CASS法處理萬噸城市污水處理廠

1、 CASS法處理6萬噸城市污水處理廠作 者 姓 名 楊蘭香 專 業(yè) 環(huán)境工程 指導教師姓名 李肖玲 專業(yè)技術職務 目 錄前 言1摘 要ABSTRACT第一章總論1.1主要內(nèi)容1.2基本要求1.3方案采用的主要設計規(guī)范及標準1.4法律背景1.5國內(nèi)外水污染控制措施及發(fā)展策略第二章 污水處理工藝2.2污泥處理工藝2.2.1污泥處理要求2.2.2常用污泥處理的工藝流程2.2.3濃縮理論2.1污水處理工藝介紹2.1.1一級預處理工藝2.1.2污水二級處理中生物方法及比較2.1.3沉淀池2.3 CASS工藝概述2.3.1 CASS池的主要結(jié)構(gòu)2.3.2 CASS工藝的主要技術特征2.3.3 CASS工藝

2、的主要優(yōu)點2.3.4 CASS工藝應注意的問題2.3.5 CASS的經(jīng)濟性第三章 總體設計3.1設計規(guī)模3.2城市污水的處理目標3.2.1設計原則3.2.2進水水量水質(zhì)和出水水質(zhì)3.3污水處理工藝3.3.1本方案設計具體工藝流程為第四章 工藝方案設計計算4.1工藝設計計算4.1.1粗格柵的設計計算4.1.2集水井的設計計算4.1.3細格柵的設計計算前 言CASS( Cyclic Activated Sludge System) 工藝是SBR 的一種改進型, 是循環(huán)活性污泥技術( CAST )的一種型式。該工藝是由Goronszy 教授及其同事在SBR 工藝和氧化溝技術的基礎上開發(fā)出來的, 目前

3、正得到深入研究并已在實際廢水處理工程中得到應用。CASS 池分預反應區(qū)和主反應區(qū)。在預反應區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進水水質(zhì)、水量、pH 和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程。CASS 工藝集反應、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。在反應器的前部設置了生物選擇區(qū)，后部設置了可升降的自動滯水裝置。

4、其工作過程可分為曝氣、沉淀和排水三個階段，周期循環(huán)進行。污水連續(xù)進入預反應區(qū)，經(jīng)過隔墻底部進入主反應區(qū)，在保證供氧的條件下，使有機物被池中的微生物降解。摘 要本設計主要工藝是使用CASS技術處理生活污水。循環(huán)活性污泥法CASS工藝是一種將變?nèi)莘e活性污泥法和生物選擇器原理有機的結(jié)合起來，具有同步脫氮除磷的特點，并以序批曝氣-非曝氣方式運行的間歇活性污泥處理工藝。本設計在總體布局上簡單有序，在進水口設置兩道格柵，主要除去污水中較大的漂浮物和懸浮物；接下來設置兩座沉砂池，主要除去污水中細小的無機顆粒；還設置了絮凝反應池，使用化學處理方法除去污水中的懸浮物；并且本設計設置CASS工藝作為除去污水中有機

5、物的生物處理工藝。出水水質(zhì)能夠滿足標準GB 18918-2002對城鎮(zhèn)和城市污水處理廠排放污染物的要求。本文主要介紹了CASS 工藝的優(yōu)缺點，CASS工藝與其他生物處理工藝的比較，設計污水處理流程，根據(jù)提供水量和水質(zhì)計算各個池體的尺寸，文章在最后作了高程計算和效益分析。關鍵詞：CASS工藝 處理生活污水 工藝設計ABSTRACTThe major process of the design is that CASS technique was adopted for treating the Domestic Sewage. The CASS process ( Circular activa

6、ted sludge ) is intermittent activated sludge process that well combines a activated sludge who will be variable volume with biological selector principle, and it has the characteristics of nutrients removal and phosphorus removal, and it operates the way sequencing batch aeration and the aeration.T

7、his design is simple and orderly on the general layout. It sets two grilles in the inlet, they remove mainly the larger floaters and suspended solids in the sewage; And then, It sets two sink sand pools, they remove mainly the little inorganic particles; It also sets flocculation reaction pool, It u

8、ses chemical processing methodes and moves mainly the SS in the sewage; And this design sets CASS technique as the major process of biological treatment method which removes mainly the organics in the sewage. Effluent quality can met the requirements of the GB 18918-2002 Standard for Discharge of Po

9、llutants from Sewage Treatment Works in Towns and Cities IB. This paper Mainly introduces the advantages and disadvantages of CASS technique, the comparison of CASS technology and other biological treatment processes, It designs the process of sewage treatment and the size of each poolbody according

10、 to the yield of water and quality of water. The article makes the calculation of elevation and analysis of effectiveness.Keywords: CASS technique; treating domestic sewage; process design第一章 總 論1.1主要內(nèi)容：要求通過對城市污水進、出水水質(zhì)的研究，根據(jù)總體規(guī)劃和設計資料，充分利用所學知識和現(xiàn)有條件，采用CASS法處理6萬噸城市污水，出水要求達到污水綜合排放標準的二級標準 處理量：5萬噸 /d 進水：C

11、OD400mg/L；BOD=200mg/L； SS=200mg/L；氨氮=30mg/L；TP=6mg/L 出水：達到污水綜合排放標準的二級標準 12基本要求：1、設計說明書內(nèi)容：中文摘要，英文摘要，目錄，正文，附錄，參考文獻及后記（或致謝）2、設計計算書的編制：要求寫出計算依據(jù)，重要的基礎數(shù)據(jù)，有關的規(guī)范規(guī)定；明確計算方法，列出主要計算公式，說明重要參數(shù)的選取依據(jù)；在計算過程中，列出重要的計算步驟及計算結(jié)果。3、設計圖紙與要求：要求對污水處理構(gòu)筑物進行制圖，對污泥構(gòu)筑物進行計算；繪圖選用AUTOCAD繪制 。需繪制的圖紙有：（1）污水處理站平面布置圖一張 ，包括所設計的構(gòu)筑物、主要管道、圍墻、

12、綠地、道路、辦公區(qū)等設施的平面位置；構(gòu)筑物及其設施的布置既要緊湊，又要留有一定的發(fā)展余地。矩形或正方形構(gòu)筑物應標出對角的位置坐標，圓形構(gòu)筑物應標注圓心的位置坐標 ；主要管線包括：污水管、污泥管、空氣管、超越管、事故排放管、上清液回流管、生物氣管等，圖中應標明這些管線的走向及管徑。（2）廠區(qū)縱向流程圖一張 ，包括地面高程和構(gòu)筑物高程。 （假設廠區(qū)地面標高為±0.00米，最終出水水渠水面標高1.00m）（3）單體構(gòu)筑物視圖 ，要求繪出構(gòu)筑物的平面和剖面工藝圖和高程。1.3方案采用的主要設計規(guī)范及標準 室外排水設計規(guī)范 GBJ14-87 地表水環(huán)境質(zhì)量標準 GB3838-2002 污水綜合

13、排放標準 GB8978-1996 飲用水水源保護區(qū)污染防治管理規(guī)定 （1989年11月） 中華人民共和國河道管理條例 （1988年6月） 混凝土結(jié)構(gòu)設計規(guī)范 GB50010-2002 建筑抗震設計規(guī)范 GB50011-2001 建筑地基基礎設計規(guī)范 GB50007-2002 室外給水設計規(guī)范 GBJ13-86 國家污水綜合排放標準 GB18918-2002 城市基礎設施工程投資概算指標 （1989年1月）1.4法律背景在我國，環(huán)境保護作為一項基本國策加以貫徹，受到全社會和各級政府的高度重視。在執(zhí)行上述的技術標準和規(guī)范的同時，本方案的設計是在以下法律文件的背景下編制的： 中華人民共和國環(huán)境保護法

14、 （1989年12月） 中華人民共和國環(huán)境防治法 （1984年5月） 污染物處理設施環(huán)境保護監(jiān)督管理辦法 （1989年5月） 建設項目環(huán)境保護管理辦法 （1986年3月）1.5國內(nèi)外水污染控制措施及發(fā)展策略151水污染控制措施科學經(jīng)濟的進行污染的控制，保證水環(huán)境的可持續(xù)利用，已成為世界各國特別是發(fā)展中國家最緊迫的任務之一。按水污染控制的工作程序，污水處理的實際程度，水污染控制可概括為系統(tǒng)整合，全過程的“三級控制”模式。第一級，污染源頭的控制；第二級污水集中處理；第三級，尾水最終處理?！叭壙刂啤笔且粋€從污染發(fā)生源頭到污染最終消除的完整的水污染控制鏈。對于工業(yè)水污染：優(yōu)化結(jié)構(gòu)合理布局，清潔生產(chǎn)，

15、就地處理管理措施；對于生活水污染：合理規(guī)劃，公眾教育；對于面源污染：發(fā)展節(jié)水農(nóng)業(yè)，減少土壤侵蝕，合理利用農(nóng)藥，截流農(nóng)業(yè)污水，畜禽糞便處理，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)廢水及村鎮(zhèn)生活污水處理，充分收集利用雨水，減少城市硬質(zhì)地面，增加城市綠化用地，降低工業(yè)污染，建設城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，加強管理。1.5.2水污染控制的發(fā)展策略加強全民的環(huán)保教育：加大環(huán)保宣傳力度，堅持實施節(jié)流優(yōu)先，治污為本，多渠道開發(fā)水資源的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。1加強工作廢水源頭治理：按照節(jié)能、降耗、減污和提高生產(chǎn)效率原則，全面推行廢水排放量最小化清潔生產(chǎn)。2加強城市廢水污染的控制。科學編制城市水資源利用的整體規(guī)劃第二章 污水處理工藝2.1污水處理工藝介紹2.1

16、.1一級預處理工藝本工程污水處理站處理污水為小區(qū)生活污水。污水中主要污染物為COD、BOD5、SS及氮磷等。該水質(zhì)的主要技術指標為：（1）BOD5/COD體現(xiàn)了污水的可生化程度，是決定工藝主體參數(shù)的重要指標，一般認為BOD5/CODCr>0.40可生化性好，BOD5/CODCr<0.30較難生化，BOD5/CODCr<0.25不易生化，本項目BOD5/CODCr0.61，適合采用生物方法去除有機物；（2）BOD5/TKN>4認為反硝化過程碳源充足不需外加碳源，本項目BOD5/ NH3-N7.9可滿足反硝化過程所需碳源；（3）BOD5/TP是反映生物除磷除磷效果的主要指標

17、。較高的BOD5負荷可取得較好的除磷效果，一般認為BOD5/TP=20是正常進行生物除磷的底限。本項目BOD5/TP=87.5，可采用適當?shù)纳锾幚沓?。綜上所述，進水可生化性好，適合采用生物處理工藝去除有機物和除磷脫氮，如出水指標TP不能達標，采用加藥除磷輔助。因此，本方案采用生化處理為主體的處理工藝，為減小處理難度，增強處理效果，在二級生化處理之前宜設置一級預處理工藝。2.1.2污水二級處理中生物方法及比較 本污水處理站污水進水可生化性好，適合采用生物處理工藝去除有機物和除磷脫氮。前面已確定選用生化為主體工藝,如實際進水水質(zhì)碳源不足，應外加碳源。下面是對SBR 工藝曝氣生物濾池、A2/0、

18、氧化溝、CASS這5種生化處理工藝的介紹。2.1.2.1五種工藝簡介（一）SBR 工藝是通過時間上的交替運行實現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥法的運行全過程。該工藝只有一個SBR 池,但同時具有調(diào)節(jié)池、曝氣池和沉淀池的功能。運行過程分為進水、曝氣、沉淀、潷水、閑置五個階段3 。一個運行周期內(nèi), 各階段的運行時間、反應器混合液體積的變化及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)及運行功能要求等靈活掌握。（二）曝氣生物濾池工藝生物濾池是最近污水處理中應用較多且處理效果較好的處理方法，一方面生物濾池具有較高的比表面積，能夠滿足硝化細菌較好的生長環(huán)境。另一方面，常規(guī)的生物膜法處理工藝如彈性填料、漂浮填料等可能因填料

19、上生物膜脫落而導致出水SS提高，生物濾池能防止因老化脫落的生物膜而引起的出水SS提高，同時對SS有一定的過濾作用，有利于進一步提高出水水質(zhì)。優(yōu)點：（1）水流較通暢，過濾前后水頭差小，水中溶氧供應充足，適于好氧性微生物的生長和繁殖；（2）填料上布滿微生物，其生物量大。據(jù)測定，1m3的填料表面的活性生物量達125g，故其降解有機物的能力強。BOD5負荷為0.1kg/m3·d0.3kg/ m3·d，最高達0.5kg/m3·d1.5kg/m3·d ；（3）脫氮、除磷效果明顯；（4）沉淀污泥少，易于管理，不散發(fā)臭氣。缺點：（1）自動化程度要求高；（2）為防止老化的

20、生物膜脫落后堵塞濾縫，污染環(huán)境，填料在運轉(zhuǎn)過程中需經(jīng)常反沖、及時排污。（三）A2/O工藝A2/O工藝是在A/O工藝的基礎上，前置了一個厭氧段。污水依次流經(jīng)厭氧段、缺氧段和好氧段，可以達到同時去除有機物和脫氮除磷的目的。A2/O工藝是一種推流式的前置反硝化型BNR工藝， A2O污水處理系統(tǒng)一般采用推流式活性污泥系統(tǒng)。原污水首先進入?yún)捬鯀^(qū)，兼性厭氧的發(fā)酵細菌將廢水中的可生物降解的大分子有機物轉(zhuǎn)化為VFA（揮發(fā)性脂肪酸）這一類小分子發(fā)酵產(chǎn)物。據(jù)聚磷菌可將菌體內(nèi)積貯的磷酸鹽分解，所釋放的能量可供專性好氧的聚磷細菌在厭氧的“壓抑”環(huán)境下維持生存，另一部分能量還可供聚磷細菌主動吸收環(huán)境中VFA一類小分子有

21、機物，并以PHB形式在菌體內(nèi)貯存起來。隨后廢水進入缺氧區(qū)，反硝化細菌就利用好氧區(qū)中經(jīng)混合液回流而帶來的硝酸鹽，以及廢水中可生物降解有機物進行反硝化，達到同時去碳和脫氮的目的。厭氧區(qū)和缺氧區(qū)都設有攪拌混合器，以防污泥沉淀。接著廢水進入曝氣的好氧區(qū)，聚磷菌除了可吸收、利用廢水中殘剩的可生物降解有機物外，主要分解體內(nèi)貯積的PHB，放出的能量可供本身生長繁殖，此外還可主動吸收周圍環(huán)境中的溶磷，并以磷酸鹽的形式在體內(nèi)貯積起來。這時排放的廢水中的溶磷濃度已相當?shù)汀：醚鯀^(qū)中有機物經(jīng)厭氧區(qū)、缺氧區(qū)分別被聚磷菌和反硝化細菌利用后，濃度已相當?shù)?，這有利于自養(yǎng)的硝化細菌生長繁殖，并將NH4+硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3-。

22、非聚磷的好氧性異養(yǎng)菌雖然也能存在，但它在厭氧區(qū)中受到嚴重的壓抑，在好氧區(qū)又得不到充足的營養(yǎng)，因此在其他生理類群的微生物競爭中處于劣勢。排放的剩余污泥中，由于含有大量能過量積貯聚磷鹽的聚磷菌，污泥中磷含量很高，因此可較一般的好氧活性污泥系統(tǒng)大大提高了磷的去除效果。 （四）氧化溝工藝氧化溝利用連續(xù)環(huán)式反應池（Continuous Loop Reator,簡稱CLR）作生物反應池，混合液在該反應池中一條閉合曝氣渠道進行連續(xù)循環(huán)，氧化溝通常在延時曝氣條件下使用。氧化溝使用一種帶方向控制的曝氣和攪動裝置，向反應池中的物質(zhì)傳遞水平速度，從而使被攪動的液體在閉合式渠道中循環(huán)。氧化溝一般由溝體、曝氣設備、進出

23、水裝置、導流和混合設備組成，溝體的平面形狀一般呈環(huán)形，也可以是長方形、L形、圓形或其他形狀，溝端面形狀多為矩形和梯形。氧化溝法由于具有較長的水力停留時間，較低的有機負荷和較長的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活性污泥法，可以省略調(diào)節(jié)池，初沉池，污泥消化池，有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為巧妙結(jié)合了CLR形式和曝氣裝置特定的定位布置，使氧化溝具有獨特水力學特征和工作特性。優(yōu)點：（1）氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的特點，有機物去除率高，運行效果好，穩(wěn)定性較高，對水質(zhì)、水量變化有較強的適應性；（2）處理構(gòu)筑物相對較少，管理較方便。曝氣采用雙速轉(zhuǎn)刷，調(diào)節(jié)方便；（3）由于泥齡長，剩余污泥量

24、較少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，污泥處理費用較低。缺點：（1）投資費用較大，經(jīng)常運行電費最高；（2）氧化溝池深較淺，一般在3-4m，因此占地面積很大。（五）CASS工藝CASS（Cyclic Activated Sludge System）工藝是近年來國際公認的處理生活污水及工業(yè)廢水的先進工藝。其基本結(jié)構(gòu)是：在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上，反應池沿池長方向設計為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)，其主反應區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運行，省去了常規(guī)活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)；同時可連續(xù)進水，間斷排水。CASS工藝是一個

25、好氧/缺氧/厭氧交替運行的過程，具有一定脫氮除磷效果，廢水以推流方式運行，而各反應區(qū)則以完全混合的形式運行以實現(xiàn)同步硝化一反硝化和生物除磷。CASS工藝的主要優(yōu)點：（1） 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低；（2）生化反應推動力大；（3）沉淀效果好;(4)運行靈活，抗沖擊能力強，可實現(xiàn)不同的處理目標;(5)不易發(fā)生污泥膨脹;(6) 適用范圍廣，適合分期建設;(7)剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定；（8）可以實現(xiàn)完全自動化。2.1.2.2工藝比較1.SBR 工藝進水和排水是間斷式的, 因此在設計和應用時應注意水量的平衡問題, 如果產(chǎn)生的廢水是連續(xù)性的, 則要合理的增設調(diào)節(jié)池。旱季和雨季的水量變化很大, 在

26、設計調(diào)節(jié)池和反應池時應充分考慮, 避免出現(xiàn)旱季水量不足和雨季水量過多引起的反應器不正常運行。間歇式運行容易使污泥在沉淀期進入曝氣頭內(nèi)部, 增大了再次曝氣的管道阻力,也會造成曝氣微孔的堵塞, 所以應選用不易堵塞的曝氣系統(tǒng)。排水期盡量使用排水均勻、排水量可調(diào)、對池底污泥干擾小的潷水裝置。SBR 在處理有毒有害和難降解廢水時, 要選擇適當?shù)钠貧鈺r間, 最好與其他物理化學方法串聯(lián)使用。2.A2/O處理工藝(1)A2/O處理工藝是AnaerobicAnoxicOxic的英文縮寫，它是厭氧缺氧好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，A2/O工藝是在厭氧好氧除磷工藝的基礎上開發(fā)出來的，該工藝同時具有脫氮除磷的功能。(2

27、)A2/O工藝的特點：A：厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷功能；B：在同時脫氮除磷去除有機物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少于同類其它工藝。C：在厭氧-缺氧-好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般小于100，不會發(fā)生污泥膨脹。D：污泥中含磷量高，一般為2.5%以上。普通A/A/O處理工藝優(yōu)點：（1）是最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間，總的占地面積少于其他同類工藝；（2）缺氧好氧交替運行條件下，絲狀菌得不到大量繁殖，無污泥膨脹之慮；（3）污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效；（4）運行中無需投藥，兩

28、個A段只需要輕緩攪拌，以不增加溶解氧濃度，運行費用低。缺點：（1）除磷效果難以再進行提高，污泥增長有一定限度，不易提高，特別是當P/BOD值高時更加如此；（2）脫氮效果也難以進一步提高，內(nèi)循環(huán)量一般以2Q為限，不易太高，否則增加運行費用；（3）對沉淀池要保持一定的溶解氧濃度，減少停留時間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn)，但溶解氧的濃度也不宜過高，以防止循環(huán)混合液對缺氧反應器的干擾。3.氧化溝工藝該工藝具有普通A/A/O處理工藝的各項優(yōu)點外，還具有氧化溝一些獨特的特點。氧化溝工藝是在傳統(tǒng)工藝的基礎上完善發(fā)展并靈活運用硝化反硝化技術的典型工藝之一，在工藝上采用連續(xù)循環(huán)式反應池的原理，將碳源

29、代謝、硝化、反硝化等一系列生物化學過程在一個閉合環(huán)路內(nèi)連續(xù)進行，氧化溝呈封閉的溝渠型，流態(tài)成推流式，溶解氧形成濃度梯度，同時具有完全混合和推流的特征，氧化溝一般為低負荷設計，內(nèi)循環(huán)流量大，就使反應器具有很強的稀釋緩沖能力，耐受沖擊負荷。優(yōu)點：（1）氧化溝具有獨特的水力流動特點，有利于活性污泥的生物凝聚過程，而且可以將其工作區(qū)分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)，用于進行硝化和反硝化作用，取得脫氮的效果；（2）不設有初沉池，有機性懸浮物在氧化溝內(nèi)能夠達到好氧穩(wěn)定的程度；（3）BOD負荷低，類同于活性污泥法的延時曝氣系統(tǒng)。氧化溝對水溫、水質(zhì)、水量的變動有較強的適應性，污泥齡一般在18-30天左右，為傳統(tǒng)活性污泥的系

30、統(tǒng)的3-6倍，可以存活，繁殖世代時間長，增殖速度慢的微生物硝化菌，在氧化溝內(nèi)能產(chǎn)生銷化反應，如運行得當，氧化溝能夠具有較高的脫氮效果，污泥產(chǎn)率低，且多易達到穩(wěn)定的程度，無需再進行消化處理；（4）脫氮效果還能進一步提高，因為脫氮效果的好壞很大一部分取決于內(nèi)循環(huán)量，要提高脫氮效果勢必要增加內(nèi)循環(huán)量，而氧化溝的內(nèi)循環(huán)量從理論上說是可以不受限制的，從而氧化溝具有很大的脫氮潛力；（5）氧化溝只有曝氣器和推進器維持溝內(nèi)的正常運行，電耗較少，運行費用更低。缺點：氧化溝的占地面積很大。4.CASS工藝CASS生物處理法是周期循環(huán)活性污泥法的簡稱，CASS池分預反應區(qū)和主反應區(qū)。在預反應區(qū)內(nèi)，微生物能通過酶的快

31、速轉(zhuǎn)移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物，經(jīng)歷一個高負荷的基質(zhì)快速積累過程，這對進水水質(zhì)、水量、PH和有毒有害物質(zhì)起到較好的緩沖作用，同時對絲狀菌的生長起到抑制作用，可有效防止污泥膨脹；隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解過程。CASS工藝集反應、沉淀、排水、功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。CASS工藝優(yōu)點:（1）運行靈活可靠      生物選擇器可以根據(jù)污水水質(zhì)情況，以好氧、缺氧和厭氧三種方式運行。選擇器可以恒定容積也

32、可以可變?nèi)莘e運行      可任意調(diào)節(jié)狀態(tài)，發(fā)揮不同微生物的生理特性      選擇器容積可變，避免產(chǎn)生污泥膨脹，提高了系統(tǒng)的可靠性      抗沖擊負荷能力強，工業(yè)廢水、城市污水處理都適用（2）處理構(gòu)筑物少，流程簡單      池子總?cè)莘e減少，土建工程費用低      不需設二次沉淀池及其刮泥設備，也不用設回流污泥泵站（3）可實現(xiàn)除磷脫氮

33、0;     調(diào)節(jié)生物選擇器可變?nèi)莘e的曝氣和非曝氣順序，提高了生物除磷脫氮效果（4）節(jié)省投資      構(gòu)筑物少，占地面積省      設備及控制系統(tǒng)簡單      曝氣強度小，不須大氣量的供氣設備      運行費用低工藝缺點：    （1）間歇周期運行，對自控要求較高；    （2）變水位運行，

34、電耗增大；    （3）容積利用率較低；     （4）污泥穩(wěn)定性不如厭氧硝化好。2.1.3沉淀池（1） 平流式沉淀池由流入裝置、流出裝置、沉淀區(qū)、緩沖層、污泥區(qū)及排泥裝置等組成； 流入裝置由配水槽、擋流板組成，流出裝置由流出槽與擋板組成，緩沖層的作用時避免已沉污泥被水流攪起以及緩解沖擊負荷，污泥區(qū)起貯存、濃縮和排泥作用，排泥方式有靜水壓力法、機械排泥法。（2）輻流式沉淀池池型呈圓形或正方形，直徑（或邊長）6-60m，池周水深1.5-3.0m，用機械排泥，池底坡度不宜小于0.05?？捎米鞒醭脸鼗蚨脸?。（3） 豎流沉式淀池池型可用圓形

35、或正方形。為了池內(nèi)水流分布均勻，池徑不宜太大，一般采用4-7m。沉淀區(qū)呈柱形，污泥斗呈截頭倒錐體。結(jié)論：輻流沉淀池工藝成熟，適合范圍廣，故采用之。2.2污泥處理工藝根據(jù)污泥處理部分的要求，其產(chǎn)生的剩余污泥進行專門處理。2.2.1污泥處理要求如下： 1、減少有機物，使污泥穩(wěn)定化；2、減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處置費用； 3、減少污泥中有毒物質(zhì)。2.2.2常用污泥處理的工藝流程 ：污水處理廠所產(chǎn)生的污泥約為處理的水的體積的0.5%-1.0%左右。這些污泥一般富含有機物、病菌等，若不加處理隨意堆放，將對周圍環(huán)境造成新的污染。在幾種常用的工藝中，a法，污泥首先進入濃縮池，然后進入消化池，去除其中的大部

36、分揮發(fā)性固體，然后經(jīng)由帶式壓濾機脫水，最后運出廠外集中處置。b法對污泥做脫水處理，方法簡單。c法則設備投資和運行費用過于昂貴，目前僅用于工業(yè)污泥和垃圾的處理。d法直接作用于農(nóng)田，對重金屬的含量要求十分嚴格，該污水處理廠同時處理生活污水和工業(yè)廢水，其中工業(yè)廢水中將不可避免的含有較多量的重金屬。一般的，我們常用b法處理污泥。其中污泥濃縮，脫水選用污泥重力濃縮，機械脫水的方案，污泥含水率能降到80%左右。詳細見后續(xù)污泥濃縮池的設計。2.2.3濃縮理論污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥，含水率很高，體積很大，輸送、處理或處置都不方便。污泥濃縮可使污泥初步減容，使其體積減小為原來的幾分之一，從而為后續(xù)處理或處置帶來

37、方便。首先，經(jīng)濃縮之后，可使污泥管的管徑減小，輸送泵的容量減小。濃縮之后采用消化工藝時，可減小消化池容積，并降低加熱量；濃縮之后直接脫水，可減少脫水機的臺數(shù)，并降低污泥調(diào)質(zhì)多需要的絮凝劑的投加量。污泥濃縮使體積減小的原因，是濃縮將污泥顆粒中的一部分水從污泥中分離出來。從微觀看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛細水、吸附水和結(jié)合水四部分，如圖4.1。圖2-2 污泥內(nèi)的水分空隙水系指存在于污泥顆粒之間的一部分游離水，占污泥中總含水量的65%85%之間；污泥濃縮可將絕大部分的空隙水從污泥中分離出來。毛細水系指污泥顆粒之間的毛細管水，約占污泥中含水量的15%25%之間；濃縮作用不能將毛細水份力，必須采用

38、自然干化或機械脫水進行分離。吸附水系指吸附在污泥顆粒上的一部分水分，由于污泥顆粒小，具有較強的表面吸附能力，因而濃縮或脫水方法均難以使吸附水與污泥顆粒分離。結(jié)合水是顆粒內(nèi)部的化學結(jié)合水，只有改變顆粒的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，才可能將結(jié)合水分離。吸附水和結(jié)合水一般占污泥濃縮含水量的10%左右，只有通過高溫加熱或焚燒等方法，才能將這兩部分水分離出來。污泥濃縮主要有重力濃縮，氣浮濃縮和離心濃縮三種工藝形式。國內(nèi)目前以重力濃縮為主，但隨著氧化溝、A2/O等污水處理新工藝的不斷增多，氣浮濃縮和離心濃縮將會有較大的發(fā)展。事實上，這兩種濃縮方法在國外早已有了非常成熟的運行實踐經(jīng)驗。綜上考慮，采用國內(nèi)比較成熟的重力濃縮工藝

39、形式對污泥進行濃縮。重力濃縮本質(zhì)上一種沉淀工藝，屬于壓縮沉淀。濃縮前由于污泥濃度較高，顆粒之間彼此接觸支撐。濃縮開始后，在上層顆粒的重力作用下，下層顆粒間隙水被擠出界面，顆粒之間相互擁擠得更加緊密。通過這種擁擠和壓縮過程，污泥濃度進一步提高，上層的上清液溢流排出，從而實現(xiàn)污泥濃縮。2.3 CASS工藝概述2.3.1 CASS池的主要結(jié)構(gòu)(1)預反應區(qū) 在反應器的前段設置預反應區(qū)，這是CASS工藝與SBR工藝的重要區(qū)別之一。在預反應區(qū)中，污水中的溶解性有機物能通過酶反應機理迅速去除。通過維持預反應區(qū)的缺氧狀態(tài)，可有效防止污泥膨脹，同時通過主反應區(qū)污泥回流到預處理區(qū)，進行反硝化過程進行生物脫氮。為

40、保證CASS曝氣池預反應區(qū)內(nèi)高的污泥濃度(形成一個高負荷的基質(zhì)降解過程，緩解水質(zhì)水量沖擊，抑制絲狀菌生長，有效防止污泥膨脹)，將曝氣池后部部分污泥回流至曝氣池前端(回流比67%)，設計采用每間池子1臺污泥回流泵，剩余污泥污泥回流泵排向污泥濃縮池進行濃縮。(2)主反應區(qū) 完成污水中絕大部分有機物、氨氮及磷的去除，保障出水全面達標。CASS好氧反應池在好氧運行(曝氣階段)時，有大量的硝化菌進行硝化作用；而在缺氧(沉淀和潷水階段)運行時，污泥中的兼性反硝化菌則進行反硝化反應。硝化及反硝化使整個系統(tǒng)具有較高的脫氮效果。（3）污泥回流/剩余污泥排放系統(tǒng) 利用回流泵完成主反應區(qū)到預反應區(qū)的污泥回流過程(回

41、流量約67%)，同時，利用閥門控制，定期完成的剩余污泥排放。（4）潷水裝置 潷水器是CASS工藝中的關鍵設備，設置在CASS反應池的末端設有可升降的潷水器，以實現(xiàn)處理達標水的外排。每次潷水階段開始時，潷水器以設定的速度首先由原始位置降至水面，然后隨水面緩慢下降，上清液通過潷水器排出。潷水器排水均勻，不會擾動已沉淀的污泥層。潷水器設計獨特，可有效防止浮渣進入系統(tǒng)出水，充分保證了處理效果。2.3.2 CASS工藝的主要技術特征2.3.2.1 連續(xù)進水，間斷排水傳統(tǒng)SBR工藝為間斷進水，間斷排水，而實際污水排放大都是連續(xù)或半連續(xù)的，CASS工藝可連續(xù)進水，克服了SBR工藝的不足，比較適合實際排水的特

42、點，拓寬了SBR工藝的應用領域。雖然CASS工藝設計時均考慮為連續(xù)進水，但在實際運行中即使有間斷進水，也不影響處理系統(tǒng)的運行。2.3.2.2 運行上的時序性CASS反應池通常按曝氣、沉淀、潷水和閑置四個階段根據(jù)時間依次進行。 曝氣階段：由曝氣系統(tǒng)向反應池內(nèi)供氧，此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的NH3-N通過微生物的硝化作用轉(zhuǎn)化為NO3-N。 沉淀階段：此時停止曝氣，微生物利用水中剩余的DO進行氧化分解。反應池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉(zhuǎn)化，開始進行反硝化反應。污泥逐漸沉到池底，上層水變清。 潷水階段：沉淀結(jié)束后，置于反應池末端的潷水器開始工作，自上而下逐層排出上清液。 閑置階段：閑置

43、階段即是潷水器上升到原始位置階段。 為了保持適當?shù)奈勰酀舛?，系統(tǒng)根據(jù)產(chǎn)生的污泥量排出相應數(shù)量的剩余污泥。這樣，通過反復循環(huán)操作完成污水的連續(xù)處理過程。2.3.23 運行過程的非穩(wěn)態(tài)性每個工作周期內(nèi)排水開始時CASS池內(nèi)液位最高，排水結(jié)束時，液位最低，液位的變化幅度取決于排水比，而排水比與處理廢水的濃度、排放標準及生物降解的難易程度等有關。反應池內(nèi)混合液體積和基質(zhì)濃度均是變化的，基質(zhì)降解是非穩(wěn)態(tài)的。2.3.24 溶解氧周期性變化，濃度梯度高CASS在反應階段是曝氣的，微生物處于好氧狀態(tài)，在沉淀和排水階段不曝氣，微生物處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)。因此，反應池中溶解氧是周期性變化的，氧濃度梯度大、轉(zhuǎn)移效率

44、高，這對于提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節(jié)約能耗都是有利的。實踐證實對同樣的曝氣設備而言，CASS工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有較高的氧利用率。2.3.3 CASS工藝的主要優(yōu)點2.3.3.1 工藝流程簡單，占地面積小，投資較低CASS的核心構(gòu)筑物為反應池，沒有二沉池及污泥回流設備，一般情況下不設調(diào)節(jié)池及初沉池。因此，污水處理設施布置緊湊、占地省、投資低。2.2.3.2 生化反應推動力大在完全混合式連續(xù)流曝氣池中的底物濃度等于二沉池出水底物濃度，底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據(jù)生化動力反應學原理，由于曝氣池中的底物濃度很低，其生化反應推動力也很小，反應速率和有機物去除效率都比較低；在理

45、想的推流式曝氣池中，污水與回流污泥形成的混合流從池首端進入，成推流狀態(tài)沿曝氣池流動，至池末端流出。作為生化反應推動力的底物濃度，從進水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度，整個反應過程底物濃度沒被稀釋，盡可能地保持了較大推動力。此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合，不存在縱向的返混。CASS工藝從污染物的降解過程來看，當污水以相對較低的水量連續(xù)進入CASS池時即被混合液稀釋，因此，從空間上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇；而從CASS工藝開始曝氣到排水結(jié)束整個周期來看，基質(zhì)濃度由高到低，濃度梯度從高到低，基質(zhì)利用速率由大到小，因此，CASS工藝屬理想的時間順序上的推流式反應器，生

46、化反應推動力較大。2.3.33沉淀效果好CASS工藝在沉淀階段幾乎整個反應池均起沉淀作用，沉淀階段的表面負荷比普通二次沉淀池小得多，雖有進水的干擾，但其影響很小，沉淀效果較好。實踐證明，當冬季溫度較低，污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30高達96%的情況，只要將沉淀階段的時間稍作延長，系統(tǒng)運行不受影響。2.3.3.4運行靈活，抗沖擊能力強，可實現(xiàn)不同的處理目標CASS工藝在設計時已考慮流量變化的因素，能確保污水在系統(tǒng)內(nèi)停留預定的處理時間后經(jīng)沉淀排放，特別是CASS工藝可以通過調(diào)節(jié)運行周期來適應進水量和水質(zhì)的變比

47、。當進水濃度較高時，也可通過延長曝氣時間實現(xiàn)達標排放，達到抗沖擊負荷的目的。在暴雨時，可經(jīng)受平常平均流量6倍的高峰流量沖擊，而不需要獨立的調(diào)節(jié)地。多年運行資料表明，在流量沖擊和有機負荷沖擊超過設計值23倍時，處理效果仍然令人滿意。而傳統(tǒng)處理工藝雖然已設有輔助的流量平衡調(diào)節(jié)設施，但還很可能因水力負荷變化導致活性污泥流失，嚴重影響排水質(zhì)量。當強化脫氮除磷功能時，CASS工藝可通過調(diào)整工作周期及控制反應池的溶解氧水平，提高脫氮除磷的效果。所以，通過運行方式的調(diào)整，可以達到不同的處理水質(zhì)。2.3.3.5不易發(fā)生污泥膨脹污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題，由于污泥沉降性能差，污泥與水無法在二沉池

48、進行有效分離，造成污泥流失，使出水水質(zhì)變差，嚴重時使污水處理廠無法運行，而控制并消除污泥膨脹需要一定時間，具有滯后性。因此，選擇不易發(fā)生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設計中必須考慮的問題。由于絲狀菌的比表面積比菌膠團大，因此，有利于攝取低濃度底物，但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小，在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖，但由于膠團細菌比增殖速率較大，其增殖量也較大，從而較絲狀菌占優(yōu)勢。而CASS反應池中存在著較大的濃度梯度，而且處于缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出菌膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌屬，有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從

49、而提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。2.3.3.6適用范圍廣，適合分期建設CASS工藝可應用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；連續(xù)進水的設計和運行方式，一方面便于與前處理構(gòu)筑物相匹配，另一方面控制系統(tǒng)比SBR工藝更簡單。對大型污水處理廠而言，CASS反應池設計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。當處理水量小于設計值時，可以在反應地的低水位運行或投入部分反應池運行等多種靈活操作方式；由于CASS系統(tǒng)的主要核心構(gòu)筑物是CASS反應池，如果處理水量增加，超過設計水量不能滿足處理要求時，可同樣復制CASS反應池，因此CASS法污水處理廠的建設可隨企業(yè)的發(fā)展而發(fā)展，它的階段建造和擴建較傳統(tǒng)活

50、性污泥法簡單得多。2.3.37剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅27天，而CASS法泥齡為25-30天，所以污泥穩(wěn)定性好，脫水性能佳，產(chǎn)生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD產(chǎn)生0.20.3kg剩余污泥，僅為傳統(tǒng)法的60左右。由于污泥在CASS反應池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO2/g·MLSS·h以下，一般不需要再經(jīng)穩(wěn)定化處理，可直接脫水。而傳統(tǒng)法剩余污泥不穩(wěn)定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/g·MLSS·h ，必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。2.3.4 CASS工藝應注意的問題2.3.4.1水量平衡工業(yè)廢水和生活污

51、水的排放通常是不均勻的，如何充分發(fā)揮CASS反應池的作用，與選擇的設計流量關系很大，如果設計流量不合適，進水高峰時水位會超過上限，進水量小時反應池不能充分利用。當水量波動較大時，應考慮設置調(diào)節(jié)池。23.4.2控制方式的選擇CASS工藝的日益廣泛應用，得益于自動化技術發(fā)展及在污水處理工程中的應用。CASS工藝的特點是程序工作制，可根據(jù)進水及出水水質(zhì)變化來調(diào)整工作程序，保證出水效果。整套控制系統(tǒng)可采用現(xiàn)場可編程控制（PLC）與微機集中控制相結(jié)合，同時為了保證 CASS工藝的正常運行，所有設備采用手動自動兩種操作方式，后者便于手動調(diào)試和自控系統(tǒng)故障時使用，前者供日常工作使用。2.3.4.3 曝氣方式

52、的選擇CASS工藝可選擇多種曝氣方式，但在選擇曝氣頭時要盡量采用不堵塞的曝氣形式，如穿孔管、水下曝氣機、傘式曝氣器、螺旋曝氣器等。采用微孔曝氣時應采用強度高的橡膠曝氣盤或管，當停止曝氣時，微孔閉合，曝氣時開啟，不易造成微孔堵塞。此外，由于CASS工藝自身的特點，還可根據(jù)其運行周期和DO等情況自動開啟或關閉曝氣機，達到在滿足廢水要求的前提下節(jié)約能耗的目的。2.3.4.4 排水方式的選擇CASS工藝的排水要求與SBR相同，目前，常用的設備為旋轉(zhuǎn)式撇水機，其優(yōu)點是排水均勻、排水量可調(diào)節(jié)、對底部污泥干擾小，又能防止水面漂浮物隨水排出。CASS工藝沉淀結(jié)束需及時將上清液排出，排水時應盡可能均勻排出，不能

53、擾動沉淀在池底的污泥層，同時，還應防止水面的漂浮物隨水流排出，影響出水水質(zhì)。目前，常見的排水方式有固定式排水裝置如沿水池不同深度設置出水管，從上到下依次開啟，優(yōu)點是排水設備簡單、投資少，缺點是開啟閥門多、排水管中會積存部分污泥，造成初期出水水質(zhì)差。浮動式排水裝置和旋轉(zhuǎn)式排水裝置雖然價格高，但排水均勻、排水量可調(diào)、對底部污泥干擾小，又能防止水面漂浮物隨出水排出，因此，這兩種排水裝置目前應用較多，尤其旋轉(zhuǎn)式排水裝置，又稱潷水器，以操作靈活、運行穩(wěn)定性高等優(yōu)點受到設計人員和用戶的青睞。2.3.5 CASS的經(jīng)濟性實踐證明，CASS工藝日處理水量小則幾百立方米，大則幾十萬立方米，只要設計合理，與其它方

54、法相比具有一定的經(jīng)濟優(yōu)勢。它比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省投資20%-30%，節(jié)省土地30%以上。當需采用多種工藝串聯(lián)使用時，如在CASS工藝后有其它處理工藝時，通常要增加中間水池和提升設備,將影響整體的經(jīng)濟優(yōu)勢，此時，要進行詳細的技術經(jīng)濟比較，以確定采用CASS工藝還是其它好氧處理工藝。由于CASS工藝的曝氣是間斷的，利于氧的轉(zhuǎn)移，曝氣時間還可根據(jù)水質(zhì)、水量變化靈活調(diào)整，均為降低運行成本創(chuàng)造了條件。總體而言，CASS工藝的運行費用比傳統(tǒng)活性污泥法稍低。第三章 總體設計3.1設計規(guī)模污水處理廠按6000 m3/d處理城市污水的規(guī)模進行設計。3.2小區(qū)生活污水、污泥的處理目標3.2.1設計原則 所選工藝流程簡單可靠，布置緊湊，確保達到污水綜合排放標準的二級標準；同時最大程度地降低工程投資和運行成本，減少整個設施的占地面積。 由于該項目生活污水水質(zhì)水量變化較大，因此系統(tǒng)應具有較高的抗沖擊負荷能