入，成推流状态沿曝气池流动，至池末端流出。作为生化反应推动力的底物浓度，从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了较大推动力。此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的返混。
3 C; g8 w- G3 U/
yCASS工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，因此，CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。
# Q' C; k" J+ z+ j3 q/ {3.3 沉淀效果好5 O7 w! y+ J7 G7 {5 H
CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到SV30高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。"
r0 h3 L: E# |, G7 P
3.4 运行灵活，抗冲击能力强，可实现不同的处理目标# d&&a5
W1 a6 z& L* }
CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变比。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时，可经受平常平均流量6信的高峰流量冲击，而不需要独立的调节地。多年运行资料表明，在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2－3信时，处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。
8 G# ^- p3 B8 L) `% J8
|当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。所以，通过运行方式的调整，可以达到不同的处理水质。
3 O$ d* g* q2 d% B& s1 v$ [6 X8 \3.5 不易发生污泥膨胀9
Y7 ]% u& w) n( |6 ~$ r
污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题，由于污泥沉降性能差，污泥与水无法在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行，而控制并消除污泥膨胀需要一定时间，具有滞后性。因此，选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。
( b0 D5 H&&]$ M!
W由于丝状菌的比表面积比菌胶团大，因此，有利于摄取低浓度底物，但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势。而CASS反应池中存在着较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌属，有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。8
R. F$ a& @* i% a! a( L
3.6 适用范围广，适合分期建设
# B" h, |5 A7 t9 o$
mCASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。
. P$ V6 b9 ^7 l' b% Q; b'
P对大型污水处理厂而言，CASS反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。当处理水量小于设计值时，可以在反应地的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。
& t. V& y8 n8 n( B5 N3.7
剩余污泥量小，性质稳定
* L, M0 L" l' l1
E传统活性污泥法的泥龄仅2－7天，而CASS法泥龄为25-30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD产生0.2～0.3kg剩余污泥，仅为传统法的60％左右。由于污泥在CASS反应池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO2/g
MLSS.h以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。而传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/g MLSS.h
，必须经稳定化后才能处置。
" _. b: h& r0 L/
R4&&CASS设计中应注意的问题' [+ z9 A, u( n,
4.1 水量平衡&&k7
\&&o: \% V
工业废水和生活污水的排放通常是不均匀的，如何充分发挥CASS反应池的作用，与选择的设计流量关系很大，如果设计流量不合适，进水高峰时水位会超过上限，进水量小时反应池不能充分利用。当水量波动较大时，应考虑设置调节池。
5 X+ W& Y&&{4 F.
s! f4.2 控制方式的选择, n) G# `% K# V' ]
CASS工艺的日益广泛应用，得益于自动化技术发展及在污水处理工程中的应用。CASS工艺的特点是程序工作制，可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。整套控制系统可采用现场可编程控制（PLC）与微机集中控制相结合，同时为了保证
CASS工艺的正常运行，所有设备采用手动／自动两种操作方式，后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者供日常工作使用。
% j! ?9 p7 O$ m&&S# a3 f4.3
曝气方式的选择
2 F; r7 F7 [! V+ [) i+ f6
YCASS工艺可选择多种曝气方式，但在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，如穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、螺旋曝气器等。采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时开启，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS工艺自身的特点，选用水下曝气机还可根据其运行周期和DO等情况适当开启不同的台数，达到在满足废水要求的前提下节约能耗的目的。
O3 x- S9 N4.4 排水方式的选择
8 @+ C: s) x&&H' r* u. u$ j6
cCASS工艺的排水要求与SBR相同，目前，常用的设备为旋转式撇水机，其优点是排水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随水排出。-
^( O' t: R' D' Q# O. _
CASS工艺沉淀结束需及时将上清液排出，排水时应尽可能均匀排出，不能扰动沉淀在池底的污泥层，同时，还应防止水面的漂浮物随水流排出，影响出水水质。目前，常见的排水方式有固定式排水装置如沿水池不同深度设置出水管，从上到下依次开启，优点是排水设备简单、投资少，缺点是开启阀门多、排水管中会积存部分污泥，造成初期出水水质差。浮动式排水装置和旋转式排水装置虽然价格高，但排水均匀、排水量可调、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随出水排出，因此，这两种排水装置目前应用较多，尤其旋转式排水装置，又称滗水器，以操作灵活、运行稳定性高等优点受到设计人员和用户的青睐。+
U+ {4 }! x* I1 y( n' o3 o
4.5 需要注意的其它问题
5 p' Q0 V7 ~- b5 y% J3 F& ?#
G1、冬季或低温对CASS工艺的影响及控制
' i* ?2 c2 R1 |( Q8
[&&[2、排水比的确定
1 _. h$ o/ V& F: K7 V3、雨季对池内水位的影响及控制
% [# D/ D2 I6 x! a4、排泥时机及泥龄控制
( V2 g7 D9 x5 p+ y% }1 q5、预反应区的大小及反应池的长宽比. ?9 m2 d&
6、间断排水与后续处理构筑物的高程及水量匹配问题。&&
# b' P, ~6 l5 u& ~( l' r, q-
A5&&CASS的经济性
( p&&q! f9 r6 B) Q2 T.
Y实践证明，CASS工艺日处理水量小则几百立方米，大则几十万立方米，只要设计合理，与其它方法相比具有一定的经济优势。它比传统活性污泥法节省投资20%-30%，节省土地30%以上。当需采用多种工艺串联使用时，如在CASS工艺后有其它处理工艺时，通常要增加中间水池和提升设备,将影响整体的经济优势，此时，要进行详细的技术经济比较，以确定采用CASS工艺还是其它好氧处理工艺。*
f7 u/ _* a( V1 b
由于CASS工艺的曝气是间断的，利于氧的转移，曝气时间还可根据水质、水量变化灵活调整，均为降低运行成本创造了条件。总体而言，CASS工艺的运行费用比传统活性污泥法稍低。
A/DAT-IAT工艺处理高浓度氨氮废水
3 m/ v7 ^0 |( g* @/ p! B　& S; W. N0 Q% x# \, |, O'
D) a: d+ |+ ?2 F
% s/ i& v" Z' @& d　　
& m( c9 W&&\9
M& P1 r6 Z. @
随着经济的快速发展，石化、化肥、食品、炼焦和治金等行业以及垃圾填埋带来大量高浓度氨氮废水，造成了严重的环境污染，尤其是水体的富营养化[1][2]。根据传统生物脱氮机理，微生物必须处于好氧和缺氧的交替环境中进行硝化和反硝化反应，才能顺利完成脱氮的过程[3]。这种交替环境中可以通过两种途径来实现，一是在空间上设置不同的反应器来完成（如A/O法），二是在同一个反应器通过时间顺序来完成（如SBR法）。A/O法是目前运用最广泛的生物脱氮工艺，具有流程简单，装置少，勿需外加碳源，因此其建设费用和运行费用较低，但是容易受外界因素影响，出水水质不稳定。传统SBR法具有结构简单、处理效果好的特点，但由于其间歇进水、反应周期长，如果有脱氮要求时需外加碳源，因而制约其大规模、大范围的应用。A/DAT-IAT工艺是SBR工艺继ICEAS、CASS、CAST、IDEA发之后不断完善发展起来的一种新工艺，它的出现受到广大学者的重视。试验证明A/DAT-IAT系统具有良好的生物脱氮能力和运行稳定。
4 ^7 }+ N+ U) ~&&B$ d1
A/DAT-IAT系统介绍
1 T$ X( k: C5
~A/DAT-IAT系统由一个缺氧池、一个DAT池和一个IAT池三部分串联组成（如图1）。原污水通过粗格栅、沉砂池等预处理设.
$ J4 S3 l3 `7 U# X" v- y' t
图1&&A/DAT-IAT试验装置示意图
/ u) T# D* q' v( U8 ^: {1进水池
2进水泵&&3搅拌器&&4曝气头&&5空压机)
d. U+ o1 j1 z$ t
6出水泵& & 7出水池&
&&&8回流泵&
; f. V. M9 I, a% i! k6
L施后首先进入缺氧池，与DAT池回流硝化液混合并完成微生物反硝化反应，生成N2和N2O逸出了污水。缺氧池内不曝气，只搅拌，使污泥保持悬浮状态。随后上面的污水进入主曝气DAT池，DAT池连续曝气，在供氧充足的条件下，污水中有机物和氨氮得到有效地降解。DAT池中的大部分混合液通过内循环回流至前端的缺氧池，回流比控制在100~500%范围内，少部分混合液流入IAT池。IAT池间歇曝气、间歇沉淀和间歇滗水，有机物和氨氮进一步降解。
IAT池中底部沉降的活性污泥大部分作为该池下个处理周期使用，一部分污泥用污泥泵连续打回DAT池作为DAT池的回流污泥，多余的剩余污泥引至污泥处理系统进行污泥处理。
- f* |, o) ?* o9 n% u&&z( _3 \7
XA/DAT-IAT系统实质由A/O法和SBR法串联而成，具有两者优点。A/DAT-IAT工艺与A/O法一样连续进水，避免了进水控制繁琐，提高了反应池的利用率，节约了成本，同时又与传统SBR法一样间歇曝气，并根据原水水质水量变化来调整运行周期，使之处于最佳工况[4]。DAT池的硝化液通过内循环回流至缺氧池内完成反硝化反应，可以利用原污水中的有机物作为碳源，节约了外加碳源，同时反硝化是产碱反应，而硝化是耗碱反应，可以减少DAT池的碱投加量。IAT池可视为延时曝气，溶解氧保持在0.5～1.5
mg/L范围内，使该池形成了好氧、缺氧、厌氧环境，可以出现同步硝化和反硝化反应现象[5]，有机物和氨氮进一步去除，出水水质较好。&&m;
O* O6 s0 C
2 试验装置和方法5 L1 L7 _# V4 d( |8 Z+
2.1 试验装置7 _; o" g2 c. Z$ n2 S2 A
试验装置如图1所示，A/DAT-IAT为有机玻璃设备，整体尺寸为320mm&120mm&270mm，有效容积为9.6L，其中缺氧池为80mm&120mm&270mm，DAT池和IAT池分别为120mm&120mm&270mm。配水系统采用孔眼配水，前隔板在高度160mm处布置一排孔眼，共有8个φ8mm的孔眼，后隔板在高度30mm处布置一排孔眼，共有6个φ8mm的孔眼。
1 r0 ]1 m, v/ X1 R* Y( Z*
B反应器置于恒温水浴中，保持温度恒定。进水量、出水量以及回流比可以通过蠕动泵来控制大小。曝气和出水的间隔时间利用时间微电脑开关来控制。$
A5 k/ U7 O. q9 u! C: w
2.2 试验用水/ b. n1 c( l8 s* T
. a# b. Y! {( k$ a0 w2 ?
原水来自镇江市某化工有限公司，其水质如表1。该废水属于高浓度氨氮废水，且高盐、多成分的难治理的废水。该污水拟采用两阶段处理，第一阶段超声波预处理，第二阶段生物脱氮处理。本试验模拟第二阶段生物处理，用葡萄糖和废水稀释液调节进水COD和氨氮浓度。
) w2 _& Y8 O0 s% B1 \3 T2.3 分析方法
+ ~8 u- q1 j3 P: E, R( S.
_氨氮采用钠氏试剂分光光度法测定，COD采用重铬酸钾法测定，pH值采用玻璃电极法测定。
1 _! j2 K! {& z4 I7 g4 t3 结果与讨论& o(
s" F$ F' X
3.1 污泥培养和驯化
# l! W% m5 W/ t&&?: y. h4 z)
t本试验的污泥取自学校玉带河底泥，污泥呈黑色，含大量泥沙等无机物，活性极差。污泥首先在一个有效容积为10L的玻璃缸内培养，取1L底泥，加9L配制水，闷曝22h，静置2h，以后每个周期排放6L废水，然后加入6L配制水，连续运行了12天。污泥颜色由黑色逐渐变成浅黑色，沉淀时泥水界面由开始模糊逐渐变得边缘清晰，镜检可以观察到草履虫、漫游虫、裂口虫、吸管虫等。随着生物相逐渐变好，预示菌种已培养出来，但污泥活性还不强，需要继续培养。培养12天以后，每天运行两个周期，曝气10h，静置2h，连续运行了20天。活性污泥SV为21％，MLSS达到3500
mg/L，污泥的絮凝和沉淀性能良好，混合液静置半小时，上清夜清澈透明，泥水界面清晰，沉淀污泥呈黄褐色，镜检有大量新型菌胶团，较为密实，镜检可以观察倒许多活跃钟虫，说明了活性污泥培养成功。6
p$ r3 q$ q& P. i
将活性污泥倒入A/DAT-IAT反应器中，A/DAT-IAT系统开始正常运行。IAT池反应周期为4h，其中曝气2h，沉淀1h，排水及静置1h。驯化初期进水COD浓度300mg/L，氨氮50mg/L，以后每隔1个星期提高COD和氨氮浓度一次，连续运行了3个月。在驯化结束时，COD浓度为600
mg/L，氨氮浓度120 mg/L，去除率分别达到94％和96％。
+ w- f6 m8 ~2 o* K+ Z; F3.2 氨氮进水浓度的影响" {& N1 Q5 S$
进水流量0.6L/h，COD为600
mg/L，pH值7.6，不断改变进水氨氮浓度，考察氨氮进水浓度对氨氮去除率的影响。由图2可知，当氨氮浓度为150
mg/L，出水氨氮浓度低于 25
mg/L，可达到国家二级排放标准，说明A/DAT-IAT系统具有一定耐水质冲击负荷的作用。当氨氮高于150
mg/L，出水水质明显下降，分析脱氮效果下降主要的原因有两个：一是游离态氨对微生物的抑制作用[6]，随着废水氨氮浓度增加废水中的游离氨浓度液也升高，微生物正常生理活动受到游离态氨的抑制作用；二是随着氨氮浓度的增加，微生物繁殖也增多，DO的量和COD的量供应不能满足微生物的需要，这时有必要提高DO或者COD供应量。氨氮浓度越低硝化降解越彻底，出水水质越好。
: y3 m* A: k8 `2 \% k( {( Q3.3 pH的影响
6 {( c5 c( E% t. e进水COD浓度600 mg/L，氨氮浓度120
mg/L，流量0.6L/h，投加NaHCO3调节进水pH值，其处理效果见图3。
+ Q- r4 p9 o- r/ x由图3可以看出，
pH值低于7.4或者高于8.0时，脱氮效果快速下降。pH值对氨氮去除率影响非常大，硝化细菌适宜的pH值为6.0～7.5，亚硝酸菌适宜的pH值为7.0～8.5，反应器pH小于6或者高于9.6时整个硝化反应受到抑制[7]。对于反硝化过程，当pH值低于6或高于9时，反硝化速率很快下降，当pH值为7.6左右时，反硝化处于最佳状态，pH值过高，硝化细菌会受到抑制而影响反硝化的反硝化速率[8]。本试验A/DAT-IAT系统在pH值7.4～7.8范围内时取得最佳脱氮效果。
* N6 `7 Q, g* b+ r$ \3.4 碳氮比的影响/ g* @9 ^% _# f5 W% v
保持进水氨氮浓度120 mg/L，进水量0.6L/h，pH值7.6，调节进水COD浓度，改变碳氮比，其处理效果见图5。
&&H- B) j% X2 L
在活性污泥中，自养菌和异养菌的比例与污水的C/N比有关，氨氮除了为细胞提同化合成氮源外，还是硝化菌生长的能源。低C/N比的条件下，有利于自养硝化菌对低物和溶解氧的竞争，硝化细菌优势生长；高C/N比导致废水有机物负荷过高，活性污泥系统中的异养型好氧菌生长速度高，自养型硝化菌与异养型好氧菌在对氧的竞争中处于劣势，使得硝化效果不理想。但是，并不是废水C/N比越低越好，低C/N比限制了反硝化过程。理论上，C/N比大于2.86才能满足反硝化作用对碳源的需要[9]。有文献报道[]：在实际运行中应控制C/N比大于4.0，最好高于5.7。试验表明,A/DAT-IAT系统在C/N比为6时能取得良好的脱氮效果，说明了控制C/N比是生物脱氮的一个重要因素。4
]0 ^. T( i* \$ u! E
3.5 内回流比的影响
% I% p1 z% u* z3 K8 A3 X7
O内回流比(r)是A/DAT-IAT系统脱氮一个重要控制参数，它直接决定了脱氮效率。假设生物硝化在DAT池为100％，反硝化在缺氧池也为100％，不考虑IAT池脱氮的效果，即所有的TKN均被硝化成NO3－-N，回流到缺氧池的所有NO3－-N均被反硝化为N2，此时脱氮效率EDN为[10]：
: u, x" }6 s% ^- f9 ~2 j(
K从上式可以看出来，r越大，系统脱氮效率越高，出水氨氮浓度越低。实际并不是如此，因为r越高，通过内回流自DAT池带至缺氧池的溶解氧就越多，当溶解氧较高时，反硝化会受到干扰，使得脱氮效果下降。本试验进行了内回流比为100％、200％，300％，400％，500％，600％六个工况的运行试验，结果如表2。确定本试验最佳内回流比为400％。
# F- Q& W( U1 u" I3 n2 { 6 v) ?8 Y! Q' s
3.6 污泥回流比的影响. O5 L8 ]- A$ H+ @# ?
A/DAT-IAT系统在不同的反应池内为混合流，在时间上是推流，DAT池内的废水连续不断流入IAT池，使得DAT池污泥不断流失，最后没有污泥了。为了避免这种情况出现，必需设置回流泵，将IAT池内污泥回流至DAT池。本试验分别进行了回流比为50％、100％、150％、200％、250％、300％、400％的试验，试验结果如表3所示。氨氮去除率随着回流比增大开始升高后来降低，回流比为250％时氨氮去除率最高。当回流比过小时，缺氧池和DAT池内污泥量少，不能有效进行有机物和氨氮降解反应；当回流比过大时，IAT池与DAT池混合液氨氮浓度不存在浓度差，几乎合并成为一个反应池。!
n- e& i, h3 h
' p) X3 H. U% Q&
进水COD浓度600 mg/L，氨氮浓度120
mg/L，流量0.6L/h，pH值7.6，投加NaHCO3改变进水pH，其处理效果见图4。3 e1 S8 B: x1 E7
硝化细菌对温度非常敏感，在5～35℃的范围内能进行正常的生理代谢活动，并随着温度的升高，生物活性增大。而反硝化细菌对温度不如硝化细菌敏感，但反硝化效果也会随温度变化而变化。#
T6 d4 D, a& X8
l&&e2 n5 g! J
4 结论7 X! o% j% ^& l3 e1
1.A/DAT-IAT工艺实质是A/0法和SBR法结合，它具有两者优点。不需外加碳源，出水水质好，运行成本低，是一个有效脱氮的新途径。(
j0 x: x1 h# p/ e$ f1 Y/ R
2.本试验考察了进水水质对氨氮去除率的影响。试验表明进水氨氮为120mg/L时，碳氮比为6，pH为7.6能取得良好脱氮效果。' F3
g, K# G6 N
3.回流比对脱氮影响也非常大.
A／DAT-IAT工艺设计中的若干问题" a9 Y; l1
E&&c- `9 q5 m
　" q* g/ ?; ?* H- W
　　DAT-IAT(Demand Aeration
Tank-Intermittent　AerationTank)工艺，即连续进水、连续-间歇曝气工艺，是一种适用于处理水量水质变化较大的污水处理新工艺，既有传统活性污泥法的连续性和高效性，又具有SBR法的灵活性。1999年建成的天津经济技术开发区污水处理厂(10&104m3／d)在国内首次采用了该工艺；采用该工艺的抚顺三宝屯污水处理厂(25&104m3／d)于2001年底建成投产；本溪污水处理厂(22.5&104m3／d)采用前置厌氧反应器的DAT-IAT工艺，
即A／DAT-IAT(Anaerobic／Demand Aeration Tank-Intermittent Aeration
Tank)工艺，以加强生物除磷作用，目前已进入生产试运行阶段。
& t' s- C" l9 u9 M: w: V2
b　　由于A／DAT-IAT工艺系统是较新的处理工艺，我国现行的手册、规范都没有系统的设计参数。为了更合理地设计和运行A／DAT-IAT工艺，笔者根据试验研究及对3座大型污水处理厂的实际运行结果提出了一些见解以供设计参考。
) U9 v8 V+ |" N4 ~) U. C: @1 沉淀及滗水时间对系统的影响+ U5 V9 H3 x9 x1 t
　　沉淀和排水阶段时间不宜超过曝气时间。试验发现，周期为3h(0.5h曝气，1.5h沉淀，1
h滗水)工况时系统出水不稳定、磷去除效果下降，并出现大块污泥上浮现象。原因是IAT只经过很短的曝气时段即进入长时间的沉淀和滗水时段，在此期间IAT池中发生反硝化反应，硝酸盐被迫原为氮气。它和混合液接触降低了污泥密度，造成片状污泥上浮，影响出水水质；而在滗水末期系统又处于厌氧状态，磷又重新释放到水中，使出水含磷量大大增加。另一方面，IAT池处于曝气状态时污泥回流泵回流的污泥量最大，此后在短时间内就在泵周围形成空洞，只回流污水而没有污泥，因此沉淀排水阶段时间过长会使污泥沉积在IAT池中，进一步促进缺氧条件的形成，加速了污泥的上浮。1
H/ z* y- y: S- w6 J
　　但沉淀和排水时间也不可太短。试验同时发现，沉淀时间为0.5h时出水SS增加，出水水质难似达标；而排水时间为0.5h时造成单位时间内排水量太大，过急的出水流速会使①DAT池中的活性污泥快速涌向IAT池，造成DAT池中MLSS浓度急剧下降，同时扰动IAT中已沉降的污泥致使出水带有大量絮状体；②该工艺是连续进水工艺，流速过急会使在反应区内的扩散前沿迅速进入排水区，最终导致原污水“短路”，影响出水水质。因此，沉淀和滗水时间各为1h左右为宜。笔者认为处理典型城市污水采用4h(2h，l
h，1 h)周期比较合适，当进水COD负荷较高时可采用6h(4h，l h，1 h)。4 s' I" a# Q+
}& [9 b" R& n, s
2 厌氧反应器体积的确定9 G/ r* f! I3 k3 E1 C
　　试验时发现当厌氧反应器体积从占反应器总体积的6％增加到18％时，TP的去除率从83.3％提高到了90.2％，因为增加体积比就相当于延长了水力停留时间，无疑会使TP的去除率提高；但当体积比大于14％后，TP去除率的增长幅度较缓慢，原因是聚磷菌在反应器中停留时间过长，为了维持自身的生命活动，聚磷菌被迫进行内源呼吸进而释放出相应的贮磷聚合物，这种释放是不会提高TP的去除效果[1]。另外，厌氧反应器体积过大也会使基建投资相应增加。因此，A／DAT-IAT工艺中的厌氧反应器大小只要确保磷能充分释放出来和达到出水水质指标要求即可。:
`1 r" p& @( q+ N# O6 \
3 回流比的确定
% T, V3 q+ I&
V　　A／DAT-IAT工艺回流由二部分组成：回流至厌氧反应器和回流至DAT池，分别为外回流、内回流。
* q9 y) ]* t7 M9 G9 {& p)
q　　天津开发区污水处理厂在国内首次采用DAT-IAT形式，设计平均ρ(MLSS)为5 000mg／L(DAT池4
500mg／L，IAT池5
500mg／L)，并确定回流比为450％。但在实际运行过程中发现回流污泥泵动力消耗过大，污水处理厂难以承受，因此该厂目前运行时仅采用180％左右，但出水完全能达到国家污水排放标准。在设计抚顺和本溪污水处理厂时吸取了上述经验和教训，ρ(MLSS)均采用4300mg／L，最大内回流比采用200％。3
v' c5 B# r6 M8 F
　　采用A／DAT-IAT工艺的本溪污水处理厂还存在外回流问题。从图1可见[2]，外回流比在20％～30％时处理效果最佳。回流量较小无法保证厌氧反应器中的污泥浓度，也没有足够数量的聚磷菌，从而影响磷的释放及除磷效果；当回流比较大时，虽然可提高厌氧反应器中的污泥浓度，但回流是与IAT池的曝气阶段同时进行的，回流液中的溶解氧和NOx--N浓度也相对提高，制约了磷的释放。因此最终确定该处理厂的外回流为25％。
2 y: o7 `% e, t9 w * q1 V0 |& W* f
4 pH值的影响
' }9 I. l9 n, E0 S0 {( N(
Q　　A／DAT-IATI艺有巨大的调节功能，尤其适合处理工业废水比例较大的城市污水，但须调整pH值。从图2可见，当pH值为2时，释磷速率很快，在30min以内就基本上可达到最大值，此后水中的磷浓度基本保持该水平不再增加；当pH值为6时磷的释放速率开始降低，释放量也开始减少。在以上二种pH值时，虽然在厌氧段释放了大量的磷，但在随后的DAT池和IAT池中却没有出现磷的过量吸收，这可能是pH值降低时，导致细胞结构和功能损坏，细胞内聚磷酸盐在酸性条件下被水解，从而导致快速释放，即所谓的“自溶”现象。当pH值为7和8时磷的释放速率进一步降低，随着水力停留时间的延长缓慢释放，同时释放量较酸性情况下减少。并且在随后的DAT池和IAT池中出现磷的过量吸收，出水中磷的含量完全达标，这完全符合传统生物除磷的理论。当pH值为10时先出现磷的吸收然后才开始释放，并且释放速率和释放量更少。但这不是生物过量除磷的结果，而是生成了磷酸钙、磷酸镁等沉淀物质。可以看出，只有当pH值为中性或弱碱性时，磷的厌氧释磷量才和好氧摄磷量成正比。因此对于pH值不适合的工业废水，处理前须预先调节，以便维持聚磷菌正常的能量平衡，提高除磷效率。在实际工艺运行过程中还需设置监测和旁流装置，以避免污泥中毒。
; N7 p, l/ }1 V( S! w" | / ]&&[7
5 温度的影响&&l# M9 H6 Q0 R+ n" c+ M)
　　目前采用该工艺形式的3座大型污水处理厂都地处北方，南方尚无使用该工艺的处理厂。就温度而言，这并没使该工艺的优点充分发挥，温度对系统的影响很大，具体可以从对除磷、硝化及滗水器三方面来考虑。首先，温度本身对生物除磷的影响并不大。无论是高温还是低温，生物除磷都能正常进行，但在低温条件下聚磷菌的释磷速率会大大减缓。故为保证除磷效果需延长厌氧区的停留时间，在北方使用该工艺时所需的反应池较大。其次，低温对硝化作用的影响很大，不仅影响硝化菌的比增长速率，而且影响硝化菌的活性。当温度低于4℃时，硝化菌的生命活动几乎停止，使硝化作用无法进行，出水难以达标排放。最后，滗水器的主体部分暴露在外，冬天北方气温低，滗水时难于启动，需要采取保温措施。
4 l$ d/ T8 P, d/ {&&g　
$ }7 J&&O! j9 n: H8 b6
滗水器的选择
5 L9 g$ |+ w7 ^( c7
m　　天津开发区污水处理厂采用的是虹吸式滗水器，在运行过程中发现这种滗水器的滗水深度调节幅度较小，不能在滗水浓度变化大的情况下使用。因而后来在设计其它处理厂时改用旋转式滗水器，它具有运行可靠、负荷大、滗水浓度行程大，滗水程序贴近IAT池运转实际情况，滗水开始是从池内最上层清液开始等特点。
" |8 a, F) M3 N&&^7 反应池数量的确定# R(
w3 n# x- I" L# D$ [$ ^) _6 t
　　对于A／DAT-IAT反应池数量的确定须考虑以下因素：7 j8 C% X8 N3 s) ~5 c4 @
　　①水量要求，主要考虑进入污水处理系统水量的变化因素，如大部分处理厂刚建成时水量达不到设计值，或因季节变化带来的水量变化。污水处理系统要充分考虑在不同来水量情况下运行不同数
量的反应池，因而可将系统设计为几个系列(组)。( n5 o6 t" b/ Z6 Q, X
　　②A／DAT-IAT单池排水为间歇式，设计应尽量使整个系统排水连续均衡，减小冲击负荷。如假定单池每周期为3h(1，1，1)，则每组为3个池，就可使得每组排水保持连续。
+ c2 ?5 u9 K- Z) O4 n# y4 ]8 A／DAT-IAT主要参数
! L. ]- n/ g" v7 b, I7 v&&f;
I　　总结实际运行经验及设计要求，A／DAT-IAT系统主要设计与运行参数见表1。5 _' N0 C* t" |4 ?* u+ U.
表1 A／DAT-IAT主要设计参数
1 G) g5 u+ B9 \! _________________________________________
) G# `/ j0 D; G5 G; W0 R项目 &
污泥负荷／（kg[BOD5]）&kg-1[MLVSS]&d-1)&
混合液县浮固体的质量浓底／（&L-1）& &
& & 回收比／％&
& & & 泥龄／d, A*
T0 i) \. }: g
________________________________________&
________________________________________&
q&&j, \6 O( W
& 内回流& &
& & 外回流&
& & & 9 G7 p: ~4
_3 \2 }# F& H9 X- f
________________________________________# _8 n7 P: l7 W" K
去除含碳有机物& & &
& 100～400& &
& & 20～30&
&6～83 q7 N; N8 n1 u+ {) R# }
& 0.07～0.09& &
&100 y* q" S9 |+ T# n, _& Q" }6
硝化、反硝化& & &
" E/ H' u- q$ r* N污泥同步好氧稳定& &
& &207 `0 A2 _/ `
________________________________________
: Q+ f+ ]8 Y+ }) b( X2 ]9 结语
* h6 N1 J/ y9 Y& d(
v　　污水处理厂的设计是一个相当复杂的系统工程，设计中除要求工艺稳定性高、投资省外，还要充分考虑整个生产管理和环境因素等诸多方面。因此难免出现一些问题或考虑不周的地方，只要我们不断总结经验和教训，就可使设计更趋于完善。
ADAT-IAT工艺的由来及其运行过程
' l' [" A&&z! ]9 r　# J8 j4 C% J$
X! v/ U( S4 B
　　 + Y; e0 F1 g& l
* j3 m- R$ m0 @&&]3 K6
x　　1.A/DAT-IAT工艺的由来
; w/ b3 n% }, ?3 n' @4 c+ j%
}　　活性污泥法是一种应用广泛且非常具有潜力的废水处理技术[1]。自1914年该技术在英国被应用以来至今已有90多年的历史了，在该技术出现的初期，由于受到理论水平、运行和管理等技术条件的限制，使它的应用和推广工作进展缓慢。近50年来，随着对其生物反应和净化机理的广泛深入的研究以及该法在生产应用技术上的不断改进和完善，使它得到了很大的发展。相继出现了多种工艺流程和工艺方法，使得活性污泥法的应用范围逐渐扩大，处理效果不断提高，工艺设计和运行管理更加科学化。目前，该方法在废水生物处理中还处于首要地位，据最新资料显示，在全球近6万座城市污水处理厂中，有3万多采用活性污泥工艺，其中美国有9000余座，日本采用活性污泥法的污水厂占污水厂总数的86.7％。活性污泥法是我国目前采用最主要的污水处理工艺，占已建成的污水处理厂总数超过了70％。
$ G& }, v! a. i!
L　　尽管活性污泥法得到了广泛的应用，但它还存在一些缺点，给污水处理厂生产运行带来一定的困难。以传统活性污泥法为例，归纳一下活性污泥法在运行中存在的主要问题。)
C% l, _, O9 ~
　　1.活性污泥法对废水水量、水质变化的适应性较差；4 v" b1 d- Z7 r# F6 z
　　2.污泥膨胀问题是活性污泥法自产生以来一直伴随并常常发生的一个棘手的问题。它引起污泥结构松散，沉淀压缩性能差，直接影响出水水质，并危害整个生化系统的运作[2]；3
|1 g" o1 q( p% Z
　　3.污泥产量大，通常占废水总量的0.5％～1％，成分复杂既含有大量的有机物，又含有害的重金属、病原微生物等，处理和处置费用高[3]；
1 V7 Q- \6 w% V: C
　　4.脱氮除磷效果差，一般只有20％～30％左右；
5 [& G' Q, H4 g* J0 s9 `7 g/ t8
M　　5.曝气结构膨大，占地面积大；& S" v6 p, t0 h9 `, h) _
　　6.运行管理操作复杂，管理专业水平要求高。
' y&&L: A2 d6 K7 H# Q'
q　　以上概括以传统活性污泥法为中心的工艺在应用中存在的一些问题。国内外许多学者进行了大量的研究和探讨，在传统活性污泥法的基础上进行了各种改进，产生了很多种不同的活性污泥工艺，一些工艺较传统工艺处理功能增强，一些工艺运行更加稳定，而另外一些工艺的费用大大降低或者运行更加方便。这些工艺上的改进，充分满足了各种不同的处理要求。其中SBR法就是为了克服传统活性污泥法的缺点发展起来的。&&3
x/ ~# t4 ^4 C* C* @8 R. m
　　20世纪70年代初，美国R.Irvine教授等开展了活性污泥SBR法的初步研究，并于1971年发表了《运用间歇式活性污泥法处理废水》的著名论文，为SBR法以后的发展奠定了理论基础。80年代后，由于现代仪表和控制技术的巨大发展，电磁阀、气动阀、液位传感器、电子定时控制器，龙其是微机等自动控制装置广泛应用于水处理技术，使得SBR法运行操作自动化控制得以实现，在欧、美、澳、日等国家得到了迅速的发展。80年代中期，我国开始对SBR法进行系统研究与应用，1985年虞寿枢等为上海市吴凇肉联厂设计并投产了我国第一座SBR法废水处理设施，刘永凇等人也展开了对SBR法特性的研究。在SBR法的控制技术方面，哈尔滨建筑大学的彭永臻等人对SBR法反应时间的计算机控制参数进行了研究。90年代尤其是近几年来，该工艺在我国工业废水处理领域应用非常广泛，在全国各大中城市已有多座SBR法处理设施投入运行，其中采用SBR法处理的废水主要是屠宰废水、苯胺废水、含酚废水、啤酒废水、化工废水、淀粉废水等，为我国的环境保护发挥积极作用。
9 D, h1 d* \' m/
v　　但传统的SBR法在工程应用中仍存在一定局限性。譬如，若进水量较大，则需要调节反应系统，从而增大投资，而对出水水质有特殊要求，如脱氮、除磷等，则还需对工艺进行适当改进。因而SBR工艺在设计和运行中，根据不同的水质条件、使用场合和出水要求有了许多新的变化和发展，产生了许多变型，主要包括ICEAS、CASS、IDEA、UNITANK和DAT-IAT等工艺。DAT-IAT工艺是为了克服ICEAS的缺点将预反应池改为与SBR反应池（IAT）分立的预曝气池DAT，DAT池连续进水、连续曝气，IAT池间歇曝气、沉淀和排水，在沉淀阶段不受进水的影响，且增加了从IAT到DAT的回流装置。(
B7 p! z/ [9 Z" _( H; S
　　根据本课题处理水质要求，在DAT-IAT工艺基础上前置一个缺氧池(A)，即形成了A/DAT-IAT工艺，由缺氧池、DAT池和IAT池三部分串联而成的。.
T) }4 F& `: v4 H+ a
　　2.A/DAT-IAT工艺运行过程
2 k. D, e, s) E: P& W/ g　　 :
x) O% {; K6 U
&缺氧搅拌&&曝气&
&缺氧搅拌&&曝气&
&&&缺氧搅拌&&曝气&
&滗水9 Z9 A# M4 D% @* P
　　图2.1&&A/DAT-IAT工艺工序2 \1 B. t1
^1 t1 |' u6 e! R% K" S
　　Figure2.1&&DAT-IAT technique
working procedure+ U% m9 g: H- Y7 c' T
　　A/DAT-IAT工艺的反应机理及污染物的去除机理与传统活性污泥法、SBR法基本相同，仅是构筑物的构成方式和运行操作不同[4]。它是在一组反应池中，在时间上进行各种目的不同的操作。具体操作工序如下：2
S& l7 H4 P4 y) p( {
　　1.进水阶段
7 V6 f% W0 y5 b9
r　　废水首先连续流入缺氧池，连续进水使得A/DAT-IAT工艺比典型的SBR法更有优越性，不需要调节池和进水控制系统，节约了建设成本和占地面积。缺氧池和DAT池混合液分别通过双层导流设施流入DAT池、IAT池，这样避免了水力短路。:
N$ y' N; }# t
　　2.反应阶段- |$ d" T; \7 g: u
　　缺氧池内的进水与从DAT池中回流来的硝化液完全混合，在反硝化菌的作用下进行脱氮反应，将NOX－-N转化成氮气，可以利用进水中的有机碳源，减少了外加碳源，甚至不需要外加碳源，同时产生的碱度可以下硝化段的碱度，中和该段产生的H+。缺氧池内不曝气，只搅拌，保持污泥处于悬浮状态。曝气分两部分，DAT池连续曝气，池中水流呈完全混合状态，绝大部分NH3-N被硝化菌转化为NO3―-N。IAT池间歇曝气，难降解有机物和NH3-N在IAT池进一步降解。为了达到更好的沉淀效果，在沉淀阶段前进行短暂的曝气，以除去附着在污泥上的氮气。/
\* B# W3 f: q3 a4 L9 v
　　3.沉淀阶段9 Q7 s% _; g. S
　　沉淀阶段相当于传统活性污泥法的二次沉淀池的功能。沉淀阶段只发生在IAT池，混合液中的污泥与上清夜分离。DAT池中的水从底部平缓流入IAT池，对IAT池不会产生干扰，因此其沉淀效率显著高于一般二沉池的动态沉淀。
& x/ u+ E& X& r, p$
j　　4.排水阶段
, s5 {# A% _/ r0 X2 e, {2
p　　排水水阶段只发生在IAT池，当水位达到最高时，沉淀阶段结束，开始进入排水阶段。排水有专门滗水设备，对沉淀下去的污泥不会产生扰动，当水位达到最低时，停止滗水，剩下的一部分处理水可作循环和稀释用。IAT池不直接排放处理水，因此不像连续进水连续出水的活性污泥法那样容易受负荷变化的影响。IAT池底部沉降的活性污泥大部分作为该池下个处理周期使用，一部分污泥用污泥泵连续打回DAT池作为DAT池的回流污泥，多余的剩余污泥引至污泥处理系统进行污泥处理。(
l% H&&{4 T6 B3 |( p0 i
　　5.闲置阶段5 D. Q( f9 p5 x/ n! q+ u! C
　　IAT池中沉淀阶段结束到下个周期开始期间会出现一个闲置期，根据废水的性质和处理要求决定其长短或者取消。在该时段内可进行搅拌或曝气，以保持污泥的活性。
HCR-一种高效好氧生物处理技术. ^8 z$ c* K% ]
　+ V+ R+ r( u9 {4 o' ?
好氧生物处理工艺历史悠久，自1914年第一座活性污泥法污水处理试验厂运行以来，已经80多年了。近20年来，改进曝气技术和好氧生物固定技术以提高污水处理的效果，是好氧生物处理领域的主要研究内容，HCR工艺就是这一特定时期的产物。
2 f2 Y' m8 K+ Y/ Q1　HCR工艺的主要特点
/ O- S" m! C' K- WHCR工艺(High Performance Compact
Reactor)是德国克劳斯塔尔(Clausthal)工科大学物相传递研究所于80年代发明的。该工艺的问世是好氧生物处理技术的一个飞跃，它融合了当今的高速射流曝气、物相强化传递、紊流剪切等技术，并具有深井曝气和流化污泥床的特点。因此，其空气氧的转化率高，反应器的容积负荷大，水力停留时间短，是当前为西方国家所广泛接受的一种高效好氧生物处理方法。至今，已经在德国、瑞典、加拿大、意大利、法国、韩国等国家建成了数十个HCR系统，并已投产运行，污水处理效果普遍良好。2
x- ~" A7 A&&l/ s$ G
HCR系统主要包括：集成反应器、两相喷头、沉淀池以及配套的管路和水泵等(见图1)。集成反应器为圆形容器，其外筒两端被封闭，连接着各种管道；内筒两端开口，两相喷头安装在反应器上部的正中央。循环水泵提升高压水流经喷头射入反应器，由于负压作用同时吸入大量空气。水流和气流的共同作用又使喷头下方形成高速紊流剪切区，把吸入的气体分散成细小的气泡。富含溶解氧的混合污水经导流筒达到反应器底部后，又向上返流形成环流，再经剪切向下射流，如此循环往复运行。于是，污水被反复充氧，气泡和微生物菌团被不断剪切细化，并形成致密细小的絮凝体。
' `& o3 ?% A- o4 a. f2 W3 b
a# j8 x( f由该工艺的工作原理可知，HCR的主要特点是：
6 H- N" L- V5 F& N+ p. J' I. X;
F(1)系统占地少，基建费用低。HCR系统占地一般很少，其原因主要有三：一是系统设计紧凑，结构合理，减少了占地；二是反应器高径比大(为7∶1)，部分被埋在地下，有效地利用了垂向空间，减少了平面上的占地；三是所需水力停留时间很短，容积负荷和污泥负荷都很高，减少了反应器的体积。
; O- e( M; v8 n% T& N0 D-
j合理集成设计、少占地是减少基建投资的主要因素，反应器和沉淀池的容积小，又节省土建投资或设备制造费用。根据工程预算结果对比表明，采用HCR工艺处理同样数量的污水，其基建费用比活性污泥法工艺要减少30%以上。
2 c3 Y% q&&y. C6 H2 _9
e(2)空气氧转化利用率高，容积负荷和污泥负荷高。HCR工艺的曝气方式采用射流扩散式，并通过垂向循环混合，使溶解氧达到最大值，这一过程实际上吸取了深井曝气依靠压头溶氧的优点。高速喷射形成紊流水力剪切，使气泡高度细化并均匀分散，决定了该方法对空气氧的转化利用率高。据试验测定，其空气氧的转化利用率可高达50%，溶解氧含量易保持在5mg/L以上。7
L2 p! F' N; }. W. n
足够的溶解氧是保证好氧生物处理系统高负荷运行的条件，这也是HCR工艺的优势所在。一般情况下，HCR系统的污泥浓度在10g/L左右，最高可超过20g/L。反应器中生物量之大，决定了其负荷值必然高。试验和已有工程的运行结果显示，HCR的容积负荷最大可达70kgBOD5/(m3&d)，小试可达100
kg BOD5/(m3&d)；其污泥负荷值可以超过6 kg BOD5/(kgSS&d)。0 V3 K" q, S2 U- t8
(3)固液分离效果好，剩余污泥量较少。HCR工艺混合污水中的微生物菌团颗粒小，其沉降性能好，这是其显著特点之一，污泥在沉淀池中的停留时间一般只需要40min左右。该工艺每降解1kg
BOD所产生的剩余污泥量，比其他好氧方法平均减少40%左右，从而大大减少了污泥处理量。剩余污泥量较少的原因主要有两个：其一，强烈曝气使微生物代谢速度快，由此引起的生化反应可能加大内源消耗，剩余污泥量相对少；其二，由于反应器中混合污水被高速循环液流剪切，微生物的团粒被不断分割细化，团粒内部的气孔减少，使其密度相对增加，总的体积减少。
&&v% c5 k1 H: Q8 Z" W" \8 T#
V(4)抗冲击负荷的能力强。HCR为完全混合型运行方式，原水先与回流污水合流，然后再进入反应器，并立即被快速循环混合。高浓度COD或有毒废水冲击系统时，它们在进入反应器之前实际上已经被稀释，进入反应器后又被迅速均匀混合，使冲击液流的浓度大大降低，从而有效地提高了HCR系统抗冲击负荷的能力。此外，强烈曝气使微生物的新陈代谢加快后，也可能减少冲击所造成的部分影响。.
i0 d- }' P. G9 O
工程实践表明，HCR工艺对甲醛废水、含酚废水、糖醛废水、树脂酸废水都能进行有效处理；如已有工程实例的进水COD浓度达到了20000mg/L；该工艺还有望提高污水脱氮的效果。1
^" }: ^. u$ A% H; x, K2 {
(5)系统操作简便灵活，处理效果有保障。HCR系统的反应器循环水量、补充曝气量、污泥回流量等都可以根据需要进行调节，便于选择最佳的组合效果。正因为如此，采用HCR工艺容易保证较高的COD去除率。图2显示了HCR反应器容积负荷与COD去除率的变化关系。可以看出，尽管其容积负荷变化较大，COD去除率均达到80%左右。6
T9 a2 d5 K0 V6 ^9 d
4 M" E+ R6 ]- D9 z2 ]; M
从目前已经运行的数十个工程所反馈的信息表明，HCR系统启动较快，操作管理比较方便，适应的环境条件很宽松，运行中很少出现故障，其推广应用正在受到越来越多的重视。&
Q, o3 j$ P. s0 x2 Q7 C" T
2　应用实例及其效果&&_7 z( d% d: n* R*
已有HCR工程处理的废水类型有：奶品加工废水、酵母生产工艺废水、造纸厂废水、化工废水、印刷业废水、屠宰废水、填埋场渗滤液及城市污水等。其中，尤以造纸废水的处理工程最多，已分别在德国、挪威、中国、法国、加拿大等地建成投入运行(表1)。:
~0 A! J: J&&q4 c! B$ s) T
表1　HCR典型工程实例运行参数
& V0 D# P9 R$ s8 {% b3
z&&O( {参数&
& & & 处理量 ( ]*
?$ I3 i7 N9 h
(m3/d)& & &
& 废水COD浓度 ) p3 g2 e4 B1 u* F/ M
(mg/L)& & &
& 反应器体积
2 }8 N8 }* m+ v5 i* d8 ^(m3)& &
& & 水力停留时间
- x' I) b& a, T) {(h)&
& & & 所在国家2 X$
~" @: E6 t4 h
& & 11000&
25+10& & &
& & 德国* u3 b6 Y7 n+ M2 w- E
玻璃工艺& & &
& & 11000&
4 t5 k2 w2 v# ~: `* z) |/ T$ c8 S6 s橄榄业&
& & 5 x 3&
& 意大利3 t6 L; i$ ?2 b9 h
造纸工艺& & &
& & 14000&
' C( ]. R/ N9 W7 ?5 j造纸工艺& &
& & 14000&
& 2 x 300& &
& & & 加拿大! C, F3
O( Z. o) u' c
造纸工艺& & &
& 13000& &
$ r&&I" q0 }6
r造纸工艺& & &
& 22000& &
&&b+ W4 b& _6 f,
~" p造纸工艺& & &
6 ?5 w* S% _6 a' Z# L# U屠宰业& &
& & 14400&
& 2 x 250& &
& & & 韩国
/ x' i8 A( @; K: Q8 Q造纸工艺& &
& & 21000&
& & & 挪威
; M' U5 `, Z+ {- P* N+ `2 s$ b实例1　拉维克市雀斯科夫锐兹公司(TreschowFritze,
Larvik)的半化学纸浆废液，其COD浓度高达20000mg/L，采用HCR工艺处理，其容积负荷达80 kg
COD/(m3&d)，COD的降解率达〖CM(22〗到了70%。废水中含有过氧化漂白污水，但它对于水处理的效果没有任何不良影响，其剩余污泥的产率约为0.2kg
SS/kg COD。6 M) A' `' D* B+ D
实例2　在威尼斯拉市的汉斯霍司公司(Hunsfos,Vennesla)，亚硫酸盐化学纸浆浓缩液(来自化学再生系统)COD的变化范围为5
000～10000 mg/L，污水中同时含有糖醛，因而对附近纳污区的鱼类构成危害。用HCR工艺处理，容积负荷平均达60 kg
COD/(m3&d),COD的降解率为80%，糖醛的去除率达100%，剩余污泥的产率仅为0.15 kg SS/kg COD。5 d5
T" t6 Y# S" b/ E. o, u& M
表2列出了某地城市污水采用两种方法处理的主要效果参数。可以看出HCR工艺相对于传统的活性污泥法工艺在充氧速率、容积负荷、污泥负荷、二沉池表面负荷、剩余污泥产率、水力停留时间等方面，都具有明显的优势。
# o0 w6 z, }' d" `表2　HCR工艺处理某城市污水效果对比
) [% j&&X* n5 W( V/
X& d5 G5 \参数& &
& & 活性污泥法&
( \- S3 R" k6 m1 n! m+ {% t8 z* W充氧速率(kg/(m3&h)&
＜0.06& & &
& 0.5-3.0/ |0 X" ?+ H& C6 S. b3 u)
能耗(kg/(kW&h))& &
& & 0.7-2.0&
% N4 B+ M8 ~- j容积负荷(kg BOD5/(m3&d))&
0.75-1.0& & &
& ＜40$ n' n! O) {- E* M
污泥浓度(kg/m3&d)& &
& & 2.5-3.0&
& & & 1-86 B2 I2
K5 W1 @6 N. e
污泥负荷(kg BOD5/(kg MLSS&d))& &
& & & ＜153 R! n/
V7 b( s# l# i
去除率(%)& & &
& & 80～909 u' ^6 ~. |" O* F: j%
停留时间(h)& & &
& & ＜0.50 h1 ?" [$ q1 x% t+ ~9 W"
耗能容积率(kW/m3)& &
& & ＜0.05&
& & & 1～28 {! H;
污泥指数(m3/kg)& & &
& 100～150& &
) R4 S" _8 y* P" R" R# ^二沉池表面负荷(m3/(m2&h))&
＜1.5& & &
& 2～84 E2 u+ d$ }/ c, c# y#
剩余污泥产率9kg MLSS/kg BOD5& &
& & & ＜0.61 i*
d! o0 \/ p9 R" h) v
3　HCR工艺在中国的应用前景分析
; U/ o- K0 U: [9 G0 d根据HCR所具有的特点，我们认为该工艺在中国有以下几方面的应用前景：
5 z' ?+ i! k& V4 p& c, `, `%
V&&v! w, p6
F(1)普通工业废水的处理。中国工业企业的废水种类很多，变化也很复杂。特别是一些中小型企业，因其废水量不大，或因污染物浓度不太高，而且废水中又不含明显的有毒物(即普通工业废水)，故一直未进行达标处理。根据当前的环境保护要求，这类废水也是非治不可的。然而，原来厂区规划又大都没有考虑废水处理的场所。鉴于这些废水的特点及处理场所不足等矛盾，选择占地少、适应性强的HCR工艺，有望解决这类废水的处理。.
X' A' N1 N' v5 t( }
(2)特殊工业废水的处理。有一些工业废水含有某些毒性物质或可能致毒的组份(称特殊工业废水)，往往无法采用常规好氧或厌氧工艺进行处理。如防腐产品工业和农药产品工业等产生的废水中，多含有难降解的有机物，且对微生物具有致死的毒性。过去多采用焚烧方法或固化填埋方法进行处理，但是成本很高，并可能产生二次污染。0
z7 }; }- Z& Z
HCR工艺采用快速高效的氧传递转输方式，溶解氧多保持在5mg/L左右，反应器中的微生物群落能快速适应污染物种类和浓度的变化，这对于特殊工业废水的处理十分有利。前面谈到的甲醛废水、苯酚废水、苯甲醛废水等，采用HCR工艺处理都获得了很好的效果，且运行状况良好，就是较好的实例。0
q&&@& X1 Y, o- s$
(3)城市中水工程中应用。城市中水工程所处理的原水具有水量少，变化幅度大，且COD浓度不太高等特点；中水工程对出水的水质要求也不太高(主要用作冲洗水或绿地用水)。要满足这些条件，HCR工艺是最好的方法之一。首先，它可以根据不同水量水质的变化来灵活地设计工艺系统；其次，因HCR工艺采用封闭式结构，系统产生的废气用管道收集外排，这种设计有利于城市小区的环境保护，工程附近的居民可以免遭恶臭之苦；再者，HCR系统充分利用了地上和地下空间，设计别致，造型美观，容易和小区的景观融合在一起。
! U6 j. Y: ]% \! C- o4　几点认识% P4 p( p: J! y
(1)HCR工艺采用高效的空气氧传递转输方法，合理利用了射流曝气技术，应用了压头和快速强制溶氧的原理，并利用紊流剪切扩散和均匀分布的作用，使空气氧的传递转输率高达50%，是一种高效的好氧生物处理技术。
& Q; J&&P6 }! q+
?(2)已经运行的HCR工程系统表明，该工艺适应范围广，负荷率高，COD去除率高，运行效果好。其占地面积少，综合经济效益好，具有推广应用的价值。$
U. q# v1 P/ s5 N
(3)中国工业污水的种类复杂多样，城市中水工程正有待开发，HCR工艺在中国大有发展前景。必须提醒注意的是，应该以技术引进为主，尽量采用国产的设备和附件，使之更加符合本国的国情，以获得最佳的环境效益和经济效益。
) J0 T; r& o2 V. H7 L$ Y/
r(4)HCR工艺存在的问题：一是能耗，当污水COD去除率在80%及其以下时，所需能耗低且效益好；如果COD的去除率要求过高，其能耗就直线升高。因此，在实际工作中也不能盲目地选用HCR工艺。第二个问题是泡沫，HCR在处理某些废水时，也和常规好氧工艺一样会产生泡沫，设计时必须考虑这一因素。
HCR反应器处理味精厂废水
6 w+ `, V8 A&&I+ i1 }+ l3
@　　某味精厂生产味精15000t/a，在生产过程中产生的废水具有SO42-高、COD高、氨氮高和pH值低等特点。如采用厌氧+好氧工艺(如UASB+SBR等)处理，因废水中SO42-的大量存在，工艺将变得相当复杂，一次性投资很大。为此，作者采用好氧生物处理新工艺进行了处理味精废水的试验研究。
' L* j! q6 }' b7 i) a+ u& S
1 试验方法及基本条件
0 }% V% p, q- v0 Q/ S3 C. F1.1 工艺选择
/ S3 P0 \1 N; I8 P/ V6 ?.
W　　为避免原水中SO42-的影响采用好氧生物处理工艺，并以德国Claushtal工科大学物相传递研究所研制开发的HCR(High
Performance Compact Reactor)为核心工艺，其流程如图1所示。
7 x8 U: s4 t* o+ K8 ^ 4 D( e3 a3 `! {9 i
　　中和絮凝沉淀池、HCR、脱气池、二沉池、接触氧化池的有效容积分别为50、15、5、40、50L，HCR、接触氧化池的水力停留时间分别为(3～5)、(12～16)h，污泥停留时间为6～8h。*
_- ~: E8 D1 t1 b! G& ?
　　HCR反应器为两端封闭的圆柱形容器，顶部安装射流器并开有一排气孔。反应器的部分出水、絮凝沉淀池出水及回流污泥通过循环泵加压经管道混合后进入HCR顶部的射流器，形成高速射流，同时由于负压作用而吸入大量空气。射流器的两相喷头将吸入的空气切割成微小气泡，从而在其下方形成高速泵流剪切区。富含溶解氧的污水经导流桶流到反应器底部后又沿外桶壁向上反流，从而形成环流。在此过程中微气泡和活性污泥充分接触，获得了很好的传
质效果(氧传输利用率高达50%)。( _5 l) h$ ?$ @: o% k
　　首先用石灰乳将废水pH值中和至6.5～8，然后加入PAFC(聚合氯化铝铁)，絮凝沉淀0.5h(COD去除率为20%～30%)后上清液进入HCR。HCR出水经脱气池(主要脱去附着在活性污泥表面的CO2、空气等)脱气后进入沉淀池进行泥水分离，HCR可去除70%～80%的COD。沉淀池出水经接触氧化池处理后出水达到进入城市管网的排放要求。
' I# m9 t4 |- y8 }6 g! ?1.2 操作条件
; h+ p% Z/ q* R" U/ n0 J: {1 D1.2.1 分析项目及方法
$ _2 t7 W8 S( Y+ y" H& w* E* q　　分析项目及方法如表1所示。 ' h3
t& A" X" K9 Y3 ?/ I
表1 分析项目及方法. J$ O$ P& B+ V, g8 v5 B
项 目& & &
& 分析方法& &
& & 项 目&
& & & 分析方法
" P, w" T5 q6 a0 bCOD& &
& & 重铬酸钾快速测定法&
& 标准稀释倍数法
0 o" ?: Q) b7 |* i8 gDO和水温& &
& & 便携式溶氧仪测定&
生物相& & &
& 显微镜观察: E% u+ F4 R' E$ G2 P. M' M2 T
NH3-N& & &
& 滴定法& &
& & & 重量法
) x' ^2 K&&Y%
GSO42-& & &
& 重量法& &
& & & pH试纸$ u.
n) ]" i' N0 v9 ~5 x
1.2.2 试验用水
& k& V$ [3 P4 G% {* f3
K　　试验用水为南宁味精厂的生产废水，先用该厂离交工段中产生的高浓度有机废水进行试验，后再直接用各工段实际排放水量按比例配水进行试验。其中，高浓度废水的水质如下：COD为25000mg/L，NH3-N为10000mg/L，BOD5为13000mg/L，SO42-为45000mg/L，pH=1.5～3。
2 z% X" Z( j4 o" q) V( j3 W
2 结果及讨论
4 n4 z4 v5 `; W3 G- F0 \9
W　　以桂林市第四污水厂的活性污泥作为种泥，经过培养驯化后投入HCR并启动处理系统。仅7dHCR系统的容积负荷就从4
kgCOD/(m3&d)升至15kgCOD(m3&d)；18d以后容积负荷达到28.74kgCOD/(m3&d)，且系统运行稳定。
$ z+ U. J5 ?4 B1 f# q( a2.1 絮凝去除效果; \# w, k: d!
{&&s4 h# r8 m
　　试验把PAFC作为絮凝剂，进水COD浓度对其去除率的影响及絮凝前后COD的变化分别
见图2、3。由图2知，絮凝对COD的去除率相对稳定，其值稳定在25%～35%。絮凝前后的COD浓度相关直线斜率为0.6，相关系数＞0.9(图3)。
5 r- P0 d9 g" |! H/ A, p: {2 _
0 k/ o& [: B" p' G% n" r2 M. K2.2 HCR对COD的去除
8 g4 v* Z0 B. e2.2.1 容积负荷与去除率
! ^& D) f7 U! `" B! K) N4 @　　试验表明，当容积负荷为
9.7～72.4kgCOD/(m3&d)时HCR出水并没有随进水COD值的升高而上升，其对COD的去除率一直为75%～80%。这说明HCR去除COD的性能很稳定、耐冲击负荷能力强、COD负荷率高(最后阶段高达72.4kgCOD/(m3&d)且运行稳定，出水水质有保证。&&x)
H7 Z" L0 M
2.2.2 SO42-对COD去除率的影响& `+ T/ B' i! W2 }+ m*
　　当进水COD维持在mg/L、SO42-为1mg/L时，HCR对COD去除率始终为76.98%～82.34%，说明
SO42-的存在并不影响系统对COD的去除。
! g6 T3 a$ @) e% A( P0 F&&v2.3
其他因素影响分析' V* D, X5 Y, `) x$ R/ l% i* x& ~- Y
2.3.1 溶解氧
# }- q8 @! H/ n)
}　　当HCR中溶解氧浓度为2～3.3mg/L时，COD去除率较低(60%)，随着溶解氧(DO)浓度的上升，COD去除率也上升，当溶解氧浓度＞6mg/L时，COD去除率可达到85%。由试验也知，当溶解氧浓度＞4mg/L后，COD去除率的增长趋势不十分明显。因此，HCR中溶解氧浓度维持在3.3～4.5mg/L即可，进水COD浓度高，溶解氧浓度可适当高一点。
& ^% K% X&&q( m+
E: T2.3.2 污泥浓度
( H" L7 O: R# ^7 r9 Q& [　　污泥浓度与COD去除率关系见表2。
9 l&&B9 o) O" H. b5 k) W"
T　　由表2可知，当HCR进水COD在mg/L、活性污泥浓度在13～20g/L时，污泥浓度与容积负荷呈一定的正相关关系。此时微生物降解COD速度较快，对COD去除率较高。当污泥浓度＜13g/L时，如果进水COD浓度高，由于微生物量太少，水中的COD不能被有效降解，使HCR去除COD的能力降低；而当污泥浓度＞20g/L时，由于微生物量多，消耗氧气量大，此时要防止溶氧量不足而导致好氧生物死亡。因此，反应器内活性污泥浓度保持在13～20g/L为宜。
7 K: U, w* {( e6 j/ _. n% S表2 污泥浓度与COD去除率的关系
: ~9 b, K& {7 {; X3 k1 ]样 号&
* l7 G5 Y# M* CHCR进水COD浓度(mg/L)&
& & 8452( Z2 c/ N; e0 A+ G$ Z: Q+
污泥浓度(g/L)& & &
& 10.23& &
12.12& & &
& 14.65& &
& & 15.47&
16.63& & &
& 16.94& &
& & 17.01&
$ Y&&C' Y' Z. X3
C&&A# g3 l:
wCOD去除率(%)& & &
& 85.26& &
& & 81.66&
83.68& & &
& 81.39& &
& & 79.39&
77.48& & &
& 75.37& &
& & 73.13&
/ E4 G0 K5 Q5 E( v样号& &
& 188 K( N7 V" K" K4 Z! Y3 U
HCR进水COD浓度(mg/L)& &
& & 99.80&
99.59& & &
& 10244& &
11054& & &
& 13054& &
& & 11624&
12000& & &
7 t% M4 R$ X$ t- G( j, v" w污泥浓度(g/L)&
17.45& & &
& 17.84& &
18.71& & &
& & 21.01&
& 23.83& &
& & 24.3. w8 ^. N# l( n*
COD去除率(%)& & &
& 79.23& &
& & 78.13&
76.98& & &
& 70.77& &
& & 73.38&
73.24& & &
& 70.37& &
& & 67.39&
& & & 66.21 _:
i3 R, {/ N
2.4 接触氧化池处理效果& @2 H: C# F! D8 k8 ^. \
　　试验结果表明，经HCR处理后的废水可生化性仍较好，接触氧化池对COD的去除率达65%～80%，平均为71.46%。一般出水COD＜450mg/L能满足进入城市管网的排放要求。
; ^4 i2 C) U: n: |
2.5 整个系统对COD的去除2 `3 K1 R$ B- |: K
　　经整个工艺处理后味精废水中的COD可降至400mg/L左右，总去除率为93%～98%(平均为95%以上)，具有良好的去除效果。对于中浓度的味精废水可以直接处理达标排放，对10000mg/L以上的高浓度味精废水经处理后也可达到进入南宁城市管网的排放要求。
( s2 F+ K8 F- ^/ Z2 V&&D4 E: L3
9 s3 q% c0 e+ x　　①
味精厂废水可采用以HCR为核心的好氧生物方法进行处理。该工艺不需对其中的SO42-进行预处理，且容积负荷和污泥负荷都很高，COD去除率达93%以上，出水能达到进入城市管网的排放要求。
% O; C* S0 d+ K7 D' q! O- J　　②
HCR处理南宁味精厂废水所产生的剩余污泥中蛋白质含量较高，可回收作饲料蛋白，在治理污染的同时获得了显著的经济效益。
$ G7 [! Z5 Y1 S- @' C　　③ 该工艺技术上可行、设计紧凑、结构合理、占地面积少、水力停留时间较短。
已投稿到：
以上网友发言只代表其个人观点，不代表新浪网的观点或立场。}