CAST工艺介绍

CAST 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 CAST工艺论述 二十世纪七十年代美国Irvine开发序批式活性污泥法(SBR)，在流程中只采用一个基本单元，将调节池，曝气池和二沉池的功能集中于一池，进行水质质量调节、微生物降解有机物和固液分离等，典型的SBR反应器的运行过程为进水-曝气-滗水-待机。而CAST工艺按充水-排水以及曝气-非曝气顺序不断重复进行处理过程，故是SBR工艺的一种改进。 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。 工艺流程 CAST处理工艺机理 在可变容积和充水和排水(SBR法)系统中进行生物脱氦(硝化和反硝化)已有多年历史，大量运行结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明：同SBR一样，CAST工艺具有卓越的硝反硝化能力，随着除氦要求的不断提高，CAST工艺将得到日益广泛的应用。其原理为通过每一循环的四个阶段人为地造成厌氧、缺氧、好氧的生物环境。不仅能去除一般有机物和悬浮固体，而且还能去除营养物质氦和磷，处理效果取决于泥龄、供氧情况和一个循环中曝气和非曝气时段的比例。 CAST系统中硝反硝化过程不需要单独设置一个缺氧运行阶段以进行反硝化。生物除磷效果达到80~90%左右，如需进一步提高除磷效果，可采用加大循环周期，加大非曝气时间占整个循环时间的比例。 CAST反应池分为生物选择区、预反应区和主反应区，如图1所示，运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、进水-闲置完成一个周期，CAST的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的污染物去除，出水总氮浓度小于5mg/L。 图1循环活性污泥技术 生物选择器的工作机理 生物选择器的定义 为了促进快速生长菌(非丝状菌)的生长，抑制慢速生长菌(丝状菌)的生长而在曝气池的入 口处设置的旨在维持较高的底物浓度的一段区域。 根据在生物选择器内曝气与否，一般将其分为好氧、缺氧和厌氧三类。 动力学选择性机理 污泥中活性微生物的增长都符合Monod方程： (1／X)·(dX／dt)=μ=μmax[S/(KS+S)] 式中：X——生物体浓度，mg/L S——生长限制性基质浓度，mg/L μ——微生物比增长速率，d-1 KS——饱和常数，其值为μ=μmax/2时的基质浓度，mg/L μmax——在饱和浓度中微生物的最大比增长速率，d-1 大多数丝状菌的KS和μmax值比菌胶团细菌低。按照Monod方程具有低KS和μmax值的丝状菌在低基质浓度条件下具有高的增长速率，而具有较高KS和μmax值的菌胶团细菌在高基质浓度条件下才占优势。 　　在基质浓度高时菌胶团的基质利用速率要高于丝状菌，故可以利用基质推动力选择性的培养菌胶团细菌而限制丝状菌的增长。根据这一原理可以在曝气池前设生物选择器，通过选择器对微生物进行选择性培养以防止污泥膨胀的发生。根据生物选择器中曝气与否可将其分为好氧、缺氧、厌氧选择器。具体方法是在曝气池首端划出一格或几格设置高负荷接触区，将全部污水引入第一个间格并使整个系统中不存在浓度梯度(进行搅拌使污泥和污水充分混合接触)。在好氧选择器内需对污水进行曝气充氧，而缺氧、厌氧选择器只搅拌不曝气。 　　好氧选择器防止污泥膨胀的机理是提供一个氧源和食料充足的高负荷区，让菌胶团细菌率先抢占有机物而不给丝状菌过度繁殖的机会。 　　缺氧选择器和厌氧选择器的构造完全一样，其功能取决于活性污泥的泥龄。当泥龄较长时会发生较完全的硝化，选择器内会含有很多硝酸盐，此时为缺氧选择器；当泥龄较短时选择器内既无溶解氧又无硝酸盐，此时为厌氧选择器。缺氧选择器控制污泥膨胀的主要原理是绝大部分菌胶团细菌能够利用选择器内硝酸盐中的化合态氧作氧源进行生长繁殖，而丝状菌没有此功能，因而其在选择器内受到抑制，大大降低了污泥膨胀的可能性。厌氧选择器控制污泥膨胀的主要原理是绝大部分种类的丝状菌都是好氧的，在厌氧状态下将受到抑制，而绝大部分的菌胶团细菌为兼性菌，在厌氧条件下将进行厌氧代谢，继续增殖。但应注意厌氧选择器的设置会增大产生丝硫菌污泥膨胀的可能性(菌胶团细菌的厌氧代谢产生的硫化氢为丝状菌的繁殖提供条件)，故厌氧选择器的水力停留时间不宜过长。 3 生物吸收机理 在介绍吸收作用之前需澄清一个概念：吸附作用(adsorption)和吸收作用 (absorption)。吸附作用是指污水和污泥接触的初期，污水中颗粒状和胶体状的非溶解态有机物被活性较强的污泥吸附在表面，从而使混合液中的 BOD迅速下降，在胞外水解酶的作用下吸附在污泥颗粒表面的非溶解态有机物被水解成可溶性小分子而回到混合液中，从而使水中的 BOD又开始上升，即存在释放现象；而吸收作用是指混合液中溶解性小分子有机物穿过细胞膜进入细胞内，以前人们认为吸收作用对水 中 BOD 的去除不会很快，但最近的研究表明，菌胶团细菌在负荷为 150 mgCOD／gMLSS的情况下，最初 30 min内 对混合液中可降解 的溶解性 COD 的去 除率 > 65％，一般认为由吸收作用引起的初期去除不会存在释放现象。 一般认为絮体菌比丝状菌对底物具有较高的吸收能力，在选择器内高底物浓度条件下，絮体菌吸收了较多的有机物并贮存在体内，进入主曝气区后利用这部分有机物继续生长，使絮体菌占优势，从而控制了污泥膨胀。 生物选择器的类型： 生物选择器分为三种基本类型,即好氧选择器、缺氧选择器和厌氧选择器。好氧选择器属于动力型选择器( Kinetic Selector)，因为它是利用两种细菌(丝状菌和絮状菌) 不同的动力学反应速率来工作的；而缺氧选择器和厌氧选择器属于代谢型选择器(Metabolic Selector)，因为它们是依靠选择不同的电子受体( Elect ron Acceptor) 来工作的,下面将分别论述。 （1）好氧选择器 好氧选择器(Aerobic Selector) 的机理如图所示，属于动力型选择器( Kinetic Selector)，因为它是利用两种细菌(丝状菌和絮状菌) 不同的动力学反应速率来工作的；，当底物浓度高时         絮状菌与丝状菌生长率对比图 例如S 1，絮状菌的比生长速率大于丝状菌(即μ絮> μ丝)，絮状菌在竞争中占优势；反之，当底物浓度低时，例如S 2 ，丝状菌的比生长速率大于絮状菌(即μ丝> μ絮)，丝状菌在竞争中占优势。这里说的底物既指有机物，又指氮、磷等营养元素和溶解氧，因此可以看出，丝状菌更“饥饿”，对恶劣环境更具有抵抗能力。正是利用以上原理开发出好氧生物选择器，引入浓度梯度的概念，使得选择器进水端具有较高的污泥负荷(即处于S 1 附近) 。 （2）缺氧选择器与缺氧池 属于代谢型选择器(Metabolic Selector)，因为它是依靠选择不同的电子受体( Elect ron Acceptor) 来工作的。 缺氧选择器(Anoxic Selector) 与系统反硝化所设计的缺氧池的重大区别在于两者的目的不同:设置选择器的目的在于控制系统污泥膨胀，改善污泥的沉降性能；而缺氧池是为了实现反硝化，降低出水中的硝酸盐氮浓度。在缺氧选择器中，反硝化细菌利用易降解有机物作为电子供体( Elect ron Donor ), 利用硝酸盐(NO-3)作为电子受体，获得迅速增殖，该过程称作反硝化(Denit rification) 。大多数丝状菌能有效地利用易降解有机物，但不能利用硝酸盐(NO-3) 作为电子受体，所以，如果污水中所含有的易降解有机物在缺氧段被去除，则丝状菌的生长将被抑制。由于反硝化细菌属于絮状菌，因此，该过程控制了污泥膨胀的发生。 （3）厌氧选择器与厌氧池 厌氧选择器(Anaerobic Se2lector) 业属于代谢型选择器，其目的是通过有效去除(此处是吸附) 易降解有机物，达到控制污泥膨胀的目的；而厌氧池的目的是为了除磷。 在厌氧选择器中，聚磷菌( PAO) 释放体内的聚磷作为能源，迅速吸附进水中的易降解有机物，特别是挥发性脂肪酸(VFAs)，而丝状菌和其他的异养菌则没有这项功能；在后面的好氧环境下，有机物浓度降低，在同其他细菌的竞争中，聚磷菌由于吸附了大量的有机物，从而处于绝对优势。由于PAO 也属于絮状菌,因此厌氧选择器具有控制污泥膨胀的作用。同缺氧选择器一样，厌氧选择器也是代谢型选择器，所不同的是聚磷菌在选择器内只是完成了吸附过程，其增殖过程是在后面的主反应区(好氧区)完成的。 由于聚磷菌对溶解性有机物的吸附速度较快，因此厌氧选择器可设计成较小的容积，以泥龄计为0.5～1.0 d ,设计中有时以水力停留时间来计算，为40～60 min。作为选择器来说，希望磷过剩，此时选择效果好。该过程反应快，所需池容小。而作为厌氧池，希望有机物过剩，此时，出水磷浓度较低。由于城市污水成分复杂，厌氧池泥龄的选择受进水水质的限制，若进水中含有大量VFAs，则PAO对VFAs 的吸附可迅速完成，此时，厌氧池需要较短的泥龄；而如果进水中仅有一部分VFAs，则需要有机物在厌氧段进行发酵反应产生VFAs，由于发酵反应速度慢，因此发酵反应成为厌氧段泥龄设计的控制因素。在20 ℃时，若所需要的VFAs 存在于进水中，则厌氧泥龄可短至0.5 d； 若进水中不含有VFAs,但含有的易降解有机物通过发酵反应足以产生所需要的VFAs,则厌氧泥龄大约为1.5 d；若进水中含有部分VFAs，但仍需要部分发酵，则泥龄为0.5～1.5d，这取决于VFAs含量。另一方面，若易降解物质数量不充足，则慢速降解有机物尚需要水解反应，再通过发酵反应生成VFAs，此时厌氧泥龄更长，约2.5～3d。 1)生物选择器设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化。生物选择区有三个功能：a．絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b．选择器被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长。生物选择区的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，从而选择出絮凝性细菌。活性污泥的絮体负荷S0/X0(即底物浓度和活性微生物浓度的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。CAST工艺中活性污泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段，这样有利于絮凝性细菌的生长，提高污泥活性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生。同时当生物选择器处于缺氧环境时，回流污泥存在的少量硝酸盐氮(约为N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20%。当选择器处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。 2)预反应区为水力缓冲区，大小与高峰流量有关，若在非曝气阶段，不进水可将其省去。 3)主反应区在可变容积完全混合反应条件下运行，完成含碳有机物和包括氮、磷的污染物的去除。运行时通过控制溶解氧的浓度使其从0缓慢上升到2.5mg/L来保证硝化、反硝化以及磷吸收的同步进行。 a．硝化反硝化。同步反硝化意味着在不专门为硝酸盐的去除设混合装置或正常缺氧混合程序的条件下，硝化与反硝化同时在同一反应器发生。通常认为在系统中，氮去除机制与在微生物絮体内由于受扩散限制引起的溶解氧(DO))的浓度梯度有关，这样硝化菌存在于高溶解氧区或正氧化还原点位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低区或负氧化还原点位(OPR)下活性十足。CAST工艺运行中控制供氧强度以及混合液溶解氧的浓度使其从0逐渐上升到2.5mg/L左右，这样使活性污泥絮体的外周保持一个好氧环境进行硝化，由于氧在活性污泥絮体内的传递受到限制，而具有较高浓度梯度的硝酸盐则能较好地渗透到絮体内部有效地进行反硝化。另外，该工艺曝气与非曝气交替进行，从而使泥水混合液通过主反应区，顺序经过缺氧-好氧-厌氧环境，尤其在非曝气阶段0.5h-1.0h内污泥层以胞内在生物选择高负荷下储存或吸收的碳为碳源，进行反硝化，在污泥沉淀过程中也有一定的反硝化作用。 b．磷的去除。生物除磷是依靠聚磷菌的作用实现的，生物选择器不曝气这样反应环境非常迅速地从缺氧环境转化为厌氧环境，当选择器处于厌氧环境，聚磷菌依靠水解体内的聚磷(Poly-P)水解释放出正磷酸盐，同时产生能量以吸收水中的溶解性有机底物，并将其在体内合成为细胞学储备物质PHB；在主反应区为好氧环境时，聚磷菌以游离氧为电子受体，将细胞储备物质氧化，并利用该反应所产生的能量，过量地在污水中摄取磷酸盐并合成为ATP，其中一部分转化为聚磷贮存能量，为下一周期的厌氧释磷做准备。由于好氧段的吸磷量要远大于厌氧段的释磷量，所以通过剩余污泥的排放可达到除磷目的。若要在生物除磷的基础上进一步强化除磷效果或达到完全除磷的目的，可加入铝盐或铁盐，根据所去除磷浓度的大小，化学污泥在池子中的浓度约在1.7g/L～2.0g/L左右，化学污泥可以进一步提高沉淀污泥的压缩能力。CAST工艺是活性污泥不断地经过耗氧和厌氧的循环，这将有利于聚磷菌在系统中的生长和积累。根据Gorony等人的研究，当微生物内吸附大量降解物质，而且处在氧化还原点位为+100mV～-150mV的交替变化中时，系统可具有良好的生物除磷功能。 此外，在曝气结束后，主反应区进行泥水分离，由于此阶段无进水水力干扰，在静止环境中进行，从而保证系统良好的分离效果。CAST整个工艺过程遵循生物的“积累-再生”原理，生物先在生物选择器经历一个高负荷反应阶段，然后在主反应区经历一个低负荷反应阶段，完成反应过程如图2所示，生物选择其中较高的污泥絮体负荷，可以使废水中存在的溶解性易降解有机物通过酶转移机理予以快速地吸附和吸收进行底物的积累，然后在污泥絮体负荷较低的主反应区完成底物的降解，从而实现了活性污泥的再生。再生的污泥又以一定的比例回流至生物选择器中，进行机制的再次积累，这样不断地循环完成了生物的“积累-再生”，实验和实际应用表明，当高于75%的易降解有机物质通过酶转移机理去除，则剩余可溶解COD小于100mg/L。 CAST工艺的设计计算 1 CAST池容积 CAST池容积采用容积负荷计算法确定，并用排水体积进行复核。 1)负荷计算法。 V=Q×(Sa－Se)/(Ne×Nw×f)                                        (1) 式中：V—CAST池容积，m3； Q—污水日流量，m3/d； Nw—混合液污泥(MLSS)浓度，3g/L～4g/L； Ne—B0D污泥负荷率，其中Ne=K2×Se×f/η，K2取值见表1； f—混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，即f=MLSS/MLVSS，0.7～0.8. 表1生活污水及部分的K2工业 HYPERLINK "http://www.iwatertech.com/CAST/34375.htm" \l "#" 废水值 序号 名称 K2值 1 生活污水 0.0168～0.O281 2 合成橡胶废水 O.O672 3 化学废水 O.00144 4 脂肪精致废水 0.036 5 石油化工废水 O.0o672 2)容积确定。CAST池内有效容积由变动容积(V1)和固定容积组成，变动容积是指池内设计最高水位至滗水机排放最低水位的容积。固定容积由两部分组成：一部分是活性污泥，最高泥面至池底之间的容积(V3)；另一部分为撇水水位和泥面之间的容积，它是由防止撇水和污泥流失的最小安全距离 决定 郑伟家庭教育讲座全集个人独资股东决定成立安全领导小组关于成立临时党支部关于注销分公司决定 的容积(V2)。 CAST生物池的组成及作用 CAST生物池由以下组成： (1)生物选择器 在CAST工艺中设有生物选择器，在此选择中，废水中的溶解性有机物质能通过酶反应机理而迅速去除，选择器可恒定容积也可变容积运行，多池系统的进水配水池也可用作选择器。污泥回流液中所含有的硝酸盐可在此选择器中得以反硝化，选择器的最基本功能是调节活性污泥的絮体负荷防止产生污泥膨胀。 (2)主曝气区 在CAST工艺的主曝气区进行曝气供氧，主要完成降解有机物和同时硝化/反硝化(SimultaneousNitrificatio/Deni-trification)过程。 (3)污泥回排除剩余污泥系统 在CAST池子的末端设有潜水泵，污泥通过此潜水泵不断地从主曝气区抽送至选择器中(使活性污泥和进水相互接触以利用污泥的酶转移机理快速吸附吸收溶解性有机物)，所设置的剩余污泥泵在沉淀阶段结束后将工艺过程中产生的剩余污泥排出系统。 (4)撇水装置 在池子的末端设有由电机驱动的可升除的撇水堰，以排出处理出水，撇水装置及其它操作过程如溶解氧和排泥等均实行中央自动控制。 CAST循环流程示意 CAST工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 的技术特点 CAST方法最重要的特征是不设独立的沉淀池及其刮泥系统，在CAST工艺中，活性污泥始终保持在一个池子中进行生物反应和泥水分离，因此，CAST系统能节约大量基建投资和运行费用。当由于进水流量和水质发生变化而影响污泥性质时(如絮凝效果等)，可简单地通过调节变化进水和曝气循环过程，而使系统重新恢复正常状态，开发CAST工艺的主要目标是尽可能降低设备投资，简化工艺流程及其操作过程，提高系统的可靠性和运行的灵活性。 CAST工艺的特点主要可归纳如下： (1)池子总容积减少，土建 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 费用降低。 (2)能很好地缓冲进水水量和水质的波动(日变化，季节性变化) (3)处理效果好，排出的剩余污泥稳定化程度较高。 (4)自动化程度高，且在人工操作时工艺简单。 (5)雨季时，无需设置调节池。 (6)进水的波动可用改变曝气时间的简单方法即可予以缓冲。 (7)无需调协二沉池和庞大的回流污泥泵站。 (8)占地面积少。 (9)无污泥膨胀，污泥指数不超过50-70ml/g。 (10)采用简单的组合式结构、扩建方便。 (11)由该工艺可变的出水水位，可保证在高水位情况下出水顺畅。 (12)由于特殊的运行方式，从而限定了对曝气设备的选择，间歇曝气加大了曝气设施选择的难度，增加了曝气设施维持强度。 (13)所需的设备及材料较多，设备闲置率较高，维修工作量大。 (14)自动化程度高，人工操作简单，但管理运行较复杂，与之相关的设备质量要求较高，应有较高的设备维护水平及能力。 (15)采用高效率的曝气系统耗能较少，可节省运行费用。 CAST工艺的主要设备及应用范围