1 循環(huán)式活性污泥法的基本特點和工作原理

　　1.1 循環(huán)式活性污泥法的基本特點

　　循環(huán)式活性污泥法的工藝實際上是對污染物進行降解處理的一種方法，即經(jīng)歷了好氧、缺氧到厭氧的交替變化，現(xiàn)將其主要特點進行總結(jié)如下：

　　第一，工藝流程簡單，便于操作。在應(yīng)用運行中所需處理的構(gòu)筑物并不多。第二，優(yōu)勢明顯，荷載力強。該處理方法應(yīng)用中，曝氣池具有完全混合式和推流式兩大明顯優(yōu)勢，且盛水量巨大，當(dāng)所需處理的水質(zhì)出現(xiàn)較大波動時，其抗沖擊負(fù)載能力強。第三，脫氮除磷效果快，抑制不利菌生長效果好。利用調(diào)節(jié)曝氣和間歇時間的方法，為污水在反應(yīng)池內(nèi)的反映創(chuàng)造條件，加速好氧和厭氧的交替反應(yīng)，使脫氮除磷效果提高，從而有效抑制不利菌群的生長。第四，設(shè)備耗損嚴(yán)重，成本支出大。在循環(huán)式活性污泥處理法應(yīng)用中，設(shè)備的應(yīng)用并不能保證隨時運行，其閑置率非常高，應(yīng)用中出現(xiàn)耗損也很大，因而需要經(jīng)常性的進行修理養(yǎng)護，而這部分維修成本是非常高的，在一定程度上削減了企業(yè)的經(jīng)濟效益。

　　1.2 循環(huán)式活性污泥法的工作原理

　　循環(huán)式活性污泥法(CAST)是在傳統(tǒng)的 SBR 工藝基礎(chǔ)上優(yōu)化改良而來的一種新型工藝，與傳統(tǒng)的 SBR 工藝不同的是，它新增了生物選擇區(qū)和污泥回流兩道工序，進而使循環(huán)式活性污泥法在具體應(yīng)用中產(chǎn)生了厭氧區(qū)、兼氧區(qū)和好氧區(qū)，并經(jīng)過與傳統(tǒng)的A2/O 工藝和SBR 工藝等各種優(yōu)勢的結(jié)合，是循環(huán)式活性污泥法在具體應(yīng)用中的生物脫氧除磷效果更加突出。該工藝在工作中通過不同微生物在所負(fù)荷環(huán)境不同的狀況下，根據(jù)其增殖速度的不同和廢水生物脫氮出磷機理，該處理方法的耐沖擊負(fù)荷能力和脫氮除磷成效都相對提高。循環(huán)式活性污泥法的應(yīng)用中，各廠應(yīng)結(jié)合自身的基本情況和使用需求來自行設(shè)定運行周期，通常情況下 4h ;進水—曝氣階段 2h ;完成生物降解過程;經(jīng)過1h 沉淀待待處理物處于靜止?fàn)顟B(tài)后，再將泥水做分離處理，潷水時間為1h。需要注意的是，為了實現(xiàn)污水處理工作的循環(huán)連貫生產(chǎn)，通常設(shè)置四個池連續(xù)工作。具體工藝流程如圖1 所示。

　　圖 1 所示為循環(huán)式活性污泥法的工藝流程

　　2 某污水處理廠應(yīng)用循環(huán)式活性污泥法的工程概況

　　某污水處理廠，其污水處理設(shè)計方案是由市設(shè)計院設(shè)計的，預(yù)期處理能力為 20 萬m3/d。整個工程共分為兩個階段，一期工程和二期工程的污水處理能力均設(shè)計為 10 萬m3/d，目前均已投入使用。其中二期工程主要負(fù)責(zé)處理該市的城市生活污水的處理，已于 2014 年投入使用。現(xiàn)以二期工程的應(yīng)用情況為例做簡單分析：二期工程中的污水處理構(gòu)筑物共建設(shè)了 16 組循環(huán)式活性污泥處理生化反應(yīng)池，根據(jù)處理能力，每個池子的運行周期為 4h，包括進水—曝氣 2h，沉淀 1h，潷水 1h，該系列操作具有連續(xù)性。其沖水比設(shè)定為 0.33， 污泥回流比設(shè)定為 20%。此方案設(shè)計的出水指標(biāo)，依據(jù)的是《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)一級 B 標(biāo)準(zhǔn)和該省《地方標(biāo)準(zhǔn)污染物排放限值》一級水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　3循環(huán)式活性污泥法在污水處理中的應(yīng)用效果分析

　　3.1 DO濃度控制對處理效果的影響

　　循環(huán)式活性污泥法在反應(yīng)池中的應(yīng)用可分為三個區(qū)域，包括生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和反應(yīng)區(qū)，其各部分功能不同，循環(huán)式活性污泥法的應(yīng)用工藝和傳統(tǒng)的 A2/O 工藝一樣，都是分區(qū)控制。在具體應(yīng)用中，三個區(qū)域的 DO 濃度設(shè)定是不相同的，應(yīng)進行梯度設(shè)置，依次控制在小于 0.3mg/L、0.5mg/L 和 1.5 ～2.5mg/L，這樣反應(yīng)池中就可同步實現(xiàn)硝化和反硝化反應(yīng)、聚磷菌厭氧釋放和好氧的吸收，這也是該工藝 脫氮除磷效果明顯的一個重要原因。

　　在某工廠中，循環(huán)式活性污水法的應(yīng)用中，其工藝的應(yīng)用也是 4 小時一個周期，生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)和反應(yīng)區(qū)的DO 濃度均采用前述設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，其中反應(yīng)區(qū)的DO 濃度采取分階段限制性曝氣的控制方法。

　　(1)進水—曝氣前 30s，DO 濃度不大于 0.5mg/L，有效實現(xiàn)了污水和活性污泥的充分拌和和吸附，反應(yīng)效果良好。

　　(2)進水—曝氣后 30s，DO 濃度在 0.5 ～ 1.0mg/L 之間，碳化反應(yīng)程度加劇，混合物中的BOD5 降解速度提升，該階段主要進行硝化反應(yīng)。

　　(3)硝化反應(yīng) 1h 內(nèi)，DO 濃度在 1.0 ～ 2.0mg/L 之間，這一階段的反應(yīng)時間應(yīng)保持，一方面能確保碳化反應(yīng)和硝化反應(yīng)更充分;另一方面也能有效降低聚磷菌的外部釋放。分階段曝氣控制的實施，能更好地促進脫氮反應(yīng)的完成。

　　3.2 污泥濃度與脫氮除磷效果的關(guān)系

　　進水污泥符合(F/M)是污水處理廠設(shè)計和運行的重要指標(biāo)。當(dāng) F/M 設(shè)計值加大時，NH3-N 的去除效果會大大下降;當(dāng) F/M 值減小時，相應(yīng)的 NH3-N 去除能力會明顯提高。這主要是由于當(dāng) F/M 值增加時，碳化反應(yīng)時間也會隨之提高，而硝化反應(yīng)時間則相對變少，而其反應(yīng)時間對脫氮效果是造不成直接影響的。

　　在某污水處理廠中，F(xiàn)/M 值設(shè)定為 0.06kg BOD5/(kgMLSS·d)，因為它的進水濃度相對較高，且內(nèi)含的微生物環(huán)境復(fù)雜，因此，COD 設(shè)計為 250 ～ 400mg/L，NH3-N和 TP 的值設(shè)計為 25 ～ 40mg/L 和 4 ～ 8mg/L，且由于其地理位置的特殊性，在污水處理過程中還會受到海水漲潮的影響。這就要求在進水處理中必須嚴(yán)格控制好 MLSS 量，以提升循環(huán)式活性污泥法的處理能力和抗沖擊力。當(dāng) MLSS 量不同時，其對污水廠的水處理能力就會產(chǎn)生直接影響。現(xiàn)通過三種差異化設(shè)定來進行具體的應(yīng)用效果分析：

　　(1)當(dāng)污泥濃度在 2500 ～ 3500mg/L，MLVSS/MLSS 比值設(shè)定在 40% 左右時。因 MLSS 值的設(shè)定偏低，因此不利于出水 NH3-N 的有效去除，而要使 NH3-N 符合出水標(biāo)準(zhǔn)，如曝氣時長不能延長時，則應(yīng)加大 DO 濃度，一般設(shè)定在 2.5 ～ 4.0mg/L 之間即可。反之如曝氣量大的過大，也會造成剪切力增強，如不及時進行處理極易使污水中的微生物絮體結(jié)構(gòu)被損壞，對循環(huán)式活性污泥法應(yīng)用的工藝效果產(chǎn)生一定的不利影響，特別是在硝化和反硝化反應(yīng)過程中，DO 濃度直接影響著NH3-N 和HTP的去除率。

　　(2)當(dāng)污泥濃度在 4000 ～ 5500mg/L，MLVSS/MLSS 比值設(shè)定在 45% 左右時。因 MLSS 設(shè)定值有所提升，因而污水中的微生物數(shù)量也會隨之變多，相對第一種設(shè)定則更容易分解出水出達標(biāo)的 NH3-N，且在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，這種設(shè)定 DO 濃度控制的成本并不高，通常在 1.0 ～ 1.2mg/L 之間。更為重要的是，MLSS 值的增加，使系統(tǒng)抗異常水樣和海水沖擊力都有了相應(yīng)提高，大大增加了體系的穩(wěn)定性。而 DO 濃度對 TP 的去除率也達到了很好的效果。

　　(3)當(dāng)污泥濃度在 6000 ～ 8000mg/L，MLVSS/MLSS 比值設(shè)定在 50% 左右時。我們都知道 DO 的濃度低時更有利于提升污泥體系的穩(wěn)固性，同時體系內(nèi)的微生物絮體和結(jié)構(gòu)都相對增加并趨于穩(wěn)定，有利于硝化和反硝化反應(yīng)及聚磷菌的繁殖。因此，DO 值設(shè)定最好不大于 1.0mg/L。經(jīng)應(yīng)用分析得出，裝置在低 DO 濃度、高污染濃度下生產(chǎn)，出水 NH3-N 和 TP 兩項指標(biāo)都遠超設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，取得較好的應(yīng)用成效，觀察可見，這種設(shè)定下的出水更清澈，抗沖擊力也大大提升，特別對惡劣進水條件的污水處理效果更好，較為適用該廠的污水處理應(yīng)用。而在這種設(shè)定模式中，污泥濃度加大，F(xiàn)/M 負(fù)荷能力下降，工藝難度提升，尤其在 DO 濃度控制方面更顯困難，極易使活性污泥中產(chǎn)生營養(yǎng)不均衡、內(nèi)含微生物解體、活性污泥老化等問題，反應(yīng)到我們的肉眼上，就能看到池面泥絮漂浮，在潷水中也會有一些會流出來，這樣在檢測中出水 SS 值就會高于設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，并會在一定程度上給出水 NH3-N 和磷指標(biāo)造成影響;而 DO 濃度下降時，則活性污泥中會出現(xiàn)缺氧狀況，我們能看到污泥變黑，污泥活性也會隨之受到影響，并嚴(yán)重影響出水指標(biāo)。由此可知，循環(huán)式活性污泥法在高污泥濃度下英語時，更應(yīng)控制好 DO 的濃度及其平穩(wěn)性，這些問題仍有待我們做進一步的實驗研究。

　　4 結(jié)語

　　綜上，在充分了解循環(huán)式活性污泥法的基本特征和工作原理的基礎(chǔ)上，對循環(huán)式活性污泥法在污水處理中進行了應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果，在同類污水處理中具有可行性。