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10萬噸節能型城市污水處理

發布時間:2024-11-04 21:24:56

① 中小型污水處理廠處理水量

你好,你想問中小型污水處理廠處理水量是多少嗎?中小型污水處理廠處理水量是10萬噸以下。污水處理廠是處理污水的重要地點,其大型污水處理廠日處理量一般在幾十萬噸/日至百萬噸/日,中型污水處理廠可以達到幾萬噸至十萬噸,小型污水處理廠從千噸至萬噸,所以中小型污水處理廠處理水量是10萬噸以下。

② 日處理量10萬噸的污水處理廠每天產生多少污泥

日處理量10萬噸的污水處理廠每天會產生100噸的濕污泥。
污水處理廠在選購污泥處理設備時首先要計算每日產生的污泥量,這里所說的污泥產生量包括污水處理每個工序產生的污泥,以及處理完最終產生的污泥。
影響污水處理廠污泥產山枯量的原因有許多方面,其中污水處理工藝,以及水質的影響比較大。投產的污水處理廠,一般一萬噸污水會產生10噸以上的污泥,這些污泥含水率較高,一般在80%以上。而污水處理廠都要求配有相應的污泥處理設備,對污泥減量化、無害化處理後,才可運輸到污水處理廠外。
污泥壓干機、污泥壓濾機等經過多個污水處理廠使用,可將含水率90%以上的污泥壓干成含水率40%的泥餅,使污泥體積減小為原來的1/10,很大程度的實現了污泥的減量化,既便於運輸,又解決了佔地面積大、污染范圍大的難題。
通過以逗稿洞上數據可粗略估算,如果一座污水處理廠日污水處理量為10萬噸,則會產生100噸的濕污泥。因此也需要處理量不小於100噸/日的污泥處理設備,才能順利運行,不因污泥堆置問題影響正常運營。

城市污水處理廠的污泥量按照南方的多個城市統計;1萬噸污水處理廠年平均值1噸 / 日絕干污泥,折
合含含水率80%,產污泥5噸。10萬噸污水處理廠敬渣含水率80%,產污泥50噸 / 日。
一般夏季多一點,冬季略少一點。

拓展資料

污水處理 (sewage treatment,wastewater treatment):為使污水達到排入某一水體或再次使用的水質要求對其進行凈化的過程。污水處理被廣泛應用於建築、農業、交通、能源、石化、環保、城市景觀、醫療、餐飲等各個領域,也越來越多地走進尋常百姓的日常生活。

處理污水的方法很多,一般可歸納為物理法、化學法和生物法等。

污水處理廠:有人調查100多座大處理廠,一半曬太陽呢,還有資金不足成本高效率低的,普遍效率不足70%,低的只有40%。

(參考資料:網路 污水處理)

③ 污水處理中的SASS工藝具體是什麼

1、CASS概述

CASS(CyclicActivatedSludgeSystem——循環活性污泥系統)工藝是近年來國際公認的處理生活污水及工業廢水的先進工藝。其基本結構是:在序批式活性污泥法(SBR)的基礎上,反應池沿池長方向設計為兩部分,前部為生物選擇區也稱預反應區,後部為主反應區,其主反應區後部安裝了可升降的自動撇水裝置。整個工藝的曝氣、沉澱、排水等過程在同一池子內周期循環運行,省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥迴流系統;同時可連續進水,間斷排水。

該工藝最早在國外應用,為了更好地將其引進、消化,開發出適合我國國情的新型污水處理新工藝,總裝備部工程設計研究總院環保中心於1994年在實驗室進行了整套系統的模擬試驗,分別探討了CASS工藝處理常溫生活污水、低溫生活污水、制葯和化工等工業廢水的機理和特點以及水處理過程中脫氮除磷的效果,獲得了寶貴的設計參數和對工藝運行的指導性經驗。我院將研究成果成功地應用於處理生活污水及不同種工業廢水的工程實踐中,取得了良好的經濟、社會和環境效益。我院開發的CASS工藝與ICEAS工藝相比,負荷可提高1-2倍,節省佔地和工程投資近30%。

2CASS工藝的主要技術特徵

2.1連續進水,間斷排水

傳統SBR工藝為間斷進水,間斷排水,而實際污水排放大都是連續或半連續的,CASS工藝可連續進水,克服了SBR工藝的不足,比較適合實際排水的特點,拓寬了SBR工藝的應用領域。雖然CASS工藝設計時均考慮為連續進水,但在實際運行中即使有間斷進水,也不影響處理系統的運行。

2.2運行上的時序性

CASS反應池通常按曝氣、沉澱、排水和閑置四個階段根據時間依次進行。

2.3運行過程的非穩態性

每個工作周期內排水開始時CASS池內液位最高,排水結束時,液位最低,液位的變化幅度取決於排水比,而排水比與處理廢水的濃度、排放標准及生物降解的難易程度等有關。反應池內混合液體積和基質濃度均是變化的,基質降解是非穩態的。

2.4溶解氧周期性變化,濃度梯度高

CASS在反應階段是曝氣的,微生物處於好氧狀態,在沉澱和排水階段不曝氣,微生物處於缺氧甚至厭氧狀態。因此,反應池中溶解氧是周期性變化的,氧濃度梯度大、轉移效率高,這對於提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節約能耗都是有利的。實踐證實對同樣的曝氣設備而言,CASS工藝與傳統活性污泥法相比有較高的氧利用率。

3CASS工藝的主要優點

3.1工藝流程簡單,佔地面積小,投資較低

CASS的核心構築物為反應池,沒有二沉池及污泥迴流設備,一般情況下不設調節池及初沉池。因此,污水處理設施布置緊湊、佔地省、投資低。

3.2生化反應推動力大

在完全混合式連續流曝氣池中的底物濃度等於二沉池出水底物濃度,底物流入曝氣池的速率即為底物降解速率。根據生化動力反應學原理,由於曝氣池中的底物濃度很低,其生化反應推動力也很小,反應速率和有機物去除效率都比較低;在理想的推流式曝氣池中,污水與迴流污泥形成的混合流從池首端進入,成推流狀態沿曝氣池流動,至池末端流出。作為生化反應推動力的底物濃度,從進水的最高濃度逐漸降解至出水時的最低濃度,整個反應過程底物濃度沒被稀釋,盡可能地保持了較大推動力。此間在曝氣池的各斷面上只有橫向混合,不存在縱向的返混。

CASS工藝從污染物的降解過程來看,當污水以相對較低的水量連續進入CASS池時即被混合液稀釋,因此,從空間上看CASS工藝屬變體積的完全混合式活性污泥法范疇;而從CASS工藝開始曝氣到排水結束整個周期來看,基質濃度由高到低,濃度梯度從高到低,基質利用速率由大到小,因此,CASS工藝屬理想的時間順序上的推流式反應器,生化反應推動力較大。

3.3沉澱效果好

CASS工藝在沉澱階段幾乎整個反應池均起沉澱作用,沉澱階段的表面負荷比普通二次沉澱池小得多,雖有進水的干擾,但其影響很小,沉澱效果較好。實踐證明,當冬季溫度較低,污泥沉降性能差時,或在處理一些特種工業廢水污泥凝聚性能差時,均不會

影響CASS工藝的正常運行。實驗和工程中曾遇到SV30高達96%的情況,只要將沉澱階段的時間稍作延長,系統運行不受影響。

3.4運行靈活,抗沖擊能力強,可實現不同的處理目標

CASS工藝在設計時已考慮流量變化的因素,能確保污水在系統內停留預定的處理時間後經沉澱排放,特別是CASS工藝可以通過調節運行周期來適應進水量和水質的變比。當進水濃度較高時,也可通過延長曝氣時間實現達標排放,達到抗沖擊負荷的目的。在暴雨時,可經受平常平均流量6信的高峰流量沖擊,而不需要獨立的調節地。多年運行資料表明,在流量沖擊和有機負荷沖擊超過設計值2-3信時,處理效果仍然令人滿意。而傳統處理工藝雖然已設有輔助的流量平衡調節設施,但還很可能因水力負荷變化導致活性污泥流失,嚴重影響排水質量。

當強化脫氮除磷功能時,CASS工藝可通過調整工作周期及控制反應池的溶解氧水平,提高脫氮除磷的效果。所以,通過運行方式的調整,可以達到不同的處理水質。

3.5不易發生污泥膨脹

污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題,由於污泥沉降性能差,污泥與水無法在二沉池進行有效分離,造成污泥流失,使出水水質變差,嚴重時使污水處理廠無法運行,而控制並消除污泥膨脹需要一定時間,具有滯後性。因此,選擇不易發生污泥膨脹的污水處理工藝是污水處理廠設計中必須考慮的問題。

由於絲狀菌的比表面積比菌膠團大,因此,有利於攝取低濃度底物,但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小,在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖,但由於膠團細菌比增殖速率較大,其增殖量也較大,從而較絲狀菌占優勢。而CASS反應池中存在著較大的濃度梯度,而且處於缺氧、好氧交替變化之中,這樣的環境條件可選擇性地培養出菌膠團細菌,使其成為曝氣池中的優勢菌屬,有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖,克服污泥膨脹,從而提高系統的運行穩定性。

3.6適用范圍廣,適合分期建設

CASS工藝可應用於大型、中型及小型污水處理工程,比SBR工藝適用范圍更廣泛;連續進水的設計和運行方式,一方面便於與前處理構築物相匹配,另一方面控制系統比SBR工藝更簡單。

對大型污水處理廠而言,CASS反應池設計成多池模塊組合式,單池可獨立運行。當處理水量小於設計值時,可以在反應地的低水位運行或投入部分反應池運行等多種靈活操作方式;由於CASS系統的主要核心構築物是CASS反應池,如果處理水量增加,超過設計水量不能滿足處理要求時,可同樣復制CASS反應池,因此CASS法污水處理廠的建設可隨企業的發展而發展,它的階段建造和擴建較傳統活性污泥法簡單得多。

3.7剩餘污泥量小,性質穩定

傳統活性污泥法的泥齡僅2-7天,而CASS法泥齡為25-30天,所以污泥穩定性好,脫水性能佳,產生的剩餘污泥少。去除1.0kgBOD產生0.2~0.3kg剩餘污泥,僅為傳統法的60%左右。由於污泥在CASS反應池中已得到一定程度的消化,所以剩餘污泥的耗氧速率只有10mgO2/gMLSS.h以下,一般不需要再經穩定化處理,可直接脫水。而傳統法剩餘污泥不穩定,沉降性差,耗氧速率大於20mgO2/gMLSS.h,必須經穩定化後才能處置。

4CASS設計中應注意的問題

4.1水量平衡

工業廢水和生活污水的排放通常是不均勻的,如何充分發揮CASS反應池的作用,與選擇的設計流量關系很大,如果設計流量不合適,進水高峰時水位會超過上限,進水量小時反應池不能充分利用。當水量波動較大時,應考慮設置調節池。

4.2控制方式的選擇

CASS工藝的日益廣泛應用,得益於自動化技術發展及在污水處理工程中的應用。CASS工藝的特點是程序工作制,可根據進水及出水水質變化來調整工作程序,保證出水效果。整套控制系統可採用現場可編程式控制制(PLC)與微機集中控制相結合,同時為了保證CASS工藝的正常運行,所有設備採用手動/自動兩種操作方式,後者便於手動調試和自控系統故障時使用,前者供日常工作使用。

4.3曝氣方式的選擇

CASS工藝可選擇多種曝氣方式,但在選擇曝氣頭時要盡量採用不堵塞的曝氣形式,如穿孔管、水下曝氣機、傘式曝氣器、螺旋曝氣器等。採用微孔曝氣時應採用強度高的橡膠

曝氣盤或管,當停止曝氣時,微孔閉合,曝氣時開啟,不易造成微孔堵塞。此外,由於CASS工藝自身的特點,選用水下曝氣機還可根據其運行周期和DO等情況適當開啟不同的台數,達到在滿足廢水要求的前提下節約能耗的目的。

4.4排水方式的選擇

CASS工藝的排水要求與SBR相同,目前,常用的設備為旋轉式撇水機,其優點是排水均勻、排水量可調節、對底部污泥干擾小,又能防止水面漂浮物隨水排出。

CASS工藝沉澱結束需及時將上清液排出,排水時應盡可能均勻排出,不能擾動沉澱在池底的污泥層,同時,還應防止水面的漂浮物隨水流排出,影響出水水質。目前,常見的排水方式有固定式排水裝置如沿水池不同深度設置出水管,從上到下依次開啟,優點是排水設備簡單、投資少,缺點是開啟閥門多、排水管中會積存部分污泥,造成初期出水水質差。浮動式排水裝置和旋轉式排水裝置雖然價格高,但排水均勻、排水量可調、對底部污泥干擾小,又能防止水面漂浮物隨出水排出,因此,這兩種排水裝置目前應用較多,尤其旋轉式排水裝置,又稱潷水器,以操作靈活、運行穩定性高等優點受到設計人員和用戶的青睞。

4.5需要注意的其它問題

1、冬季或低溫對CASS工藝的影響及控制

2、排水比的確定

3、雨季對池內水位的影響及控制

4、排泥時機及泥齡控制

5、預反應區的大小及反應池的長寬比

6、間斷排水與後續處理構築物的高程及水量匹配問題。

5CASS的經濟性

實踐證明,CASS工藝日處理水量小則幾百立方米,大則幾十萬立方米,只要設計合理,與其它方法相比具有一定的經濟優勢。它比傳統活性污泥法節省投資20%-30%,節省土地30%以上。當需採用多種工藝串聯使用時,如在CASS工藝後有其它處理工藝時,通常要增加中間水池和提升設備,將影響整體的經濟優勢,此時,要進行詳細的技術經濟比較,以確定採用CASS工藝還是其它好氧處理工藝。

由於CASS工藝的曝氣是間斷的,利於氧的轉移,曝氣時間還可根據水質、水量變化靈活調整,均為降低運行成本創造了條件。總體而言,CASS工藝的運行費用比傳統活性污泥法稍低。

曝氣盤或管,當停止曝氣時,微孔閉合,曝氣時開啟,不易造成微孔堵塞。此外,由於CASS工藝自身的特點,選用水下曝氣機還可根據其運行周期和DO等情況適當開啟不同的台數,達到在滿足廢水要求的前提下節約能耗的目的。

4.4排水方式的選擇

CASS工藝的排水要求與SBR相同,目前,常用的設備為旋轉式撇水機,其優點是排水均勻、排水量可調節、對底部污泥干擾小,又能防止水面漂浮物隨水排出。

CASS工藝沉澱結束需及時將上清液排出,排水時應盡可能均勻排出,不能擾動沉澱在池底的污泥層,同時,還應防止水面的漂浮物隨水流排出,影響出水水質。目前,常見的排水方式有固定式排水裝置如沿水池不同深度設置出水管,從上到下依次開啟,優點是排水設備簡單、投資少,缺點是開啟閥門多、排水管中會積存部分污泥,造成初期出水水質差。浮動式排水裝置和旋轉式排水裝置雖然價格高,但排水均勻、排水量可調、對底部污泥干擾小,又能防止水面漂浮物隨出水排出,因此,這兩種排水裝置目前應用較多,尤其旋轉式排水裝置,又稱潷水器,以操作靈活、運行穩定性高等優點受到設計人員和用戶的青睞。

4.5需要注意的其它問題

1、冬季或低溫對CASS工藝的影響及控制

2、排水比的確定

3、雨季對池內水位的影響及控制

4、排泥時機及泥齡控制

5、預反應區的大小及反應池的長寬比

6、間斷排水與後續處理構築物的高程及水量匹配問題。

5CASS的經濟性

實踐證明,CASS工藝日處理水量小則幾百立方米,大則幾十萬立方米,只要設計合理,與其它方法相比具有一定的經濟優勢。它比傳統活性污泥法節省投資20%-30%,節省土地30%以上。當需採用多種工藝串聯使用時,如在CASS工藝後有其它處理工藝時,通常要增加中間水池和提升設備,將影響整體的經濟優勢,此時,要進行詳細的技術經濟比較,以確定採用CASS工藝還是其它好氧處理工藝。

由於CASS工藝的曝氣是間斷的,利於氧的轉移,曝氣時間還可根據水質、水量變化靈活調整,均為降低運行成本創造了條件。總體而言,CASS工藝的運行費用比傳統活性污泥法稍低。

CyclicActivatedSludgeSystem,簡稱CASS,即循環式活性污泥生物反應工藝。

適用范圍:CASS法適用於生活污水、城市污水和大多數工業污水。

概述

CASS工藝是在SBR(序列間歇式反應器,SequencingBatchReactor)工藝上發展起來的.,目前已在實踐中得到廣泛應用。整個污水廠進出水是連續的,所有設備的維護可以都在水面上進行。簡單,靈活,可靠,耐沖擊負荷;剩餘污泥比傳統活性污泥法和普通SBR少。無需調節池和初沉池。還具有較好的脫氮除磷效果,佔地少、耗能低、投資省。

工藝流程

CASS工藝集反應、沉澱、排水於一體,對污染物質的降解是一個時間上的推流過程,微生物處於好氧--缺氧--厭氧周期性變化之中。

完整的CASS周期可分為以下四個步驟:

曝氣階段-->沉澱階段-->潷水階段-->閑置階段

工藝特點

處理效率高,出水水質好;

佔地面積省,建設費用低;

能耗低,管理方便,運行費用省;

運行可靠,對沖擊負荷的適應性強,不發生污泥膨脹。

CASS池分預反應區和主反應區。在預反應區內,微生物能通過酶的快速轉移機理迅速吸附污水中大部分可溶性有機物,經歷一個高負荷的基質快速積累過程,這對進水水質、水量、PH和有毒有害物質起到較好的緩沖作用,同時對絲狀菌的生長起到抑製作用,可有效防止污泥膨脹;隨後在主反應區經歷一個較低負荷的基質降解過程。CASS工藝集反應、沉澱、排水、功能於一體,污染物的降解在時間上是一個推流過程,而微生物則處於好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中,從而達到對污染物去除作用,同時還具有較好的脫氮、除磷功能。CASS生物處理法是周期循環活性污泥法的簡稱,最早產生於美國,90年代初引入中國,目前,由於該工藝的高效和經濟性,應用勢頭迅猛,受到環保部門及擁護的廣泛關注和一致好評。經過模擬試驗研究,已成功應用於生活污水、食品廢水、制葯廢水的治理,取得了良好的處理效果,為CASS法在我國的推廣應用奠定了良好的基礎。

CASS法是在間歇式活性污泥法(SBR法)的基礎上演變而來的,其工作原理如下圖所示:

(見附圖)

在反應器的前部設置了生物選擇區,後部設置了可升降的自動潷水裝置。其工作過程可分為曝氣、沉澱和排水三個階段,周期循環進行。污水連續進入預反應區,經過隔牆底部進入主反應區,在保證供氧的條件下,使有機物被池中的微生物降解。根據進水水質可對運行參數進行調整。CASS法的特點與SBR相比,CASS法的優點是:其反應池由預反應區和主反應區組成,因此,對難降解有機物的去除效果更好。進水過程是連續的,因此,進水管道上無需電磁閥等控制元件,單個池子可獨立運行;而SBR進水過程是間歇的,應用中一般要2個或2個以上池子交替使用。排水是由可升降的堰式潷水器完成的,隨水面逐漸下降,均勻將處理後的清水排出,最大限度降低了排水時水流對底部沉澱污泥的擾動。CASS法每個周期的排水量一般不超過池內總水量的1/3,而SBR則為3/4,所以,CASS法比SBR法的抗沖擊能力更好。

與傳統活性污泥法相比,CASS法的優點是:建設費用低:省去了初次沉澱池、二次沉澱池及污泥迴流設備,建設費用可節省10-25%。以10萬噸的城市污水處理廠為例,傳統活性污泥法的總投資約1.5億,CASS法總投資約1.1億。工藝流程短,佔地面積少:污水廠主要構築物為集水池、沉砂池、CASS曝氣池、污泥池,而沒有初次沉澱池、二次沉澱池,布局緊湊,佔地面積可減少20-35%。以10萬噸的城市污水廠為例,傳統活性污泥法佔地面積約為180畝,CASS法佔地面積約120畝。運轉費用省:由於曝氣是周期性的,池內溶解氧的濃度也是變化的,沉澱階段和排水階段溶解氧降低,重新開始曝氣時,氧的濃度梯度大,傳遞效率高,節能效果顯著,運轉費用可節省10-25%。有機物去除率高,出水水質好:根據研究結果和工程應用情況,通過合理的設計和良好的管理,對城市污水,進水COD為400mg/L時,出水小於30mg/L以下。對可生物降解的工業廢水,即使進水COD高達3000mg/L,出水仍能達到50mg/L左右。對一般的生物處理工藝,很難達到這樣好的水質。所以,對CASS工藝,二級處理的投資,可達到三級處理的水質。管理簡單,運行可靠:污水處理廠設備種類和數量較少,控制系統比較簡單,工藝本身決定了不發生污泥膨脹。所以,系統管理簡單,運行可靠。污泥產量低,污泥性質穩定。具有脫氮除磷功能。無異味。CASS工藝特點設備安裝簡便,施工周期短,具有較好的耐水、防腐能力,設備使用壽命長;對原水的水質水量的變化有較強的適應能力,處理效果穩定,出水水質好,可回用於污水處理廠內的如綠化、澆地、洗車等有關雜用用途;處理工藝在國內外處於先進水平,設備自動化程度高,可用微機進行操作和控制;整個工藝運轉操作較為簡單,維修方便,處理廠內不產生污染環境的臭氣和蚊螢;投資較省,處理成本低,工藝有推廣應用價值。

CASS操作周期一般可分為四個步驟:曝氣階段由曝氣裝置向反應池內充氧,此時有機污染物被微生物氧化分解,同時污水中的NH3-N通過微生物的硝化作用轉化為NO3--N。沉澱階段此時停止曝氣,微生物利用水中剩餘的DO進行氧化分解。反應池逐漸由好氧狀態向缺氧狀態轉化,開始進行反硝化反應。活性污泥逐漸沉到池底,上層水變清。潷水階段沉澱結束後,置於反應池末端的潷水器開始工作,自上而下逐漸排出上清液。此時反應池逐漸過渡到厭氧狀態繼續反硝化。

閑置階段:閑置階段即是潷水器上升到原始位置階段。

④ 超大型污水處理廠每天消耗多少度電

根據污水處理廠的工藝不同,選用的設備不同及排放指標不同差異很大。
一般污水處理廠10萬噸/天處理量為例:每噸污水耗電 0.15~0.3kwh。電價以當地的計算。

⑤ 污水處理廠生活污泥的產生量大概有多少

一般來來說大約1萬噸日處理量產自生大約10噸不到的含水率80%的污泥。城市污水處理廠的污泥量按照南方的多個城市統計;1萬噸污水處理廠年平均值1噸/日絕干污泥,摺合含含水率80%,產污泥5噸。10萬噸污水處理廠含水率80%,產污泥50噸/日。一般夏季多一點,冬季略少一點。干基大概是廢水處理量的萬分之五到十五,假如是十萬方水廠,那一天產干泥量5~15噸,通常污泥脫水到80%含水率,所以濕泥餅的量大概在25~75t/d。影響污水處理廠污泥產量的原因有許多方面,其中污水處理工藝,以及水質的影響比較大。污水處理中產生的污泥數量,依污水水質與處理工藝而異。城市生活污水按每人每天產生的污泥量計算。例如,當沉澱時間為1.5h,含水率為95%,每人每天產生初沉池污泥量為0.4~0.5L/d·人。

⑥ 10萬噸城市生活污水處理廠產泥一天大概多少噸

如果要實際計算,是根據水質和工藝決定的;
一些規范裡面有一個數值,市政廠,1萬噸污水大約產1-1.2噸絕干污泥。

⑦ 請問一個日處理能力為10萬噸的污水處理廠佔地多大

日處理量與佔地面積的關系可以查《給水排水設計手冊》——第五冊 城鎮排水。
100000噸處理量
一級內處理:容5.0~6.5 萬平米
二級處理——生物濾池:40~60萬平米
二級處理——活性污泥法:10.0~12.5萬平米

⑧ 求cass資料

http://www.chinacitywater.org/bbs/search.php?searchid=84&orderby=lastpost&ascdesc=desc&searchsubmit=yes

可以去看看

CCAS工藝,即連續循環曝氣系統工藝(Continuous Cycle Aeration System),是一種連續進水式SBR曝氣系統。這種工藝是在SBR(Sequencing Batch Reactor,序批式處理法)的基礎上改進而成。SBR工藝早於1914年即研究開發成功,但由於人工操作管理太煩瑣、監測手段落後及曝氣器易堵塞等問題而難以在大型污水處理廠中推廣應用。SBR工藝曾被普遍認為適用於小規模污水處理廠。進入60年代後,自動控制技術和監測技術有了飛速發展,新型不堵塞的微孔曝氣器也研製成功,為廣泛採用間歇式處理法創造了條件。1968年澳大利亞的新南威爾士大學與美國ABJ公司合作開發了「採用間歇反應器體系的連續進水,周期排水,延時曝氣好氧活性污泥工藝」。1986年美國國家環保局正式承認CCAS工藝屬於革新代用技術(I/A),成為目前最先進的電腦控制的生物除磷、脫氮處理工藝。 CCAS工藝對污水預處理要求不高,只設間隙15mm的機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應池,除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內完成,出水可達標排放。
經預處理的污水連續不斷地進入反應池前部的預反應池,在該區內污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附,並一起從主、預反應區隔牆下部的孔眼以低流速(0.03-0.05m/min)進入反應區。在主反應區內依照「曝氣(Aeration)、閑置(Idle)、沉澱(Settle)、排水(Decant)」程序周期運行,使污水在「好氧-缺氧」的反復中完成去碳、脫氮,和在「好氧-厭氧」的反復中完成除磷。各過程的歷時和相應設備的運行均按事先編制,並可調整的程序,由計算機集中自控。

CASS工藝發展至今,已在城市污水和工業廢水處理領域逐步得到應用。但是,CASS工藝設計方法的研究卻發展緩慢,目前還處於經驗階段,究其原因有兩點:一是專業技術人員比較側重於主要設備(如潷水器)和自控系統的研究開發,而忽略了對CASS工藝設計方法的研究;二是CASS工藝乃至所有的間歇式活性污泥工藝的反應過程都比較復雜,其部分生物作用機理至今仍在研究之中。
高氨氮污水對於環境的危害日益引起人們的重視,國內外目前對於應用CASS工藝處理高氨氮污水的研究還處於起步階段,處理效果也不理想,脫氮率較低。研究如何改進CASS工藝設計方法,將其用於高氨氮污水的處理,充分發揮CASS工藝脫氮除磷效果好、耐沖擊負荷能力強、防止污泥膨脹、建設費用低和管理方便等優點,對於促進CASS工藝的發展和改善水體環境具有現實意義。
1.現行的CASS工藝設計方法
1.1 活性污泥工藝設計計算方法
活性污泥工藝的設計計算方法有三種:污泥負荷法、泥齡法和數學模型法。三種方法各有其特點,分述如下:
1、污泥負荷法
污泥負荷法是目前國內外最流行的活性污泥設計方法,幾十年來,污泥負荷法設計了成千上萬座污水處理廠,充分說明其正確性和適用性。
污泥負荷法也有其弊端,主要表現為:一是污泥負荷法設計參數的選擇主要依靠設計者的經驗,這對於經驗較少的設計者來講相當困難;二是對脫氮要求未加考慮,影響了設計的精確性和可靠性。
2、泥齡法
泥齡法是經驗和理論相結合的設計計算方法,比污泥負荷法更加精確可靠;泥齡法可以根據泥齡的選擇,實現工藝的硝化和反硝化功能;同時,泥齡參數的選擇范圍比污泥負荷法窄,設計者選擇起來難度較小。
泥齡法的設計參數大多是根據國外污水試驗得出的,需結合我國的城市生活污水水質加以修正,這是其目前應用的困難所在。
3、數學模型法
1986年,原國際水污染與控制協會IAWPRC提出了活性污泥1號數學模型,其後十幾年裡,隨著數學模型的完善,越來越多的活性污泥系統開始採用它進行工程設計和優化。
數學模型在理論上是比較完美的,但具體應用則存在不少問題,主要是由於污水處理的復雜性和多樣性,模型中所包含的大量工藝參數需要根據具體的水質進行調整和確定,這需要大量的工程積累,即使簡化了的數學模型,應用也相當困難。到目前為止,數學模型在國外尚未成為普遍採用的設計方法,而在我國還停留在研究階段。
1.2 目前CASS工藝設計計算方法
CASS工藝屬於活性污泥法范疇,但由於其運行方式獨特,與傳統活性污泥法又有很大的差別。在同一周期內,池內的污水體積、污染物的濃度、DO和MLSS時刻都在發生變化,是一種非穩態的反應過程。
目前CASS工藝設計採用污泥負荷法,該方法不考慮反應池內基質濃度、MLSS和DO含量在時間上的變化,只考慮進出水有機物的濃度差,並忽略同一反應周期內沉澱、潷水和閑置階段的生物降解作用,採用與傳統活性污泥法基本相同的計算公式。
CASS工藝採用污泥負荷法進行設計時,除反應池容積計算與傳統活性污泥法不同,其它如反應池DO和剩餘污泥排放量等計算方法與傳統活性污泥工藝相同,因此,本節著重介紹CASS工藝反應池容積的計算方法。
1.2.1 計算BOD-污泥負荷(Ns)
BOD-污泥負荷是CASS工藝的主要設計參數,其計算公式為:
(1)
式中: Ns——BOD-污泥負荷,kgBOD5/(kgMLSS•d),生活污水取0.05~0.1
kgBOD5/(kgMLSS•d),工業廢水需參考相關資料或通過試驗確定;
K2——有機基質降解速率常數,L/(mg•d);
Se——混合液中殘存的有機物濃度,mg/L;
η——有機質降解率,%;
?——混合液中揮發性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值,一般在生活污水中,?=0.75。
(2)
式中: MLVSS——混合液揮發性懸浮固體濃度,mg/L;
MLSS——混合液懸浮固體濃度,mg/L;
1.2.2 CASS池容積計算
CASS池容積採用BOD-污泥負荷進行計算,計算公式為:
(3)
式中:V——CASS池總有效容積,m3;
Q——污水日流量,m3/d;
Sa、Se——進水有機物濃度和混合液中殘存的有機物濃度,mg/L;
X——混合液污泥濃度(MLSS),mg/L;
Ns——BOD-污泥負荷,kgBOD5/(kgMLSS•d);
?——混合液中揮發性懸浮固體濃度與總懸浮固體濃度的比值。
1.2.3 容積校核
CASS池的有效容積由變動容積和固定容積組成。變動容積(V1)指池內設計最高水位和潷水器排放最低水位之間的容積;固定容積由兩部分組成,一部分是安全容積(V2),指潷水水位和泥面之間的容積,安全容積由防止潷水時污泥流失的最小安全距離決定;另一部分是污泥沉澱濃縮容積(V3),指沉澱時活性污泥最高泥面至池底之間的容積。
CASS池總的有效容積:
V=n1×(V1+V2+V3) (4)
式中:V——CASS池總有效容積,m3;
V1——變動容積,m3;
V2——安全容積,m3;
V3——污泥沉澱濃縮容積,m3;
n1——CASS池個數。
設池內最高液位為H(一般取3~5m),H由三個部分組成:
H=H1+H2+H3 (5)
式中:H1——池內設計最高水位和潷水器排放最低水位之間的高度,m;
H2——潷水水位和泥面之間的安全距離,一般取1.5~2.0m;
H3——潷水結束時泥面的高度,m;
其中:
(6)
式中: A——單個CASS池平面面積,m2;
n2——一日內循環周期數;
H3=H×X×SVI×10-3 (7)
式中:X——最高液位時混合液污泥濃度,mg/L;
污泥負荷法計算的結果,若不能滿足H2≥H-(H1+H3),則必須減少BOD-污泥負荷,增大CASS池的有效容積,直到條件滿足為止。
1.2.4 設計方法分析
從上述設計方法的描述中可以看出,現行的CASS工藝設計具有以下幾個方面的特點:
1、設計方法簡單,設計參數單一,在傳統的以污泥負荷為主要設計參數的活性污泥設計法基礎上,採用容積進行校核,以保證潷水過程中的污泥不流失。
2、設計只針對主反應區容積,而生物選擇區容積則是按照主反應區容積的5%設計。
3、污泥負荷法設計重點針對有機物質的降解,對脫氮未加考慮,難以滿足污水排放對於氮的要求,故此方法具有片面性,難以滿足高氨氮污水處理後達標排放。
2 CASS工藝設計方法改進
CASS工藝目前廣泛應用的設計方法是污泥負荷法,污泥負荷法立足於有機物的去除,對系統脫氮效果則未加考慮,而對於高氨氮污水,脫氮效果的考慮更為重要,因此需結合目前已有的CASS工藝設計方法,加入脫氮工藝設計,對傳統的CASS工藝設計方法進行改進。
2.1 CASS工藝設計方法改進的思路
高氨氮的污水脫氮設計的改進思路如下:
1、設計採用靜態法。設計方法不追蹤CASS反應池內基質和活性污泥濃度在時間上的變化過程,而是著重於在某一進水水質條件下經系統處理後能達到的最終處理效果。對於同步硝化反硝化,由於其機理還處在進一步研究階段,在設計中不加考慮。對於沉澱和潷水階段的生物反應,其作用並不明顯,因此在設計中對這兩個階段的生物反應不加考慮。
2、將主反應區和預反應區分開設計,主反應區主要功能為有機物降解和硝化,而預反應區的功能主要為生物選擇和反硝化脫氮。
3、主反應區採用泥齡法設計,而將污泥負荷作為導出參數,結合試驗研究的結論,通過污泥負荷對設計結果進行校核。
4、反應池的尺寸通過進水量和污泥沉降性能確定。
2.2 主反應區容積設計
主反應區設計採用泥齡法,並用污泥負荷進行校核,其設計步驟如下:
1、計算硝化菌的最大比增長速率
當污水pH和DO都適合於硝化反應進行時,計算亞硝酸菌的比增長速率公式為:
(8)
式中:μN,max——硝化菌的最大比增長速率,d-1;
T——硝化溫度,℃;
2、計算穩定運行狀態下的硝化菌比增長速率
(9)
式中:μN——硝化菌的比增長速率,d-1;
N——硝化出水的NH3-N濃度,mg/L;
KN——飽和常數,設計中一般取1.0mg/L。
3、計算完成硝化反應所需的最小泥齡
(10)
式中: ——最小泥齡,d;
μN——硝化菌的比增長速率,d-1。
4、計算泥齡設計值
本處採用Lawrence和McCarty在應用動力學理論進行生物處理過程設計時提出的安全系數(SF)概念,SF可以定義為:
SF= / (11)
式中: ——設計泥齡,d;
SF使生物硝化單元在pH值、溶解氧濃度不滿足要求或者進水中含有對硝化有抑製作用的有毒有害物質時仍能保證達到設計所要求的處理效果。美國環保局建議一般取1.5~3.0。
5、計算以VSS為基礎的含碳有機物(COD)的去除速率
活性異養菌生物固體濃度X1可用下式計算:
(12)
式中:X1——活性異養菌生物固體濃度,mg/L;
YH——異養菌產率系數,gVSS/gCOD或gVSS/gBOD;
bH——異養菌內源代謝分解系數,d-1;
S0——進水有機物濃度,mgCOD/L或mgBOD/L;
S1——出水有機物濃度,mgCOD/L或mgBOD/L;
——設計泥齡,d;
t——水力停留時間,d;
活性生物固體表觀產率系數,YH,NET
將含碳有機物的去除速率定義為:
(13)
則可以得到下式:
1/=YH,NET•qH (14)
曝氣池混合液VSS由三部分組成:活性生物固體、微生物內源代謝分解殘留物和吸附在活性污泥上面不能為微生物所分解的進水有機物,VSS濃度可以表示為:
(15)
式中:X——VSS濃度,mg/L;
△S——基質濃度變化,mgCOD/L或mgBOD/L;
YH——以VSS為基礎的產率系數,gVSS/gCOD或gVSS/gBOD;
b——以VSS為基礎的活性污泥分解系數,d-1;
以VSS為基礎的(濃度為X)的有機物去除速率可以表示為:
1/ =YH,NET•qOBS (16)
6、計算生化反應器水力停留時間t
(17)
7、主反應區容積:
VN=Q t (18)
式中:VN——主反應區容積,m3;
Q——進水流量,m3/d;
8、有機負荷校核
有機負荷F/M:
(19)
式中:?——MLVSS/MLSS,一般取0.7。
根據相關試驗結論,若F/M不在0.18~0.25 kgCOD/(kgMLSS•d),則需改變泥齡,進行重新設計。
10、氨氮負荷校核
氨氮負荷SNR:
(20)
式中:N——主反應區產生NO3-N總量TKN,mg/L。
根據相關試驗結論,若SNR>0.045 kg NH3-N/(kgMLSS•d),則需增大泥齡,進行重新設計。
2.3 預反應區容積設計
預反應區的功能設計為反硝化,其設計步驟如下:
1、計算反硝化速率SDNR
反硝化速率可以根據試驗結果或文獻報道值確定,也可以按下面的方法計算:
溫度20℃時:SDNR ( 2 0) =0.3F/M+0.029(21)
溫度T℃時: SDNR (T)= SDNR (2 0) •θ( T- 2 0 ) (θ為溫度系數,一般取1.05) (22)
2、缺氧池的MLVSS總量為:
LA=QND/ SDNR (T) (23)
式中:ND——反硝化去除的NO3-N,kgN/d。
3、缺氧池的容積:
VAN=1000LA/X? (24)
4、缺氧池的水力停留時間:
tA=VAN/Q (25)
5、系統的總泥齡:
(26)
2.4 反應器尺寸的確定
CASS反應器尺寸的確定主要是確定反應器的高度和面積,以滿足泥水分離和潷水的需要。由於預反應區始終處於反應狀態,不存在泥水分離的問題,且預反應區底部通過導流孔與主反應區相連,其水面高度與主反應區平齊,因此計算出主反應區的設計高度也同時計算出了預反應區的水面高度。所以反應區尺寸的確定主要是主反應區尺寸的確定。
CASS池的泥水分離和SBR相同,生物處理和泥水分離結合在CASS池主反應區中進行,在曝氣等生物處理過程結束後,系統即進入沉澱分離過程。在沉澱過程初期,曝氣結束後的殘余混合能量可用於生物絮凝過程,至池子趨於平靜正式開始沉澱一般持續10min左右,沉澱過程從沉澱開始後一直延續至潷水階段結束,沉澱時間為沉澱階段和潷水階段的時間總和。
污泥泥面的位置則主要取決於污泥的沉降速度,污泥沉速主要與污泥濃度、SVI等因素有關,在CASS系統中,污泥的沉降速度vS可簡單地用下式計算:
vS=650/(XT×SVI) (27)
式中:vS——污泥沉速(m/h);
XT——在最高水位時濃度(kg/m3),為安全計,採用主反應區中設計值 X,一般取3000~4200 mg/L;
SVI——污泥沉降指數(mL /g)。
為避免在潷水過程中將活性污泥帶出系統,需要在潷水水位和污泥泥面之間保持一最小的安全距離HS。為保持潷水水位和污泥泥面之間的最小安全距離,污泥經沉澱和潷水階段後,其污泥沉降距離應≥ΔH+HS,期間所經歷的實際沉澱時間為(ts+td-10/60)h,故可得下式:
vS×(ts +td -10/60)=ΔH+HS (28)
式中:ΔH——最高水位和最低水位之間的高度差,也稱潷水高度(m),ΔH一般不超過池子總高的40%,與潷水裝置的構造有關,一般其值最大在2.0~2.2m左右;
ts——沉澱時間;
td——潷水時間。
聯立式(6.47)和(6.48)即可得:
(29)
式中:ΔV——周期進水體積(m3);
A——池子面積(m2);
HT——最高水位(m);
式中沉澱時間ts、潷水時間td可預先設定,根據水質條件和設計經驗可選擇一定的SVI值,安全高度HS一般在0.6~0.9m左右。ΔV由進水量決定,這樣式(29)中只有池子高度HT和面積A未定。根據邊界條件用試演算法即可求得式(29)中的池子高度和面積。
高度HT和面積A的確定方法為:先假定某一池子高度HT,用式(29)求得面積A,從而可求得潷水高度ΔH,如潷水高度超過允許的范圍,則重新設定池子高度,重復上述過程。
在求得HT和池子面積A後,即可求得最低水位HB:
HB=HT-△H=HT-ΔV/A(30)
最高水位時的MLSS濃度XT已知,最低水位時的MLSS濃度則可相應求得:
XB=XT×HT /HB(31)
最低水位時的設計MLSS濃度一般應不大於6.0kg/m3。
2.5 剩餘污泥計算
每日從系統中排出的VSS重量為L:
L=X? (VAN+VN) / θ (32)
式中:L——每日從系統中排出的VSS重量,kg/d。
2.6 需氧量計算
1、BOD的去除量:
O1=Q (S0-S1)/1000(33)
2、氨氮的氧化量:
O2=QN/1000 (34)
3、生物硝化系統,含碳有機物氧化需氧量與泥齡和水溫有關系,每去除1kgBOD需氧1.0~1.3kg,一般取1.1,則碳氧化和硝化需氧量為:
O3=1.1O1+O2(35)
4、每還原1kg NO3-N需2.9kgBOD,由於利用水中的BOD作為碳源反硝化減氧需要量為:
O4=2.9 NDQ/1000(36)
實際需氧量:
O= O3-O4(37)

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