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1、一、连续循环曝气系统(CCAS) A、CCAS 工艺简介 CCAS 工艺，即连续循环曝气系统工艺（Continuous Cycle Aeration System）， 是一种连续进水式 SBR 曝气系统。这种工艺是在 SBR（Sequencing Batch Reactor，序批式处理法）的基础上改进而成。SBR 工艺早于 1914 年即研究开 发成功，但由于人工操作管理太烦琐、监测手段落后及曝气器易堵塞等问题而 难以在大型污水处理厂中推广应用。SBR 工艺曾被普遍认为适用于小规模污水 处理厂。进入 60 年代后，自动控制技术和监测技术有了飞速发展，新型不堵 塞的微孔曝气器也研制成功，为广泛采
2、用间歇式处理法创造了条件。1968 年澳 大利亚的新南威尔士大学与美国 ABJ 公司合作开发了“采用间歇反应器体系的 连续进水，周期排水，延时曝气好氧活性污泥工艺”。1986 年美国国家环保局 正式承认 CCAS 工艺属于革新代用技术（I/A），成为目前最先进的电脑控制的 生物除磷、脱氮处理工艺。 CCAS 工艺对污水预处理要求不高，只设间隙 15mm 的机械格栅和沉砂池。生 物处理核心是 CCAS 反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该 池内完成，出水可达标排放。 经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应池，在该区内污水中的大 部分可溶性 BOD 被活性污泥微生物吸附，并一
3、起从主、预反应区隔墙下部的 孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)进入反应区。在主反应区内依照“曝气 （Aeration）、闲置(Idle)、沉淀(Settle)、排水(Decant)”程序周期运行，使污水 在“好氧-缺氧”的反复中完成去碳、脱氮，和在“好氧-厌氧”的反复中完成除磷。 各过程的历时和相应设备的运行均按事先编制，并可调整的程序，由计算机集 中自控。 CCAS 工艺的独特结构和运行模式使其在工艺上具有独特的优势： （1）曝气时，污水和污泥处于完全理想混合状态，保证了 BOD、COD 的去除 率，去除率高达 95%。 （2）“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的
4、吸收和硝化-反硝化 作用，使氮、磷去除率达 80%以上，保证了出水指标合格。 （3）沉淀时，整个 CCAS 反应池处于完全理想沉淀状态，使出水悬浮物 （SS）极低，低的 SS 值也保证了磷的去除效果。 CCAS 工艺的缺点是各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控 制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要 求较严格。 B、国内外城市污水处理厂发展概况 水是经济发展和社会可持续发展的一个重要因素。随着城市规模的不断扩大和 人口的增加，水环境污染成了一大难题。城市污水是目前江河湖泊水域污染的 重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。“环境保护”是我国
5、的 基本国策，中国可持续发展的战略与对策制定的 2000 年治理目标，要求城市 污水集中处理率达 20%。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期， 尤其随着国家西部大开发战略的实施，中国中西部环境与生态保护已被提上首 要议事日程。 城市生活污水处理自 200 年前工业革命以来，越来越受到人们的重视。城市污 水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。近 200 年来，城市污水处 理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理 污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到 A/O、A2/O、AB、SBR（包括 CCAS 工艺）等多种工艺，以达到不同的出
6、水 要求。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，目前城市污水处理 率只有 6.7%。在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我 国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。 结合我国实际情况，参考国外先进技术和经验，建设城市污水处理厂应符合以 下几个发展方向： （1）总投资省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严 格控制总投资对国民经济大有益处。 （2）运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一 套工艺优劣的主要指标之一。 （3）占地省。我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城 市发展和规划的一个
7、重要因素。 （4）脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化，污水的脱氮除磷已 经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家污水综合排放标准 （GB8978-1996）也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸 盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考 虑脱氮除磷的问题。 （5）现代先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术，尤其是计算机技术 和自控系统设备的出现和完善，为环保工程的发展提供了有力的支持。目前， 国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统，保证了污 水处理厂的正常运行和稳定的合格出水，而我国在这方面还比较落后。计算机 控制和
8、管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。 C、几种处理系统的工艺比较 为了选择出工艺上最可靠，投资上最经济，管理上最方便的城市污水处理系统， 结合当地的实际情况，我们调研了国内外污水处理厂的成熟经验和发展趋势， 并进行了比较。 目前，国内外城市污水处理厂处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处 理是采用物理方法，主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和 砂粒等物质。这一处理工艺国内外都已成熟，差别不大。二级处理则是采用生 化方法，主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性，溶解性有 机物以及氮、磷等营养盐。目前，这一处理工艺有多种方法，归结起来，有代 表性的工艺主要有传统
9、活性污泥、氧化沟、A/O 或 A2/O 工艺、SBR 及 CCAS 工艺等。目前，这几种代表工艺在国内外都有实际应用。 二、SPR 高浊度污水处理技术 在天然淡水资源已被充分开发、自然灾害日益频繁暴发的今天，缺水已经对世 界各国众多城市的经济和市民生活构成了十分严重的威胁，缺水危机已经是我 们面临的现实，解决城市缺水问题的重要途径应该是将城市污水变为城市供水 水源。城市污水就近可得，来源稳定，容易收集，是可靠且稳定的供水水源。 城市污水经净化后回用主要可作为市政绿化、景观用水和工业用水。 城市污水再生回用工程包括污水收集系统、污水净化处理技术及其系统、出水 输配系统、回用水应用技术和监测系统。
10、其中污水净化再生技术及其系统是关 键，污水净化处理的流程要简单可靠，投资和运行费用要为该城市经济实力所 能承受，处理后出水的水质要满足回用的要求。 沿用了许多年的传统的“一级处理”及“二级处理”水处理工艺技术和设备已经难以 适应当今的高浊度和高浓度污水的净化处理要求，处理后出水更不能满足城市 对水回用的水质要求。沿着传统的工艺技术路线只能进一步附加传统的“三级处 理”设备系统，既回避不了庞大复杂的传统二级生化处理系统，也回避不了投资 和运行费用都十分昂贵的传统三级过滤吸附处理系统。这些恰恰是实现污水回 用的忌讳之处。所以，环保市场十分迫切需要净化效率更高、处理后出水能满 足现有环保标准并且能回
11、用于城市，投资和运行费用又要为现有城市的经济实 力所能接受的污水处理新技术和新设备。 最新发明的“SPR 高浊度污水净化系统”（美国发明专利 ）将污水的“一级处理” 和“三级处理”程序合并设计在一个 SPR 污水净化器罐体内 ，在 30 分钟流程里 快速完成 。它容许直接吸入悬浮物（浊度）高达 500 毫克/升至 5000 毫克/升 的高浊度污水，处理后出水的悬浮物（浊度）低于 3 毫克/升（度）；它容许直 接吸入 CODcr 为 200 毫克/升至 800 毫克/升的高浓度有机污水，处理后出水 CODcr 可降为 40 毫克/升以下。只需用相当于常规的一 、二级污水处理厂的 工程投资和低于常
12、规二级处理的运行费用 ，就能够获得三级处理水平的效果 ，实现城市污水的再生和回用。 SPR 污水处理系统首先采用化学方法使溶解状态的污染物从真溶液状态下析出， 形成具有固相界面的胶粒或微小悬浮颗粒；选用高效而又经济的吸附剂将有机 污染物、色度等从污水中分离出来；然后采用微观物理吸附法将污水中各种胶 粒和悬浮颗粒凝聚成大块密实的絮体；再依靠旋流和过滤水力学等流体力学原 理，在自行设计的 SPR 高浊度污水净化器内使絮体与水快速分离；清水经过罐 体内自我形成的致密的悬浮泥层过滤之后，达到三级处理的水准，出水实现回 用；污泥则在浓缩室内高度浓缩，定期靠压力排出，由于污泥含水率低，且脱 水性能良好，可
13、以直接送入机械脱水装置，经脱水之后的污泥饼亦可以用来制 造人行道地砖，免除了二次污染。 最新发明的 SPR 污水净化技术以其流程简单可靠、投资和运行费用低、占地少、 净化效果好的众多优势将为当今世界的城市污水的再利用开创一条新路。城市 污水实现再利用之后，为城市提供了第二淡水水源，为城市的可持续发展提供 了必不可少的条件，其经济效益和社会效益是不可估量的. SPR 污水处理系统与众不同的技术特点 1.城市生活污水和处理药剂的混合主要是在泵前吸药管道 、污水泵 叶轮、蛇 形反应管 和瓷球反应罐的组合作用下完成的 ，依照紊流速度 、混合时间 、 和水力学结构数据设计 ，得以十分充分的混合 ，为取得
14、最佳混凝净化效果和 最大限度地节省药剂创造了前提条件 。这是过去常规的一级处理和二级处理之 水工结构所做不到的 。 2.SPR 系统处理城市污水时 ，采用五种以上污水处理药剂及其最佳配方组合 使用 ，靠化学反应使污水中溶解状态的有机污染物 、重金属离子 和有害的盐 类从水中析出 ，成为有固相界面的微小颗粒 （它包含有污水三级处理的作用） 。其中还选用了一种吸附效果很好而价钱又很便宜的吸附剂,以吸附有机污染物 和色度 。靠消毒剂在 30 分钟的流程内杀灭细菌和大肠杆菌 。靠混凝的物理 化学吸附作用将悬浮物及各类杂质凝聚成大而且密实的絮团 。这样发挥各药剂 的单独作用和它们之间的交联作用的用药方式
15、是与常规的物理化学法不相同的 。而且 SPR 系统使用的组合药剂配方 ，只能在具有十分精细的水动力学参数 设计的 SPR 污水净化器及其系统里才能充分发挥作用 ，在常规的水工系统里 是无法使用的 。 3.SPR 系统装置能够依照模拟试验得出的配方 ，借助大气压力和流量计 ，十 分精确地投加混凝药剂和絮凝药剂 ，不致因加药过量而造成药剂残留在净化后 的出水中，而且动力消耗很少 。 4.SPR 污水净化器内部结构是完全按照混凝机理精确设计的 ，形成的涡旋流 动和各部位恰当的水流速度 ，使得胶体颗粒之间有最多的碰撞次数 ，并且有 凝聚吸附所需的最佳流速环境 。从而在极小的容积内获得了极充分的凝聚效果
16、 。这也是常规水工装置无法比拟的 。 5.根据混凝形成的絮团实际状况 ，准确确定了 SPR 污水净化器内部的水动力 学数据 ，使得在罐体中上部形成了一个有几十厘米厚的 、十分致密的悬浮泥 层 。所有经过混凝的出水都必须通过此悬浮泥层的过滤 ，才能升流到罐体上 部的清水汇集区 。它十分成功地起到了污水高级处理工艺中极为重要的过滤作 用 。 这个致密的悬浮泥层是由污水中的污泥及混凝药剂形成的絮体本身组成的 。随 着絮体由下向上运动 ，使泥层的下表层不断增加 、变厚 ；同时 ，随着过滤 水力学原理形成的罐体的旁路流动，引导着悬浮泥层的上表层不断流入中心接 泥桶 ，上表层不断减少 、变薄 。这样 ，悬浮泥层的厚度达到一个动态的平 衡 。当混凝后的出水由下向上穿过此悬浮泥层时 ，此絮体滤层靠界面物理吸 附和电化学特性及范德华力的作用 ，将悬浮胶体颗粒 、絮体 、细菌菌体等等 杂质全部拦截在此悬浮泥层上 ，使出水水质达到三级处理的水平 。由于泥层 是由絮体组成 ，致密度高 ，过滤效率远远高于常规的沙粒层过滤 ；由于是处 于悬浮状态的絮体泥层作滤层 ，其过滤的水头（阻力）损失非常小 ，
