CASS池设计计算.pdf

2.5 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CASS 工艺的核心为 CASS 池，其基本结构是：在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中的二沉池和污泥回流系统，同时可连续进水，间断排水CASS 工艺与传统活性污泥法的相比，具有以下优点：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、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,BOD5,NH3-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/L BOD5=150mg/L×（1-20%）=120mg/L NH3-N=45mg/L×（1-20%）=36mg/L TP=8mg/L ×（1-20% ）=6.4mg/L SS=440mg/L ×（1-35%）=286mg/L 处理规模： Q=14400m3/d, 总变化系数 1.53 混合液悬浮固体浓度（ MLSS ） ：Nw=3200mg/L 反应池有效水深 H一般取 3-5m,本水厂设计选用4.0m 排水比： λ=m1=5.21=0.4 (2)BOD-污泥负荷（或称 BOD-SS 负荷率） （Ns）Ns=fSKe2Ns——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=SaSeSaf ——混合液中挥发性悬浮固体与总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 = 1201012091.7%， 之 后 把 本 数 值 代 入 得 Ns=fSKe2=0.2kgBOD5/(kgMLSS·d)（3）曝气时间 TAh8.132005.22.012024240 mNwNSTsA式中TA—曝气时间， h S0—进水平均 BOD5，㎎/L m—排水比 1/m = 1/2.5 Nw—混合液悬浮固体浓度（ MLSS） ：X＝3200mg/L (4) 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 × X O -1.7 (MLSS≤3000) Vmax = 4.6 ×104× X O-1.26(MLS S≥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 =1.76 m/s沉淀时间 TS用下式计算h58.176. 12.15.2141maxVmH TS取 TS=1.5h 式中TS—沉淀时间， h H—反应池内水深， m — 安全高度，取 1.2m （5） 排水时间 TD及闲置时间 Tf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 0.5h,闲置时间取为 0.1h。

运行周期 T= TA +TS+TD+Tf=4h 每日运行周期数 n= 424=6 (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：fNwNeSeSaQV)(式中：Q —城市污水设计水量， m3/d ；Q=14400m3/d ；Nw—混合液 MLSS 污泥浓度（ kg/m3） ，本设计取 3.2 kg/m3；Ne— BOD5污 泥 负 荷 (kg BOD5/kg MLSS· d) ， 本 设 计 取0.2kgBOD5/kgMLSS ·d；Sa—进水 BOD5浓度（ kg/ L ） ，本设计 Sa = 120 mg/L ；Se—出水 BOD5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 0.75 ；则：33 330075. 02 .32. 010)10120(14400mV本水厂设计 CASS 池四座，每座容积Vi= 43300=825 m3（ⅱ）排水体积法进行复核单池容积为150014400465.2QnNmVi（m3）反应池总容积6 0 0 01 5 0 044iVV（m3）式中iV —单池容积， m3n—周期数；m—排水比 1/m = 1/2.5 N—池数；Q—平均日流量， m3/d 由于排水体积法计算所得单池容积大于容积负荷法计算所得，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 Vi=1500 m3，反应池总容积 V=6000 m3。

7）CASS 池的容积负荷CASS 池工艺是连续进水，间断排水，池内有效容积由变动容积（V1）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（H1）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 （H2） 决定的容积（V2） CASS 池总有效容积 V （m3） ：V＝n1× （V1＋V2＋V3）（ⅰ）池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，H1（m） ；VNHQH1式中： N—一日内循环周期数， N=6；H——池内最高液位H（m）, 本设计 H=4.0m则mH6.1 60006414400 1（ⅱ）滗水结束时泥面高度，H3（m ）已知撇水水位和泥面之间的安全距离，H2==1.2m；H3=H-(Hl+H2)=4-1.6-1.2=1.2m ( ⅲ) SVI—污泥体积指数 , (ml/g)SVI=WNHH3代入数值，则SVI=93 2.34102.13 ( ml/g) ，此数值反映出活性污泥的凝聚、沉降性能良好8）CASS 池外形尺寸（ⅰ）NVHBL式中： B—池宽， m ，B:H=1—2，取 B=8m ，8/4=2，满足要求；L=m HBNV8.464846000，取 L=47m.L/B=47/8=5.8, L:B=4 —6,满足要求。

ⅱ） CASS 池总高， H0（m ）取池体超高 0.5m，则 H0=H ＋0.5 ＝4.5m （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%47=4.7m （ⅳ）反应池液位控制排水结束时最低水位4.25.215.24141mmh（m）基准水位 h2为 4.0m；超高 0.5m；保护水深= 1.2m污泥层高度2.12.14.21hhs（m）则：撇水水位和泥面之间的安全距离，H2=hs=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3ⅰ）连通孔面积A1A1按下式进行计算：UHLBUNnQA124111式中： U—孔口流速，取 U=70m/h 将各数值代入，计算得：2 186.0701)6.17 .4870462414400(mA（ⅱ）孔口尺寸设计孔口沿墙均布，孔口宽度取0.7m，孔高为 0.86/0.8=1.2m。

为：0.7m× 1.2m(10) 复核出水溶解性BOD5处理水中非溶解性BOD5的值：DOD5=7.1bXaCe Ce——处理水中悬浮固体浓度10mg/L Xa——活性微生物在处理水中的所占比例取0.4 b——微生物自身氧化速率普通负荷： 0.4 高负荷： 0.8 延时曝气系统： 0.1 本设计取 0.4 DOD5=7.1 0.075×0.4×10=2.13mg/L 故水中溶解性 DOD5要求小于 10－2.13=7.87 mg/L 而该设计出水溶解性DOD5：Se’=nfTNKSAW20 2424=68.175.032000244.02412024=4.38 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℃0.2℃时活性污泥自身氧化系数：Kd（0.2）=Kd（20）20T t=0.06×1.04（0.2－20）=0.028 剩余生物污泥量：△ XV=YQ1000' 0eSS－Kd（0.2）Vi 1000WNf24ATnN=0.6×14400×100038.4120－0.028×1500×10003200×0.75× 248.1×6×4 =817.52kg/d 剩余非生物污泥量：△XS =Q（1-fbf）× 10000eCC=14400×（1-0.7×0.75）×100010286=1887.84kg/d 公式中， fb——进水 VSS 中可生化部分比例，取fb =0.7；C0——设计进水 SS，m3/d；Ce——设计出水 SS，m3/d；剩余污泥总量：X=△XV+△XS=817.52+1887.84=2705kg/d 剩余污泥浓度 NR：NR=3/333.5/g53334.0132001mkgLmNW剩余污泥含水率按 99.3%计算，湿污泥量为d/m4.510 3.527053（12）复核污泥龄c= dSKYN1式中：c——污泥龄Y——污泥产率系数，一般为 0.4 ～0.8 取 0.5 Kd——衰减系数，一般为0.04～0.075 取 0.07 代入数值，c= dSKYN1=07.02.05 .01=33d 硝化所需最小污泥龄：Nc=（1/)×1.103（15-T）×f s Nc——硝化所需最小污泥龄d-1；——硝化细菌的增长速率d-1：T=0.2 摄氏度时，取为 0.35；fs——安全系数：为保证出水氨氮小与5mg/L 取 2.3～3.0；取 2.3；T——污水温度：取冬季最不利温度0.2 摄氏度。

Nc=（1/)×1.103（15-T）×f s =(1/0.35)×1.103（15-0.2）×2.3 =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，污泥自身需氧量 O1以每去除 1 ㎏ BOD 需要 0.48㎏ Oa的经验法计算Wa''VNbSSQaOeO33103200600014.010101201440048.0= 3448(㎏ O2/d) 式中Oa —需氧量，㎏ O2/d；' a—活性污泥微生物每代谢1 ㎏ BOD 需氧量，一般生活污水取为0.。