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1、绪论随着城市化进程的加快，城市人口的递增，城市污水排放量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重，人类和生物赖以生存的生态环境受到了严重的威胁。城市水污染问题日益突出，城市污水处理已经成为当前水污染治理的重点。活性污泥法是城市水处理的主要方法之一。活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。该法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，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。活性污泥法是一种低成本高效能的
2、污水处理方式,能够高效去除有机物，其BOD5和悬浮物去除率都很高，达到90-95%左右。此次设计采用活性污泥法SBR的改进工艺CASS工艺去除城镇污水，使处理后的污水能够达到排放标准。CASS工艺是将序批式活性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。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。1设计任务及资料1.1设计任务某城镇9.0104m3/d污水处理厂处理工艺设计。1.2设计资料1.2.1背景资料 城镇污水经处理后达标排放到纳污河流中。纳污河流位于城镇东侧自北向南，流量保证率为9
3、5%，流量Q平=8m3/s，平均水深H平=2m，平均流速V平=0.2m/s，平均水温T=15，溶解氧DO=8mg/L，BOD5=2.8mg/L，SS=1.0mg/L，河流允许增加悬浮物浓度1.5mg/L。1.2.2 原水资料(1)原水水量为Q=69000m3/d，流量总变化系数K总=1.3，设计最大流量Qmax=90000 m3/d。(2)原水水质参数见表1.1表1.1 原水资料原水水质单位(mg/L)原水水质单位(mg/L)COD350BOD5175SS160TP6NH4+-N201.3设计要求 根据以上水量水质条件和设计资料，设计二级污水处理厂一座。处理水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准
4、（GB18918-2002）一级B标准排放要求。 2污水处理工艺的选择2.1 污水工艺处理的选择按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，中小型污水厂可以采用传统活性污泥法、氧化沟、SBR（CASS）、AB法等工艺。2.1.1 传统活性污泥法传统活性污泥法，又称普通活性污泥法。污水经过初次沉淀池去除大部分固态杂质后进入曝气池，曝气池中充满活性污泥与污水的混合液。曝气设备不断向污水混合液提供氧气，使污染物发生好氧代谢反应，分解转化为无毒无害物质。反应后的混合液流入二沉池，活性污泥沉淀下来和净化水分离。沉淀污泥大部分返回曝气池，维持曝气池中的生
5、物量，另一部分作为剩余污泥排出。二沉池出水为净化水，排入环境中。活性污泥法已有80多年的发展历史，其基本流程如图2-1所示。出水污水初次沉淀池曝气池二次沉淀池 回流污泥剩余污泥初沉污泥图2-1 活性污泥法基本流程传统活性污泥法具有以下特点：(1)是一种低成本高效能的污水处理方式,能够高效去除有机物,停留时间长的活性污泥法，还具有硝化功能；(2)传统活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到9095%左右；(3)废水处理程度灵活，可高可低；(4)一次投资少，且处理设备较简单，易于管理和操作；(5)占地规模大，处理水量较大，适合处理各种水量和水质的可生化污水。2.1.2 氧化沟氧化沟是延时曝气法
6、的一种特殊形式，曝气池呈封闭的沟渠形，在沟槽中设有表面曝气装置。曝气装置起到充氧和使混合液快速混合的作用。氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。氧化沟具有以下特点： (1)工艺流程简单，运行管理方便，运行费用低，适用于中小型污水厂；(2)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力；(3)在氧化沟里存在缺氧和好氧交替的区域，能发生硝化和反硝化反应，具有较好的脱氮除磷的作用，但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施；(4)容易
7、带来污泥膨胀、污泥上浮、污泥沉积和泡沫等问题；2.1.3 CASS工艺CASS工艺是将序批式活性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。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。对于一般城市污水，CASS工艺并不需要很高程度的预处理，只需设置粗格栅、细格栅和沉砂池，无需初沉池和二沉池，也不需要庞大的污泥回流系统(只在CASS反应
8、器内部有约20%的污泥回流)。CASS工艺具有以下特点： (1) 运行灵活，抗冲击能力强；(2) 生化反应推动力大；(3) 沉淀效果好；(4) 剩余污泥量小，性质稳定；(5) 不易发生污泥膨胀；(6) 系统简单，核心构筑物为反应池，无初沉池和二沉池，投资运行费用低。2.2 进出水水质要求表2-1进出水水质要求 单位：（mg/L）主要指标CODcrBOD5SSTPNH4+-N进水350175160620出水60202018去除率82.9%90.9 %87.5%83.3%60%2.3 工艺的确定根据该城镇污水水量和污水水质特征以及进出水水质要求，主要去除的是BOD5，CODCr和SS，CASS工艺
9、的BOD和SS去除率都很高，达到90-95%左右，确定采用生物处理CASS工艺。其工艺流程如图2-2所示。原污水CASS平流沉砂池细格栅污泥堆肥粗格栅出水提升泵房泵房浓缩池污泥机械脱水剩余污泥风机房污泥回流图2-2 污水处理工艺流程图2.3.1 CASS工艺说明 CASS工艺全称为循环式活性污泥法。CASS的整个工艺为一间歇式反应器，在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复，并将曝气池和沉淀池合二为一，即将生化过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。CASS工艺以一定的时间序列运行，其运行过程包括进水曝气、沉淀(泥水分离)、上清液滗除和进水闲置共四个阶段并组成其运行的一个周期。具体
10、运行过程依次如下：(1)进水曝气阶段。与传统意义的SBR工艺不同，CASS工艺在进水阶段，不设单纯的充水过程或缺氧进水混合过程。该阶段是边进水边曝气，同时将主反应区内的污泥回流到生物选择器内。(2)沉淀阶段。该阶段停止曝气，静置沉淀，以使泥水分离。CASS工艺在沉淀阶段不进水，保证了沉淀过程在静止环境中进行，并使排水的稳定性得到保障。(3) 上清液滗除阶段。该阶段反应器停止进水，但污泥回流系统照常工作。排水装置为自动滗水器。(4)闲置阶段。闲置时间被用于反应器内污泥闲置以恢复其吸附能力。3.工艺流程设计计算3.1 粗格栅粗格栅的作用是去除污水中较大的悬浮物，以保证后续处理设备正常工作。根据格栅
11、上截留物的清除方法不同，可将格栅分为人工清理格栅和机械格栅。本次设计选用的是机械清理格栅。3.1.1格栅的设计格栅的设计参数应符合下列要求：我国过栅流速一般采用0.6-1.0m/s。此次设计采用0.8m/s。人工清理格栅倾角一般采用45-60，机械清除国内一般采用60-70。本设计采用60。设计参数：设计流量：Qmax=1.04m3/s；过栅流速: ； 格栅间隙b=50mm ；栅倾角：栅条宽度: ； 设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。(1)格栅间隙数n式中Qmax 最大设计流量，m3/s； 格栅倾角，； b 栅条间隙，b=0.05m ； h 栅前水深，m； v 污水的过栅流速，0.8m
12、/s。确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:栅前槽宽，则栅前水深(2)栅条间隙数： 则栅条的数目为n-1=35（条）(3)格栅的建筑宽度B=S（n-1）+bn式中 S栅条宽度，s=0.02m 。B=0.02（36-1）+0.0536=2.50m(4)通过格栅的水头损失h2式中g重力加速度，9.8m/s2；K格栅阻力增大系数，k=3；阻力系数。本次设计采用的是锐边矩形，其计算公式为，则,因此 (5)槽的总高度式中h1 栅前渠道超高，m，一般取0.3m。(6)栅槽总长度计算公式式中H1栅前槽高，m，H1=h+h2=0.665+0.06=0.725m；B1 进水渠道宽度，1.33m；进水渠道渐
13、宽部分长度，1.60m；栅槽与出水渠连接渠的渐缩长度，0.80m；(7)每日栅渣量W（m3/d）式中W1栅渣量（m3/103m3污水），取0.1-0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，当栅条间距为16-25mm时，W1=0.05-0.1；当栅条间距为30-50mm时，W1=0.01-0.03；W1=0.01。K总污水流量总变化系数，根据此污水流量应选K总=1.3。 (8)格栅说明采用两台粗格栅机，格栅本体为不锈钢体，清污机耙由计算机根据时间自动控制，同时设机旁急停及启动按钮，高水位时清污机连续工作，与清污机配套的皮带运输机也连续工作。(9)格栅如图3-1所示：图3-1粗格栅示意图
14、3.2 污水提升泵房本设计采用活性污泥法CASS工艺系统，污水处理系统简单，污水经提升后入平流式沉砂池。然后自流通过CASS池。3.2.1污水提升泵房设计计算设计流量：Qmax=1.04m3/s设计参数：平均设计流量 Q=2880 m3/s 变化系数 K=1.3根据设计流量1.04m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用QW型的潜污泵4台400 QW1250-5-30型潜污泵（流量1250m3/h，扬程5m，转速980r/min，功率30kw），三用一备，流量： 集水池容积： 考虑不小于三台泵5min的流量：取有效水深h=3m，则集水池面积为: 3.3 泵后细格栅污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和粗格栅相似。3.3.1 泵后细格栅设计计算(1)设计参数确定已知参数：Qmax=1.04 m3/s。栅条净间隙为3-10mm，取b=10mm，格栅安装倾角600 过栅流速一般为0.6-1.0m/s ,取=0.8m/s,栅条断面为矩形，栅条宽度S=0.01m，其
