环境工程毕业设计..

一、毕业设计综述污水处理是经济发展和水资源保护不可或缺的组成部分。 污水处理在发达国家已有较成 熟的经验。如。英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国家均已投资对因工业革命和经济发展带来 的水污染进行治理； 日本、新加坡、 美国、澳大利亚等国家也对污水处理给予了较大的投资， 特别是新加坡并没有走先污染后治理的道路， 而是采取经济与环境协调发展的政策。 国外对 污水的处理主要是通过建造污水处理厂。 实践证明建造污水处理厂是解决水污染的一条有效 途径。美国平均每 1 万人拥有一座污水处理厂； 瑞典和法国每 5000 人有一座污水处理厂； 英国和德国每 7000 8000 人拥有一座污水处理厂。国外城市都在为污水处理普及率达到 100%而努力， 将推广低能耗高性能的污水处理工艺技术，提高水处理排放的标准， 完善污水处理的有关政策，多功能的污水处理技术更为流行。我国的城市污水量正以每年 6.5% 的速度增大， 然而由于资金、 能源等方面原因的制约， 城市污水处理率很低，我国在建国初期只有几个过去有国外租界留下来的城市污水处理厂， 日处理量还不过万吨；解放后，城市污水处理厂有了较大的发展，特别是“六五”期间；截 止 1987 年底全国污水处理厂建成投产的已有 78 座；至 1990 年有污水处理的城市 56 个， 省和直辖市增加到 21 个； 1999 年全国建成污水处理厂 389 座，处理率为 29.65% 。城建 系统 187 座，处理率 16.18% 。全国大约还有 600 个城市没有城市污水处理厂，全国城市 污水处理率目前仅达 20%左右，这一状况与国家提出“至 2000 年使水环境污染不断恶化的 趋势得到控制， 至 2010 年使总体环境质量得到改善” 的发展目标是不相称的。 我国已颁发 城市污水处理及污染防治技术政策 经过几十年的努力， 尤其是近十年的努力， 我国的水 污染控制工作已有很大的发展，城市污水处理普及率已达到30%。局部水环境已有所改善，有些水系统的污染反而有所加剧。面对严峻的形式， 国内各专家也不停的努力研究各种污水处理方法， 探索污水处理的新 方法、新技术。 下面介绍下国内近年来在污水处理方面的新科学成果，新的处理方法主要包括CASS法、 SBR法、氧化沟法、 A2/O法等等新技术和新的研究成果。沈桂芬 (2005 年)在 CASS 法处理氨氮废水的研究 一文中提出氮是导致水体富营养 化和环境污染的一种重要的污染物质 ,许多传统水处理工艺对 NH3-N 的处理效率很低 ,出水 中 NH 3-N 严重超标 , 达不到日益提高的水质要求 ,影响人体健康和阻碍经济的持续稳定发展,如何有效地脱氮是当前水处理面临的一大难题。CASS( Cyclic Activated Sludge System )工 艺是 SBR 工艺的一种改进。具有占地面积小、工艺流程简单、运行方式灵活、易于程控、 对水质水量变化适应性强、能同时脱氮除磷等优点。随着电子和自动化技术的发展 ,CASS 工艺已广泛应用于欧、 美等许多国家的城市污水和各种工业废水的处理中。 对于废水水质日 益复杂的当今社会 ,CASS 是一种较有发展前途的废水生物处理工艺。花勇刚（ 2008年）在 CASS 工艺污水处理厂生产性试验研究一文中写到随着社会经 济的发展 ,营养元素氮、 磷引起的水体污染问题日益严重 ,国家对污水排放标准随之不断提高 , 污水处理技术逐渐从以单一去除有机污物为目的的阶段进入到既要去除有机物又要进行脱 氮除磷的深度处理阶段 ,对具有脱氮除磷功能的污水处理新工艺的应用与研发己成为当今污 水处理领域关注的热点。 CASS 工艺（ Cyclic Activated Sludge System ）是一种较为新颖的具 有脱氮除磷功能的污水处理工艺 ,由于其占地面积小、无需初沉池和二沉池、基建及运行费 用低、不易发生污泥膨胀、操作管理方便等诸多优点,近年来在我国已得到越来越多的应用 ,具有广阔的市场前景。姚曙光（ 2007年）在 CASS 深度处理漂染废水试验研究中写到综述了印染废水的现 状及印染废水深度处理技术研究进展 ,并简要介绍了 CASS（Cyclic Activated Sludge System） 工 艺特点、工作原理及应用。 本文选用 CASS 作为其深度处理漂染废水的试验工艺 ,并对 CASS 动力学数学模型进行了简要探讨。段云萍（ 2010年）在 CASS 工艺技术经济评价中概述了 CASS 工艺的运行特点 ,作 为 SBR 的一种变形 ,CASS 工艺具有 SBR 的优点 ,且克服了 SBR 不能单池运行的缺点。在主 反应池前增加预反应区 ,对活性污泥进行选择性培养 ,克服污泥膨胀 ,有利于污水处理系统的 稳定运行。预反应区处于兼氧状态 ,主反应区好氧厌氧交替运行 ,通过污泥回流能有效去除氨 氮。 CASS的工艺特点决定了 CASS 工艺的建设费用低于传统的活性污泥法。段果（ 2012年）在 CASS 工艺在生活污水处理厂中的应用一文中写道在某些生活污 水处理厂中采用 CASS 工艺 ,其主要特点是高效、稳定、工艺流程简单,并且在去除污水中有机污染物的同时 ,具有脱氮除磷的功能。 CASS 工艺的污水处理厂具有较高的自动化水平,可大大降低污水厂的运行成本。黄正文（ 2011年）在 CASS 工艺处理城市小区污水的探讨一文中写道概述了城市住 宅小区污水特点及现状基础上， 介绍住宅小区污水处理的设计原则及常用工艺流程， 在综合 分析基础上。提出了 CASS 工艺城市住宅小区污水具有出水水质好、运行稳定、管理简单、 占地少、 产泥量低等特点， 适合住宅小区污水的处理， 最后详细介绍了 CASS 工艺的工作原 理、工艺流程及出水回用的技术要点， CASS 工艺的出水经过膜过滤和消毒处理即可达到中 水回用的标准，为住宅小区污水处理及回用提供一种可供选择的工艺及配套设备。刘雯、丘锦荣 （2009年）在氧化沟处理生活污水的中试研究 中提出植物 -生物膜氧化沟 系统将多种污水处理工艺包含在极其简单的装置中,兼具氧化沟、生物膜法和植物修复三种处理过程。采用该工艺处理生活污水的试验结果表明,对 COD、TN、TP、SS 的平均去除率分别为 51.02%、32.5%、 41.23%、58.92%,出水水质达到了国家一级 B 排放标准 ;各植物在氧 化沟中发挥的作用存在较大差异 ,其中美人蕉对氮、 磷的去除量最大 ,水浮莲次之 ,茭白和通菜 的较小。胡锋平（ 2011年）在倒置 A 2O 一体氧化沟工艺处理生活污水实验研究一文中写到 本试验研究针对氧化沟工艺普遍存在的能耗大及除磷效率低的问题 ,提出了技术改进措施的 必要性 ,通过运行方式的优化使得这一问题得到了较好的解决。试验采用倒置 A2/O 一体化氧化沟试验装置 ,控制外沟、中沟和内沟分别为缺氧区、厌氧区和好氧区 ,污水先后依次流入外 沟、中沟和内沟。通过对连续曝气和间歇曝气两种运行方式下处理生活污水的试验研究,分析不同工况下系统对 COD Cr、 NH 4+-N 和 TP 的去除效果 ,确定本试验中倒置 A2/O 一体化氧 化沟工艺处理生活污水的最优运行工况。蒋山泉（ 2007年）在 SBR 工艺处理生活污水的探讨中写到序批式生物膜法 （SBR） 是 将生物膜与序批式活性污泥法 （SBR） 相结合而开发出的污水处理复合新工艺,既保留了 SBR的优点又具有生物膜法的特点。其运行方式可根据实际需要灵活操作 ,同时高效地脱氮、除 磷和去除有机物。 试验采用 SBR 处理生活污水 ,选用特有的壁挂式软性填料。 结果表明 ,所形 成的微生物系统稳定 ,生物种群多样化 ,生物量丰富 ,对城市生活污水具有较好的处理效果。郑俊、程晓玲（ 2009年）在厌氧好氧交替 BAF 生物除磷工艺处理生活污水研究写 到为克服传统曝气生物滤池工艺生物除磷效果差的缺点,开发了厌氧好氧交替 BAF 生物除磷工艺。在厌氧好氧交替曝气时间为 12h,水力停留时间为 1.4 2.9h 的条件下 ,考察了该工艺处 理生活污水的效果。 结果表明 ,该工艺对 COD 和总磷的平均去除率分别可达 91.89%和77.89%, 总磷的去除率最高可达 87.92%; 对总氮和氨氮的平均去除率不理想 ,分别只有 34.7%和41.6%。 该工艺表现出良好的去除 COD 和除磷性能。杜桂敏 （2010 年 ） A2/O 一体化 HMBR处理生活污水的试验研究 中写到水是人类赖以生 存和发展的重要资源之一 , 人口增长和城市工业化发展 , 造成水体污染加剧、水质不断恶化采取各种有效措施缓减水体污染、 节约用水刻不容缓。 采用膜组件代替传统活性污泥法中二 次沉淀池的膜生物反应器工艺 , 在污水处理方面具有出水水质好、工艺流程短等优点。本论 文采用 A2/O 一体化复合式膜生物反应器 , 以生活污水为处理对象 , 以污泥混合液浓度、水力 停留时间和溶解氧浓度为主要控制条件 , 通过三因素三水平的正交试验 , 考察了该反应器对 浊度、色度、有机物、氨氮、总氮和总磷等的去除效果 , 膜污染速率 , 以及污泥混合液浓度、 水力停留时间和溶解氧浓度对该反应器处理效果和膜污染速率的影响 , 以期掌握 A2/O一体化 复合式膜生物反应器对生活污水的处理特性 ,并探讨出最优运行参数。 A2/O 一体化复合式膜 生物反应器采用一体化试验装置 , 通过膜组件来提高污染物去除效果, 并通过在缺氧区和好氧区分别投放一定比例的悬浮填料 ,将悬浮活性污泥法和生物膜法相结合处理生活污水 , 得 到了优于单一生长体系全好氧膜生物反应器的处理结果 : 该反应器出水 COD、浊度、色度平 均浓度分别为 17.4mg/L 、0.77NTU、19.54 度, 平均去除率分别为 :99.2% 、 96.1 、 96.4%;脱氮 除磷效果较好 , 氨氮、总氮、总磷平均去除率分别为:92.1% 、68.7%、 62.7%; 膜污染速率为0.88kPa/d; 确定 A2/O 一体化复合式膜生物反应器的最佳运行条件:MLSS为5000 7000mg/L、HRT为15h、DO为1.52.0mg/L 。胡婷（2011年） 在一体式 A/O生物接触氧化法处理生活污水回用研究研究报告中指出中水回用是解决水资源短缺、保护水生生态环境和减轻水污染的有效途径 , 开展中水回用的 研究具有重要意义。 一体化 A/O 生物反应器兼具投资运行成本低、 占地面积小、 操作管理灵 活等优点 ,在各类污水处理中得到广泛应用。本论文采用一体式A/O 生物接触氧化法来处理生活污水回用 , 研究其运行的最优工艺参数 , 考察系统污染物的降解规律及生物膜特性, 最后介绍中水回用的工程应用实例。 主要结论如下 : 系统运行 17天后挂膜成功 ,COD和氨氮的去除 率分别为 95%和 85%。回流比、曝气量、进水有机负荷、水力停留时间、进水氨氮负荷、pH、碱度对系统脱碳性能影响较小 , 对脱氮影响较大。孙文杰 （2011年）在组合填料 SBR工艺处理生活污水研究一文中写到在序列间歇式 反应器 （SBR）中分别投加盾式填料和立体弹性纤维 , 构成组合填料 SBR反应器 , 并以不投加填 料的传统 SBR为对照 , 研究了组合填料 SBR工艺对生活污水中有机物和氮的去除效果。本研 究分为四部分内容 ,一是研究和比较了三个反应器的挂膜启动过程; 二是通过对厌氧、 好氧时序的调节 ,确定最佳运行模式 ; 三是反应器运行条件研究 , 研究了在不同好氧段 DO、初始 pH、 C/N条件下 ,组合填料 SBR反应器处理生活污水的性能 ;四是将微生物菌剂引入 SBR反应器,研究投加菌剂及菌剂投加量对高浓生活污水处理效果的影响。二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）2.1 项目概况随着城市化战略的快速推进以及金湖市经济开发区内龙头企业的增资扩容，开发区内 人口的不断增加和保护同里古镇水环境的需要， 金湖市经济开发区决定在同里古镇西侧建设 城南污水处理厂，日处理污水能力 3 万吨，采用 CASS 处理工艺。 二期工程实施后， 出水水 质要求达到国家污水排放标准的一级 B 标准。以较大程度地提高开发区的污水处理率，同 时也有助于改善整个区域水系的水质，保护生态环境。金湖市位于江苏省东南部，北纬 30度 45分 36秒 31度 13分 41秒，东经 120度 21 分 4 秒 53 分 59 秒。东接上海市青浦区，南连浙江省嘉兴市和桐乡市，西临太湖，北靠苏 州市吴中区，东北和昆山市接壤，西南与浙江省湖州市交界。全市总面积为 1176.68 平方公 里。金湖经济开发区位于市区东侧和北侧，北临苏州市区。污水处理厂位于开发区东部，紧邻千年古镇同里。设计水质水量数据本次设计水量为 3 万 m3/d 。污水进水水质：指标CODCrBOD5NH3NSSPHTP单位（ mg/L）30015045280694.5出水水质应符合城镇污水处理厂污染物排放标准（ GB18918 2002）一级B 标准即：指标CODCrBOD5NH3NSSPHTP单位（ mg /L ） 6020 8（15）20691需要经过沉沙工艺去除总悬浮物SS，经过生物脱氮除磷降低 NH3N 和 TP的含量，利用生物滤池反应降低 CODCr 和 BOD5含量。针对所给的数据， 以及国内治理生活污水工艺方法考虑， 确定下以下几种处理工艺方法，传统活性污泥法、A2/O 法、 AB 法、氧化沟法、 SBR 法、CASS 法进行选择，经过比较后，最终确定处理工艺。2.2 工艺方案选择2.2.1 传统活性污泥法传统活性污泥法是依据废水的自净作用原理发展而来的。 普通活性污泥系统主要由曝气A 所示。池，曝气系统，二沉池，污泥回流系统和剩余污泥排放系统组成，其工艺流程如图 废水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理，去除了大部分悬浮物和部分 BOD 后即进入曝 气池，再经过二次沉淀池，最后出水。空气图 2 传统活性污泥法工艺流程图在曝气池中水流是纵向混合的推流式。 在曝气池前端， 活性污泥同刚进入的废水相接触， 有机物浓度相对较高， 即供给活性污泥微生物的食料较多， 所以微生物生长一般处于生长曲 线的对数生长期后期或稳定期。 由于普通活性污泥法曝气时间比较长， 当活性污泥继续向前 推进到曝气池末端时， 废水中有机物已几乎被耗尽， 污泥微生物进入内源代谢期， 它的活动 能力也相应减弱， 因此在沉淀池中容易沉淀， 出水中残剩的有机物数量少。 处于饥饿状态的 污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的 BOD 和悬浮物 去除率都很高，达到 90 95%左右。2.2.2 A 2/O 法A2/O 法即厌氧 -缺氧 -好氧活性污泥法。污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群的作用下，使污水中的有机物、N 、P得到去除。 A2/O 法是最简单的同步除磷脱氮工艺， 总水力停留时问短， 在厌氧 （缺氧 ）、好氧交替运行的条件下 可 抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀， SVI 一般小于 100，有利于处理后的污水与污泥分离， 厌氧和缺氧段在运行中只需轻缓搅拌， 运行费用低。 由于厌氧、 缺氧和好氧三个区域严格分 开，有利于不同微生物菌种的繁殖生长， 因此脱氮除磷效果很好。 该工艺在国内外比较广泛， 其工艺流程图见图 3图 3 A 2/O 工艺流程图2.2.3 AB 法AB 法是一种生物吸附生物降解两段活性污泥法，该法把活性污泥法分为两段串联， 各段以不同的生物菌种形式各自的优势。 A 段污泥负荷高达 2-6kgB0D5 kgMLSS d。曝 气时间短 (0.5h),泥龄短 (O.5-2d) ，其微生物绝大部分是细菌 (大肠杆菌群 )，世代时间短，繁殖 速度高 (相当于每天 72 个世代 )，有出现生物吸附而过速降解有机物的效果；B 段污泥负荷低，为 O.15-0.30kgBOD kgMLSS d。AB 法对氮磷和有机物都有一定的去除率。 AB 法工 艺流程如图 4 所示。图 4 AB 法工艺流程图2.2.4 氧化沟法严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围， 出现了一系， 出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的 污水处理工艺流程。 按照运行方式， 氧化沟可以分为连续工作式、 交替工作式和半交替工作 式。连续工作式氧化沟， 如帕斯韦尔氧化沟、 卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比 较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。 连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。 交替工作式氧化沟一般采用合建式， 多采用转 刷曝气， 不设二沉池和污泥回流设施。 交替工作式氧化沟又可分为单沟式、 双沟式和三沟式， 交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和 SBR 工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转 刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。氧化沟具有以下特点： (1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和 污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。(2) 运行稳定，处理效果好。 氧化沟的 BOD 平均处理水平可达到 95%左右。(3)能承受水量、 水质的冲击负荷， 对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。 这主要是由于氧化沟水力停留时间长、 泥龄长和 循环稀释水量大。 (4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20 30d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。(5) 可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。(6) 基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比， 在去除 BOD 、去除 BOD 和NH3-N及去除 BOD 和脱氮三种情况下， 基建费 用和运行费用都有较大降低，特别是在去除 BOD 和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模 较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。卡鲁塞尔氧化沟： Carrousel 原指游艺场中的循环转椅，为一个多沟串联系统，进水与 活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动， 采用表面机械曝气器， 每沟渠的一端各 安装一个。 靠近曝气器下游的区段为好氧区， 处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区， 混合 液交替进行好氧和缺氧， 不仅提供了良好的生物脱氮条件， 而且有利于生物絮凝， 使活性污 泥易于沉淀。Orbal 氧化沟： Orbal 氧化沟即“ 0、1、 2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好 氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区 )到中沟 (缺氧区 )之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。 在厌氧区采用表面搅拌设备， 不可避免的带入相当数量的溶解氧， 使得 除磷效率较差。T 型氧化沟：三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦 Kruger 公司创建。由三条 同容积的沟槽串联组成， 两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池， 中间的池子一直作为曝气池。 原污水交替地进入两侧的池子， 处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出， 这样提高了曝 气转刷的利用率（达 59%左右），另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟流程简洁，具有生 物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积 利用率低，约为 55%，设备总数量多，利用率低。2.2.5 SBR 法SBR 是序列间歇式活性污泥法（ Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process ）的 简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同， SBR 技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方 式，非稳定生化反应替代稳态生化反应， 静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。 它的主要特征 是在运行上的有序和间歇操作， SBR 技术的核心是 SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物 降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。2.2.6 CASS 法CASS 法是在间歇式活性污泥法 （ SBR 法）的基础上演变而来的， 它是在 CASS 反应池 前部设置了生物选择区， 后部设置了可升降的自动滗水装置。 其工作过程可分为曝气、 沉淀 和排水三个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在 保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。根据进水水质可对运行参数进行调整。CASS 工艺分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理 迅速吸附污水中大部分可溶性有机物， 经历一个高负荷的基质快速积累过程， 这对进水水质、 水量、 Ph、害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止 污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。 CASS 工艺集反应、沉淀、 排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、 厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。经 过模拟试验研究， CASS 工艺已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，并取得 了良好的处理效果。2.3 工艺的确定2.3.1 工艺的选取对于工程建设成本及处理效果各方面考虑，进行了筛选分别留下CASS工艺、传统活性污泥法和 SBR法，对三中方法做了以下优缺点比较。2.3.2 CASS 工艺与传统活性污泥法的比较 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、CAS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少 35。（以 10 万吨的城市污水处理厂为例：传统活性污泥法的总投 资约 1.5 亿， CASS法总投资约 1.1 亿；传统活性污泥法占地面积约为 180亩， CASS法占地 面积约 120 亩。） 运行费用省。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，运行费 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。 （对城市污水，进水 COD为 400mg/L 时，出水小于 30mg/L 以下。） 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，便于进一步处理与处置。2.3.3 CASS 工艺与间隙进水的 SBR或 CAST的比较 CASS反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态，因此，提高了 对难降解有机物的去除效果； CASS进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控件元件，单个池子可独立运行， 而 SBR或 CAST进水过程是间歇的，应用中一般要 2 个或 2 个以上交替使用，增加了控制系 统的复杂程度。 CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3 ，而SBR则为 1/2 3/4 ；CASS抗冲击能力较好。 CASS比 CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。经过各工艺之间的优缺点比较， 以及对本设计方案可行性研究分析得出， 确定了将 CASS 工艺作为本项目的处理工艺。2.4 CASS 工艺详细介绍2.4.1 CASS 工艺流程图：2.4.2 CASS 结构与原理CASS基本结构是：在序批式活性污泥法（ 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 规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。CASS原理：在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可 溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随 后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体， 污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、 缺氧、厌氧周期性变 化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。CASS法工作原理图：在反应器的前部设置了生物选择区， 后部设置了可升降的自动滗水装置。 其工作过程可分为 曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段，周期循环进行。污水连续进入预反应区，经过隔墙底部 进入主反应区， 在保证供氧的条件下， 使有机物被池中的微生物降解。 根据进水水质可对运 行参数进行调整。2.4.3 操作周期的四个阶段(1) 曝气阶段 由曝气装置向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的 NH3-N 通过微生物的硝化作用转化为 NO3-N。(2) . 沉淀阶段此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。(3) 滗水阶段沉淀结束后， 置于反应池末端的滗水器开始工作， 自上而下逐渐排出上清液。 此时反应 池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。(4) 闲置阶段 闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。2.4.4 CASS 工艺的主要技术特征(1) 连续进水，间断排水传统 SBR 工艺为间断进水， 间断排水，而实际污水排放大都是连续或半连续的， CASS 工艺可连续进水，克服了 SBR 工艺的不足，比较适合实际排水的特点，拓宽了 SBR 工艺的 应用领域。 虽然 CASS 工艺设计时均考虑为连续进水， 但在实际运行中即使有间断进水， 也 不影响处理系统的运行。(2) 运行上的时序性CASS 反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。(3) 运行过程的非稳态性每个工作周期内排水开始时 CASS 池内液位最高， 排水结束时， 液位最低， 液位的变化 幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。 反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。(4) 溶解氧周期性变化，浓度梯度高CASS 在反应阶段是曝气的，微生物处于好氧状态，在沉淀和排水阶段不曝气，微生物 处于缺氧甚至厌氧状态。 因此， 反应池中溶解氧是周期性变化的， 氧浓度梯度大、 转移效率 高，这对于提高脱氮除磷效率、 防止污泥膨胀及节约能耗都是有利的。 实践证实对同样的曝 气设备而言， CASS 工艺与传统活性污泥法相比有较高的氧利用率。2.4.5 CASS 工艺的主要优点(1) 工艺流程简单，占地面积小，投资较低CASS 的核心构筑物为反应池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及 初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。(2) 生化反应推动力大CASS 工艺从污染物的降解过程来看， 当污水以相对较低的水量连续进入 CASS 池时即 被混合液稀释， 因此， 从空间上看 CASS 工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴； 而从 CASS 工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基 质利用速率由大到小，因此， CASS 工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推 动力较大。(3) 沉淀效果好CASS 工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用， 沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较 低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响 CASS 工艺的正常运行。 实验和工程中曾遇到 SV30 高达 96%的情况， 只要将沉淀阶段的时间稍作 延长，系统运行不受影响。(4) 运行灵活，抗冲击能力强CASS 工艺在设计时已考虑流量变化的因素， 能确保污水在系统内停留预定的处理时间 后经沉淀排放， 特别是 CASS 工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变比。 当进 水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时， 可经受平常平均流量 6 信的高峰流量冲击， 而不需要独立的调节地。 多年运行资料表明， 在 流量冲击和有机负荷冲击超过设计值 23 信时，处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺 虽然已设有辅助的流量平衡调节设施， 但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失， 严重 影响排水质量。 当强化脱氮除磷功能时， CASS 工艺可通过调整工作周期及控制反应 池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。 所以，通过运行方式的调整， 可以达到不同的处理 水质。(5) 不易发生污泥膨胀污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题， 由于污泥沉降性能差， 污泥与水无法 在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行， 而控制并消除污泥膨胀需要一定时间， 具有滞后性。 因此， 选择不易发生污泥膨胀的污水处 理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。 由于丝状菌的比表面积比菌胶团大，因 此，有利于摄取低浓度底物， 但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小， 在高底物浓度下菌 胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖， 但由于胶团细菌比增殖速率较大， 其增殖量也 较大， 从而较丝状菌占优势。而 CASS 反应池中存在着较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好 氧交替变化之中， 这样的环境条件可选择性地培养出菌胶团细菌， 使其成为曝气池中的优势 菌属，有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。(6) 适用范围广，适合分期建设CASS 工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比 SBR 工艺适用范围更广泛； 连续进水的设计和运行方式， 一方面便于与前处理构筑物相匹配， 另一方面控制系统比 SBR 工艺更简单。 对大型污水处理厂而言， CASS 反应池设计成多池模块组合式，单池可 独立运行。 当处理水量小于设计值时， 可以在反应地的低水位运行或投入部分反应池运行等 多种灵活操作方式； 由于 CASS 系统的主要核心构筑物是 CASS 反应池，如果处理水量增加， 超过设计水量不能满足处理要求时， 可同样复制 CASS反应池，因此CASS 法污水处理厂的 建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。(7) 剩余污泥量小，性质稳定传统活性污泥法的泥龄仅 27天，而 CASS 法泥龄为 25-30天，所以污泥稳定性好， 脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除 1.0kgBOD 产生 0.2 0.3kg 剩余污泥，仅为传统法的 60%左右。由于污泥在 CASS 反应池中已得到一定程度的消化， 所以剩余污泥的耗氧速率只 有 10mgO2/g MLSS h 以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。而传统法剩余污泥 不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/g MLSS h ，必须经稳定化后才能处置。2.4.6 CASS 设计中应注意的问题(1) 水量平衡工业废水和生活污水的排放通常是不均匀的， 如何充分发挥 CASS 反应池的作用， 与选 择的设计流量关系很大， 如果设计流量不合适， 进水高峰时水位会超过上限， 进水量小时反 应池不能充分利用。当水量波动较大时，应考虑设置调节池。(2) 控制方式的选择CASS 工艺的日益广泛应用， 得益于自动化技术发展及在污水处理工程中的应用。 CASS 工艺的特点是程序工作制， 可根据进水及出水水质变化来调整工作程序， 保证出水效果。 整 套控制系统可采用现场可编程控制(PLC )与微机集中控制相结合，同时为了保证CASS工艺的正常运行，所有设备采用手动 /自动两种操作方式，后者便于手动调试和自控系统故 障时使用，前者供日常工作使用。(3) 曝气方式的选择CASS 工艺可选择多种曝气方式，但在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，如 穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、 螺旋曝气器等。采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝 气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时开启，不易造成微孔堵塞。此外，由于 CASS 工艺自身的特点，选用水下曝气机还可根据其运行周期和 DO 等情况适当开启不同的台数， 达到在满足废水要求的前提下节约能耗的目的。(4) 排水方式的选择CASS 工艺的排水要求与 SBR 相同，目前，常用的设备为旋转式撇水机，其优点是排 水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随水排出。 CASS 工艺沉 淀结束需及时将上清液排出， 排水时应尽可能均匀排出， 不能扰动沉淀在池底的污泥层， 同 时，还应防止水面的漂浮物随水流排出， 影响出水水质。 目前，常见的排水方式有固定式排 水装置如沿水池不同深度设置出水管，从上到下依次开启，优点是排水设备简单、投资少， 缺点是开启阀门多、 排水管中会积存部分污泥， 造成初期出水水质差。 浮动式排水装置和旋 转式排水装置虽然价格高，但排水均匀、 排水量可调、对底部污泥干扰小， 又能防止水面漂 浮物随出水排出， 因此， 这两种排水装置目前应用较多， 尤其旋转式排水装置， 又称滗水器， 以操作灵活、运行稳定性高等优点受到设计人员和用户的青睐。(5) 需要注意的其它问题冬季或低温对 CASS 工艺的影响及控制； 排水比的确定； 雨季对池内水位的影响 及控制； 排泥时机及泥龄控制； 预反应区的大小及反应池的长宽比； 间断排水与后续 处理构筑物的高程及水量匹配问题。(6) CASS 的经济性实践证明， CASS 工艺日处理水量小则几百立方米， 大则几十万立方米， 只要设计合理， 与其它方法相比具有一定的经济优势。它比传统活性污泥法节省投资20%-30% ，节省土地30%以上。当需采用多种工艺串联使用时，如在CASS 工艺后有其它处理工艺时，通常要增加中间水池和提升设备 ,将影响整体的经济优势，此时，要进行详细的技术经济比较，以确 定采用 CASS 工艺还是其它好氧处理工艺。 由于 CASS 工艺的曝气是间断的， 利于氧的转移， 曝气时间还可根据水质、水量变化灵活调整，均为降低运行成本创造了条件。总体而言，CASS 工艺的运行费用比传统活性污泥法稍低。三、毕业设计（论文）的主要参考文献1 给水排水设计手册（第一、三、五、六、九、十、十一册） . 第二版 . 中国建筑工业出版 社.2 给排水快速设计手册（第二、四、五册） . 中国建筑工业出版社 .3 张自杰主编 . 排水工程（第四版） . 北京：中国建筑工业出版社， 2000.6.4 高廷耀，顾国维 .水污染控制工程（第二版） . 北京：高等教育出版社， 1999.5.5 室外排水设计规范 .GB50101 2005. 中国计划出版社 .6 地表水环境质量标准 .GB3838-2002. 环境科学出版社 .7 城镇污水处理厂污染物排放标准 .GB189182002. 环境科学出版社 .8 城市污水处理厂污水污泥排放标准 .CJ3025-93. 中国建筑工业出版社 .9 高庭耀，顾国维主编 . 水污染控制工程 . 北京：高等教育出版社， 199910 张忠祥， 钱易 张非娟主编 . 环境工程手册水污染防治卷 . 北京：高等教育出版社， 199611 张自杰主编 . 排水工程（第四版） . 北京：中国建筑工业出版社， 200012 金兆丰，余志荣主编 . 污水处理组合工艺及应用实例 . 北京：化学工业出版社， 200313 曾科等 . 污水处理厂设计与运行 . 北京：化学工业出版社， 200114 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