污水廠設(shè)計(jì)CASS池設(shè)計(jì)計(jì)算

1、生物反應(yīng)池（CASS反應(yīng)池）CASS反應(yīng)池的介紹CASS是周期性循環(huán)活性污泥法的簡稱，是間歌式活性污泥法的一種變革， 并保留了其它間歇式活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，是近年來國際公認(rèn)的生活污水及工業(yè)污 水處理的先進(jìn)工藝。CASS工藝的核心為CASS池，其基本結(jié)構(gòu)是：在SBR的基礎(chǔ)上，反應(yīng)池沿池 長方向設(shè)計(jì)為兩部分，前部為生物選擇區(qū)也稱預(yù)反應(yīng)區(qū)，后部為主反應(yīng)區(qū)，其主 反應(yīng)區(qū)后部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉淀、排水等過程 在同一池子內(nèi)周期循環(huán)運(yùn)行，省去了常規(guī)活性污泥法中的二沉池和污泥回流系 統(tǒng)，同時(shí)可連續(xù)進(jìn)水，間斷排水。CASSX藝與傳統(tǒng)活性污泥法的相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：建設(shè)費(fèi)用低。省去了初次

2、沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設(shè)備，建設(shè)費(fèi)用可 節(jié)省20%30%I排水比：入二丄=m 2.5(2)BOD-污泥負(fù)荷(或稱BOD-SS負(fù)荷率)(Ns)NsBOD-污泥負(fù)荷(或稱 BOD-SS 負(fù)荷率),kgBODs/(kgMLSS d)；K2有機(jī)基質(zhì)降解速率常數(shù)，L/(mg-d),生活污水氐取值范圍為，本水廠取值; n有機(jī)基質(zhì)降解率，%；Sa _ Seq =Saf混合液中揮發(fā)性懸浮固體與總懸浮固體濃度的比值，一般在生活污水中，f 值為本水廠設(shè)計(jì)選用。S代入數(shù)值，得120-10“、-丄創(chuàng)小、/曰 “xS. x fn = % , 乙后把本數(shù)值代入得Ns二一=120 “kgB0D5/(kgMLSS d)

3、(3) 曝氣時(shí)間Ta24x120=1 8hNsmNw 0.2x2.5x3200式中Ta一曝氣時(shí)間，hSo進(jìn)水平均BODs, mg/Lm排水比1/m = 1/汕一混合液懸浮固體濃度(MLSS)： X = 3200mg/L)(4) 沉淀時(shí)間R活性污泥界面的沉降速度與MLSS濃度、水溫的關(guān)系，可以用下式進(jìn)行計(jì)算。Vnax = X10lXtXXo (MLSSW3000)Vnx = X10lX (MLSS 3000)式中Vm“一活性污泥界面的初始沉降速度。t一水溫，CX。一沉降開始時(shí)MLSS的濃度，Xo=Nw=3200mg/L,則Vax = X 10s X 3200 = m/s沉淀時(shí)間Ts用下式計(jì)算Hx

4、Ts=%式中 Ts沉淀時(shí)間，h心)+3取21.76V =4H反應(yīng)池內(nèi)水深，m安全高度，取(5) 排水時(shí)間Td及閑置時(shí)間T根據(jù)城市污水處理廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，本水廠設(shè)置排水時(shí)間Td取為，閑置時(shí)間取為。運(yùn)行周期T二仏+Ts+TD+Tf=4h24每日運(yùn)行周期數(shù)n= =64(6) CASS池容積VCASS池容積采用容積負(fù)荷計(jì)算法確定，并用排水體積進(jìn)行復(fù)核。(i)采用容積負(fù)荷法計(jì)算：v _ g x (Sa - Se)Ne x Mv x f式中：Q城市污水設(shè)計(jì)水量，m3/d ； Q=14400m7d；Nw混合液MLSS污泥濃度(kg/m3),本設(shè)計(jì)取kg/m；NeB()D5污泥負(fù)荷(kg B()D5/kg MLS

5、S d),本設(shè)計(jì)取 kgMLSS d；Sa進(jìn)水 BODs濃度(kg/ L),本設(shè)計(jì) Sa = 120 mg/L；Se出水 BODs濃度(kg/ L),本設(shè)計(jì) Se = 10 mg/L；f混合液中揮發(fā)性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值，本設(shè)計(jì)取；則:=3300 m314400 x (120-10)10一30.2x3.2x0.75本水廠設(shè)計(jì)CASS池四座，每座容積二3300=825 m(ii)排水體積法進(jìn)行復(fù)核單池容積為 V = Q =2x14400=1500 (m3)f nN 6x4反應(yīng)池總?cè)莘e V =4匕=4x1500 = 6000 (m;,)式中 V；單池容積，m1n周期數(shù)；m排水比1/m

6、 = 1/N池?cái)?shù)；0平均日流量，m7d由于排水體積法計(jì)算所得單池容積大于容積負(fù)荷法計(jì)算所得，因此單池容積 應(yīng)按最大容積值計(jì)，否則將不滿足水量運(yùn)行要求，則單池容積V-1500 m；i,反應(yīng) 池總?cè)莘eV=6000(7) CASS池的容積負(fù)荷CASS池工藝是連續(xù)進(jìn)水，間斷排水，池內(nèi)有效容積由變動容積(VJ和固定 容積組成，變動容積是指池內(nèi)設(shè)計(jì)最高水位至灑水器最低水位之間髙度(山)決 定的容積，固定容積由兩部分組成，一是活性污泥最高泥面至池底之間高度(HQ 決定的容積(),另一部分是撇水水位和泥面之間的容積，它是防止撇水時(shí)污 泥流失的最小安全距離(H2)決定的容積(V2)o CASS池總有效容積V (

7、m3)： V= n.X (V1+V2+V3)(i)池內(nèi)設(shè)計(jì)最高水位至灑水機(jī)排放最低水位之間的高度，H. (m)；Q xHH=NxV式中：N日內(nèi)循環(huán)周期數(shù)，N=6；H池內(nèi)最高液位H (m)，本設(shè)計(jì)H=。n)t .14400x4,則 H. = 1.6？16 x 6000(ii )灑水結(jié)束時(shí)泥面高度，Hs (m)已知撇水水位和泥面之間的安全距離，也二=;H3=H-(H,+H2)= SVI污泥體積指數(shù),(ml/g)SVI=HxNw代入數(shù)值，則SVI二仝匸=93 (ml/g),此數(shù)值反映出活性污泥的凝聚、4x3.2沉降性能良好。(8) CASS池外形尺寸V(i ) LxBxH = 式中：B池寬，m, B

8、：H=12,取 B=8m, 8/4=2,滿 N足要求；L二-=6000 = 46.8/n .取 L二B=47/8二.L：B二46,滿足要求。 NxBxH 4x8x4(ii ) CASS 池總高，Ho (m)%取池體超髙，則Ho=h+ =(iii) 微生物選擇區(qū)L, (m)CASS池中間設(shè)1道隔墻，將池體分隔成微生物選擇區(qū)(預(yù)反應(yīng)區(qū))和主反 應(yīng)區(qū)兩部分?？窟M(jìn)水端為生物選擇區(qū)，其容積為CASS池總?cè)莘e的10%左右，另 一部分為主反應(yīng)區(qū)。選擇器的類別不同，對選擇器的容積要求也不同。Li = 10%L=10%x47=(iv) 反應(yīng)池液位控制/77 I 2 5 1排水結(jié)束時(shí)最低水位hA =4x =4x-

9、 = 2.4 (m)m2.5基準(zhǔn)水位花為；超高；保護(hù)水深 =。污泥層髙度 hs = /?! -= 2.4 - 1.2 = 1.2 (m)則：撇水水位和泥面之間的安全距離，H2=h =+7.0 n,4.7m1/E主總應(yīng)宓_Ir岀水養(yǎng)O g*匸3 一*圖2-5 CASS外形尺寸圖(9)連通孔口尺寸隔墻底部設(shè)連通孔，連通兩區(qū)水流，因單格寬8m,根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要求，此時(shí) 連通孔的數(shù)量取為30(i)連通孔面積兒按下式進(jìn)行計(jì)算：2+ BxL,xH. |x-!-24xnxNxU丿 U式中：U孔口流速，取U=70m/h將各數(shù)值代入，計(jì)算得：144001,A. =(+ 8x4.7xl.6)= 0.86/n224x

10、6x4x7070(ii)孔口尺寸設(shè)計(jì)孔口沿墻均布，孔口寬度取，孔高為已為：X(10)復(fù)核出水溶解性BODs處理水中非溶解性BODs的值：B()Ds=Ce處理水中懸浮固體濃度10mg/LX.,活性微生物在處理水中的所占比例取 b微生物自身氧化速率普通負(fù)荷：高負(fù)荷：延時(shí)曝氣系統(tǒng)：本設(shè)計(jì)取B0D5=x故水中溶解性BOB要求小于10-= mg/L而該設(shè)計(jì)出水溶解性bod5：S一 24S。24 +K2NwfTAn二24x12024 + 0.0244x 3200x 0.75 x 1.8 x 6=mg/L設(shè)計(jì)結(jié)果滿足設(shè)計(jì)要求。（11）計(jì)算剩余污泥量理論分析，知溫度較低時(shí)，產(chǎn)生生物污泥量較多。本設(shè)計(jì)最冷時(shí)是冬

11、季平均 最冷溫度是C。?C時(shí)活性污泥自身氧化系數(shù)：Kd =K（i（20）&=x f剩余生物污泥量：XfYQ如二KwVi衛(wèi)-ff nN10001000 24= X14400X 12（）43S-X1500X.i22 XX X6X41000100024=d剩余非生物污泥量:XQX 篙=14400X (X) X286-101000公式中，仇進(jìn)水VSS中可生化部分比例，取仇=;Co設(shè)計(jì)進(jìn)水SS, m7d；Ce設(shè)計(jì)出水SS, m7d； 剩余污泥總量：X=AXY+AXs=+=2705kg/d剩余污泥濃度Nr：n - N* 3200 vqx / j qqq/ / 3 Nr = 5333/ng/ L = 5.3

12、33kg/in1-21-0.4剩余污泥含水率按計(jì)算，濕污泥量為= 510.4n?/r/ 5.3（12）復(fù)核污泥齡&廣- YNs-心式中：0e污泥齡Y污泥產(chǎn)率系數(shù)，一般為取衰減系數(shù)，一般為取代入數(shù)值肚宀10.5x0.2-0.07=33d硝化所需最小污泥齡:2（l/“）Xxfs%一硝化所需最小污泥齡dI /硝化細(xì)菌的增長速率d匕T二攝氏度時(shí)，取為；fs安全系數(shù)：為保證出水氨氮小與5mg/L?。蝗?；?T污水溫度：取冬季最不利溫度攝氏度。n=（1/a）x（，5_TXfs= （1/X X=28d經(jīng)校核，污泥齡滿足硝化要求。（13）需氧量設(shè)計(jì)需氧量包括氧化有機(jī)物需氧量，污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量及出

13、水帶走的氧量。設(shè)計(jì)需氧量考慮最不利情況，按夏季時(shí)高水溫計(jì)算設(shè)計(jì)需氧量。（i）氧化有機(jī)物需氧量，污泥自身需氧量0以每去除1 kg BOD需要炬（屁 的經(jīng)驗(yàn)法計(jì)算。=0.48x 14400 x（120-10）x 10-3 + 0.14 x 6000 x 3200 xIO-3=3448（kg02/d）式中 O 一需氧量，kg 02/d；活性污泥微生物每代謝lkgBOD需氧量，一般生活污水取為kgkg,本設(shè)計(jì)取kg;”一1炬活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，一般生活污水取為 kgkg,本設(shè)計(jì)取kg。（ii）氨氮硝化需氧量6按下式計(jì)算；0嚴(yán)4.57 Gk-J-0.12= X14400X (36-5) X

14、X6000x32x07533=1801 (kg O2/d)式中一氨氮的氧當(dāng)量系數(shù)；%進(jìn)水總凱氏氮濃度，g/L；N”一出水總凱氏氮濃度，g/L；AX,系統(tǒng)每天排出的剩余污泥量，kg/d；總需氧量?？偠?Oa + Ob =3448 +1801 = 5249 kg/d=kg/h(14)標(biāo)準(zhǔn)需氧量標(biāo)準(zhǔn)需氧量計(jì)算公式:SOR 二一aAORx Cs( 2o)0-21(1-579 + 21(l-E,JPaP1.013xl05式中SOR水溫20“C,氣壓X 105pa時(shí)，轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液的總氧量，kg/h；AOR在實(shí)際條件下，轉(zhuǎn)移到曝氣池混合液的總氧量，kg/h；Cs 20C時(shí)氧在清水中飽和溶解度，取G一設(shè)

15、計(jì)水溫條件下曝氣池內(nèi)平均溶解氧飽和度mg/L；Csn設(shè)計(jì)水溫條件下氧在清水中飽和溶解度，水溫。C時(shí)，Cs=；Ph空氣擴(kuò)散裝置處的絕對壓力，P, Pb =P+X103H;P大氣壓力，P=X105；H 空氣擴(kuò)散裝置淹沒深度，取微孔曝氣裝置安裝在距池底處，淹沒深度;Ot氣泡離開水面時(shí)，氧的百分比，%;ea空氣擴(kuò)散裝置氧轉(zhuǎn)移效率，本設(shè)計(jì)選用水下射流式擴(kuò)散裝置，氧轉(zhuǎn)移 效率比按26%計(jì)算；C曝氣池內(nèi)平均溶解氧濃度，取C=2mg/L0工程所在地(鄭州地區(qū))海拔高度110m,大氣壓力p為X 10spA壓力修正系 數(shù)：PP 1.013x100.99 xlO5 1.013x10Pb=P+X10：H= X105+

16、X10：iX = X105 (PJo = . 2hl x 100%=%79 + 21(1-)O=Cs(2.066xl0S)=X (El。2.066 xlO5 42=L標(biāo)準(zhǔn)需氧量S()R：、AORxCspo)S()K_ 乂0兀場20廠C)xl.024xl0mm)218.7x&02 0.90 x (0.95 x 0.90 x 8.40 - 2) x 1.024(273-201-kg/h空氣擴(kuò)散裝置的供氣量，可通過下式確定：G 二空二 316.3 #55 我 h0.3E A 0.3x0.26(15)空氣管系統(tǒng)設(shè)計(jì)曝氣系統(tǒng)管道布置方式為，相鄰的兩個廊道的隔墻上設(shè)兩根干管，共四根 干管，在每根干管上設(shè)5

17、條配氣豎管，全曝氣池共設(shè)4X5=20條配氣豎管。每根 豎管的配氣量為：= 202.75 m3/h20曝氣池平面面積為：4x8x(47-4.7) = 1353.6m3每個空氣擴(kuò)散器的服務(wù)面積按Hi?計(jì)，則所需空氣擴(kuò)散器的總數(shù)為：空辿= 1354個1.0為安全計(jì)，本設(shè)計(jì)采用1400個空氣擴(kuò)散器，每個豎管上安設(shè)的空氣擴(kuò)散器 的數(shù)目為：竺=70個20每個空氣擴(kuò)散器的配氣量為- = 2.90 m7h1400圖2-6曝氣系統(tǒng)管道布置圖空氣管道的流速，一般規(guī)定為：干、支管為1015ni/s,通向空氣擴(kuò)散裝置的 豎管、小支管為45m/s。根據(jù)對于管道流速的規(guī)定，確定本設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)各管段管徑為：2段 DN50mm, 23 段 DN75mm, 34 段 DN 100mm,45 段臥 150mm, 5飛段 DN200nun, 6、7 段 DX300mmo空氣管道一般敷設(shè)在地面上，接入曝氣池的管道，應(yīng)髙出池水面以免產(chǎn)生回 水現(xiàn)象。(16)污泥回流系統(tǒng)、剩余污泥系統(tǒng)排出系統(tǒng)設(shè)計(jì)(i) 污泥回流系統(tǒng)污泥回流比按50%設(shè)計(jì)，每天回流污泥量2 = 50%xl4400 = 7200/n3/J每周期回流污泥量2 = = 1200 而每周期T=4h,本設(shè)計(jì)回流污泥進(jìn)泥6時(shí)間每周期取t=2h,回流污泥泵在運(yùn)行過程中是間歇運(yùn)行的。則單格