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1、2.5生物反应池（CASS反应池）2.5.1 CASS反应池的介绍CASS 是周期性循环活性污泥法的简称，是间歇式活性污泥法的一种变革， 并保留了其它间歇式活性污泥法的优点，是近年来国际公认的生活污水及工业污 水处理的先进工艺。CASS 工艺的核心为 CASS 池，其基本结构是：在 SBR 的基础上，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中的二沉池和污泥回流 系统，同时可连续进水，间断排水。CASS 工艺与传统活性污泥法的相比，具有
2、以下优点： 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20%30%。工艺流程简单，污水厂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%； 运转费用省。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，运转费用可节省 10%25%； 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； 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
3、质稳定。2.5.2 CASS反应池的设计计算图2-4 CASS工艺原理图(1)基本设计参数考虑格栅和沉砂池可去除部分有机物及SS,取COD,BOD ,NH -N,TP去除率为5320%, SS去除率为35%。此时进水水质：C0D=380mg/LX(1-20%) =304mg/LB0D=150mg/LX(1-20%) =120mg/L5NH-N=45mg/LX(l-20%) =36mg/L3TP=8mg/LX(1-20%) =6.4mg/LSS=440mg/LX(1-35%) =286mg/L处理规模：Q=14400m3/d,总变化系数1.53混合液悬浮固体浓度(MLSS)： Nw=3200mg
4、/L反应池有效水深H 一般取3-5m,本水厂设计选用4.0m排水比：入二丄二丄=0.4m 2.5(2)BOD-污泥负荷(或称BOD-SS负荷率)(Ns)“ K x S x fNs= 2NsBOD-污泥负荷(或称BOD-SS负荷率)，kgBOD /(kgMLSSd)；5K有机基质降解速率常数，L/(mgd),生活污水K取值范围为2 20.0168-0.0281，本水厂取值 0.0244； n有机基质降解率，%；Sa - Sen=Saf混合液中挥发性悬浮固体与总悬浮固体浓度的比值，一般在生活污水中，f 值为0.7-0.8,本水厂设计选用 0.75。代入数值，得罟=7%，之后把本数值代入得N.宁乞=
5、0.2kgB0D/(kgMLSS d)(3)曝气时间 TA24S24 x 120 8hT =o = 1.8hA N mNw 0.2 x 2.5 x 3200s式中TA曝气时间，hS0进水平均BOD5，mg/Lm一排水比 1/m = 1/2.5Nw混合液悬浮固体浓度(MLSS)： X=3200mg/L(4) 沉淀时间 TS活性污泥界面的沉降速度与MLSS浓度、水温的关系，可以用下式进行计算。Vmax= 7.4x104xtxXO-i.7 (MLSSW3000)Vmax= 4.6x104xXO-1.26(MLSS3000)式中vmax活性污泥界面的初始沉降速度。maxt水温，CX0沉降开始时MLSS
6、的浓度，X0=Nw=3200mg/L,则Vmax= 4.6x104x3200 -1.26 =1.76 m/smax沉淀时间 TS 用下式计H xT =SmaxC )+ 84 x厶 1.2=25= 1.58h 取 TS=1.5h1.76S式中TS沉淀时间，hH反应池内水深，m该全高度，取1.2m(5) 排水时间T及闲置时间TDf根据城市污水处理厂运行经验，本水厂设置排水时间TD取为0.5h，闲置时间 取为O.lh。运行周期 T= TA +TS+TD+Tf=4h24每日运行周期数n=24=64(6) CASS池容积VCASS 池容积采用容积负荷计算法确定，并用排水体积进行复核。(i) 米用容积负荷
7、法计算：V = Q x (Sa - Se)Ne x Nw x f式中：Q城市污水设计水量，m3/d ； Q=14400m3/d；Nw一混合液MLSS污泥浓度(kg/m3)，本设计取3.2 kg/m3；Ne BOD 污泥负荷(kg BOD /kg MLSSd)，本设计取550.2kgB0D /kgMLSS d；5Sa进水 BOD 浓度(kg/ L)，本设计 Sa = 120 mg/L；5Se出水 BOD 浓度(kg/ L)，本设计 Se = 10 mg/L；5f混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，本设计 取0.75；则：14400 x (120 -10) x 10-3V = 330
8、0m 30.2 x 3.2 x 0.753300本水厂设计CASS池四座，每座容积V.= =825 m3i4(ii) 排水体积法进行复核单池容积为V = Q = x 14400 = 1500 (m3)i nN 6 x 4反应池总容积 V 二 4V 二 4 x 1500 二 6000(m3)i式中V 单池容积，m3in周期数；m一排水比 1/m = 1/2.5N池数；Q 平均日流量， m3/d由于排水体积法计算所得单池容积大于容积负荷法计算所得，因此单池容积 应按最大容积值计，否则将不满足水量运行要求，则单池容积Vi=1500 m3,反应 池总容积 V=6000 m3。(7) CASS 池的容积
9、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(V)和固 定容积组成，变动容积是指池内设计最高水位至滗水器最低水位之间高度(H) 决定的容积，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高度 (H3)决定的容积(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(H2)决定的容积(V2)CASS池总有效容积V(m3)： V=nx(V1+V2+V3)(i)池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，H1 (m)；Q x HH =-1 N x V式中：N日内循环周期数，N=6；H池内最高液位H (m),本设计H=4.0m。14400 x
10、4二 1.6m6 x 6000(ii) 滗水结束时泥面高度，H3 (m)已知撇水水位和泥面之间的安全距离，H2= =1.2m；H3=H-(Hl+H2)=4-1.6-1.2=1.2m(iii) SVI污泥体积指数,(ml/g)SVI= HHxN代入数值，则SVI=1.2X103 = 93 (ml/g),此数值反映出活性污泥的凝聚、4 x 3.2沉降性能良好。(8) CASS池外形尺寸(i) LxBxH =式中：B池宽，m，B:H=l2，取 B=8m，8/4=2，满N足要求；L二V = 6000 = 46.8m，取 L=47m.L/B=47/8=5.8, L:B=46,N x B x H 4 x
11、8 x 4满足要求。(ii) CASS 池总高，H (m)0取池体超高0.5m，则H二H+0.5 = 4.5m0(iii) 微生物选择区L, (m)1CASS池中间设1道隔墙，将池体分隔成微生物选择区(预反应区)和主反 应区两部分。靠进水端为生物选择区，其容积为CASS池总容积的10%左右，另 一部分为主反应区。选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。L= 10 % L=10% x 47=4.7m(iv) 反应池液位控制m 12.5 1排水结束时最低水位h = 4 X= 4 X= 2.4 (m)1m2.5基准水位h2为4.0m；超高0.5m；保护水深e = 1.2m。污泥层高度h = h1
12、 e = 24 L2 = L2 (m)s1贝V：撇水水位和泥面之间的安全距离，H2=hs=1.2m主良症区fr，4.7n出杀官? 匚图2-5 CASS外形尺寸图(9) 连通孔口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，因单格宽8m,根据设计规范要求，此时连通孔的数量取为3。(i)连通孔面积A1A按下式进行计算:+ B x L x H24 x n x N x U11 丿式中:U孔口流速，取U=70m/h将各数值代入，计算得：14400 c , r 1 c A = (+ 8 x 4.7 x 1.6)= 0.86m 2124 x 6 x 4 x 7070(ii)孔口尺寸设计孔口沿墙均布，孔口宽度取0.7m
13、,孔高为0.86/0.8=1.2m。为：0.7mx1.2m(10)复核出水溶解性bod5 处理水中非溶解性bod5的值:DOD5=7.1bXaCeCe处理水中悬浮固体浓度10mg/LXa活性微生物在处理水中的所占比例取0.4 ab微生物自身氧化速率普通负荷：0.4咼负荷：0.8延时曝气系统：0.1本设计取0.4DOD5=7.1 x 0.075 X 0.4 X 10=2.13mg/L故水中溶解性DOD5要求小于10 2.13=7.87 mg/L 而该设计出水溶解性dod524S024 + K N fTn2 W A24 x 12024 + 0.0244 x 3200 x 0.75 x 1.8 x
14、6=4.38 mg/L设计结果满足设计要求。(11)计算剩余污泥量理论分析，知温度较低时，产生生物污泥量较多。本设计最冷时是冬季平均最冷温度是0.2C。0.2C时活性污泥自身氧化系数:Kd（0.2）=Kd（20）0 :-20=0.06 X 1.04（0.220）VN f TA nNx1000 24=0.0281204 383200=0.6 X 14400 X 0.028 X1500XX0.751 8X X6X41000 100024=817.52kg/d剩余非生物污泥量：C 一 CXS =Q （1-fbf）X -e_e S b 1000S - S 剩余生物污泥量：pYQ帝-Kd(0.2=14400 X( 1-0.7 X 0.75 )X 286 -10 1000=1887.84kg/d公式中，fb进水VSS中可生化部分比例，取fb =0.7；C0设计进水SS, m3/d；Ce设计出水SS, m3/d；剩余污泥总量：X=AXV+AXS=817.52+1887.84=2705kg/d剩余
