1 循環式活性污泥法的基本特點和工作原理

　　1.1 循環式活性污泥法的基本特點

　　循環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，即經歷了好氧、缺氧到厭氧的交替變化，現將其主要特點進行總結如下：

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

　　1.2 循環式活性污泥法的工作原理

　　循環式活性污泥法(CAST)是在傳統的 SBR 工藝基礎上優化改良而來的一種新型工藝，與傳統的 SBR 工藝不同的是，它新增了生物選擇區和污泥回流兩道工序，進而使循環式活性污泥法在具體應用中產生了厭氧區、兼氧區和好氧區，并經過與傳統的A2/O 工藝和SBR 工藝等各種優勢的結合，是循環式活性污泥法在具體應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荷環境不同的狀況下，根據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荷能力和脫氮除磷成效都相對提高。循環式活性污泥法的應用中，各廠應結合自身的基本情況和使用需求來自行設定運行周期，通常情況下 4h ;進水—曝氣階段 2h ;完成生物降解過程;經過1h 沉淀待待處理物處于靜止狀態后，再將泥水做分離處理，潷水時間為1h。需要注意的是，為了實現污水處理工作的循環連貫生產，通常設置四個池連續工作。具體工藝流程如圖1 所示。

　　圖 1 所示為循環式活性污泥法的工藝流程

　　2 某污水處理廠應用循環式活性污泥法的工程概況

　　某污水處理廠，其污水處理設計方案是由市設計院設計的，預期處理能力為 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計為 10 萬m3/d，目前均已投入使用。其中二期工程主要負責處理該市的城市生活污水的處理，已于 2014 年投入使用。現以二期工程的應用情況為例做簡單分析：二期工程中的污水處理構筑物共建設了 16 組循環式活性污泥處理生化反應池，根據處理能力，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性。其沖水比設定為 0.33， 污泥回流比設定為 20%。此方案設計的出水指標，依據的是《污水綜合排放標準》(GB18918-2002)一級 B 標準和該省《地方標準污染物排放限值》一級水質排放標準。

　　3循環式活性污泥法在污水處理中的應用效果分析

　　3.1 DO濃度控制對處理效果的影響

　　循環式活性污泥法在反應池中的應用可分為三個區域，包括生物選擇區、兼氧區和反應區，其各部分功能不同，循環式活性污泥法的應用工藝和傳統的 A2/O 工藝一樣，都是分區控制。在具體應用中，三個區域的 DO 濃度設定是不相同的，應進行梯度設置，依次控制在小于 0.3mg/L、0.5mg/L 和 1.5 ～2.5mg/L，這樣反應池中就可同步實現硝化和反硝化反應、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，循環式活性污水法的應用中，其工藝的應用也是 4 小時一個周期，生物選擇區、兼氧區和反應區的DO 濃度均采用前述設定標準，其中反應區的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，有效實現了污水和活性污泥的充分拌和和吸附，反應效果良好。

　　(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。

　　(3)硝化反應 1h 內，DO 濃度在 1.0 ～ 2.0mg/L 之間，這一階段的反應時間應保持，一方面能確保碳化反應和硝化反應更充分;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的完成。

　　3.2 污泥濃度與脫氮除磷效果的關系

　　進水污泥符合(F/M)是污水處理廠設計和運行的重要指標。當 F/M 設計值加大時，NH3-N 的去除效果會大大下降;當 F/M 值減小時，相應的 NH3-N 去除能力會明顯提高。這主要是由于當 F/M 值增加時，碳化反應時間也會隨之提高，而硝化反應時間則相對變少，而其反應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/M 值設定為 0.06kg BOD5/(kgMLSS·d)，因為它的進水濃度相對較高，且內含的微生物環境復雜，因此，COD 設計為 250 ～ 400mg/L，NH3-N和 TP 的值設計為 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格控制好 MLSS 量，以提升循環式活性污泥法的處理能力和抗沖擊力。當 MLSS 量不同時，其對污水廠的水處理能力就會產生直接影響?，F通過三種差異化設定來進行具體的應用效果分析：

　　(1)當污泥濃度在 2500 ～ 3500mg/L，MLVSS/MLSS 比值設定在 40% 左右時。因 MLSS 值的設定偏低，因此不利于出水 NH3-N 的有效去除，而要使 NH3-N 符合出水標準，如曝氣時長不能延長時，則應加大 DO 濃度，一般設定在 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構被損壞，對循環式活性污泥法應用的工藝效果產生一定的不利影響，特別是在硝化和反硝化反應過程中，DO 濃度直接影響著NH3-N 和HTP的去除率。

　　(2)當污泥濃度在 4000 ～ 5500mg/L，MLVSS/MLSS 比值設定在 45% 左右時。因 MLSS 設定值有所提升，因而污水中的微生物數量也會隨之變多，相對第一種設定則更容易分解出水出達標的 NH3-N，且在實際應用中發現，這種設定 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，使系統抗異常水樣和海水沖擊力都有了相應提高，大大增加了體系的穩定性。而 DO 濃度對 TP 的去除率也達到了很好的效果。

　　(3)當污泥濃度在 6000 ～ 8000mg/L，MLVSS/MLSS 比值設定在 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固性，同時體系內的微生物絮體和結構都相對增加并趨于穩定，有利于硝化和反硝化反應及聚磷菌的繁殖。因此，DO 值設定最好不大于 1.0mg/L。經應用分析得出，裝置在低 DO 濃度、高污染濃度下生產，出水 NH3-N 和 TP 兩項指標都遠超設定標準，取得較好的應用成效，觀察可見，這種設定下的出水更清澈，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用。而在這種設定模式中，污泥濃度加大，F/M 負荷能力下降，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生營養不均衡、內含微生物解體、活性污泥老化等問題，反應到我們的肉眼上，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 值就會高于設定標準，并會在一定程度上給出水 NH3-N 和磷指標造成影響;而 DO 濃度下降時，則活性污泥中會出現缺氧狀況，我們能看到污泥變黑，污泥活性也會隨之受到影響，并嚴重影響出水指標。由此可知，循環式活性污泥法在高污泥濃度下英語時，更應控制好 DO 的濃度及其平穩性，這些問題仍有待我們做進一步的實驗研究。

　　4 結語

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