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1、 CASS法处理6万吨城市污水处理厂作 者 姓 名 杨兰香 专 业 环境工程 指导教师姓名 李肖玲 专业技术职务 目 录前 言1摘 要ABSTRACT第一章总论1.1主要内容1.2基本要求1.3方案采用的主要设计规范及标准1.4法律背景1.5国内外水污染控制措施及发展策略第二章 污水处理工艺2.2污泥处理工艺2.2.1污泥处理要求2.2.2常用污泥处理的工艺流程2.2.3浓缩理论2.1污水处理工艺介绍2.1.1一级预处理工艺2.1.2污水二级处理中生物方法及比较2.1.3沉淀池2.3 CASS工艺概述2.3.1 CASS池的主要结构2.3.2 CASS工艺的主要技术特征2.3.3 CASS工艺
2、的主要优点2.3.4 CASS工艺应注意的问题2.3.5 CASS的经济性第三章 总体设计3.1设计规模3.2城市污水的处理目标3.2.1设计原则3.2.2进水水量水质和出水水质3.3污水处理工艺3.3.1本方案设计具体工艺流程为第四章 工艺方案设计计算4.1工艺设计计算4.1.1粗格栅的设计计算4.1.2集水井的设计计算4.1.3细格栅的设计计算前 言CASS( Cyclic Activated Sludge System) 工艺是SBR 的一种改进型, 是循环活性污泥技术( CAST )的一种型式。该工艺是由Goronszy 教授及其同事在SBR 工艺和氧化沟技术的基础上开发出来的, 目前
3、正得到深入研究并已在实际废水处理工程中得到应用。CASS 池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 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。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滞水装置。
4、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。摘 要本设计主要工艺是使用CASS技术处理生活污水。循环活性污泥法CASS工艺是一种将变容积活性污泥法和生物选择器原理有机的结合起来，具有同步脱氮除磷的特点，并以序批曝气-非曝气方式运行的间歇活性污泥处理工艺。本设计在总体布局上简单有序，在进水口设置两道格栅，主要除去污水中较大的漂浮物和悬浮物；接下来设置两座沉砂池，主要除去污水中细小的无机颗粒；还设置了絮凝反应池，使用化学处理方法除去污水中的悬浮物；并且本设计设置CASS工艺作为除去污水中有机
5、物的生物处理工艺。出水水质能够满足标准GB 18918-2002对城镇和城市污水处理厂排放污染物的要求。本文主要介绍了CASS 工艺的优缺点，CASS工艺与其他生物处理工艺的比较，设计污水处理流程，根据提供水量和水质计算各个池体的尺寸，文章在最后作了高程计算和效益分析。关键词：CASS工艺 处理生活污水 工艺设计ABSTRACTThe major process of the design is that CASS technique was adopted for treating the Domestic Sewage. The CASS process ( Circular activa
6、ted sludge ) is intermittent activated sludge process that well combines a activated sludge who will be variable volume with biological selector principle, and it has the characteristics of nutrients removal and phosphorus removal, and it operates the way sequencing batch aeration and the aeration.T
7、his design is simple and orderly on the general layout. It sets two grilles in the inlet, they remove mainly the larger floaters and suspended solids in the sewage; And then, It sets two sink sand pools, they remove mainly the little inorganic particles; It also sets flocculation reaction pool, It u
8、ses chemical processing methodes and moves mainly the SS in the sewage; And this design sets CASS technique as the major process of biological treatment method which removes mainly the organics in the sewage. Effluent quality can met the requirements of the GB 18918-2002 Standard for Discharge of Po
9、llutants from Sewage Treatment Works in Towns and Cities IB. This paper Mainly introduces the advantages and disadvantages of CASS technique, the comparison of CASS technology and other biological treatment processes, It designs the process of sewage treatment and the size of each poolbody according
10、 to the yield of water and quality of water. The article makes the calculation of elevation and analysis of effectiveness.Keywords: CASS technique; treating domestic sewage; process design第一章 总 论1.1主要内容：要求通过对城市污水进、出水水质的研究，根据总体规划和设计资料，充分利用所学知识和现有条件，采用CASS法处理6万吨城市污水，出水要求达到污水综合排放标准的二级标准 处理量：6万吨 /d 进水：C
11、OD450mg/L；BOD=350mg/L； SS=300mg/L；氨氮=30mg/L；TP=6mg/L 出水：达到污水综合排放标准的二级标准 12基本要求：1、设计说明书内容：中文摘要，英文摘要，目录，正文，附录，参考文献及后记（或致谢）2、设计计算书的编制：要求写出计算依据，重要的基础数据，有关的规范规定；明确计算方法，列出主要计算公式，说明重要参数的选取依据；在计算过程中，列出重要的计算步骤及计算结果。3、设计图纸与要求：要求对污水处理构筑物进行制图，对污泥构筑物进行计算；绘图选用AUTOCAD绘制 。需绘制的图纸有：（1）污水处理站平面布置图一张 ，包括所设计的构筑物、主要管道、围墙、
12、绿地、道路、办公区等设施的平面位置；构筑物及其设施的布置既要紧凑，又要留有一定的发展余地。矩形或正方形构筑物应标出对角的位置坐标，圆形构筑物应标注圆心的位置坐标 ；主要管线包括：污水管、污泥管、空气管、超越管、事故排放管、上清液回流管、生物气管等，图中应标明这些管线的走向及管径。（2）厂区纵向流程图一张 ，包括地面高程和构筑物高程。 （假设厂区地面标高为0.00米，最终出水水渠水面标高1.00m）（3）单体构筑物视图 ，要求绘出构筑物的平面和剖面工艺图和高程。1.3方案采用的主要设计规范及标准 室外排水设计规范 GBJ14-87 地表水环境质量标准 GB3838-2002 污水综合排放标准 G
13、B8978-1996 饮用水水源保护区污染防治管理规定 （1989年11月） 中华人民共和国河道管理条例 （1988年6月） 混凝土结构设计规范 GB50010-2002 建筑抗震设计规范 GB50011-2001 建筑地基基础设计规范 GB50007-2002 室外给水设计规范 GBJ13-86 国家污水综合排放标准 GB18918-2002 城市基础设施工程投资概算指标 （1989年1月）1.4法律背景在我国，环境保护作为一项基本国策加以贯彻，受到全社会和各级政府的高度重视。在执行上述的技术标准和规范的同时，本方案的设计是在以下法律文件的背景下编制的： 中华人民共和国环境保护法 （1989
14、年12月） 中华人民共和国环境防治法 （1984年5月） 污染物处理设施环境保护监督管理办法 （1989年5月） 建设项目环境保护管理办法 （1986年3月）1.5国内外水污染控制措施及发展策略151水污染控制措施科学经济的进行污染的控制，保证水环境的可持续利用，已成为世界各国特别是发展中国家最紧迫的任务之一。按水污染控制的工作程序，污水处理的实际程度，水污染控制可概括为系统整合，全过程的“三级控制”模式。第一级，污染源头的控制；第二级污水集中处理；第三级，尾水最终处理。“三级控制”是一个从污染发生源头到污染最终消除的完整的水污染控制链。对于工业水污染：优化结构合理布局，清洁生产，就地处理管理
15、措施；对于生活水污染：合理规划，公众教育；对于面源污染：发展节水农业，减少土壤侵蚀，合理利用农药，截流农业污水，畜禽粪便处理，乡镇企业废水及村镇生活污水处理，充分收集利用雨水，减少城市硬质地面，增加城市绿化用地，降低工业污染，建设城镇排水系统，加强管理。1.5.2水污染控制的发展策略加强全民的环保教育：加大环保宣传力度，坚持实施节流优先，治污为本，多渠道开发水资源的可持续发展战略。1加强工作废水源头治理：按照节能、降耗、减污和提高生产效率原则，全面推行废水排放量最小化清洁生产。2加强城市废水污染的控制。科学编制城市水资源利用的整体规划第二章 污水处理工艺2.1污水处理工艺介绍2.1.1一级预处
16、理工艺本工程污水处理站处理污水为小区生活污水。污水中主要污染物为COD、BOD5、SS及氮磷等。该水质的主要技术指标为：（1）BOD5/COD体现了污水的可生化程度，是决定工艺主体参数的重要指标，一般认为BOD5/CODCr0.40可生化性好，BOD5/CODCr0.30较难生化，BOD5/CODCr4认为反硝化过程碳源充足不需外加碳源，本项目BOD5/ NH3-N7.9可满足反硝化过程所需碳源；（3）BOD5/TP是反映生物除磷除磷效果的主要指标。较高的BOD5负荷可取得较好的除磷效果，一般认为BOD5/TP=20是正常进行生物除磷的底限。本项目BOD5/TP=87.5，可采用适当的生物处理
17、除磷。综上所述，进水可生化性好，适合采用生物处理工艺去除有机物和除磷脱氮，如出水指标TP不能达标，采用加药除磷辅助。因此，本方案采用生化处理为主体的处理工艺，为减小处理难度，增强处理效果，在二级生化处理之前宜设置一级预处理工艺。2.1.2污水二级处理中生物方法及比较 本污水处理站污水进水可生化性好，适合采用生物处理工艺去除有机物和除磷脱氮。前面已确定选用生化为主体工艺,如实际进水水质碳源不足，应外加碳源。下面是对SBR 工艺曝气生物滤池、A2/0、氧化沟、CASS这5种生化处理工艺的介绍。2.1.2.1五种工艺简介（一）SBR 工艺是通过时间上的交替运行实现传统活性污泥法的运行全过程。该工艺只
18、有一个SBR 池,但同时具有调节池、曝气池和沉淀池的功能。运行过程分为进水、曝气、沉淀、滗水、闲置五个阶段3 。一个运行周期内, 各阶段的运行时间、反应器混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。（二）曝气生物滤池工艺生物滤池是最近污水处理中应用较多且处理效果较好的处理方法，一方面生物滤池具有较高的比表面积，能够满足硝化细菌较好的生长环境。另一方面，常规的生物膜法处理工艺如弹性填料、漂浮填料等可能因填料上生物膜脱落而导致出水SS提高，生物滤池能防止因老化脱落的生物膜而引起的出水SS提高，同时对SS有一定的过滤作用，有利于进一步提高出水水质。优点：（
19、1）水流较通畅，过滤前后水头差小，水中溶氧供应充足，适于好氧性微生物的生长和繁殖；（2）填料上布满微生物，其生物量大。据测定，1m3的填料表面的活性生物量达125g，故其降解有机物的能力强。BOD5负荷为0.1kg/m3d0.3kg/ m3d，最高达0.5kg/m3d1.5kg/m3d ；（3）脱氮、除磷效果明显；（4）沉淀污泥少，易于管理，不散发臭气。缺点：（1）自动化程度要求高；（2）为防止老化的生物膜脱落后堵塞滤缝，污染环境，填料在运转过程中需经常反冲、及时排污。（三）A2/O工艺A2/O工艺是在A/O工艺的基础上，前置了一个厌氧段。污水依次流经厌氧段、缺氧段和好氧段，可以达到同时去除有
20、机物和脱氮除磷的目的。A2/O工艺是一种推流式的前置反硝化型BNR工艺， A2O污水处理系统一般采用推流式活性污泥系统。原污水首先进入厌氧区，兼性厌氧的发酵细菌将废水中的可生物降解的大分子有机物转化为VFA（挥发性脂肪酸）这一类小分子发酵产物。据聚磷菌可将菌体内积贮的磷酸盐分解，所释放的能量可供专性好氧的聚磷细菌在厌氧的“压抑”环境下维持生存，另一部分能量还可供聚磷细菌主动吸收环境中VFA一类小分子有机物，并以PHB形式在菌体内贮存起来。随后废水进入缺氧区，反硝化细菌就利用好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及废水中可生物降解有机物进行反硝化，达到同时去碳和脱氮的目的。厌氧区和缺氧区都设有搅
21、拌混合器，以防污泥沉淀。接着废水进入曝气的好氧区，聚磷菌除了可吸收、利用废水中残剩的可生物降解有机物外，主要分解体内贮积的PHB，放出的能量可供本身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶磷，并以磷酸盐的形式在体内贮积起来。这时排放的废水中的溶磷浓度已相当低。好氧区中有机物经厌氧区、缺氧区分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后，浓度已相当低，这有利于自养的硝化细菌生长繁殖，并将NH4+硝化作用转化为NO3-。非聚磷的好氧性异养菌虽然也能存在，但它在厌氧区中受到严重的压抑，在好氧区又得不到充足的营养，因此在其他生理类群的微生物竞争中处于劣势。排放的剩余污泥中，由于含有大量能过量积贮聚磷盐的聚磷菌，污泥中
22、磷含量很高，因此可较一般的好氧活性污泥系统大大提高了磷的去除效果。 （四）氧化沟工艺氧化沟利用连续环式反应池（Continuous Loop Reator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统
23、活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了CLR形式和曝气装置特定的定位布置，使氧化沟具有独特水力学特征和工作特性。优点：（1）氧化沟具有传统活性污泥法的特点，有机物去除率高，运行效果好，稳定性较高，对水质、水量变化有较强的适应性；（2）处理构筑物相对较少，管理较方便。曝气采用双速转刷，调节方便；（3）由于泥龄长，剩余污泥量较少，污泥性质稳定，污泥处理费用较低。缺点：（1）投资费用较大，经常运行电费最高；（2）氧化沟池深较浅，一般在3-4m，因此占地面积很大。（五）CASS工艺CASS（Cyclic Activate
24、d Sludge System）工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。其基本结构是：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。CASS工艺的主要优点：（1） 工艺流程简单，占地面积小
25、，投资较低；（2）生化反应推动力大；（3）沉淀效果好;(4)运行灵活，抗冲击能力强，可实现不同的处理目标;(5)不易发生污泥膨胀;(6) 适用范围广，适合分期建设;(7)剩余污泥量小，性质稳定；（8）可以实现完全自动化。2.1.2.2工艺比较1.SBR 工艺进水和排水是间断式的, 因此在设计和应用时应注意水量的平衡问题, 如果产生的废水是连续性的, 则要合理的增设调节池。旱季和雨季的水量变化很大, 在设计调节池和反应池时应充分考虑, 避免出现旱季水量不足和雨季水量过多引起的反应器不正常运行。间歇式运行容易使污泥在沉淀期进入曝气头内部, 增大了再次曝气的管道阻力,也会造成曝气微孔的堵塞, 所以应
26、选用不易堵塞的曝气系统。排水期尽量使用排水均匀、排水量可调、对池底污泥干扰小的滗水装置。SBR 在处理有毒有害和难降解废水时, 要选择适当的曝气时间, 最好与其他物理化学方法串联使用。2.A2/O处理工艺(1)A2/O处理工艺是AnaerobicAnoxicOxic的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。(2)A2/O工艺的特点：A：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；B：在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力
27、停留时间也少于同类其它工艺。C：在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。D：污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。普通A/A/O处理工艺优点：（1）是最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间，总的占地面积少于其他同类工艺；（2）缺氧好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量繁殖，无污泥膨胀之虑；（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；（4）运行中无需投药，两个A段只需要轻缓搅拌，以不增加溶解氧浓度，运行费用低。缺点：（1）除磷效果难以再进行提高，污泥增长有一定限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更加如此；（2）脱氮效果也难以进一步提高，内循环量一
28、般以2Q为限，不易太高，否则增加运行费用；（3）对沉淀池要保持一定的溶解氧浓度，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧的浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰。3.氧化沟工艺该工艺具有普通A/A/O处理工艺的各项优点外，还具有氧化沟一些独特的特点。氧化沟工艺是在传统工艺的基础上完善发展并灵活运用硝化反硝化技术的典型工艺之一，在工艺上采用连续循环式反应池的原理，将碳源代谢、硝化、反硝化等一系列生物化学过程在一个闭合环路内连续进行，氧化沟呈封闭的沟渠型，流态成推流式，溶解氧形成浓度梯度，同时具有完全混合和推流的特征，氧化沟一般为低负荷设计，内循环流量大，就使反应
29、器具有很强的稀释缓冲能力，耐受冲击负荷。优点：（1）氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚过程，而且可以将其工作区分为富氧区、缺氧区，用于进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效果；（2）不设有初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度；（3）BOD负荷低，类同于活性污泥法的延时曝气系统。氧化沟对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥龄一般在18-30天左右，为传统活性污泥的系统的3-6倍，可以存活，繁殖世代时间长，增殖速度慢的微生物硝化菌，在氧化沟内能产生销化反应，如运行得当，氧化沟能够具有较高的脱氮效果，污泥产率低，且多易达到稳定的程度，无需再进行消化处理；（4）脱
30、氮效果还能进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分取决于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从理论上说是可以不受限制的，从而氧化沟具有很大的脱氮潜力；（5）氧化沟只有曝气器和推进器维持沟内的正常运行，电耗较少，运行费用更低。缺点：氧化沟的占地面积很大。4.CASS工艺CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，CASS池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
31、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工艺优点:（1）运行灵活可靠 生物选择器可以根据污水水质情况，以好氧、缺氧和厌氧三种方式运行。选择器可以恒定容积也可以可变容积运行 可任意调节状态，发挥不同微生物的生理特性 选择器容积可变，避免产生污泥膨胀，提高了系统的可靠性 抗冲击负荷能力强，工业废水、城市污水处理都适用（2）处理构筑物少，流程简单 池子总容积减少，土建工程费用低 不需设二次沉淀池及其刮泥设备，也不
32、用设回流污泥泵站（3）可实现除磷脱氮 调节生物选择器可变容积的曝气和非曝气顺序，提高了生物除磷脱氮效果（4）节省投资 构筑物少，占地面积省 设备及控制系统简单 曝气强度小，不须大气量的供气设备 运行费用低工艺缺点： （1）间歇周期运行，对自控要求较高； （2）变水位运行，电耗增大； （3）容积利用率较低； （4）污泥稳定性不如厌氧硝化好。2.1.3沉淀池（1） 平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成； 流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力
33、法、机械排泥法。（2）辐流式沉淀池池型呈圆形或正方形，直径（或边长）6-60m，池周水深1.5-3.0m，用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。可用作初沉池或二沉池。（3） 竖流沉式淀池池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4-7m。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。结论：辐流沉淀池工艺成熟，适合范围广，故采用之。2.2污泥处理工艺根据污泥处理部分的要求，其产生的剩余污泥进行专门处理。2.2.1污泥处理要求如下： 1、减少有机物，使污泥稳定化；2、减少污泥体积，降低污泥后续处置费用； 3、减少污泥中有毒物质。2.2.2常用污泥处理的工艺流程 ：污水处理厂所产生的污泥
34、约为处理的水的体积的0.5%-1.0%左右。这些污泥一般富含有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境造成新的污染。在几种常用的工艺中，a法，污泥首先进入浓缩池，然后进入消化池，去除其中的大部分挥发性固体，然后经由带式压滤机脱水，最后运出厂外集中处置。b法对污泥做脱水处理，方法简单。c法则设备投资和运行费用过于昂贵，目前仅用于工业污泥和垃圾的处理。d法直接作用于农田，对重金属的含量要求十分严格，该污水处理厂同时处理生活污水和工业废水，其中工业废水中将不可避免的含有较多量的重金属。一般的，我们常用b法处理污泥。其中污泥浓缩，脱水选用污泥重力浓缩，机械脱水的方案，污泥含水率能降到80%左右。
35、详细见后续污泥浓缩池的设计。2.2.3浓缩理论污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管的管径减小，输送泵的容量减小。浓缩之后采用消化工艺时，可减小消化池容积，并降低加热量；浓缩之后直接脱水，可减少脱水机的台数，并降低污泥调质多需要的絮凝剂的投加量。污泥浓缩使体积减小的原因，是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来。从微观看，污泥中所含的水分包括空隙水、毛细水、吸附水和结合水四部分，如图4.1。图2-2 污泥内的水分空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一
36、部分游离水，占污泥中总含水量的65%85%之间；污泥浓缩可将绝大部分的空隙水从污泥中分离出来。毛细水系指污泥颗粒之间的毛细管水，约占污泥中含水量的15%25%之间；浓缩作用不能将毛细水份力，必须采用自然干化或机械脱水进行分离。吸附水系指吸附在污泥颗粒上的一部分水分，由于污泥颗粒小，具有较强的表面吸附能力，因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离。结合水是颗粒内部的化学结合水，只有改变颗粒的内部结构，才可能将结合水分离。吸附水和结合水一般占污泥浓缩含水量的10%左右，只有通过高温加热或焚烧等方法，才能将这两部分水分离出来。污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重
37、力浓缩为主，但随着氧化沟、A2/O等污水处理新工艺的不断增多，气浮浓缩和离心浓缩将会有较大的发展。事实上，这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验。综上考虑，采用国内比较成熟的重力浓缩工艺形式对污泥进行浓缩。重力浓缩本质上一种沉淀工艺，属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度较高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤和压缩过程，污泥浓度进一步提高，上层的上清液溢流排出，从而实现污泥浓缩。2.3 CASS工艺概述2.3.1 CASS池的主要结构(1)预反应区 在反应器的前段设置预反应区，这是CASS工艺与S
38、BR工艺的重要区别之一。在预反应区中，污水中的溶解性有机物能通过酶反应机理迅速去除。通过维持预反应区的缺氧状态，可有效防止污泥膨胀，同时通过主反应区污泥回流到预处理区，进行反硝化过程进行生物脱氮。为保证CASS曝气池预反应区内高的污泥浓度(形成一个高负荷的基质降解过程，缓解水质水量冲击，抑制丝状菌生长，有效防止污泥膨胀)，将曝气池后部部分污泥回流至曝气池前端(回流比67%)，设计采用每间池子1台污泥回流泵，剩余污泥污泥回流泵排向污泥浓缩池进行浓缩。(2)主反应区 完成污水中绝大部分有机物、氨氮及磷的去除，保障出水全面达标。CASS好氧反应池在好氧运行(曝气阶段)时，有大量的硝化菌进行硝化作用；
39、而在缺氧(沉淀和滗水阶段)运行时，污泥中的兼性反硝化菌则进行反硝化反应。硝化及反硝化使整个系统具有较高的脱氮效果。（3）污泥回流/剩余污泥排放系统 利用回流泵完成主反应区到预反应区的污泥回流过程(回流量约67%)，同时，利用阀门控制，定期完成的剩余污泥排放。（4）滗水装置 滗水器是CASS工艺中的关键设备，设置在CASS反应池的末端设有可升降的滗水器，以实现处理达标水的外排。每次滗水阶段开始时，滗水器以设定的速度首先由原始位置降至水面，然后随水面缓慢下降，上清液通过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器设计独特，可有效防止浮渣进入系统出水，充分保证了处理效果。2.3.2 C
40、ASS工艺的主要技术特征2.3.2.1 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。2.3.2.2 运行上的时序性CASS反应池通常按曝气、沉淀、滗水和闲置四个阶段根据时间依次进行。 曝气阶段：由曝气系统向反应池内供氧，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。 沉淀阶段：此时停止曝气，微生物利用水中剩余的D
41、O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。污泥逐渐沉到池底，上层水变清。 滗水阶段：沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐层排出上清液。 闲置阶段：闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。 为了保持适当的污泥浓度，系统根据产生的污泥量排出相应数量的剩余污泥。这样，通过反复循环操作完成污水的连续处理过程。2.3.23 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。2
42、.3.24 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。2.3.3 CASS工艺的主要优点2.3.3.1 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。2.2.3.2 生化反应推动力大在完全混合式连
43、续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度，底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。根据生化动力反应学原理，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反应推动力也很小，反应速率和有机物去除效率都比较低；在理想的推流式曝气池中，污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入，成推流状态沿曝气池流动，至池末端流出。作为生化反应推动力的底物浓度，从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了较大推动力。此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的返混。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
44、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。2.3.33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。2.3.3.4运行灵活，抗冲击能力强，可实现不同的处理目标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