水污染控制课程设计_Cass工艺设计.doc

摘要1关键词11、污水处理工艺的选择21.1 概述21.1.1 设计的目的及意义21.2 工程概况21.3 国内外处理现状21.4工艺流程22、粗格栅的计算32.1污染物去除效率32.2粗格栅计算42.3计算过程42.3.1格栅间隙数42.3.2格栅宽度42.3.3通过格栅的水头损失42.3.4栅后槽总高度52.3.5栅槽的高度52.3.6每日栅渣量计算W52.4格栅草图63、调节池计算63.1 调节池计算63.2井设计计算74、细格栅的计算84.1 计算过程84.1.1格栅间隙数84.1.2格栅宽度84.1.3通过格栅的水头损失84.1.4栅后槽总高度84.1.5栅槽总长度84.1.6每日栅渣量计算95、 CASS反应池设计计算95.1曝气时间ta95.2 沉淀时间ts95.3 运行周期95.4曝气池容积V95.5复核出水溶解BOD5105.6 计算剩余污泥105.7复核污泥龄105.8 复核滗水高度115.9设计需氧量115.10 标准需氧量计算115.11 鼓风机出口风压计算126、 沉砂池的选择126.1 选用钟式沉砂池12197、接触消毒池的计算127.1 设计参数127.2 接触池容积127.3 流速计算127.4 表面积137.5 廊道总宽137.6 接触池长度138、 加氯间的设计计算138.1 加氯量138.2 加氯设备139、浓缩池设计计算139.1 浓缩池总面积139.2 单池面积139.3 浓缩池直径139.4 浓缩池工作部分高度149.5 浓缩池总高度149.6 浓缩后污泥总体积149.7 污泥脱水工艺流程1410、压滤机房设计计算1410.1 参数选取1410.2 污泥体积1510.3 压滤机型选取1511、高程计算15 11.1 沿程损失15 11.2 构筑物标高1612、构筑物总结1713、 总结1813.1 设计结论1813.2 设计心得18参考文献19某城市污水处理厂工艺设计（CASS） 摘要：现拟建一处理规模为80000m3/d的某城市污水处理厂，设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002二级排放标准。本设计采用周期循环曝气活性污泥法（CASS）工艺，此工艺具有投资省，处理效果好，运行管理方便等优点，适用于中小型污水处理厂使用。本设计包含污水处理工艺流程的确定，工艺流程中各单体的计算，施工图纸的绘制等。本污水处理厂的建设将有效改善受纳水体水质，促进环境与经济的的可持续发展。 关键词：污水处理厂，CASS工艺，设计1、污水处理工艺的选择1.1 概述1.1.1 设计的目的及意义 CASS工艺是循环式活性污泥法德缩写。的整个工艺为一间间歇式反应器，在此反应器中进行交替的曝气非曝气过程的不断重复，将生物反应过程及泥水的分离过程结合在一个池子中完成。目前，此工艺在国外广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。所以在本设计中应用本工艺来处理城镇生活污水，是其达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002二级排放标准。1.2 工程概况（1）设计水量Q=50000m3/d，（2）水质及处理要求表1-1 进出水水质要求BOD5CODcrSSTNNH4+-NTP进水mg/l200400210出水mg/l（二级排放标准）206020（3）厂址概况：污水处理厂选址西部偏高，东西高程差2m，选址北侧有公路，南侧有河流经过，总面积根据建设规划选取。1.3 国内外处理现状 CASS反应器工艺是以生物反应动力学原理及合理的水利条件为基础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优良特点的废水处理新工艺，尤其适合含有较多工业废水的城市污水及要求脱氮除磷的处理，目前已在欧美等国家得到较多的应用，国内也已开始对此进行研究并逐步在制药、啤酒、印染和化工等行业废水处理的实际工程中得到应用。1.4工艺流程上清液回流液回流进水出水 加药药药 泵泥饼外运调节池池脱水机房污泥浓缩池CASS池鼓风机房接触池格栅提升泵房图1-1 工艺流程图（1）工艺说明：处理水主要分三部分：一、物理处理部分：进水经格栅后，大部分悬浮物被阻截，之后进沉淀池，水质水量得到调节，大部分污泥下沉。再进沉淀池，调节水质水量。二、生化处理部分：污水由泵抽入CASS池，进入生化处理阶段，经CASS池进水、曝气、沉淀、出水四阶段后水质几近可达到要求。加药后外排。三、污泥处理部分，从沉淀池和CASS池出来的污泥进污泥浓缩池，上清液直接外排。含泥量多的由污泥泵抽入脱水机房，由袋式压滤机压滤成泥饼外运。（2）工艺比选：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;ICEAS等工艺是首选工艺，目前使用最多的是氧化沟，三沟式氧化沟是未来氧化沟工艺发展的一个主要方向。下面对CASS和三沟式氧化沟做一对比。工艺比选见下表1-2表1-2 工艺比选主体工艺优缺点比较CASS法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DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 7、CASS法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、脱氮除磷，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。生物接触氧化法缺点：1.由于池内填充了大量的生物膜载体填料，填料上下两端多数用网格状支架固定，当填料下部的曝气系统发生故障时，维修工作将十分麻烦。2.填料易老化，一般46年需更换一次。3.由于前端物化处理后废水中SS含量较低，生物膜固着的载体较少，导致生物膜比重较小，极易造成脱膜，挂膜不稳定。脱落的生物膜和絮状污泥在二沉池沉淀效果较差，易导致出水SS超标。 2、粗格栅的计算2.1污染物去除效率（1）CODcr去除效率为：（2）BOD5去除效率为：（3）SS去除效率为： 2.2粗格栅计算（1） 计算依据见表2-1表2-1 粗格栅参数表重要参数的取值依据取值安装倾角一般取6070=60栅前水深h=1m栅条间距宽：粗：40mm中：1525mm细：410mmb=50mm b=5mm水流过栅流速一般取0.61.0m/sv=1.0m/s格栅受污染物阻塞时水头增大的倍数一般采用3k=3栅前渠道超高一般采用0.3mh2=0.3m栅渣量(m3/103m3污水)取0.10.01W=0.1 W=0.01进水渠道渐宽部分的展开角度一般为20K=1.76栅条断面形状阻力系数计算公式形状系数栅条尺寸（mm）迎水背水面均为锐边矩形=(s/b) 4/3=2.42长=50，宽S=102.3计算过程2.3.1格栅间隙数 取19根2.3.2格栅宽度 栅条宽度S取0.01m 2.3.3通过格栅的水头损失 设计格栅断面形状，迎水背水面均为锐边矩形。 则 ，形状系数 =2.42 则 2.3.4栅后槽总高度格栅前渠道超高h取0.3m，格栅的水头损失h=k ,水头损失增大倍数k取3 2.3.5栅槽的高度 2.3.6每日栅渣量计算 W = = = 0.5m3/dW0.2 m3/d，所以宜采用带溢流旁通的机械清渣格栅。2.4格栅草图图2-1 格栅草图3、调节池计算 3.1 调节池计算（1）设计调节池池容 式中： T-为设计调节池储水时间取8小时。 池深一般在5m左右，本设计取H=5m 所以：池面积A=V/H=29333.3/5 =5866m2 所以：取取77m 出水用泵抽出。在池底设计水坑，水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑。结构图如下：图3-1 调节池结构图 图3-2 集水井草图 3.2井设计计算（1）选择集水池与机器间合建的方型泵站，选6台水泵（五用一备），每台水泵的流量为： （2）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：V有效=0.2560=60m3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0.4m，最低水位距喇叭口0.4m。设有效水位高为3m，则集水间面积为： 则：V死水=200.8=16m3V总=V有效+V死水=60+16=76m3（3）集水池水位为h1=3+0.4+0.4=3.8m集水池总高为：H=h1+h2=3.8+0.5=4.3m (h2:超高取0.5m)取宽度为4m 长度为5m4、细格栅的计算4.1 计算过程4.1.1格栅间隙数 取187根4.1.2格栅宽度 4.1.3通过格栅的水头损失 设计格栅断面形状，迎水背水面均为锐边矩形。 则 ，形状系数 =2.42 则 4.1.4栅后槽总高度 格栅前渠道超高h取0.3m，格栅的水头损失h=k ,水头损失增大倍数k取3 4.1.5栅槽总长度其中：- 进水渠道渐宽部位的长度，m(取20，B1取0.6m) 4.1.6每日栅渣量计算 W = = = 5m3/dW0.2 m3/d，所以宜采用带溢流旁通的机械清渣格栅。5、 CASS反应池设计计算5.1曝气时间ta 设混合液污泥浓度X=2500mg/L ， 污泥负荷Ns=0.1Kg BOD5/Kg MLSS 冲水比：则 （取ta =5h） 5.2 沉淀时间ts 当污泥浓度小于3000mg/L时污泥界面沉降速度为： 设计水温在20oC时，所以：设计曝气池水深为H=5.0m （缓冲层高度）沉淀时间ts： 5.3 运行周期 设排水时间td=0.5h 则整个运行周期时间： t=ta+ts+td=5+0.7+0.5=6.2小时每天运行次数n=24/6.2=3.78（次）5.4曝气池容积V 设计6个反应池即n0=6 则有： 5.5复核出水溶解BOD5 根据设计出水水质，出水溶解性BOD5应小于20mg/L设计中的出水水质中溶解性BOD5为： 计算结果符合要求。5.6 计算剩余污泥 20oC时活性污泥的自身氧化系数Ka（20）Ka（20）=Kd（20）其中：Kd-活性污泥自身氧化系数典型值Kd（20）=0.06剩余污泥量 剩余非生物污泥量 剩余总污泥量=+=1658.4+7942 =9600.4（Kg/d）剩余物的浓度NR剩余污泥含水率按99.7%计算湿污泥量为3200m35.7复核污泥龄5.8 复核滗水高度 曝气池有效水深H=5m， 则滗水高度h： 符合结果与设定值相符合。5.9设计需氧量 5.10 标准需氧量计算 如果采用鼓风曝气，设曝气池有效水深6.0m,曝气扩散器安装距池底0.2m，则扩散器上静水压为5.8m。 取值0.7，取值0.95，曝气设备堵塞系数F取0.8，采用管式微孔扩散设备，,扩散器压力损失：4,20水中溶解氧饱和度为9.17mg/L.（1）扩散器出口处绝对压力： （2）空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数： （3）20时，曝气池混合液中平均氧饱和度： （4）将计算需氧量换算为标准条件下（20，脱氧清水）充氧量： （5）曝气池供氧量： 如果选择7台风机，5用2备，则单台风机量4117.8m3/h (68.63m3h/min)5.11 鼓风机出口风压计算 选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路压力损失5.5KPa,扩散器压力损失4KPa,安全压力3KPa,则出口风压： 6、 沉砂池的选择6.1 选用钟式沉砂池 选用型号200，流量为180L/s 和型号900，流量为880L/s的钟式沉砂池为一组，设计2组，一用一备。7、接触消毒池的计算7.1 设计参数流量 接触时间 水深 隔板间隙 池底坡度 2%3%排泥管 7.2 接触池容积 7.3 流速计算 7.4 表面积 7.5 廊道总宽 采用6个隔板，则廊道总宽为： B取20m7.6 接触池长度 8、 加氯间的设计计算8.1 加氯量 按每立方米投加5g计算则 ： 8.2 加氯设备 选用一台REGAL-2100 型负压加氯机，单台投加氯量为50kg/h加药间建在接触池之上，采用管道混合器混合加药。9、浓缩池设计计算9.1 浓缩池总面积 由公式： 剩余污泥量 因为含水率为99.7%，即固体浓度 取固体通量为30 ，即污泥含水率为97% 9.2 单池面积 设计采用个圆形辐流池 9.3 浓缩池直径 取D=14.0m9.4 浓缩池工作部分高度 设计浓缩时间为12h 9.5 浓缩池总高度 取超高则 9.6 浓缩后污泥总体积 浓缩池进泥的含水率 ,浓缩污泥的含水率则 选用两台潜污泵来提升污泥（一用一备）9.7 污泥脱水工艺流程 图9-1 污泥脱水工艺流程图10、压滤机房设计计算10.1 参数选取 压滤时间 ，取 设计污泥量 浓缩后污泥含水率97% 压滤后污泥含水率75%10.2 污泥体积 即脱水后污泥量 脱水后干污泥重量为： 脱水后污泥由螺旋输送机送入小车运走，分离液返回CASS池再次进行处理。10.3 压滤机型选取 选2台带式压滤机 （一用一备）主要参数为： 处理量，虑带有效宽度1000mm，压滤机房的尺寸为11、 高程计算11.1 沿程损失（1）粗格栅到提升泵 （2）提升泵到细格栅 （3）细格栅到沉砂池 （4）沉砂池到CASS反应池 （5）CASS反应池到消毒池 （6）CASS反应池到浓缩池 （7）浓缩池到压滤机房 11.2 构筑物标高由各构筑物自身的损失、沿程损失及局部水头损失，已知各构筑物的有效水深，则可计算出各构筑物的水面标高及底部标高，数据记录见下表11-1表11-1 各构筑物标高一览表名称总水头损失m有效水深m水位标高m底部标高m排水管00消毒池0.403.000.40-2.6CASS反应池1.105.001.30-3.7沉砂池0.354.551.65-2.9细格栅0.320.951.971.02提升泵房0.253.00-0.08-3.08粗格栅0.222.860-2.8612、构筑物总结表12-1 构筑物一览表序号名称规格/m数量设计参数1粗格栅=2.891.131.342栅前水深 h=1m过栅流速 v=1.0m/s栅条间隙 b=50mm栅条倾角 2提升泵房=5451单泵流量 Q=0.2m3/s集水面积 F=20m33细格栅=5.842.792.114栅前水深 h=1m过栅流速 v=1.0m/s栅条间隙 b=5mm栅条倾角 4沉砂池 D=4.02单池流量 Q=1000L/s5CASS反应池=701456污泥负荷 污泥泥龄8天，剩余污泥量1658.4kg/d总水力停留时间6.2h，其中曝气时间5h,沉淀时间0.5h，沉淀0.7h6消毒池=302031一组7廊道推流式，廊道单宽2.85m7加氯间=151551加氯量250kg8鼓风机房=151551单台鼓风机理论风量68.63m3/min,风压69.3kpa9污泥浓缩池 D=144浓缩时间12h,浓缩后污泥含水率97%10污泥脱水间=403051带式压滤机每天工作10h,处理量291.8m3/d,脱水后泥饼含水率75%80%13、总结13.1 设计结论 本设计从下达任务书到设计完历时三个星期，在做这个设计时查阅的资料时我有史以来做实验及设计以来最多的一次。通过查阅这些资料已老师的指导和同学之间的交流讨论，设计基本完成，具体设计结论如下： （1）CASS池工艺简单，不用设置初沉池及二沉池，占地面积小，相比较其他工艺，投资较低，单位处理成本低。 （2）通过调节CASS池的运行周期来适应进水流量和水质变化，可以实现不同的处理目标。 （3）由于CASS工艺曝气是周期性的，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，养的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运行费用可以节省10%25%。13.2 设计心得 通过这次的城市污水厂的设计，我懂得了无论做什么事都要动手去做才会真正发现问题的存