CASS循环式活性污泥法工艺原理与设计要点

引言：CASS（循环式活性污泥法）是在SBR基础上发展起来的一种改进型序批工艺。它保留了SBR时序运行、无需二沉池的优点，又在主反应区前端增设生物选择器和预反应区，实现了连续进水、间歇排水。CASS通过选择器对进水的快速吸附、主反应区按时序完成的碳化硝化反硝化，以及后部静态沉淀，兼具耐冲击和较好的脱氮除磷能力，在中小水量污水项目中应用广泛。理解CASS，关键是看清“选择器—预反应区—主反应区”三段分工。

一、池体构造与三区功能

典型CASS池沿水流方向分为三区。前端是生物选择器（选择区），容积较小，回流污泥与原污水在此充分接触，利用高底物浓度下的快速吸附作用，让絮凝性微生物优先获得有机物，并起到抑制丝状菌膨胀、选择优势菌种的作用。

紧接着是预反应区（缺氧/兼氧区），与选择器相连，溶解氧较低，回流污泥中的硝酸盐在此利用进水碳源进行反硝化，同时降解部分有机物。

后部是容积最大的主反应区，按曝气—停曝时序运行，完成有机物氧化、氨氮硝化，并在停曝段进行反硝化和聚磷菌的厌氧释磷、好氧吸磷，最后在停曝静止阶段完成泥水分离与排水。

CASS一般设连续进水，进水可进入选择器；二沉功能由主反应区后期的静沉完成，污泥通过滗水排出，部分污泥回流至前端选择器。

二、运行机理与优势

CASS的优势首先来自生物选择器。高浓度进水在选择器内被回流污泥快速吸附，既削减了进入主反应区的负荷冲击，又通过“高底物选择”机制促使絮凝性细菌成为优势菌群，抑制导致污泥膨胀的丝状菌，从工艺上减少了污泥膨胀风险。

其次来自连续进水与时序运行的结合。与传统SBR仅在反应期进水不同，CASS全程连续进水，配水更均衡；同时主反应区按时序交替曝气与停曝，创造好氧、缺氧交替环境，可在同一池内完成脱氮除磷。这种“连续进水、间歇排水”的方式，既便于与前端来水衔接，又保留了序批工艺灵活控制环境的长处。

三、主要设计参数

以下为工程常用参考值，具体按进水水质与排放标准核算（示例/参考）：

池体分区容积比：生物选择器约占主反应区容积的一定比例，预反应区较小，主反应区为主体；运行周期：一般4～6h一个周期，曝气、沉淀、排水各阶段时间按出水要求分配；污泥浓度MLSS：3000～4000mg/L；污泥龄SRT：15～25d；污泥回流比：通常为进水量的20%左右，回流至选择器；主反应区DO：曝气段2mg/L左右，停曝段降至0.5mg/L以下形成缺氧环境；充水比（每个周期进水体积与池容之比）：影响处理负荷，一般控制在合理范围。

四、脱氮除磷的实现

脱氮方面：预反应区低氧环境配合进水碳源，先对回流污泥带入的硝酸盐反硝化；主反应区曝气段硝化氨氮，停曝段则进行反硝化，时序上的好氧—缺氧交替使脱氮较为充分。

除磷方面：主反应区在停曝厌氧阶段，聚磷菌完成释磷；在曝气好氧阶段超量吸磷，通过排放剩余污泥把磷带出系统。由于CASS时序控制灵活，可通过安排较长的停曝厌氧段强化释磷与反硝化，因此具备一定的生物除磷能力。对总磷要求高的项目，仍建议辅以化学除磷。

五、工艺特点与适用

CASS工艺设备紧凑、无需单独二沉池，自动化程度高；连续进水使系统对来水波动适应较好；选择器抑制污泥膨胀、运行稳定。其局限在于对滗水器和自动控制系统依赖较高，单池处理水量有限，大型连续污水厂需多池并联。它适合小区、学校、乡镇、园区等中小水量、要求较好脱氮除磷效果的项目。龙康污水处理在中小规模一体化设备中即常采用CASS及其类似时序工艺，利用其占地省、自动运行、脱氮除磷较均衡的优势。

六、运行管理要点

1. 选择器运行。保持选择器内污泥与污水充分接触，回流污泥畅通，发挥快速吸附与选择菌种的作用。

2. 时序控制。曝气与停曝比例按出水氨氮、总氮调整，可结合DO、ORP拐点自动切换。

3. 滗水与沉淀。停曝后静沉阶段不得搅动，滗水器排水深度控制在泥位以上。

4. 防膨胀。选择器本身抑制膨胀，运行中仍应关注SV30与SVI变化。

5. 排泥与除磷。按污泥龄排剩余污泥，总磷偏高时投加除磷剂化学辅助。

七、与SBR的差异及选型建议

CASS与SBR同属序批工艺，但关键差异在于：CASS连续进水、设生物选择器和预反应区，SBR多为间歇进水、结构相对简单。CASS的连续进水使来水更均衡，选择器强化了吸附与抑制膨胀，预反应区先行反硝化，因此抗冲击和脱氮除磷能力更强，运行也更平稳；代价是池体分区和控制略复杂，对滗水器与自动控制系统要求更高。

选型上，中小水量、希望连续来水、追求较好脱氮除磷且能投入自动控制的项目，CASS是优选；若水量很小、工艺求简，则普通SBR或其变形已足够。龙康污水处理在中小规模一体化设备中常采用CASS类时序工艺，利用其占地省、连续进水、脱氮除磷均衡的特点，服务小区、学校、村镇等场景。

八、设计算例参考

以日处理1000m3的村镇污水站、采用CASS工艺为例（示例/参考）：主反应区按HRT取10h，选择器与预反应区合计约占较小比例，主反应区容积=1000÷24×10≈417m3，可分两格运行。污泥回流比取进水量的20%，回流至前端选择器。运行周期按4～6h，曝气段DO约2mg/L，停曝段DO降至0.5mg/L以下形成缺氧反硝化。

选择器靠高底物快速吸附削减负荷、抑制丝状菌；预反应区低氧先行反硝化；主反应区时序完成碳化、硝化与除磷，停曝期兼作沉降，最后由滗水器排出上清液。该流程连续进水、自动运行，适合运维力量有限的中小项目。

总体看，CASS把连续进水、时序反应和抗膨胀选择器整合在一池，省去二沉池与单独回流，运行平稳、脱氮除磷较均衡。对运维力量有限、又希望出水稳定的中小水量项目，它在流程简洁性与处理效果之间取得了较好平衡。

在工程实践中，CASS的优势还体现在布置灵活——单池可多格并联、连续进水，不必像普通SBR那样严格间歇，因此与前端来水衔接更顺畅。其选择器抑制膨胀、预反应区先行反硝化、主反应区时序脱氮除磷的结构，使它在不增加单独二沉池的条件下，获得了接近连续流工艺的处理稳定性，适合对自动化运行要求高的中小项目。

小结：CASS以“生物选择器+预反应区+主反应区”三段结构，把SBR的时序灵活性与连续进水、抗膨胀能力结合起来。选择器负责快速吸附和抑制膨胀，预反应区先行反硝化，主反应区按时序完成碳化、硝化、反硝化与除磷。它流程紧凑、自动化高、脱氮除磷均衡，是中小水量污水处理项目的优选工艺之一。