（1生物选择区 2、兼氧区 3、主反应区）

图8-10 CASS工艺的循环操作过程

（1）生物选择区

在循环式活性污泥法工艺中设有生物选择区，生物选择区是设置在CASS前端的小容积区（容积约为反应器总容积的10%），水力停留时间为0.5～1 h，通常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择区的设置是利用活性污泥种群组成动力学的规律，创造合适的絮凝性细菌生长的环境。生物选择区的机理和作用在20世纪70年代和80年代分别由Chudoba和Wanne进行了深入的研究。大量研究结果表明，设计合理的生物选择区可有效地抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。所以选择器的最基本功能是防止产生污泥膨胀。

此外，选择器中还可以比较显著的反硝化作用（回流污泥混合液中通常含有硝态氮），其所去除的氮可占总去除率的20%左右。

（2）兼氧区

CASS反应器中硝化和反硝化过程在曝气阶段同时进行。运行时控制供氧强度以及曝气池中溶解氧浓度，使絮凝体的外周能保证有一个好氧环境进行硝化；同时，由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度（梯度）则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。通过污泥回流，将部分硝酸盐氮带入生物选择区和兼氧区中，因此在其中也有部分反硝化功能。另外，在曝气停止后的非曝气阶段中，沉淀污泥床中也存在一定的反硝化作用。

在完全混合反应区之前兼氧区是在厌氧或兼氧条件下运行的，对进水水质水量的变化有缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用。其对大分子物质发生水解的作用，对于难降解物质的去除、提高有机物的去除率有一定的促进效果。因为生物除磷的效果很大程度上取决于进水中所含有的易降解基质的含量，在兼氧区中活性污泥通过水解酶分解大量易降解的溶解性基质为挥发酸，这些易降解物质可用于后续的生物除磷过程，对整个系统的生物除磷功能起着非常重要的作用。系统中通过曝气和非曝气阶段使活性污泥不断地经过好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷细菌在系统中的生长和累积，因此系统具有生物除磷的功能。根据Goronszy等人的研究，当微生物体内吸附和吸收大量易降解物质而且处在氧化还原电位为+100～-150 mV的交替变化的环境中时，系统具有良好的生物除磷功能。

（3）主反应区

主反应区是最终去除有机底物的主场所。运行过程中，通常将主反应区的曝气强度加以控制，以使反应区内主体溶液处于好氧状态，而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制，而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。该区主要完成降解有机物和硝化/反硝化过程。

（4）污泥回流/排除剩余污泥系统

CASS反应器设置了三个反应区，在池子的末端设有潜水泵，污泥通过潜水泵不断地从主曝气区抽送至选择器中（污泥回流量约为进水流量的20%左右），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，剩余污泥的浓度一般为10 g/L左右。主反应区污泥回流到选择区与进水混合，可以充分利用活性污泥的快速吸附作用，加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。

（5）运行阶段

CASS是连续进水工艺，运行工序也由曝气、沉淀、滗水组成。一般也采用多个池子为一组（一般为2个）。循环开始时，由于充水，池子中的水位由某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，以使活性污泥为一个静止的环境中沉淀。在完成沉淀阶段后，由一个移动式滗水堰排出已处理的上清液，使水位下降至池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，需要根据产生的污泥量排出相应的剩余污泥。排除剩余污泥一般在沉淀阶段结束后进行，排出的污泥浓度可达10 g/L左右。

3）MSBR工艺（改良型SBR工艺）

MSBR是80年代后期发展起来的技术，目前其中的专利技术归美国芝加哥附近的Aqua AEROBIC SYSTEM，Inc所有。MSBR是连续进水、连续出水的反应器，其实质是A2/O系统后接SBR，因此具有A2/O的生物除磷脱氮功能和SBR的一体化、流程简洁、控制灵活等优点，MSBR系统流程图见8-11。

图8-11 MSBR工艺流程图

污水进入厌氧池，回流活性污泥在这里进行充分放磷，然后污水进入缺氧池进行反硝化。反硝化后的污水进入好氧池，有机物在这里被好氧降解、活性污泥充分吸磷后再进入起沉淀作用的SBR池，澄清后的污水被排放，此时另一边的SBR在1.5Q回流量的条件下进行起反硝化、硝化，或起静置作用。回流污泥首先进入浓缩区进行浓缩，上清液直接进入好氧池，而浓缩污泥则进入缺氧池，一方面可以进行反硝化，另一方面为先消耗掉回流浓缩污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后的厌氧放磷提供更为有利的条件。在好氧池与缺氧池之间有1.5Q的回流量，以便进行流分的反硝化。

由其工作原理可以看出，MSBR是具有同时进行生物除磷及生物脱氮的污水处理工艺。采用MSBR工艺时需注意以下几个问题：

（1）设备的利用率较低，这是SBR系列工艺的通病，MSBR工艺虽经多次改进，设备的利用率仍仅有74%。

（2）MSBR工艺中的污泥浓缩池，工艺计算中要求在30分钟内将污泥浓度提高近3倍（例如从2.4g/L浓缩到7g/L），由于浓缩池底部布置欠妥，污泥堆积无法避免，因此池内MLSS浓度无法平衡。

（3）进入好氧池有4Q，其中1.5Q回流至缺氧池，1.5Q通过SBR池回流至污泥浓缩池，1.0Q通过SBR池沉淀排出，因此好氧池内流向较紊乱，如何控制1.0Q从沉淀段排出较难。

（4）MSBR工艺各池传动机械设备多，相互之间回流泵多，对控制系统依赖性大，如果自控系统中某一部分出故障时，将导致全厂运行困难。 1.1.2 生物膜法

生物膜法是与活性污泥法平行发展起来的生物处理工艺，是一大类生物处理法的

统称。

在生物膜法中，微生物附着在载体表面生长而形成膜状，污水流经载体表面和生物膜接触过程中，污水中的有机污染物即被微生物吸附、稳定和氧化，污水得到净化。在许多情况下，生物膜法不仅能代替活性污泥法用于城市污水的二级生物处理，而且还具有一些独特的有点，如运行稳定、抗冲击负荷、更为经济节能、无污泥膨胀问题、具有一定的硝化和反硝化功能、可实现封闭运转防止臭味等。

生物膜法使用较多的有高负荷生物滤池、生物转盘、接触氧化池及最近发展起来的曝气生物滤池等，特别是曝气生物滤池最具有代表性。

1）曝气生物滤池

曝气生物滤池是20世纪80年代末90年代初在普通生物滤池的基础上，并借鉴给水滤池工艺而开发的污水处理新工艺，最初用于污水的三级处理，后发展成直接用于二级处理。自80年代在欧洲建成第一座曝气生物滤池污水处理厂后，曝气生物滤池已经在欧美等发达地区广为流行。

曝气生物滤池已从单一的工艺逐步发展成为系列综合工艺，具有去除SS、BOD、COD、硝化、脱氮的作用，其最大特点是集生物处理和截留悬浮物于一体，节省了二次沉淀池，在保证处理效果的前提下使处理工艺简化。此外，曝气生物滤池工艺有机物负荷高，水力负荷大，水力停留时间短，水处理效率高，占地小，布置紧凑易于实现集中空气除臭处理，自动化程度高等优点。

国内污水处理厂采用的曝气生物滤池均为上向流的生物滤池，主要有如下特点：

? 生化处理彻底；

? 细菌及基层菌之间交换面积大； ? 滤床为全淹没式，深度可达4m；

? 运行适应性强且稳定，并不受原水污染物浓度变化及低污染物的影响； ? 生物滤池内生物活性强，经长时间停止后可以快速的重新启动； ? 滤料负荷高，节省了污水处理厂的用地。 2）曝气生物滤池处理工艺

在采用曝气生物滤池处理工艺时，根据其处理对象的不同和要求的排放水质指标的不同，通常有三种工艺流程，即一段曝气生物滤池法、两段曝气生物滤池法和三段曝气生物滤池法。

1、一段曝气生物滤池法