武当山特区污水处理厂工艺设计

湖北大学本科毕业论文（设计）湖 北 大 学本 科 毕 业 论 文 （设 计）题 目 武当山特区污水处理厂工艺设计 姓 名 周吉利 学 号 10044专业年级 2008级环境工程 指导教师 李艳蔷 职 称 讲师 2012年 5 月 3 日30目 录1 设计概况11.1 工程概况11.2 基础资料11.2.1 地理位置11.2.2 地形、地貌11.2.3 气象11.3 设计依据及设计原则11.3.1设计依据11.3.2 设计原则11.4 厂址选择22 污水、污泥处理的工艺方案32.1 工艺方案确定的原则32.2 工艺方案确定的因素32.3 工程规模42.4 污水水质特性分析42.5 工艺方案的比选42.6 污泥处理方案的比选72.6.1 污泥的处理要求72.6.2 常用污泥处理的工艺流程83主要构筑物设计计算93.1 粗格栅93.1.1 粗格栅功能93.1.2 设计计算93.1.3 主要工程内容113.1.4 运行方式113.2 污水提升泵站113.2.1 功能113.2.2设计计算113.2.3主要工程内容113.3 泵后细格栅113.3.1 功能123.3.2设计计算123.3.3 主要工程内容123.4 平流式沉砂池123.4.1 功能123.4.2 设计计算123.4.3主要工程内容143.5 CASS生化池143.5.1 CASS的功能143.5.2 CASS池的计算143.6 接触消毒池与加氯间193.6.1 设计说明193.6.2 设计计算194 附属构筑物204.1 集水井204.1.1 集水井功能204.1.2设计计算204.2 贮泥池204.2.1 贮泥池功能204.2.2 设计计算205 污水处理厂总体布置205.1 污水处理厂总平面设计205.2 高程布置215.2.1 高程布置任务及原则215.2.2 水头损失估算215.2.3构筑物的高程布置22结 语22参考文献24附录A25附录B26附录C27附录D28附录E29武当山特区污水处理厂工艺设计摘 要当今，随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，环境污染日趋严重，加大城市生活污水治理力度势在必行。现拟建一座某城市生活污水处理厂，处理规模为15000m3/d，设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级A标准。本设计采用周期循环曝气活性污泥法（CASS）工艺，经比选，此工艺具有投资省，处理效果好，运行管理方便等优点。本设计包括根据有机负荷、水力停留时间等参数的选取进行反应池池体设计，通过计算设计出格栅等辅助构筑物尺寸，并进行设备选型。本工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展。关键字：污水处理厂 CASS工艺 工艺设计Design of Wastewater Treatment Plant Project in Wudangshan D.C Abstract Nowadays, with the rapid economic development and the peoples living standard improved, environmental pollution is more serious. So it is both inevitable and necessary to develop the urban sewage treatment. Now, a Sewage treatment plant will be planed to build in W city. Treatment scale of Sewage is 15000m3/d. The effluent quality carries out A-level standards from pollutant emission standards of urban sewage treatment plantGB18918-2002. This design uses cyclic activated sludge system (CASS). Though scheme comparison, the process has some advantages like saving investment, good treatment effect, easy operation and management and so on. This design includes designing the volume of the reactor tanks by choosing the values of parameters, such as organic loading, mean cell residence time and so on, designing the size of some auxiliaries, and then choosing some suitable types of fixture. The implementation of this project will significantly improve the water quality of receiving water, and indirect economic benefits and promote sustainable economic development.Keywords: sewage treatment plant CASS technique project design1 设计概况1.1 工程概况近年来，随着武当山特区社会经济和旅游业的飞速发展，城区的生活污水量与日俱增。城区现有的排水管道线路短且未形成系统，主要以沟道排水为主，且均为合流制排水，排水系统十分不完善。整个城区除了太和大道、沿河路、永乐路、玉虚路、武当路、商业街等几条主要道路敷设有部分排水管渠外，其他区域均无排水系统。同时，对现有的排水设施也缺乏科学管理及应有的改造，排水设施设备老化等现象严重，排水管渠损坏现象时有发生，严重危及排污安全。随着城区建筑密度加大，人口越来越稠密，污、废水量及降雨径流量不断增加，导致城区现有沟道污泥淤积，沟道堵塞严重，以致雨、污水排泄不畅，雨季城区渍水现象时有发生，经常造成下水道堵塞，污水横流。而城区没有污水处理厂，城市污水及工业废水未经任何处理直接排入周边水域，造成全区主要河流、水库的水体水质受到严重污染。城区水域水质已不能达到地面水三类水质的功能要求，对人居环境和城市形象造成不良影响，对下游的工农业生产造成了严重影响，同时也影响附近水源地水库的水质，与城市建设步伐不相适应。因此，为了给人民身体健康和投资环境创造一个良好的城区环境，拟建设污水处理厂1座，污水处理后达一级A标准排放。1.2 基础资料1.2.1 地理位置武当山特区位于湖北省十堰丹江口市境内，西接丹江口市六里坪镇与十堰市相邻，东靠丁家营镇与丹江口市相接，南倚丹江口市官山镇，北边面向丹江口水库（中国南水北调中线源头），面积312平方公里，人口近60000。1.2.2 地形、地貌武当山特区处于大巴山脉东岩支脉，地形由东向西逐步降低，南北又多为山地，中间地势较低。因此，整个武当山特区可谓坐落在山谷之中，地面高差明显。依地势高低形成的自然河流及排水沟等就是城区现状排水设施建设的原形。1.2.3 气象武当山特区属亚热带季风性气候区，受季风环流和丹江口水库的影响以及区域地形的差异，气候呈现区域性和地带性，四季分明、雨量集中、雨热同季、气候温和的特点。冬夏长。春秋短，日照充分，年日照时数1950小时，日照率4050%。全区多年平均气温15.6，年积温（10）4962，极端高温41.5，极端低温-12.4，多年平均无霜期205天。1.3 设计依据及设计原则1.3.1设计依据（1）城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002（2）污水排入城市下水道水质标准 CJ3082-1999（3）城市污水处理厂污水、污泥排放标准CJ302593（4）室外排水设计规范 GBJ1487(1997年版)（5）建筑给水排水设计规范GBJ1588(1997年版)（6）城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ3189（7）农用污泥中污染物控制标准(GB4284-84)（8）给水排水工程结构设计规范（9）建筑给水排水设计规范（10）给排水设计手册1.3.2 设计原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定1,2：（1）贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。（2）从城市的实际情况出发，在城市总体规划的指导下，使工程建设与城市的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。（3）根据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进、成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理、确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。（4）妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。（5）为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程中的关鍵设备拟从国外引进。其它设备和器材则采用合资企业或国内名牌产品。（6）采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。（7）为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，采用双回路电源，且污水厂运行设备有足够的备用率。（8）在污水厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。使厂区环境和周围环境协调一致。（9）竖向设计力求减少厂区挖、填土方量和节省污水提升费用。（10）厂区建筑风格力求统一，简洁明快，美观大方，并与厂区周围景观相协调。（11）积极创造一个良好的生产和生活环境，把污水处理厂设计成为现代化的园林式工厂。1.4 厂址选择（1）污水处理厂位置的选择，应符合城镇总体规划和排水工程总体规划的要求，并应根据下列因素综合确定：a、在城镇水体的下游；b、在城镇夏季最小频率风向的上风侧；c、有良好的工程地质条件；d、少拆迁，少占农田，有一定的卫生防护距离；e、有扩建的可能；f、便于污水、污泥的排放和利用；g、厂区地形不受水淹，有良好的排水条件；h、有方便的交通、运输和水电条件。（2）污水厂的厂区面积应按远期规模确定，并作出分期建设的安排。（3）污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气象和地质条件等因素，经过技术经济比较确定，并应便于施工、维护和管理。（4）污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，选材恰当，并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。（5）生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物保持一定距离。（6）污水和污泥的处理构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、合理，并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护维修管理的要求。（7）污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用原有地形，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求。（8）厂区消防及消化池、贮气罐、余气燃烧装置、污泥气管道及其他危险品仓库的位置和设计，应符合现行的建筑设计防火规范的要求。（9）污水厂内可根据需要，在适当地点设置堆放材料、备件、燃料或废渣等物料以及停车的场地。（10）污水厂的绿化面积不宜小于全厂总面积的3%。（11）污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道。通道的设计应符合下列要求：a、主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为67m，并应有回车道；b、车行道的转弯半径不宜小于6m；c、人行道的宽度为1.52m；d、通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45；e、天桥宽度不宜小于1m。（12）污水厂周围应设围墙，其高度不宜小于2m。工业企业污水站的围护可按具体需要确定。（13）污水厂的大门尺寸应能容最大设备或部件出入，并应另设运除废渣的侧门。（14）污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。（15）污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间的输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、水头损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的通连，在条件适宜时，应采用明渠。（16）污水厂应合理地布置处理构筑物的超越管渠。（17）处理构筑物宜设排空设施，排出的水应回流处理。（18）污水厂的给水系统与处理装置衔接时，必须采取防止污染给水系统的措施。（19）污水厂供电宜按二级负荷设计。为维持污水厂最低运行水平的主要设备的供电，必须为二级负荷，当不能满足上述要求时，应设置备用动力设施。（20）污水厂应根据处理工艺的要求，设污水、污泥和气体的计量装置，并可设置必要的仪表和控制装置。（21）污水厂附属建筑物的组成及其面积，应根据污水厂的规模、工艺流程和管理体制等结合当地实际情况确定，并应符合现行的有关规定。（22）工业企业污水处理站的附属建筑物宜与该工业企业的有关建筑物统一考虑。（23）位于寒冷地区的污水处理厂，应有保温防冻措施。（24）根据维护管理的需要，宜在厂区内适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、浴室、厕所等设施。（25）高架处理构筑物应设置适用的栏杆、防滑梯和避雷针等安全措施。2 污水、污泥处理的工艺方案2.1 工艺方案确定的原则（1）技术合理 应正确处理技术的先进性和成熟性的辨证关系。 一方面，应当重视工艺所具备的技术指标的先进性，同时必须充分考虑适合中国的国情和工程的性质。 城市污水处理工程不同于一般点源治理项目，它作为城市基础设施工程，具有规模大、投资高的特点，且是百年大计，必须确保百分之百的成功。 工艺的选择更注重成熟性和可靠性， 因此， 我们强调技术的合理，而不简单提倡技术先进。必须把技术的风险降到最小程度。 （2）经济节能 节省工程投资是城市污水处理厂建设的重要前提。 合理确定处理标准， 选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价。同时，必须充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用减至最低。对于我国现有的经济承受能力来说，这一点尤为重要。 （3）易于管理。 城市污水处理是我国的新兴行业，专业人才相对缺乏。在工艺选择过程中，必须充分考虑到我国现有的运行管理水平，尽可能做到设备简单，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。 2.2 工艺方案确定的因素事实上，任何一种工艺总有是有利有敝，关键在于适用性如何。在工程实践中，应该具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，作出较为优化的选择。处理工艺选择注意要素3,4：（1）原污水水质、水量 污水的水质、水量是污水处理工艺选择的原始数据。对于水质、水量变化大的污水，应选择耐冲击负荷能力强的工艺。城市污水水质、水量一般比较固定，因此对于城市污水处理厂的工艺选择时，更应该注重以下几个因素： a、原始水质与排水标准 工艺服务于污染物治理要求， 根据水质及排水标准规定，选择污染物针对性强的工艺是工艺选择的根本要求。 b、处理水量与污水厂规模 所要处理的城市污水量越大，污水厂的规模也相应越大。污水处理工艺中，有些适合中小规模的污水厂，有些适合大型的污水厂。因此在工艺选择时，不但要注重水量的波动情况，也要注重其规模。（2）污水处理程度 污水处理程度主要取决于污水自身状况、处理要求、受纳水体功能、水体自净能力等因素。 污水的水质特征，直接影响到污水处理程度及工艺流程选择。比如，仅进行 SS、有机物的去除，主题工艺为好氧工艺基本满足要求。如果还需要进行脱氮处理，则需要有硝化和反硝化工艺。 处理要求，往往决定了污水治理工程的处理深度。 随着我国水体环境压力越来越大及国家控制力度不断增加，污水处理要求也越来越高，排水要求越来越严。因此，具体的出水要求是工艺选择的关键因素。对于城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB 189182002），从2 级排放标准提高到 1 级标准，相应的处理工艺选择会有很大变化。 （3）工程造价及运行费用 在满足污水达到排放标准的前提下， 必须考虑工程建设造价和日常运行费用问题。 对多套技术过关的污水处理工艺再做经济对比分析，选择整体造价少、占地省、日常管理简单、运行费用低的工艺。 （4）污水治理设施所在区域的自然和社会条件 当地地形、气候、水文等自然条件对于工艺选择也是有影响。比如天气寒冷、温暖两种情况下， 工艺选择时将会有所不同， 寒冷地区应该采用低温条件仍能正常运行的工艺。2.3 工程规模武当山特区区域内约有6万常住人口，人均生活污水产生量约为170L/人d，每日生活污水总产生量为10200 m3；现今每年至少300万人来该地区旅游，平均每日生活污水产生量约为1400 m3；工业污水每年排放总量约为80万吨，则平均每日工业污水量约为2200 m3；另武当山特区还有畜禽养殖污染废水排放和地下水渗入。故每日排放量处理规模取15000m3/d，属于中小城市污水处理厂处理规模。2.4 污水水质特性分析本项目污水处理标准列表如下5,6(表1)：表1 进水水质和出水标准项目CODcrBOD5SS氨氮总氮总磷进水水质（mg/L）25011015025353出水水质（mg/L）5010105（8）150.5处理率%8090.993.380（68）57.183.3注：括号内数值为水温小于12。从表中可以看出：根据对各项污染物去除率的要求，表明污水处理工艺在满足常规去除BOD5和CODcr以及SS的同时，必须具备脱氮和除磷的功能。采用适宜的除磷脱氮污水生物处理工艺，确保表中污染物的有效去除。污水采用生物法处理工艺，对进水中污染物质的配比和平衡有较高的要求，现将污水处理厂进水水质配比指标表如下并予以分析。表2 进水水质各污染物配比表项目BOD5/CODcrBOD5/TNBOD5/TP数值0.443.136.7BOD5/CODcr该指标是鉴定污水可生化性的最简单易行和最常用的方法， BOD5/CODcr=0.443.0，此时污水具有较好的可生化性，适合采用生化处理方案。BOD5/TN 该指标是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标。由于生物脱氮的反硝化过程中主要是利用原污水中的含碳有机物作为电子供体，该比值越大，碳源越充足，反硝化进行越彻底，理论上 BOD5/TN2.86 时反硝化才能进行.本厂进水 TN 约为 35mg/L，BOD5/TN 指 标为3.1，故本工程可采用生物脱氮工艺。BOD5/TP 该指标是鉴别能否采用生物除磷的主要指标。一般认为要有较好的磷去除率须 BOD5/TP17，比值越大，除磷效果越好。本厂进水 BOD5/TP=36.7，可采用生物除磷的工艺。 2.5 工艺方案的比选 生物处理方法主要有生物膜法和活性污泥法。生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机污水处理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外可分为厌气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的。活性污泥法则是在人工充氧的条件下，对污水和各种微生物群体进行连续的混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚，吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥回流到曝气池，而剩余污泥则排出。当前国内外城市污水处理厂大多数是都采用活性污泥法，对活性污泥法有着丰富的管理运行经验和相关技术资料。活性污泥法能够有效地去除城市污水中的主要污染物质，并且处理费用比较低。因此，此处污水处理厂工艺选用活性污泥法进行比选。活性污泥法又有多种工艺方案，包括A2/O工艺、SBR工艺、CASS工艺、氧化沟工艺等等。按照以上说述的工艺选择原则，并参照国内外的研究成果及污水处理厂的运行实践，在进行多方案比较的基础上，选择了 A2/O 工艺和CASS活性污泥法工艺两种污水处理工艺方案进行论证及经济技术比较，从而确定最佳方案。技术比较 方案一 A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。A2/O工艺是目前流程最简单，采用最广泛的具有脱氮除磷功能的工艺，是80年代在普通活性污泥法基础上发展起来的新工艺。A2/O流程的特点是：污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌 和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。A2/O法脱氮工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。运行中无需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。而且A2/O 工艺流程不需外加碳源，以处理废水作为碳源，就可保证细菌充分的反硝化反应，在缺氧池后面设置好氧池，还可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高了出水水质。但是A2/O工艺的脱氮除磷效果难以再提升，假如要取得良好的脱氮率的话，必须要保证足够大的混合液回流比，这势必会增加污水处理系统的运行费用，这是A2/O系统的一个缺点。 图1 方案一生化反应工艺示意图方案二CASS工艺即循环式活性污泥法工艺 (cyclic activated sludge system)，是序批示活性污泥法（SBR）的改进工艺，将SBR反应池沿长度方向分为三个部分，前部为生物选择区也称预反应区，中部为兼性反应区，后部为主反应区，三者经典的体积比大致为1：5：30。在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个厌氧-缺氧-好氧交替运行的过程，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工艺是在同一池子内，在不同的时间阶段完成生物处理过程和泥水分离过程，是集生物降解和沉淀等功能为一体的污水生化处理工艺，具有流程简单，运行方式灵活，在空间上是完全混合，在时间上是理想推流等优点。CASS工艺运行过程包括充水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段组成，具体运行过程为： （1）充水-曝气阶段边进水边曝气，同时将主反应区的污泥回流至生物选择区，一般回流比为20%。在此阶段，曝气系统向反应池内供氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面有利于活性污泥与有机物的充分混合与接触，从而有利于有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转变为硝态氮。 （2）沉淀阶段停止曝气，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池内溶解氧的进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转变，并发生一定的反硝化作用。与此同时，活性污泥在几乎静止的条件下进行沉淀分离，活性污泥沉至池底，下一个周期继续发挥作用，处理后的水位于污泥层上部，静置沉淀使泥水分离。 （3）滗水阶段沉淀阶段完成后，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，排水结束后滗水器自动复位。滗水期间，污泥回流系统照常工作，其目的是提高缺氧区的污泥浓度，随污泥回流至该区内的污泥中的硝态氮进一步进行反硝化，并进行磷的释放。 （4）闲置阶段闲置阶段的时间一般比较短，主要保证滗水器在此阶段内上升至原始位置，防止污泥流失。实际滗水时间往往比设计时间短，其剩余时间用于反应器内污泥的闲置以及恢复污泥的吸附能力。上述各个阶段组成一个循环，并不断重复。循环开始时，由于进水，池子中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和非曝气反应后停止，使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀，在完成沉淀后，由旋转式滗水器排出已处理的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位。完成上述各阶段后，系统进入下一循环过程，重复以上操作。CASS工艺还具有以下优点1315：（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。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 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）剩余污泥量小，性质稳定传统活性污泥法的泥龄仅27天，而CASS法泥龄为2530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0.20.3kg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/gMISSh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/gMLSSh，必须经稳定化后才能处置。（7）脱氮除磷效果好CASS工艺的一个重要特性是在工艺过程中不设专门缺氧段的条件下仍能进行硝化和反硝化，达到去除氮的目的。CASS工艺通过将活性污泥从主反应区(好氧)回流到生物选择区以及系统间歇曝气的运行方式可以使活性污泥不断地经历好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷菌在系统中的生长和累积。大量采用CASS工艺的污水处理厂的运行结果也表明，在不加任何化学药剂的条件下，生物除磷的除磷效果在80左右。而NH3-N的去除率达到80以上，TN去除率达70以上。CASS工艺运行可靠灵活，已在各种规模的城市污水和工业废水处理中得到应用。在应用该工艺的这些污水处理厂的运行表明，此项技术已取得较大的进展。图2 方案二生化反应工艺示意图 下面将A2/O工艺方案与CASS活性污泥法工艺的方案列表进行比较（表3）。表3 方案技术优缺点比较表项目A2/O工艺CASS工艺主要优点1、工艺成熟，运行稳定。2、除磷脱氮效果好，出水水质满足要求。3、处理效果好。1、流程简单，占地面积省。2、耐冲击负荷，处理效果稳定。3、除磷脱氮效果好，出水水质满足要求。主要缺点1、处理构筑物相多较多。2、相对于CASS工艺而言，需要较大的混合液回流和污泥回流。1、自动化程度高，则管理技术人员水平要求高。2、排泥和回流不如二沉池均匀。（2）经济比较由上述技术比较可知各自费用的大小：和A2/O工艺相比，CASS工艺在构筑物和运行费用上均胜出。CASS工艺技术上先进，费用上合理，是合乎要求的工艺。2.6 污泥处理方案的比选2.6.1 污泥的处理要求在污水处理过程中，要产生污泥，污泥来源于污水处理厂的初沉池和二沉池，前者称为初沉污泥，后者称为剩余污泥。污水处理中产生的污泥，由于含有大量的有机污染物，易腐化变臭，并含有寄生虫卵,如不进行处理或妥善的处置，将对环境产生不良影响，造成二次污染， 因此，必须对污泥进行必要的处理与处置。污泥处理要求如下：（1）城市污水处理厂污泥应本着综合利用，化害为利的原则进行妥善处理和处置。（2）城市污水处理厂污泥应因地制宜采取经济合理的方法进行稳定处理。（3）在厂内经稳定处理后的污水处理厂污泥宜进行脱水处理，其含水率宜小于80%，减少污泥体积，降低污泥后续处置费用。（4）处理后的城市污水处理厂污泥，用于农业时，应符合GB4284标准的规定。用于其它方面时，应符合相应的有关现行规定。（5）城市污水处理厂污泥不得任意弃置。禁止向一切地面水体及其沿岸、山谷、洼地、溶洞以及划定的污泥堆场以外的任何区域排放城市污水处理厂污泥。（6）减少污泥中有毒物质。（7）因选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染。2.6.2 常用污泥处理的工艺流程图3 城镇污水二级处理厂污泥处理典型流程图4 带有生物除磷的城镇污水处理厂污泥处理典型流程由于污水处理中采用了生物除磷的工艺，所产生的剩余污泥富含无机磷，进行重力浓缩时，浓缩池内呈厌氧状态，会促使磷的释放，因此选择第二种污泥处理工艺。其中污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到 80%以下： (1)方案一：污泥机械浓缩、机械脱水； (2)方案二：污泥重力浓缩、机械脱水。 表4 污泥浓缩脱水技术比较项目方案一方案二主要构筑物污泥贮泥池浓缩、脱水机房污泥堆棚污泥浓缩池脱水机房污泥堆棚主要设备污泥浓缩设备加药设备浓缩池刮泥机脱水机加药设备占地面积小大对环境的影响无大的污泥敞开式构筑物，对周围环境影响小污泥浓缩池露天布置，气味难闻，对周围环境影响大总土建费用小大总设备费用一般稍大剩余污泥中磷的释放无有由表4可见方案一优于方案二，因此本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。本次工程设计确定将CASS工艺中产生的污泥由CASS反应池提升至贮泥池，贮泥池内设置水下搅拌器搅拌，再进入污泥脱水机房，经浓缩脱水一体机脱水，含水率由99.2左右降至80以下后外运。最终确定的污水处理工艺流程如图5所示：图5 污水处理工艺流程图3主要构筑物设计计算3.1 粗格栅3.1.1 粗格栅功能为保证后续污水提升泵房的安全运行，隔除污水中较大的固体废物及悬浮固体。3.1.2 设计计算流量采用最高日最高时流量计算。设过栅流速v=0.8m/s，选2台格栅，平均流量 Q=15000m3/d=173.6L/s总变化系数KZ=则每台过栅流量Qmax=150001.53/2= 11475L/d= 0.133m3/s 式中：n格栅数量。图6 格栅设计计算图（1）格栅槽总宽度（B）式中：S栅条宽度，取0.01m；n栅条间隙数；b栅条间距，取0.02m；Qmax处理量，取0.133m3/s；h栅前水深，取0.57m；v过栅流速，取0.8m/s；a格栅倾角，取70。代入数据得到，则n取值15。B=0.01(151)0.0215=0.44m（2）过栅水头损失(h1)h0计算水头损失；h1设计水头损失；k格栅被堵塞时水头损失增大倍数，一般取3；阻力系数，取园形断面，=1.79。代入数据得到0.043mm（3）进水渠道渐宽部分的长度（L1）设进水渠宽B1=0.20m，取渐宽部分展开角为=20，则m（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（L2） L2=0.12m（5）取栅前渠道超高h20.3m栅前槽高H1：H1=h+h20.57+0.30.87m栅槽后总高度H：H=h+h1+ h2 =0.57+0.129+0.3=1m（6）栅槽总长度 (L) =0.33+0.12+1.0+0.5+=2.26m（7） 每日栅渣量取单位栅渣量W1=0.06 m3/103m3 =0.9m3/d 0.2 m3/d，则采用机械清渣。3.1.3 主要工程内容粗格栅间一座，设格栅渠道2条，选用旋转式机械格栅除污机2台。格栅机共用1台无轴螺旋输送机输送栅渣，栅渣输送至渣斗后外运。格栅除污机前后设有渠道闸门，以供检修和切换使用。3.1.4 运行方式格栅除污机根据其前后水位差或按时间周期自控运行，也可机旁手动控制；无轴螺旋输送机与其连锁运行。3.2 污水提升泵站3.2.1 功能采用CASS工艺处理城市生活污水，其污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水提升后入细格栅及沉砂池。然后自流通过CASS反应池。 3.2.2设计计算设计流量：Qmax=150001.5324=956.25 m3/h泵后构筑物总水损=接触池水损CASS池水损平流沉砂池水损细格栅水损富余水头=0.30.50.30.30.5=1.9m3.2.3主要工程内容设潜污泵3台，2用一备，每台流量为500m3/h，设扬程H=8m。污水提升泵站一座，平面尺寸为104.8m，地下部分深3.6m；为方便设备的安装与检修，设电动葫芦1台，起重量3t。3.3 泵后细格栅3.3.1 功能用于去除污水中较小的漂浮物，减轻后续处理构筑的负荷。3.3.2设计计算设计流量按水泵的最大组合流量计,选用2台细格栅，每个平流沉砂池对应1台细格栅，按水泵并联特性曲线，则Qmax=0.139m3/s；设过栅流速v=0.8m/s；栅条间隙b=0.005m；栅条宽度s=0.01m；栅前水深h=0.5m；格栅倾角为70。设计原理同粗格栅一样，计算内容如下：（1）格栅槽宽度（B）栅条间隙数（n=68）栅槽宽度B=s(n-1)+bn=0.01(68-1)+0.00568=1.01m（2）设进水渠宽B10.50m，渐宽部分展开角，进水渠渐宽部分长度m栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m（3）设栅条为矩形断面，取k=3，过栅水头损失m取栅前渠道超高h20.3m，栅前槽高H1：H1=h+h20.5+0.30.8m，栅后槽总高度H：H=h+h1+ h2 =0.5+0.088+0.3=0.888m栅槽总长度m （4）栅渣量W=0.95m3/d0.2 m3/d3.3.3 主要工程内容格栅渠道两条，每条宽1m，旋转格栅除污机2台，正常情况2台同时工作。2台格栅除污机共用1台无轴螺旋输送机输送栅渣，栅渣输送至渣斗后外运。格栅除污机前后设有渠道闸门以供检修和切换使用。3.4 平流式沉砂池3.4.1 功能一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。3.4.2 设计计算（1）沉砂池长度(L)L=vt=0.2035=7m式中： v最大设计流量时的流速，最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s，此处取值0.2m/s；t最大设计流量时的流行时间，此处取值30s。（2）水流断面积(A)则：A=0.139/0.20=0.695m2式中： Qmax每格最大流量，设计一座，分为2格，故Qmax=0.139m3/s；v 最大设计流量时的流速。（3）池总宽度(B)B=nb=21.2=2.4m式中： b 沉砂池每格的宽度，取1.2m；n 沉砂池的格数。（4）有效水深(h2)h2=A/b=0.695/1.2=0.579m（介于0.251.0m之间,符合要求）式中：A 水流断面积；b 沉砂池每格的宽度。（5）贮砂斗所需容积V则： 式中： X城市污水沉砂量，一般采用30m3/106m3； T清除沉砂的间隔时间，取2d； KZ总变化系数； Qmax每格最大流量。（6）每个污泥沉砂斗容积（V0） 则： V0= =0.118m3 式中： V贮砂斗所需容积； n沉砂池的格数； m沉砂池每格设置2个污泥沉砂斗。（7）沉砂斗各部分尺寸及容积(V)设斗壁与水平面的倾角为60，则：沉砂斗上口宽：式中： b1沉砂斗底宽，取0.5m； 沉砂斗高度，取0.35m。复核沉砂斗容积：V0=0.118（8）沉砂池高度(H)取同一分格两沉砂斗上口的距离为0.2m，则沉砂池进口处或出口处距沉砂斗上口的水平距离为：m设采用重力排砂，池底坡度i6，坡向砂斗，则：式中： L2沉砂池进口处或出口处距沉砂斗上口的水平距离； 沉砂斗高度。设：超高h1=0.3m则：H=h1+h2+h3=0.3+0.58+0.5=1.38m（9）进出水渐宽部位长度为：L1=(B-B1)/2tan20=(2.62.1)/0.728=0.734m式中： B沉砂池总宽度，因沉砂斗间壁厚为0.2m，故为2.4+0.2=2.6m； B1进水渠道的水面宽，取2.1m。（10）验算最小流量时的流速：vmin=Q/A=0.174/0.70=0.25m/s式中： Q最小流量，在最小流量是只用一格工作，n=1，即为平均流量； A水流断面积。沉砂池要求的设计流速在0.15 m/s0.30 m/s之间， 符合要求。3.4.3主要工程内容平流沉砂池一座，采用机械排砂，排出的砂经洗砂后外送。图7 平流沉砂池计算草图3.5 CASS生化池3.5.1 CASS的功能根据设定的运行时间程序周期运行