CASS池设计计算

1、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。CASST艺的核心为CASS也，其基本结构是：在SBR勺基础上，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。CASST艺与传统活性污泥法的相比，具有以下优点：建设费用低

2、。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，性质稳定。2.5.2 CASS反应池的设计计算

3、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,BQNH-N,TP去除率为20% SS去除率为35%此时进水水质：COD=380mg/L (1-20%) =304mg/LBOI5=150mg/LX( 1-20%) =120mg/LNHkN=45mg/LX( 1-20%) =36mg/LTP=8mg/L 3000)式中V max活性污泥界面的初始沉降速度。t 水温，CX沉降开始时 MLSS勺浓度，N=3200mg/L,Vnax = X 104X 3200=1.76 m/s沉淀时间Ts用下式计算TsVmax式中T s沉淀时间，hH反应池内水深,4

4、么 121.58h 取1.76安全高度，取(5)排水时间Td及闲置时间1.2m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，闲置时间取为运行周期 T= Ta +Ts+T+Tf=4h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)采用容积负荷法计算：V Q (Sa SNe Nw f式中：Q城市污水设计水量，nVd ; Q=14400n/d ;Nw 混合液MLSS亏泥浓度(kg/m3)，本设计取3.2 kg/m 3;Ne BOD亏泥负荷(kg BODs/kg MLSS d)，本设计取 kgMLSS d;Sa 进水 BOD

5、浓度（kg/ L ）,本设计 Sa = 120 mg/L ;Se 出水 BOD浓度（kg/ L ）,本设计 Se = 10 mg/L ；f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；贝14400 （120 10） 10 33V3300m30.2 3.2 0.75本水厂设计CASS也四座，每座容积V = 330=825 m34（ii）排水体积法进行复核单池容积为V Q2.5144001500(m)nN6 4反应池总容积 V4V i415006000(m)式中 v 单池容积，mn 周期数；m 排水比1/m = 1/N-池数；Q 平均日流量，m/d由于排水体积法计算所得单池容积大于容

6、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 V=1500 m，反应 池总容积V=6000 m。（7） CASS也的容积负荷CASS也工艺是连续进水，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（H）决定的容积（V2）0 CASS也总有效容积V（吊）：V= mX（ V1 + V2+ V3）（i）池内设计最高水位至

7、滗水机排放最低水位之间的高度，H （m）；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。则 H1 竺口 1.6m6 6000(ii)滗水结束时泥面高度，H( m已知撇水水位和泥面之间的安全距离，f= =1.2m；H3=H-(Hl+H)=1.2m SVI 污泥体积指数,(ml/g)SVI=-H Nw代入数值，则SVI=1.2 1034 3.293(ml/g)此数值反映出活性污泥的凝聚、沉降性能良好。(8) CASS也外形尺寸式中:B池宽,B:H=12, 取 B=8m 8/4=2，满足要求;L=60004 8 446.8m,L=47m.L/B=47/8=, L:B=

8、4 6,满足要求。(m(ii) CASS也总高，H0取池体超高0.5m，贝U H)=H+ = 4.5m(iii)微生物选择区L1, (mCASS也中间设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流右，另部分为主反应区。选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。L1 = 10 % L=10% 47=4.7m(iv)反应池液位控制排水结束时最低水位hi442.4(mm2.5基准水位h2为4.0m;超高0.5m；保护水深 =1.2m。污泥层高度hshi2.4 1.2 1.2 (m则：撇水水位和泥面之间的安全距离，H2=hs=

9、1.2m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AA1按下式进行计算：A1Q1B L1 H1U24 n NU式中：U孔口流速,取U=70m/h将各数值代入,计算得：144001A8 4.7 1.6)0.86m24 6 4 7070(ii)孔口尺寸设计孔口沿墙均布，孔口宽度取0.7m,孔高为=1.2m，为：0.7mX 1.2m(10) 复核出水溶解性BOD处理水中非溶解性BOD的值：DO食Ce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b微生物自身氧化速率普通

10、负荷：高负荷：延时曝气系统:本设计取DOD 故水中溶解性 DOD要求小于10- = mg/L而该设计出水溶解性DOD=2424SoK2 NW fTAn=24 120=24 0.0244 3200 0.75 1.8 6=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0.2 C。0.2 C时活性污泥自身氧化系数：d () =Ki (20)T 20 t=x(-20)剩余生物污泥量： X/=YQS Se &()V Nw f TA nN1000100024=x 14400x 120 4.38 x 1500xxx 18 x

11、 6x 41000100024=817.52kg/d剩余非生物污泥量： Xs =Q ( 1-f bf )=14400x C0 Ce1000x(x)x286 101000=1887.84kg/d公式中，fb进水VSS中可生化部分比例，取f b =；C0设计进水 SS m/d ；Ce设计出水ss m/d ；剩余污泥总量:X=A Xv+A Xs=+=2705kg/d剩余污泥浓度Nr：N w 32003N= W5333mg / L 5.333kg/m110.4剩余污泥含水率按计算，湿污泥量为2705510.4m3/d5.3(12) 复核污泥龄_ 1cYNs Kd式中：C污泥龄丫 污泥产率系数，一般为取

12、K d衰减系数，一般为取代入数值,cYNs Kd= 10.5 0.2 0.07=33d硝化所需最小污泥龄:c?N= ( 1/) X( J f1c?N 硝化所需最小污泥龄d ；硝化细菌的增长速率d-1: 丁=摄氏度时，取为；fs安全系数：为保证出水氨氮小与 5mg/L取；取；T污水温度：取冬季最不利温度摄氏度。c?N= ( 1/) X( 15-T)X fs=(1/ X()X=28d经校核，污泥龄满足硝化要求。(13) 需氧量设计需氧量包括氧化有机物需氧量， 污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量及出 水带走的氧量。设计需氧量考虑最不利情况，按夏季时高水温计算设计需氧量。(i)氧化有机物需氧量，污泥自身需

13、氧量 0以每去除1 kg BOD需要kg Q的经验法计算。Oa a Q SOSebVN W0.4814400120 1010 30.14 6000 3200 10 3=3448(kg Q/d)式中O a需氧量，kg Q/d ;a活性污泥微生物每代谢1 kg BODS氧量，一般生活污水取为kgkg,本设计取kg;b 1 kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，一般生活污水取为kgkg，本设计取kg。(ii) 氨氮硝化需氧量 Q按下式计算;keOb 4.57 Q Nk Nke 0.12VNWfC33=X 14400 X( 36-5) X 10-3-0.12 X 6000 3.2 0.75 =1801

14、(kk 02/d)式中氨氮的氧当量系数;k进水总凯氏氮浓度，g/L ;Me出水总凯氏氮浓度，g/L ;Xv 系统每天排出的剩余污泥量，kg /d ;总需氧量。总OaOb 3448 1801 5249 kg /d= kg /h(14) 标准需氧量标准需氧量计算公式:SOR=AOR CS(20)仃 20) ( Csb(T) C ) 1.024()Cb( T=C( T (盘荷七)O=21（1 Ea）79 21（1 Ea）= Pa = 1.013 105式中SO 水温20C,气压x 105pa时，转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h ;AOR在实际条件下，转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h ;CS（

15、20）20C时氧在清水中饱和溶解度，取 Ca（20）=L;杂质影响修正系数，取值范围=，本例选用 =;含盐量修正系数，本例取=;气压修正系数；Pa所在地区大气压力，Pa；T 设计污水温度，本设计考虑最不利水温，夏季T=27.3 C；C sb（T）设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度mg/L;C s（T）设计水温条件下氧在清水中饱和溶解度，水温27.3 C时，CS（）=;Pb空气扩散装置处的绝对压力，pa，Pb =P+ x 103H;P大气压力，P=x 105;H 空气扩散装置淹没深度，取微孔曝气装置安装在距池底0.5m处，淹没深度3.5m；O t气泡离开水面时，氧的百分比，%E a空气扩散装

16、置氧转移效率，本设计选用水下射流式扩散装置，氧转移效率Ea按26%+算；C 曝气池内平均溶解氧浓度，取 C=2mg/L工程所在地（郑州地区）海拔高度110m大气压力p为x 10b,压力修正系数：= p一51.013 105=0.99 105 =1.013 105Fb=P+X 103H53= x 10 + x 10 x=x io5( pa)=7921211(1EAEa) X 100%=%=X( 1.356 10：空)2.066 1042=L标准需氧量SORSOR=AOR Cs(20)(CSb(20) C) 1.024 10(27.3 20)218.7 8.020.90 (0.95 0.90 8.

17、402) 1.024(27.3 20) kg /h空气扩散装置的供气量，可通过下式确定:G=0靂=0；160326=405渝(15) 空气管系统设计曝气系统管道布置方式为，相邻的两个廊道的隔墙上设两根干管，共四根 干管，在每根干管上设5条配气竖管，全曝气池共设4X5=20条配气竖管。每根 竖管的配气量为:4055a.,202.75 m /h20曝气池平面面积为：4 8 (47 4.7)1353.6m3每个空气扩散器的服务面积按1.0 m3计，则所需空气扩散器的总数为：1354 个1353.61.0为安全计，本设计采用1400个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器 的数目为:140070个20

18、每个空气扩散器的配气量为40553小2.90 m /h1400图2-6曝气系统管道布置图空气管道的流速，一般规定为：干、支管为1015m/s,通向空气扩散装置的12段竖管、小支管为45m/s。根据对于管道流速的规定，确定本设计管道系统各管段管径为:DN50mm23 段 段 DN300m。空气管道一般敷设在地面上，接入曝气池的管道，应高出池水面0.5m以免产 生回水现象。(16) 污泥回流系统、剩余污泥系统排出系统设计(i)污泥回流系统污泥回流比按50%5计，每天回流污泥量Q 50% 144007200m3 / d每周期回流污泥量Q Q 1200 m3，而每周期T=4h,本设计回流污泥进泥时间每周期取t=2h