CASS工艺处理5000td小区生活污水环境工程毕业设计说明书.doc

CASS 工艺处理工艺处理 5000t d 小区生活污水小区生活污水 I 目 录 摘 要 1矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖 ABSTRACT 1聞創沟燴鐺險爱氇谴净 第一章 总 论 2残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟 1 1 主体内容 2酽锕极額閉镇桧猪訣锥 1 2 方案的编制原则 2彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑 1 3 方案采用的主要设计规范及标准 2謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔 1 4 法律背景 2厦礴恳蹒骈時盡继價骚 第二章 污水处理工艺 3茕桢广鳓鯡选块网羈泪 2 1 污水处理工艺介绍 3鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴 2 1 1 一级预处理工艺 3籟丛妈羥为贍偾蛏练淨 2 1 2 污水二级处理中生物方法及比较 4預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴 2 1 3 沉淀池 8渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦 2 2 污泥处理工艺 8铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡 2 2 1 污泥处理要求如下 8擁締凤袜备訊顎轮烂蔷 2 2 2 常用污泥处理的工艺流程 9贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷 2 2 3 浓缩理论 9坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚 2 3CASS 工艺概述 10蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘 2 3 1CASS 池的主要结构 10買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄 2 3 2 CASS 工艺的主要技术特征 11綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴 2 3 3CASS 工艺的主要优点 12驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦 II 2 3 4 CASS 工艺应注意的问题 13猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑 2 3 5 CASS 的经济性 14锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔 第三章 总体设计 15構氽頑黉碩饨荠龈话骛 3 1 设计规模 15輒峄陽檉簖疖網儂號泶 3 2 小区生活污水 污泥的处理目标 15尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅 3 2 1 设计原则 15识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒 3 2 2 进水水量水质和出水水质 15凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴 3 3 小区生活污水 泥 处理工艺 16恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦 3 3 1 本方案设计具体工艺流程为 16鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫 3 3 2 流程介绍 16硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹 3 3 3 各主要构筑物处理预期效果 18阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖 第四章 工艺方案设计计算 18氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩 4 1 工艺设计计算 18釷鹆資贏車贖孙滅獅赘 4 1 1 粗格栅的设计计算 18怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉 4 1 2 集水井的设计计算 21谚辞調担鈧谄动禪泻類 4 1 3 细格栅的设计计算 22嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩 4 1 4 平流式沉砂池设计计算 24熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库 4 1 5 调节池的设计计算 26鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞 4 1 6 絮凝反应池的设计计算 27纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛 4 1 7 沉淀池的设计计算 28颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷 4 1 8 CASS 工艺的设计计算 30濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻 III 4 1 9 污泥浓缩池的设计计算 39銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼 4 1 10 清水池的设计计算 41挤貼綬电麥结鈺贖哓类 4 1 12 办公楼的设计 42赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈 4 1 13 污泥脱水机房的设计 42塤礙籟馐决穩賽釙冊庫 4 1 14 风机房 配电室 值班室的设计 43裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺 4 1 15 加药间的设计 43仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁 4 2 小区内给排水管道设计 43绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧 4 3 建筑与绿化设计 43骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙 4 4 小区生活污水处理系统主要构筑物一览表 44瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉 第五章 水处理厂总体布置 44鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類 5 1 污水厂平面布置 44栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬 5 1 1 污水处理厂平面布置原则 44辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应 5 2 污水厂的高程布置 45峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺 5 2 1 污水厂高程的布置方法 45詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜 5 2 2 污水高程的计算 45则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷 5 2 3 潜水泵的选择 48胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻 第六章 工程效益分析 49鳃躋峽祷紉诵帮废掃減 6 1 环境效益 49稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜 6 2 社会效益 49陽簍埡鲑罷規呜旧岿錟 6 2 1 生产组织 49沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應 6 2 2 劳动定员 49钡嵐縣緱虜荣产涛團蔺 IV 6 2 3 人员培训 49懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮 6 3 经济效益 50謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘 6 3 1 污水处理厂的工程造价 50呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚 6 3 2 污水处理成本计算 52莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减 第七章 总 结 53麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶 参考文献 54納畴鳗吶鄖禎銣腻鰲锬 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 1 摘 要 本设计主要工艺是使用 CASS 技术处理生活污水 循环活性污泥法 CASS 工艺是一种将 变容积活性污泥法和生物选择器原理有机的结合起来 具有同步脱氮除磷的特点 并以序 批曝气 非曝气方式运行的间歇活性污泥处理工艺 本设计在总体布局上简单有序 在进 水口设置两道格栅 主要除去污水中较大的漂浮物和悬浮物 接下来设置两座沉砂池 主 要除去污水中细小的无机颗粒 还设置了絮凝反应池 使用化学处理方法除去污水中的悬 浮物 并且本设计设置 CASS 工艺作为除去污水中有机物的生物处理工艺 出水水质能够 满足标准 GB 18918 2002 对城镇和城市污水处理厂排放污染物的要求 本文主要介绍了 CASS 工艺的优缺点 CASS 工艺与其他生物处理工艺的比较 设计污水处理流程 根据提 供水量和水质计算各个池体的尺寸 文章在最后作了高程计算和效益分析 風撵鲔貓铁频钙蓟纠 庙 关键词 关键词 CASS工艺 处理生活污水 工艺设计 ABSTRACT The major process of the design is that CASS technique was adopted for treating the Domestic Sewage The CASS process Circular activated 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 This 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 uses 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 Pollutants 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 to the yield of water and quality of water The article makes the calculation of elevation and analysis of effectiveness 灭嗳骇諗鋅猎輛觏馊藹 Keywords CASS technique treating domestic sewage process design铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 2 第一章第一章 总总 论论 1 1 主体内容 本设计主要内容为工艺处理 5000t d 小区生活污水工程 要求出水达到 城镇CASS 污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 中二级标准 攙閿频嵘陣澇諗谴隴泸 1 2 方案的编制原则 在项目总体规划的指导下 结合地形和环境要求 充分发挥建设项目的效益 积极稳妥地采用先进处理技术 为节省建设资金创造条件 采用适合的自动化仪表及监测仪表 努力提高运行管理水平 尽量采用节能技术及设备 节约能源 降低处理成本 1 3 方案采用的主要设计规范及标准 室外排水设计规范 GBJ14 87 地表水环境质量标准 GB3838 2002 污水综合排放标准 GB8978 1996 饮用水水源保护区污染防治管理规定 1989 年 11 月 中华人民共和国河道管理条例 1988 年 6 月 混凝土结构设计规范 GB50010 2002 建筑抗震设计规范 GB50011 2001 建筑地基基础设计规范 GB50007 2002 室外给水设计规范 GBJ13 86 国家污水综合排放标准 GB18918 2002 城市基础设施工程投资概算指标 1989 年 1 月 1 4 法律背景 在我国 环境保护作为一项基本国策加以贯彻 受到全社会和各级政府的高度重视 在执行上述的技术标准和规范的同时 本方案的设计是在以下法律文件的背景下编制的 趕輾雏纨颗锊讨跃满賺 中华人民共和国环境保护法 1989 年 12 月 中华人民共和国环境防治法 1984 年 5 月 污染物处理设施环境保护监督管理办法 1989 年 5 月 建设项目环境保护管理办法 1986 年 3 月 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 3 第二章第二章 污水处理工艺污水处理工艺 2 1 污水处理工艺介绍 2 1 1 一级预处理工艺 本工程污水处理站处理污水为小区生活污水 污水中主要污染物为 COD BOD5 SS 及 氮磷等 该水质的主要技术指标为 1 BOD5 COD 体现了污水的可生化程度 是决定工 艺主体参数的重要指标 一般认为 BOD5 CODCr 0 40 可生化性好 BOD5 CODCr 0 30 较难生 化 BOD5 CODCr4 认为反硝化过程碳源充足不需外加碳源 本项目 BOD5 NH3 N 7 9 可满 足反硝化过程所需碳源 3 BOD5 TP 是反映生物除磷除磷效果的主要指标 较高的 BOD5负荷可取得较好的除磷效果 一般认为 BOD5 TP 20 是正常进行生物除磷的底限 本 项目 BOD5 TP 87 5 可采用适当的生物处理除磷 综上所述 进水可生化性好 适合采用 生物处理工艺去除有机物和除磷脱氮 如出水指标 TP 不能达标 采用加药除磷辅助 因 此 本方案采用生化处理为主体的处理工艺 为减小处理难度 增强处理效果 在二级生 化处理之前宜设置一级预处理工艺 具体处理工艺选择如下 夹覡闾辁駁档驀迁锬減 2 1 1 1 格栅 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成 安装在污水渠道 泵房集水井的进口处或沉 砂池之前污水处理厂的端部 用以截留较大的悬浮物或漂浮物 如纤维 碎皮 毛发 木 屑 果皮 蔬菜 塑料制品等 以便减轻后续处理建筑物的处理负荷 并使之正常运行 视絀镘鸸鲚鐘脑钧欖粝 2 1 1 2 沉砂池 污水在迁移 流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂 污水中的砂如果不预先沉降分 离去除 则会影响后续处理设备的运行 最主要的是磨损机泵 堵塞管网 干扰甚至破坏 生化处理工艺过程 沉砂池是城市污水处理厂极其重要的一级处理构筑物 处于污水二级 处理工艺的首部 其功能主要是去除砂 石等比较大的无机物 直接决定砂粒沉降的工艺 参数是污水在沉砂池内的流速和池内水力停留时间 沉砂池是城市污水处理厂必不可少的 预处理设施 通常设置在细格栅后 以保证后续处理构筑物及设备的正常运行 沉砂池 的形式 按池内水流方向的不同 可分为平流式 竖流式和旋流式三种 按池型可分为平 流式沉砂池 竖流式沉砂池 曝气沉砂池和旋流沉砂池 偽澀锟攢鴛擋緬铹鈞錠 平流式沉砂池是常用的形式 污水在池内沿水平方向流动 具有构造简单 截留物及 颗粒效果较好的优点 竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内 无机物颗粒藉重 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 4 力沉于池底 处理效果一般较差 曝气沉砂池是在池的一侧通入空气 使污水沿池旋转前 进 从而产生与主流垂直的横向恒速环流 曝气沉砂池的优点是 通过调节曝气量 可以 控制污水旋流的速度 使除砂效率较稳定 受流量变化的影响较小 緦徑铫膾龋轿级镗挢廟 权衡比较之后 考虑到拟建污水处理厂的水质特点 从实际处理效率和经济运行成本 出发 决定采用平流式沉沙池 騅憑钶銘侥张礫阵轸蔼 2 1 2 污水二级处理中生物方法及比较 本污水处理站污水进水可生化性好 适合采用生物处理工艺去除有机物和除磷脱氮 前面已确定选用生化为主体工艺 如实际进水水质碳源不足 应外加碳源 下面是对曝气 生物滤池 A2 0 氧化沟 CASS 这 4 种生化处理工艺的介绍 疠骐錾农剎貯狱颢幗騮 2 1 2 1 四种工艺简介 一 曝气生物滤池工艺 生物滤池是最近污水处理中应用较多且处理效果较好的处理方法 一方面生物滤池具 有较高的比表面积 能够满足硝化细菌较好的生长环境 另一方面 常规的生物膜法处理 工艺如弹性填料 漂浮填料等可能因填料上生物膜脱落而导致出水 SS 提高 生物滤池能 防止因老化脱落的生物膜而引起的出水 SS 提高 同时对 SS 有一定的过滤作用 有利于进 一步提高出水水质 优点 1 水流较通畅 过滤前后水头差小 水中溶氧供应充足 适于好氧性微生物的生长和繁殖 2 填料上布满微生物 其生物量大 据测定 1m3的 填料表面的活性生物量达 125g 故其降解有机物的能力强 BOD5负荷为 0 1kg m3 d 0 3kg m3 d 最高达 0 5kg m3 d 1 5kg m3 d 3 脱氮 除磷效果 明显 4 沉淀污泥少 易于管理 不散发臭气 缺点 1 自动化程度要求高 2 为防止老化的生物膜脱落后堵塞滤缝 污染环境 填料在运转过程中需经常反冲 及时排污 镞锊过润启婭澗骆讕瀘 二 A2 O 工艺 A2 O 工艺是在 A O 工艺的基础上 前置了一个厌氧段 污水依次流经厌氧段 缺氧段 和好氧段 可以达到同时去除有机物和脱氮除磷的目的 A2 O 工艺是一种推流式的前置反 硝化型 BNR 工艺 A2 O 污水处理系统一般采用推流式活性污泥系统 原污水首先进入厌 氧区 兼性厌氧的发酵细菌将废水中的可生物降解的大分子有机物转化为 VFA 挥发性脂 肪酸 这一类小分子发酵产物 据聚磷菌可将菌体内积贮的磷酸盐分解 所释放的能量可 供专性好氧的聚磷细菌在厌氧的 压抑 环境下维持生存 另一部分能量还可供聚磷细菌 主动吸收环境中 VFA 一类小分子有机物 并以 PHB 形式在菌体内贮存起来 随后废水进入 缺氧区 反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐 以及废水中可生物降 解有机物进行反硝化 达到同时去碳和脱氮的目的 厌氧区和缺氧区都设有搅拌混合器 以防污泥沉淀 接着废水进入曝气的好氧区 聚磷菌除了可吸收 利用废水中残剩的可生 物降解有机物外 主要分解体内贮积的 PHB 放出的能量可供本身生长繁殖 此外还可主 动吸收周围环境中的溶磷 并以磷酸盐的形式在体内贮积起来 这时排放的废水中的溶磷 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 5 浓度已相当低 好氧区中有机物经厌氧区 缺氧区分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后 浓 度已相当低 这有利于自养的硝化细菌生长繁殖 并将 NH4 硝化作用转化为 NO3 非聚磷 的好氧性异养菌虽然也能存在 但它在厌氧区中受到严重的压抑 在好氧区又得不到充足 的营养 因此在其他生理类群的微生物竞争中处于劣势 排放的剩余污泥中 由于含有大 量能过量积贮聚磷盐的聚磷菌 污泥中磷含量很高 因此可较一般的好氧活性污泥系统大 大提高了磷的去除效果 榿贰轲誊壟该槛鲻垲赛 三 氧化沟工艺 氧化沟利用连续环式反应池 Continuous Loop Reator 简称 CLR 作生物反应池 混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环 氧化沟通常在延时曝气条件下使用 氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置 向反应池中的物质传递水平速度 从而使 被搅动的液体在闭合式渠道中循环 氧化沟一般由沟体 曝气设备 进出水装置 导流和 混合设备组成 沟体的平面形状一般呈环形 也可以是长方形 L 形 圆形或其他形状 沟端面形状多为矩形和梯形 氧化沟法由于具有较长的水力停留时间 较低的有机负荷和 较长的污泥龄 因此相比传统活性污泥法 可以省略调节池 初沉池 污泥消化池 有的 还可以省略二沉池 氧化沟能保证较好的处理效果 这主要是因为巧妙结合了 CLR 形式和 曝气装置特定的定位布置 使氧化沟具有独特水力学特征和工作特性 优点 1 氧化 沟具有传统活性污泥法的特点 有机物去除率高 运行效果好 稳定性较高 对水质 水 量变化有较强的适应性 2 处理构筑物相对较少 管理较方便 曝气采用双速转刷 调节方便 3 由于泥龄长 剩余污泥量较少 污泥性质稳定 污泥处理费用较低 缺 点 1 投资费用较大 经常运行电费最高 2 氧化沟池深较浅 一般在 3 4m 因 此占地面积很大 邁茑赚陉宾呗擷鹪讼凑 四 CASS 工艺 CASS Cyclic Activated Sludge System 工艺是近年来国际公认的处理生活污水及 工业废水的先进工艺 其基本结构是 在序批式活性污泥法 SBR 的基础上 反应池沿 池长方向设计为两部分 前部为生物选择区也称预反应区 后部为主反应区 其主反应区 后部安装了可升降的自动撇水装置 整个工艺的曝气 沉淀 排水等过程在同一池子内周 期循环运行 省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统 同时可连续进水 间断排 水 CASS 工艺是一个好氧 缺氧 厌氧交替运行的过程 具有一定脱氮除磷效果 废水以 推流方式运行 而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷 CASS 工艺的主要优点 1 工艺流程简单 占地面积小 投资较低 2 生化反应推 动力大 3 沉淀效果好 4 运行灵活 抗冲击能力强 可实现不同的处理目标 5 不 易发生污泥膨胀 6 适用范围广 适合分期建设 7 剩余污泥量小 性质稳定 8 可 以实现完全自动化 嵝硖贪塒廩袞悯倉華糲 2 1 2 2 工艺比较 1 A2 O 处理工艺 如图 2 1 所示 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 6 厌氧 缺氧缺氧 好氧好氧 二沉池 内回流 污泥回流 图图 2 12 1 2 2 工艺 工艺 1 A2 O 处理工艺是 Anaerobic Anoxic Oxic 的英文缩写 它是厌氧 缺氧 好氧 生物脱氮除磷工艺的简称 A2 O 工艺是在厌氧 好氧除磷工艺的基础上开发出来的 该工 艺同时具有脱氮除磷的功能 该栎谖碼戆沖巋鳧薩锭 2 A2 O 工艺的特点 A 厌氧 缺氧 好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合 能 同时具有去除有机物 脱氮除磷功能 劇妆诨貰攖苹埘呂仑庙 B 在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中 该工艺流程最为简单 总的水力停留时间 也少于同类其它工艺 C 在厌氧 缺氧 好氧交替运行下 丝状菌不会大量繁殖 SVI 一般小于 100 不会发 生污泥膨胀 D 污泥中含磷量高 一般为 2 5 以上 普通 A A O 处理工艺优点 1 是最简单的同步脱氮除磷工艺 总的水力停留时间 总的占地面积少于其他同 类工艺 2 缺氧好氧交替运行条件下 丝状菌得不到大量繁殖 无污泥膨胀之虑 3 污泥中含磷浓度高 具有很高的肥效 4 运行中无需投药 两个 A 段只需要轻缓搅拌 以不增加溶解氧浓度 运行费用 低 缺点 1 除磷效果难以再进行提高 污泥增长有一定限度 不易提高 特别是当 P BOD 值高时更加如此 2 脱氮效果也难以进一步提高 内循环量一般以 2Q 为限 不易太高 否则增加运 行费用 3 对沉淀池要保持一定的溶解氧浓度 减少停留时间 防止产生厌氧状态和污泥 释放磷的现象出现 但溶解氧的浓度也不宜过高 以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰 臠龍讹驄桠业變墊罗蘄 2 氧化沟工艺 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 7 该工艺具有普通 A A O 处理工艺的各项优点外 还具有氧化沟一些独特的特点 氧化 沟工艺是在传统工艺的基础上完善发展并灵活运用硝化反硝化技术的典型工艺之一 在工 艺上采用连续循环式反应池的原理 将碳源代谢 硝化 反硝化等一系列生物化学过程在 一个闭合环路内连续进行 氧化沟呈封闭的沟渠型 流态成推流式 溶解氧形成浓度梯度 同时具有完全混合和推流的特征 氧化沟一般为低负荷设计 内循环流量大 就使反应器 具有很强的稀释缓冲能力 耐受冲击负荷 鰻順褛悦漚縫冁屜鸭骞 优点 1 氧化沟具有独特的水力流动特点 有利于活性污泥的生物凝聚过程 而且可以 将其工作区分为富氧区 缺氧区 用于进行硝化和反硝化作用 取得脱氮的效果 穑釓虚绺 滟鳗絲懷紓泺 2 不设有初沉池 有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度 3 BOD 负荷低 类同于活性污泥法的延时曝气系统 氧化沟对水温 水质 水量 的变动有较强的适应性 污泥龄一般在 18 30 天左右 为传统活性污泥的系统的 3 6 倍 可以存活 繁殖世代时间长 增殖速度慢的微生物硝化菌 在氧化沟内能产生销化反应 如运行得当 氧化沟能够具有较高的脱氮效果 污泥产率低 且多易达到稳定的程度 无 需再进行消化处理 隶誆荧鉴獫纲鴣攣駘賽 4 脱氮效果还能进一步提高 因为脱氮效果的好坏很大一部分取决于内循环量 要提高脱氮效果势必要增加内循环量 而氧化沟的内循环量从理论上说是可以不受限制的 从而氧化沟具有很大的脱氮潜力 浹繢腻叢着駕骠構砀湊 5 氧化沟只有曝气器和推进器维持沟内的正常运行 电耗较少 运行费用更低 缺点 氧化沟的占地面积很大 3 CASS 工艺 CASS 生物处理法是周期循环活性污泥法的简称 CASS 池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 工艺优点 1 运行灵活可靠 生物选择器可以根据污水水质情况 以好氧 缺氧和厌氧三种方式运行 选择 器可以恒定容积也可以可变容积运行 可任意调节状态 发挥不同微生物的生理特性 选择器容积可变 避免产生污泥膨胀 提高了系统的可靠性 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 8 抗冲击负荷能力强 工业废水 城市污水处理都适用 2 处理构筑物少 流程简单 池子总容积减少 土建工程费用低 不需设二次沉淀池及其刮泥设备 也不用设回流污泥泵站 3 可实现除磷脱氮 调节生物选择器可变容积的曝气和非曝气顺序 提高了生物除磷脱氮效果鈀燭罚櫝 箋礱颼畢韫粝 4 节省投资 构筑物少 占地面积省 设备及控制系统简单 曝气强度小 不须大气量的供气设备 运行费用低惬執缉蘿绅颀阳灣熗鍵 工艺缺点 1 间歇周期运行 对自控要求较高 2 变水位运行 电耗增大 3 容积利用率较低 4 污泥稳定性不如厌氧硝化好 贞廈给鏌綞牵鎮獵鎦龐 2 1 3 沉淀池 1 平流式沉淀池 由流入装置 流出装置 沉淀区 缓冲层 污泥区及排泥装置等组成 流入装置由配水槽 挡流板组成 流出装置由流出槽与挡板组成 缓冲层的作用时避 免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷 污泥区起贮存 浓缩和排泥作用 排泥方式有 静水压力法 机械排泥法 嚌鲭级厨胀鑲铟礦毁蕲 2 辐流式沉淀池 池型呈圆形或正方形 直径 或边长 6 60m 池周水深 1 5 3 0m 用机械排泥 池 底坡度不宜小于 0 05 可用作初沉池或二沉池 薊镔竖牍熒浹醬籬铃騫 3 竖流沉式淀池 池型可用圆形或正方形 为了池内水流分布均匀 池径不宜太大 一般采用 4 7m 沉淀区呈柱形 污泥斗呈截头倒锥体 齡践砚语蜗铸转絹攤濼 结论 辐流沉淀池工艺成熟 适合范围广 故采用之 2 2 污泥处理工艺 根据污泥处理部分的要求 其产生的剩余污泥进行专门处理 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 9 2 2 1 污泥处理要求如下 1 减少有机物 使污泥稳定化 2 减少污泥体积 降低污泥后续处置费用 3 减少污泥中有毒物质 2 2 2 常用污泥处理的工艺流程 污水处理厂所产生的污泥约为处理的水的体积的 0 5 1 0 左右 这些污泥一般富含 有机物 病菌等 若不加处理随意堆放 将对周围环境造成新的污染 在几种常用的工艺 中 a 法 污泥首先进入浓缩池 然后进入消化池 去除其中的大部分挥发性固体 然后 经由带式压滤机脱水 最后运出厂外集中处置 b 法对污泥做脱水处理 方法简单 c 法 则设备投资和运行费用过于昂贵 目前仅用于工业污泥和垃圾的处理 d 法直接作用于农 田 对重金属的含量要求十分严格 该污水处理厂同时处理生活污水和工业废水 其中工 业废水中将不可避免的含有较多量的重金属 一般的 我们常用 b 法处理污泥 绅薮疮颧訝标 販繯轅赛 其中污泥浓缩 脱水选用污泥重力浓缩 机械脱水的方案 污泥含水率能降到 80 左 右 详细见后续污泥浓缩池的设计 饪箩狞屬诺釙诬苧径凛 2 2 3 浓缩理论 污泥处理系统产生的污泥 含水率很高 体积很大 输送 处理或处置都不方便 污 泥浓缩可使污泥初步减容 使其体积减小为原来的几分之一 从而为后续处理或处置带来 方便 首先 经浓缩之后 可使污泥管的管径减小 输送泵的容量减小 浓缩之后采用消 化工艺时 可减小消化池容积 并降低加热量 浓缩之后直接脱水 可减少脱水机的台数 并降低污泥调质多需要的絮凝剂的投加量 烴毙潜籬賢擔視蠶贲粵 污泥浓缩使体积减小的原因 是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来 从 微观看 污泥中所含的水分包括空隙水 毛细水 吸附水和结合水四部分 如图 4 1 鋝岂 涛軌跃轮莳講嫗键 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 10 1 空隙水 2 毛细水 3 吸附水 4 结合水 图图 2 22 2 污泥内的水分污泥内的水分 空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一部分游离水 占污泥中总含水量的 65 85 之 间 污泥浓缩可将绝大部分的空隙水从污泥中分离出来 毛细水系指污泥颗粒之间的毛细 管水 约占污泥中含水量的 15 25 之间 浓缩作用不能将毛细水份力 必须采用自然 干化或机械脱水进行分离 吸附水系指吸附在污泥颗粒上的一部分水分 由于污泥颗粒小 具有较强的表面吸附能力 因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离 结合水 是颗粒内部的化学结合水 只有改变颗粒的内部结构 才可能将结合水分离 吸附水和结 合水一般占污泥浓缩含水量的 10 左右 只有通过高温加热或焚烧等方法 才能将这两部 分水分离出来 撷伪氢鱧轍幂聹諛詼庞 污泥浓缩主要有重力浓缩 气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式 国内目前以重力浓缩 为主 但随着氧化沟 A2 O 等污水处理新工艺的不断增多 气浮浓缩和离心浓缩将会有较 大的发展 事实上 这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验 踪飯梦掺钓貞 绫賁发蘄 综上考虑 采用国内比较成熟的重力浓缩工艺形式对污泥进行浓缩 重力浓缩本质上一种沉淀工艺 属于压缩沉淀 浓缩前由于污泥浓度较高 颗粒之间 彼此接触支撑 浓缩开始后 在上层颗粒的重力作用下 下层颗粒间隙水被挤出界面 颗 粒之间相互拥挤得更加紧密 通过这种拥挤和压缩过程 污泥浓度进一步提高 上层的上 清液溢流排出 从而实现污泥浓缩 婭鑠机职銦夾簣軒蚀骞 2 3CASS 工艺概述 CASS Cyclic Activated Sludge System 工艺是近年来国际公认的处理生活污水及 工业废水的先进工艺 其基本结构是 在序批式活性污泥法 SBR 的基础上 反应池沿 池长方向设计为两部分 前部为生物选择区也称预反应区 后部为主反应区 其主反应区 后部安装了可升降的自动撇水装置 整个工艺的曝气 沉淀 排水等过程在同一池子内周 期循环运行 省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统 同时可连续进水 间断排 水 CASS 工艺是一个好氧 缺氧 厌氧交替运行的过程 具有一定脱氮除磷效果 废水以 推流方式运行 而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷 譽諶掺铒锭试监鄺儕泻 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 11 2 3 1CASS 池的主要结构 1 预反应区 在反应器的前段设置预反应区 这是 CASS 工艺与 SBR 工艺的重要区别之一 在预 反应区中 污水中的溶解性有机物能通过酶反应机理迅速去除 通过维持预反应区的缺氧 状态 可有效防止污泥膨胀 同时通过主反应区污泥回流到预处理区 进行反硝化过程进 行生物脱氮 为保证 CASS 曝气池预反应区内高的污泥浓度 形成一个高负荷的基质降解过 程 缓解水质水量冲击 抑制丝状菌生长 有效防止污泥膨胀 将曝气池后部部分污泥 回流至曝气池前端 回流比 67 设计采用每间池子 1 台污泥回流泵 剩余污泥污泥回流 泵排向污泥浓缩池进行浓缩 2 主反应区俦聹执償閏号燴鈿膽賾 完成污水中绝大部分有机物 氨氮及磷的去除 保障出水全面达标 CASS 好氧反 应池在好氧运行 曝气阶段 时 有大量的硝化菌进行硝化作用 而在缺氧 沉淀和滗水阶 段 运行时 污泥中的兼性反硝化菌则进行反硝化反应 硝化及反硝化使整个系统具有较 高的脱氮效果 缜電怅淺靓蠐浅錒鵬凜 3 污泥回流 剩余污泥排放系统 利用回流泵完成主反应区到预反应区的污泥回流过程 回流量约 67 同时 利用 阀门控制 定期完成的剩余污泥排放 骥擯帜褸饜兗椏長绛粤 4 滗水装置 滗水器是 CASS 工艺中的关键设备 设置在 CASS 反应池的末端设有可升降的滗水器 以实现处理达标水的外排 癱噴导閽骋艳捣靨骢鍵 每次滗水阶段开始时 滗水器以设定的速度首先由原始位置降至水面 然后随水面 缓慢下降 上清液通过滗水器排出 滗水器排水均匀 不会扰动已沉淀的污泥层 滗水器 设计独特 可有效防止浮渣进入系统出水 充分保证了处理效果 鑣鸽夺圆鯢齙慫餞離龐 2 3 2 CASS 工艺的主要技术特征 2 3 2 1 连续进水 间断排水 传统 SBR 工艺为间断进水 间断排水 而实际污水排放大都是连续或半连续的 CASS 工艺可连续进水 克服了 SBR 工艺的不足 比较适合实际排水的特点 拓宽了 SBR 工艺的 应用领域 虽然 CASS 工艺设计时均考虑为连续进水 但在实际运行中即使有间断进水 也不影响处理系统的运行 榄阈团皱鹏緦寿驏頦蕴 2 3 2 2 运行上的时序性 CASS 反应池通常按曝气 沉淀 滗水和闲置四个阶段根据时间依次进行 曝气阶段 由曝气系统向反应池内供氧 此时有机污染物被微生物氧化分解 同 时污水中的 NH3 N 通过微生物的硝化作用转化为 NO3 N 逊输吴贝义鲽國鳩犹騸 沉淀阶段 此时停止曝气 微生物利用水中剩余的 DO 进行氧化分解 反应池逐渐 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 12 由好氧状态向缺氧状态转化 开始进行反硝化反应 污泥逐渐沉到池底 上层水变清 幘 觇匮骇儺红卤齡镰瀉 滗水阶段 沉淀结束后 置于反应池末端的滗水器开始工作 自上而下逐层排出 上清液 闲置阶段 闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段 为了保持适当的污泥浓度 系统根据产生的污泥量排出相应数量的剩余污泥 这样 通过反复循环操作完成污水的连续处理过程 誦终决懷区馱倆侧澩赜 2 3 2 3 运行过程的非稳态性 每个工作周期内排水开始时 CASS 池内液位最高 排水结束时 液位最低 液位的变 化幅度取决于排水比 而排水比与处理废水的浓度 排放标准及生物降解的难易程度等有 关 反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的 基质降解是非稳态的 医涤侣綃噲睞齒办銩凛 2 3 2 4 溶解氧周期性变化 浓度梯度高 CASS 在反应阶段是曝气的 微生物处于好氧状态 在沉淀和排水阶段不曝气 微生 物处于缺氧甚至厌氧状态 因此 反应池中溶解氧是周期性变化的 氧浓度梯度大 转移 效率高 这对于提高脱氮除磷效率 防止污泥膨胀及节约能耗都是有利的 实践证实对同 样的曝气设备而言 CASS 工艺与传统活性污泥法相比有较高的氧利用率 舻当为遙头韪鳍哕晕糞 2 3 3CASS 工艺的主要优点 2 3 3 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 鸪凑鸛齏嶇烛罵奖选锯 2 3 3 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 筧驪鴨栌怀鏇颐嵘悅废 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 13 2 3 3 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 SV30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 韋鋯鯖荣擬滄閡悬贖蘊 2 3 3 4 运行灵活 抗冲击能力强 可实现不同的处理目标 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比 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地 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 涛貶騸锬晋铩锩揿宪骟 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 钿蘇饌華檻杩 鐵样说泻 2 3 3 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 戧礱風熗浇鄖适泞嚀贗 由于丝状菌的比表面积比菌胶团大 因此 有利于摄取低浓度底物 但一般丝状菌的 比增殖速率比非丝状菌小 在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖 但由于胶团细菌比增殖速率较大 其增殖量也较大 从而较丝状菌占优势 而 CASS 反应 池中存在着较大的浓度梯度 而且处于缺氧 好氧交替变化之中 这样的环境条件可选择 性地培养出菌胶团细菌 使其成为曝气池中的优势菌属 有效地抑制丝状菌的生长和繁殖 克服污泥膨胀 从而提高系统的运行稳定性 購櫛頁詩燦戶踐澜襯鳳 2 3 3 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 嗫奐闃頜瑷踯谫瓒兽粪 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 可以在反应地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 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 14 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 虚龉鐮宠確嵝誄祷舻鋸 2 3 3 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 10mgO2 g MLSS 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 g MLSS h 必须经稳定化后才能处置 與顶鍔笋类謾蝾纪黾廢 2 3 4 CASS 工艺应注意的问题 2 3 4 1 水量平衡 工业废水和生活污水的排放通常是不均匀的 如何充分发挥 CASS 反应池的作用 与 选择的设计流量关系很大 如果设计流量不合适 进水高峰时水位会超过上限 进水量小 时反应池不能充分利用 当水量波动较大时 应考虑设置调节池 結释鏈跄絞塒繭绽綹蕴 2 3 4 2 控制方式的选择 CASS 工艺的日益广泛应用 得益于自动化技术发展及在污水处理工程中的应用 CASS 工艺的特点是程序工作制 可根据进水及出水水质变化来调整工作程序 保证出水 效果 整套控制系统可采用现场可编程控制 PLC 与微机集中控制相结合 同时为了保 证 CASS 工艺的正常运行 所有设备采用手动 自动两种操作方式 后者便于手动调试和 自控系统故障时使用 前者供日常工作使用 餑诎鉈鲻缥评缯肃鮮驃 2 3 4 3 曝气方式的选择 CASS 工艺可选择多种曝气方式 但在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式 如穿孔管 水下曝气机 伞式曝气器 螺旋曝气器等 采用微孔曝气时应采用强度高的橡 胶曝气盘或管 当停止曝气时 微孔闭合 曝气时开启 不易造成微孔堵塞 此外 由于 CASS 工艺自身的特点 还可根据其运行周期和 DO 等情况自动开启或关闭曝气机 达到在 满足废水要求的前提下节约能耗的目的 爷缆鉅摯騰厕綁荩笺潑 2 3 4 4 排水方式的选择 CASS 工艺的排水要求与 SBR 相同 目前 常用的设备为旋转式撇水机 其优点是排 水均匀 排水量可调节 对底部污泥干扰小 又能防止水面漂浮物随水排出 锞炽邐繒萨蝦窦 补飙赝 CASS 工艺沉淀结束需及时将上清液排出 排水时应尽可能均匀排出 不能扰动沉淀 在池底的污泥层 同时 还应防止水面的漂浮物随水流排出 影响出水水质 目前 常见 的排水方式有固定式排水装置如沿水池不同深度设置出水管 从上到下依次开启 优点是 排水设备简单 投资少 缺点是开启阀门多 排水管中会积存部分污泥 造成初期出水水 质差 浮动式排水装置和旋转式排水装置虽然价格高 但排水均匀 排水量可调 对底部 山东轻工业学院 2011 届本科生毕业设计 15 污泥干扰小 又能防止水面漂浮物随出水排出 因此 这两种排水装置目前应用较多 尤 其旋转式排水装置 又称滗水器 以操作灵活 运行稳定性高等优点受到设计人员和用户 的青睐 曠戗輔鑽襉倆瘋诌琿凤 2 3 5 CASS 的经济性 实践证明 CASS 工艺日处理水量小则几百立方米 大则几十万立方米 只要设计合 理 与其它方法相比具有一定的经济优势 它比传统活性污泥法节省投资 20 30 节省 土地 30 以上 当需采用多种工艺串联使用时 如在 CASS 工艺后有其它处理工艺时 通 常要增加中间水池和提升设备 将影响整体的经济优势 此时 要进行详细的技术经济比 较 以确定采用 CASS 工艺还是其它好氧处理工艺 轉厍蹺佥诎脚濒谘閥糞 由于 CASS 工艺的曝气是间断的 利于氧的转移 曝气时间还可根据水质 水量变化 灵活调整 均为降低运行成本创造了条件 总体而言 CASS 工艺的运行费用比传统活性 污泥法稍低 嬷鯀賊沣謁麩溝赉涞锯 第三章第三章 总体设计总体设计 3 1 设计规模 小区生活污水产生量为 5000 m3 d 污水处理站按 6000 m3 d 的规模进行设计 3 2 小区生活污水 污泥的处理目标 3 2 1 设计原则 所选工艺流程简单可靠 布置紧凑 确保达到污水综合排放标准的二级标准 同时最 大程度地降低工程投资和运行成本 减少整个设施的占地面积 讯鎬謾蝈贺綜枢辄锁廪 由于该项目生活污水水质水量变化较大 因此系统应具有较高的抗冲击负荷能力 采用先进可靠的系统设备 降低系统的维护工作量 以保证系统的长期正常运转 采用较高的自动化控制系统 以保证处理效果和减少劳动力的需求 同时 系统应具 有灵活的调节能力