蘇艷萍，夏麗娟，焦迎迎

（1.浙江瑞陽(yáng)環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 溫州 325000；2.上海建科環(huán)境技術(shù)有限公司杭州分公司，上海 200000；3.浙江新境生態(tài)環(huán)?？萍加邢薰荆憬?杭州 310000）

1 CAST工藝的基本特征與工作原理

1.1 CAST工藝的基本特征

CAST工藝主要是針對(duì)污染物的一種降解處理手段，通過(guò)從好氧到缺氧，再到厭氧的三種狀態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)污染物的有效降解，其主要特征有以下幾點(diǎn)：（1）操作程序簡(jiǎn)單。在CAST工藝應(yīng)用期間，所涉及的構(gòu)筑物相對(duì)較少，流程簡(jiǎn)單且對(duì)操作水平?jīng)]有過(guò)高要求；（2）優(yōu)勢(shì)顯著——荷載力較高。CAST工藝下，曝氣池具有完全混合式、推流式兩種優(yōu)勢(shì)，而且盛水量與其他工藝比具有明顯優(yōu)勢(shì)，如果需要處理的廢水具有明顯的水質(zhì)波動(dòng)，CAST工藝也可以憑借其較強(qiáng)的抗沖擊負(fù)載能力實(shí)現(xiàn)正常的降解處理；（3）脫氮除磷效果優(yōu)異。通過(guò)對(duì)曝氣及間歇時(shí)間的控制，能夠在污水反應(yīng)池中建立良好的條件，促進(jìn)好氧到厭氧的交替，提高脫氮除磷效果，有效控制了菌群的活動(dòng)與繁衍；（4）設(shè)備損耗較大，成本問(wèn)題需要關(guān)注。CAST工藝下，設(shè)備的運(yùn)作并非全程，閑置率相對(duì)較高，而且設(shè)備損耗也相對(duì)較大，需要經(jīng)常進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，維修養(yǎng)護(hù)的成本卻成為一個(gè)問(wèn)題，所以企業(yè)在應(yīng)用CAST工藝時(shí)在考慮經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，應(yīng)確保設(shè)備維修養(yǎng)護(hù)的常態(tài)化進(jìn)行。

1.2 CAST工藝的工作原理

CAST工藝主要是基于傳統(tǒng)SBR工藝進(jìn)行改良創(chuàng)新的一種全新的工藝，與傳統(tǒng)SBR工藝的主要區(qū)別是增設(shè)了生物選擇區(qū)及污泥回流等環(huán)節(jié)，使CAST工藝在運(yùn)用過(guò)程中生成了厭氧區(qū)、好氧區(qū)、兼氧區(qū)，通過(guò)A2/O工藝及SBR工藝的優(yōu)勢(shì)融合，使CAST工藝在處理制革廢水時(shí)，生物脫氧除磷效果更加優(yōu)異。CAST工藝在運(yùn)行期間，不同微生物可以在不同負(fù)載條件下，結(jié)合對(duì)應(yīng)的增值速度與廢水進(jìn)行生物脫氮除磷，從而加強(qiáng)CAST工藝的脫氮除磷實(shí)際效果[1]。CAST工藝的應(yīng)用并非一成不變的，需要針對(duì)不同的制革廢水和制革工藝情況，對(duì)CAST工藝進(jìn)行調(diào)整，一般情況下運(yùn)行4 h，其中2 h進(jìn)水→曝氣并完成生物降解、1 h沉淀，在廢水逐漸靜止后進(jìn)行泥水分離，潷水時(shí)間也需要控制在1 h左右。為保證CAST工藝處理制革廢水的連續(xù)性，一般要設(shè)計(jì)4個(gè)處理池，具體工藝流程如圖1所示。

圖1 CAST工藝流程

2 CAST工藝在處理制革廢水中的應(yīng)用

2.1 制革廢水來(lái)源分析

A企業(yè)主要從事羊皮藍(lán)濕皮加工成服裝革，生產(chǎn)規(guī)模在110萬(wàn)張/年，廢水產(chǎn)量平均為745 m3/d，生產(chǎn)工藝主要包含削勻、水洗、中和、加脂、磨革、填充染色等。廢水一般來(lái)自回軟、中和、染色等多個(gè)與水相關(guān)的生產(chǎn)工序。針對(duì)A企業(yè)的廢水進(jìn)行檢測(cè)，廢水中的COD含量在250～12 800 mg/L，加權(quán)平均COD濃度在1 300 mg/L左右，氨氮濃度為5～150 mg/L，加權(quán)平均40 mg/L。

2.2 設(shè)計(jì)原則分析

A企業(yè)生產(chǎn)廠區(qū)位于關(guān)鍵的供水渠道，所以廠區(qū)位置較為敏感，按照地區(qū)環(huán)保單位出具的標(biāo)準(zhǔn)要求，廢水經(jīng)過(guò)處理后需要達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB30486-2013）的要求，同時(shí)參照GB8978-1996二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，CODCr≤300 mg/L、BOD5≤100 mg/L、SS≤150 mg/L、NH5—N≤15 mg/L。同時(shí)，污水處理工藝方面也要盡量簡(jiǎn)單，要便于應(yīng)用和管理。高程布置方面需要選擇立體布局的方法，利用好地下空間的同時(shí)合理規(guī)劃地上空間，節(jié)約空間資源。施工安裝方面也要盡量保證設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)可靠，實(shí)現(xiàn)分期性建設(shè)。還要盡量提高污水的處理程度，盡量降低制革廢水處理過(guò)程中的能耗水平，構(gòu)筑物處理對(duì)水力負(fù)荷、有機(jī)物負(fù)荷適用范圍較大，因此能夠提高CAST工藝系統(tǒng)的抗沖擊負(fù)荷力。

2.3 工藝流程

A企業(yè)制革廢水中的BOD5/CODCr比值在0.3～0.55間，具有較高的可生化性，但也含有毒害性較大的S2-與Cr3+，同時(shí)懸浮物含量也相對(duì)較大，所以在制革廢水處理工藝方面需要采用科學(xué)的預(yù)處理手段。物化環(huán)節(jié)需要最大程度地降低廢水中的COD、SS、色度等水平，實(shí)現(xiàn)制革廢水與生活污水的混合進(jìn)入，CAST池則可以進(jìn)行處理廢水，將廢水凈化到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 工藝分析

由于制革廢水中鉻離子的存在形態(tài)為Cr3+，雖然相較于六價(jià)鉻，三價(jià)鉻對(duì)于人體健康的威脅更低，但也會(huì)在水環(huán)境或植物中不斷積累，所以物化處理在制革廢水處理中也是必須進(jìn)行的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。物化處理可以有效清除廢水中的S2-與Cr3+，為后續(xù)的生化處理奠定良好基礎(chǔ)。將廢水中的含鉻廢水進(jìn)行分流，并加入Ca（OH）2，通過(guò)Cr3+與OH-反應(yīng)生成Cr（OH）3沉淀。為改善之后構(gòu)筑物處理的整體效果，需要將廢水輸送到曝氣沉砂池后去除其中的皮毛和沙粒等，并在反應(yīng)池中加入FeSO4反應(yīng)，并加入助凝劑來(lái)加快反應(yīng)后的沉降過(guò)程。由于A企業(yè)的生活污水同樣也需要進(jìn)行處理，生物處理選擇CAST工藝，在運(yùn)行期間，根據(jù)進(jìn)水→曝氣、沉淀、進(jìn)水→閑置等周期，生物選擇器設(shè)計(jì)在反應(yīng)池首部，反應(yīng)條件主要在缺氧與厭氧間循環(huán)，微生物經(jīng)過(guò)酶的迅速轉(zhuǎn)移作用，可以快速吸附水體中的可溶有機(jī)物，經(jīng)過(guò)一個(gè)周期的積累過(guò)程，廢水中的有害物質(zhì)可以得到有效緩沖，并能夠控制絲狀菌的活動(dòng)。然后在主反應(yīng)區(qū)中的微生物則在好氧等三種狀態(tài)周期中循環(huán)，經(jīng)過(guò)低負(fù)荷基質(zhì)降解之后，污水中的污染物可以得到降解，而且利用硝化、反硝化過(guò)程還可以提高脫氮除磷效果，出水氨氮含量可以控制在5 mg/L以內(nèi)[2]。

2.5 構(gòu)筑物與設(shè)備

（1）格柵井：柵井的規(guī)格選擇2.5 m×6 m×3.5 m，并且在格柵井中設(shè)計(jì)有自動(dòng)旋轉(zhuǎn)細(xì)格柵。（2）提升井：池子尺寸為7 m×7 m×4.5 m，HRF為45 min左右，增設(shè)有潛污泵，其中兩臺(tái)潛污泵為日常運(yùn)作，另一臺(tái)則留為備用。（3）預(yù)沉池：預(yù)沉池通過(guò)輻流式中心進(jìn)水、周邊出水的沉淀池，表面的水力負(fù)荷在0.8 m3/（m2·h）左右，直徑約為18 m，總高4 m，池中設(shè)有半橋式周邊傳動(dòng)刮泥機(jī)，邊沿位置設(shè)計(jì)有2臺(tái)排泥泵，用于定期將污泥排放并收集在污泥池中。（4）曝氣調(diào)節(jié)池：尺寸在25 m×25 m×5.5 m，HRF為12 h，并選擇復(fù)葉推流式曝氣機(jī)。（5）初沉池：初沉池選擇輻流式沉淀池，反應(yīng)池經(jīng)過(guò)廢水反應(yīng)后會(huì)生成沉淀物或絮狀沉淀物，輻流式沉淀池能夠針對(duì)這些生成物進(jìn)行充分反應(yīng)并沉降。（6）CAST池：污泥負(fù)荷為0.1～0.15 kgBOD/（kgMLSS·d），運(yùn)作周期為6 h左右，曝氣時(shí)間為4 h。池子設(shè)計(jì)共有2格，每格大小相同，均為45 m×15 m×5.5 m。CAST池的運(yùn)作過(guò)程，包括水泵和進(jìn)水閥門等都通過(guò)PLC系統(tǒng)進(jìn)行管理。（7）反應(yīng)池：反應(yīng)池一共有3格，用作FeSO4、PAC、NaOH的投放，廢水在不同格的停留時(shí)間都保持在10 min左右，并且每個(gè)格都設(shè)計(jì)有攪拌機(jī)。（8）水解酸化池：利用接觸式水解酸化技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)制革廢水的凈化效果，也有利于之后的好氧生化處理。池子底部設(shè)計(jì)有排泥管，將反應(yīng)處理之后的雜物充分反應(yīng)，內(nèi)部選擇彈性立體填料。（9）污泥濃縮池：選擇機(jī)械化濃縮方法，池中固體負(fù)荷在45 kg/（m2·d）左右，直徑和高度分別為9 m與4 m，并且設(shè)計(jì)中心懸掛式濃縮機(jī)。

2.6 運(yùn)行結(jié)果

A公司制革廢水工程投入使用后，經(jīng)過(guò)4個(gè)多月時(shí)間的調(diào)整便達(dá)到了預(yù)期的投運(yùn)效果，制革廢水中的COD、BOD、S2-含量大大降低，Cr的凈化率達(dá)到了95%左右，處理后的出水水質(zhì)達(dá)符合當(dāng)?shù)匚鬯欧艠?biāo)準(zhǔn)的要求。雖然水質(zhì)變化具有一定起伏，但依然能夠滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，水質(zhì)變化的原因可能是調(diào)節(jié)池的容積，能夠確定的是CAST工藝的應(yīng)用發(fā)揮了顯著效果，抗沖擊力優(yōu)勢(shì)使CAST工藝適用性更強(qiáng)，水質(zhì)凈化效果也可以得到充分發(fā)揮。

3 建議

（1）通過(guò)物化-水解酸化-CAST工藝的結(jié)合更高程度地凈化制革廢水，從而有效去除廢水中的CODcr、BOD5、S2-及Cr等。（2）利用分流及物化進(jìn)行預(yù)處理，COD與色度的去除成效十分顯著，其中COD去除率可達(dá)半數(shù)，為之后的生物處理打下良好基礎(chǔ)，也充分保證了廢水的出水質(zhì)量。（3）CAST工藝具有明顯的混合性特征，對(duì)制革廢水具有較強(qiáng)的凈化能力，本身的抗沖擊效果優(yōu)秀的特征，使其對(duì)CODcr、BOD5、S2-、Cr的去除率都達(dá)到了90%甚至更高。（4）可以選擇CAST生物選擇器，從而加快絮凝細(xì)菌的生長(zhǎng)與活動(dòng)，在有效控制膨脹污泥的同時(shí)加快硝化及反硝化過(guò)程，并可以有效去除廢水中的氨氮和磷。（5）選擇物化CAST工藝來(lái)提高廢水凈化效果，不僅應(yīng)用過(guò)程較為便利，同時(shí)矩形結(jié)構(gòu)也更有利于建設(shè)及成本控制。在系統(tǒng)運(yùn)行期間可以免除許多污泥回流環(huán)節(jié)，而且具有較高的智能化水平，可以進(jìn)行自動(dòng)化控制，后期的設(shè)備系統(tǒng)維護(hù)無(wú)論是成本還是便利性都優(yōu)于其他工藝方法，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

4 結(jié)語(yǔ)

CAST工藝具有較強(qiáng)的脫氮除磷效果，在處理效果、功能性、運(yùn)行成本、系統(tǒng)操作等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)，目前也得到了普遍應(yīng)用，發(fā)展前景很好。從A企業(yè)對(duì)CAST工藝的應(yīng)用結(jié)果看，該工藝也充分發(fā)揮了應(yīng)有的優(yōu)勢(shì)，并且應(yīng)用過(guò)程的影響因素較少，系統(tǒng)易于控制和操作，這也使得CAST工藝在多種廢水處理中具有較強(qiáng)的可靠性和可行性。