摘要：本文結合作者對CASS工藝多年的 研究 成果及設計、運行和管理經驗，從技術和 經濟 角度論述了CASS工藝的特點，並探討了設計中應注意的一些 問題 。
關鍵詞：CASS工藝 技術特徵 經濟評價
1概述
CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是近年來國際公認的處理生活污水及 工業 廢水的先進工藝。其基本結構是：在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上，反應池沿池長方向設計為兩部分，前部為生物選擇區也稱預反應區，後部為主反應區，其主反應區後部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的、沉澱、排水等過程在同一池子內周期循環運行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統；同時可連續進水，間斷排水。
該工藝最早在國外 應用 ，為了更好地將其引進、消化，開發出適合我國國情的新型污水處理新工藝，總裝備部工程設計研究總院環保中心於1994年在實驗室進行了整套系統的模擬試驗，分別探討了CASS工藝處理常溫生活污水、低溫生活污水、製藥和化工等工業廢水的機理和特點以及水處理過程中脫氮除磷的效果，獲得了寶貴的設計參數和對工藝運行的指導性經驗。我院將研究成果成功地應用於處理生活污水及不同種工業廢水的工程實踐中，取得了良好的經濟、 社會 和環境效益。我院開發的CASS工藝與ICEAS工藝相比，負荷可提高1-2倍，節省占地和工程投資近30%。
2 CASS工藝的主要技術特徵
2.1 連續進水，間斷排水
傳統SBR工藝為間斷進水，間斷排水，而實際污水排放大都是連續或半連續的，CASS工藝可連續進水，克服了SBR工藝的不足，比較適合實際排水的特點，拓寬了SBR工藝的應用領域。雖然CASS工藝設計時均考慮為連續進水，但在實際運行中即使有間斷進水，也不 影響 處理系統的運行。
2.2 運行上的時序性
CASS反應池通常按、沉澱、排水和閒置四個階段根據時間依次進行。
2.3 運行過程的非穩態性
每個工作周期內排水開始時CASS池內液位最高，排水結束時，液位最低，液位的變化幅度取決於排水比，而排水比與處理廢水的濃度、排放標準及生物降解的難易程度等有關。反應池內混合液體積和基質濃度均是變化的，基質降解是非穩態的。
2.4 溶解氧周期性變化，濃度梯度高
CASS在反應階段是的，微生物處於好氧狀態，在沉澱和排水階段不，微生物處於缺氧甚至厭氧狀態。因此，反應池中溶解氧是周期性變化的，氧濃度梯度大、轉移效率高，這對於提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節約能耗都是有利的。實踐證實對同樣的設備而言，CASS工藝與傳統活性污泥法相比有較高的氧利用率。
3 CASS工藝的主要優點
3.1 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低
CASS的核心構築物為反應池，沒有二沉池及污泥回流設備，一般情況下不設調節池及初沉池。因此，污水處理設施布置緊湊、占地省、投資低。
3.2 生化反應推動力大
在完全混合式連續流池中的底物濃度等於二沉池出水底物濃度，底物流入池的速率即為底物降解速率。根據生化動力反應學原理，由於池中的底物濃度很低，其生化反應推動力也很小，反應速率和有機物去除效率都比較低；在理想的推流式池中，污水與回流污泥形成的混合流從池首端進入，成推流狀態沿池流動，至池末端流出。作為生化反應推動力的底物濃度，從進水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度，整個反應過程底物濃度沒被稀釋，儘可能地保持了較大推動力。此間在池的各斷面上只有橫向混合，不存在縱向的返混。
CASS工藝從污染物的降解過程來看，當污水以相對較低的水量連續進入CASS池時即被混合液稀釋，因此，從空間上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法範疇；而從CASS工藝開始到排水結束整個周期來看，基質濃度由高到低，濃度梯度從高到低，基質利用速率由大到小，因此，CASS工藝屬理想的時間順序上的推流式反應器，生化反應推動力較大。
3.3 沉澱效果好
CASS工藝在沉澱階段幾乎整個反應池均起沉澱作用，沉澱階段的表面負荷比普通二次沉澱池小得多，雖有進水的干擾，但其影響很小，沉澱效果較好。實踐證明，當冬季溫度較低，污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30高達96%的情況，只要將沉澱階段的時間稍作延長，系統運行不受影響。
3.4 運行靈活，抗衝擊能力強，可實現不同的處理目標
CASS工藝在設計時已考慮流量變化的因素，能確保污水在系統內停留預定的處理時間後經沉澱排放，特別是CASS工藝可以通過調節運行周期來適應進水量和水質的變比。當進水濃度較高時，也可通過延長時間實現達標排放，達到抗衝擊負荷的目的。在暴雨時，可經受平常平均流量6信的高峰流量衝擊，而不需要獨立的調節地。多年運行資料表明，在流量衝擊和有機負荷衝擊超過設計值2－3信時，處理效果仍然令人滿意。而傳統處理工藝雖然已設有輔助的流量平衡調節設施，但還很可能因水力負荷變化導致活性污泥流失，嚴重影響排水質量。
當強化脫氮除磷功能時，CASS工藝可通過調整工作周期及控制反應池的溶解氧水平，提高脫氮除磷的效果。所以，通過運行方式的調整，可以達到不同的處理水質。
3.5 不易發生污泥膨脹
污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題，由於污泥沉降性能差，污泥與水無法在二沉池進行有效分離，造成污泥流失，使出水水質變差，嚴重時使污水處理廠無法運行，而控制並消除污泥膨脹需要一定時間，具有滯後性。因此，選擇不易發生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設計中必須考慮的問題。
由於絲狀菌的比表面積比菌膠團大，因此，有利於攝取低濃度底物，但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由於膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優勢。而CASS反應池中存在著較大的濃度梯度，而且處於缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環境條件可選擇性地培養出菌膠團細菌，使其成為池中的優勢菌屬，有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統的運行穩定性。
3.6 適用範圍廣，適合分期建設
CASS工藝可應用於大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用範圍更廣泛；連續進水的設計和運行方式，一方面便於與前處理構築物相匹配，另一方面控制系統比SBR工藝更簡單。
對大型污水處理廠而言，CASS反應池設計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當處理水量小於設計值時，可以在反應地的低水位運行或投入部分反應池運行等多種靈活操作方式；由於CASS系統的主要核心構築物是CASS反應池，如果處理水量增加，超過設計水量不能滿足處理要求時，可同樣複製CASS反應池，因此CASS法污水處理廠的建設可隨 企業 的 發展 而發展，它的階段建造和擴建較傳統活性污泥法簡單得多。
3.7 剩餘污泥量小，性質穩定
傳統活性污泥法的泥齡僅2－7天，而CASS法泥齡為25-30天，所以污泥穩定性好，脫水性能佳，產生的剩餘污泥少。去除1.0kgBOD產生0.2～0.3kg剩餘污泥，僅為傳統法的60％左右。由於污泥在CASS反應池中已得到一定程度的消化，所以剩餘污泥的耗氧速率只有10mgO2/g MLSS.h以下，一般不需要再經穩定化處理，可直接脫水。而傳統法剩餘污泥不穩定，沉降性差，耗氧速率大於20mgO2/g MLSS.h ，必須經穩定化後才能處置。
關鍵詞：CASS工藝 技術特徵 經濟評價
1概述
CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是近年來國際公認的處理生活污水及 工業 廢水的先進工藝。其基本結構是：在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上，反應池沿池長方向設計為兩部分，前部為生物選擇區也稱預反應區，後部為主反應區，其主反應區後部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的、沉澱、排水等過程在同一池子內周期循環運行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統；同時可連續進水，間斷排水。
該工藝最早在國外 應用 ，為了更好地將其引進、消化，開發出適合我國國情的新型污水處理新工藝，總裝備部工程設計研究總院環保中心於1994年在實驗室進行了整套系統的模擬試驗，分別探討了CASS工藝處理常溫生活污水、低溫生活污水、製藥和化工等工業廢水的機理和特點以及水處理過程中脫氮除磷的效果，獲得了寶貴的設計參數和對工藝運行的指導性經驗。我院將研究成果成功地應用於處理生活污水及不同種工業廢水的工程實踐中，取得了良好的經濟、 社會 和環境效益。我院開發的CASS工藝與ICEAS工藝相比，負荷可提高1-2倍，節省占地和工程投資近30%。
2 CASS工藝的主要技術特徵
2.1 連續進水，間斷排水
傳統SBR工藝為間斷進水，間斷排水，而實際污水排放大都是連續或半連續的，CASS工藝可連續進水，克服了SBR工藝的不足，比較適合實際排水的特點，拓寬了SBR工藝的應用領域。雖然CASS工藝設計時均考慮為連續進水，但在實際運行中即使有間斷進水，也不 影響 處理系統的運行。
2.2 運行上的時序性
CASS反應池通常按、沉澱、排水和閒置四個階段根據時間依次進行。
2.3 運行過程的非穩態性
每個工作周期內排水開始時CASS池內液位最高，排水結束時，液位最低，液位的變化幅度取決於排水比，而排水比與處理廢水的濃度、排放標準及生物降解的難易程度等有關。反應池內混合液體積和基質濃度均是變化的，基質降解是非穩態的。
2.4 溶解氧周期性變化，濃度梯度高
CASS在反應階段是的，微生物處於好氧狀態，在沉澱和排水階段不，微生物處於缺氧甚至厭氧狀態。因此，反應池中溶解氧是周期性變化的，氧濃度梯度大、轉移效率高，這對於提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節約能耗都是有利的。實踐證實對同樣的設備而言，CASS工藝與傳統活性污泥法相比有較高的氧利用率。
3 CASS工藝的主要優點
3.1 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低
CASS的核心構築物為反應池，沒有二沉池及污泥回流設備，一般情況下不設調節池及初沉池。因此，污水處理設施布置緊湊、占地省、投資低。
3.2 生化反應推動力大
在完全混合式連續流池中的底物濃度等於二沉池出水底物濃度，底物流入池的速率即為底物降解速率。根據生化動力反應學原理，由於池中的底物濃度很低，其生化反應推動力也很小，反應速率和有機物去除效率都比較低；在理想的推流式池中，污水與回流污泥形成的混合流從池首端進入，成推流狀態沿池流動，至池末端流出。作為生化反應推動力的底物濃度，從進水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度，整個反應過程底物濃度沒被稀釋，儘可能地保持了較大推動力。此間在池的各斷面上只有橫向混合，不存在縱向的返混。
CASS工藝從污染物的降解過程來看，當污水以相對較低的水量連續進入CASS池時即被混合液稀釋，因此，從空間上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法範疇；而從CASS工藝開始到排水結束整個周期來看，基質濃度由高到低，濃度梯度從高到低，基質利用速率由大到小，因此，CASS工藝屬理想的時間順序上的推流式反應器，生化反應推動力較大。
3.3 沉澱效果好
CASS工藝在沉澱階段幾乎整個反應池均起沉澱作用，沉澱階段的表面負荷比普通二次沉澱池小得多，雖有進水的干擾，但其影響很小，沉澱效果較好。實踐證明，當冬季溫度較低，污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30高達96%的情況，只要將沉澱階段的時間稍作延長，系統運行不受影響。
3.4 運行靈活，抗衝擊能力強，可實現不同的處理目標
CASS工藝在設計時已考慮流量變化的因素，能確保污水在系統內停留預定的處理時間後經沉澱排放，特別是CASS工藝可以通過調節運行周期來適應進水量和水質的變比。當進水濃度較高時，也可通過延長時間實現達標排放，達到抗衝擊負荷的目的。在暴雨時，可經受平常平均流量6信的高峰流量衝擊，而不需要獨立的調節地。多年運行資料表明，在流量衝擊和有機負荷衝擊超過設計值2－3信時，處理效果仍然令人滿意。而傳統處理工藝雖然已設有輔助的流量平衡調節設施，但還很可能因水力負荷變化導致活性污泥流失，嚴重影響排水質量。
當強化脫氮除磷功能時，CASS工藝可通過調整工作周期及控制反應池的溶解氧水平，提高脫氮除磷的效果。所以，通過運行方式的調整，可以達到不同的處理水質。
3.5 不易發生污泥膨脹
污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題，由於污泥沉降性能差，污泥與水無法在二沉池進行有效分離，造成污泥流失，使出水水質變差，嚴重時使污水處理廠無法運行，而控制並消除污泥膨脹需要一定時間，具有滯後性。因此，選擇不易發生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設計中必須考慮的問題。
由於絲狀菌的比表面積比菌膠團大，因此，有利於攝取低濃度底物，但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由於膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優勢。而CASS反應池中存在著較大的濃度梯度，而且處於缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環境條件可選擇性地培養出菌膠團細菌，使其成為池中的優勢菌屬，有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統的運行穩定性。
3.6 適用範圍廣，適合分期建設
CASS工藝可應用於大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用範圍更廣泛；連續進水的設計和運行方式，一方面便於與前處理構築物相匹配，另一方面控制系統比SBR工藝更簡單。
對大型污水處理廠而言，CASS反應池設計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當處理水量小於設計值時，可以在反應地的低水位運行或投入部分反應池運行等多種靈活操作方式；由於CASS系統的主要核心構築物是CASS反應池，如果處理水量增加，超過設計水量不能滿足處理要求時，可同樣複製CASS反應池，因此CASS法污水處理廠的建設可隨 企業 的 發展 而發展，它的階段建造和擴建較傳統活性污泥法簡單得多。
3.7 剩餘污泥量小，性質穩定
傳統活性污泥法的泥齡僅2－7天，而CASS法泥齡為25-30天，所以污泥穩定性好，脫水性能佳，產生的剩餘污泥少。去除1.0kgBOD產生0.2～0.3kg剩餘污泥，僅為傳統法的60％左右。由於污泥在CASS反應池中已得到一定程度的消化，所以剩餘污泥的耗氧速率只有10mgO2/g MLSS.h以下，一般不需要再經穩定化處理，可直接脫水。而傳統法剩餘污泥不穩定，沉降性差，耗氧速率大於20mgO2/g MLSS.h ，必須經穩定化後才能處置。
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