本文研究如何改进CASS技术设计办法,将其用于高氨氮废水处理，充分发挥CASS技术脱氮除磷效果好、耐冲击负荷能力强、防止污泥膨胀、建设费用低和管理方便等优点，对于促进CASS技术的发展和改善水体环境具有现实意义。CASS技术发展至今，已在城市废水和工业污水处理领域逐步得到利用。CASS技术乃至所有的间歇式活性污泥技术的反应过程都比较复杂，其部分生物作用机理至今仍在研究之中。

1.现行的CASS技术设计办法

1.1 活性污泥技术设计计算办法

活性污泥技术的设计计算办法有三种：污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种办法各有其特点，分述如下：

1、污泥负荷法

污泥负荷法是当前国内外最流行的活性污泥设计办法，几十年来，污泥负荷法设计了成千上万座废水处理厂，充分说明其正确性和适用性。

污泥负荷法也有其弊端，主要表现为：一是污泥负荷法设计参数的选择主要依靠设计者的经验，这对于经验较少的设计者来讲相当困难;二是对脱氮标准未加考虑，影响了设计的精确性和可靠性。

2、泥龄法

泥龄法是经验和理论相结合的设计计算办法，比污泥负荷法更加精确可靠;泥龄法可以根据泥龄的选择，实现技术的硝化和反硝化功能;同时，泥龄参数的选择范围比污泥负荷法窄，设计者选择起来难度较小。

泥龄法的设计参数大多是根据国外废水实验得出的，需结合我国的城市日常污水水质加以修正，这是其当前利用的困难所在。

3、数学模型法

1986年，原国际水污染与控制协会IAWPRC提出了活性污泥1号数学模型，其后十几年里，随着数学模型的完善，越来越多的活性污泥系统开始采用它进行工程设计和优化。

数学模型在理论上是比较完美的，但具体利用则存在不少麻烦，主要是由于废水处理的复杂性和多样性，模型中所包含的大量技术参数需要根据具体的水质进行调整和确定，这需要大量的工程积累，即使简化了的数学模型，利用也相当困难。到当前为止，数学模型在国外尚未成为普遍采用的设计办法，而在我国还停留在研究阶段。

1.2 当前CASS技术设计计算办法

CASS技术属于活性污泥法范畴，但由于其运行方式独特，与传统活性污泥法又有很大的差别。在同一周期内，池内的废水体积、污染物的浓度、DO和MLSS时刻都在发生变化，是一种非稳态的反应过程。

当前CASS技术设计采用污泥负荷法，该办法不考虑反应池内基质浓度、MLSS和DO含量在时间上的变化，只考虑进出水有机物的浓度差，并忽略同一反应周期内沉淀、滗水和闲置阶段的生物降解作用，采用与传统活性污泥法基本相同的计算公式。

CASS技术采用污泥负荷法进行设计时，除反应池容积计算与传统活性污泥法不同，其它如反应池DO和剩余污泥排放量等计算办法与传统活性污泥技术相同，所以，本节着重介绍CASS技术反应池容积的计算办法。

1.2.1 计算BOD-污泥负荷(Ns)

BOD-污泥负荷是CASS技术的主要设计参数，其计算公式为：

(1)

式中： Ns——BOD-污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS˙d)，日常污水取0.05～0.1

kgBOD5/(kgMLSS˙d)，工业污水需参考相关资料或经过实验确定;

K2——有机基质降解速率常数，L/(mg˙d);

Se——混合液中残存的有机物浓度，mg/L;

η——有机质降解率，%;

ƒ——混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般在日常污水中，ƒ=0.75。

(2)

式中： MLVSS——混合液挥发性悬浮固体浓度，mg/L;

MLSS——混合液悬浮固体浓度，mg/L;

1.2.2 CASS池容积计算

CASS池容积采用BOD-污泥负荷进行计算，计算公式为：

(3)

式中：V——CASS池总可行容积，m3;

Q——废水日流量，m3/d;

Sa、Se——进水有机物浓度和混合液中残存的有机物浓度，mg/L;

X——混合液污泥浓度(MLSS)，mg/L;

Ns——BOD-污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS˙d);

ƒ——混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值。

1.2.3 容积校核

CASS池的可行容积由变动容积和固定容积组成。变动容积(V1)指池内设计最高水位和滗水器排放最低水位之间的容积;固定容积由两部分组成，一部分是安全容积(V2)，指滗水水位和泥面之间的容积，安全容积由防止滗水时污泥流失的最小安全距离决定;另一部分是污泥沉淀浓缩容积(V3)，指沉淀时活性污泥最高泥面至池底之间的容积。

CASS池总的可行容积：

V=n1×(V1+V2+V3) (4)

式中：V——CASS池总可行容积，m3;

V1——变动容积，m3;

V2——安全容积，m3;

V3——污泥沉淀浓缩容积，m3;

n1——CASS池个数。

设池内最高液位为H(一般取3～5m)，H由三个部分组成：

H=H1+H2+H3 (5)

式中：H1——池内设计最高水位和滗水器排放最低水位之间的高度，m;

H2——滗水水位和泥面之间的安全距离，一般取1.5～2.0m;

H3——滗水结束时泥面的高度，m;

其中：

(6)

式中： A——单个CASS池平面面积，m2;

n2——一日内循环周期数;

H3=H×X×SVI×10-3 (7)

式中：X——最高液位时混合液污泥浓度，mg/L;

污泥负荷法计算的结果，若不能满足H2≥H-(H1+H3)，则必须减少BOD-污泥负荷，增大CASS池的可行容积，直到条件满足为止。

1.2.4 设计办法分析

从上述设计办法的描述中可以看出，现行的CASS技术设计具有以下几个方面的特点：

1、设计办法简单，设计参数单一，在传统的以污泥负荷为主要设计参数的活性污泥设计法基础上，采用容积进行校核，以保证滗水过程中的污泥不流失。

2、设计只针对主反应区容积，而生物选择区容积则是按照主反应区容积的5%设计。

3、污泥负荷法设计重点针对有机物质的降解，对脱氮未加考虑，难以满足废水排放对于氮的标准，故此办法具有片面性，难以满足高氨氮废水处理后达标排放。