污水处理厂CAST设计计算ord范本精选.docx
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污水处理厂CAST设计计算ord范本精选
《水污染控制工程》
课程设计
班级：
环工0702学号：
071601433
姓名：
左燕
指导老师：
陈广元
扬州大学环境科学与工程学院
二零一零年一月
一、设计任务3
（一）工程概述3
（二）原始资料3
（三）设计要求3
二、设计计算4
（一）设计水量4
（二）设计水质4
（三）设计方案4
（四）工艺计算8
1、粗格栅8
2、集水间9
3、泵房10
4、细格栅10
5、沉砂池11
6、CASS也13
7、空气管系统18
8、消毒池18
9、污泥浓缩池18
三、平面布置和高程布置20
（一）平面布置20
（二）高程布置20
四、主要参考文献22
，、设计任务
（一）、工程概述
某城镇位于长江下游，现有常住人口90000人。
该城镇规划期为十年
（2000-2010），规划期末人口为100000人，生活污水排放定额为220L/（cap・d），拟建一城镇污水处理厂，处理全城镇污水，同时，要求所有工业污水均处理达到国家排放下水道标准后再排放城镇下水道。
污水处理厂排放标准为中华人民共和
国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002中一级标准的
B标准，主要控制指标如下：
CODcr：
=60mg/L
BOD5
=20mg/L
石油类:
:
=3mg/L
SS:
=20mg/L
pH:
6-9
色度：
三30倍
NhkN:
=15mg/L
总磷：
=1.5mg/L
（二八
原始资料
1、气象资料：
（1）气温：
全年平均气温为18.5C,最高气温为42.0C,最低气温为-6.0C
⑵降雨量：
年平均1125.5mm日最大238.0mm
⑶最大积雪深度600mm最大冻土深度30mm
（4）主要风向：
冬季——西北风
夏季——东南风
⑸风速：
历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s
2、排水现状：
城镇主干道下均敷设排污管、雨水管道，雨污分流。
3、排放水体：
污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为6.30m，排放水体常年平均水位标高为3.20m,最高洪水位为5.20m。
该水体为全镇生活和灌溉水源，镇规划确保其水质不低于三类水标准。
（三八设计要求
1、工艺选择要求技术先进，在处理出水达到排放要求的基础上，鼓励采用新技术。
2、充分考虑污水处理与废水利用相结合，如：
废水灌溉、污泥还田、废水养殖等。
3、除磷脱氮是工艺选择中关键之一，方案设计中必须全面考虑。
4、工程造价是工程经济比较的基础，控制工程总造价是小城镇生活污水处理的关键之一。
5、工程运行管理方便，处理成本低。
结合小城镇的特点，设计污水运行管理系统，该系统主要解决如下几个问题：
（1）最大限度降低处理成本，具体包括处理动力、人员工资、设备维修等费用。
（2）污水处理厂间隙运转情况下，如何保证出水水质。
】、设计计算
Kz=
2.7
2.7
254.60.11
=1.47
（一）、设计水量
Q=220X100000=2.2万t/d=254.6L/s
则Q设=1.47X254.6L/s=374.3L/s=3.234万t/d
（二八设计水质
项目
进水（mg/L）
出水（mg/L）
去除量（mg/L）
去除率％
COD
300
60
240
80
BOD
180
20
160
89
SS
200
20
180
90
NH-N
30
15
15
50
总磷
5
1.5
3.5
70
（三八设计方案
对于处理能力小于10万吨/天的中小型污水处理场来说，氧化沟和SBR及其改良工艺如：
CASS;CAST;ICEA等工艺是首选工艺。
其原因是：
1、去除有机物及NP效率高；抗冲击负荷能力强；可不设初沉池及二沉池，设施简单，省基建费，方便管理；
2、基建费低，且规模越小，优势越明显；处理设备基本可实现国产化，设备费大幅降低。
3、由于中小城市水量、水质负荷变化大，经济水平有限，技术力量相对薄弱，管理水平相对较低等特点，采用氧化沟和SBR及其改进型是适宜的。
传统活性污泥及其改进型A/0、A2/0、AB工艺，处理单元多，操作管理复杂，尤其是污泥厌氧消化工艺，对管理水平要求较高。
污泥厌氧消化可回收一部分能量，根据我国污水处理的实践经验，污水处理厂设计规模达到20X104m3/d以上，才具有经济性。
这里对CAS番口Carrousel氧化沟做一对比：
1、优缺点比较
CASS也：
优点：
（1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污染物的冲击。
（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
（6）反应池内存在DOB0I5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
（7）CASS系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
（8）适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
（9）工艺流程简单、造价低。
主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
缺点：
（1）容积利用率低、出水不连续、运行控制复杂。
（2）需曝气能耗多，污泥产量大。
卡罗塞（Carrousel）氧化沟：
优点：
工艺的可靠性高；运行简单；能在不影响出水水质的前提下，处理冲击/有毒负荷；适用于小型处理厂的经济工艺；与延时曝气相比，能耗更少；能去除营养物；出水水质好；污泥稳定；污泥产量少。
缺点：
结构大，需要的空间更大；F/M低，容易引起污泥膨胀；一些改进的
氧化沟工艺是有专利权的，可能就需要使用许可费；与传统CMA岳口推流式处理
工艺相比，曝气能耗更高；很难进行厂区扩建。
2、体积比较
氧化沟体积计算
1、硝化容积
总污泥龄一般取10〜30d左右,取25d;曝气池溶解氧浓度DO=2mg/L.要求出水水质NH-N=2mg/L，NO~N=10mg/L
⑴由于设计的出水BOD5为20mg/L,处理水中非溶解性BOD5值可用下列公式求得，此公式适用于氧化沟。
BOD5f=0.7Ce1.421—e°2351=0.7201.421-e^.235=13.6mg/L
式中Ce出水中BOD5的浓度,mg/L。
因此，处理水中溶解性BOD5为:
20-13.6=6.4mg/L
（2）采用污泥龄25d,则日产泥量据公式
aQLr0.622000（180-6.4）
r916.6kg/d
1btw1000（10.0530）
式中Q氧化沟设计流量，m3/d;
a污泥增长系数,一般为0.5〜0.7,取0.6;
b污泥自身氧化率,一般为0.04〜0.1,取0.05（1/d）;
Lr（Lo-Le）,去除的BOD5浓度,mg/L;
tm污泥龄,d;
Lo进水BOD5浓度,mg/L;
Le出水溶解性BOD5浓度,mg/L
般情况下,其中有12.4%为氮，近似等于总凯式氮（TKN）中用合成部分为
TKN中有113・661000
22000
=5.2mg/L用于合成
0.124X916.6=113.66kg/d
需用于氧化的NH-N=30-5.2-2=22.8mg/L
需用于还原的NQN=22.8-10=12.8mg/L
（3）原假定污泥龄为25d,则硝化速率Jn=—=0.04L/d
25
单位基质利用率
4+b004+005
U^^^==0.15kgBOD5/（kgMLVSS・d）
a0.6
式中Jn硝化速率1/d;
a污泥增长系数,一般为0.5〜0.7,取0.6;
b污泥自身氧化率，一般为0.04〜0.1,取0.05（1/d）。
活性污泥浓度MLSS-般为2000〜4000mg/L（也可采用高达6000mg/L）,这里取MLSS=4000mg/L,在一般情况下，MLVSS（混合液可挥发性悬浮固体浓度）与MLSS的比值是比较的固定的，在0.75左右。
在这里取0.75。
故MLVSS=0.7X4000=3000mg/L;
所需MLVSS总量=21422000=26598.9kg;
0.177勺000
硝化容积:
Vn=（26598.9/3000）X1000=8866.3m3;
2、反硝化区容积
18.5C时,反硝化速率为
qdn=[0.03（—）0.029p（T-0）
M
-
0.03
疋十0.029
^lO3^16
24丿
1.08
（18.5_20）
=0.028kg/（kg•d）
式中F有机底物降解量,即BOD5的浓度，mg/L;
M微生物量，mg/L;
9脱硝温度修正系数,取1.08。
还原NQN的总量=12822000=281.6kg;
1000
脱氮所需MLSS=2816=10057.14kg;
0.028
脱氮所需池容:
Vdn=10057.14=3352.4m3。
3.0
3、氧化沟总容积
总池容为V=V+Vdn=8866.3+3352.4=12218.7m3。
CASS也体积计算计算
1）有机基质降解率：
n=（Sa-Se）/Sa=^20=89%
180
2）
0.018200.75
0.89
BOD污泥负荷Ns:
Ns二K2Sef
=0.303kgBOD5/（kgMLSS•d）
K2――有机基质降解速率常数，生活污水的K2值取0.018L/（mg•d）
Se――混合液中残存的有机基质浓度，已知为20mg/L
f――混合液中挥发性悬浮物固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般
在生活污水中，f=0.75
3）污泥指数（SVI）值：
德国ATV标准SVI设计值
处理目标
SVI（mL/g）
工业废水影响小
工业废水影响大
无硝化
100~150
120~1801
硝化（及反硝化）
100~150
120~180
污泥稳定
75~120
120~150
由表知：
SVI=110
4）混合液污泥浓度Nw
般CAS池的活性污泥浓度Nw控制在2.5—4.0kg/m3内,污泥指数SVI大
Q（Sa-Se）
NsNwf
3
m3，取5200m
CAS池容积（负荷计算法）
22000（0-18-°-°^5164
0.3033.00.75
Ns——BOD污泥负荷率，kgBOD/（kgMLSS•d）
比较得知CASST艺主体构筑物比氧化沟小很多，更经济。
由上总结确定选用CASST艺
（四）、工艺计算
1、粗格栅
设两组粗格栅，一用一备。
栅前水深为h=0.4m（取0.3~0.5m）,过栅流速
为v=0.9m/s（取0.6~1.0m/s），格栅安装倾角为。
=60"（取60—75）
格栅计算草图如下
Li
S6：
SPX：
aiM
3）进入渠道内的流速：
0.38°”/
v0.73m/s
1.310.4
4）水通过格栅的水头损失hi
设栅条断面为锐边矩形断面，则形状系数B=2.42,格栅受污染物堵塞
时水头损失增加倍数k=3
山='（S）"3-sin：
k
e2g
=2.42X（0.01/0.03）4/3X0.732/（2X9.8）Xsin60°X3
=0.04m
5）栅后槽总高度H:
栅前渠道超高h2一般取0.3m
H=h+h1+h2=0.5+0.04+0.3=0.84m
6）栅槽总长度：
l1取1.0m,l2取1.1m
H10.5+0.3
l=l1l2一=1.01.1匸：
2.6m
tan60tan60
7）
单个格栅
QmaxW86400
KZ1000
0.380.0786400
1.471000
33
=1.56m/d>0.2m/d
每日栅渣量（总）
宜采用机械清渣。
设格栅对SS的去除率为15%其他的均视为不变
出水水质：
SS:
200X（1-15%）=170mg/L,2、集水间
选择集水池与机器间合建的矩型泵站，选三台水泵（两用一备），每台水泵
的流量为：
Qma==187.2L/s
2
集水间的剖面计算草图如下图所示：
最咼水位
进水管
最低水位
水泵吸水管
集水间的容积计算：
V总=V有效+V死水
有效容积相当于一台水泵5min工作的出水水量，也等于最高水位与最低水位之间的调节容积：
3
V有效=0.188X5X60=56.4m
死水容积为最低水位以下的容积：
吸水喇叭口距池低高度取0.5m,最低水位距喇叭口0.5m。
设有效水位高为1.5m，则集水间面积为：
F=37.6m2
1.5
贝U:
V死水=37.6X1.0=37.6m3
V总=V有效+V死水=56.4+37.6=94m3
集水池水位为h1=1.5+0.5+0.5=2.5m
集水池总高为：
H=h+h2=2.5+0.5=3.0m（h2：
超高，取0.5m）
取集水间宽3.8m,长10m
3、泵房（高程布置时计算选取）4、细格栅
设2组格栅，则Q=Qax/2=0.188m3/s
1）栅条间隙宽度b取8mm
栅条间隙数n：
^叫汁
0.188sin60
0.0080.40.9
2）格栅宽度（栅条宽度s取0.01m）
B=s（n—1）+bn=0.01X60+0.008X61=1.1m
3）进入渠道内的流速:
0.188
v=
1.10.4
=0.43m/s
4）水通过格栅的水头损失hi
设栅条断面为锐边矩形断面，则形状系数B=2.42,格栅受污染物堵塞
时水头损失增加倍数k=3
2
h1=-（―）3-sin:
kb2g
=2.42X（0.01/0.008）4/3X0.432/（2X9.8）Xsin60°X3=0.080m
5）栅后槽总高度H:
栅前渠道超高h2一般取0.3m
H=h+h1+h2=0.5+0.080+0.3=0.9m
6）栅槽总长度：
h取1.0m,l2取1.1m
H.0.3+0.5
Il2—7=1.01.1—:
-2.6m
tan60otan60o
7）每日栅渣量（总）单个格栅W=Qmax*86400
0.1880.0986400
1.471000
33
=0.995m/d>0.2m/d
31000
每日栅渣量（总）W取1.99,宜采用机械清渣
5、沉砂池
本工艺选用曝气沉砂池，1座分2格,每格两个沉沙斗设计参数
（1）旋流速度应保持：
0.25〜0.3m/s
（2）水平流速取0.1m/s
（3）最大流量时停留时间为1〜3min
（4）有效水深应为2〜3m,宽深比一般采用1〜1.5
（5）长宽比可达5,当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板
（6）1m污水的曝气量为0.2m3空气
（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6〜0.9m,送气管应设置调节气量的闸门
（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡
板
（9）池子的进口和出口布置应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板
（10）池内应考虑设消泡装置
设计计算
（1）池子总有效容积V
设最大设计流量时的流行时间t=2.0min，则
V二Qmaxt=0.3742.060=45m3
（2）水流断面积A
设v_,=0.1m/s（水平流速），则
A=Qmax二^0374=3.74m2
v0.1
（3）池总宽度B
设h2=1.5m（设计有效水深），则
B=A=3iZ4=2.50mhb1.5
设d=0.2m3/m3（1m3污水所需空气量），则
3
q二dQmax3600=0.20.3743600=269m/h
（7）沉砂室所需容积V设T=2d（清除沉砂的间隔时间），则
=0.374x30x2x86400
1.47X106
=1.32（m3）
式中，X——城市污水沉砂量［m3/106m3（污水）］取30
Kz――生活污水流量总变化系数
（8）每个沉砂斗容积V0每格设有2个沉砂斗，则
V0=132=0.33（m3）
22
（9）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为55
斗高h3=0.5m,沉砂斗上口宽：
2h3+aa1
tan55
沉砂斗容积
Vo-^Qa22aq2a；）二05^1.2221.20.520.52）66
=0.38m3~0.33m3
（10）沉砂室高度h3采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗
12—2汇12—02他=佗+0.06丨2=0.5+0.06（）=0.78m
2
（11）池总高度H设超高h=0.3m,则
H=0+h2+h3=0.3+1.5+0.78=2.58m
（12）砂用单口泵吸式排砂机吸入砂水分离器，经砂水分离器的水回流到沉
砂池。
沉砂经污泥管道送至污泥浓缩池。
经曝气沉砂池的处理，可去除85%勺悬浮物。
故经处理后的出水水质为：
SS:
200X（1-85%）=30mg/L
6、CASS也
（1）V二5200m3
（2）BOD污泥负荷率与污泥增长率的关系：
X-YSa-SeQ-KdVXv
△X――每日增长（排放）的挥发性污泥量（VSS,kg/d
Y――产率系数，即微生物每代谢1kgBOD所合成的MLVSSk数。
根据生活污水和部分工业废水的Y、Kd值表，取Y=0.55
Kd――活性污泥微生物的自身氧化率亦称为衰减系数，取0.07
3
Xv――混合液中挥发性悬浮固体量（MLVSS））kg/m。
MLVSS二MLSSf,
即XV二Nwf二XV二Nwf=3.00.75=2.25
Q每日处理污水量，已知为22000nn/d
Sa――经预处理后，进入曝气池污水含有的有机污染物的浓度。
因曝气
沉沙池所处理掉的有机物小于10%所以忽略不计，Sa=0.18kg/m
3
Se――经生化处理后，处理水中残留的有机污染物的浓度，kg/m
V――CASS池的有效容积
△X=0.55X（0.18—0.02）X22000-0.07X5200X2.25=1117kg/d
（3）尺寸计算
CASST艺是连续进水，间断排水，池内有效容积V由变动容积Vi和固定容积组成。
变动容积是指池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的容积。
固
定容积由两部分组成：
一部分是活性污泥最高泥面至池底之间的容积另一部
分为撇水水位和泥面之间的容积M，它是由防水撇水时污泥流失的最小安全距离决定的容积。
V=niX（Vi+V2+VO
式中，ni为CASS也的池数，取ni=2。
设2组CASS也
1）单格CASS也的设计：
1外形尺寸
LXBXH=V=5200=2600m
n12
式中，B为池宽,m。
B:
H=1〜2;L为池长,m。
L:
B=4〜6。
则H=5.5m,B=12m,L=50m
CASS池总高H=H+0.5m=6.0n,0.5m为超高。
2池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度Hi
式中，A——单格CASS池平面面积，A=LXB=600rfi
n2――一日内的循环周期数，取化=6。
3滗水结束时泥面高度H3
H=HXNXSVI=5.0X3.0X11010~m=1.65m
4滗水水面与泥面之间的安全距离H
H=H-（H+H）=5.0—（3.05+1.65）=0.30m>0m,可行总有效容积V=n1XLXBXH=2X50X12X5.0=6000*>5200m3,可行
2）CASS也中间设一道隔离墙，将池体分隔为预反应区和主反应区两部分，靠近水端容积为CASS池总容积的10%左右的预反应区，为吸附兼氧区，另一部分为主反应区，预反应区长度L1按下式计算：
L1=（0.16〜0.25）L，m,取Lf0.20X50=10m
3）连通孔口尺寸
隔墙底部设连通孔，连通两区水流，连通孔数量选择见表
池宽B/m
<4
6
8
10
12
连通孔个数n?
/个
1
2
3
4
5
所以B=12m时，孔个数n3=5
连通孔口面积：
A=（QBL1H1）丄
=f22000
242540
12103.05—9.2m
丿40
24汉n1xn3>U——孔口流速m/h,U一般取值20〜50m/h,本工艺取40m/h
孔口间距单孔时设在隔墙中央，多孔时沿隔墙均布，孔口宽度0.4〜0.6m,
孔口高度不宜大于1.0m。
4）需氧量02=aQSa-SebVXV
=0.44X22000X（0.18—0.02）+0.15X5200X2.25
=3303.8kgO2/d
=137.7kgO2/h
式中，。
2混合液需氧量，kg02/d
a――微生物对有机底物氧化分解过程的需氧率，即微生物每代谢
IkgBODff需要的氧量，以kg计。
生活污水的a值为0.42〜0.53，取a=0.44
b'——活性污泥微生物自身氧化的需氧率，即每千克污泥每天自身
氧化所需的氧量，以kg计。
生活污水的b值介于0.188〜0.11，取b=0.15其他符号表示意义同前。
5）供气量
氧的转移速率，取决于下列各因素：
气相中氧的分压梯度；液相中氧的浓度梯度；气液之间接触面积和接触时间、水温、污水性质以及水流的紊流程度等。
生产厂家提供空气扩散装置的氧转移参数是在标准条件（水温20r，气
压为1.013105Pa）下测定的
在标准条件下，转移到曝气池混合液的总氧量为
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