城市生活污水处理CASS工艺.docx

摘要随着城市化和工业化进程的加快，生活污水污染日趋严重，制约了社会经济的可持续发展。本文主要对某小型城市生活污水中的COD、BOD、SS进行处理设计。目前，其处理方法有很多，主要有物化处理、化学处理 、生化处理以及多种方法的组合处理等，各种处理方法具有各自的优势及不足，本文较详细的介绍了常见的几种生化处理工艺，比较他们各自的优缺点，并根据该项目的实际情况选择合适的处理工艺。最终选择CASS工艺来处理该城市生活污水，并对其工艺和主要设备进行了设计。处理后，达到国家污水综合排放一级B标准。关键词: 城市生活污水 污水处理工艺 CASS 曝气沉砂池 BOD AbstractWith the acceleration of the process of urbanization and industrialization, sewage pollution is worsening, the constraints of sustainable socio-economic development. In this paper, a small urban sewage of COD, BOD, SS processing design. At present, there are many treatment methods, the main physico-chemical treatment, chemical treatment, biological treatment, as well as a combination of treatment of a variety of methods, various approaches have their respective advantages and shortcomings, this paper more detailed description of several common biochemical processing process to compare their respective advantages and disadvantages, and in accordance with the actual situation of the project to select the appropriate treatment process. Final choice of the CASS process to handle the sewage of the city, and its process and equipment design. Treatment to achieve a B standard of the national wastewater discharge.Keywords: Urban sewage Wastewater treatment process CASS Aerated Grit BOD 目录II- 1 - 1 - 1 - 2 - 3 - 3 - 4 - 5 - 6 - 6 - 8 - 8 - 8 - 9 - 10 - 10 - 11 - 13 - 14 - 15 - 15 - 16 - 16 - 19 - 22 - 22 - 22 - 23 - 23 - 24 - 24 - 26 - 26 - 26 - 27 - 28 - 28 - 28 - 29 - 29 - 30 - 30 - 31 - 31 - 32 - 34 - 35 -一、绪论1.1水环境水环境是指自然界中水的形成、分布和转化所处空间的环境。是指围绕人群空间及可直接或间接影响人类生活和发展的水体，其正常功能的各种自然因素和有关的社会因素的总体。也有的指相对稳定的、以陆地为边界的天然水域所处空问的环境。在地球表面，水体面积约占地球表面积的71。水是由海洋水和陆地水二部分组成，分别与总水量的97.28和2.72。后者所占总量比例很小，且所处空间的环境十分复杂。水在地球上处于不断循环的动态平衡状态。天然水的基本化学成分和含量，反映了它在不同自然环境循环过程中的原始物理化学性质，是研究水环境中元素存在、迁移和转化和环境质最（或污染程度）与水质评价的基本依据。水环境主要由地表水环境和地下水环境两部分组成。地表水环境包括河流、湖泊、水库、海洋、池塘、沼泽、冰川等，地下水环境包括泉水、浅层地下水、深层地下水等。水环境是构成环境的基本要素之一，是人类社会赖以生存和发展的重要场所，也是受人类干扰和破坏最严重的领域。水环境的污染和破坏已成为当今世界主要的环境问题之一。 水环境可以分为：海洋环境、湖泊环境、河流环境等（按照环境要素的不同）。1.2水资源概述水资源是人类赖以生存和发展的基础,尤其是在人类文明飞跃进步的今天,水资源的质量更是密切影响着人类的一切生产和生活活动。我国淡水资源量人均约2300 m3，相当于世界人均水平的1/4，居世界第110位。近三十年的经济高速发展，带来了日益突出的水资源不足和水环境污染等一系列问题，具体表现在：城市人口的骤增、城市化进程的加快和人民生活水平的提高，导致了人均用水量和总用水量不断增加，城市污水总排放量也随之增加；同时，工农业生产和日常生活过程中排放的大量氮、磷等有机营养元素导致水体富营养化问题不断加剧，湖泊、河流等天然水体的水质状况日益恶化。人们的日常生活离不开水,但水资源的缺乏已经成为普遍的社会问题,它不仅对社会的经济发展有了制约,而且给人类的生存也带来了威胁。加之水污染日趋严重，虽然有了一套切实可行的处理工艺，但这种以先污染后治理为代价的观念必将后患无群。1.3水资源的重要性水是自然资源的重要组成部分，是所有生物的结构组成和生命活动的主要物质基础。从全球范围讲，水是连接所有生态系统的纽带，自然生态系统既能控制水的流动又能不断促使水的净化和循环。因此水在自然环境中，对于生物和人类的生存来说具有决定性的意义。海水是咸水，不能直接饮用，所以通常所说的水资源主要是指陆地上的淡水资源，如河流水、淡水、湖泊水、地下水和冰川等。陆地上的淡水资源只占地球上水体总量2.53左右，其中近70是固体冰川，即分布在两极地区和中、低纬度地区的高山冰川，还很难加以利用。目前人类比较容易利用的淡水资源，主要是河流水、淡水湖泊水，以及浅层地下水，储量约占全球淡水总储量的0.3，只占全球总储水量的十万分之七。据研究，从水循环的观点来看，全世界真正有效利用的淡水资源每年约有9000立方千米。地球上水的体积大约有 1 360 000 000 立方公里。海洋占了1 320 000 000立方公里(约97.2%)；冰川和冰盖占了25 000 000立方千米(约1.8%)；地下水占了13 000 000立方千米(约0.9%)；湖泊、内陆海，和河里的淡水占了250 000 立方公里(约0.02%)；大气中的水蒸气在任何已知的时候都占了13 000立方公里(约0.001%)，也就是说，真正可以被利用的水源不到0.1%。 1.4城市生活污水的特点城市生活污水是城市发展中的产物，随着城市化和工业化进程的加快，其产生量不断增大，污染日益严重，已严重制约了城市社会经济的可持续发展。城市生活污水主要是城市居民日常生活洗涤、沐浴和部分卫生器具的排水，其水量因地区性经济程度的差异而不同，经济较发达地区用水及排水量都较大。污水排放量变化情况显著，但每日的排放规律稳定，全年基本没有变化。影响生活污水水质的主要因素有：城市居民的生活习惯；污水管网的分、合流制；污水管网的状态；季节的变化；城市所处地域等。总体上说生活污水的水质比较稳定，有机物和氮、磷等营养物质含量较高，但可生化性较好，易生物降解，BC可达0506，且一般不含有有毒物质，其他还含有的成分是动植物油、合成洗涤剂以及细菌、病毒、寄生虫卵等。1.3污水处理现状环境问题是当代人类普偏关注的全球性问题。随着现代工业生产的迅速发展，对环境污染实施有效控制已变得越来越重要和紧迫；人类的可持续发展成为21世纪国际社会关注的焦点。如今，各国政府对污水处理工作极为重视，不断开拓新技术，使城市污水处理事业得以迅速发展。其中日本、美国和西欧一些发达国家的污水处理工艺发展较早一些，其污水处理技术、设备较先进。中国对废水污染的治理与西方发达国家相比起步较晚，在借鉴国外先进处理技术经验的基础上，以国家科技攻关课题为平台，引进和开发了大量的废水处理新技术，某些项目已达到国际先进水平。这些新技术的投产运行为缓解中国严峻的水污染现状，改善水环境发挥了至关重要的作用。据统计：截至2010年年底，我国已建成投运城镇污水处理厂2832座，处理能力1.25亿立方米/日。全国城市污水处理率达到77.4%。目前，城市污水处理主要采用生物活性污泥法。目前形成的较典型处理工艺有：传统活性污泥法、AB法、A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR及其变型工艺、氧化塘工艺、曝气生物滤池工艺、生物接触氧化工艺等。1.3.1国外污水处理现状19世纪以来，经济发达的国家相继出现了环境污染和社会公害问题，许多国家的河湖水域解氧降低，水生物减少，甚至绝迹。由于水环境污染，人们发病率增加，政府开始认识到加强污水处理的必要性，并投以大量资金兴建污水处理工程。经过30多年的大力整治，付出巨大代价，才基本控制了形势，使水生物恢复生长，水环境得到改善。这种污所造成的损失是极大的，教训是深刻的。为此，各国政府对于污水处理工作极为重视，从法律和建设资金上给予保证，并不断开拓新技术，使城市污水处理事业得以迅速发展。美国是目前世界上污水处理厂最多的国家，平均5000人就有1座，其中78为二级生物处理厂；英国共有处理厂约8000座，平均7000人1座，几乎全部是二级生物处理厂；日本城市废水处理厂约630座，平均20万人l座，但其中二级处理厂及高级处理厂占986；瑞典是目前污水处理设施最普及的国家，下水道普及率99172上，平均5000人1座污水处理厂，其中91为二级生物处理厂。这些国家的经验表明，大力兴建有了明显改善；日本不符合环境标准水域，已从1971年的O6下降到1980年的005；欧洲莱茵河的有机污染已基本控制，部分河段水质明显改善，鱼类复生；英国泰晤士河绝迹了100多年的鱼群又重新出现，目前已达119种。截至上世纪70年代，发达国家基本上普及二级处理但是二级处理耗能多，运行费用高，基建投资也不低。发展中国家普遍“建不起”，或是“养不起”，因此纷纷寻求适用于本国国情的经用的高昂引起了众多的非议，据悉，美国投资超过10亿美元，因此他们也在大力研究新技术，或改革传统的流程。1.3.2 国内污水处理现状我国城市污水处理事业开始于1921年。上海首先建立了北区污水处理厂，1926年又建了西区和东区污水厂，总处理能力为4万吨日。近几年来随着经济的发展，水污染控制所面临的问题也愈加严重，目前不仅大、中、小城市建设污水厂，还有些郊区县也建设污水厂，几年了，上海市青浦徐泾镇、重庆市渝据2000年统计，全国城镇的污水处理率达到25，2010年将达到50。然而，同先进国家相比，我国城市及机械化、自动化程度上，还都存在着技术政策要求，城区人口达50万以上的城市，必须建立污水处理设施；在重点流域和水资源保护区，城区人口在50万以下的中小城市及村镇，应依据当地水污染控制要求，建设污水处理设施。在宪法中也有明文规定，并组建了许多工厂，许多产品已系列化了，但自动化仪表，检测仪与国外差距还很大，资金不足仍是根本性问题。展望目前，有关我国城市废水处理的主要问题是如何发挥投资效益，即能不能使有效的资金用于污水处理，应优先考虑工业废水与城市废水的合并处理，规定工业废水进入城市下水道的水质标准，并在厂内进行必要的预处理，以控制并处理容易造成的问题，运行费用共同负责，可按水量、水质合理分摊。随着国家建设的发展和经济实力的增加，不断扩大提高城市污水处理能力。城市污水厂的建设可以以少到多，从低级到高级。结合我国实际，尽量开发高效、低耗的处理技术，以便在财力、物力不充足的条件下，经济有效地解决水污染治理的问题。二、处理方案的确定2.1 污水工艺简介城市生活污水的主要污染物是有机物。针对生活污水，目前国内外主要采用。生物法包括活性污泥法、生物滤池两大类，又以活性污泥法为主，活性污泥法有很多种型式，即传统活性污泥工艺、AB工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺、A/O工艺、A2/O工艺等。传统活性污泥法工艺：使用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低。但是它对氮磷的去除效率不高。AB法工艺： 采用吸附和传统活性污泥法的两次生化处理，工艺单元构成复杂，污泥不稳定，建设投资和处理成本高。该法是针对高浓度污水而设计的特殊场合的处理工艺。氧化沟工艺：氧化沟又名氧化渠，在我国的应用最早可以追溯到五十年代初期，由于该工艺简单、好管理，在我国得到速度推广和应用。沟体的平面形状呈环形、长方形、L形、圆形或其他形状，具有独特水力学特征和工作特性。和传统的活性污泥法相比，氧化沟工艺明显可以节省掉调节池、初沉池和污泥消化池，流程简单化，而且出水水质比以前要好，操作企业也比较方便，运行费用还比较节省。具有较好的处理效果。氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池，氧化沟提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力，一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍，水在沟内的停留时间较长，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。我国自20世纪80年代起也相继采用此工艺处理各类城市污水，取得了良好的效果。并在实践中发展演化成多种形式，如T型氧化沟和DE型氧化沟、Orbal氧化沟。T型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，交替进行反应和沉淀，流程简洁，具有生物脱氮功能。Carrousel氧化沟兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，但水深不宜过大，充氧动力效率低，不具备脱氮除磷功能。 A2/O工艺：目前生物除磷脱氮工艺中应用较多一种方法，是最简单的同步除磷脱氮工艺，利用厌氧、缺氧、好氧实现有机物的降解过程，原首先进入厌氧区，转化为小分子发酵产物。随后废水进入缺氧区，达到同时去碳和脱氮的目的。释放能量可供本身生长繁殖，吸收周围环境中的溶解磷，有机物经厌氧区、缺氧区后，浓度已相当低。A2/O工艺总水力停留时间小于其它同类工艺，厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群地繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，对较高浓度和较低浓度均能得到良好的处理效果。SBR工艺：我国80年代开始对SBR进行研究，应用已比较广泛。如：昆明市日处理污水量最高可达30万吨的第三污水处理厂，采用SBR法，出水水质稳定，达到了设计标准；天津经济技术开发区污水处理厂所采用的SBR法的变形工艺，是中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。传统SBR法处理污水是将连续流工艺中污水先进入反应池，进水时形成厌氧、缺氧，然后进入沉淀池泥水分离，曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀。这种方法不需要回流污泥，无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区，分时段进行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程，沉淀性能好，有机物去除效率高，提高难降解废水的处理效率，抑制丝状菌膨胀，不需要二沉池和污泥回流、工艺简单。适用于中、小型污水处理厂。随着SBR法的不断改进，SBR法发展成多种改良型：ICEAS法、CAST法、Unitank法和MSBR法。这几种方法与传统SBR法不同之处在于通过设置多座池子，轮流运转，间歇处理。这几种方法虽有它的优点，但每座池子都需安装曝气设备，水头损失大，设备利用率低，投资大，自动化程度相当高。生物接触氧化法工艺：该工艺管理较简单、节能，在我国也得到广泛地应用，该工艺采用接触氧化池，已经充氧的污水浸没全部填料，通过曝气，在微生物新陈代谢的作用下，污水中有机物得到去除，污水得到净化去除效果明显。优点是：池内充氧条件好，可以达到较高的容积负荷，不需要设污泥回流系统，不存在污泥膨胀问题，运行管理简单，对水质水量的聚变有较强的适用能力。生物接触氧化处理技术的主要缺点是：受设计参数和工艺布置的限制，如设计活运行不当填料可能堵塞，此外布水曝气不易均匀，可能在局部出现四角。该氧化法目前仅仅在工业废水或小规模生活废水中得到应用。2.2 处理工艺的优选2.2.1 常规活性污泥法和氧化沟、SBR工艺的比较常规活性污泥法适用于中等负荷的大型污水处理厂。氧化沟法、SBR法的基建费用低，运行费较高。规模越小，氧化沟、SBR的总处理费用越低。因此，对于中小型污水处理厂而言，氧化沟、SBR在经济上有益。氧化沟、SBR工艺一般不设初沉池和污泥消化池，处理单元比常规活性污泥法少50%以上，操作管理简化；且设备国产化程度高，价格低。2.2.2 氧化沟、SBR工艺的比较基建费用：SBR是合建式。地价高有利于SBR。运行费用及曝气方式而言，氧化沟采用机械式，SBR通常用鼓风机式，后者比前者省电；SBR工艺是变水位运行，增大了扬程，因而电耗要比氧化沟工艺小一些，运行费用也要低一些。SBR工艺的自控要求较高。就出水水质而言，氧化沟是动态沉淀，SBR是静态沉淀，后者沉淀效率更高，出水水质更好。但SBR工艺也有一些缺陷。如下：连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池。对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。设备的闲置率较高。 污水提升水头损失较大。如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。2.2.3 最终工艺的确定工艺的选择和设计应满足一下原则1、结合污水处理站接纳污水水质水量的实际情况，选择处理构筑物形式和设计参数，确保污水处理系统在运行中具有较大的灵活性和调整余地，以适应水质水量的变化。2、处理系统采用经工程实践证明是行之有效、技术经济效益明显、适应性强、管理简单、效果稳定的型式，充分保证处理后出水达标排放。3、污水和污泥处理设备选用新材料、低能耗、高效率、易维护、性能价格比好的产品。4、控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使污水处理站运行可靠、维护方便，提高污水处理站运行管理水平。5、充分利用现有条件，因地制宜节约占地和减少工程投资。该污水处理厂进水水质如下表：表21：进水水质参数污水量CODBOD5SS11000 m3/d400 mg/L200 mg/L150 mg/L出水水质按照GB189182002一级B标排放如下表：表22：出水水质参数CODBOD5SS60 mg/L20 mg/L20 mg/L据此项目的特点，选择CASS工艺作为该污水处理厂的水处理工艺. CASS工艺是在间歇式活性污泥法（SBR工艺）的基础上演变而来的，是SBR工艺的一种变型。2.3 CASS工艺2.3.1概述循环式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge System，简称CASS）是在SBR基础上发展起来的一种新型污水处理工艺。该工艺最早是在美国森维柔废水处理公司于1975年研究成功并推广应用的废水处理新技术专利。CASS工艺集曝气与沉淀于一池内，取消了常规活性污泥的初沉池和二沉池。它是在CASS反应池前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等，通过调整这些参数使污水处理厂在满足出水水质要求的条件下降低运行成本。CASS工艺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。2.3.2 CASS工艺的优点（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。 （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。 （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池。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23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。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。由于丝状茵的比表面积比茵胶团大，因此，有利于摄取低浓度底物，但一般丝状茵的比增殖速率比非丝状茵小，在高底物浓度下茵胶团和丝状茵都以较大速率降解物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状茵占优势。而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）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。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，可以在反应池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。 （7）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。2.3.3与其他工艺对比1.与传统活性污泥法相比建设费用低。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2030。工艺流程简单，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CAS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35。（以10万吨的城市污水处理厂为例：传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS工艺总投资约1.1亿；传统活性污泥法占地面积约为180亩，CASS法占地面积约120亩。）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1025。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。（对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。）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。污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。2.与SBR或CAST相比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，提高了对难降解有机物的去除效果；CASS进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控件元件，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个以上交替使用，增加了控制系统的复杂程度。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1/23/4；CASS抗冲击能力较好。CASS比CAST系统简单。2.4工艺流程该工艺流程比较简单，主要有粗格栅、提升泵、细格栅、曝气沉砂池、CASS池等。该工艺占地少，投资省，运行管理方便，处理效率优良。工艺流程图如下：图2-1：工艺流程图提升泵房 细格栅粗格栅格栅曝气沉砂池CASS池砂水分离器栅渣外运污泥浓缩池出水污泥脱水外运三、工艺设计与计算 设计进、出水水质及去除率如下表：表31：设计进、出水水质及去除率CODBODSS进水水质400 mg/L200 mg/L150 mg/L出水水质60 mg/L20 mg/L20 mg/L去除率85%90%87%3.1集水井的设计集水井即集水池，由于城市的污水水量基本是按照时间段来变化的，而且各个季节的水量也不相同，为了使水泵启动不会过于频繁，调蓄进水与水泵送水之间的不均衡，因此在粗格栅后与提升泵前设计一口集水井。设计流量为11000,即0.127,取变化系数K=1.57 ,则q=0.2。 设计集水井水力停留时间HRT=1h,则集水井的容积为1小时进水总量，V=0.23600=720。 设计该集水井深6m ,宽12m ，长12m 。则实际体积为864720（符合要求）。3.2格栅的设计与计算格栅是一种简单的过滤设备，格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。 按照格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按照格栅净间距，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（1.5-10mm）三种，平面格栅和曲面格栅都可以做成粗、中、细三种。本设计采用粗细两种格柵，一道粗格柵，一道细格柵，粗细格柵分别建置于提升泵站前后。该污水处理工程的处理规模： ，即平均日流量为，最大设计流量为 ，设计中取水量变化系数73.2.1泵前粗格栅的设计与计算粗格栅为污水厂的第一道预处理设施，用于去除污水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。建于泵站集水池的前方。本格栅使用栅条断面为矩形的栅条，设计两道粗格栅，其主要设计参数如下：流量总变化系数k取1.57，则Qmax=0.2/s栅前流速，过栅流速栅条宽度，格栅间隙栅前部分长度，格栅倾角=单位栅渣量取栅渣/污水栅前水深，(1)栅条间歇数， =30.5取31个(2)格栅的宽度：设格栅槽比格栅宽0.2m，则：(3)进水渐宽部分长度 根据公式 式中 进水渠道宽度，取进水渠宽；进水渠道渐宽部分的长度L1，其渐宽部分角度a1=25o,进水渠道内流速为0.6m/s，则 即，=0.66m(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 根据公式 则 m(5)通过格栅的水头损失， 式中 -设计水头损失，m -计算水头损失，m g-重力加速度，取9.8m/s2 k-系数，取3 -阻力系数，与栅条断面形状有关，取=2.42则：(6) 栅后槽总高度H，设栅前渠道超高 (7) 栅槽总长度l， 式中，为栅前渠道深，则， (8) 每日栅渣量W, 式中，为栅渣量，格栅间隙为1625mm时，=0.100.05；格栅间隙为3050mm时，=0.030.1。本工程格栅间隙为20mm，取=0.06；取k=1.5 每日栅渣量0.400.3，采用机械清除格栅。3.2.2泵后细格栅的设计与计算细格栅可进一步去除污水中的悬浮物和漂浮物，保证后续设备和工艺的正常运行。细格栅采用连续运行方式，栅渣由一台无轴螺旋压实输送机收集脱水后运往厂外填埋。为了方便管理和维护，细格栅间与沉砂池合建，细格栅间出水直接进入沉砂池。栅前流速，过栅流速栅条宽度，格栅间隙栅前部分长度，格栅倾角=单位栅渣量取栅渣/污水栅前水深，（1）栅条间歇数， =39.7取40个（2）格栅的宽度：设格栅槽比格栅宽0.2m，则取1.0m(3)进水渐宽部分长度 根据公式 式中 进水渠道宽度，取进水渠宽；进水渠道渐宽部分的长度L1，其渐宽部分角度a1=25o,进水渠道内流速为0.6m/s，则即，L1=0.54 m(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 根据公式 则 m(5)通过格栅的水头损失， 式中 h1-设计水头损失，m h0-计算水头损失，m g-重力加速度，取9.8m/s2 k-系数，取3 -阻力系数，与栅条断面形状有关，取=2.42则：(6) 栅后槽总高度H设栅前渠道超高 取0.8m(7) 栅槽总长度l，式中，为栅前渠道深，则， (8) 每日栅渣量W， 式中，为栅渣量，格栅间隙为1625mm时，=0.100.05；格栅间隙为3050mm时，=0.030.1。本工程格栅间隙为20mm，取=0.06；取k=1.5。 每日栅渣量0.690.3，采用机械清除格栅。3.3提升泵站提升泵用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。提升泵房用于将流入污水提升至后续处理单元所需要的高度，使其实现重力流，以便自流进入各后续处理单元。3.3.1设计参数设计流量：3.3.2提升泵房设计计算采用CASS工艺方案，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。污水经提升后流入曝气沉砂池，然后流入CASS池，经滗水器滗水排除CASS池。污水提升前水位（既泵站吸水池最低水位），为了保证后续各处理单元进水能通过自流形式进入，提升后水位（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程水泵水头损失取从而需水泵扬程再根据设计流量，采用QW型无堵塞潜水泵3台，一用二备。该泵提升流量460左右，扬程12.0，转速1450，功率45。3.4曝气沉砂池的设计与计算3.4.1曝气沉砂池沉砂池是一长形渠道，沿渠壁一侧的整个长度方向，距池底60-90cm处安设，在其下部设集砂斗，池底有i=0.1-0.5的坡度，以保证砂粒滑入。由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。 在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理单元。另外，在水中曝气可脱臭，改善水质，有利于后续处理，还可起到预曝气作用。 普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加，采用曝气沉砂池，可在一定程度上克服此缺点。沉砂池的作用是从污水中分离相对较大的无机颗粒，沉砂池一般设在倒虹吸管、泵站、沉淀池前，保护水泵和管道免受磨损，防止后续处理构筑管道的堵塞，减小污泥处理构筑物的容积，提高污泥有机组分的含量，提高污泥作为肥料的价值。污水中的砂粒是指相对密度较大，易沉淀分离的一些大颗粒物质，主要是污水中的无机性砂粒，砾石和少量较重的有机颗粒，如树皮、骨头、种粒等。在颗粒物质的表面还附着一些粘性有机物，这些粘性有机物是极易腐烂的污泥，因此，这些颗粒物质都应在沉