某污水处理厂设计计算说明书cass工艺毕业设计.docx

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某污水处理厂设计计算说明书cass工艺毕业设计

某污水厂设计计算说明书

三处理构筑物设计…………………………………………………………7

四污水厂总体布置……………………………………………………………39

主要构（建）筑物与附属建筑物………………………………………39

污水厂平面布置………………………………………………………40

一总论

1.课程设计的内容和深度

目的：

加深理解所学专业知识，培养运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图等方面得到锻炼。

内容：

对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水处理厂的平面布置和高程布置。

完成设计计算说明书和设计图（污水处理厂平面布置、高程布置图、某构筑物工艺图各一张）。

深度:

初步设计

2.基本资料

（1）.水质水量

项目规模：

长沙某污水处理厂主要处理该市某地区的工业及居民废水。

考虑远期发展，设计水量扩大一倍。

进水水质：

BOD5=160mg/L;COD=280mg/L;SS=150mg/L;TN=335mg/L;磷酸盐（以P计）=1.8mg/L。

（2）.处理要求

（1）要求出水水质满足GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级B排放标准，即：

pH=6～9;BOD5≤20mg/L;COD≤60mg/L;SS≤20mg/L;TN≤20mg/L;NH3-N≤8mg/L,磷酸盐（以P计）≤1mg/L。

（3）.厂区地形

污水厂选址区域高程为44~47米（黄海高程）；平均地面标高45m。

污水通过干渠以自流方式到厂边，厂边干渠管底标高为39米（黄海高程），出水排入厂址北部的北湖，北湖最高水位41m。

（4）.城市概况

1）地理位置

长沙市位于湖南省东部偏北,湘江下游和长浏盆地西缘。

其地域范围为东经111°53′～114°15′,北纬27°51′～28°41′。

东邻江西省宜春地区和萍乡市，南接株洲、湘潭两市，西连娄底、益阳两市，北抵岳阳、益阳两市。

2）地形、地貌

地形起伏较大，整个地势为东西南高，北部低。

东西长约230公里，南北宽约88公里。

全市土地面积11819.5平方公里，其中城区面积556平方公里。

3）气候、气象

气候：

属亚热带季风性湿润气候，四季分明，春末夏初多雨，夏末秋季多旱，夏冬季长，春秋季短，夏季约118—127天，冬季117—122天，春季61—64天，秋季59—69天。

春温变化大，夏初雨水多，伏秋高温久，冬季严寒少。

风向：

冬季主导风向为北风，夏季主导风向为东南风。

降雨：

年降水量约1300毫米。

气温：

市内平均气温16.8——17.2°C，全年无霜期约275天。

年极端最低气温仅-2.9℃，极端最高气温为38℃。

（5）.水文地质

（1）水文：

北湖水位二十年一遇洪水位为43米，五十年一遇的洪水位为45米，常年水位41米（以上标高均为吴淞高程）。

（2）地质：

该区为平原地带，地基承载力均在18t/m2以上。

地震烈度为六级

二工艺流程

循环式活性污泥法（CyclicActivatedSludgeSystem，简称CASS）是在SBR基础上发展起来的一种新型污水处理工艺。

该工艺最早是在美国森维柔废水处理公司于1975年研究成功并推广应用的废水处理新技术专利。

CASS工艺集曝气与沉淀于一池内，取消了常规活性污泥的初沉池和二沉池。

它是在CASS反应池前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。

工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。

运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等，通过调整这些参数使污水处理厂在满足出水水质要求的条件下降低运行成本。

CASS工艺分预反应区和主反应区。

在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。

CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。

CASS工艺的优点

（1）工艺流程简单，占地面积小，投资较低

CASS的核心构筑物为反应池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。

因此。

污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。

（2）生化反应推动力大

在完全混合式连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度，底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。

根据生化动力反应学原理，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反应推动力也很小，反应速率和有机物去除效率都比较低；在理想的推流式曝气池中，污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入，成推流状态沿曝气池流动，至池末端流出。

作为生化反应推动力的底物浓度，从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了较大推动力。

此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的返混。

CASS工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，因此，CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。

（3）沉淀效果好

CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。

实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运行。

实验和工程中曾遇到SV高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。

（4）运行灵活，抗冲击能力强

CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化。

当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。

在暴雨时。

可经受平常平均流量6倍的高峰流量冲击，而不需要独立的调节池。

多年运行资料表明。

在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值2~3倍时，处理效果仍然令人满意。

而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。

当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。

所以，通过运行方式的调整，可以达到不同的处理水质。

（5）不易发生污泥膨胀

污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题，由于污泥沉降性能差，污泥与水无法在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行，而控制并消除污泥膨胀需要一定时间，具有滞后性。

因此，选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。

由于丝状茵的比表面积比茵胶团大，因此，有利于摄取低浓度底物，但一般丝状茵的比增殖速率比非丝状茵小，在高底物浓度下茵胶团和丝状茵都以较大速率降解物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状茵占优势。

而CASS反应池中存在着较大的浓度递度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出茵胶团细菌，使其成为曝气池中的优势茵属，有效地抑制丝状茵的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。

（6）适用范围广，适合分期建设

CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。

对大型污水处理厂而言，CASS反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。

当处理水量小于设计值时，可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。

（7）剩余污泥量小，性质稳定

传统活性污泥法的泥龄仅2~7天，而CASS法泥龄为25~30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。

去除1.0kgBOD产生0.2~0.3kg剩余污泥，仅为传统法的60%左右。

由于污泥在CASS反应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l0mgO2/gMISS·h以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。

而传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/gMLSS·h，必须经稳定化后才能处置。

与其他工艺对比

1.与传统活性污泥法相比

①建设费用低。

省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省20％—30％。

工艺流程简单，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CAS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35％。

（以10万吨的城市污水处理厂为例：

传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS工艺总投资约1.1亿；传统活性污泥法占地面积约为180亩，CASS法占地面积约120亩。

）

②运行费用省。

由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运行费用可节省10％—25％。

③有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮除磷功能。

（对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。

）

④管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。

⑤污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。

2.与SBR或CAST相比

①CASS反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态，因此，提高了对难降解有机物的去除效果；

②CASS进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控件元件，单个池子可独立运行，而SBR或CAST进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上交替使用，增加了控制系统的复杂程度。

③CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为1/2—3/4；CASS抗冲击能力较好。

④CASS比CAST系统简单。

该工艺流程比较简单，主要有粗格栅、提升泵、细格栅、曝气沉砂池、CASS池等。

该工艺占地少，投资省，运行管理方便，处理效率优良。

工艺流程图如下：

图2-1：

工艺流程图

三处理构筑物设计

设计进、出水水质及去除率如下表：

表3—1：

设计进、出水水质及去除率

COD

BOD

SS

进水水质

280mg/L

160mg/L

150mg/L

出水水质要求

《60mg/L

《20mg/L

《20mg/L

集水井的设计

集水井即集水池，由于城市的污水水量基本是按照时间段来变化的，而且各个季节的水量也不相同，为了使水泵启动不会过于频繁，调蓄进水与水泵送水之间的不均衡，因此在粗格栅后与提升泵前设计一口集水井。

设计流量为20000,即0.232,取变化系数K=1.51,则q=0.35。

设计集水井水力停留时间HRT=1h,则集水井的容积为1小时进水总量，V=0.353600=1260。

设计该集水井深8m,宽12m，长15m。

则实际体积为1440>1260（符合要求）。

格栅的设计与计算

格栅