CASS工艺设计计算

1、精选优质文档-倾情为你奉上沈阳化工大学水污染控制工程三级项目题 目：小区生活污水回用处理设计 院 系：环境与安全工程学院 专 业：环境工程 提交日期： 2020 年 5 月 26 日专心-专注-专业摘要 本文主要介绍了小区生活污水回用处理设计的过程，其中包括工艺流程、以及流程中各个构筑物的设计计算、高程和平面布置。循环式活性污泥法（CASS）是序批式活性污泥法工艺（SBR）的一种变形。它综合了活性污泥法和SBR工艺特点，与生物选择器原理结合在一起，具有抗冲击负荷和脱氮除磷的功能。本次设计采用了CASS工艺进行设计计算。其中包括池体的计算和格栅等辅助物尺寸计算，处理后水质达到一级B标准。关键词：

2、小区生活污水回用 循环式活性污泥法 设计计算 AbstractThispapermainlyintroducesthedesignprocessofresidentialsewagereusetreatment,includingtheprocessflow,aswellasthedesignofeachstructureintheprocess,elevationandplanelayout.Circulatingactivatedsludgeprocess(CASS)isavariationofsequentialbatchactivatedsludgeprocess(SBR).Itint

3、egratesthecharacteristicsofactivatedsludgeprocessandSBRprocess,combineswiththeprincipleofbiologicalselector,andhasthefunctionsofimpactloadresistanceanddenitrificationanddephosphorization.ThisdesignadoptsCASStechnologytodesignandcalculate.Itincludesthecalculationofthepoolbodyandthesizecalculationofth

4、egridandotherauxiliaryobjects.Aftertreatment,thewaterqualityreachesthestandardofgradeaB.目 录一.生活污水概况日平均流量：1000 m3/d表一 处理水质情况水质指标CODBODSS氨氮pH处理水质425225250376-9目标水质60202086-9 预将其处理回用为市区景观用水，执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）一级B标准，全部排放至五类水体。二.工艺流程比较相对于传统活性污泥法和SBR 工艺来说，CASS工艺具有这两种工艺的特点，并且CASS还具有工艺流程简单、占地面积小、投

5、资低和运行费用小的特点。综合讨论选用CASS工艺。由于CASS池处理后的水不符合标准，我们在CASS池后加上混凝气浮池已达到处理效果。三.构筑物设计计算3.1 格栅格栅槽的宽度BB=S(n-1)+bn=0.895 m0.9 mn=Qmaxsinbhv=0.2sin600.02*0.4*0.926（个）式中B-格栅槽的寬度，m; s-栅条宽度，取0.015m;n-栅条间隙数量;b-栅条间隙.取0.02m;Qmax-最大设计流量，取0.2 m3/s;-格栅的倾角，60;h-栅前水深，0.4 m;v-过栅流速，0.9 m/s.通过格栅的水头损失h1：h1=(Sb)43v22gsin*k=2.42(0

6、.010.02)43*0.9219.6sin60*3=0.177（m）ho=v2sin/2g=0.0425=（s/b）4/3= 1.19式中h1-通过格栅的水头损失,m; ho-计算水头损失，m; g-重力加速度，9,81m/s2 k-系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取k=3;-阻力系数，其值与栅条的断面形状有关，这里是圆形栅条形状，可按表1-4选用。- 1.79表二格栅间隙的局部阻力系数的取值如下表：栅后槽总高度H H=h+h1+h2=0.4+0.177+0.30.9（m）式中H-栅后槽总高度，m; h-栅前水深，m;h2-栅前渠道超高，一般取 0.3 mL=l1+l2+0.

7、5+1+H1tg=0.37+0.185+0.5+1+0.4+0.3tg60=2.465（m）l1=B-B12tg1=0.9-0.652tg200.37（m）l2=l12=0.372=0.185（m）H=h+h1+h2=0.4+0.177+0.30.9（m）式中L-栅槽总长度，m;L1-格栅前部渐宽段的长度，m;L2-格栅后部渐缩段的长度，m;H一栅前渠中水深，m;1进水渠渐宽段展开角度，一般取20;B-格栅槽寬度，取0.895m;B1-进水渠宽度，取0.65m。每日栅渣量W在格栅间隙21 mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.07m3W=86400QmaxW11000Kz=86400

8、*0.2+0.01000*1.5=0.8（m3/d）式中W-每日栅渣量，m*/d;W1-栅渣量，m3栅渣/10*m3废水;K2-生活污水流量表三 总变化系数因W0.2m3/d，所以宜采用机械清渣。3.2 调节池调节池设置一用一备，便于检修清泥。使用氯酸钠作为除氨氮的药剂。1.调节池所需空气量调节池作为平底，为防止沉淀，用压缩空气搅拌废水。空气用量为 1.5-3.0m/h,取值2.0 m/h，则所需空气量为2x62.5x50m/h=6250 m/h =104.2 m/min.2.设计参数 水力停留时间T=6h;最小设计流量Q=21.6m/h3.设计计算（1）调节池有效容积V=QT=259.2m（

9、2）调节池水面面积取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m,则池面积为A=V/h=259.2/5=51.8m（3）调节池的尺寸池长取L=15m,池宽取B=15m，则池子总尺寸为LBH=15mX15mX5.5m=1237.5m;（4）调节池的搅拌器使废水混合均匀，调节池下设一台空气搅拌机（螺旋杆压缩机）。（5）调节池的提升泵选择200QW360-15-30型污水泵两台，一用一备。表四，信息如下：3.3 曝气沉砂池普通平流式沉砂池的主要缺点是沉砂中约夹杂有15%的有机物，对被有机物包覆的砂粒，截留效果也不佳，沉砂易于腐化发臭，增加了沉砂后续处理的难度。日益广泛使用的曝气沉砂池，

10、则可以在一定程度上克服这些缺点。曝气沉砂池的水流部分是一个矩形渠道，在沿池壁一侧的整个长度距池底0.60.9m处安设曝气装置，曝气沉砂池的下部设置集砂槽，池底有i=0.1-0.5的坡度，坡向另一侧的集砂槽。1. 最大设计流量43.2m3/h，污水停留时间4min，曝气沉砂池的容积： V=Qmaxt=43.2604=2.88m32.水平流速0.08m/s，沉砂池水流断面面积：A=Qmax/v1=43.2/3600/0.08=0.15m2将池体分为对称两部分，则池长减半。3.池长：L0=v1t=0.08460=19.2mL=9.6 m4. 有效水深取1m，池总宽度：B=A/h2=0.15/1=0.

11、15m, 沉砂斗高度 0.3m，超高 0.2m5. 每立方米污水曝气量为4m3/h，每小时所需的空气量： Q=dQmax=443.23600=0.048m3/min6. 曝气装置采用穿孔管曝气，穿孔直径5 mm；所需曝气量q=0.144 m/min；池体表面空气搅拌负荷为3m/h；气速v=15m/s；曝气主管=14mm； 曝气支管=6mm；支管间距取1.25 m/根，共布置5根，穿孔距池底0.8 m。3.4 CASS生物池1. BOD: Ns=K2*Se*f/=0.75*20*0.0168/0.91=0.28 =BOD1-BOD2/BOD1=(225-20)/225=0.91曝气时间：TA=2

12、4Se/(Ns*m*X)=24*225/(0.28*3000*3)=2.14h 1/mm取3 X取3000g/m2. 反应池容积:V=Q*(Sa-Sd)/(Ne*f*X)=1000*(225-20)/(0.28*3000*0.75)=325.4mf取0.753. 水力停留时间：t=V/Q=325.4/1000=0.3254d=7.8h4. 周期：T=24h/7.8h=35. 外形尺寸设计：V=325.4m n=3个 V1=V/2=325.4/3=109m L*B*H=V L/B=4-6取4B/H=1-2取1 得出L=12m B=3m H=3m V1:V2:V3=1:5:30 求得 V1=3.0

13、2m V2=15.1m V3=90.83m6. 预反应区:L1=(0.8-0.25) L取0.16 L1=0.16*12=1.92mL2=12-1.92=10.08m7. CASS池各部分容积组成及最高水位(H)V=n1（V1+V2+V3） n2=3 A=325.4/3=108.46m H1=Q/(n1n2A)=1000/(3*3*108.46)=1.02mH3=H*X*SVI=3*3*70/1000=0.42m SVI取70 H2=H-H1-H3=1.56m总高：H=3+0.3=3.3m8. 进水管位置3.0m高，中间位置 进水管:Q1=Q/3=0.004m/S 管道流速V=0.08m/SA

14、=Q/V=0.004m/S0.08m/S=0.05 管径d=（4A/）=0.25m，取进入管径0.25m校核流速V=Q/A=0.081m/s9. 出水管滗水器出水 位置 位于1.98m高 中间位置10. 曝气系统设计10.1 设计需氧量O2O2=*Q*(So-Se)+b*V*X=0.43*1000*(0.225-0.02)+0.150*325.4*3=234.6kgO2/d 取0.43 b取0.150 10.2 混合液污泥浓度 本次设计中取SVI取70 X 取3kg/m10.3 曝气时间见210.4 实际供氧量：曝气所需氧量：O2=O2/(2.14*3)=234.6/6.42=36.5KgO2

15、/h取安全系数1.1 实际供氧量R=1.1O2=40.15KgO2/h在化工原理中，水中溶解氧的饱和度为9.17mg/；水温为20摄氏度时：R0=36.5*9.17/0.82*(0.95*1.19*9.17-2.0)=45.46KgO2/h=31.81m/h在标准状况下氧气密度为1.429Kg/m污水中杂质影响修正系数取0.82 污水中含盐量影响修正系数取0.95 气压修正系数取1.19R0标准状态下，转移到曝气池混合液的总氧量。11.5供气量G=R0/0.28EA=31.81/(0.28*0.25)=454.43m/h=7.57m/min EA取0.25采用微孔曝气器，按供气量每个0.9m/

16、h,每个池体需要数量数量：N=454.43/(3*0.9)=168.30 ，取175个，预反应区75个，每排5个，共15排，主反应区每排5个，共20 排。3.5混凝气浮池在经过前面构筑物的生化处理的出水中投加混凝剂，经混凝反 应后进入混凝气浮池分离，进一步降低有机物悬浮物的浓度，保证有 良好的出水。混凝气浮法分为加药反应和气浮两个部分，加药反应通过添加合适的混凝剂和絮凝剂以形成较大的絮体，再通入气浮分离设备后与大量密集的细气泡相互粘附，形成比重小于水的絮体，依靠浮力上浮到水面，从而完成固液分离。整个混凝气浮的工艺流程为将配制好的混凝剂通过定量投加的方式加入到原水中，并通过一定方式实现水和药剂的

17、快速均匀混合，然后进 入气浮池进行固液分离，混凝气浮由混凝与气浮两个工艺组成。(1)混凝工艺向污水中投入某种化学药剂(常称之为混凝剂)，使在水中难以沉淀的胶体状悬浮颗粒或乳状污染物失去稳定后，由 于互相碰撞而聚集或聚合、搭接而形成较大的颗粒或絮状物，从而使污染物更易于自然下沉或上浮而被除去。混凝剂可降低污水的浊度、色度，除去多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物和放射性物质。混凝剂的投加分为干投法和湿投法，本设计采用湿投法， 相对于干投法，湿.投法更容易与水充分混合，投量易于调节，且运行方便。(2)气浮工艺气浮过程中，细微气泡首先与水中的悬浮粒子相粘附，形成整体密度小于水的“气泡-颗粒”复合体

18、，使悬浮粒子随气泡一起浮升到水面。由于部分回流水加压气浮在工程实践中应用较多，并且节省能源、操作稳定、资源利用较充分，所以本次设计采用部分回流水加压气浮流程。（3）设计参数设计流量Q=43.2m3/h = 0. 012m3/s反应池停留时间T = 15min反应池水深与直径之比H:D = 10:9接触室上升流速Vc = 10mm/s气浮分离速度Vs= 2.0mm/s分离室停留时间ts = 20min溶气水量占处理水量的比值R = 30%溶气压力，取0.3MPa填料罐过流密度，取3000m3/d（4）设计计算1. 加药池的容积.V1=(24x100AQ)/(1000x1000no)=(24x10

19、0x20x42)/(1000x1000x0.1x4)=5.04 m3式中: Q-处理的水量，m3/hA-混凝剂的最大投加量，取20mg/L-溶液质量分数，一般10%-20%, 取10%no-每天配制次数，一般为2-6次, 取4次加药池长2.4 m,宽2m，高1.1m。2. 混合池设计混合池用多孔隔板式混合槽混合时间 1030s混合流速 1.75 m/s隔板间距 60 cm混合池高度 池宽 30cm3. 反应池的计算 反应池的容积W=QT/60=(42x15)/60=10.5 m3式中: Q-设计水量，m3/hT-反应时间，min 池子直径与池深D=（3.6W/n）1/3=（3.6x10.5/2

20、x）1/3=1.82 m式中: n-池子个数，取2个水深与直径之比H:D = 10:9，池深H= 10D/9 = 10X1.82/9 = 2.02m 喷嘴直径d=(4Q/nv)1/2=(4x0.012/2x2.5)1/2=0.055 m式中: Q- -设计水量，m/sv-一喷嘴出口流速，一般采用2- -3m/s， 取2. 5m/s。喷嘴设置在池底，水流沿切线方向进入。 水头损失h1= 0.06v2= 0.06X2.52= 0.375mh=h1+h2=0.375+0.125=0.5m.式中: h1-喷嘴水头损失，mh2-池内水头损失，一般为0. 1-0. 2m，取0. 125m4. 气浮池的计算

21、气浮池的类型选用竖流式，竖流式气浮池池底设有小型的污泥斗，以排除颗粒相对密度较大、没有与气泡黏附上浮的沉淀污泥，泥斗高度取h = 0. 6m。 接触室表面积Ac=Q(1+ R)/Vc=0.012x(1+0.3)/0.01=1.56 m2式中: Q-设计水量，m3/sR-溶气水量占处理水量的比值，取30%Vc-接触室上升流速，取10mm/s则接触室直径为：dc=(4xAc/)1/2=(4x1.56/) 1/2=1.41 m 分离室表面积As=Q(1+R)/Vs=0.012x(1+0.3)/0.002=7.8 m2式中: Vs-分离室上升流速，取2. 0mm/s则分离室直径为:ds=(4x(Ac+

22、As)/ ) 1/2=(4x(1.56+7.8)/ ) 1/2=3.45 m 分离室水深Hs = Vsts= 0.002x20x60=2.4 m式中: ts-分离室停留时间，取20min则气浮池总高度为:H=Hs+h=2.4+0.6=3.0 m式中:h-泥斗高度，取0.60m. 气浮池容积W = (Ac+As)Hs= (1.56+7.8)X2.4 = 22.5 m3集水系统：气浮池集水，采用穿孔集水管布置于池底，集水管总管与出水井连通。 溶气释放器的选择根据溶气压力0.3MPa、溶气水量16.6m/h及接触室直径1.41m的情况，可选用TJ一III型释放器2只，释放器安置在距离接触室底约10m

23、m处，对称放置。表五 溶气释放器具体参数如下表型号规格水支管接口口径/mm真空管径/mm流量/m3h作用直径/mmTJ-III8(25)50155.60900 压力溶气罐的选择Dd=(4xQR/l) 1/2=(4x42x0.3x24/3000) 1/2=0.358m式中: Dd-溶气罐直径，m I-填料罐过流密度，取3000m3/ (dxm2)选用标准直径Dd= 400mm，TR- -V型压力溶气罐，其具体参数如下表表六 压力溶气罐参数型号流量m3/h罐直径mm罐总高mm压力范围MPa进气口mm放气口mm主体重量kgTR-4131940026800.20.5M15M15166空压机的选择气浮池

24、所需空气量为Qg = Q R ac =42 x0.3x140 x1.2= 2116.8 L/h式中: ac-气浮池的释气量，取140L/m-水温校正系数，取1. 2空压机的额定气量为Qs=Qg/60x1000=1.3x2116.8/60x1000=0.04536 m3/min式中: -安全系数，取1.3选用AW-0.9型空压机间歇工作，其具体参数如下表表七 空压机参数空压机型号设备功率kW额定压力MPa额定流量m3/min输入比功率AW-0.95.50.650.96.11刮渣机的选择选用JX-2行星式刮渣机，出渣槽位置在圆池的直径方向的-侧，排渣管管径取DN150mm。其具体参数如下表:表八

25、JX一2行星式刮渣机型号池体直径/m轨道中心园直径/m电动机功率/kw行走速度/m/minJX-24-6D+0.160.184-53.6加氯消毒池（1）消毒剂选择和投加 1.污水的消毒主要方法是向污水投加消毒剂，常用的消毒剂有液氯、次氯酸钠、臭氧、二氧化氯、紫外线。 2.加氯量计算 二级处理出水采用液氯消毒时，液氯投加量一般为5-10mg/L,本设计中液氯投量采用6.0mg/L。每日加氯量为：q=qoxQx86400/1000=6x0.012x86400/1000=6.22 kg/d式中，q-每日加氯量 qo-液氯投量 Q-污水设计流量3.加氯设备 液氯由真空转子加氯机加入，加氯机设计两台，采

26、用一用一备。每小时加氯量： 6.22/24=0.26 kg/L(2)消毒接触池 本设计采用廊道平流式消毒接触池，单池设计计算如下:1接触池容积V=Qt=0.012x30x60=21.6 m3 式中，V-接触池单池容积Q-单池污水设计流量t-消毒接触时间，一般用采用30min。2接触池表面积F=V/h2=21.6/2=10.8 m2式中，F-消毒接触池单池表面积h2-消毒接触池有效水深，设计中取2m3.接触池池长L=F/B=10.8/1=10.8 m式中，L-接触池池廊道总厂B-接触池廊道单宽，设计中取B=1m采用1廊道，消毒接触池长:L=L=10.8m校核长宽比:10.810，符合。4.池高

27、H=h1+h2=0.3+2=2.3 m 式中，h1-超高，一般采用0.3m; h2-有效水深。5.进水部分 每个消毒接触池的进水管管径D=100mm，v=1.0m/s6.混合 采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为加强混合效果，加氯点后接D=100mm的静态混合器。7.出水部分 H=(Q/(nmb(2g)0.5)2/3=(0.012/(1x0.42x3x(2x9.8)0.5)2/3=0.0166 m 式中，H-堰上水头 n-消毒池个数 m-流量系数，一般采用0.42 b-堰宽 本设计取n=1，b=3m3.7计量设备巴氏计量槽1.计量设备选择: 污水厂常用的计量设备有巴氏计量槽

28、、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。污水测量装置的选择原则是精度高、操作简单，还要水头损失小、不宜沉淀杂物，所以，巴氏计量槽是最好的选择，其优点是水头损失小、不易发生沉淀。2.巴氏计量槽设计 A1=0.5b+1.2=0.5x0.3+1.2=1.35 mA2=0.6mA3=0.9mB1=1.2b+0.48=1.2x0.3+0.48=0.84 mB2=b+0.3=0.6 m式中，A1-渐宽部分长度b-喉部宽度A2-喉部长度A3-渐扩部分长度B1-上游渠道宽度B2-下游渠道宽度,设计中取b=0.3m3 计量槽总长度计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的8-10倍，在

29、计量槽上游，直线段不小于渠宽的2-3倍，下游不小于4-5倍; 计量槽上游直线段L1为: L1=3B1=3x0.84=2.52 m 计量槽下游直线段长L2为:. L2=5B2=5x0.6=3 m 计量槽总长L: L=L1+A1+A2+A3+L2=8.37 m4.计量槽的水位:当b=0.75m时，Q=1.777H1:588 H1-上游水深,算得： H1=0.07 m当b=0.3-2.5m时，H2/H10.7时为自由流; H2=0.049 m5.渠道水力计算上游渠道: 过水断面积A: A=B1xH1=0.84x0.07=0.0588 m2湿周f: f=B1+2H1=0.84+2x0.07=0.98

30、m水利半径R: R=A/f=0.0588/0.98=0.06 m流速v: v=Q/A=0.012/0.0588=0.204 m/s 水力坡度i: i=(vnR-2/3)2=(0.204x0.013x0.06-2/3)2=0.式中，n粗糙度，一般采用0.013.四.污泥处理单元4.1贮泥室长-10 m, 宽-10 m，高-3 m.4.2污泥泵表九 污泥泵参数型号流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率（kw）NL50-820-308-914501.54.3污泥浓缩机表十 污泥浓缩机参数型号主电机空压机浓缩机带宽转鼓长度转鼓直径长宽高LHDYD-500.4kw0.75kw0.4kw500m

31、m500mm500mm4250mm1365mm2460mm五.高程计算5.1管道沿程水头损失h1=iL式中，i-坡度； L-管线水平长度，m。5.2管道局部水头损失h2=v2/2g式中：v-流速,m/s, g-重力加速度，9.81m/s2, -阻力系数，可查表十一。表十一 阻力系数表5.3构筑物自身在运转中所产生的水头损失h3。表十二 水头损失表路径水头损失(m)曝气沉砂池Cass生物池（含曝气沉砂池）1.115Cass生物池加药池（含Cass生物池）0.140加药池混合池（含加药池）0.450混合池反应池（含混合池）0.130反应池接触分离室（含反应池）0.800接触分离室加氯消毒池（含接触

32、分离室）0.300加氯消毒池巴氏计量槽（含加氯消毒池）0.040巴氏计量槽出水（含巴氏计量槽）0.005经过绘制得图：六.平面布置图七工程造价预算（一）构筑物施工费用（1）格栅挖方量（0.28+0.45）0.7+（0.337+0.563+0.054）0.9=1.37m钢筋混凝土体积： 0.1 m（2）调节池挖方量16166=1440m钢筋混凝土体积1616615155=315m（3）曝气沉砂池挖方量（0.51.6（0.3+0.2）0.22）9.8=7.35m钢筋混凝土体积7.35(0.31.5（0.2+0.3）0.22)9.6=3.51m（4）cass生物池挖方量 14103.75=525m钢

33、筋混凝土体积525（0.32.7533+1.52.7533+10.22.7533）=228m（5）混凝气浮池挖方量 2.61.22.2+3.60.52+1.0122.12+0.6（0.852+1.8252+（0.851.825）2）3+1.82522.4=50m钢筋混凝土体积501.72522.4（0.80520.7052）1.5=26.85m（6）加氯消毒池挖方量12.82.41.2=36.864m钢筋混凝土体积36.86410.82.312.30.11=11.794m（7）巴氏计量槽 挖方量（0.7722+0.18+0.405+2.211+1.86）0.1=0.543m钢筋混凝土体积0.01m总计：挖方量为2061.127m，钢筋混凝土体积为585.264m；挖方费用按每立方米50元计，钢筋混凝土费用按每立方米300元计；建筑费用：502061.127+300585