关键词：CAST；强化；除磷脱氮；效果
1、引言
广东省湛江市某污水处理厂目前已完成第三期的建设运营，其中三期设计规模为5万吨/日，采用CAST工艺+砼结构加盖（顶部绿化）+生物除臭进行污水处理。而经过处理的污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准，以及广东省《水污染物排放标准》（DB44/26-2001）中第二时段一级标准中两者较严的限值。该污水厂三期系统已经2017年5月份通过环保验收。本文主要探讨如何强化CAST工艺的除磷脱氮作用，提高除磷脱氮效果。
2、CAST处理工艺的介绍
该污水处理厂三期系统主要构筑物为格栅、曝气沉砂池、CAST生化池（污水处理主要单元）、紫外线消毒渠等，主要设备包括格栅、皮带运输机、污水潜水泵等。本项目的CAST生化池分4个CAST生化反应单元，进水经粗格栅、细格栅、沉砂池预处理后，再进行CAST生化处理，当进水TP较高时投加液体聚合氯化铝进行辅助除磷，尾水采用紫外线消毒后在滨湖边排放。CAST工艺在SBR工艺的基础上，增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了调整，从而提高了SBR工艺的可靠性及效率。CAST工艺每一操作循环由进水/曝气、进沉淀、撇水、闲置四个阶段组成，每个阶段组成一个循环，并不断重复。循环开始时，由于充水，池中的水位由一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和混合后，停止曝气，以使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境及其应用特性中沉淀。在完成沉淀后，由移动式撇水堰排出已处理的上清液，使水位下降至淀子所设定的最低水位，然后再重复上述过程，为保持池子中有一个合适的污泥浓度，需根据产生的污泥量排水相应的剩余污泥，排除剩余污泥一般在沉淀阶段结束后进行。CAST工艺流程图如图一所示。
3、强化除磷脱氮作用
CAST工艺目前在国内有广泛地利用，比如在湛江市霞山污水处理厂也采用该工艺。该工艺设置有生物选择区、反应区，在同一个池里进行厌氧、缺氧和好氧等处理，也就是在同一个反应池进行了氧化、硝化、反硝化和生物除磷反应，该工艺主要优点就是占地面积比较少，是一个运行比较稳定的工艺。但是在生物脱氮和除磷也有不足的地方：(1)生物脱氮存在较为难以继续较大提高去除率。(2)生物除磷也存在去除率不高的现象。
在该污水处理厂三期系统实际运行中，为了更好地控制调整工艺，使得除磷脱氮效果能进一步达到最好，目前按照该污水处理厂三期系统四组的CAST生物处理池，设置运行周期为4小时，运行方式为，进水/曝气1小时、纯曝气1小时、沉淀1小时、滗水/排泥1小时，四组池子交替运行，实现了单组间歇式进出水，整体连续进出水运行模式。放磷后好氧、缺氧条件的吸磷情况如图二所示。
根据在好氧和缺氧环境下释放磷的情况，我们为了强化除磷脱氮的作用，对几个影响到除磷和脱氮的因素进行实施相应的控制措施，影响除磷和脱氮效果的主要因素为曝气、污泥龄、水温和PH等因素，对运行周期进行调整应核算生物池污泥负荷、污泥龄、沉淀时间、滗水高度及滗水器的调节灵活性等因素，特别是硝化泥龄，应满足氨氮硝化和反硝化，保证出水达标排放。在曝气强度控制方面，我们主要在为了利用碳源进行反硝化和释放聚磷菌的效果，在进行进水曝气的前面30分钟，我们要把DO控制在0.5mg/L以下。接下来为了更好地实行同步硝化和反硝化，从发生硝化反应的条件分析，进水PH值、C/N，运行控制污泥龄、DO以及环境温度等条件均不会对硝化作用构成限制条件，因此我们认为硝化菌种群数量是限制硝化反应的主要因素。在剩下的曝气时间段控制DO值在1.5-2.0mg/。在污泥龄控制方面，经过我们实际运行实践，基本要控制在13-16天，并且反应池的污泥要控制在4000mg/L左右。经过以上强化的措施，我们发现总磷的去除率能调高72%，比实施措施之前的65%的去除率提高了7%。
在氨氮的去除方面，有时部分有机氮转化为氨氮，导致氨氮的去除率又比较低。为此，对进水总氮的组成进行了分析，在一般的城市污水中总氮主要以有机氮、氨氮两种形式存在，硝态氮含量很低，硝酸盐氮和亚硝酸盐氮仅占0~5%。由前面分析，限制CAST工艺脱氮效率的主要因素是缺少有效的缺氧反硝化阶段，致使系统内反硝化进行得不彻底，导致系统总氮去除率较低。因此，可以从强化系统的反硝化性能入手来进一步提高系统的脱氮效率。为增加总氮的去除率，在进水/曝气的前半小时，控制DO在厌氧和缺氧阶段，进水供给了充足的碳源，保证上一周期CAST池中废水中残留的部分硝基氮在此阶段进行反硝化，随后提高DO，保证硝化作用的不受影响，并能随后随着DO在沉淀阶段的降低发生反硝化作用，最终达到理想的脱氮效果。在CAST反应过程中引入缺氧搅拌阶段，并采用连续进水和分段进水两种运行方式。并优化控制DO、ORP和pH值，并在保持处理水量不变，等量分段进水这样能提高脱氮效率。硝酸盐在各阶段含量如图四所示。
4、结束语
根据该污水处理厂三期系统实际情况，考虑到强化脱氮作用对除磷效果的影响，每周期均保证有一段时间保持缺氧和厌氧状态，使嗜磷菌进行磷的释放，采取了以上除磷脱氮控制措施后，整个过程当中出水总磷均低于0.5mg/l，实现了脱氮除磷地较好结合，出水能稳定达到国家一级A标准，取得较好除磷脱氮的效果。但是本文所采用的除磷脱氮措施还需进一步优化，因为在实际运行中发现把磷的去除率提高后，发现氨氮的去除率降了，今后还要在如何取得除磷和脱氮措施中找到提高这两个效果的平衡点，这需要进一步研究。
参考文献
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