小型成套生活污水處理設備

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循環式活性污泥法該工藝的核心為間歇式反應器，在此反應器中按曝氣與不曝氣交替運行，將生物反應過程與泥水分離過程集中在一個池子中完成，屬于SBR工藝的一種變型。
該工藝投資和運行費用低、處理性能高，尤其是優異的脫氮除磷效果，已廣泛應用于城市污水和各種工業廢水的處理中。
1 工作原理
CAST反應池分為生物選擇區、預反應區和主反應區，如圖1所示，運行時按進水-曝氣、沉淀、撇水、出水-閑置完成一個周期，CAST的成功運行可將廢水中的含碳有機物和包括氮、磷的污染物去除，出水總氮濃度小于5mg/L。
1-生物選擇器；2-預反應區；3-主反應區

1)生物選擇器設在池子首部，不設機械攪拌裝置，反應條件在缺氧和厭氧之間變化。生物選擇區有三個功能：a．絮體結構內底物的物理團聚與動力學和代謝選擇同步進行；b．選擇器被隔開，保證初始高絮體負荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通過選擇器的設計，還可以創造一個有利于磷釋放的環境，這樣促進聚磷菌的生長。生物選擇區的設置嚴格遵循活性污泥種群組成動力學的有關規律，創造合適的微生物生長條件，從而選擇出絮凝性細菌。活性污泥的絮體負荷S0/X0(即底物濃度和活性微生物濃度的比值)對系統中活性污泥的種群組成有較大的影響，較高的污泥絮體負荷有助于絮凝性細菌的生長和繁殖。CAST工藝中活性污泥不斷地在生物選擇器中經歷高絮體負荷階段，這樣有利于絮凝性細菌的生長，提高污泥活性，并通過酶反應快速去除廢水中的溶解性易降解底物，從而抑制了絲狀細菌的生長和繁殖，避免了污泥膨脹的發生。同時當生物選擇器處于缺氧環境時，回流污泥存在的少量硝酸鹽氮(約為N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可達整個系統硝化量的20%。當選擇器處于厭氧環境時，磷得以有效地釋放，為生物除磷做準備。
2)預反應區為水力緩沖區，大小與高峰流量有關，若在非曝氣階段，不進水可將其省去。
3)主反應區在可變容積*混合反應條件下運行，完成含碳有機物和包括氮、磷的污染物的去除。運行時通過控制溶解氧的濃度使其從0緩慢上升到2.5mg/L來保證硝化、反硝化以及磷吸收的同步進行。
a．硝化反硝化。同步反硝化意味著在不專門為硝酸鹽的去除設混合裝置或正常缺氧混合程序的條件下，硝化與反硝化同時在同一反應器發生。通常認為在系統中，氮去除機制與在微生物絮體內由于受擴散限制引起的溶解氧(DO))的濃度梯度有關，這樣硝化菌存在于高溶解氧區或正氧化還原點位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低區或負氧化還原點位(OPR)下活性十足。CAST工藝運行中控制供氧強度以及混合液溶解氧的濃度使其從0逐漸上升到2.5mg/L左右，這樣使活性污泥絮體的外周保持一個好氧環境進行硝化，由于氧在活性污泥絮體內的傳遞受到限制，而具有較高濃度梯度的硝酸鹽則能較好地滲透到絮體內部有效地進行反硝化。另外，該工藝曝氣與非曝氣交替進行，從而使泥水混合液通過主反應區，順序經過缺氧-好氧-厭氧環境，尤其在非曝氣階段0.5h-1.0h內污泥層以胞內在生物選擇高負荷下儲存或吸收的碳為碳源，進行反硝化，在污泥沉淀過程中也有一定的反硝化作用。

磁混凝工藝技術特點
磁混凝工藝沉淀表面負荷可達20~40m3/m2h;同時具有優良的沉淀效果，可與普通石英砂過濾相媲美。磁混凝工藝的技術特點是：
(1)極短的混凝與沉淀時間，總計HRT<20分鐘，占地面積小;
(2)沉淀出水SS<5mg/L，濁度<1.0NTU;
(3)優異的除磷效果，TP<0.02mg/L;
(4)由于系統內部具有5g/L以上的磁粉，因此耐受流量及固體負荷沖擊;
(5)磁粉損耗低，折合費用0.005元/m3。
主要優點
磁混凝工藝雖然是混凝沉淀工藝，但是SS及TP可以直接達到一級A要求，因此比較適合污水廠SS和TP的一級A提標，同時可去除部分COD和BOD5。除了出水指標SS及TP外，在工程上磁混凝還有如下優點：
(1)磁混凝水頭損失較少，本質上是混凝沉淀工藝，較過濾水頭損失很少，而出水達到過濾的效果。磁混凝最低水位差約0.6m，主要體現在沉淀池出水槽跌水損失。

(2)磁混凝占地面積很小。10萬噸的雙組磁混凝占地面積約600m2，常規老污水廠一般能夠滿足此要求。對于新建污水廠，磁混凝較常規混凝沉淀過濾節約占地面積，非常容易布置。在現狀污水廠，往往有綠化等非生產富余面積，這些空余面積一般能夠滿足磁混凝的面積需求。在發達城市，土地成本越來越高，磁混凝工藝節約土地的價值將越來越突出。
(3)運行費較低。對于城市污水的深度處理，磁混凝的運行藥劑費很省，混凝劑PAC約5~10mg/L，PAM約0.5~1.0mg/L，磁粉損耗率約1.0mg/L，以上消耗品合計費用約0.02~0.025元/m3。磁混凝電耗大約0.025kWh/m3，主要體現在攪拌機、污泥泵以及磁粉回收系統。
主要缺點
(1)國內應用案例較少，磁混凝技術尚未全面推廣;
(2)與其他濾池相比，增加了磁粉投加費用及混合液回流電耗。
(1)活性砂濾池過濾效率較高，運行費用低，水頭損失大，主要適用于小型污水廠的提標改造。
(2)高效纖維濾池濾速快，占地小，但水頭損失大，設備費用高。
(3)纖維轉盤濾池占地面積小，自動化程度高，水頭損失小，但濾布維護費用高。
(4)磁混凝濾池占地面積小，除磷效果佳，運行費用低，但技術尚未全面推廣。

膜分離技術，是利用一張特殊制造的，有選擇透過性的薄膜，在外力推動下對混合物進行分離、提純、濃縮的一種新型分離技術，是根據混合物的物理性質的不同用過篩的方法將其分離，或根據混合物的不同化學性質分離開物質。物質通過分離膜的速度（溶解速度）取決于進入膜的速度和進入膜的表面擴散到膜的龍眼、另一表面的速度（擴散速度）。而溶解速度*取決于被分離于膜材料之間化學性質的差異，擴散速度除化學性質外還與物質的分子量有關，速度越大，透過膜所需的時間越短，混合物中各組分透過膜的速度相差越大，則分離效率越高。

膜分離技術在城市污水深度處理中的應用
城市污水深度處理和回用開始于20世紀60年代。城市污水具有量大、集中、水質較為穩定的特點，是一種潛在的水資源。城市污水深度處理通常以污水處理廠的二級或三級排放液為水源，用反滲透（RO）對它進行最后的脫鹽，脫COD、BOD以及微量有機物和重金屬離子的脫除，出水水質可達到飲用水標準。但由于某些主觀原因，目前大多不直接用作飲用水。國外常將其注入地下蓄水層或淡水水庫進行自然凈化（通常需存放兩年），也有用作工業冷卻水，鍋爐用水等非飲用目的。城市缺水制約著經濟的發展，把城市的二級出水進行處理后再生回用是解決水源短缺的一條途徑。二級排放液在進RO裝置前需進行預處理，以使進水水質符合RO裝置的使用要求。預處理的好壞是RO技術應用成敗的關鍵。