【文章內(nèi)容簡介】 氣的傳質(zhì)速度，因而減少了曝氣量 。 3. 出水的水質(zhì)好，在 BAF 工藝中，由于填料本身的截留作用及生物膜的絮凝作用，使出水的 SS 很低，一般不會(huì)超過 10mg/l； 4. 采用模塊化的設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)期擴(kuò)建結(jié)合更加容易。由于曝氣生物濾池和凈水廠的濾池類似，可分為很多過濾單元，而且每格 單元的大小及管路系統(tǒng)也近似，因此擴(kuò)建和增加處理規(guī)模非常簡便。 五、 膜生物反應(yīng)器（ MBR）工藝 MBR 將膜過濾和生物反應(yīng)器有機(jī)的結(jié)合在一起，發(fā)揮了單獨(dú)的生物反應(yīng)器或單獨(dú)的膜過濾不能發(fā)揮的功能，對(duì)難降解有機(jī)污染物和懸浮物有顯著的處理效天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 果。 MBR 工藝是在生物反應(yīng)器中安裝膜組件，通過膜過濾把混合液中的水和活性污泥分離，可以得到質(zhì)量很高的過濾水，而活性污泥仍留在生物反應(yīng)器中繼續(xù)發(fā)揮生物降解的作用 [13]。 MBR 的最大特點(diǎn)就是可以將生物反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間和污泥齡完全分離，在低停留時(shí)間的情況下保證很高的污泥齡，這為 有機(jī)污染物、氮污染物的降解創(chuàng)造了有利條件。 MBR 工藝占地面積小、處理效果非常好、污泥性質(zhì)穩(wěn)定，是《 2021 國家鼓勵(lì)發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄》當(dāng)中針對(duì)一級(jí) A 出水唯一的推薦技術(shù)。但是直到目前為止，其大規(guī)模的應(yīng)用還存在困難 [14]： 1. 工藝除磷能力不高，達(dá)到一級(jí) A 的出水需要投加化學(xué)藥劑，但是常用的鐵 鹽、鋁鹽對(duì)膜組件均有腐蝕、堵塞作用。 2. 關(guān)鍵設(shè)備 —膜組件的制作加工技術(shù)被國外的公司所壟斷，比如加拿大的澤 能公司、日本的東麗、久保田、旭化成公司、美國的 Usfilter 公司等，這使得進(jìn)口設(shè)備費(fèi)在工程投資總額中 占了相當(dāng)大的比重，造成 MBR 工藝工程投資居高不下 [15]。 3. 為防止污泥堵塞 MBR 組件，需要對(duì)膜表面進(jìn)行不斷的曝氣沖刷。為了得到較好的沖刷效果，曝氣器產(chǎn)生的多為大、中型氣泡，微生物的氧利用效率較低，因此不能作為穩(wěn)定的供氧設(shè)備，仍需要進(jìn)行傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣，這部分多余的能耗大大提高了 MBR 的運(yùn)行成本。盡管隨著國產(chǎn)膜性能的不斷發(fā)展， MBR 工藝投資有望下降到國內(nèi)可以接受的水平，但是高昂的運(yùn)行成本仍然是膜工藝發(fā)展的障礙 [16]。 第三節(jié) 工藝流程的確定 一、 CASS 工藝 （一） CASS 工藝工作原理 CASS 是 Cyclic Activated Sludge System 的 縮寫，該工藝是將 SBR 工藝的的長度方向分為了兩部分，前部分設(shè)置了預(yù)反應(yīng)區(qū)也叫生物選擇區(qū)，后半部分為主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)后端安裝了潷水器，可以排除上清液。 CASS 池分為進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置的階段。所以是好氧、缺氧、厭氧交替的進(jìn)行，可以同時(shí)進(jìn)行硝化與反硝化除氮效果好，一般不需要二沉池，污泥的回流占到反應(yīng)器的 40%左右。 （二） CASS 反應(yīng)池的組成 CASS 池的主要特點(diǎn)是設(shè)置了預(yù)反應(yīng)區(qū)，是一種脫氮除磷循環(huán)間歇生物處理廢水的作用。 CASS 池是由 生物選擇器，兼氧和耗氧區(qū) 組成的。 天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 在 CASS 池前端設(shè)置生物選擇區(qū)其容積占總池的 10%，水力停留大概在~，一般在兼氧或者厭氧的條件下進(jìn)行，而且與主反應(yīng)區(qū)的回流污泥進(jìn)行混合，充分的利用了活性污泥的吸附作用同事也對(duì)水體的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，對(duì)水體進(jìn)行了預(yù)反應(yīng)，也是的活性污泥釋放磷，而且設(shè)置預(yù)反應(yīng)區(qū)還可以提高污泥的沉降性能，有效減少污泥膨脹的問題發(fā)生。 兼氧區(qū)可以促進(jìn)磷的釋放加強(qiáng)反硝化的作用同時(shí)也對(duì)生物選擇區(qū)有輔助的作用，起到緩沖的作用。 好氧區(qū)，是去除營養(yǎng)物質(zhì)的主要場所，通?？刂?ORP 在 100mv~150mv，DO 在 0mg/L~，加強(qiáng)主反應(yīng)區(qū)的曝氣強(qiáng)度，更加有效的講解有機(jī)物，然而污泥內(nèi)部由于阻止了氧的進(jìn)入處于缺氧的狀態(tài)，所以反應(yīng)區(qū)可以進(jìn)行消化作用。 （三） CASS 工藝特征 ① 連續(xù)進(jìn)水，間歇排水 與 SBR 不同， CASS 進(jìn)出時(shí)都是半連續(xù)的，然而 SBR 是間歇式的。而實(shí)際上 CASS 工藝可連續(xù)進(jìn)水，克服了 SBR 的缺點(diǎn)。 ② 運(yùn)行上的時(shí)序性 CASS 反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個(gè)階段根據(jù)時(shí)間依次進(jìn)行。 曝氣階段：有鼓風(fēng)機(jī)向池內(nèi)曝氣，此時(shí)好氧微生物進(jìn)行分解水中的有機(jī)物，微生物把 污水中的 NH3N 硝化轉(zhuǎn)化為 NON 3。 沉淀階段：曝氣停止后，開始沉淀，水中的微生物由耗氧轉(zhuǎn)變到缺氧狀態(tài)，開始進(jìn)行反硝化作用，同事活性污泥開始沉淀，上層的水變清。 潷水階段：是在沉淀結(jié)束后，開始進(jìn)行潷水器不淡的下降，排出污水，與此同時(shí)反硝化還在進(jìn)行，從而進(jìn)一步提高水質(zhì)。 閑置階段：潷水器上升到最高點(diǎn)。 ③ 運(yùn)行過程的非穩(wěn)態(tài)性 CASS 池在每個(gè)工作周期內(nèi)，排水時(shí)水位最高，結(jié)束時(shí)水位最低，液位的變化取決于排水比，排水比影響著處理廢水的程度，反應(yīng)池內(nèi)有機(jī)質(zhì)是否是均勻的變化，所以說廢物的降解是不 穩(wěn)定的。 ④ 間歇式曝氣，梯度變化大 由于 CASS 池在曝氣階段是耗氧的階段微生物處于好樣階段，然而沉淀和出水時(shí)停止曝氣屬于缺氧跟厭氧階段，因此，這對(duì)提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節(jié)約能耗是有利的。實(shí)踐證實(shí)對(duì)同樣的曝氣設(shè)備而言， CASS 工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有較高的氧利用率 [17]。 （四） CASS 工藝流程 CASS 工藝流程圖如圖 26 所示。 天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 圖 26 Cass 工藝流程圖 CASS 工藝主要缺點(diǎn)為：設(shè)備閑置率高，因采用降堰排水，水頭損失大；由于自動(dòng)化程度高，故對(duì)操作人員的素質(zhì)要求也高。 二、 確 定工藝方案 [18] 綜上所述，三種方法都能達(dá)到除磷脫氮的效果，但綜合比較，采用 CASS 工藝較好，原因如下： （一）規(guī)模要求。本設(shè)計(jì)是 15 萬噸城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì)，可以看出本設(shè)計(jì)的污水處理廠是大型污水處理廠。 CASS 工藝有著 SBR 工藝系列用于中小型污水處理廠比較經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，而傳統(tǒng)的活性污泥法及其變形工藝都不適用于中小型污水處理廠。 （二）出水水質(zhì)要求。由表 21 和表 22 可以看出，要求脫氮除磷， CASS工藝脫氮除磷效果很好，而且不用像 SBR 其他變形工藝和氧化溝工藝在有除磷要求的情況下需要增加厭氧池。奧貝爾氧 化溝雖不用增加厭氧池，但是需要增大池容，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，這樣增加了基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。 （三） CASS 工藝一次性投資較少，占地面積較小，運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)不同的處理目標(biāo)，不易發(fā)生污泥膨，剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定。出水水質(zhì)良好，但相對(duì)而言， A/A/O 法除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是當(dāng) P/BOD 值高時(shí)更是如此 。脫氮效果也難于進(jìn)一步提高，運(yùn)行費(fèi)用高。 （四）此外 CASS 工藝有如下優(yōu)點(diǎn) [19] 1. 進(jìn)水水量水質(zhì)的波動(dòng)可用改變曝氣時(shí)間的簡單方法予以緩沖具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。 2. 半靜止?fàn)顟B(tài)沉淀，表面水力和固體負(fù)荷低 ,沉淀效果好。 3. CASS 池分為生物選擇器、厭氧區(qū)和好氧曝氣區(qū)，前面兩個(gè)部分各異充分的對(duì)磷釋放、從而進(jìn)行了反硝化的作用，對(duì)水中的有機(jī)物得到消耗，從而使的系天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高；與此同時(shí)曝氣區(qū)與沉淀區(qū)又在進(jìn)行著硝化與反硝化的反應(yīng)，所以脫氮效果明顯。 4. 由于只反應(yīng)是間歇式的沉淀與曝氣分開進(jìn)行，所以 BOD5和生物體MLVSS 變化大，是反應(yīng)更加的容易進(jìn)行增加了推動(dòng)力，處理的效率明顯提高。在沉淀時(shí)停止曝氣屬于缺氧狀態(tài)，氧化合成大為減弱，但生物體內(nèi)源呼吸在進(jìn)行，因此出水水質(zhì) 得到保證。 5. CASS 池工藝簡單，運(yùn)行方便。 三、 設(shè)計(jì)思路 根據(jù)綜述的分析，采用 CASS 工藝設(shè)計(jì)的工藝流程圖如圖 29 所示。 工藝說明： （一）格柵的目的是去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗粒懸浮物及雜質(zhì)，以保證后續(xù)處理設(shè)施的正常進(jìn)行。一般需在城市污水廠設(shè)置一道或兩道格柵。格柵如圖 27 所示 圖 27 格柵 （二）提升泵房 提升泵房的作用是提升污水以滿足后續(xù)污水處理流程豎向銜接的要求，實(shí)現(xiàn)重力流動(dòng)順序處理污水。 （三） 沉砂池 污水在提升泵的作用下進(jìn)入沉砂池。沉砂池的作用是從污水中分離出密度較大的 無機(jī)顆粒，如砂子、煤渣等。沉砂池一般設(shè)在沉淀池之前，以保護(hù)機(jī)件和管道，保證后續(xù)作業(yè)的正常進(jìn)行，由于本工程處理水量大，占地面積大，為減小成本，本設(shè)計(jì)選用鐘式沉砂池。 （四）輻流式沉淀池 沉淀即利用水中懸浮顆粒的沉降性能，在重力場的作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過程。沉淀池是廢水處理工程中分離懸浮物的一種主要處理構(gòu)筑物，在大、中型污水處理廠應(yīng)用普遍。 輻流式沉淀池優(yōu)點(diǎn)：采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，設(shè)備較簡單，排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品，天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 沉淀性效果好，日處理量大，對(duì)水體攪動(dòng)小，有利于懸浮物的去除。 （五） 配 水井 污水進(jìn)入配水井，其作用是保證污水均勻分配進(jìn)入 CASS 池。 ① 水力配水設(shè)施基本的原理是保持各個(gè)配水方向的水頭損失相等。 ② 配水渠道中的水流速度應(yīng)不大于 ，以利于配水均勻和減少水頭損失。 ③ 從一個(gè)方向和用其中的圓形入口通過內(nèi)部為圓筒形的管道想其引水的環(huán)形配水池。 當(dāng)從一個(gè)方向進(jìn)水時(shí)，保證分配均勻的條件是： ① 應(yīng)取中心管直徑等于引水管直徑； ② 中心管下的環(huán)行孔高應(yīng)取 ~； ③ 當(dāng)污水從中心管流出時(shí)，不應(yīng)當(dāng)有配水池直徑和中心管直徑之比（ D/D1）大于 的突然擴(kuò)張； ④ 在配水池 上部必須考慮液體通過寬頂堰自由出流； ⑤ 當(dāng)進(jìn)水流量為設(shè)計(jì)負(fù)荷，配水均勻度誤差為 ? 1%；當(dāng)進(jìn)水流量偏離設(shè)計(jì)負(fù)荷 25% 時(shí)，配水均勻度誤差為 %。 集配水井計(jì)算草圖如下圖 28 所示： 進(jìn)水口出水口 出水口 圖 28 配水井 （六） CASS 池 污水進(jìn)入 CASS 池進(jìn)行生化反應(yīng)，有機(jī)物得以降解，氨氮和磷得以去除。 （七）消毒池 消毒池的作用是加氯消毒，殺滅污水中的病原菌，消毒后的水直接排放 。 （八） 污泥處理系統(tǒng) 天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 CASS 池的剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池，通過加藥可以增加污泥的絮凝性，經(jīng)重力濃縮之后進(jìn)入污泥脫水機(jī)房，污泥脫水后外運(yùn)。污泥濃縮池的上清夜和污泥脫水后的濾液進(jìn)入污水提升泵房，與原水匯合后處理 [20]。 粗格柵 提升泵站 鼓風(fēng)機(jī)房 細(xì)格柵 鐘式沉砂池 CASS生物反應(yīng)池 污泥脫水機(jī)房 選擇池 進(jìn)水 出水 柵渣沉砂外運(yùn) 泥餅外運(yùn) 回流污泥 注： 水路 柵渣和沉砂 風(fēng)路 泥路 砂水分離器 剩余污泥 污泥濃縮池 圖 29 設(shè)計(jì)污水處理工藝流程圖 消毒池 輻流式沉淀池 配水井 天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 第一節(jié) 粗格柵 一、 格柵設(shè)計(jì)說明 處理規(guī)模： 100000 m3/d，總變化系數(shù) Qmax=QKZ=104格柵安裝角度均為 60186。 二、 格柵設(shè)計(jì)計(jì)算 （一） 格柵的條數(shù) bh vQn ?s inm a x? (31) 式中 Qmax—最大流量，本工程 Qmax為 ?—傾斜角，本設(shè)計(jì)為 60 。 b —柵條之間間隔，設(shè)計(jì) b＝ 50 mm。 n —柵條個(gè)數(shù)。 h —過柵前水深， 設(shè)計(jì)取 h＝ 。 v— 過柵流速，設(shè)計(jì)區(qū)取 v＝ 。 n=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =76（個(gè)） （二） 格柵寬度 設(shè)計(jì)柵條寬度 S=，則格柵寬度： )1(????????）（bnnSB 由于本工程設(shè)計(jì)了兩個(gè)格柵 (32) 則單個(gè)柵槽寬度 )1(????????）（bnnSB （三） 進(jìn)水渠道漸寬部分長度 天津科技大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 設(shè)進(jìn)水渠寬 B1=，其漸寬部分開角度 a1=20186。 111 2 ?tg BBL ?? =≈ (33) （四） 柵槽與出水渠道連接部分處的漸窄的部分長度 212 LL ? = 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 =