本科毕业论文---某小区生活污水中水回用处理工程设计.doc 40页

'中北大学分校毕业设计摘要目前由于需水量激增以及水资源的浪费和污染，水资源短缺的危机很严重。设置中水回用可以有效地利用和节约淡水资源，减少污、废水排放量，减少水环境污染。在结合某生活小区基本资料，认真分析小区所排放的污水现状的基础上，明确了建设中水处理回用站的必要性。根据项目设计要求，经过对当前多种常见中水处理回用工艺的分析对比后得出选择结果，提出了应用CASS工艺处理污水的方案，重点阐述了CASS工艺原理及处理生活污水并回用的工艺流程。为使污水中主要参数达标以实现小区污水再生利用，对包括格栅、调节池、潜污泵、CASS池、快滤池、加药消毒及贮水池等具体的工艺设计部分进行了详细计算。按照设计原则与规范完成污水处理站的总平面布置及高程布置，参考相关资料对处理站进行了人员编排及运行成本分析，并就安全生产等问题制定说明。根据设计结果完成工程制图，对该处理站工程的施工建造提供了明确的图纸依据。关键词：生活污水；中水回用；CASS工艺；消毒-III- 中北大学分校毕业设计ACommunityLivingInSewageWaterTreatmentProjectDesignedToUseAbstractContaminateatpresentsincethewaterrequirementincreasessharplybyandthewaterresourcedissipationdraws,waterresourceshortagecrisisisverygrave.Setupmiddlewaterusingtimebeingabletomakeuseoffreshwaterresourcesandsaveeffectively,cutdownthefilth,wastewaterdischargingamounts,cutdownwaterenvironmentalpollution.Housingestatefundamentaldatainlivingcombiningwithsome,havemadeclearthatwatertreatmentreturnstothenecessityusingastationinconstructiononthebasisanalysingfoulwatercurrentsituationdischargedbyhousingestatecarefully.Accordingtoprojectdesigndemand,thequeenreachestheresultchoosingbythatwatertreatmentreturnstotheanalysiscontrastusinghandicrafttocurrentlyvariouscommonmiddle,schemehavingsuggestedthatthehandicraftapplyingCASSdisposesofsewage,priorityhassetforthCASShandicraftprincipleandtheprocessflowhandlingadomesticsewageandusingtime.Havewaitedfortheconcreteprocessdesignparttobeinprogressforthemainparameterreachesthestandardtorealizehousingestatefoulwaterregeneratingthedegassingandpondforstoringwatermakinguseofmedicine,addingtothefilthpump,CASSpool,quickfilterchamberincludingagrille,adjustingpool,sneakingintoinusingfoulwater,detailedsecretlyschemeagainst.Generalflatsurfacearrangementandelevationarrangementstandingaccordingtothatdesignphilosophyandthenormaccomplishsewagetreatment,thepersonnelthereferencerelevancedatahasbeencarriedoutontohandlingastationarrangesandrunscostanalysis,andsafetyatworkwaitsforaproblemtoworkoutexplanationrightaway.Accordingtotheengineeringdrawingdesigningthatresultiscompleted,beconstuctwithhavingprovidedthedrawingsheetbasisclearanddefinitetotheconstructionshouldhandlethestationproject.KeyWords：Sewage；ReclaimedWaterReuse；CASSTechnology；Disinfect-III- 中北大学分校毕业设计目录摘要IAbstractII第一章绪论11.1中水回用的背景11.2中水回用的目的及意义11.3中水回用的现状21.3.1国外中水回用概况21.3.2我国中水回用发展现状3第二章设计资料42.1背景资料42.2气象及水文资料42.3设计水质水量及用水标准42.3.1设计水质水量42.3.2中水回用标准52.4设计依据6第三章中水回用工艺介绍及比选73.1中水回用工艺选择的原则73.2常见中水回用工艺73.2.1中水系统水源分类73.2.2回用处理工艺83.2.3CASS工艺同其他活性污泥法的比较113.3中水处理工艺说明123.3.1中水处理工艺流程123.3.2CASS工艺工作原理133.3.3CASS工艺特点15第四章处理工艺构筑物设计174.1污水处理工艺构筑物设计174.1.1格栅的设计174.1.2调节池的设计194.1.3潜污泵的设计194.1.4CASS池及配套设备的设计214.1.5普通快滤池的设计264.1.6贮水池与消毒设计29-III- 中北大学分校毕业设计4.2污泥处理设计29第五章污水处理站平面布置和高程布置315.1污水处理站平面布置315.2污水处理站高程布置31第六章劳动定员与运行成本估算336.1劳动定员336.2运行成本估算33第七章安全生产及事故处理347.1安全生产347.2事故处理34致谢35参考文献36-III- 中北大学分校毕业设计第一章绪论1.1中水回用的背景水是人类社会赖以生存的基本物质资源，是人类社会可持续发展的制约因素。人口剧增和社会经济飞速发展造成需水量激增，加上水资源的浪费和污染，许多国家都面临着水资源短缺的危机。我国是一个水资源贫乏的国家，人均水资源量仅为世界平均水平的1/4，且时空分布不均。随着经济发展和城市化进程的加快，城市缺水问题尤为突出。据统计，全国669个城市中，400个城市常年供水不足，其中的110个城市已经严重缺水，日缺水量达m3，年缺水量m3，由于缺水每年影响工业产值总计多达2001多亿元。天津、长春、大连、青岛、唐山和烟台等大中城市已受到水资源短缺的严重威胁。因此，加快城市污水治理并使其形成可为人们所接受的再用资源，既是当务之急，又是贯彻可持续发展战略、创造良好生存空间的长远之计。因而，城市污水回用是一条值得推广的途径之一，污水资源化利用技术的推广应用势在必行。污水资源化就是将城市生活污水进行深度处理后作为再生资源回用到适宜的位置上。城市污水经处理设施深度净化处理后的水(包括污水处理厂经二级处理再进行深化处理后的水和大型建筑物、生活社区的洗浴水、洗菜水等集中经处理后的水)统称为中水。由于其水质介于自来水(上水)与排入管道内污水(下水)之间，亦故名为中水。中水处理即是采用物理、化学以及生物化学方法将城市污水或者生活污水进行高级处理，并使之达到一定水质要求，可在一定范围内重复使用，如用于冲洗地面、厕所、绿化、喷洒及景观用水等。中水利用也称作污水回用，经过了沉淀、加氯消毒、混凝、澄清、过滤等多道污水深度处理工艺，水质符合国标（GB/T18920－2002）《城市杂用水水质标准》，能够回用于城市绿化、园林景观、道路喷洒、市政施工、工业冷却、家庭冲厕、洗车用水等，甚至可做地下回水。中水回用不仅攸关水资源的可持续利用，更重要的是攸关每个人生活质量的提高，攸关当代与子孙后代的生存发展。目前，世界上无论是水资源丰富还是水资源紧缺的国家都将中水回用作为节约用水加强环境保护的一种重要举措。城市建筑小区采用中水系统后，居住区用水量将节省30%~40%，同时排放量减少35%~50%，对于商住小区设置中水系统可节水70%，科研事业单位可节水40%左右，对一般居民住宅，可节水30%左右。1.2中水回用的目的及意义小区中水回用技术的目的是将小区居民生活废污水（来自沐浴、盥洗、洗衣、厨房、厕所）集中处理后，达到一定的标准回用于小区的绿化浇灌、车辆冲洗、道路冲洗、家庭坐便器冲洗等，从而实现节约用水，尽量把污水就地消化以减少排放量。这样可以降低环境污染，也达到美化环境的目的。-31- 中北大学分校毕业设计小区生活污水其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，处理难度小。本设计概述了小区污水处理站的设计原则及常用工艺流程，详细介绍使用CASS工艺处理小区污水。该工艺具有出水水质好、运行稳定、管理简单、占地少、产泥量低等特点，出水经过简单过滤和消毒处理即可达到中水回用的标准。进行该设计可掌握中水的相关内容，了解中水处理回用的设计程序，巩固并丰富专业知识。设置中水回用的意义在于既可以有效地利用和节约有限的、宝贵的淡水资源，又可以减少污、废水排放量，减少水环境污染，还可以缓解城市下水道的超负荷现象，具有明显的社会效益、环境效益和经济效益。1.3中水回用的现状1.3.1国外中水回用概况美国、以色列、日本等国厕所冲洗、园林灌溉、道路保洁、城市喷泉等都大量使用回用水。早在20世纪50年代，美国污水研究者俱乐部就利用模型进行了污水深度处理试验研究，1965年将其成果用于加利福尼亚的南塔湖污水处理厂，每日的处理能力可达28400m3/d。目前，美国城市污水回用量达2.6×106m3/d，其中62%的再生水用于农业灌溉，30%用于工业，其余用于城市设施和地下水回灌，并有很多经典的工程范例，如马里兰州巴尔的摩市的伯利恒钢铁厂将处理后的城市污水作为冷却水；加州橘子县将城市污水经过二级处理后，再经化学净化、氨解析、混合滤料过滤、活性炭过滤、氯化、反渗透等处理后注入地下水层防止海水入侵；佛罗里达州圣彼得堡的城市污水通过净化进入双管布水系统，供住宅、办公楼的消防用水和空调冷却水以及绿化用水。目前，以色列100%的生活污水和72%的城市污水得到了回用，其国内现有200多个污水回用工程，规模最小为27m3/d，最大为2.0×105m3/d，处理后的污水42%用于农灌，30%用于地下水回灌，其余用于工业及市政建设等。全国的127座污水库与其他水源联合调控，统一使用。以色列将污水回用以法律的形式给予保障，如法律规定在紧靠着地中海的滨海地区，若污水没有充分利用就不允许使用海水淡化水。而日本早在20世纪80年代中期，城市污水回用量就已达到了6.3×107m3/d。污水再生后用于中水道系统、农田或城市的灌溉、河道补给等。日本的双管供水系统比较普遍（其一为饮用水系统，另一为再生水系统，即“中水道”系统），中水道的再生水一般用于冲洗厕所、浇灌城市街道和绿地及消防。中水道系统除采用传统的处理装置外（如生物及物化处理），近年来又开发出一种地下毛细管渗滤系统，把污水处理与绿化很好的结合起来。此外，俄罗斯、西欧各国、印度、南非和纳米比亚的污水回用也很普遍。莫斯科市东南区有36家工厂的回用污水总量为5.6×105m3/d；南非和纳米比亚等国甚至建起了饮用再生水制造工厂。南非的约翰斯堡每天有9.4×104m3饮用水来自再生水工厂；纳米比亚于1968年建起了世界上第一个再生饮用水工厂，日产水6300m3-31- 中北大学分校毕业设计，水质达到世界卫生组织和美国环保局公布的标准。1.3.2我国中水回用发展现状我国是水资源匮乏的国家，人均占有量仅为m3，列世界第88位，但目前还没有中水利用专项工程，也没有专项资金，只是政策上引导，各城市的中水利用量是根据此城市的缺水程度不同而确定的。我国的污水回用事业大致可以分为3个阶段，1985前的“六五”期间是起步阶段，1986～2000年的“七五”、“八五”、“九五”15年时间是技术储备、示范工程引导阶段，2001年以“十五”纲要明确提出污水回用为标志，进入全面启动阶段。建设部在“六五”计划中，最先列入了城市污水回用课题，分别在青岛和大连做试验探索。大连的小试于1983年10月27日通过了建设部鉴定，认为是国内首次提出有关城市污水回用的成果，填补了国内空白。青岛于1984年也顺利完成了中试研究。从1986年开始，污水资源化相继列入了国家重点科技（攻关）计划。1987年北京市政府就将使用中水（再生污水）替代新鲜水的节水措施列入了《中水工程建设试运行办法》，并已逐步按计划实施。以此为契机，北京市的中水设施建设得到较快的发展，到1995年北京市已有中水设施115个，日回用污水已达m3，中水建设已初具规模。按照北京《2008年奥运工程——污水及中水项目规划》，到2008年污水管道普及率及污水处理率将达到90%以上，其中回用的再生污水量将达到50%。此外，天津、深圳、上海和大连等城市的中水建设也初见成效。台湾地区的污水回用也有报导，20世纪70年代台北市开始污水回用设施建设，目前该市的八里、民生、内湖和迪化4座污水处理厂不同程度考虑将深度处理后污水回用于工业生产和厂内用水。尽管我国污水回用工作已经全面启动，但我国污水回用仍处于起步阶段。到1992年为止除北京高碑店污水处理厂日回用量m3外，其他城市回用项目规模均在m3/d左右，范围也仅限于工业冷却及园林绿化，用于居民冲厕几乎没有。原因主要是人们观念中对由“下水”变成的“中水”存有疑虑，自来水与中水的比价不合理，投资运营费用难以保障，回用工程资金匮乏、缺口大，不少城市上了回用设施没有管网配套，难以形成供水能力。我国的中水回用研究以及普及工作还需进一步加大力度，争取尽快赶上国际先进步伐。-31- 中北大学分校毕业设计第二章设计资料2.1背景资料某地块是A市某房地产经营有限公司开发的大型住宅小区，总占地164700m2，总建筑面积417748m2，小区分三期建设，总绿化面积57600m2，道路面积12000m2，停车位900个，水景面积3500m2。为了充分利用水资源，响应国家节水政策，降低小区用水费用，拟建一套生活废水处理再生利用设施，以达到《城市污水再生利用——城市杂用水水质》要求。中水主要用于小区内的绿化浇灌，道路地面冲洗、车辆清洗等功能。2.2气象及水文资料⑴气象：小区所处区域位置属于北亚热带季风气候区，是典型的海洋性气候，温和湿润，四季分明，雨水充沛，无霜期长。全年平均气温15.5℃，无霜期234天，平均日照2016h，多年平均降水量1056.6mm。⑵河道、水文情况：小区地处长江三角洲古太湖流域的湖沼平原。地势低平，土壤种类为青紫泥。区域内东侧有河道一处，常水位2.2m，历年最高水位4.8m。⑶地形和地貌：小区区域地势平坦⑷污水水质：污水主要为生活污水，可生化性好。回用水达到《城市污水再生利用——城市杂用水水质》（GB/T18920—2002）的标准。2.3设计水质水量及用水标准2.3.1设计水质水量⑴进水水质小区污水主要为生活污水，生活污水是小区居民在日常生活活动中产生的废水，其中主要物质为生活废料和人的排泄物，其中包括厨房洗涤、淋浴、洗衣等的废水以及冲洗厕所等的废水，水中杂物较多。生活污水水质相对比较稳定，但浑浊、深色且具有恶臭，呈微碱性，一般情况不含有毒物质，同时生活污水很适合微生物的繁殖，因此常含有大量的细菌（包括病原菌）、病毒和寄生虫卵。此类污水可生化性好，属于比较容易处理的污水。设计进水水质指标见表2.1表2.1进水水质指标BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)NH3-N/(mg/L)pH值110200180126.0~9.0⑵设计水量-31- 中北大学分校毕业设计根据《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2003）规定，见表2.2、表2.3可得表2.2浇洒道路及绿地用水标准用水量/(L/m2)次数浇洒道路及场地1~1.52~3绿地用水1.5~21~2表2.3洗车用水标准软管冲洗/L高压冲洗/L循环水冲洗/L软布清洗/L轿车200~30040~6020~3010~15①采用道路地面每日冲洗2次，每次每平米用水1.5L，则日平均冲洗道路地面所需用水量36000L/d；②选择每日浇灌绿地1次，每次每平米用水1.8L，则日平均浇灌绿地所需的用水量103680L/d；③设计所有车辆清洗完毕周期为4天，日平均清洗，采用软管冲洗方式，每车每次用水250L，则日平均洗车用水量56250L/d；得日平均总用水量195930L/d。考虑到处理中要留有5%的反冲洗水，则用水量205736.5L/d。根据《建筑中水设计规范》中规定，水源量为处理出水量的110%~115%，取115%，则日处理量236585.475L/d236.6m3/d。2.3.2中水回用标准中水水质必须要满足以下条件：⑴满足卫生要求。其指标主要有大肠菌群数、细菌总数、余氯量、悬浮性固体含量、BOD5等。⑵满足人们感官要求，即无不快感觉。其衡量指标主要有浊度、色度、臭味等。⑶满足设备构造方面的要求，即水质不易引起设备、管道的严重腐蚀和结垢。其衡量指标有pH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。近年来，我国对中水研究越来越深入，为保证中水作为生活杂用水的安全可靠和合理利用，于1989年正式颁布了《生活杂用水水质标准》（CJ25.1—89），见表2.4。设计要求具体主要指标达到标准中的相关要求。-31- 中北大学分校毕业设计表2.4生活杂用水水质标准（CJ25.1—89）项目厕所便器冲洗、城市绿化洗车、扫除PH值6.5~9.06.5~9.0臭无不快感外观无不快感悬浮性固体含量/(mg/L)＜10＜5NH3-N含量/(mg/L)＜20＜10BOD5/(mg/L)＜10＜10CODcr/(mg/L)＜50＜50游离余氯含量/(mg/L)管网末端水≥0.22.4设计依据中水工程设计应根据可利用原水的水质、水量和中水用途，进行水量平衡和技术经济分析，合理确定中水水源、系统型式、处理工艺和规模，做到技术经济合理。《建筑给水排水设计规范》（GB50015—2003）《生活杂用水水质标准》（CJ25.1—89）《城市杂用水水质标准》（GB/T18920－2002）《建筑中水设计规范》（GB50336—2002）《给水排水设计手册第1册》（常用资料）-31- 中北大学分校毕业设计第三章中水回用工艺介绍及比选3.1中水回用工艺选择的原则⑴一般来说，不同的小区对出水的要求差异较大，应根据我国《地面环境质量标准》（GB3838—88）和《污水综合排放标准》（GB8978—96）的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度，以确保出水水质。⑵污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点，即外观设计上要与小区建筑环境相协调，以求美观。⑶在污水处理工艺上力求简单实用，以方便管理。⑷在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。平面布置上要紧凑，以节省用地。⑸污水处理厂位置应尽可能位于小区下风向，与其它建筑物有一定的距离，以减少对环境的影响。⑹设备化，定型化，模块化，施工安装方便，运行简易，设备性能稳定，适合分期建设。⑺处理程度高，污泥产量少，并尽可能采用节能处理技术。⑻处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大，使系统有较好的经受冲击负荷的能力。⑼小区内的人口是逐渐增加的，因此小区污水处理厂应留有发展余地。3.2常见中水回用工艺3.2.1中水系统水源分类中水水源应根据排水的性质、水量、排水状况和中水回用的水质水量来选定。中水系统水源可分为以下三类：⑴优质杂排水包括洗手洗脸水、冷却水、锅炉污水、雨水等，但不含雨水、厕排水，主要污染源为灰尘，处理方法简单。⑵杂排水除上述外，还含厨房排水。污染程度高，有油垢、表面活性剂、生物有机物以及泥灰，污染指标有：ABS、LAS、BOD、COD等，回用厕所时可用。⑶生活污水-31- 中北大学分校毕业设计杂排水和厕所污水的混合水，含较高的细菌、BOD、COD，不仅有前两类废水的污染性，且含有氮、磷的富营养化的性质，杂物多，处理起来较为复杂，费用高，但回用时经济上合算。3.2.2回用处理工艺污水处理系统是中水回用的关键，污水回用的目的不同，水质标准和深度处理的工艺也不同。按其机理分物理法、化学法、物理化学法和生物化学法。中水回用需要多种工艺的有机组合，构成了系统的多样化。采用哪种工艺首先都需要经过预处理和初级处理，其后续处理一般分三类：先生化后物化再消毒；物化和消毒；物理处理和消毒。中水回用采用的方法分为预处理、主要处理及后处理。预处理包括格栅、调节池；主要处理包括沉淀、活性污泥法、生物膜法、膜生物反应器、气浮以及土壤处理等处理单元；后处理包括过滤、活性炭吸附、消毒。工艺流程可分为以下三类：⑴物化法中水处理工艺主要流程为：污水→格栅→调节池→物化处理→超滤→消毒→清水池→回用。该工艺将不同水量、不同水质的原水在调节池中混合均匀，并进行预曝气处理，通过混凝过滤后，进入中空纤维超滤器，利用膜孔的选择性筛分有机物，将大分子有机物、胶体截留去除，水及小分子可通过，对水质水量的变化有较大适应性。⑵生化法中水处理工艺主要流程为：污水→格栅→调节池→生物处理→消毒→清水池→回用。该工艺将不同水量、不同水质的原水在调节池中混合均匀，并进行预曝气处理，进入生化池后，利用填料上的生物膜吸附、氧化有机物，经过滤消毒，得到稳定的中水。适用于有机物含量较高的生活污水。中水回用中常用的方法有好氧生物处理（如生物接触氧化法、活性污泥法、生物膜法），物化处理（如混凝沉淀、过滤、活性炭吸附，用紫外线、氯气、臭氧或二氧化氯消毒）等。以超滤膜分离技术替代上述工艺中的沉淀、过滤单元是一项有前途的技术工艺，日本已把它用于中水道技术。我国重点科技攻关计划中针对它的各个子课题进行深入研究，产生了不同工艺系列的技术体系及示范工程，即第三类工程。⑶膜生物反应器中水处理工艺主要流程为：污水→格栅→调节池→膜生物反应器→消毒→清水池→回用。该工艺将生物处理技术与膜分离技术相结合，污水中的有机物被微生物分解，根据筛分原理，膜组件又将微生物直径大于膜孔径的颗粒截留下来，从而得到优质的中水。这种工艺适用于水量小但水质变化大的情况。三种中水处理工艺流程比较见表3.1-31- 中北大学分校毕业设计表3.1三种中水处理工艺流程比较以生物处理为主的处理流程以物理化学处理为主的处理流程以膜生物处理为主的处理流程处理水量回收率＞90%＞90%50%~80%要求生活污水的水质A.优质杂排水；B.杂排水；C.生活污水A.优质杂排水；B.杂排水A.超滤（F）；B.反渗透（RO）中水适用对象A.冲厕；B、C.冲厕A.冲厕；B.空调冷却A.冲厕；B.空调冷却水量变化的适应性小较大大间歇运行的适应性较差稍好好水质变化的适应性较适应较适应适应设备密闭性差稍差好臭气产生量多较少少处理产生的污泥稍多多很少占地面积多较少小运行管理较复杂较容易容易动力费小较小F.较小；RO.大处理后水质(BOD/SS)好/一般一般/好好/好运行经验多少少以优质杂排水和杂排水为水源时，其工艺如图3.1和图3.2所示混凝剂中水原水格栅调节池混凝沉淀或气浮过滤消毒消毒剂图3.1以优质杂排水为水源的物化处理工艺中水原水格栅调节池生物处理过滤消毒消毒剂沉淀图3.2以杂排水为水源的生物处理和物化处理相结合工艺-31- 中北大学分校毕业设计以含有生活污水的排水为中水水源时，宜用二段生物处理和物化处理相结合的工艺，见图3.3中水污泥原水格栅调节池一段生物处理过滤消毒消毒剂沉淀二段生物处理沉淀污泥混合反应混凝剂图3.3以混合污水为中水水源的处理工艺以城市二级出水为水源时，可以采用物化或物化与生化相结合的深度处理工艺，见图3.4及图3.5混凝剂中水二级出水格栅调节池混凝沉淀或气浮过滤消毒消毒剂污泥图3.4以污水厂二级出水为中水水源的物化深度处理工艺混凝剂中水二级出水格栅调节池生物活性炭微絮凝过滤过滤消毒剂消毒图3.5以污水厂二级出水为中水水源的物化与生化结合的深度处理工艺-31- 中北大学分校毕业设计建筑小区中水处理采用的工艺也不同，原则上应根据中水水源的水质水量和用水要求，经过水量平衡通过实验确定工艺流程，同时考虑投资、运行管理和设备情况进行经济技术分析，优选方案，应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法。小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以化粪池应与污水处理方法相结合。由于小区污水量较小，管理者水平不高，所以在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防因污泥处理不善造成二次污染。常用的工艺流程有以下几种：①污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→沉淀池→出水②污水→格栅→调节池→提升泵→曝气池→沉淀池（污泥回流）→出水③污水→格栅→调节池→提升泵→SBR池或CASS池→出水④污水→格栅→调节池→提升泵→混凝沉淀（加药）→过滤→出水⑤污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→混凝过滤（加药）→出水。最终确定选择具有出水水质好、运行稳定、管理简单、占地少、产泥量低等特点的CASS工艺。CASS工艺的出水经过简单过滤和消毒处理即可达到中水回用的标准，满足小区道路冲洗、洗车及绿地灌溉的设计要求。3.2.3CASS工艺同其他活性污泥法的比较1.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%。工艺流程简洁，污水厂的主要构筑物为集水池、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，节能效果较显著，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效果。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污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。2.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工艺进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替运行，增加了控制系统的复杂程度。⑶CASS每个周期内的排水量一般不超过反应池内总水量的1/3，而SBR的排水量则为1/2~3/4，CASS抗冲击能力较好。⑷CASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。-31- 中北大学分校毕业设计3.3中水处理工艺说明3.3.1中水处理工艺流程设计CASS工艺处理小区生活污水并回用的工艺流程见图3.6射流曝气细格栅调节池潜污泵CASS反应池普通快滤池NaClO消毒贮水池预曝气消毒道路冲洗绿地浇灌洗车用水污泥处理污水气压供水设备图3.6生活污水CASS工艺处理回用工艺流程图工艺流程中主要构筑物及设备的介绍如下：⑴格栅原水中含有大量悬浮物和漂浮物，故需要设置格栅以拦截较大的悬浮固体物质。格栅对悬浮物去除效果较好，减轻后续生物处理构筑物的处理负荷，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。格栅井与调节池合建，以节省占地，便于一体化布置。该应用CASS工艺的小型污水处理站建议设置一道细格栅。选取迎水、背水面均为半圆形的矩形栅条。⑵调节池由于中水水源为生活污水，用水每日变化幅度较大，故需设置一座调节池以均化水量，减少后续处理构筑物的负荷变化。调节池采用地下式，便于利用一次提升的水头，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时，故障少，只设一个调节池。为防止调节池积泥发臭，在调节池内安装预曝气系统。预曝气系统不仅能有效解决沉淀问题和防止污水缺氧发臭，同时还有一定生化处理作用，去除BOD约为10%~20%，提高了处理效果。-31- 中北大学分校毕业设计调节池中的污水提升泵都是采用液位控制，一般的模式是高位开泵，低位关泵。对调节池的控制主要是控制一个开泵水位和一个关泵水位。其中低位是核心参数，该水位以下是调解池中储存的水量，以保证高浓度废水进入调解池时，能够达到一定程度的稀释，进入CASS反应池，以降低浓度的变化给处理效果带来的影响。低位以上是调解池的缓冲容积，在水量高峰期，能够储存过剩的水量，以备低峰期仍保证有一定量的污水进入后面的CASS反应池，降低水量变化对处理效果的影响。⑶潜污泵离心式潜水泵广泛适用于中小型污水处理厂，它的构造原理、特性曲线与离心泵基本相同。与一般离心泵相比，潜水泵的特点是全泵潜入水下工作，泵结构紧凑、体积小，不需要牢固的基座，不需要庞大的泵房及辅助设备，不需要吸水管及吸水阀门，因此可以在很大程度上节约构筑物及辅助设备的费用。由于全泵潜入水中，不存在最大允许吸上真空高度问题，也不会发生气蚀现象。大部分潜水泵维修时可将其整体从水中吊出，而不需要排空集水池，因此其检修比一般离心泵方便。⑷CASS池CASS池延池长方向份为预反应区和主反应区两部分，连续进水、间歇排水，曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，不需要污泥回流。微生物在池内处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化，达到对污染物的去除作用，同时还具有较好的脱氮除磷作用。池内安装水下射流曝气机进行曝气。根据处理水量大小、运行周期安排和自动控制特点，CASS池设置1个，水力停留时间12小时，运行周期4小时。池子末端安装配套滗水器一台，在程序控制下自上而下将上清液排出至滤池做进一步处理。⑸快滤池由于受回用目的和城市建筑等限制，一般要求回用水必须具有良好的水质，不能产生卫生问题或嗅觉上的不快感，同时要求处理流程简单，占地小，稳定性好，方便管理。CASS工艺用于处理中小城市污水，出水水质稳定，固液分离效果好，优于一般生物处理工艺，尤其适于作为中水水源。其出水水质接近《生活杂用水水质标准》，出水通过过滤和消毒处理后，就可以作为中水回用。设计采用普通快滤池对CASS池出水进行进一步处理，利用滤料的过滤、吸附作用，去除废水中较难生化处理的有机物。滤池使用石英砂作为滤料滤层。该滤池结构简单，造价较低，运行管理方便，对生活污水有不错的过滤处理作用。⑹消毒及贮水池由于出水水质有毒，需要经过消毒处理才能作为小区内中水回用，因此在贮水池进水管道上进行加氯消毒。之后清水在贮水池内停留储存，由恒压供水设备将出水接至中水回用管网，用于小区的绿化、道路浇灌以及洗车等。3.3.2CASS工艺工作原理 CASS（Cyclic Activated Sludge System-31- 中北大学分校毕业设计）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）的基础上演变而来，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；同时在SBR池内的进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水）、间歇排水。CASS池分预反应区和主反应区，在预反应区内设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。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，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，使活性污泥在选择期内经历一个高负荷的吸附阶段（基质积累），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阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。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生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，最早产生于美国，90年代初引入中国，目前，由于该工艺的高效和经济性，应用势头迅猛，受到环保部门及拥护的广泛关注和一致好评。经过模拟试验研究，已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，取得了良好的处理效果，为CASS法在我国的推广应用奠定了良好的基础，其工作原理见图3.7图3.7CASS池工艺原理图CASS工艺反应周期分为四个阶段：⑴曝气阶段-31- 中北大学分校毕业设计在此阶段，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混合与接触，从而使得有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的NH3-N也通过微生物的硝化作用转化成NOx--N。⑵沉淀阶段停止曝气后，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池溶解氧的进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转化，并发生一定的反硝化作用。与此同时，活性污泥在几乎静止沉淀的条件下进行分离，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上层。⑶滗水阶段沉淀阶段完成后，置于反应池末端的滗水器在程序控制下开始工作，自上而下逐层排出上清液。以此同时，反应池污泥层因为溶解氧很低仍会发生反硝化作用。⑷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时段内上升到原始位置，防止污泥流失。如果在此阶段进行曝气，则有利于恢复污泥的活性。3.3.3CASS工艺特点1.CASS工艺的主要技术特征⑴连续进水，间断排水污水排放大都是连续或半连续的，CASS工艺比较适合这样的排水特点。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时候没有进水，也不影响处理系统的运行，只会增加一些能耗。CASS工艺设计时可采用一个或两个以上池子并联运行。⑵运行上的时序性CASS反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。⑶运行过程的非稳定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。⑷溶解氧周期性变化CASS在反应阶段是曝气的，在沉淀阶段和排水阶段不曝气，因此，反应池中溶解氧是周期性变化的。2.CASS工艺的主要优点⑴工艺简单，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池，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。⑵曝气阶段生化反应推动力大这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。⑶沉淀效果好-31- 中北大学分校毕业设计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的絮凝性能差时，均不会影响CASS的运行。实验和工程中曾遇到SV30高达96%的情况（SVI达到300mL/g），只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题之一，选择不易发生污泥膨胀的处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。CASS反应池中存在较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件不利于丝状微生物的优势生长，可有效防止污泥丝状膨胀。⑷运行灵活，抗冲击能力强CASS是按时间顺序运行的，各阶段的长短均可根据进水、出水水质及污水量的变化灵活调整，可以在满足排放标准的条件下达到经济运行的目的。CASS集曝气、沉淀等功能于一体，池容相对较大，抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。⑸CASS可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺的适用范围更广泛；连续进水的运行方式，一方面便于与前处理构筑物的匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。⑹运行稳定性好⑺基质去除率较高⑻剩余污泥量小，性质稳定-31- 中北大学分校毕业设计第四章处理工艺构筑物设计4.1污水处理工艺构筑物设计4.1.1格栅的设计1.设计参数：⑴最大设计流量：236.6m3/d⑵栅前流速：一般取值范围为0.4~0.8m/s，取0.4m/s⑶过栅流速：一般取值范围为0.6~1.0m/s，取0.6m/s⑷格栅倾角：通常设置，取放置⑸栅条间隙：细格栅为0.005~0.01m，取0.005m⑹栅条宽度：0.01m⑺栅前水面超高：0.3m格栅计算简图见图4.1：图4.1格栅计算简图2.格栅尺寸设计计算⑴栅条的间隙数最优水力断面公式=，得栅前槽宽=0.16m，则栅前水深h==0.08m，得出-31- 中北大学分校毕业设计n22.2取n=23(4.1)式中¾¾¾最大设计流量，0.0055m3/s；¾¾¾栅前流速，0.4m/s；¾¾¾格栅放置倾角，；¾¾¾栅条间隙，0.005m；¾¾¾过栅流速，0.6m/s。⑵栅槽宽度0.34m(4.2)式中¾¾¾栅条宽度，0.01m。⑶进水渠道渐宽部分的长度===0.25m(4.3)式中¾¾¾进水渠渐宽部分展开角，一般为。⑷栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度===0.13m(4.4)⑸通过格栅的水头损失(4.5)==0.14m式中k¾¾¾格栅阻力系数，取2。⑹栅后槽总高度0.52m(4.6)式中¾¾¾栅前水面超高，0.3m。⑺栅槽的总长度L=L1+L2+0.5+1.0+(4.7)=0.25+0.13+0.5+1.0+=2.03m-31- 中北大学分校毕业设计式中¾¾¾栅前槽高，0.38m。⑻每日栅渣量===0.016m3/d(4.8)式中¾¾¾栅渣量，取0.075（m3/103.m3污水）；¾¾¾总变化系数，由内插法得=2.285。因每日栅渣量小于0.2（m3/103.m3污水），采用人工清渣方式进行清理。4.1.2调节池的设计⑴调节池容积根据《建筑中水设计规范》（GB50336—2002），调节池有效容积为日处理量的30%~50%，取日处理水量的38%作为调节池有效容积，则V=236.6×38%=89.9m3，取90m3⑵面积格栅栅前水位为-1.7m，格栅水头损失为0.14m，则栅后水位为-1.84m，即为调节池的最高水面水位，池底标高为-4.50m，水泵最小启动水位初步定为0.4m，则调节池水深==2.66m调节池有效水深===2.26m调节池面积===39.82m2确定调节池7.4m，宽5.4m。⑶预曝气系统由于日处理水量小于5000m3，所以适宜选用潜水射流曝气方式。调节池采用两台GSS-4.0水下曝气机进行预曝气，每台功率4.0kW，设计服务面积17.3m2，向调节池污水充氧。该曝气机充氧效率高，无噪音，克服了鼓风曝气机噪音大，占地面积大，管道布置复杂的缺点，而且安装维修方便，一台发生故障，其他可以正常运行。此外，还可以根据进水水质的变化调整泵的开启台数。在不影响处理效率的情况下达到经济运行的目的。4.1.3潜污泵的设计1.泵型的选择生活污水经过调节池水量均化后，直接提升进入CASS池，选用潜污泵，安装在调节池内。-31- 中北大学分校毕业设计平均时流量=236.6m3/d=9.86m3/h调节池最低水位设为-4.10m，CASS池水面水位为1.50m。水泵静扬程==5.60m选用50WQ10—10—0.75型潜污泵，该泵对应的扬程为10m，工作流量为10m3/h，功率为0.75kW，出水管为直径50mm的钢管。2.水泵扬程估算为了校核该泵的扬程，需计算水泵出水口至后续构筑物之间的管道损失。⑴沿程损失管内流量为9.86m3/h，管径50mm，查《给水排水设计手册第1册》（常用资料）的钢管水力计算表，得每1000m水头损失为69.6m，管路总长约为6.5m，则计算得沿程损失==0.45m。⑵局部水头损失设电磁流量计的损失为0.1m，根据管内流速===1.40m/s，则可得局部水头损失==1.15m(4.9)式中¾¾¾水泵出水口至CASS池间的局部水头损失，m；¾¾¾阻力系数；¾¾¾管内流速，m/s；¾¾¾重力加速度，m/s2。表4.1管配件及阻力系数配件名称数量/个局部阻力系数配件名称数量/个局部阻力系数DN50弯头30.8×3=2.4闸阀10.5三通10.1合计10.5止回阀17.5总水头损失为0.45+1.15=1.60m(4.10)水泵所需扬程==3.40+1.60=5.0m(4.11)所以50WQ10—10—-31- 中北大学分校毕业设计0.75型潜污泵完全可以满足要求，采用两台潜污泵（一用一备）作为调节池至CASS池的提升泵。4.1.4CASS池及配套设备的设计1.计算说明CASS工艺属活性污泥法的范畴，其计算方法有生化反应动力学计算法和容积负荷计算法两种，前者实际应用较少。容积负荷计算法不考虑CASS池内基质浓度，活性污泥浓度和溶解氧含量在时间上的变化，只计进出水的有机物浓度差值，同时忽略同一反应周期内闲置、沉淀、排水阶段的生物降解作用，采用与传统活性污泥法基本相同的计算公式。由于处理水量很小，所以只设置一座CASS池。CASS池计算简图见图4.2：图4.2CASS池计算简图2.设计参数：⑴有机基质降解速率常数：生活污水为0.0168~0.0281L/（mg·d），取0.018⑵进入曝气池污水含有的BOD浓度：110mg/L⑶处理水中残留的BOD浓度：要求小于10mg/L，取5mg/L⑷混合液污泥浓度：一般CASS池的活性污泥浓度控制在2.5~4.0kg/m3-31- 中北大学分校毕业设计内，污泥指数大时取下限，反之应取上限，取3.5kg/m3⑸污泥指数值：一般取80~100⑹运行周期：根据常温条件下CASS工艺处理生活废水实验研究的数据和结果，推荐水力停留时间12h，运行周期4h，其中曝气2h，沉淀1h，排水2/3h，闲置1/3h⑺微生物对有机底物氧化分解过程的需氧率：生活污水为0.42~0.53kg，取0.45⑻活性污泥微生物自身氧化的需氧率：生活污水为0.11~0.188kg，取0.15⑼污水中杂质影响修正系数：0.78~0.99，取0.85⑽水温及大气压：15℃，3.CASS池设计计算⑴BOD-污泥负荷=(4.12)==0.07kgBOD5/（kgMLSS·d）式中¾¾¾有机基质降解速率常数，0.018L/（mg·d）；¾¾¾混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般在生活污水当中=0.75；¾¾¾有机基质降解率，===95.5%；(4.13)式中¾¾¾进入曝气池污水含有的BOD浓度，110mg/L；¾¾¾处理水中残留的BOD浓度，5mg/L。由BOD-污泥负荷可得对应的污泥指数值为100左右。⑵CASS池容积CASS池容积采用负荷计算法确定，则V===135.2m2(4.14)式中Q¾¾¾污水日流量，m3/d；¾¾¾混合液污泥浓度，3.5kg/m3；池内最高液位H==3~5m，取3.5m。一般地，取池子超高为0.5m。===2.04m(4.15)式中¾¾¾池内最高设计水位至滗水机排放最低水位间的高度，m；A¾¾¾单格CASS池平面面积，A===38.63m2；-31- 中北大学分校毕业设计¾¾¾CASS池子个数，1个；¾¾¾一日内循环周期数，==3；===1.23m(4.16)式中¾¾¾滗水结束时泥面高度，m；===0.27m(4.17)式中¾¾¾撇水水位和泥面之间安全距离，m。负荷计算法算出的结果满足式(4.17)的条件，因此合格。⑶CASS池外形尺寸CASS反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形。(4.18)式中B¾¾¾池宽，m，B:H=1~2，取B=3.5m；L¾¾¾池长，m，L:B=4~6，取L=11.04m；CASS池中间设一道隔离墙，将池体分隔成预反应区和主反应区，两部分，靠进水端，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，预反应区长度按下式计算，取系数为0.16==0.16×11.04=1.77m(4.19)⑷连通孔口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，连通孔数量见表4.2表4.2连通孔数量表连通孔数量/个池宽B/m连通孔数量/个池宽B/m1≤44102651238连通孔面积按下式计算=(4.20)==0.36m2式中¾¾¾连通孔个数，1个；-31- 中北大学分校毕业设计¾¾¾孔口流速，一般取值20~50m/h，取=35。孔口间距单孔时设在隔墙的中央，多孔时沿隔墙均布，孔口的宽度为0.4~0.6m，孔口高度不宜大于1.0m。孔距池底0.3m。⑸需氧量(4.21)==14.83kgO2/d式中¾¾¾混合液需氧量，kgO2/d；¾¾¾微生物对有机底物氧化分解过程的需氧率，0.45kg¾¾¾活性污泥微生物自身氧化的需氧率，0.15kg¾¾¾混合液中挥发性悬浮固体量，0.18kg/m3⑹供气量在标准条件下，转移到曝气池混合液的总氧量为(4.22)==3.29kg/h式中¾¾¾水温20℃，气压时转移到曝气池混合液中的总氧量，kg/h；R¾¾¾在实际条件下，转移到曝气池混合液的总氧量，1.24kg/h；¾¾¾水温为20℃，大气压力条件下氧的饱和度，mg/L，查表4.3可以得出，为9.17mg/L；¾¾¾污水中杂质影响修正系数，0.85；¾¾¾污水含盐量影响修正系数，取值为0.95；¾¾¾气压修正系数，===1；式中¾¾¾所在地区的实际大气压，小区位于平原，取=；¾¾¾混合液溶解氧浓度，取=2mg/L；¾¾¾实际条件下水温，因小区平均气温为15.5℃，取=15℃；=(4.23)==6.92mg/L式中¾¾¾CASS池内曝气时溶解氧饱和度的平均值，mg/L；¾¾¾在大气压力条件下氧的饱和度，查表4.3得10.15mg/L；-31- 中北大学分校毕业设计¾¾¾空气扩散装置出口处的绝对压力；=(4.24)==Pa式中¾¾¾空气扩散装置的安装深度，设将扩散装置安装在距离CASS池底0.3m处，水深3.5，水面标高-0.7m，则==3.9m；¾¾¾大气压力，=Pa；¾¾¾气泡离开池面时，氧的百分比，%；=(4.25)==16.6%式中¾¾¾空气扩散装置的氧的转移效率，选取水下射流式扩散装置，转移效率范围为24%~30%，取25%。空气扩散装置供气量通过下式确定。==47.33m3/h(4.26)4.曝气机CASS池曝气采用与调节池相同的GSS—4.0水下曝气机，三台，每台功率4.0kW，设计服务面积17.3m2，充氧率高。一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方面也有利于活性污泥与有机物的混合与接触，从而使有机污染物被微生物氧化分解。在曝气进程根据曝气量需求控制风阀的开度，可根据需要增减曝气机的运行数量，容易实现曝气量的调节和节能运行。表4.3氧在蒸馏水中的饱和溶解度水温/℃溶解度/(mg/L)水温/℃溶解度/(mg/L)水温/℃溶解度/(mg/L)014.621111.08218.99114.231210.83228.83213.841310.60238.63313.481410.37248.53413.131510.15258.38512.80169.95268.22-31- 中北大学分校毕业设计612.48179.74278.07712.17189.54287.92811.87199.35297.77911.59209.17307.631011.335.滗水器选用PS—Ⅰ型滗水器一台，由滗水器和控制柜组成。滗水器安装在CASS池中，控制柜一般设在控制室内。该滗水器最大排水量150m3/h，功率0.37kW。CASS工艺的特点是程序工作制，它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。每次滗水阶段开始时，滗水器以事先设定的速度由原始位置降到水面，然后随水面缓慢下降，下降过程为下降10s，静止滗水30s，再下降10s，静止撇水30s……，如此循环运行，直至到达设计最低排水位，上清夜通过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器上升过程是由最低排水位连续升至最高位置，即原始位置。滗水器在运行过程中设有线位开关，保证滗水器在安全行程内工作。6.液位计每个CASS池内都设有液位计，用以标示池内液位高度，一般设高位、中位和低位三个液位，其中高位和中位仅仅作为液位标示。对于采用潜水射流曝气机的CASS池，其中低位标示保护液位，位置高于潜水射流曝气机的电机，当水位低于此水位时，CASS池自动停止运行，并且报警。运行管理人员必须定期检验液位计是否正常。4.1.5普通快滤池的设计1.设计参数：⑴工作时间：12h⑵滤速：石英砂滤池滤速范围为8~10m/h，取下限低于经验值，定为5m/h⑶配水系统干管进口流速：一般取值范围为1.0~1.5m/s，取1.0m/s⑷配水系统支管中心间距：一般范围为0.2~0.3m，取0.2m⑸配水系统支管进口流速：一般取值范围为1.5~2.0m/s，取1.5m/s⑹配水孔孔口流速：一般取值范围为5~6m/s，取5m/s⑺滤料层厚度：0.7m⑻集水渠宽度：规定范围为0.6~0.7m，取0.7m⑼滤层厚度：规定范围为1.5~1.8m，取1.5m滤池计算简图见图4.3：-31- 中北大学分校毕业设计图4.3滤池计算简图2.滤池设计计算⑴滤池总面积m2(4.27)式中¾¾¾设计水量，设计滤池工作时间为12h，则=19.72m3/h；¾¾¾滤速，5m/h。⑵确定滤池分格数由于滤池总面积较小，处理水量小，滤池处于间歇工作状态，所以只设一个滤池，则m2，池长与池宽的比例为，则单格滤池的长和宽m。⑶配水系统设计设计采用单水反冲洗，冲洗强度取L/(s·m2)，反冲洗流量等于反冲洗强度与单格池面积的乘积，则L/s。①干管干管进口流速为1.0m/s，则干管的断面积为m2-31- 中北大学分校毕业设计干管采用钢筋混凝土渠道，断面尺寸mm，长2m。②支管支管长度m(4.28)式中¾¾¾考虑渠道壁厚及支管末端与池壁的间距，0.25m。支管中心间距为0.2m，得单格池中的支管总数为根，每侧10根。每一根支管的流量m2/s支管进口流速为1.5m/s，则支管断面面积为m2支管管径m③孔口配水孔孔口流速取值为5m/s，孔径大小取值采用10mm，则每个配水孔口的面积为m2，孔口总面积m2。配水系统开孔比个考虑干管预开2排孔，每排孔口数为10个，则空口中心距m，每根支管孔口数个，单排布置，孔口中心距m。⑷冲洗排水槽断面尺寸和高度的计算根据槽中心间距1.5~2.2m，假定单格滤池的排水槽数，可算出每条槽的排水量为L/s(4.29)槽长2m，槽长方向与管道廊道一侧垂直，槽宽为m(4.30)冲洗排水槽总高度m槽底与砂面距离为，槽顶面距砂面高度为(4.31)m-31- 中北大学分校毕业设计式中¾¾¾冲洗时滤层膨胀度，0.45；¾¾¾滤料层厚度，0.7m；¾¾¾冲洗排水槽底厚度，0.08m；0.07¾¾¾冲洗排水槽保护高，m。⑸排水渠计算排水渠垂直于冲洗排水槽，为矩形断面。渠底与冲洗排水槽出口底面的距离为m(4.32)式中¾¾¾集水渠流量，m2/s，取流量超载系数为1.5；m2/s(4.33)¾¾¾重力加速度，9.81m/s2；¾¾¾集水渠宽度，0.7m。⑹滤池总高度表4.4滤池总高度水面距池顶高滤池上水深滤层厚度承托层厚度配水系统高度总高度0.7m1.5m0.7m0.4m0.4m3.7m⑺泵的设计计算该处泵的设计计算与前4.1.3处相同，故不再重复说明。4.1.6贮水池与消毒设计1.贮水池池体计算由于中水的水量小，贮水池停留时间较长，采用贮水池前管道加药消毒。根据《建筑中水设计规范》（GB50336—2002），中水贮水池的体积为每日水量的25%~35%，取30%，则得贮水池的体积m3。分别设定中水贮水池的最高水面高程为-0.70m，池底标高-4.50m，则求出中水贮水池水深为3.8m，池体的有效面积为m2，取贮水池长×宽=5.8×3.3。为了保证中水恒定使用和具有充足水量，出水采用恒压变频供水系统。2.消毒剂及加药泵选型选用含10%有效氯的NaClO水溶液做消毒剂进行投加。该药剂优点是消毒效果好，安全性高，但需定期加盐、清洗。根据《建筑中水设计规范》（GB50336—-31- 中北大学分校毕业设计2002）及相关规范、手册，投药一般为5~10mg/L的有效氯，取8mg/L的有效氯。污水流量m3/h，每小时需有效氯g/h，则每小时需NaClO水溶液量为788.8mL/h，即13.15mL/min。选用日本NIKKISOEIKO公司生产的CHEMIPONB系列中的BB01型膜片式药液定量注入泵，该泵流量可自动调节，最大吐出量可达14mL/min，可以满足要求。设一月配药一次，每次配药量为m3，加药筒直径mm，高m，校核加药筒体积m3，0.75m3＞0.59m3，满足要求。3.气压供水设备中水用水的时变化系数参考总变化系数表取为2.285，则最大供水流量达m3/h。由于小区面积较大，供水为长距离输水，阻力损失较大，所选用的气压供水设备的扬程要求较高，一般需要大于40m。选用上海连成泵业制造有限公司生产的SQL1000—0.6—36隔膜式气压给水设备，配备三台SLS—50—200电机泵，高峰流量为36m3/h，扬程为50m，可以满足设计要求，为小区绿地浇灌、道路冲洗、洗车等供应中水。4.2污泥处理设计CASS工艺产生的剩余污泥量少，污泥稳定性好，脱水性能佳，泥龄为25~30天，活性污泥周期性发挥作用。一般情况下，去除1kgBOD5可产生0.2~0.3kg剩余污泥，为传统活性污泥法的60%左右。由于污泥在曝气池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率一般在10mgO2/(gMLSS·h)以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。CASS工艺不需污泥回流设备及沉淀池内的刮泥设备。由于日处理水量很小，整个处理系统的剩余污泥量极少，可不另设污泥处理构筑物，定期清理由大粪车外运填埋或做农田施肥、小区绿化使用即可。-31- 中北大学分校毕业设计第五章污水处理站平面布置和高程布置5.1污水处理站平面布置1.平面布置一般原则⑴构筑物布置紧凑，节约用地；⑵设置通向个构筑物和附属建筑物的必要道路；⑶处理构筑物顺序尽可能按工艺流程顺序布置，避免管线迂回，充分利用地形；⑷各种构筑物、道路的布置按照相关的安全、卫生规范要求，保持一定的间距；⑸污泥区构筑物单独组合，保证安全。2.设计采用一体式处理设施，各构筑物均建在一块混凝土底板上。各构筑物互相紧邻，共用池壁，各构筑物的长宽尺寸于整个平面布置有关，中水回用处理站平面布置见附图。污水处理站主要建（构）筑物一览表见表5.1表5.1污水处理站主要建（构）筑物一览表序号名称规格/m数量1格栅间2.03×0.34×0.5212调节池7.4×5.4×4.513CASS池11.04×3.5×4.014普通过滤池2×2×3.715贮水池5.8×3.3×4.513.布置范围平面布置中除设置主要构筑物外，还需设置附属设施，包括配电室、化验室、控制室、办公楼、维修间及厕所等。5.2污水处理站高程布置1.高程布置原则⑴保证污水在各构筑物之间顺利自流；⑵计算各构筑物之间的水头损失；⑶按最大水流、最大损失计算。2.处理构筑物的水头损失见表5.2-31- 中北大学分校学位论文表5.2处理构筑物的水头损失名称流度（m/s）高度（m）水头损失（m）格栅0.6-2.360.14调节池0.6-4.50.15CASS池1.44.00.45快滤池0.0014-3.70.25贮水池1.4-4.5--3.管道的水头损失见表5.3表5.3管道的水头损失名称管径（mm）坡度（‰）流速（m/s）管长（m）局部损失（m）沿程损失（m）总损失（m）格栅至调节池----0.6--0.14--0.14调节池至CASS池6000.00070.660.00421.6021.6062CASS池至快滤池6000.00381.430.005320.110.11532快滤池至贮水池6000.00381.430.005320.710.715324.高程布置的结果见附图-35- 中北大学分校学位论文第六章劳动定员与运行成本估算6.1劳动定员对于采用CASS工艺的污水处理厂，由于工艺和自动控制系统有效结合，工艺过程自动化程度高，易于操作管理。所需管理人员数量大大减少，但是对管理素质的要求相对较高。自控技术的应用，使劳动强度大大降低。预计污水站分两班运行，人员编制为操作管理二人，化验员一人，电工及维修一人，主管一人。员工上岗前请厂家人员组织培训，讲述工艺流程原理、操作注意事项、劳动安全知识，并组织考试，合格者上岗操作。为了使本厂建成后顺利的运转，管理好城市污水处理厂，对专业技术人员和技术工人应定期进行培训。6.2运行成本估算1.污水处理站运行能耗见表6.1表6.1污水处理站运行能耗设备名称型号数量单机功率/kW使用功率/kW运行时间/h耗电量/kW·h潜污泵50WQ10—10—0.7520.751.51218射流曝气机GSS-4.024.08.01296射流曝气机GSS-4.034.012.0672膜片式加药泵CHEMIPONBBB0110.0150.015120.18气压供水设备SQL1000—0.6—36116.516.5699滗水器PS—Ⅰ10.370.3720.74电磁阀ZQDF—50F10.050.05120.6电磁阀DF4010.0150.015120.18总计34.45286.7参照当前电费标准为每kW·h价格0.5元，则每日总电费为143.35元。2.主要经济技术指标⑴处理能力：236.6m3/d⑵污水处理站定员：4人⑶污水处理运行成本：0.606元/吨（污水）⑷设备运转用电总功率：34.45kW-35- 中北大学分校学位论文第七章安全生产及事故处理7.1安全生产1.安全措施安全措施的内容包括：①设备、材料安全防护；②栏杆为围护；③有毒有害气体防泄漏、安全防护；④隔声降噪；⑤辅助设施及劳保用品。2.安全生产制度及教育⑴本废水处理装置无易燃易爆物品，生产过程属一般性操作。除了对废水处理装置的操作人员、管理人员进行必要的安全教育，制定必要的操作规程制度外，设计中考虑了以下劳动保护和安全措施。⑵构筑物设有便于操作和行走的扶梯及安全护栏、扶手。⑶各种用电设备均按国家有关标准做好接零接地保护。⑷电气设备和机械设备的布置将留有足够的安全操作距离及空间。⑸机房构筑物均设置通风设备，保证工人生产安全。⑹设施在运行前制定相应操作规程，操作人员上岗前进行必要的专业技术培训。⑺考虑消防要求，按规范设置足够的消火栓。⑻对容易产生噪声的设备，设置减振、消声措施。7.2事故处理1.断电当电气设备遭雷击或者其他原因导致断电时，废水处理站将无法运行。开启事故排放阀，废水由应急旁通管直接接入槽车外运处置。2.构筑物运行事故或故障主要设备均采用备用产品，保证废水处理站的连续运行。当设备出现故障时，废水由应急旁通管直接接入槽车外运处置，便于事故后部分设施检查。3.设备事故或故障个别设备发生故障时，其检修以不影响整个工程的运行为原则，单独检修完成后，再投入正常使用。若设备处于自动控制状态时发生故障，需立即将其切换至现场手动控制，待修复后重新投入正常控制。控制系统发生故障时，各台实行控制的设备均切换至现场手动控制，待系统恢复正常再重新投入正常运行。4.整体故障中水处理站全部发生故障的可能性很小。一旦出现此问题，废水由应急旁通管直接接入槽车外运处置。-35- 中北大学分校学位论文致谢在设计过程中，参考了大量与污水处理及中水回用有关的书籍和文献，也查阅了很多相关的网页。虽然并不是所有查看过的资料在设计过程中都应用得上，但是在查阅过程中开阔了我的视野，丰富了我的知识，同时对我的设计也有很大的参考价值。因此，十分感谢这些书、文章的作者。设计中遇到了很多困难，对于资料的查询和某些参数的确定性都有疑惑。老师定期抽出一部分的时间为我们答疑解惑，使我们的设计得以顺利的进行。在此向我们的指导老师致以真挚的谢意！在设计过程中，由于资料的紧张，手头上的参考资料很少，同学们发挥了互助的精神，都乐于共享自己手头上的资料，同时，当遇到了设计上的困难时，大家共同探讨，商量解决问题的方法。感谢给予我帮助的同学和朋友。感谢校图书馆为我们提供了大量宝贵的设计资料和书籍，给我们带了很大帮助。对于每个大学生来说，毕业设计的机会只有一次；这一次也是检验我们在大学中学到的知识的大综合和初次的应用。不管设计的结果将会怎样，我都竭尽全力的去做，争取尽自己最大的努力做到最好。在设计过程中，我学到了很多，感受也颇多，自己为此付出了很多心血。因此，感谢学校为我们提供这样一个锻炼自己的机会，为我们今后的工作打下良好的基础。-35- 中北大学分校学位论文参考文献[1]张统.间歇式活性污泥法污水处理技术及工程实例.北京:化学工业出版社,2002.[2]张希衡.水污染控制工程.北京:冶金工业出版社,1993.[3]曾科,卜秋平,陆少鸣.污水处理厂设计与运行.北京:化学工业出版社,2001.[4]戴友芝,唐受印.水处理工程师手册.北京:化学工业出版社,2000.[5]韩剑宏.中水回用技术及工程实例.北京:化学工业出版社,2004.[6]李秋红,姜博.建筑小区中水回用技术—CASS工艺.中国资源综合利用.2005,09期:27-30.[7]张统.CASS工艺处理小区污水及中水回用.给水排水.2001,07期:64-66.[8]马庆骥.给水排水设计手册(1).北京:中国建材工业出版社,2000.[9]陈亚毅.小区污水处理系统CASS工艺设计及中水回用.市政技术.2007,01期.[10]陈耀宗,姜文源.建筑给水排水设计手册.北京:中国建材工业出版社,2006.-35-'