CASS工艺处理生活污水课程设计

1.工程概论 ②格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m3栅渣/103m3通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。3.1.2格栅尺寸计算设计参数确定：设计流量Q=8×m3/d，Kz=1.3，所以Qmax=×1.3m3/d=1.20m设计三组格栅，两个用一个备用。每一组又有中格栅和细格栅，中格栅采用圆形，细格栅采用迎水面为半圆形的矩形，都采用机械清渣。分流后每一组Qmax=0.60m3/s3.1.3中格栅计算栅前流速：V1=0.7m/s，过栅流速：V2=0.9m/s；渣条宽度：s=0.02m，栅条间隙：b=0.04m；栅前部分长度：0.5m，格栅倾角：α=70°；单位栅渣量：栅条间隙取40mm时，w1=0.07m3栅渣/10设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。此设计中的粗格栅以及细格栅均采用链条式格栅除渣机。链条式格栅除渣机可以清除生活污水中长纤维和带状物，并且构造简单，占地面积小。(1)栅条间隙数：n===20.195所以n取21个。式中：Qmax——最大设计流量，m3/s；b——栅条间隙，m；h——为栅前水深，m，本设计h取0.8m；v——为污水流经格栅的速度，m/s；a——为格栅安装倾角，（8）；（2）栅槽总宽度（栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m,取0.2m）：＝1.44式中：B——为格栅槽宽度，m；S——为栅条宽度，m；b——为栅条间隙，m；n——为栅条间隙数。（3）过栅水头损失h0，通过格栅的水头损失h2可按下式计算：＝0.02m式中：h2——为过栅水头损失，m；h0——为计算水头损失，m；j——为阻力系数，与栅条断面形状有关，当栅条断面采用圆形时j=1.79。；g——为重力加数度，取9.8m/sk——为系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3。（4）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h1=0.3m，则栅前槽总高度式中：H——为栅后槽总高度，m；h——为栅前水深，m；h1——为格栅前渠道超高，一般取h1=0.3mh2——为格栅水头损失，m。（5）栅槽总长度L进水渠道渐窄部分的长度计算：m（其中α1为进水渠展开角，取α1=）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：m所以，m式中：L——格栅总长度，m；L1——进水渠道渐宽部位的长度，m；L2——格栅与出水槽道连接处的渐窄部位的长度，一般取L2=0.5L1，m；H1——格栅前槽总高度，m，H1=h+；B1——进水渠道宽度，m；a1——进水渠道渐宽部位展开角度，一般取208。（6）每日栅渣量.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；经计算W=2>0.2m3/d，故应采用机械清渣。3.1.4细格栅设计计算细格栅的设计和中格栅相似。设计参数确定：Qmax=0.70m/s栅前流速：V1=0.7m/s，过栅流速：V2=0.8m/s；渣条宽度：s=0.01m，栅条间隙：b=0.01m；栅前部分长度：0.5m，格栅倾角：α=70°；设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。（1）栅调间隙数式中：Qmax——最大设计流量，m3/s；——栅条间隙，m；——为栅前水深，m，本设计h取0.7米；——为污水流经格栅的速度，m/s；a——为格栅安装倾角，（8）；(2)栅槽总宽度:=2式中：B——为格栅槽宽度，m；S——为栅条宽度，m；b——为栅条间隙，m；n——为栅条间隙数。(3)过栅水头损失h0，通过格栅的水头损失h2可按下式计算=0.05式中：h2——为过栅水头损失，m；h0——为计算水头损失，m；j——为阻力系数，为阻力系数，与栅条断面形状有关，当栅条断面采用迎水面为半圆的矩形时j=1.83。g——为重力加数度，取9.8m/s2;k——为系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3。（4）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高h1=0.3m，则栅前槽总高度式中：H——为栅后槽总高度，m；h——为栅前水深，m；h1——为格栅前渠道超高，一般取h1=0.3mh2——为格栅水头损失，m。（5）栅槽总长度L进水渠道渐窄部分的长度计算：（其中α1为进水渠展开角，取α1=）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：m所以=2.5式中：L——格栅的总长度，m；L1——进水渠道渐宽部位的长度，m；L2——格栅与出水槽道连接处的渐窄部位的长度，一般取L2=0.5L1，m；H1——格栅前槽总高度，m，H1=h+h2；B1——进水渠道宽度，m；a1——进水渠道渐宽部位展开角度，一般取208（6）每日栅渣量在格栅间隙在30mm的情况下，每日栅渣量为：式中：W——为每日栅渣量，m3/d；W1——单位体积污水栅渣量，m3/（103m3），格栅间隙为16~25mm时W1取0.10~0.05m3（103m3经计算栅渣量W=4m3/d>3.2沉砂池污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池。沉砂池的主体部分，实际是一个加宽、加深了的明渠，由入流渠、沉砂区、出流渠、沉砂斗等部分组成，两端设有闸板以控制水流。在池底设置1~2个贮砂斗，下接排砂管。设计流速为0.15-0.3m/s，停留时间应大于30秒。沉砂含水率为60%，容重1.5t/m3。采用机械刮砂，重力或水力提升器排砂。3.2.1沉砂池的选型沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。3.2.2设计资料1.沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间50s2.进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5米3.进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；4.出水渠道与进水渠道的夹角大于270度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子；5.出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度；6.沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位；7.沉砂池得座数或分格数不得少于两个，宜按并联系列设计。污水量较小时，一备一用;较大时，同时工作；8.设计流量的确定一般按最大设计流量计算；9.设计有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，每格池宽不宜小于0.6m，超高不宜小于0.3m；10.沉砂量的确定，生活污水得沉砂量一般按每人每天0.01~0.02L;11.池底坡度一般为0.01~0.02，并可根据除砂设备要求，考虑池底得外形。3.2.3设计参数确定设计三个沉砂池，两个使用，一个备用，每个沉砂池分成四个格一共八个斗。设计参数：池内流速：0.15m3/s<v<0.3m3/s取v=停留时间：30s<t<60s取t=50s有效水深：0.25m<h<1.0m取h=0.75设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。3.2.4计算过程（1）沉砂池长度m式中：L——为沉砂池长度（m）；V——为最大设计流量时流速（m/s）；t——为最大设计流量时的停留时间（s）；

（2）水流断面面积式中：A——为每格水流断面面积（m2）；——为最大设计流量（m3/s）。沉砂池总宽度式中：B——池总宽度，m；——设计有效水深，m。贮泥区所需容积：设计清楚尘砂的间隔时间T=2d，即考虑排砂间隔天数为2天，则沉砂斗容积：式中：V——为贮砂斗所需容积，m3；T——为排砂时间间隔，d；X——为城镇污水沉沙量，一般采用0.03L/m3；KZ——污水流量总变化系数；（每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗）每个沉砂斗的容积：m3（6）沉砂斗各部分尺寸计算设计斗底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3'=0.55m式中：b2——为贮砂斗上口宽(m)；h3'——为贮砂斗高度(m)；a——斗壁与水平面的倾角（o）。b1——为贮砂斗下底宽（m）；沉砂斗容积：（V1=0.48m3≥式中：V1——为贮砂斗容积（m3）；（7）沉砂池高度采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度：式中：L——为沉砂部分的长度（m）；0.2——为二沉砂斗之间的壁厚，一般取经验值0.2m。则贮砂室的高度为h3：池总高度H（m）：（超高一般取h1=0.3m）（8）校核最小流量时的流速式中：Qmin——设计最小流量（m3/s）；n1——最小流量时工作的沉砂池数目；——最小流量时沉砂池的过水断面面积（m2）；则>0.15m/s，符合要求.3.3调节池调节池的调节容积按日处理量的35﹪～50﹪计算，即相当于8.4～12.0倍的平均时水量，调节池设两个。

（1）设计进水量Q：，取Q=3334

（2）停留时间t：取设计停留时间t＝9.0h

（3）有效容积V：V＝Qt/2＝3334×9.0/2＝15003（m3）

（4）有效水深h：有效水深采用h＝5.0m

（5）池子的面积F：

（6）池子的平面尺寸：采用L×B＝50m×60m

（7）池子的总高度H：设超高h1＝0.5m固H＝h＋h1＝5.0＋0.5＝5.5（m）

（8）池子的几何尺寸：采用L×B×H＝50m×603.4CASS反应池CASS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工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程，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。3.4.1设计参数确定考虑格栅和沉砂池可去除部分有机物及SS，取COD,去除率为20%，SS去除率为35%。此时进水水质：COD=250mg/L×（1-20%）=200mg/LBOD5=130mg/L×（1-20%）=104mg/LSS=180mg/L×（1-35%）=117mg/L混合液悬浮固体浓度（MLSS）：Nw=3200mg/L，一般取3000～5000mg/L反应池有效水深H一般取3-5m,本水厂设计选用4.0m充水比：λ===0.4BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率）（Ns）Ns=Ns——BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率）,kgBOD5/(kgMLSS·d)；K2——有机基质降解速率常数，L/(mg·d),生活污水K2取值范围为0.0168-0.0281，本水厂取值0.0244；η——有机基质降解率，%；η=——曝气池出水的平均值，mg/L；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η=之后把本数值代入得Ns==0.45kgBOD5/(kgMLSS·d)3.4.2反应池设计计算（1）曝气时间TA，取1.5h式中：TA—曝气时间，hS0—进水平均BOD5，㎎/Lm—排水比1/m=1/2.5Nw—混合液悬浮固体浓度（MLSS）：X＝3200mg/L(2)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=7.4×104×t×XO-1.7(MLSS≤3000)Vmax=4.6×104×XO-1.26(MLSS≥3000)式中Vmax—活性污泥界面的初始沉降速度。t—水温，℃X0—沉降开始时MLSS的浓度，X0＝Nw=3200mg/L，则Vmax=4.6×104×3200-1.26=1.76m/s沉淀时间TS用下式计算，T取1.8h式中：TS—沉淀时间，h

；H—反应池内水深，m；—缓冲层高度，取1.2m。（3）运行周期t根据城市污水处理厂运行经验，本水厂设置排水时间取为0.5h，闲置时间取0.2h运行周期T=TA+TS+TD+=1.5+1.7+0.5+0.3=4h每日运行周期数t==6(4)CASS池容积曝气池个数n=4（共5个，一个备用），每座曝气池容积为,取V=10834(5)CASS池外形尺寸（ⅰ）因反应池形状以矩形为准，池宽与池长之比大约为1：1～1：2，水深3～6米。故取L=60m，H=5mB=（ⅱ）CASS池总高，H0（m）取池体超高0.5m，则H0=H＋0.5＝5（ⅲ）微生物选择区L1，（m）CASS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。L1＝10﹪L=10%60=6m（ⅳ）反应池液位控制排水结束时最低水位（m）基准水位h2为5m；超高0.5m；保护水深=1污泥层高度（m）则：撇水水位和泥面之间的安全距离，H2=hs=2(6)复核出水溶解性BOD5Se===4.53mg/L<20mg/L设计结果满足设计要求。(7)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。本设计时活性污泥自身氧化系数为：剩余生物污泥量：=4606.50(Kg/d)剩余非生物污泥量：公式中，——进水VSS中可生化部分比例，取fb=0.7；C0——设计进水SS，m3/d；——设计出水SS，m3/d；剩余污泥总量：剩余污泥浓度NR：NR=剩余污泥含水率按99.3%计算，湿污泥量为(8)污泥泥龄(9)复核滗水高度曝气池有效水深H=5m，滗水高度为复核结果与设定结果相同。(10)设计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。=18160(㎏O2/d)式中Oa—需氧量，㎏O2/d；—活性污泥微生物每代谢1㎏BOD需氧量，一般生活污水取为0.42㎏～0.53㎏，本设计取0.48㎏；—1㎏活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，一般生活污水取为0.11㎏～0.188㎏，本设计取0.14㎏。(11)标准需氧量假设工程所在海拔高度900m，大气压力p为，压力修正系数为微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度4.7m,其绝对压力为微孔曝气头氧转移率为20%，气泡离开水面时含量为水温，清水氧饱和度为8.4mg/L，曝气池内平均溶解氧饱和度为标准需氧量为空气用量最大气水比=463667/80000=5.803.5接触消毒池与加氯间3.5.1设计说明设计流量Q=80000m3/d=3.5.2设计计算（设置消毒池二座,每座分两格池体容积）V=QT=3333.3×0.5=1666.65m3每座容积为V1=1666.65÷2=833.325m3消毒池池长L=21m，每格池宽b=接触消毒池总宽B=nb=2×5.0=10.0m接触消毒池有效水深设计为H1=4m加氯量计算设计最大投氯量为5.0mg/L；每日投氯量为W=250kg/d=10.4kg/h。选用贮氯量500kg的液氯钢瓶，每日加氯量为0.5瓶，共贮用10瓶。每日加氯机两台，一用一备；单台投氯量为10~20kg/h。3.6污泥浓缩池污泥浓缩主要是减小污泥体积，降低污泥含水率，为污泥消化处理提供方便。污泥中所含水大致分为四类：颗粒间的孔隙水，约占总水分的70%;毛细水，约占20%；污泥颗粒附水和颗粒内部水约占10%。浓缩法主要降低的是污泥的孔隙水。污泥中采用重力浓缩。点：污泥含水率可以从99%降低至96%，污泥体积可减小3/4，含水率从97.5%降低至95%，可减小1/2，为后续处理创造条件。（1）污水处理系统每日排出污泥干重W==391.6(kg/h)污泥含水率P1=99.0%污泥流量 Qw=9398.3/(1%×1000)=939.83m3/设计浓缩后含水率P2=96%设计固体负荷q=2.0kg.SS/(m2×h)-1（2）浓缩池池体计算浓缩池所需表面面积A：A=QC/q=W/q=391.6/2=195.8m浓缩池设一座每座面积Ai=195.8浓缩直径D=（4Ai/π）1/2=16m水力负荷uu=Qw/Ai=939.83÷24÷195.8=0.2m3/(m2水力停留时间T≥12.0h则有效水深h1=uT=0.20×12=2.4m（3）排泥量与存泥容积设计污泥层厚度为1.25m，池底坡度为0.02，坡降为0.13m，则存泥区容积为：式中：——泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取558；——污泥斗上口半径（m）；本设计取1.25m；——污泥斗底部半径(m)，本设计取0.25m；存泥时间T=6.75/0.78=8.6h（4）浓缩池总深度H有效水深h1=2.4m；缓冲层高度h2=1.5；存泥区高度h3=1.25m；池体超高h4=0.5m；池底坡降h5=H=h1+h2+h3+h4+h5=2.4+1.5+1.25+0.5+1.43=7.08m另外，池中心排泥积泥斗高H6=1.53.7污泥贮存池浓缩后排出含水率P2=96.0%的污泥Qw=1.62×103/(4%×1000)=40.5m3/d=6.75/h贮泥池贮泥时间T=1.0d设计贮泥池池长为L×B×H=10.0m×5.0m×3.0m贮泥分为两格，贮泥池有效容积为V=125m34.污水处理厂总体布置污水处理厂厂区平面布置遵循国家有关标准和规范进行。本设计将污水处理厂厂区平面按功能区划分，并进行相关布置。厂区分为办公生活服务区，污水处理区，污泥处理区三大部分，各区既相互独立又相互联系，最大限度的减小占地和管道连接，又便于管理。由于污水处理厂平面布置的合理与否直接影响用地面积、日常的运行管理与维修条件，以及周围地区的环境卫生等，所以污水处理厂的平面布置应遵循如下基本原则：1.处理构筑物与生活、管理设施宜分别集中布置，其位置和朝向力求合理，生活、管理设施应与处理构筑物保持一定距离。功能分区明确，配置得当，一般可按照厂前区、污水处理区和污泥处理区设置。2.处理构筑物宜按流程顺序布置，应充分利用原有地形，尽量做到土量平衡。构筑物之间的管线应短捷，避免迂回曲折，做到水流畅通。3.处理构筑物之间的距离应满足管线（闸阀）铺设施工的要求，并应是操作运行和检修方便。对于特殊构筑物（消毒池、贮气罐）与其他构筑物（建筑物）之间的距离，应符合国家《建筑设计防火规范》（GB50016--2006）及地方现行防火规范的规定。4.处理厂内的雨水管道、污水管道、给水管道、电气管道等管线应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时可考设计管廊。5.考虑到处理厂发生事故与检修的需要，应设置超越全部处理构筑物的超越管、单元处理构筑物之间的超越管和单元构筑物的放空管道。并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，个处理构筑物系统间应考虑设置可切换的连通灌渠。6.产生臭气和噪音的构筑物（如集水井、污泥池）和辅助建筑物（如鼓风机房）的布置，应注意其对周围环境的影响。7.设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，满足物品运输、日常操作管理和检修的需要。污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，通道的设计应符合下列要求：（1）主要车行道的宽度：单车道为3.5～4.0m，双车道为6.0～7（2）车行道的转弯半径宜为6.0～10.0m（3）人行道的宽度宜为1.5～2.0m；（4）通向高架构筑物的扶梯倾角一般宜采用30°，不宜大于45°；（5）天桥宽度不宜小于1.0m；（6）车道、通道的布置应符合国家现行有关防火规范要求，并应符合当地有关部门的规定。8.处理厂内的绿化面积一般不小于全厂总面积的30%。9.对于分期建设的项目，应考虑近期和远期的合理布置，以利于分期建设。10.污水厂周围根据现场条件应设置围墙，其高度不宜小于2.0m。11.污水厂的大门尺寸应能容运输最大设备或部件的车辆出入，并应另设运输废渣的侧门。12.污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。13.污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。管廊内宜敷设仪表电缆、电信电缆、电力电缆、给水管、污水管、污泥管、再生水管、压缩空气管等，并设置色标。管廊内应设通风、照明、广播、电话、火警及可燃气体报警系统、独立的排水系统、吊物孔、人行通道出入口和维护需要的设施等，并应符合国家现行有关防火规范要求。14.污水厂应合理布置处理构筑物的超越管渠。15.处理构筑物应设排空设施，排出水应回流处理。16.污水厂宜设置再生水处理系统。17.厂区的给水系统、再生水系统严禁与处理装置直接连接。18.污水厂的供