CASS工藝流程介紹
對於普通的城市汙水，CASS工藝不需要高度的預處理，只需要設置粗格柵、細格柵和沈砂池，不需要壹次沈澱池和二次沈澱池，也不需要龐大的汙泥回流系統(CASS反應器內部只有20%左右的汙泥回流)。國內常見的CASS工藝流程如圖1所示。
(1)充水-曝氣階段
邊進水邊曝氣，主反應區汙泥回流至生物選擇區，壹般回流比為20%。在此階段，曝氣系統向反應池供氧，既滿足了好氧微生物的需氧量，又有利於活性汙泥與有機物的充分混合和接觸，從而有利於微生物氧化分解有機汙染物。同時，汙水中的氨氮通過微生物的硝化作用轉化為硝態氮。
(2)沈澱階段
停止曝氣，微生物繼續利用水中剩余的溶解氧進行氧化分解。隨著反應池中溶解氧的進壹步降低，微生物由好氧狀態轉變為缺氧狀態，發生壹定的反硝化作用。同時，活性汙泥在幾乎靜止的條件下沈澱分離，活性汙泥沈入池底，在下壹個循環中繼續發揮作用。處理後的水位於汙泥層的上部，通過靜置和沈降使汙泥和水分離。
(3)斷頭階段
沈澱階段完成後，放置在反應池末端的潷水器開始工作，上層清液自上而下逐層排出，排水完成後潷水器自動復位。在潷水期間，汙泥回流系統照常工作，目的是增加缺氧區的汙泥濃度，進壹步反硝化隨汙泥回流到該區的汙泥中的硝態氮，並釋放磷。
(4)閑置階段
閑置期壹般較短，主要是保證潷水器在此期間上升到原來的位置，防止汙泥流失。實際潷水時間往往比設計時間短，剩余時間用來閑置反應器中的汙泥，恢復汙泥的吸附能力。
CASS工藝的優勢
(1)工藝流程簡單，占地面積小，投資低。
CASS的核心結構是反應池，沒有二沈池和汙泥回流設備。壹般沒有調節池和初沈池。
(2)生化反應有巨大的推動力。
全混合連續流曝氣池中的底物濃度等於二沈池出水中的底物濃度，底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據生化動力學反應原理，由於曝氣池中底物濃度很低，生化反應的驅動力也很小，反應速率和有機物去除效率都比較低。在理想的推流曝氣池中，汙水和回流汙泥的混合流從池首端進入，以推流狀態沿曝氣池流動，在池尾流出。
底物濃度作為生化反應的驅動力，從進水中的最高濃度逐漸降解到出水的最低濃度，整個反應過程中底物濃度不被稀釋，盡可能維持驅動力。這裏曝氣池各段上只有水平混合，沒有縱向返混。
從汙染物的降解過程來看，當汙水連續進入水量相對較低的CASS池時，CASS工藝被混合液稀釋。因此，CASS工藝屬於空間可變容積的完全混合活性汙泥法範疇。CASS工藝從曝氣開始到排水結束，底物濃度由高到低，濃度梯度由高到低，底物利用率由大到小。因此，CASS工藝在時序上是壹種理想的推流式反應器，對生化反應有很大的推動力。
(3)沈澱效果好
CASS工藝在沈澱階段起著沈澱幾乎整個反應池的作用，沈澱階段的表面負荷比普通二沈池小得多。雖然有水的幹擾，但影響小，沈降效果好。實踐證明，在冬季氣溫較低，汙泥沈降性能較差，或處理某些特殊工業廢水時，汙泥混凝性能較差時，不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中SV高達96%。只要沈澱階段的時間稍微延長，系統運行不會受到影響。
(4)操作靈活，抗沖擊能力強。
CASS工藝在設計中已經考慮了流量變化的因素，可以保證汙水在系統中停留預定的處理時間，然後通過沈澱排出。特別是CASS工藝可以通過調整運行周期來適應進水和水質的變化。當進水濃度較高時，也可以通過延長曝氣時間來達標排放，達到抗沖擊負荷的目的。暴雨期間。無需獨立調節池，可承受正常平均流量6倍的洪峰流量沖擊。
多年的運行數據表明。當水流沖擊和有機負荷沖擊超過設計值2~3倍時，處理效果仍令人滿意。傳統處理工藝雖然已經配備了輔助流量平衡調節設施，但很可能由於水力負荷的變化導致活性汙泥流失，嚴重影響排水質量。CASS工藝在強化脫氮除磷功能的同時，可以通過調整工作周期和控制反應池中的溶解氧水平來提高脫氮除磷效果。因此，通過調節運行方式，可以實現不同的處理水質。
(5)不易發生汙泥膨脹。
汙泥膨脹是活性汙泥法運行中常見的問題。由於汙泥沈降性能差，在二沈池中不能有效分離汙泥和水，造成汙泥流失，出水水質差，嚴重時使汙水處理廠無法運行。控制和消除汙泥膨脹需要壹段時間，這是滯後的。因此，選擇不易引起汙泥膨脹的汙水處理工藝是汙水處理廠設計中必須考慮的問題。
由於絲狀菌比表面積大於細菌膠團，有利於攝取低濃度底物，但絲狀菌的比增殖率壹般低於非絲狀菌。在高底物濃度下，細菌膠束和絲狀菌都以更大的速率降解和增殖，但由於膠束菌比增殖速率更大，其增殖量也更大，優於絲狀菌。
然而，CASS反應池內存在較大的濃度梯度，處於缺氧和好氧的交替變化中。這樣的環境條件可以選擇性地培養膠團中的細菌，使其成為曝氣池中的優勢菌，有效地抑制絲狀菌的生長繁殖，克服汙泥膨脹，從而提高系統的運行穩定性。
(6)適用範圍廣，適合分期施工。
CASS工藝可應用於大、中、小型汙水處理工程，應用範圍比SBR工藝更廣。壹方面，連續進水的設計和運行方式便於與預處理構築物相匹配，另壹方面，控制系統比SBR工藝簡單。對於大型汙水處理廠，CASS反應池設計為多池模塊組合，單池可以獨立運行。當處理水量小於設計值時，可在反應池的低水位或部分反應池中運行。由於CASS系統的主要核心結構是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，也可以復制CASS反應池。因此，CASS汙水處理廠的建設可以隨著企業的發展而發展，其分期建設和擴建比傳統的活性汙泥法簡單得多。
(7)剩余汙泥量少，性質穩定。
傳統活性汙泥法的汙泥齡只有2~7天，而CASS法的汙泥齡為25~30天，所以汙泥穩定性好，脫水性能好，剩余汙泥少。去除1.0kgBOD產生0.2~0.3kg剩余汙泥，僅為傳統方法的60%左右。由於汙泥在CASS反應池中已經消化到壹定程度，剩余汙泥的耗氧率僅為10mgO2/gMISS？h，壹般不需要穩定，可以直接脫水。而傳統方法剩余汙泥不穩定，沈降性差，耗氧率大於20mgO2/gMLSS？h、處置前必須穩定。
CASS工藝的缺點
CASS工藝是壹種單壹的汙泥懸浮生長系統，利用混合微生物種群在同壹反應器中完成有機物的氧化、硝化、反硝化和除磷。各種處理功能的相互作用限制了其在實際應用中的處理效率，也對控制提出了非常嚴格的要求，因此工程上很難實現工藝的穩定高效運行。
(1)微生物種群之間的復雜關系有待研究。
CASS系統的微生物群落結構與常規活性汙泥法不同，菌群主要由硝化菌、反硝化菌、聚磷菌和異養好氧菌組成。目前對非穩態CASS系統中微生物種群間的生存競爭與生態平衡的復雜關系還沒有很好的認識，CASS技術理論也只是從工藝流程上進行分析和討論。
(2)難以提高生物脫氮效率。
壹方面，硝化反應難以完成。硝化細菌是化能自養細菌，有機物的降解由異養細菌完成。當兩種細菌共培養時，由於對底物和DO的競爭，硝化細菌的生長會受到限制，難以成為優勢種群，硝化反應會受到抑制。此外，固定的曝氣時間也可能使硝化作用不完全。另壹方面，脫氮反應不完全。在CASS工藝中，約20%的硝態氮通過回流汙泥脫氮，其余的硝態氮通過同步硝化反硝化、沈澱和閑置汙泥反硝化脫氮。在沈澱和閑置期間，由於汙泥和廢水不能很好地混合，廢水中的部分硝態氮無法與反硝化菌接觸，所以無法還原。此外，在此期間，由於有機物已經被充分降解，反硝化所需的碳源不足，也限制了反硝化效率的進壹步提高。
(3)難以提高除磷效率。
生物選擇器中汙泥的釋磷過程受回流混合物中硝態氮濃度影響較大，難以持續提高除磷效率。
(4)控制方式比較簡單。
目前實際應用中的CASS工藝主要是基於時序控制，但汙水的水質並不是恒定的，采用固定的反應時間並不是最佳選擇。
CASS工藝的主要技術特點
(1)連續進水，間歇排水。
傳統的SBR工藝是間歇進水，間歇排水，而實際的汙水排放大多是連續或半連續的。CASS工藝可以連續進水，克服了SBR工藝的缺點，更適合實際排水的特點，拓寬了SBR工藝的應用領域。雖然在CABS工藝設計中考慮了連續進水，但實際運行中即使有間歇進水，也不會影響處理系統的運行。
(2)操作時間
CASS反應池通常按時間分曝氣、沈澱、排水和閑置四個階段進行。
(3)運行過程的不穩定狀態
在每個工作循環中，CANS池的液位在排水開始時最高，排水結束時最低。液位變化範圍取決於排水比，排水比與廢水處理濃度、排放標準和生物降解難度有關。反應槽中混合溶液的體積和基質的濃度都在變化，基質的降解是非穩態的。
(4)溶解氧呈周期性變化，濃度梯度高。
CASS在反應階段曝氣，微生物處於好氧狀態，在沈澱和排水階段不曝氣，微生物處於缺氧甚至厭氧狀態。因此。反應池內溶解氧呈周期性變化，氧濃度梯度大，效率高，有利於提高脫氮除磷效率，防止汙泥膨脹，節約能耗。實踐證明，對於相同的曝氣設備。與傳統的活性汙泥法相比，CASS工藝具有更高的氧利用率。
CASS工藝與其他工藝的比較
1、CASS和SBR的比較
CASS反應池由預反應區和主反應區組成，預反應區控制在缺氧狀態，提高了難降解有機物的去除效果；CASS進水工藝是連續的，因此進水管道上沒有電磁閥控制元件，單個池可以獨立運行，而SBR或CAST進水工藝是間歇的，應用中壹般兩個或多個池交替使用，增加了控制系統的復雜性。CASS每個周期的排水量壹般不超過池內總水量的1/3，而SBR的排水量為1/2-3/4，CASS抗沖擊能力好。CASS系統比CAST系統簡單，但脫氮除磷效果不如後者。
CASS池分為預反應區和主反應區。在預反應區，微生物通過酶的快速轉移機制，快速吸收汙水中大部分可溶性有機物，經歷壹個高負荷底物的快速積累過程，對進水水質、水量、PH和有毒有害物質起到良好的緩沖作用，同時抑制絲狀菌的生長，可有效防止汙泥膨脹；隨後，它在主反應區經歷低負荷底物降解過程。
CASS工藝集反應、沈澱、排水、功能於壹體。汙染物的降解在時間上是壹個推流過程，而微生物處於好氧、缺氧和厭氧的周期性變化中，從而實現汙染物的去除，同時也具有良好的脫氮除磷功能。
通過模擬試驗研究，CASS生物處理法已成功應用於生活汙水、食品廢水和制藥廢水的處理，取得了良好的處理效果。反應器前部設有生物選擇區，後部設有升降式自動潷水裝置，以盡量減少排水時水流對底部沈積汙泥的擾動。其工作過程可分為曝氣、沈澱、排水三個階段，周期性進行。汙水連續進入預反應區，通過隔墻底部進入主反應區。在保證供氧的情況下，有機物被池中的微生物降解。運行參數可根據進水水質進行調整。
2.與傳統的活性汙泥法相比
(1)建設成本低:省去了初沈池、二沈池和汙泥回流設備，建設成本可節省10% ~ 25%。以壹座654.38+萬噸的城市汙水處理廠為例，傳統活性汙泥法總投資約為654.38+0.5億，CASS法總投資約為654.38+0.1億。
(2)工藝流程短，占地面積小:汙水廠主要構築物為集水池、沈砂池、CASS曝氣池和汙泥池，但無壹沈池和二沈池，布置緊湊，占地面積可減少20% ~ 35%。
(3)運行費用節省:由於曝氣是周期性的，所以塘內溶解氧濃度發生變化，沈澱階段和排水階段的溶解氧降低。恢復曝氣時，氧濃度梯度大，傳輸效率高，節能效果顯著，可節省運行費用10% ~ 25%。
(4)有機物去除率高，出水水質好:根據研究結果和工程應用，通過合理的設計和良好的管理，當進水COD為400 mg/L時，城市汙水的出水小於30mg/L，對於可生物降解的工業廢水，即使進水COD高達3000mg/L，出水仍可達到50 mg/L左右..壹般的生物處理工藝很難達到如此好的水質。所以CASS工藝和二級處理的投資可以達到三級處理的水質。
(5)管理簡單，運行可靠:汙水處理廠設備種類和數量少，控制系統相對簡單，工藝本身決定了不會發生汙泥膨脹。
(6)汙泥產量低，汙泥性質穩定。
(7)具有脫氮除磷功能。
CASS工藝的設計
1和CASS反應器主要設計參數
最大設計水深可達5m~6m，MLSS 3500mg/L ~ 4000mg/L，充水率約30%，最大上清液潷析速率30mm/min，固液分離時間60min，設計SVI 140ml/g，單循環時間1。處理城市汙水時，CASS中生物選擇器、缺氧區和主反應區的體積比壹般為1∶5∶30，可根據水質和“模塊”試驗確定。表1列出了CASS工藝處理不同規模城市汙水的參考設計參數。
2.CASS設計中應註意的問題。
(1)水平衡
工業廢水和生活汙水的排放通常是不均勻的。如何充分發揮CASS反應池的作用，與所選擇的設計流程有很大關系。如果設計流量不合適，進水高峰時水位會超過上限，進水少時反應池不能充分利用。當水量波動較大時，應考慮設置調節池。
(2)控制方式的選擇
CASS工藝的特點是程序工作制，可以根據進出水水質的變化調整工作程序，保證出水效果。整個控制系統可以結合現場可編程控制器(PLC)和微機集中控制。同時，為保證CASS工藝的正常運行，所有設備均采用手動/自動運行模式，後者便於人工調試和自動控制系統故障，前者用於日常工作。
(3)曝氣方式的選擇
在選擇曝氣頭時，應盡量采用無堵塞曝氣形式，如穿孔管、水下曝氣器、傘狀曝氣器、螺旋狀曝氣器等。當采用微孔曝氣時，應采用高強度的橡膠曝氣盤或曝氣管。停止曝氣時，微孔關閉打開，不易造成微孔堵塞。另外，由於CASS工藝本身的特點，可以根據其運行周期和DO適當開啟水下曝氣器的數量，在滿足廢水要求的前提下，達到節能的目的。
(4)排水方式的選擇
CASS工藝的排水要求與SBR相同。目前常用的設備是旋轉式撇渣器，具有排水均勻、排水量可調、對底部汙泥幹擾小、可防止水面漂浮物隨水排出等優點。CASS工藝結束後，上清液要及時排出，排出時要盡量均勻，不要擾動池底沈積的汙泥層。同時還應防止水面漂浮物隨水流排出，影響出水水質。目前常見的排水方式都是固定的排水裝置，比如壹個沿池無深度的出水管，從上到下依次打開。優點是排水設備簡單，投資少，缺點是要開的閥門多，排水管會堆積壹些汙泥，導致初期出水水質不好。浮動排水裝置和旋轉排水裝置雖然價格昂貴，但具有排水均勻、排水量可調、對底部淤泥幹擾小、能防止水面漂浮物隨水排出的優點。因此，這兩種引流裝置在耳前應用廣泛，尤其是旋轉式引流裝置，又稱潷水器，操作靈活，運行穩定性高。
(5)其他需要註意的問題
1)冬季或低溫對CASS工藝的影響及其控制；
2)排水比的確定；
3)雨季對池內水位的影響和控制；
4)汙泥排放的時間和年齡控制；
5)預反應區的大小和反應池的長寬比:
6)間歇排水與後續處理構築物的標高和水量匹配問題。
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