某生活污水处理站污水处理工程设计 48页

'第I页毕业设计论文题目：某生活污水处理站污水处理工程设计(污水生化处理部分)学生姓名：学生学号：专业班级：学院名称：环境科学与工程学院指导老师：学院院长：I 第I页目录1综述城市生活污水处理技术研究11.1概述31.2废水收集及水质水量的确定31.2.1废水收集31.2.2水质水量的确定31.3污水处理方法41.3.1物理化学处理法41.3.1.1物理处理法41.3.1.2化学处理法41.3.1.3物理化学法41.3.2生物处理法51.3.2.1生物处理法分类51.3.2.2活性污泥法61.3.2.3生物膜法121.3.2.4厌氧生物法151.4污水工艺的选择171.4.1选择原则171.4.2工艺选择方法171.5结论与建议19参考文献202毕业设计某生活污水处理站污水处理工程设计(生化处理部分)222.1设计说明书222.1.1概述222.1.1.1项目背景222.1.1.2设计依据与设计范围252.1.2项目现状与项目实施的必要性25I 第I页2.1.2.1废水排放现状252.1.2.2项目实施的必要性252.1.2.3项目实施后效果预测252.1.3设计原则与设计基本思路262.1.3.1设计原则262.1.3.2设计基本思路262.1.4设计方案选择262.1.4.1规模确定262.1.4.2工艺方案选择282.1.4.3工艺流程及特点322.1.5工艺设计352.1.5.1工艺流程352.1.5.2主要工艺技术指标352.2附图44图纸目录表（07WT—13）44主要设备一览表（07WT—14）44工艺流程与高程图（07WT—15）44总平面布置图（07WT—16）44CASS池平面图（07WT—05）44CASS池剖面图（07WT—06）44曝气机安装图（07WT—07）44滗水器安装图（07WT—08）44污泥浓缩池工艺图（07WT—17）44脱水系统工艺图（07WT—18）44脱水系统工艺图（二）（07WT—19）44致谢45I 第43页1综述城市生活污水处理技术研究摘要污水从产生到再次排放到大自然是一个极其复杂的过程。从污水的收集，污水厂水质水量的确定，到处理工艺的选择都拥有非常大的学问空间。污水处理厂的设计非常复杂。通过满足各种要求，选择合理的途径，得到污水的收集方法。综合考虑各种因素，确定了污水厂的水量水质。对比众多处理方法，结合该地实际情况，得到合理的处理工艺（CASS工艺）。完成了污水的再生和回用，对该工艺污泥进行处理和处置。污水处理事业已经飞速发展，出现了很多新理论和新技术，颁布了许多标准和规范。为了使水事业更进一步发展，还有很多工作要做。关键词：活性污泥法，CASS池，污泥，回用 第43页TheengineeringresearchofCitylifesewagetreatmentAbstractThesewagefromproducestodischargeintothenatureoncemoreisanextremelycomplexprocess.Ithasmuchknowledgefromthecollectionofsewage,thedeterminationofwaterqualityandwatervolumeindirtywaterworksandthewayofthetreatmentcraft.Thedesignofthesewagetreatmentplantisextremelycomplex.Toobtainthemethodofsewagecollection,wehavechosenthereasonablewaybysatisfyingallkindsofrequirements.Consideringallkindsoffactorstodeterminethewatervolumeandwaterqualityindirtywaterworks.Contrastingwiththemultitudeprocessingmethodsandcombinedwiththefactinthelocalplace,weobtainedthereasonableprocessingcraft(theCASScraft).Wehavecompletedtheregenerationandreusethesewage,processingandhandlingwiththiscraftsludge.Thesewagetreatmententerprisehasalreadyrapidlydeveloped,manynewtheoriesandnewtechnologieshasappearedandmanystandardshadbeenpromulgated.Thereismuchworktodoinordertofatherlydevelopwaterenterprise.Keyword:Activesludgemethod,CASSpond,sludge,reuse 第43页1.1概述水是人类最宝贵的自然资源，是人类生存的基本条件，是国民经济的生命线。人类在日常生活和生产活动中，需要从天然水体取水以供应各种用途的用水，随着社会发展和人们生活水平的提高，对水供应的要求也越来越高；水经过使用后便成为污水或废水，污水中总是或多或少地含有某些有毒或有害物质，如果不加控制地任意排放，将会破坏原有的自然环境以致一起环境污染，甚至造成公害。人类这些排水问题必须解决，否则就会破坏人类与自然和环境的和谐关系，使人类自身的生存条件受到威胁[1]。1.2废水收集及水质水量的确定1.2.1废水收集人类生活和生产活动产生排出的水和被污染的初期雨水，必须有组织、有系统的收集起来，并即使的送到合适地点，进行处理和利用，以达到消除公害，保护环境，造福人类的目的。废水的收集需要合理的选择排水体制，那样不仅可以迅速的排除和收集废水，还从根本上影响排水系统的设计、施工与维护管理，而且对城市的规划和环境保护影响深远。排水体制的选择要根据城市的的工业企业规划、当地降雨情况、排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体条件等。1.2.2水质水量的确定为了更好的设计污水排水系统和建好污水处理厂，水质水量的确定尤为重要。废水中的污染物大致可分为：固体污染物，需氧污染物，营养性污染物，酸碱污染物，有毒污染物，油类污染物，生物污染物，感官性污染物，热污染等。为了表征废水水质，规定了许多水质标准。主要有：有毒物质，有机物质，悬浮物，细菌总数，PH值，色度，温度等，一种水质指标可以包括几种污染物，而一种污染物又可属于几种水质指标。污水收集和处理过程中，水量的确定至关重要，一般城市污水量由以下几部分组成：1.居住区生活污水排放量。若有实际生活用水量统计数据，可按实际生活用水量计算。当难于确定人口时，也可按面积的污水量计算。2. 第43页工业企业中的生活污水和沐浴污水量。标准及厂内公共建筑物生活污水量标准。参见现行给排水设计规范。3.工业废水量按单位产品的废水量计算，或按工艺流程及设备排水量计算，或实测水量数据计算。废水的水量和水质并不是恒定均匀的，往往随时间的推移而变化。生活污水随着生活作息规律而变化，工业废水的水质水量随生产工程而变化。水量水质的变化使处理设备不能在最佳工艺条件下运行，严重时使设备无法正常工作，为此设调节池，进行水质水量调节[2]。1.1污水处理方法污水处理方法多种多样，大致有以下几类：1.1.1物理化学处理法1.1.1.1物理处理法与其他方法相比，物理处理法具有设备简单，成本低，管理方便，效果稳定等优点。它主要用于去除废水中的悬浮物，固体，漂浮物，砂子和油类等物质。一般被用做其他处理方法的预处理或深度处理。主要包括：过滤重力分离，离心分离等。1.1.1.2化学处理法是利用化学作用来处理废水中溶解物质或胶体物质，用于去除废水中的金属离子，细小的胶体有机物，无机物，植物营养素（氮，磷），乳化油，色度，臭味，酸，碱等，对于废水的深度处理有着重要作用。主要方法有：中和法，混凝法，氧化还原法，电化学法等。1.1.1.3物理化学法废水经物理方法处理后，仍会有某些细小的悬浮物及溶解态有机物，为了进一步去除残存在水中的污染物，可以用物理化学法进行处理。常用的方法有：离子交换法，膜分离法，吹脱法和气提法[4]。 第43页1.1.1生物处理法随着工业的发展，污染物成分日趋复杂，废水中含大量有机污染物，仅用物理或化学方法难以达到治理的要求。废水的生化处理是利用微生物的新陈代谢作用，对废水中的污染物质进行转化和稳定，使其无害化的过程。由于微生物具有来源广，易培养，繁殖快，对环境适应性强，易变异等特征，在生产上易培养繁殖，能在特定条件下驯化，使之适应有毒工业废水的水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使其有机物无机化。有毒物无害化，加之其生存条件温和，无需高温高压，不需加催化剂。用生化促使污染物的转化过程与一般化学法相比优越得多，其处理废水的费用低廉，运行管理方便，已广泛用于生活污水和工业有机废水的二级处理[5]。1.1.1.1生物处理法分类其分类也较为复杂，按微生物生长方式可分：悬浮生长和附着生长型。按系统运行方式可分：连续式和间歇式。按主体设备中水流状态可分：推流式和完全混合式。按作用原理不同大致分类如下：1.好氧处理：①自然条件：a.水体自净：天然水体，氧化塘b.土壤净化：污水灌溉②人工条件：a.悬浮生物法：活性污泥法及变形氧化塘，氧化沟b.固着生化法：生物滤池，生物转盘，接触氧化，好氧性生物流化床2.厌氧处理：①自然条件：a.高温堆肥b.厌氧塘②人工条件：a.悬浮生化法：厌氧硝化，上流式厌氧硝化床，化粪池b.固着生化法：厌氧滤池，厌氧流化床[6] 第43页1.1.1.1活性污泥法活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物处理方法，是处理城市污水最广泛使用的方法。它既适用于大流量的污水处理，又适用于小流量污水处理。运行方式灵活，日常运行费用较低，但管理要求较高。其本质上与天然水体的自净过程相似，二者均为好氧生物过程，只是它的净化强度大，因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化。自1914年在英国建成活性污泥污水处理试验厂以来，活性污泥法已经有80多年的历史。随着生产上的广泛应用，对其生物反应，净化机理，运行管理等进行了深入的研究。其工艺流程也不断有所改进与创新，并得到了很大的发展，是目前处理有机废水的主要方法[7]。1.普通活性污泥法由废水的自净作用原理下发展而来，其工艺流程如下：图1.3.1普通活性污泥法工艺流程图优点：BOD和悬浮物去锄率很高，90%-95%；不足：对水质变化适应能力不强；对供氧不能充分利用；曝气池相对庞大，占地多，能耗高。2.渐减曝气和分步曝气其工艺流程如下：渐减曝气工艺流程如下： 第43页图1.3.2渐减曝气工艺流程图分步曝气工艺流程如下：图1.3.3分步曝气工艺流程图以上两种工艺均针对普通活性污泥法中前半段供氧不足，后半段供氧过量而改进。使同样的空气量，同样曝气池，而处理效率有所提高。3.完全混合法在分步曝气基础上，进一步大大增加进水点，相应增加回流污泥，使其在曝气池中迅速混合。其工艺流程如下：图1.3.4完全混合法工艺流程图优点：a.缓和有机负荷冲击，减少有毒物质影响；b.池液各部分需氧较均匀；缺点：同普通活性污泥法尚未改进部分。4.浅层曝气根据气泡形成和破裂的瞬间，传递速率最大，在浅层大量曝气，可获得高传递速。布置原理图如下： 第43页图1.3.5浅层曝气布置原理图优点：耗电量减小，适用于中小规模污水厂；缺点：曝气系统维修困难。5.深层曝气处理流程和曝气池简图如下：图1.3.6深层曝气处理流程和曝气池简图优点：占地面积小，曝气池内气液紊流大，液膜更深快，气液接触时间长；缺点：井壁腐蚀或受损会污染地下水。6.高负荷曝气或变型曝气有些污水厂只需要部分处理，因此产生了高负荷曝气法。池中MLSS约为300-500mg/L，曝气时间2-3h，处理效率65%左右，适用于部分处理的污水厂。7.延时曝气 第43页特点是曝气时间很长，达24h或更高，MLSS较高，达到3000—6000mg/l，活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态，剩余污泥少而稳定，无需消化，可直接排放。优点：低负荷运行、去除率高、污泥量少；缺点：砂化作用占地广、曝气量大、污泥易老化。8.接触稳定法工艺流程如下：图1.3.7接触稳定法工艺流程图优点：这方法直接用于原污水的处理比用于初沉池的出流水效果好，初沉池可不用；剩余污泥增加；回流污泥的曝气使污泥恢复活性，提高处理能力。9.氧化沟特点：运行负荷低，处理深度大；可具有发硝化脱氮功能；污泥沉降性好，无臭味；耐冲击负荷，适应性大；污泥量少；动力消耗低。10.纯氧曝气以纯氧代替空气可以提高生物处理的速度，采用密闭的池子。曝气时间短，约1.5—3.0h，MLSS高，约4000—8000mg/l。优点：氧传递速率增加；提高了微生物处理的速度；缺点：易发生故障，装置复杂，运转麻烦；结构要求高，易爆炸；.影响PH。11.活性生物滤池（ABF工艺） 第43页在通常活性污泥过程前设置一个塔式滤池，它同曝气池可以并联也可以串联，主要为串联。塔式滤池滤料表面附着很多活性污泥，因此滤料的材料不同于一般生物滤池，通常用耐腐蚀的木版做成栅条状，然后平放重叠起来。其经济和运行特性研究不够充分。12.吸附-生物降解工艺（AB法）A级以高负荷运行（污泥负荷）2.0kgBOD5/kgMLSS*d），B级以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1—0.3kgBOD5/kgMLSS*d），A级曝气池停留时间短，30—60min，B级2—4h。该系统不设初沉池，A池是一个开放的生物系统。A、B两级有各自独立的污泥回流系统，其污泥互不混淆。工艺流程如下：A级高负荷运行B级低负荷运行图1.3.8AB法工艺流程图优点：处理效果稳定，具有抗冲击负荷，PH变化的能力，还可根据经济条件分期建设。13.序批式活性污泥法（SBR法）传统的活性污泥法的曝气池，在流态上属推流、在有机物降解方面也是沿着空间而逐渐降解的。而SBR工艺的曝气池，在流态上是完全混合，在有机物的降解是时间上的推流，有机物是随时间的推移而被降解的。其运行模式的基本操作是进水，反应，沉淀，出水和闲置组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，在每个周期内上述过程都是在一个设有曝气或搅拌装置的反应器依次进行的。工艺流程图： 第43页图1.3.9SBR法工艺流程图优点：结构简单，运转灵活，操作管理方便；投资省，运行费用低；SVI低，剩余污泥稳定，易脱水，可抑制丝状菌生长，不易发生活性污泥膨胀；具有较好脱氮除磷效果；系统处理构筑物少，布置紧凑，节省用地。缺点：废水排放规律与SBR间歇进水存在不匹配问题；水量大时需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性[8]。各种活性污泥处理工艺的操作特点见下表：表1.3.1各种活性污泥处理工艺的操作特点表工艺类型水力混合方式曝气系统去除率（%）备注常规活性污泥法推流式空气曝气机械曝气BOD：85—90COD：75—85SS：85—90适用于处理城市污水，对氮、磷指标没有特殊要求处理过程不耐冲击负荷A/O（前置反硝化生物脱氮）推流式空气曝气机械曝气BOD：90—95SS：90—95NH4-N：85—95TN：60—70适用于处理城市污水及含氮工业废水除氮，对磷的去除不严格。以长龄污泥运行最有利A/O（厌氧—好氧生物除磷）推流式A段机械搅拌O段扩散曝气BOD：90COD：85TP：85SS：90适用于对磷有严格要求，对氮无要求的城市污水处理工艺类型水力混合方式曝气系统去除率（%）备注氧化沟推流式BOD：90COD：80 第43页表面曝气、转刷、转盘水下推进器SS：85TN：70TP：60适用于城市污水处理厂及有机工业废水处理，不设二沉池，调整设计参数可以同时脱氮、脱磷SBR法一般采用完全混合式微孔曝气器BOD：90COD：85NH4-N：65SS：90适用于中、小规模的城市污水处理及有机工业废水处理，不设初沉池和二次沉淀池，可同时脱氮，脱磷水解酸化—好氧活性污泥法推流式（水解池也可以采用水解升流式污泥床—HUSB）水解池：布水系统要均匀布水；好氧池：扩散曝气BOD：85（其中水解池去除23）COD：78（其中水解池去除42）SS：93（其中水解池去除88）适用于城市污水及高浓度难降解有机废水处理，不设初沉池，SS去除率高，水解池SS，COD的去除率高，可提高好氧系统的可生化性，缩短好氧时间，能耗低，产泥量少A—B法A段为完全混合式，B段为推流式扩散曝气。B段采用A/O及A2/O工艺时可用机械曝气BOD：90COD：85SS：90TP：60TN：35适用于城市污水对N、P有一定处理要求的，有机物含量比较高，水质变动大的污水厂，工程可分段实施1.1.1.1生物膜法生物膜法是另一种好氧生物处理法。但活性污泥法是依靠曝气池中悬浮流动的活性污泥来分解有机物的，而生物膜法是通过废水同生物膜接触，生物膜吸附和氧化有机废水中的有机物并同废水进行物质交换，从而使废水得到净化的过程[9]。与活性污泥法相比，生物膜法有以下特点：a.固着于固体表面上的生物膜对废水水质，水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。 第43页b.不会发生污泥膨胀，运行管理方便。c.由于生物固着于固体表面，即使繁殖速度慢的微生物也能生长繁殖。而在活性污泥法中，世代期比停留时间长的微生物被排出曝气池，因此，生物膜中生物种类更为丰富，且沿水流方向膜生物种群具有一定分布。d.因高营养级的微生物存在，有机物代谢时能较多的转移能量，合成新细胞即剩余污泥少。e.采用自然通风供氧f.活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。g.由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率低。常有的生物膜法有：生物接触氧化法，生物滤池，塔式生物滤池，生物转盘，生物流化床。1.生物接触氧化法生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤池。具有以下特点：a.由于填料比表面积大，池内充氧条件良好；b.生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理方便；c.由于生物固体量多，水流有属完全混合型，因此生物接触氧化法对水质水量的骤变有较强的适应能力；d.生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量较低。2.生物滤池生物滤池都是有滤床、布水设备和排水系统组成。影响其处理效率的因素有负荷率，污水浓度，水质，温度，滤料特性和滤池高度等。3.塔式生物滤池塔式生物滤池是在床式生物滤池的基础上发展起来的，是一种新型的大处理量的生物滤池，滤池采用孔隙率大的轻质塑料滤料，滤层厚度大，从而提高了抽风能力和废水处理能力。其进水负荷特别大，自动冲刷能力强，只要滤料填装合理，不会出现滤层堵塞现象。4.生物转盘 第43页生物转盘是一种新颖的废水处理装置其工作原理与生物滤池基本相同，但构造完全不一样，生物转盘是由固定的一根轴上许多检举间距很小的圆盘组成。生物转盘无污泥回流系统，为了稀释进水可以考虑出水回流，但生物膜的冲刷不依靠水力负荷增大，而是通过控制一定的转速来达到。生物转盘的优点的操作简单，生物膜与废水接触的时间可以通过调整转盘转速加以控制，故适应废水负荷变化的能力强。其缺点是转盘材料造价高，机械转动部件容易损坏，投资较高[10]。5.生物流化床生物流化床是戒指流体使表面生长着微生物的固体颗粒呈流态化，同时进行去除和降解有机污染物的生物膜法处理技术。是70年代开始应用于污水处理的一种高效的生物处理技术。它特点如下：优点：BOD容积负荷大、处理效率高、占地面积小、投资省等特点。缺点：运行不够稳定，操作困难。几种生物膜法的技术特性比较如下表：表1.3.2几种生物膜法技术特性比较滤池形式容积负荷[kgBOD5/（m3/d）]比表面积（m2/m3）大致比值备注普通生物滤池低负荷0.2501块状滤料,平均8cm左右高负荷0.8生物转盘1.01002以D=3.6m转盘为例塔式生物滤池2.01603以D=25mm蜂窝为例生物流化床10.0200040以粒径1-1.5mm砂粒为例1.1.1.1厌氧生物法厌氧废水生物处理的环境工程与能源工程中的一项重要技术。是有机废水强有力的处理方法之一。有目的的运用此技术以有上百年的历史，但由于存在水力停留时间长，有机负荷低等缺点，没有广泛应用。 第43页废水的厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中的有机物分解为甲烷和二氧化碳的过程。实际上是一个复杂的生物化学过程，可以分为：水解酸化阶段，产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。有代表的厌氧处理工艺和设备有：普通厌氧消化池、厌氧滤池、厌氧接触消化、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧附着膜膨胀床（AAFEB）、厌氧流化床（AFB）、升流式厌氧污泥床—滤层反应器（UBF）、厌氧转盘和挡板反应器、两步厌氧法和复合厌氧法[11]。下表列举了几种常见的厌氧工艺的特点和优缺点。表1.3.3几种常见厌氧处理工艺的比较工艺类型特点优点缺点普通厌氧消化厌氧消化反应与固液分离在同一个池内进行，甲烷气和固液分离（搅拌或不搅拌）可以直接处理悬浮固体含量较高或颗粒较大的料液，结构较简单缺乏持留或补充厌氧活性污泥的特殊装置，消化器中难以保持大量的微生物；反应时间长，池容积大厌氧接触法通过污泥回流，保持消化池内污泥浓度较高，能适应高浓度和高悬浮物含量的废水消化池内的容积负荷较普通消化池高，有一定的抗冲击负荷能力，运行较稳定，不受进水悬浮物的影响，出水悬浮固体含量低，可以直接处理悬浮固体含量高和颗粒大的料液负荷高时污泥仍会流失；设备较多，需增加沉淀池、污泥回流和脱气等设备，操作要求高；混合液难于在沉淀池中进行固液分离工艺类型特点优点缺点上流式厌氧污泥床反应器内设三相分离器，反应器内污泥浓度高有机负荷高，水力停留时间短；能耗低，无需混合搅拌装置，污泥床内不填载体，节省造价有避免堵塞问题对水质和负荷突然变化比较敏感；反应器内有短流现象，影响处理能力；如设计不善，污泥会大量流失；构造较复杂 第43页厌氧滤池微生物固着生长在滤料表面，滤池中微生物含量较高，处理效果比较好。适用于悬浮物含量低的废水可承受的有机附负荷高，且耐冲击负荷能力强；有机物去除速度快；不需污泥回流和搅拌设备；启动时间短处理含悬浮物浓度高的有机废水，易发生堵塞，尤以进水部位更严重。滤池的清洗比较复杂厌氧流化床载体颗粒细，比表面积大，载体处于流化状态具有比较高的微生物浓度，有机物容积负荷大，具有较强的耐冲击负荷能力，具有较高的有机物净化速度，结构紧凑、占地少以及基建投资省载体流化能耗大，系统的管理技术要求比较高两步厌氧法和符合厌氧法在两个独立的反应器中进行，比例酸化和甲烷化在两个反应器中进行。两个反应器中能采用不同的反应温度耐冲击负荷能力强，能承受较高负荷；消化效率高，尤适合于处理含悬浮固体多、难消化降解的高浓度废水；运行稳定，更好地控制工艺条件两步法设备较多，流程和操作复杂厌氧转盘和挡板反应器对废水的净化靠盘片表面的生物膜和悬浮在反应槽中的厌氧菌完成，有机容积负荷高无堵塞问题，适于高浓度废水；有机负荷高，水力停留时间短；动力消耗低；耐冲击能力强，运行稳定，运转管理方便盘片造价高1.1污水工艺的选择1.1.1选择原则如此众多的污水处理方法，又怎样与实际联系起来呢？怎样为一个污水厂选择一个恰如其分的工艺流程呢？一般来说，工艺流程应考虑以下几点： 第43页1.技术合理对进水水质，重点考虑其规模，有机物负荷，氮磷含量。对出水水质，重点考虑对氮磷的要求以及回用要求，各种污染物的去除率，还应考虑气候等自然条件，污泥特性和用途[12]。应正确处理先进性和成熟性的辨证关系，应重视先进性，但同时应充分考虑工程性质和中国国情。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.经济节能合理确定处理标准，选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能减少用地，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[13]。3.易于管理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，应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和处理出水的稳定性。事实上，任何一种工艺总是有利有敝，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，作出较优化的选择[14]。1.1.1工艺选择方法生活小区内无工矿企业，污水水质较好，BOD和COD均不高，SS也较低，但对N、P有要求，因考虑到污水回用，要求出水水质较高。在综合考虑经济条件的前提下，因废水的水质较好，而生物膜法的投资都较高且构筑物也较多，在技术方面也有些欠缺，排除选择生物膜法。活性污泥法是目前处理城市污水最广泛使用的方法。它既适用于大流量的污水处理，又适用于小流量污水处理。运行方式灵活，日常运行费用较低，已经有80多年的历史。随着生产上的广泛应用，对其生物反应，净化机理，运行管理等进行了深入的研究。其工艺流程也不断有所改进与创新，并得到了很大的发展，是目前处理有机废水的主要方法[15]。 第43页根据以上对活性污泥法的比较以及该小区的废水水质和要求，将氧化沟，SBR法和AB法作为预选放方案。因SBR法废水排放规律和间歇进水不匹配的问题，连续进水间歇排水型间歇性活性污泥法在SBR技术的基础上得到了发展。1.间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEAS工艺）ICEAS最大的特点是在SBR反应器前加一个生物选择器，实现了连续进水，间歇排水。其流程简单，具有SBR的优点，但其强调延时曝气，污泥负荷很低，没有体现其投资低优点，影响了该工艺的广泛应用[16]。2.连续进水周期循环曝气活性污泥法（CASS工艺）CASS在ICEAS工艺基础上进行改进，没有污泥回流，污泥负荷能提高到0.1—0.2kgBOD5/（kgMLSS*d）或更高，达到了ICEAS工艺的去除效果，而且有利于行成絮凝性能好的污泥，使投资比ICEAS节省了25%以上[17]。由此，就将SBR的一种变例（CASS工艺），氧化沟，AB法作为预选方案[18]。下面列表对它们进行比较：表1.4.1工艺比较表CASS工艺氧化沟AB法1.占地面积少较多较多2构筑物少少多3.曝气时间短长短4.耐冲击负荷程度中低高CASS工艺氧化沟AB法5.投资少中中6.运行费用一般低一般7.操作管理工艺简单，操作简单效果平稳，劳动量少工艺简单，操作简单效果平稳，劳动量少工艺复杂，操作复杂劳动量大8.污泥少，易处理 第43页污泥处理与资源利用污泥不需消化处理，不产甲烷污泥必须消化处理，可产生回收甲烷从表中可以看出在占地面积和投资上CASS均优于其他两种，AB法的构筑物最多，耐冲击负荷也最高，劳动两也最大，占地面积也大，不适合小区的发展。在运行费用CASS比氧化沟略高，但其他方面都较优，因此本小区推荐CASS工艺[19]。1.1结论与建议生物化学处理方法是一类最常用的污水处理方法，它的优点是有机物去除率高，运行成本低，在城市污水和可生物降解的工业废水中还没有能与之媲美的方法。活性污泥法是其中一个主要方面，是当前广泛的污水处理技术之一。其中序批式活性污泥法（SBR）自1985年在上海建成首座处理肉类加工污水的SBR系统后，陆续在城市污水厂及工业废水处理领域得以推广，同时，全国也掀起了研究SBR的热潮。CASS工艺就是其发展的一个变例，其不但具有SBR的优点，它与SBR相比有以下特点：a.CASS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，提高了难降解有机物的去除效果。b.CASS的进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控制元件，单个池子可以独立运行，而SBR是间歇的，应用一般要2个或2个以上池子交替使用，增加了控制系统的复杂程度。c.CASS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。CASS工艺有这么多的优点，也有比较多的不足，但是比较适应现在的国情，希望能更好的发展，有个美好的明天。参考文献[1]张统.间歇式活性污泥法污水处理技术及工程实例[M].北京.化学工业出版社，2002：1-38，131-204.[2]高廷耀，顾国维.水污染控制工程下册（第二版）[Z].北京.高等教育出版社，1999：95-127，135-187，193-205，270-272. 第43页[3]张文华.给水排水管道工程[M].北京.高等教育出版社，1999：123-206.[4]杨岳平，徐新华，刘传富.废水处理工程及实例分析[M].化学工业出版社，2000：1-15，28-32.[5]顾夏声，胡纪萃.完全混合性污泥法处理合成氨装置炭黑废水的研究[N].清华大学学报，1983，23（1）.[6]周刚.CASS工艺在高寒地区处理啤酒废水中的应用[M].给水排水，2001，27（11）：46-48.[7]彭永臻.SBR的五大优点[M].中国给水排水，1993（2）.[8]张希衡.处理土霉素废液的试验研究[M].化工环保，Vol.7，278（1987）.[9]许吉现等.DAT-IAT工艺废水处理一体化设备的应用[M].中国给水排水，2001，17（9）：52-53.[10]纪荣平等.SBR法处理食品废水的工艺设计及运行[J].2001，27（10）：48-49.[11]张统等.921北京工程污水处理厂新工艺研究[M].国防环境科学及工程技术研究，1998.[12]王启山.水工业工程常用数据速查手册主编[S].机械工业出版社，250-301.[13]给水排水设计手册（第6册）工业排水[S].中国建筑工业出版社，2002：303-331.[14]给水排水设计手册（第11册）常用设备[S].中国建筑工业出版社，2002：50-69，71-72，250-252.[15]湖南大学.环境工程毕业设计指南[P]，2002.[16]湖南大学.浏阳工业园污水处理厂可行性研究报告[P]，2000.[17]杨琪等.序批式活性污泥工艺（SBR法）设计运行与进行控制理论探讨[M].给水排水，1996，22（10）.[18]曹健舞.序批式活性污泥法（SBR）计算机辅助设计研究[D].北京.北京理工大学，2001.[19]申刚.921-601污水处理厂工程设计[D].北京.北京理工大学，1996.[20]Sherrard,J.H.andE.D,“Schroeder.ImportanceofCellGrowtgRateandStoichiometrytoteRrmovalofPhosphorusformtheActivatedSludgeProcess”,Wat.Res.,Vol.107,1970.[21]Irvine,R.L.andR.O.Richter,“InvestigationofFillandBatchPeriodsofSequencing 第43页BatchBiologicalReactors,”Wat.Res.,Vol.11,1977.[22]Dennis,R.L.,etal.,“EffectofFill:ReactRatioonSequencingBatchBiologicalReactor,”J.WPCF,Vol.51,1979.[23]Arora,M.l.,Barth,E.F.andUmphres,M.B.,“TechnologyEvaluationofSequencingBatchReactors,”J.WPCF,Vol.57.[24]Manning,J.F.,etal.,“TheBiologicalRemovalofPhosphorusinaSequencingBatchReactor,”J.WPCF,Vol.57,No.1,1985.[25]JohnC.Palis,R.L.Irvine,“NitrogenRemovalinaLowLoadedSingleTankSequencingBatchRector,”J.WPCF,Vol.57,No.1,1985.[26]Wilderer,P.A,Irvine,R.L,“SequencingBatchReactorTechnology,”WaterScience&Technology,1997,35(1).[27]P.Schleypen,I.Michel,etc,“SequencingBatchRractorswithContinuousInflowforSmallCommuntitesIRuralAreasinBavari,”Wat.Sci.Tech,p269-276.[28]L.Novak,etc,“DynamicMathematicalModelingofSequencingBatchReactorswithAeratedandMixedFillingPeriod.”Wat.Sci.Tech,p105-112.1毕业设计某生活污水处理站污水处理工程设计(生化处理部分)1.1设计说明书1.1.1概述1.1.1.1项目背景1.学校概况 第43页长沙大学地处湖南省会长沙洪山庙，滨临美丽的浏阳河。原长沙大学创办于1983年，1996年经国家教委批准，原长沙职业技术师范专科学校并入长沙大学。学校现有10个系（部），38个专业，已经成为一个多学科性应用型地方高等学校。学校占地面积2100亩，现有全日制在校学生5519人，其中本科生1000人。现有教职工600多人，其中教授50余人。迈入新世纪的长沙大学，学校将有更大的发展。2.自然条件1.气象条件①气温历年绝对最高气温40.7℃历年绝对最低气温-10.7℃年平均气温17.3℃②湿度多年平均相对湿度81%③降雨年平均降雨量1152.3mm年最大降雨量1794.5mm月最大降雨量108.3mm历年平均降雨天数166天④风常年主导风向西北风夏季主导风向西南风年平均风速1.4m/s最大风速20m/s2.地形地貌特征长沙大学位于长沙市洪山庙，滨临浏阳河畔，地形起伏较大，属丘陵地区，整个地势东高西低，北高南低，校区最高处78.3m，最低28.1m。相对高差50m，校区内两条蜿蜒通过的自然冲沟、水库以及坡地高差变化的地貌，具有特定的地理环境。地质 第43页①勘察结果表明：场地内地形地貌较简单，地层分布较均匀，未发现影响场地稳定的不良地质现象，故本场地为简单场地；场地内岩土种类较单一，较均匀，但性质变化较大，属简单——中等复杂地基。综上所述，本场地岩土工程勘察登基为乙级。场地稳定，适宜拟建建筑物。②根据钻探、现场原位测试，结合土工试验、岩石的物理力学性质试验，经综合分析后，对场地内各岩、土层的承载力特征值fa（KPa）以及有关设计参数提供如下：表2.1.1各岩、土层工程特性指标的代表值地层名称承载力特征值fa（KPa）压缩模量平均值Es（MPa）内摩擦角标准值（°）粘聚力标准值Ck（KPa）素填土①系新近填土，未完成自重固结粘土②2308.519.735.5强风化板岩③450中风化板岩④1000③建筑物基础形式建议拟建场地内，人工填土①厚度较薄，拟建建筑物高度为2层，根据场地岩土工程条件及建筑物特点，其基础形式要采用天然地基浅基础，以粘土②作为基础持力层；但因粘土②上中呈可~硬塑状，下部呈硬塑状，性质变化较大，建筑物跨度较大，基础形式建议采用桩基础，其成桩宜采用人工挖孔桩，以强风化板岩③或中风化板岩④作为基础持力层，桩底进入持力层的深度为桩身直径的1—3倍。④有关桩基础设计参数表。表2.1.2桩的极限端阻力标准（qpk）及桩的极限侧阻力标准值（qsik）地层名称人工挖孔桩沉管灌注桩qsik（kPa）qpk（kPa）qsik（kPa）qpk（kPa） 第43页人工填土①系新近填土，未完成自重固结粘土②8070强风化板岩③11030001005000中风化板岩④5000采用人工挖孔桩基础时，基础开挖到位后，须及时用混凝土封底，严防地表（下）水渗入地基土，破坏地基土结构，从而降低地基土承载力。需加强施工验槽工作。由强风化板岩的节理、裂隙发育，中风化板岩的节理、裂隙较发育，岩石遇水后易软化，进行桩基础施工时，可能产生垮孔现象，给施工造成困难，因此基础施工时应采用有效的防护措施。3.水文校区内有8公顷水面，水需循环处理，由于需取浏阳河作水源和作循环功能，因此需设置泵站。由于水面高差较大，需设10道淹没式坝蓄水，坝间距120m，给排水布置见规划图。相邻的浏阳河，其水文情况如下，浏阳河年平均流量74.8m3/s，洪峰期最大流量是6800m3/s，枯水期流量为2.4m3/s，最小日平均流量为6.78m3/s，200年一遇洪水水位38.42m。1.1.1.1设计依据与设计范围1.设计依据1.“国家综合污水排放标准”（GB8978-97）；2.“室外排水设计规范”（GBJ14-87）,国家环境保护局；3.“生活杂用水水质标准”（GJ25.1-87）国家环境保护局；4.长沙大学生活污水处理站可行性研究报告；5.学校有关基础资料及协作分工；6.国家和地方制定的有关法规，规范和标准。2.设计范围1.污水处理厂合理规模的确定； 第43页2.污水处理厂处理流程，主要构筑物尺寸和处理厂平面布置。（本人设计为：生化处理部分）。1.1.1项目现状与项目实施的必要性1.1.1.1废水排放现状目前学校居住人口为7000人，学校地域并不广泛废水排放直接对浏阳河造成污染，试验室产生的废水污染异常严重。处理厂的建造迫在眉急。1.1.1.2项目实施的必要性1.保护环境，减少浏阳河、湘江的水污染负荷，于国于民有利；2.节约用水，中水回用后，可节约新水25-30%；3.配合完善学校总体规划，促进学校的进一步发展。1.1.1.3项目实施后效果预测该项目投产运行后，学校产生的全部废水将进行处理，达到国家污水排放一级标准，不再对浏阳河的水质造成污染；中水回用使学校的新水用量节约了1/4；为完善学校的基础建设做了很大的贡献。1.1.2设计原则与设计基本思路1.1.2.1设计原则在本设计中，真诚的为学校考虑，努力做到以下几点：1.执行国家有关环保政策，符合国家有关法规、规范与标准。2.采用先进，稳妥的生活污水处理新工艺，污水处理消毒后直接排放。3.认真推行节约行发展模式，通过工艺改革和技术改造，推行清洁工艺与清洁生产，优化企业结构，加强资源综合利用，力求“三废”最少化，资源化，无害化。4.充分利用现有环保土建方面的优势，参照国内外的先进范例，使污水处理设施布置合理，占地少，并使污水处理站与周围环境想协调。5.节约能源，操作简便，管理方便，运行稳定可靠，总投资和运行费用低。 第43页总上所述，长沙大学污水处理站治理的基本原理是：统一规划、总体优化、节约资源、合理布局、分散控制、集中处理、优化规模、清洁生产、不断完善、持续发展。1.1.1.1设计基本思路长沙大学的污水处理是一项综合性很强的系统工程，要高度重视工程系统中的总体性、层次性、综合性、价值性、全过程性和策略性，注重远近结合，软硬结合和宏微结合，强调工程战略、工程技术与工程哲学的统一。从总体而言，该污水厂的建设是这项系统工程中最重要的核心基础工程，而其建设的优化前提是必须优化起边界条件和合理确定其服务范围与功能特征，必须在实践中贯彻国家有关产业政策与技术政策，体现依靠科技进步与集约经营的治理原则，在规划与设计以及实施与对策中，要始终坚持系统工程的基本原理与原则，真正体现工程哲学，工程战略与工程战术的协同和统一。1.1.2设计方案选择1.1.2.1规模确定1.设计处理规模根据城市及大学发展规划，到2010年底，到2010年底，学校将有学生20000人，学生公寓为四人间，共5000间，每人每日生活用水定额为300L/（人*d）；老师4000人，教师宿舍平均为3人/户，共2500户，每人日用水定额为350L/（人*d）；其它用水(不可预见用水量,包括宾馆、教学楼、办公楼、餐饮用水)为总用水量的30%；绿化用水、道路浇洒用水(为总用水的15-25%)使用回用中水，不在用水考虑范围之内。总用水量为(0.3*20000+0.35*2500*3)*(1+30%)=11212m3/d,依排水设计规范,生活排水量按生活用水量的0.9，则设计污水量为11050*0.9=10091m3/d，取10000m3/d。设计污水总变化系数为1.6，小时平均流量为416.7m3，设计最大流量为666.7m3/h。这种小规模污水处理站，它的优势是排水系统，回水系统管道及中途泵站少，可将建站的单方造价及管理费用比大型污水处理厂高的劣势弥补过来。2.设计处理水质长沙大学生活污水主要包括办公楼污水、居民楼及宿舍楼和宾馆污水，污水可生化性好，但水质水量有一定的波动，会对系统产生不利的影响。因此，在工艺流程选择上要首先考虑用耐水质水量负荷冲击、处理效率高的污水处理工艺。 第43页长沙市环境监测站对长沙大学排放的污水测量数据如下表。表2.3.1长沙大学排放的污水测量数据项目数值单位BOD562.2mg/LCOD144.4mg/LSS6.0mg/LNH3-N17.4mg/LTP2.09mg/L长沙大学排放的污水测量数据，从长沙市第二污水处理厂获得的数据见下表。表2.3.2长沙市排放的污水测量数据项目数值单位COD140-200mg/LBOD560-100mg/LSS100-180mg/L类比同等规模城市的排水水质，综合上述数据，现确定设计进、出水水质见下表。设计原水水质和出水水质见下表。表2.3.3设计原水水质序号项目数值单位1BOD590mg/L2CODcr180mg/L3SS126mg/L4TN18mg/L5TP2.4mg/L 第43页表2.3.4设计出水水质序号项目数值单位1BOD5≤20mg/L2CODcr≤60mg/L3SS≤20mg/L4TN≤15mg/L5TP≤1mg/L由于没有确切的试验数据，原水水质按《室外排水设计规范》的规定，城市污水设计水质无资料时，BOD5按每人每天20—35g计算，取30g；SS按每人每天35—50g计算，取42g；CODcr按2倍BOD5取值；NH3—N按每人每天4—8g计算，取6g；TP按每人每天0.6—1.2g计算，取0.8g。该污水处理厂处理后的废水直接排入河流，按环保部门规定，需执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准。1.1.1.1工艺方案选择常用工艺流程分析近年来，国内外大、中型污水处理厂多采用活性污泥法，较少采用生物膜法与氧化塘法，本设计主要考虑了以下方法。1.普通活性污泥法该法可采用鼓风曝气和表面曝气，我国在80年代以前建成的处理厂多采用此法，近年来微孔曝气器等效率高的曝气器的成批生产，虽提高了鼓风曝气池的氧的利用率，使曝气时间与氧化沟近似，但由于这一流程如分期建设，初期只建初沉池，则出水BOD5去除绿只能达到25%左右，其投资还高于氧化沟，而且出水也难以保证达标排放，故本研究不采用此法。2.氧化沟法 第43页氧化沟法50年代在荷兰研究成功，而今成为欧洲、大洋洲、南非和北美洲的一种重要污水处理技术，建设规模由日处理量数百吨发展到百万吨。80年代以来氧化沟法在我国应用的地方也较多，邯郸、昆明、桂林、合肥、长沙等市均有氧化沟污水处理厂，该处理工艺具有构筑物少、处理工艺简单、出水水质好、可以脱磷、运行稳定可靠、污泥量少、操作管理简便等特点。实践证明，采用此工艺是污水处理厂投资较省、耐冲击负荷、运行效果较好。一般情况下，BOD5的去除率可达80%以上，近年来，国内氧化沟曝气转盘研究所取得的成果，氧化沟水深可达4m以上，曝气池充氧能力已提高到2kg/kw.h以上，相对地克服了它耗电量大，占地面积较大的缺点。但其处理效果难以达到要求，易发生污泥膨胀，所以此方法也难以作为考虑方案。3.A/O法这种方法曝气时间短，电耗较少，虽有一定的脱磷脱氧能力，但其BOD5的去除率仅为60-70%。耐冲击负荷的能力也较差，若采用此法，在常规的曝气时间内，不仅出水水质难以达到一级排放标准的要求，而且其投资也高于其他工艺，如延长曝气时间，虽可以提高处理效率，保证出水水质达标，但有相对的失去了它的优点，因此，该处理方法本研究不予采用。4.SBR法间歇性活性污泥法（SBR）是近年来污水处理中常用的生物处理法，与连续性活性污泥法相比，它具有结构简单，运转灵活，操作管理方便；投资省，运行费用低；SVI低，剩余污泥稳定，易脱水，可抑制丝状菌生长，不易发生活性污泥膨胀；具有较好脱氮除磷效果；系统处理构筑物少，布置紧凑，节省用地等优点。但也具有废水排放规律与SBR间歇进水存在不匹配问题及水量大时需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性。因此，连续进水间歇排水的改进型间歇式活性污泥法在SBR技术上的基础上得到了发展。㈠间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEAS工艺）间歇式循环延时曝气活性污泥法（工艺）是20世纪80年代初在澳大利亚发展起来的，1976年建成世界上第一座ICEAS污水处理厂，随后在日本、美国、加拿大、澳大利亚等地得到推广应用。1986年美国国家环保局正式批准ICEAS工艺为革新代用技术（I/A）。 第43页ICEAS最大的特点是在SBR反应器前部增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水器间）仍保持进水。设置生物选择器的目的是使系统选择出适应废水中有机物降解，絮凝能力更强的微生物，生物选择器容积约占整个池子的10%左右。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累-再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段（基质积累），随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程。ICEAS工艺集反应、沉淀、排水于一体，使污水在好氧-缺氧-厌氧不断交替的条件下完成对有机物的降解，同时达到脱氮除磷的目的。综上所述，ICEAS工艺流程简单，具有SBR的优点，实现了连续进水使其在大中型污水处理厂中的应用成为现实。但该工艺强调延时曝气，污泥负荷很低，这样使ICEAS工艺投资低（无初沉池。二沉池、污泥回流设备等）的优点在实际工程中没有得到充分体现，因此，影响了该工艺在我过的广泛应用。㈡间歇进水周期循环式活性污泥法（CAST）间歇进水周期循环式活性污泥法（CAST）是美国Goronszy教授开发出来的，该工艺的核心部分为间歇性反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程在一个池子中完成。与ICEAS工艺相比，CAST池将主反应区中部分剩余污泥回流至生物选择器中，而且沉淀阶段不进水，污泥沉降过程中无进水水力干扰，即在静止环境中进行，泥水分离效果好。CAST不同于SBR和ICEAS，在沉淀阶段不进水，并增加了污泥回流，因此，系统较为复杂，但其优点是脱氮除磷效果较好。㈢连续进水分离式周期循环延时曝气工艺（IDEA）IDEA工艺保持了CAST工艺的优点，并且采用了连续进水，间歇排水的运行方式。与CAST相比，生物选择器改为与SBR主体建筑物分离的预混合池，部分污泥回流到预混合池，在反应池中部进水。预反应池的设立可使污水在高负荷小有较长的停留时间，保证高絮凝性细菌的生长。㈣连续进水周期循环循环曝气活性污泥法（CASS）CASS池工艺与ICEAS在工艺流程上差别不大，只是污泥负荷不同。ICAES工艺属周期循环曝气范畴，污泥负荷通常控制在0.04—0.05kgBOD5 第43页/（kgMLSS.d）。实践证明，如果以此负荷进行设计，其工程投资与其他生物处理相比几乎没有优势。先进技术失去优势后，推广应用自然受到很大限制，这正是ICEAS工艺在我过推广有一定难度所在的原因。而CASS工艺没有污泥回流，污泥负荷有时在延时曝气范围内，有是则较高，而参数选择的依据是实现污水的达标排放。研究与应用表明，在负荷0.1-0.2kgBOD5/（kgMLSS.d）或再高一些，CASS工艺仍能达到与ICEAS工艺相当的去除效果，而且有利于形成絮凝性能好的污泥。而负荷的提高使CASS工艺的投资比ICEAS节省25%以上。CASS工艺与传统活性污泥法的比较⑴建设费用低，由于省去了初次沉淀池、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，污水厂主要建筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35%。⑵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%。⑶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。⑷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。⑸污泥产量稳定，性质稳定，便于进一步处置。CASS工艺与间歇进水的SBR或CAST的比较⑴CASS反应池由预反应区与主反应区组成，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。⑵CASS池进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控制元件，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个以上池子交替使用，增加了控制系统的复杂程度。⑶CASS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。⑷CASS池比CAST池系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。综上所述，CASS工艺相比其他工艺有不可低估的优势，对一般的城市生活废水，其氮磷的含量也不高，拟定本设计主体工艺为CASS工艺，方案设计中应用CASS+物化工艺。 第43页1.1.1.1工艺流程及特点1.工艺流程见图进水水下射流曝气混凝剂↓↓↓格栅→调节池→沉砂池→CASS池→中间水池↓↓反洗水外运←污泥脱水←污泥池接触过滤————→调节池↓用水点←清水池↑消毒液图2.3.1CASS工艺流程图2.CASS工艺原理在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速的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和有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生产起到抑制作用，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、排水于一体，每一个工作周期微生物处于好氧—缺氧周期性变化之中，因此，CASS工艺具有有效的脱氮效果。完整的CASS操作周期一般分为四个阶段：①曝气阶段由曝气系统向反应池内供养，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。②沉淀阶段此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进性氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。 第43页③滗水阶段沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，由上而下逐层排除上清液。此时，反应池继续进性反硝化。④闲置阶段闲置阶段即是滗水器上各项回到原始位置阶段。3.CASS工艺的特点处理工艺先进、成熟、稳定可靠；构筑物为地埋式，地上可造绿化景观，规划为花园，无气味；工艺流程简单，占地面积少；操作简单，自动化程度高；脱氮除磷效果好，达到回用标准；水下射流曝气机，管线少。无噪音污染；工艺中污泥产量少。4.工艺流程说明①格栅格栅的主要作用是去除水中尺寸较大的漂浮物，保护水泵，对生化处理系统和污水提升泵具有重要的保护作用。污水经格栅后自流入集水调节池。栅条间距取5mm。②集水调节池由于污水来自不同地点，各个用水点的用水高峰有所差异，并且各用水点排放的污水水质也不一样，调节池的作用是对水质和水量进行均衡调节，减少对后续生物处理单元的负荷冲击。③CASS池CASS池是处理站的中心构筑物（在其前端设沉砂槽），污水中大部分有机物在微生物的作用下进行氧化分解，CASS池的运行模式为程序控制，达到处理要求效果后，水排放进入中间水池。由于CASS池独特的运行方式，当进水水质变化时，可适当调节运行程序，达到满足排放标准的前提下降低运行成本。④中间水池 第43页由于CASS是是周期循环运行方式，其排水是周期性的，为保证后续物化处理单元的连续性，设置中间水池，通过二次提升泵进入无阀过滤器。⑤接触过滤在多数情况下，CASS池出水的COD、BOD、SS指标均能满足中水要求，物化处理承担的负荷较低，采用接触过滤可简化系统，方便管理，降低投资。配置好的混凝剂液投加在二次提升泵的吸水口，通过管道进行混合，进入无阀过滤器。无阀过滤器通过改变水头实现恒速过滤，通过进出水的压差自动控制虹吸产生和破坏，实现自动运行，过滤室在冲洗水箱下部，过滤时不会出现负水头，能自动反冲洗，并设有强制冲洗系统。过滤后的水进入清水池，进行消毒后输送到用水点。CASS工艺的特点是产泥量较少，定期将CASS池的污泥排入污泥池，经过污泥脱水，泥饼做肥料。⑥水下射流曝气机采用水下曝气机向CASS池中污水充氧。该水下曝气机具有充氧效率高，无噪音等优点，省去了鼓风曝气机房与空气管道及大量的曝气头，施工、安装、检修非常方便，施工周期短。此外，由于CASS工艺自身的特点，选用水下曝气机还可以根据起运行周期和溶解氧等情况适当开启不同的台数，达到满足出水要求的前提下节约能耗的目的。⑦滗水器CASS工艺的特点是程序工作，可依据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。滗水器是CASS工艺中的关键设备，本工程采用的滗水器是北京四达处理工程公司研制的，克服了过去关键设备依靠进口的困难，降低了成本，为CASS工艺在我国推广应用创造了条件。每次撇水阶段开始时，滗水器以事先设定的速度首先由原始位置降到水面，然后水面慢慢下降，下降过程为：下降10s，静止撇水30s，再下降10s，静止撇水30s……，如此循环运行直至设计排水至最低水位，上清液通过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会搅动已沉淀的污泥层。滗水器上升过程是由低水位连续上升到最高位置，即原始位置（在最高水位以上）。滗水器在运行过程中设有线开关，保证滗水器在安全行程内工作。 第43页1.1.1工艺设计1.1.1.1工艺流程进水水下射流曝气混凝剂↓↓↓格栅→调节池→沉砂池→CASS池→中间水池↓↓反洗水外运←污泥脱水←污泥池接触过滤————→调节池↓用水点←清水池↑消毒液图2.4.1CASS工艺流程图1.1.1.2主要工艺技术指标1.设计规模根据城市及大学发展规划，到2010年底，到2010年底，学校将有学生15000人，学生公寓为四人间，共5000间，每间每日生活用水为300L/（人*d）；老师4000人，教师宿舍平均为3人/户，共2000户，每户日用水为2000L/（户*d）；其它用水(不可预见用水量,包括宾馆、教学楼、办公楼、餐饮用水)为总用水量的30%；绿化用水、道路浇洒用水(为总用水的15-25%)使用回用中水，不在用水考虑范围之内。总用水量为(0.3*15000+2*2000)*(1+30%)=11050m3/d,依排水设计规范,生活排水量按生活用水量的0.9，则设计污水量为11050*0.9=9945m3/d，取10000m3/d。设计污水总变化系数为1.6，小时平均流量为416.7m3，设计最大流量为666.7m3/h。2.设计水质1.进水水质表2.4.1设计原水水质 第43页序号项目数值单位1BOD590mg/L2CODcr180mg/L3SS126mg/L4TN18mg/L5TP2.4mg/L2.出水水质表2.4.2设计出水水质序号项目数值单位1BOD5≤20mg/L2CODcr≤60mg/L3SS≤20mg/L4TN≤15mg/L5TP≤1mg/L3.主要构筑物的选定1.CASS池①BOD-污泥负荷（BOD-SS负荷率）（Ne）一般生活污水Ne=0.05—1.0[kgBOD5/（kgMLSS*d）]，在本设计中取0.10[kgBOD5/（kgMLSS*d）]。②污泥指数（SVI）一般来说城市污水厂的SVI值范围是50—150mg/l，取SVI取150mg/l。③混合液污泥浓度（Nw）一般CASS池的活性污泥浓度Nw控制在2.5—4.0kg/m3范围内，污泥指数SVI值大时取下限，反之取上限，在设计中因SVI值很大，取下限，取2.5kg/m3。④CASS池容积V=[Q*（Sa-Se）]/（Ne*Nw*f）（2.1） 第43页在该设计中，Q=10000m3/d；Sa=0.090kg/m3；Se=0.020kg/m3；Ne=0.10kgBOD5/（kgMLSS*d）；f=MLVSS/MLSS=0.70；Nw=2.5kg/m3。由式（2.1）得：V=[Q*（Sa-Se）]/（Ne*Nw*f）=[10000*（0.090-0.020）]/（0.10*2.5*0.70）=4000m3⑤容积负荷CASS池工艺是连续进水，间断排水，池内有效容积由变动容积（V1）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最低水位之间的容积，固定容积由两部分组成，一是活性污泥最高泥面至池底之间的容积（V3），另一部分是撇水水位和泥面之间的容积，它是防止撇水时污泥流失的最小安全距离决定的容积（V2）。依经验取循环周期T=4h，2h进水与曝气，1h沉淀，1h排水。V=n1*（V1+V2+V3）（2.2）式中：n1—CASS池数，为实现连续排水，取n1=4。池内最高液位H，一般H=H1+H2+H3=3—5m，取H=4.5m。单格CASS池平面面积A：A=V/（H*n1）=4000/（4.5*4）=222.22㎡（2.3）H1=Q/（n1*n2*A）（2.4）其中：n2—日内循环周期数，在本设计中，周期为4h，则n2=24/4=6。由式（2.4）得：H1=Q/（n1*n2*A）=10000/（4*6*222.22）=1.875m；H3=H*Nw*SVI/1000=4.5*2.5*150/1000=1.688m；（2.5）H2=H-H1-H3=4.5-1.875-1.688=0.937m，（2.6）符合要求。⑥CASS池外形尺寸L*B*H=V/n1（2.7）式中：B—池宽，m，B:H=1—2，取7m，7/5=1.4，满足要求；L—池长，m，L:B=4—6，L=4000/（4*4.5*7）=31.75m，31.75/7=4.54，满足要求。CASS池总高为H0=H+0.5=4.5+0.5=5m，其中0.5m为超高。 第43页CASS池中间设一道隔墙，将池体分隔为预反应区和主反应区两部分，靠进水墙、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为：L1=8%*L*B*H0*n1/（n1*H0*B）=2.54m（2.8）⑦连通孔口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，因单格宽7m，连通孔个数取3个，连通孔面积A1为：A1=[Q/（24*n1*n3*U）+B*L1*H1]/U（2.9）式中：n3—连通孔个数，U—孔口流速m/h，U值一般取20—50m/h；取40m/h。由式（2.9）得：A1=[Q/（24*n1*n3*U）+B*L1*H1]/U=[10000/（24*4*3*40）+6*2.54*1.875]/40=0.735㎡孔口沿墙均布，孔口宽度取0.6m，孔高为0.735/0.6=1.225m。⑧需氧量O2=a′*Q*（Sa-Se）+b′*V*Xv（2.10）其中：a′—活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，kg；生活污水中一般取0.42—0.53，取a′=0.48kgO2/kgBOD5；b′—活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧量，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg；生活污水中一般取0.11—0.188，取b′=0.155kgO2/kg污泥。O2—混合液需氧量，kgO2/d。Xv=f*Nw=0.75*2.5=1.875kg/m3；由式（2.10）有:O2=a′*Q*（Sa-Se）+b′*V*Xv=0.48*10000*（0.090-0.020）+0.155*4000*1.875=1498.5kgO2/d=62.44kgO2/h⑨供气量Qt=21*（1-EA）/[79+21*（1-EA）]（2.11） 第43页式中：Qt—气泡离开地面时，氧的百分比，%EA—空气扩散装置的氧转移效率，取水下射流式扩散器，其的转移效率是25%Qt=21*（1-EA）/[79+21*（1-EA）]=21*（1-25%）/[79+21*（1-25%）]=16.62%Csb=Cs*（Pb/(2.066*105）+Qt/42）（2.12）式中：Csb—CASS池内曝气时溶解氧饱和度的平均值，mg/l；Cs—在大气压力条件下氧的饱和度，Cs=9.17mg/l；（水温20℃）Pb—空气扩散装置出口处的绝对压力，Pb=P+9.8*103H；H—扩散装置的安装深度，H=3.5m；P—大气压力，P=1.013*105Pa；Csb=Cs*（Pb/(2.066*105）+Qt/42）=9.17*[（101300+9800*3.5）/206600+16.62/42]=9.65mg/lp=Pa/1.013*105式中：Pa—当地大气压，Pa=1.013*105Pa。P=Pa/1.013*105=1R0=RCs（20）/{a[bpCs（T）-C]*1.024(T-20)}（2.13）式中：R0—水温20℃时，气压1.013*105Pa时，转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；R—实际条件下转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；Cs（20）—水温20℃时，大气压力条件下氧的饱和度，mg/l；a—污水中杂质影响修正系数，取a=0.90；b—污水含盐量影响修正系数，取b=1；p—气压修正系数；C—混合液溶解氧浓度，取C=2mg/l。R0=RCs（20）/{a[bpCs（T）-C]*1.024(T-20)}=62.44*9.17/{0.9*[1*1*9.65-2]*1.024(20-20)} 第43页=83.16kg/h空气扩散装置的供气量为：G=R0/（0.3*EA）（6.14）=83.16/（0.3*25%）=1108.8m3/h=18.48m3/min⑩主要设备⑴水下射流曝气机在次设计中，选用GSS型潜水自吸式射流曝气设备。根据水深4.5m，池面积是31.78m*7m*4，预反应区长2.54m，及GSS型潜水自吸式射流曝气机的规格和主要性能参数，可选用GSS-4.0型曝气机，4个预反应区每区一台，主反应区没池3台，共16台。分布见CASS池平面图。GSS-4.0型潜水自吸式射流曝气机技术参数：电机功率4.0Kw，供氧量5kgO2/h，适宜水深2.625m，重量90kg。⑵滗水器根据该设计要求：分4池，滗水深度是1.875m，池面面积是222.22㎡，滗水时间为1h，滗水量为：V4=222.22*1.875=416.70m3/h，及滗水器主要技术参数，可选XBS-5000型旋转式滗水器，每池一台，共4台。XBS-5000型旋转式滗水器技术参数：长5000mm，功率0.75Kw。滗水深度1.875m。2.污泥浓缩池因本设计采用CASS工艺，污泥产量很少，采用间歇式污泥浓缩池；半地下式，竖流式浓缩池；周边进水，中心排泥的运行方式，每8h排泥一次，每天排泥三次。为方便检修，设池数为两座。其设计计算如下：①污泥量的计算剩余活性污泥量以挥发性固体（VSS）计：由BOD-污泥负荷率（COD-污泥负荷率）与污泥增长率的关系：△X=Y*（Sa-Se）*Q-Kd*V*Xv（2.15） 第43页△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MLVSSkg数；生活污水取值为0.5—0.7，取0.70kgBOD/kgMLVSS；Kd—活性污泥的自身氧化率亦称衰减系数，1/d；生活污水取值0.04—0.1，取0.05/d；Q—每日处理污水量，m3/d；Sa—经预处理后，进入曝气池污水含BOD的浓度，kg/m3；Se—经生化处理后，处理水中残留的BOD的浓度，kg/m3；V—CASS池的有效容积，m3；Xv—混合液中挥发性悬浮固体量（MLVSS），kg/m3。由（2.15）可得：△X=Y*（Sa-Se）*Q-Kd*V*Xv=0.70*（0.090-0.020）*10000-0.05*4000*0.70*2.5=140kgVSS/d剩余污泥量以悬浮固体（SS）计：Pss=△X/f（2.16）f—VSS/SS值，取f=0.70Pss=△X/f=140/0.70=200kgSS/d②污泥浓缩池的计算对于活性污泥，污泥固体负荷取25kg/㎡*d，污泥浓缩后含水率为97%，污泥的固体浓度是5kg/m3（含水率99.5%）。浓缩池总面积为：A=5*200/25=40㎡取圆形池，其直径为：D=2*[A/（2*3.142）]0.5=5.05m。取有效水深3m，核算停留时间：40*3*24/200=14.4h（符合设计规定）因污泥浓缩池面积较小，不用污泥浓缩机，池底做成斗状，其与水平倾角为55°，斗口径取3.0m，则斗高为：h=[（5.05-3）/2]*tan55°=1.463m 第43页取污泥浓缩池超高为0.3m，则总高为：H=3.0+1.463+0.3=4.763m。有效容积为：20㎡*2③浓缩后污泥产量的计算浓缩后污泥含水率为97%，浓缩前污泥含水率为99.5%，浓缩前的污泥量为200kgSS/d，以体积计算为：Vss=200*Pss/[（100-P）*1000]（2.17）Vss—污泥量，m3/d；P—污泥含水率，%；1000—污泥浓度，kg/m3。由（2.17）有:Vss=200*Pss/[（100-P）*1000]=200*100/[(100-99.5)*1000]=40m3/d浓缩后污泥量为：Vss′/Vss=（100-P）/（100-P′）（2.18）P′—浓缩后污泥含水率，97.5%。由（6.18）有：Vss′=Vss*（100-P）/（100-P′）=40*（100-99.5）/（100-97）=6.67m3/d每次排泥量为：6.67/3=2.22m3/次。3.脱水机房①根据各构筑物的合理布置，确定其尺寸为：9m*9m*5m②主要设备⑴带式压滤机的选型：因污泥的产量为6.67m3/d，根据DY型带式压滤机的性能参数，选用DY500的DY带式压滤机可满足要求，每天工作3次，每次40min。其性能参数为：带宽700mm，处理量6.67m3/h，功率1.1Kw，冲洗水量为≤5m3/d，冲洗水压≥0.5Mpa，泥饼含水率75%。配套设备：冲洗水泵：32LG6.5-15*4，Q=6.5m3/h，h=60m，p=3Kw； 第43页污泥螺杆泵（调速）：G=35-1，Q=1.5-4.31m3/h，P=0.2MPa，p=1.1Kw；移动式空压机：TA-65，Q=-0.19m3/min，P=0.7MPa，p=1.5Kw；加药装置（配计量泵）：GTF1000，Q=-1000L/h，p=2.95Kw；自动冲洗过滤器：DPG50-I；管道混合器：GJH100；皮带输送机：PDS500，B=500mm，V=0.8m/s。（LS螺旋输送机：WLS-260，输送量（m3/h）：3（0°）；2.1（15°）；1.3（30°）），输送长度：≤10m，安装角度：≤20°。）。⑵PAM加药装置的选型污泥浓缩池的容积为20m3*2，对以生化处理的废水，PAM的投加量取30-50ppm，在本设计中取40ppm，则每天须投加PAM为40*40ppm=1.6L。根据其性能参数，选用JBY型加药装置公称容积为1m3的加药装置。 第43页致谢本设计是在导师***高级工程师的精心指导和热情关怀下完成的。从课题的选择、相关知识的学习、相关资料的收集到论文的撰写，导师给予了富有启发性指导和实质性的帮助。她博大的胸怀、严谨的治学态度、高尚的学术风范以及高深的专业知识造诣都给了我诸多教益，使我受益终生。同时在生活上，她也关怀备至，坚持从小事入手，从细微处给予指导和鞭策，使我在做人方面得到了无比宝贵的财富。在此谨向我的导师***表示最衷心的感谢和最诚挚的敬意！在此我还要感谢***等人在设计过程和生活中给予我的无私支持和帮助!感谢****同学，在四年的共同学习和生活中我们已经建立了牢固的友谊和共同的信念，相互支持与帮助!最后衷心感谢各位老师在百忙之中抽出宝贵时间来评阅本论文！'