全套本科CASS毕业设计CASS++消毒工艺处理污水设计

湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文）

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前 言

医院或其他医疗机构排出的污水污物可能含有传染性病菌、病毒、化学污染物及放射性等有害物质，具有极大的危害性，并且令人厌恶，如不妥善处理，其对医务人员和广大人民群众健康及环境危害是显而易见的。

医院污水由于其水质特殊性而被单独划分为一种污水类型。本设计介绍了医院污水的危害，处理方法等，而且绝大多数医院其排放的污水有机污染物浓度比普通的生活污水低，而细菌总数也在同一个数量级，只是有害或致病菌所占的比例较高，所以消毒处理是医院污水处理的关键。就医院污水处理的必要性有人认为在国外医院污水并未单独处理，与普通生活污水一样直接排入下水道，这是基于国外采取了严格的污水污物分流措施，而我国的情况则明显不同，大量的污染物直接排入到污水中，必须进行处理。通过各种生化方法及消毒方法的比较，本设计采用连续进水的周期循环活性污泥法工艺（CASS）并选择了目前常用而且经济有效的消毒方法——化学法二氧化氯消毒。

本设计分为九个部分，依次为：概述、工艺流程的确定与选择、主要构筑物的设计与计算、污泥产量的计算、自动投氯系统的计算、管路的设计与计算、设备的性能与选型、运行管理、工程概算以及运行中异常性状和解决对策。

本设计注重理论联系实际，力求实现科学性、先进性的统一。实践证明，采用CASS处理工艺，系统简单，未设污泥回流装置，没有初沉池及二沉池，占地面积比传统活性污泥法减少了20%～30%，投资节省了15%～25%，运行费用减少了10%～20%。

特别要提出的是本设计得到了李方文老师的细心指导，在此表示衷心的感谢。

由于本设计编写时间比较仓促，加之本人学识有限，设计中难免有不妥之处，恳请老师批评指正，不胜感激.

周 玲 2005．05

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一、概 述

（一） 医院污水的现状

医院或其他医疗机构是担负着医疗、教学、科研和预防四大任务的单位，是病人活动比较集中的场所。治病救人，救死扶伤是医院的宗旨，而防止环境污染，杜绝交叉感染加强医院污水污物治理和消毒也是义不容辞的责任。

随着我国医疗事业的发展，我国县以上医疗单位的床位数以达200多万张，其中传染病科的床位数达到9000多家，城区20张床位的医院达400多家。

医院或其他医疗机构排出的污水污物可能含有传染性病菌、病毒、化学污染物及放射性等有毒有害物质，具有极大的危害性，并且令人讨厌，如不妥善处理、处置，其对医务人员和广大人民群众健康及环境的危害是显而易见的。

医院污水特别是传染病医院或传染病房排出的污水如不消毒处理排入水体，可能引起水源污染和传染病的爆发流行。通过流行病学调查和细菌学检验证明，国内外历次大的传染病爆发流行，几乎都与水源污染、饮用或接触被污染的水有关。同时，医院污水中还含有重金属、消毒剂、有机溶剂以及酸、碱、放射性物质等，是致癌、致畸、致突变物质，这些物质排入岁体将对环境造成巨大的危害并长期危害人体健康。因此，医院污水必须进行无害化处理，达到规定的排放标准方可排放或运送至专门的机构处置。

关于医院污水、污物的防治措施和处理技术，国内进行了大量的研究开发。随着对医院污水水质和危害性的进一步了解和研究，人们对医院污水中病毒、病菌的危害性认识不断提高，有关部门对医院污水处理的重要性也日益提高。在20世纪80年代中期开始对医院污水处理提出了明确的消毒要求，大多数医院开始对医院污水进行一级处理。一般通过一级处理可去除60%的悬浮物和25%的生物需氧量（BOD），杀菌效果可达99.99%以上，基本消除医院污水对环境和人类健康的危害。近年来随着我国对环境保护要求的不断提高，水污染物排放标准控制项目不断增加，对医院污水的处理要求也不断提高，不但需要对细菌、病毒等指标进行处理，对化学需氧量（COD）、BOD、N、P等指标也提出了新的要求，对排放水体下游没有城市污水处理厂的医院。因而要求对医院污水采用二级处理，这样可以去除污水中溶解的和呈胶体状态的有机污染物。其BOD的去除率在90%以上，同时还可去除COD、酚、氰等有机污染物。医院污水处理属于小型污水处理工程，一般小型生活污水二级处理工艺都可适用于医院污水处理。生活污水生物处理的技术有很多，发展也很快，近年来出现了一些投资省、效率高的新技术和新工艺。可应用于医院污水二级处理新技术有：氧化沟处理技术、AB法处理技术、水解酸化处理技术、沼气处理技术、CASS处理技术、超滤处理技术、膜生物处理技术等。

（二）医院污水的来源和主要污染物

1：来源

医院一般分为综合性医院和传染病医院两大类。医院污水就其污染物的种类及浓度与城市粪便污水相近，但并不完全一致。因为除一般污染物外，医院污水中还含有一些特殊的污染物，如药物、消毒剂、诊断用剂、洗涤剂等。

医院污水主要源于各种病房，特别是各种传染病房、手术室、洗衣房所排污水，除含有大量病源微生物，寄生虫卵如蛔虫卵及各种病毒如肝炎病毒、肺结核菌和痢疾菌等外，还含有大量污染物，其中有机物质占污染总量的60%左右，不溶解物质约占总量的40%。由于大量不容物质如肌肉组织等沉淀时，

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将比重较大的蠕虫及其卵、大量细菌等一起沉淀在污泥中。近年来，医疗中广泛使用了放射性同位素如，这些医疗用具常用水冲洗，因此，冲洗污水中会含有放射性同位素。另外，有的医院还设有附属制药厂，其排水中含有酸碱等有害物质，由此可见，医院污水须经过消毒、脱污等方可排入江河中。 2：主要污染物 （1）悬浮物及飘浮物

一般均在病房出口处设置化粪池。污水进入化粪池后，其中比重较大的污染物在池中沉淀分离，发酵消化。在沉降过程中也夹杂一些病毒病菌随之沉降，故污泥也应作相应处理。化粪池出水仍会携带一部分漂浮物和机械杂质进入消毒池，这将影响消毒剂的杀菌效果，因此，污水进入消毒池前应得到充分沉淀和简单的过滤。 （2）有机污染物

医院污水的有机物一般小于城市污水，BOD5多在100毫克/升左右。可以利用水体本身的自净能力将其消化。但如果直接排入要求较高的地表水体、风景区等时，则对其有机物要进行处理，一般多采用生物处理法。 （3）放射性同位素

由于原子核自发蜕变产生射线，它的存在使污水具有放射性污染，无法人为的改变污水中放射性物质的强度和性能。因此只有用稀释或浓缩的办法来降低或避免其危害。对于这种污水可根据放射性物质的种类、半衰期长短来决定其处理方法。对于半衰期短的元素，采用储存的方法或用稀释方法进行处理；对于半衰期长的放射性物质可采用物理、化学或生物法处理，将其先从污水中分离出来。根据调查，目前一般医院中使用的放射性同位素均系半衰期较短者，而且污水量较少，故通常采用储存法处理。 （4）寄生虫

寄生虫卵来源于粪便中，其比重大于粪便污水（约1.02-1.04），故可通过沉淀将其从污水中分离。一般用蛔虫卵作为寄生虫的死亡标准，即当蛔虫卵死亡时，便认为其它虫卵均已死亡。蛔虫卵在外界可活1-5年，但在发酵环境中，生命期则大大缩短。在堆积的粪便中，夏天能活7天，冬天能活21天。常采用的化粪池，污泥清掏周期在三个月以上，寄生虫卵完全可以在池中沉淀，在发酵环境中杀灭。 （5）病毒

病毒是一种远比细菌小的物体，他们没有完整的细胞结构，必须在一定的活细胞中才能生存繁殖。在人类的传染病中80%是由病毒引起的。病毒一般来说耐冷不耐热（但肝炎病毒对热、干燥和冰冻均有一定抵抗力，如甲型肝炎耐热56℃，1小时以上；乙型耐热60℃，4小时以上），不过所有病毒对高温煮沸和强氧化剂都很敏感，因此可投一定浓度的氯使其灭活。 （6）传染病菌

传染病菌的种类很多，但其活动规律则大同小异，一般在PH值5-9.6范围内生存，当PH值超出此范围病菌即死亡。在清水中能活一个多月，但在粪便污水中生活时间较短。这是因为：a.粪便污水中含有自身分解生成的氨，可起杀菌作用；b.大便分解还能产生某些灭菌素使细菌灭活。另外大部分病菌（除破伤风为厌氧菌外）都是好氧的。利用这一特性，如将水池加盖密封，一方面由于有机物分解消耗大量氧，另一方面因池子密封补氧困难，导致污水中溶解氧减少，致使好氧病菌在缺氧下自行消灭。

（三）医院污水的水质水量

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1：水量

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医院每日排放污水量的大小取决于许多因素，它与医院的规模、性质、医院设施情况、医疗内容、住院与门诊人数、地域、季节、人的生活习惯及管理制度等因素密切相关。一般认为，医院排水量小于医院每天的用水量，约为用水量的4/5。如何正确估算医院的耗水量和污水量，对于医院污水处理系统的设计和设备选型都是很重要的。据全国各地医院调查统计资料表明，城市医院的耗水量一般平均为1000L/（床.d）左右，郊区和县城医院通常则为700L/（床.d）左右。一年中，一般夏季耗水量最大，其他季节则要减少20%~30%，在南方地区，冬季要减少40%~50%。医院污水的排放还有一个突出的特点就是不均衡性，据调查资料表明，污水排放量通常在上午7~9时，下午18~20时出现两次高峰。据调查资料，1998年北京地区部分医院用水量与排水量如表1

表1 1998年北京地区部分医院用水量与排水

每床用水量

医院名称 北京协和医院 中日友好医院 北京医院 北京儿童医院 北京胸科医院 北京友谊医院 煤炭中心医院 宣武中医医院 滨河医院 北京肿瘤医院 北京回民医院 北京武警总医院 北京水利医院 西城厂桥医院 北京新华医院 北京亚运村医院 北京玉渊潭医院 北京劲松医院

编制床位数量/床 日用水量/（m/d）

1000 1300 800 720 600 830 500 240 200 350 230 200 237 80 70 40 60 20

2300 2164 1800 1100 660 2109 224 220 186 495 194 200 90 55 40 52 100 21

3

每床排水量

日排水量/（m/d）

3

[m/(床.d)]

2.3 1.67 2.25 1.53 1.10 2.54 0.45 0.92 0.93 1.41 0.84 1.00 0.34 0.69 0.57 1.30 1.67 1.05

1840 1731 1440 880 528 1687 179 176 149 396 155 160 72 44 32 41 80 1.68

3

[m/(床.d] 1.84 1.33 1.8 1.22 0.88 2.03 0.36 0.74 0.74 1.13 0.67 0.8 0.27 0.55 0.46 1.04 1.34 0.84

3

由表1知，医院的床位数越多、规模越大，其用水量和排水量也就越大。不同的医院平均每床用水量与排水量变化很大，一般医院设施条件好的大、中型医院的平均用水量和排水量高于其他医院。 2水质

医院污水水质与医院的类别、收治病人的类型与人数等因素密切相关。一般的说，综合医院污水与生活污水生物性、理化污染指标相似；传染病医院污水则通常含有大量的传染性细菌和病毒，其危害性较大。设施较好、规模较大的省市级医院，由于收治病人人数较多、病人类型繁杂，其排放污水水质通常比规模较小的县级和乡镇医院差。下图是北京市医院污水水质调查情况一览表。

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表2 北京市部分医院污水原水水质监测结果

医院名称 北京友谊医院 北京协和医院 北京医院 北京肿瘤医院 解放军304医院 北京第二医院 朝阳中医院 北方医院 北京大学医院 西苑医院 北京医科大学口腔医院 北京邮电大学医院 北京同仁医院

大肠菌群数/（个/L）

1.5×10 2.38×10 2.38×10 2.38×10 2.38×10 2.38×10 2.38×10 2.38×10 2.38×10 1.6×10 2.38×10 2.38×10 2.38×10

761088107898879

5

COD/（mg/L）

372 117 156 193 207 201 141 42 149 195 162 185 282

SS/（mg/L）

425 40 37 47 111 29 25 17 41.2 38 26 34 41

BOD5/(mg/L)

59 78 81 93 85 62 10 50.4 86 69 99 138

pH值 6.9 7.8 7.7 7.8 7.8 7.6 7.8 8

（四）医院污水处理技术概述

医院污水成分复杂，其净化处理技术涉及的学科多，净化处理单元主要化粪池、调节池、生化反应池、沉淀池、消毒接触池等。医院污水处理的目的是通过各种水处理技术和设备去除水中各种物理的、化学的和生物的污染物，使水质得到净化，达到国家或地方的水污染物排放标准，保护水环境和水体健康。医院污水一般排水量比较少，其处理规模属小型污水处理。根据医院的性质、规模、污水排放去向和当地的处理要求等，医院污水可以采用不同的处理方法和处理工艺流程。常用的处理方法按其作用原理可分为物理法、化学法和生物法。按其处理程度可分为一级处理、二级处理和三级处理等。按其处理工艺可分为预处理、主要处理、后处理等工艺流程。 1：一级处理

常规一级处理的目的主要是去除污水中的漂浮物和悬浮物（SS），为后续处理创造条件。由于医院污水污染物浓度一般低于生活污水，所以在医院污水处理工程中可根据处理要求适当选用一些强化的一级处理工艺或被称一级半处理工艺的工艺方法。一级半处理包括投加适当混凝剂的化学处理工艺，预过滤处理或简单生物处理等。一级处理的主要设备和构筑物是：格栅、沉砂池、沉淀池等。一般通过一级处理可去除60%悬浮物和25%BOD。 2：二级处理

二级处理主要是指生物处理。生物处理可以去除污水中溶解的和呈胶体状的有机污染物。其BOD的去除率在90%以上，处理出水的BOD可降至30mg/L以下，同时还可去除COD、酚、氰、LAS、等有机污染物。常规的二级生物处理技术不能去除水中的氮和磷。在污水排放标准比较高的地方，为了防止水体富营养化，要求污水进行脱氮除磷处理。因此，国内外已开发了生物脱氮除磷的改进二级处理技术或三级处理技术，三级生物脱氮除磷技术往往和二级生物处理工艺综合使用，有时是对常规生物处理设施进行改造，使之具有脱氮除磷的功能。采用的技术有A/O法、A/A/O法、SBR法、AB法、氧化物

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和生物膜法等。 3：消毒

6

医院综合污水处理消毒是放在工艺的最后阶段，其目的是杀灭医院污水中的致病微生物和粪大肠菌群，达到排放标准的要求。消毒设备主要由消毒剂制备、投加控制系统与混合池、接触池组成。通常使用的消毒剂有次氯酸钠、二氧化氯、液氯和次氯酸钙（漂粉精）等化学消毒剂，也有少数医院污水使用臭氧、紫外线或其他消毒剂消毒。通过接触池后，一般仍要保持一定的余氯量，杀菌效果可达99.99%以上。 4：其他处理

医院污水需采取不同的预处理措施，才可再排入综合污水系统。医院污水处理总的流程是：传染病房和传染科的污水应单独进行消毒处理，普通病房和一般生活污水可经化粪池处理，洗相室废液应回收银和处理回收显影、定影废液，厨房食堂应设置隔油池，口腔科排水应处理含汞废水，使用过的和废药剂等应回收处置，放射性废水应经过衰变池处理。经过以上预处理后的各种污水再进入综合污水系统。污水系统再根据水质水量、排放去向和排放要求，排入城市下水道或进行一级处理或二级处理后通过消毒达标排放。

（五）本设计处理概述

1：项目概述

某市属医院是一家集医疗、保健、教学、科研、急救于一体的全民所有制综合性医院，该医院现有病床460个，以前没有污水处理设施，考虑到医院以后的扩建和环保要求的提高，医院准备新建一套污水处理装置。

该医院的污水主要来自于病房、门诊、注射室、化验室、制剂室、手术室及实验室，另外还有食堂、卫生间和浴室等的生活污水。 2：设计原则

⑴采用先进合理的处理工艺，确保处理后出水达标排放；

⑵充分利用医院环保中心对构筑物和设备组合式设计的传统优势，有效利用现有空间，使污水处理设备布局合理；

⑶节省投资，减少运行费用；

⑷使工程操作简单，运行方便，易于维护管理。 3：设计依据

《污水综合排放标准》（GB8978—1996） 《医院污水处理设计规范》（CECS07：88） 《室外排水设计规范》（GBJ14—87） 4：设计水量、水质 ⑴设计处理水量

该医院建成一套污水处理装置后，污水排放量为500m3/天。 ⑵设计进出水水质

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表3 该医院综合污水中主要污染物及其浓度

PH 值 8.2

SS/(mg/L) 180

COD/(mg/L)

410

BOD/(mg/L)

180

粪大肠菌群数（个/L）

250×10

8

7

根据该市环保局审批意见，处理后的水质应达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中的一级排放标准，其主要污染物及其排放标准见表

表4主要污染物及其一级排放标准表

pH

SS/(mg/L)

COD/(mg/L)

BOD/(mg/L)

总磷/(mg/L)

6~9

≤70

≤100

≤20

≤0.5

氨氮/(mg/L) ≤15

总余氯/(mg/L) ≤0.5

≤500

粪大肠菌群（个/L）

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二、处理工艺的选择和确定

（一）处理工艺确定的原则

1：对于现有、新建、改建的各类医院以及其他医疗卫生机构，反被病菌、病毒污染的水都必须进行消毒，达到相应的医院污水排放标准后方可排放。

2：含放射性物质、重金属及其他有毒、有害物质的污水，不符合排放标准时，须进行单独处理后，方可排入医院污水处理站或市政污水管道。

3：设计医院污水处理流程应根据医院类型、污水排放去向、排放标准等因素确定。

4：当医院污水排放到有集中污水处理厂的市政污水管道时，以解决生物性污染为主，宜采用一级处理。 5：当医院 污水排放到地面水域时，应根据水体的用途和环境保护部门的法规与规定，对污水的生物性污染、理化性污染及有毒有害物质进行全面处理，宜采用二级处理。

（二）本设计工艺流程的选择

医院污水技术上处理难度不大，它的特点是含有大量病原菌。因此，医院污水治理的重点是去除有机污染物的同时，把好消毒关。该项目COD要求去除率为78%，一般的生物处理方法能达到，但该项目亦有其特殊难点。

1：在满足排放标准的前提下降低工程投资，简化操作管理； 2：采取稳妥可靠的消毒方式和消毒设备；

3：把好污泥处理关，从处理工艺选择上减少污泥产生量，在污泥排出系统之前加强消毒处理。

活性污泥法处理效果好，净化效率高，占地少，是首选的处理工艺，SBR法运行稳定可靠，处理效果好，同时具有脱氮功能，特别适用于间歇式进水的污水处理厂，是一种具有很多特点的污水处理系统。

CASS工艺是在SBR的基础上发展起来的，其与传统活性污泥法的比较如下：

①

建设费用省，由于 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%。工艺流程简洁，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%。

②

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%。

③

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。

④

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。

⑤

泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。

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表4 生物处理方法的特点和适用条件一览表

类型 活性污泥法

优点

① 处理程度高； ② 负荷高； ③ 占地面积少； ④ 设备简单；

缺点

① 能耗高； ② 运行管理要求高； ③ 可能发生污泥膨胀； ④ 生物脱氮功能只能在低负荷

下实现；

生物膜法

① 运行稳定，操作简

单；

③ 能耗较低；

④ 产生污泥量少，易分

离；

⑤ 净化功能强，具有脱

氮功能；

厌氧法

① 运行费用低； ② 可回收沼气； ③ 耐冲击负荷； ④ 对营养物要求低；

① 处理程度低，出水达不到排放

要求；

② 负荷低，占地面积大； ③ 产生臭气； ④ 启动时间长；

稳定塘

① 充分利用地形，工程

简单，投资省； ② 能耗少，维护简单； ③ 污水处理与利用相

结合；

① 占地面积大；

② 污水处理效果受季节、气候的

影响；

③ 防渗处理不当，可能污染地下

水；

④ 易散发臭气和滋生蚊蝇； ① 负荷较低； ② 处理程度较低； ③ 占地面积较大；

① 城市污水处理厂；

适用条件

① 城市污水处理； ② 有机工业废水处理；

9

③ 适用于大、中、小型污

水处理厂

② 有机工业废水处理厂； ③ 特别适用于低浓度有

机污水处理； ④ 适用于中、小型污水处

理厂

② 耐冲击负荷能力强； ④ 造价较高；

① 高浓度有机废水处理； ② 污泥处理

② 作为二级处理的深度

处理； ③ 城市污水处理； ④ 有机工业废水处理

土地处理法 ① 能耗少，处理成本

低；

② 充分利用污水中的

营养物质和水，使污水处理与利用有机地结为一体； ③ 土地处理系统属于

环境生态工程；

① 占地面积大；

② 污水处理效果受季节、气候的影响；

③ 预处理不当，有可能污染土壤和地下水；操作管理不当，有可能造成土壤堵塞；

① 作为二级处理的深度

处理； ② 城市污水处理； ③ 有机工业废水处理

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表5 不同生物处理工艺的综合比较

[6]

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工艺类型 活性污泥法

优点

对不同性质的污水适应

性强。

缺点

运行稳定性差，易发生污泥膨胀和污泥流失，分离效果不够理想

适用范围

800床以上的水量较大的医院污水处理工程；800床以下医院采用SBR法 500床以下的中小规模医院污水处理工程。适用于场地小、水量小、水质波动较大和微生物不易培养

等情况。

基建投资 较低

生物接触氧化工艺

抗冲击负荷能力高，运行稳定；容积负荷高，占地面积小；污泥产量较低；无需污泥回流，运行管理

简单。

部分脱落生物膜造成出水中的悬浮固体浓度稍

高。

中

膜-生物反应器

抗冲击负荷能力强，出水水质优质稳定，有效去除SS和病原体；占地面积小；剩余污泥产量低甚至

无。

气水比高，膜需进行反300床以下小规模医院污高

洗，能耗及运行费用高。 水处理工程；医院面积小，

水质要求高等情况。

曝气生物滤

池

出水水质好；运行可靠性高，抗冲击负荷能力强；无污泥膨胀问题； 容积负荷高且省去二沉池和污泥回流，占地面积小。

需反冲洗，运行方式比较复杂； 反冲水量较

大。

300床以下小规模医院污

水处理工程。

较高

简易生化处理工艺

造价低，动力消耗低，管

理简单。

出水COD、BOD等理化指标不能保证达标。

作为对于边远山区、经济欠发达地区医院污水处理的过渡措施，逐步实现二级处理或加强处理效果的

一级处理。

低

CASS工艺与间歇进水的SBR或CAST的比较：

① CASS反应池由预处理区和主反应区组成，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。

② CASS进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控制元件，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个以上池子交替使用，增加了控制系统的复

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杂程度。

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③ 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。

④ CASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。 根据以上方法的比较，设计采用周期循环活性污泥法生物处理工艺。

（三）工艺流程及说明

CLO2发生器

1：污水处理工艺流程

污水 格 栅

CLO 2

调节池 CASS池 接触消毒池 脱氯池 排水 消毒液

污泥浓缩池 污泥干化场 外运

2：工艺流程说明

CASS工艺的主体构筑物是CASS池，它集曝气、沉淀功能于一体，其工作过程是曝气、沉淀、排水在同一个池子内进行，周期循环，取消了常规活性污泥法的二沉池，并能实现程度化控制，自动化程度高又方便操作，因此设计、施工、管理都很方便。CASS池分为两格，交替使用，每格又分为预反应区和主反应区，两区通过底部的连通孔连通。虽然CASS系统在中进入沉淀阶段和排水阶段时污水还在连续不断地进入池中，但在设计CASS对其尺寸、池内隔墙的位置和隔墙底部开孔（将预反应区和主反应区连成一体的孔）的数量、面积和布置方式均进行了精心设计，因此，当系统停止曝气后整个反应池成为一个近乎理想的推流式反应器（预反应区除外），污水经预反应区后以极小的流速运动，一般推进速度为0.03~0.05m/min。CASS池污泥负荷为0.1~0.2kg BOD5/(kgMLSS.d)或更高一些，预反应区体积仅占反应池总体积的10%~20—，因此该部分的活性污泥在高BOD5负荷条件下运行，一方面强化了生物吸附作用，另一方面促进了微生物的增殖。

完整的CASS工艺运行周期一般分为四个阶段（一般为4小时）：

① 曝气时间（2小时）。在此阶段，曝气系统向反应池内供氧，一方面满足了好氧微生物对氧的需要，

另一方面有利于活性污泥与有机物的混合与接触，从而使有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中的氨氮也通过微生物的硝化作用转化为硝基氮。

② 沉淀阶段（1小时）。停止曝气后，微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池溶

解氧的进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转化，并发生一定的反硝化作用。与此同时，活性污泥在几乎静止沉淀的条件下进行泥水分离，活性污泥沉至池底，下一周期继续发挥作用，处理后的水位于污泥层上部。

③ 滗水阶段（1小时）。沉淀阶段完成后，置于反应池末端的滗水器在程序控制下开始工作，自上而下

逐层排出上清液。与此同时，反应池污泥层内因为溶解氧很低仍会发生反硝化作用。

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④ 闲置阶段（含在滗水阶段）。闲置阶段的时间一般比较短，主要保证滗水器在此时段内上升到原位 置，防止污泥流失。如果在此阶段进行曝气，则有利于恢复污泥的活性。

该方法最早在美国应用，资料显示在明尼苏达州草原市污水处理厂、俄亥俄州托莱多废水处理厂、密执安州地区废水处理厂应用均获得了良好的处理效果。此工艺的COD去除率达85%，BOD5去除率达95%，并能实现良好的脱氮除磷效果。目前，此工艺应用比较广泛，美国、加拿大、澳大利亚已有270多家污水处理厂应用该工艺，其中城镇污水处理厂200多家，工业废水处理厂70多家。我国上海、昆明、北京等地区也应用该工艺处理生活污水和工业废水，目前已有几十个工程实例。

这一工艺、经引进、消化和推广，于1994年进行了实验室研究工作，实验结果表明COD去除率达85%，BOD5去除率达95%。该工艺经过北京市环保局评审，获得好评，并成功的应用在日处理量7200吨的北京航天城市污水处理厂，8000吨/天的海南三亚污水处理厂，1600吨/天的廊坊日清中粮食品有限公司，3000吨/天的北京拖拉机厂搬迁工程综合污水处理厂。 该工艺具有如下特点：

CASS池通过技术革新、优化设计使其容积变小，效果更好。此法连续进水、但不曝气，有机物浓度很高，呈缺氧和厌氧状态，抑制了好气菌的生长，控制污泥不发生膨胀。主反应区又分成缺氧和好氧两部分，周期进行曝气、沉淀和撇水。沉淀阶段不进水，消除了可能产生的水力干扰，提高了污泥特性和出水水质。对成分十分复杂，含有多种病菌、病毒、寄生虫卵和一些有害物质，水质水量变化大的医院污水[2]有更强的适应性和更好的处理效果，是一种理想的医院污水生化处理方法：

①工程建设费用低。CASS的生物降解、污泥沉降和废水排放均在同一池中进行，不需调节池、二沉池和污泥回流设备，可大大节省投资、减少用地和降低运行费用。一般，建设费用可节省10％～25％，占地面积可减少20％～35％。

②运行费用省。由于周期性曝气，池内溶解氧的浓度在沉淀和排水阶段降低，在曝气时，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％。

③有机物去除率高，出水水质好。CASS法不仅能有效去除污水中各种有机污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。使二级处理的投资，达到三级处理的水质。

④CASS工艺在延时曝气、周期循环中，极易做到好氧、缺氧和厌氧状态。而对医院污水的处理，必须要考虑污水中有传染病人的病毒、致病菌，所以不能用普通污水净化池的处理办法来处理，要采用厌氧、兼氧结合为主处理，并利用一系列的物理、化学、生物原理来对传染病污水中的有机物、病菌、病毒进行沉淀、分解、吞噬、杀死[3]。CASS法能很好的满足这一要求。

⑤CASS法采用延时曝气，使污泥产率低，脱水性好，易处理，减少了污泥处理费。新型的水下曝气设备代替传统的鼓风曝气方式，使用灵活，系统十分简单，无噪音污染。

⑥管理单位，运行可靠。污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，采用浮动式可自动升降的专用撇水装置和特殊的滗水器在进水过程仍可排水，渗水器的升降自动进行。保证出水稳定。 该工艺的主要优点有：

①工艺简单，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和初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑，占地省，投资低。 ②曝气阶段生化反应推动力大。这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。

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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的运行。实验和工程中曾遇到SVI30高达96%的情况（SVI达到300ml/g）,只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。污泥膨胀是活性污泥法运行过程中经常遇到的问题之一，选择不易发生污泥膨胀的处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。CASS反应池中存在较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件不利于丝状微生物的优势生长，可有效防止污泥丝状膨胀。

④运行灵活，抗冲击能力强。CASS是按时间顺序运行的，各阶段的长短均可根据进水、出水水质及污水量的变化灵活调整，可以在满足排放标准的条件下达到经济运行的目的。CASS集曝气、沉淀等功能于一体，池容相对较大，抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。

⑤CASS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；连续进水的运行方式，一方面便于与前处理构筑物的匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。 ⑥运行稳定性好。 ⑦基质去除率较高。 ⑧剩余污泥量小，性质稳定。

[3]

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三、主要构筑物设计与计算

（一）格栅

1：设计说明

医院污水中含有大量较大粒径的悬浮物和漂浮物，格栅的作用就是截留并去除上述污物，对水泵机组及后续处理构筑物起到保护作用。采用人工清渣格栅。 2： 设计参数

⑴污水处理系统前格栅条间隙，应符合下列要求： ①人工清渣 25~40㎜； ②机械清渣 16~25㎜； ③最大间隙 40㎜；

污水处理厂亦可设置粗细两道格栅，粗格栅栅条间隙50~150㎜。

⑵栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：

格栅间隙16~25㎜，0.1~0.05m3/103m3（栅渣/污水）； 格栅间隙30~50㎜，0.03~0.01 m3/103m3（栅渣/污水）。

⑶在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2 m3），一般应采用机械清渣。 ⑷过栅流速一般采用0.6~1.0m/s.

⑸格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4~0.9 m/s。 ⑹格栅倾角一般采用450~750 3：设计计算

该设计的最大设计污水量Qmax=500×2.2m3/d=500/18×3600×2.2=0.176m3/s,总变化系数Kz=2.2 ⑴栅条的间隙数

设栅前水深h=0.2m，过栅流速v=0.6 m/s，栅条间隙宽度b=0.025m，格栅倾角α=750；

n=

⑵栅槽宽度

设栅条宽度S=0.01m ,

B=S（n-1）+bn

=0.01×(6-1)+0.025×6=0.165m

⑶进水渠道渐宽部分的长度 设栅前流速v1为0.65 m/s，

由v=Qmax/Bh得

B1=Qmax/hv1

=0.008×2.2/0.2×0.65=0.132m

取其渐宽部分展开角度α1=20，

0

QmaxSin?0.008?2.2Sin75? ==5.72(取n=6)

bhv0.025?0.2?0.6湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文）

l1=(B-B1)/2tgα

1

0

15

=(0.165-0.132)/2tg20=0.045m

⑷栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2

l2= l1/2

=0.045/2=0.0225m

⑸通过格栅的水头损失h1

设栅条面为锐边矩形断面，阻力系数ζ计算公式下表：

表6 断面形状与阻力系数ζ

栅条断面形状 锐边矩形 圆形 带半圆的矩形

梯形 两头半圆的矩形 正方形

4/3

[1]

一般尺寸 厚10mm，宽50mm

直径20mm 厚10mm，宽50mm

厚10mm，宽50mm 边长20mm

ζ=（

计算公式 形状系数 =2.42 =1.79

ζ=β（s/b）

4/3

=1.83 =2.00 =1.67

b?s-1） ?.b2

收缩系数ε一般取0.64

则h1=β（S/b）

(v/2g)sinα

2

k

2

=2.42×(0.01/0.025)=0.038m ⑹栅后槽总高度H

4/3

×(0.6/19.6) ×sin750×3

设栅前渠道超高h2=0.3m, 栅前渠道深H1=h+h2=0.2+0.3=0.5m

H=h+ h1+ h2=0.2+0.038+0.3=0.538m

⑺栅槽总长度L

L= l1+ l2+1.0+0.5+ H1/tgα

=0.045+0.0225+1.0+0.5+0.5/tg750=1.7m

⑻每日栅渣量W

在格栅间隙5㎜的情况下，设栅渣量W1为每1000 m3污水产0.07 m3

W=Qmax W1×64800/Kz×1000 =0.008×0.07×64800×2.2/2.2×1000 =0.0363m3/d＜0.2 m3/d

故采用人工清渣格栅。

，

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格栅计算草图见下图

栅条 工作平台 16

h2 ▽ h1 H ▽ h H1 h1 h

图1：栅条计算草图

B1 B1 H11 L1 500 tga 1000 L2=2 L1

图2：格栅计算草图

（二）调节池

1：设计说明

由于污水排放过程中水量及水质有一定的不均匀性，使得污水的流量或浓度在昼夜内有一定的变化。设计调节池调节污水的水质水量使后续处理不受污水高峰流量或浓度变化的影响，同时也可沉淀污水中的部分悬浮物。池内设置沉渣斗，沉渣通过排渣管定期排出池外。为防止污水在池内短流，可以在池内设置若干纵向隔板。 2：设计参数

[6]

(1)水力停留时间t=6h；

(2)调节池有效水深为1.5~2.0m，纵向隔板间距为1~1.5m； (3)池底坡度不小于0.02；

(4)缓冲层高度h3=0.3m，池上部保护层高度取h1=0.3m.

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3：设计计算

(1)调节池有效容积（V） V=Qt=500×2.2/18 ×6=172.8 m3 (2)调节池的面积（A）

取有效水深=2.0m，超高=0.3m， 则A=V/ h=172.8/2=86.4m (3)缓冲层=0.3m； (4)取宽B=4.5m， 则L=A/B

=86.4/4.5=19.2m； (5)每日理论污泥量

取污水含水率??为96%，调节池中SS去除率为25%， 则 W=

17

Qm（Co?C1）

1000Kz（1???）500?180?25%=0.563 m3/d

1000?（1?0.96）?1000 =

(6)泥斗深度：

取泥斗角度为60°，a1=1.5m，a2=0.5m 则h4=（1.5-0.5）/2 ×tg60o=0.87m (7)取坡度为0.02， 则 h3 = i×（L-a1）

=0.02×（19.2-4.5）=0.35m (8)池的总深度（H） H=h+h1+h2+h3+h4

=2+0.3+0.35+0.87+0.3=3.82m (9)污泥斗容积（V1） V1=

h（4a12?a1a2?a22）

3=0.87（1.52+1.5 ×0.5+0.52）/3=2.9m3

所以，调节池最终尺寸为长×宽×高=19.5m×4.5m×3.85m. 4:污水泵的选择

格栅水头损失为0.1米，调节池水头损失为0.1米，设调节池液面为-1.20米，CASS反应池液面为-0.50米，则需借助泵来提升水位，提升泵的吸水管和出水管水头损失为3.5米，管道水头损失为0.0845米，则泵的静扬程为0.1+0.1+3.5+0.0845+0.7=4.5米

根据流量（61.1m/h）及扬程，选用污水泵为100QW70-7潜水型排污泵。

100QW70-7潜水型排污泵的性能参数：出水口径为100mm，流量为70 m/h，扬程为7m，转速为1430r/min，轴功率为1.8KW，配用功率为3KW，泵效率为75.4%，泵重为100Kg

3

3

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（三）CASS反应池

1：设计说明

18

CASS工艺属活性污泥的范畴，但由于它独特的运行方式，与传统活性污泥法又有很大差别。在同一周期内，池内污水的体积、有机污染物浓度、溶解氧，污泥浓度时刻都在变化，这是非稳定态的反应过程。目前CASS工艺的计算方法，有生化反应动力学计算法和容积计算法两种。生化反应动力学计算法是通过建立相应的数学模型，并根据进水水质指标和CASS系统的各项参数设定边界条件，进而对数学模型求解，此法实际应用较少。容积负荷法不考虑CASS池内基质浓度、活性污泥浓度和溶解氧含量在时间上的变化，只计进出水的有机物浓度差值，同时忽略同一反应周期内闲置、沉淀、排水阶段的生物降解作用，采用与传统活性污泥法基本法相同的计算公式。 2：设计参数

(1)BOD-污泥负荷（或称BOD-SS负荷率）（Ns）

Ns=k2Sef/η

Ns: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)对生活污水，k2=0.0168~0.0281； Se:混合液中残留的有机基质浓度，mg/L； η：有机基质降解率，%；

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，一般在生活污水中，f=0.70~0.80。 η=(Sa-Se)/Sa f=MLVSS/MLSS

一般地，生活污水及相类似的工业污水Ns=0.05~1.0KgBOD5/(KgMLSS.d).对医院污水，其值可参考相关行业的废水处理资料确定，如无类似资料可参考，应通过试验确定。对常见医院污水，如无特殊污染，也可参考生活污水确定。 (2)BOD-污泥负荷率与污泥增长率的关系

△ X=Y（Sa-Se）Q-KdVXv

△ X:每日增长（排放）的挥发性污泥量（VSS），Kg/d;

Y：产率系数，即微生物每代谢1kg BOD所合成的MLVSS kg数，一般医院污水，可取=0.5~0.6； Kd: 活性污泥微生物的自身氧化率，d-1 ,亦称为衰减系数，一般医院污水，可取

Kd=0.05~0.1； Q：每日处理污水量，m3/d;

Sa:经预处理后，进入曝气池污水含有的有机污染物（BOD5）的浓度，Kg/m3; Se:经生化处理后，处理水中残留的有机污染物（BOD5）的浓度，Kg/m3; V:CASS池的有效容积，m3;

Xv:混合液中挥发性悬浮固体量（MLVSS），Kg/m3.

(3)混合液污泥浓度（X）

反应池内混合污泥浓度的控制应从供氧的经济与可能性、活性污泥的絮凝沉淀性能以及剩余污泥处

[3]

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理造价等方面综合考虑。

19

一般CASS池的活性污泥浓度X控制在2.5~4.0 Kg/m3范围内，污泥指数SVI大时，X取下限，反之应取上限。 3：设计计算 (1)CASS池的容积V

取f=0.75，K2=0.0225，X=3.2 Kg/m3；

η=(Sa-Se)/Sa

=（180-20）/180=0.89 Ns=k2Sef/η

=0.0225×20×0.75/0.89=0.38 V=Q(Sa-Se)/ Ns X f

=500×2.2×（180-20）×10/0.38×3.2×0.75 =193.6 m3

(2)CASS池外形尺寸

LBH=V/n1

(B:池宽，m，B:H=1~2;L:池长，m , L:B=4~6;H为池内最高液位；n1:CASS池子个数) 取B：H=1:1.3，L：B=4，n1=1 则B=3 .9m，H=3m,L=14.6m m

CASS池总高：H0=H+0.5=3+0.5=3.5（m）(其中0.5为超高)

CASS池中间设一道隔离墙，将池体分隔为预反应区和主反应区两部分，靠进水端容积为CASS池总容积的10%左右的预反应区为吸附兼氧区，另一部分为主反应区，预反应区长度L1按下式计算。CASS反应池构造简图示

-3

L1=（0.16~0.25）L 取L1=0.2L，

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则L1=0.2×14.6=2.92 m (3)连通孔口尺寸

隔离底部设连通孔，连通两区水流，连通数量见表7。

表7连通孔连通数量

连通孔个数

1 2 3 4 5

池宽B/ m ≤4 6 8 10 12

20

连通孔孔口面积A1按下式计算 A1=（Q/18n1n3 +BL1H1）/u

其中n3为连通孔个数；u为孔口流速m/h,一般取20~50m/h；

H1为池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，其可按以下公式计算： H1=Q/ n1 n2 A（n2为日循环周期数，一般为6；A为单格CASS池平面面积） A=BL=3.9×14.6=57㎡

所以H1=500×2.2/1×6×57=3.2m

则A1=（500×2.2/18×1×1×50 + 3.9×2.92×3.2）/50=0.75㎡

孔口间距，单孔时设在隔墙中央，多孔时沿隔墙均布，孔口宽度0.4~0.6 m，孔口高度不宜大于1.0 m。 此时，n3=1，为单孔，因此，设在隔墙中央，取孔口宽度为0.6m， 则孔口高度为0.8 m (4)曝气系统 ①需氧量

R=aˊQ(Sa-Se) +bˊV Xv 取aˊ=0.48，bˊ=0.15， Xv=f .MLSS

=0.75×3200×10=2.4 m3；

-3

则R=0.48×500×2.2×（180-20）×10 +0.15×194×2.92

=84.48+41.17 =125.65kgo2/d ②供气量

供气量采用SX-1型曝气机，安装在距池底0.2米，计算温度为30℃。

SX-1型曝气机的性能参数：EA=8%，Ep=1.8KgO2/Kwh,(EA:O2的转移效率,Ep:曝气动力，效率)，服务面积：1~2㎡，供氧面积：20~25m/h个。

氧的转移速率取决于下列各因素：气相中氧的分压梯度，液相中氧的浓度梯度，气液之间接触面积和接触时间，水温，污水的性质以及水流的紊流程度等 标准状况下脱氧清水需氧量的计算为

[3]

3

-3

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R0=R×Cs(20)/｛α×〔β×ρ×Csb(t)-C〕×1.024其中：

R0：水温20℃，气压1.013×10Pa时，脱氧清水中的转移量，kg/d； Cs(20)：水温为20℃时氧的饱和溶解度，mg/L，Cs(20)=9.07 mg/L； α：污水中杂质影响修正系数，α=0.78~0.99； β：污水含盐量影响修正系数； ρ：气压修正系数；

Csb(t)：设计最高水温时池内溶解氧饱和度的平均值，mg/L； C：反应池内好氧状况下设计溶解氧浓度，mg/L； t：设计最高水温，℃。

最高温度采用30℃，此时的氧溶解度Cs(30)=7.63 mg/L.附氧在蒸馏水中的溶解度（饱和度）

表8氧在蒸馏水中的溶解氧（饱和度）单位：mg/L

水 温℃ 溶 解 度

14.62 13.48 12.48 11.59 10.83 10.15

9.54

8.99

8.53

8.07

7.63

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

30

5

(t-20)

21

｝

ρ=Pa/1.013×10

5

5

= 1.013×10 /1.013×10 =1(其中Pa为所在地区的实际大气压) Csb(t)= Cs(Pb/2.066×10 +Qt/42)

因为采用穿孔管曝气，距池底0.2m，所以H为2.8 m Pb=P+9.8×10H

= 1.013×10+9.8×10×2.8 =1.29×10Pa

(其中Cs：在大气压下氧的饱和度，mg/L；Pb：空气扩散装置出口处的绝对压力，；P：大气压力，P=1.013×10Pa ；H：空气扩散装置淹没最大深度，m.) Qt=21×(1-EA)/{79+21×(1-EA)} ×100%

=21×（1-0.08）/79+21（1-0.08） ×100% =20%

其中Qt：气泡离开池内水面时的百分率；EA：空气扩散装置的氧转移效率，%） ∴Csb(30)=7.63×(1.29×10/2.066×10 +20/42)=8.39mg/L R0=125.65×9.07/{0.85×(0.9×1×8.39-1.5) ×1.024CASS池的曝气供应量可通过下式确定： G=RO/0.3 EA ×100

={174.8/(0.3×8)}×100=7283.3m/d=303.5m/h（G：供气量，m/d） ③布气系统的计算

两个相邻廊道设置一条配气干管，共设两条：每条干管设五对竖管，共设20根竖管。 每根竖管最大供气量为303.5/20=15.18 m/h；

3

3

3

3

(30-20)

5

5

5

5

5

3

3

5

5

}=174.8kg/d

湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文）

CASS平面面积为14.6 ×3.9=56.94㎡；

每个扩散器的服务面积取1.5㎡，则需要56.94/1.5=38（个） ④选择鼓风机

管道系统总压力损失取0.5，扩散器的压力损失取5KPa，为安全起见取9.8KPa，则P损=9.8 Kpa。 鼓风机所需供气量

最大时：303.5 m/h=5.06 m/min,

最小时：0.5×303.5=151.75 m/h=2.53 m/min； 根据所需压力和空气量采用下列规格的鼓风机：

选用TSC-100型号罗茨鼓风机：转速 1170r/min，升压 53.9KPa，流量 5.72m/min （5）污泥泵的选择

3

3

3

3

3

22

调节池的水头损失为0.1米，CASS反应池的水头损失为2.8米，其内部设备的水头损失为0.5米，污泥泵吸水管和出水管水头损失为3米，管道水头损失为0.64米，设污泥浓缩池液面为1.72米，CASS反应池液面为-1.50，则污泥泵的静扬程为3.22+5.8+0.5+0.64=9.66米。

根据流量及需要的扬程，可选用3PN型泥浆泵。

泥浆泵性能参数：流量为54～151 m/h，扬程为16～25米，转速1470r/min,泵轴功率12～16.7KW，配电动机功率22KW，效率32～42%，叶轮直径300mm,泵重280Kg

3

（四）接触池

1：设计说明

该构筑物主要用于消毒，对细菌进行氧化破坏抗体。接触消毒池采用折板式接触消毒池。保证曾水与消毒剂充分接触，不出现短流和死角，杀死病原菌及病毒。池内水面上有足够的净空，便于定期清理池内的污泥，接触消毒池设有两格，可单独运行，当其中一格检修时，可保证不断运行，出水排入脱氯池进行脱氯。本设计采用二氧化氯作为消毒剂。 2：设计参数

①：接触消毒池的容积应满足接触时间和污泥沉积的要求。传染病医院污水接触时间不宜小于1.5小时，综合医院污水接触时间不宜小于1.0小时。

②：接触池的长度和宽度比不宜小于20:1。接触池出口处应设取样口。

③：由于CASS间歇排水，为了保证接触时间，接触消毒池分为两格，每格的有效容积为CASS池一个周期的排水体积，CASS迟滗水时间为1小时，滗水后为0.5小时开始用污水提升泵将已消毒的水排出，排水时间为1小时，两格交替使用，满足消毒要求。 3：设计计算

设消毒时间为1.5h，按最大小时水量计算 则V=1.5×500/18 ×2.5=104.2 m 则长×宽×高=12m×4.5m×2m 4：余氯浓度C的计算

设接触时间为1.5小时，原污水所含大肠菌群数N0=250×10个/L，要求经处理后的大肠菌群数N=500个/L，

8

3

湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文）

根据t=[（N0/N）-1]/0.23C得

C=（250×10/500）-1/0.23×1.5×60=17.75mg/l 5：自动虹吸投药系统的计算 （1）定量池 ①设计说明

为了保证每次虹吸水量为一固定的水量，并按此水量计算出相应的消毒剂投加量，拟采用定量池。 ②设计参数

定量池计算采用小时最大水量的1/4。 Qmax=500/18×2.2=61.1 m3/ h 所以V=1/4×61.1=15.3 m3

取V=16 m （2）虹吸管 ①设计说明

3

8

1/3

1/3

23

根据计量池的出水量计算确定虹吸管的直径，虹吸出水流量与定量池的最高水位和接触池水位之差，虹吸管管径等有关，管径过小则虹吸时间延长，管径过大则出水时间会非常短，都不利于定比投药过程。一般虹吸管内平均流速为1.6 m/s，虹吸时间2～4min为宜。 ②设计计算虹吸管直径 取虹吸时间为3min，

Q0=Q.K=500/18×2.5=69.4 m/ h（K为小时变化系数，可取2.5）2gH Qm=60V/t+ Q0=60×16/3+69.4=389.4 m/ h=6.49 m/ min F=Qm/μ

3

3

3

2gH=389.4/0.8×3600×2?9.8?0.8=0.0341㎡ (μ为流量系数，取0.8~0.9)

D=4F/?=4?0.0341/?=0.2084m=208.4mm ③投药管和加药虹吸管设计

投药箱是储存投加到处理水的盛药容器，其容积必须满足一次虹吸的投药量要求，投药的小虹吸管也应与之相匹配。一次投加的药液量与药剂的浓度与处理水的投药量要求有关，如下式：V药=Q药 t,Q药=Qm C水/60 C药

所配制的氯溶液有效氯含量为1%，设投药量为30g/m污水， Q药=6.49×30/10=19.47L/min，V药=19.47×3=58.41L ④投药虹吸管管径dd=

[3]

3

4Q药=16.6mm

60?v?1000湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文）

24

（五）脱氯池

1：设计说明

主要用于去除余氯。在医院污水消毒工艺中，为了保证 消毒杀菌能力，达到消除病毒、细菌的效果，要求接触时间不小于1小时，总余氯量为4~6 mg/L，但按污水排放标准GB8978-1996一级标准规定：出水余氯应小于0.5 mg/L，故必须进行脱氯处理。本方案采用投加还原剂进行脱氯处理，以保证脱氯后总余氯指标达到排放标准。设计采用硫代硫酸钠作还原剂，投加量为20g/t水。 2：设计参数

设计氧化时间为40分钟，按小时最大水量计算。 3：设计计算

（1）V=500/18×60 ×40=18.5m 设有效水深为2米， 池子外形尺寸为4×2.5×2； （2）反应池总高

设超高为0.3米，则总高H0=H+h1=2.3m. 所以脱氯池的尺寸为4×2.5×2.3 4：脱氯计算

设出水的氯含量为0.5mg/l，由反应式

2Na2S2O3+CL2=Na2SO4+2NaCl,计算出1升污水所需的硫代硫酸钠 2×158 mg 71mg

X 17.75-0.5=17.25mg 计算得，X=76.8m

3

湖南科技大学本科毕业生毕业设计（论文）

5：自动虹吸投药系统的计算 （1）定量池 ①设计说明

为了保证每次虹吸水量为一固定的水量，并按此水量计算出相应的消毒剂投加量，拟采用定量池。 ②设计参数

定量池计算采用小时最大水量的1/4。

Qmax=500/18×2.2=61.1 m3/ h 所以V=1/4×61.1=15.3 m3 取V=16 m （2）虹吸管 ①设计说明

3

25

根据计量池的出水量计算确定虹吸管的直径，虹吸出水流量与定量池的最高水位和接触池水位之差，虹吸管管径等有关，管径过小则虹吸时间延长，管径过大则出水时间会非常短，都不利于定比投药过程。一般虹吸管内平均流速为1.6 m/s，虹吸时间2～4min为宜。 ②设计计算虹吸管直径取虹吸时间为3min，

Q0=Q.K=500/18×2.5=69.4 m/ h（K为小时变化系数，可取2.5）2gH Qm=60V/t+ Q0=60×16/3+69.4=389.4 m/ h=6.49 m/ min F=Qm/μ

3

3

3

[3]

2gH=389.4/0.8×3600×2?9.8?0.8=0.0341㎡ (μ为流量系数，取0.8～0.9)

D=4F/?=4?0.0341/?=0.2084m=208.4mm ③投脱药管和加药虹吸管设计

投药箱是储存投加到处理水的盛药容器，其容积必须满足一次虹吸的投药量要求，投药的小虹吸管也应与之相匹配。一次投加的药液量与药剂的浓度与处理水的投药量要求有关，如下式：V药=Q药 t,Q药=Qm C水/60 C药

所配制的氯溶液有效氯含量为1%，设投药量为30g/m污水， Q药=6.49×30/10=19.47L/min，V药=19.47×3=58.41L ④投药虹吸管管径d

d=

3

4Q药=16.6mm

60?v?1000

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26

四、污泥部分的设计与计算

（一）污泥产量的计算

1：调节池内产生的污泥量

取污水含水率??为96%，调节池中SS去除率为25%， 则 W=

Qm（Co?C1）

1000Kz（1???）500?180?25%=0.563 m3/d

1000?（1?0.96）?1000 =

2：CASS反应池内产生的污泥量

3

ΔX=0.55（180-20）500×10-0.075×97×2.4 =44-17.46=26.54kg/d 污泥含水率为99.5%，

3

则污泥产量为26.54/1000/0.05=5.308m/d 3:进入污泥浓缩池的污泥量 M1=0.563+5.308=5.33 m/d 4：从污泥浓缩池出来的污泥量 M2=5.33×（1-99.5%） /（1-95%） =0.53 m/d

5：污泥干化场中最终的污泥量

在污泥干化场中，污泥含水率可降至65%， 则最终污泥产量为W终=0.53（1-95%）/（1-65%）

=0.045 m/d

3

3

3

（二）污泥浓缩池

1：设计说明

CASS反应池，接触消毒池内的污泥集中排入浓缩池，污泥中的有机物在污泥池内进一步厌氧降触，在此过程中部分的寄生虫卵被杀死,同时对污泥池定期清掏。污泥浓缩的方法主要有重力浓缩法和气浮浓缩法

本设计采用辐流式浓缩池 2：设计参数

（1）一般浓缩时间tu为12~24小时; （2）一般浓缩池的有效深度H为3~5m;

（3）:进泥为剩余污泥时，进泥含水率一般为99.2~99.6%，浓缩后污泥含水率为97~98%； （4）污泥室容积，应根据排泥方法和排泥间隔时间确定，排泥间隔定期排泥时一般为8小时。 （5）排泥管内管径不小于150毫米。

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表9 重力浓缩池设计参数

污泥种类

进泥含水率（%）

初沉池污泥 生物膜 剩余污泥 混合污泥 3：设计计算 （1）:计算污泥浓度

取进水污泥含水率为P1为99.2%，污泥密度按1000kg/m3计， C1=（1-P1×1000

=（1-0.992×1000=8 kg/m3 取出水污泥含水率P2为95%， C2=（1-P2×1000

=（1-0.97×1000=50 kg/m3 （2）浓缩池面积 A=QC/M（㎡） M为污泥固体通量； Q为污泥量（m3/d）； C为污泥固体浓度（kg/l） Q=5.33m3/d，M取10kg/(㎡.d) A=5.33×8/10=4.24㎡

采用一个浓缩池（n=1），有A1=A=4.24㎡（取A=5㎡） 浓缩池直径为D=4?595～97 96～99 99.2～99.6 98～99

出泥含水率（%） 92～95 94～98 97～98 94～96

水力负荷[m3/(m3.d)] 24～33 2.0～6.0 2.0～4.0 4.0～10.0

固体通量[Kg/(m2.d)] 80～120（90～144）

35～50 10～35（30～60）

25～80

300～1000 200～1000 200～1000 300～800

27

溢流TSS(mg/l)

3.14=2.5m

（3）浓缩池高度：取T=16h, 则h1=TQ/18A=16×5.33 / 18×4.24=1.12m （4）:超高：

h2=0.3m

（5）缓冲层：

h3=0.3m

（6）池底坡度造成的深度h4为

h4=D/2×I=2.5/2×0.01=0.00125m

（7）泥斗深度：

取泥斗角度为60，泥斗上部为1.5m，下部为0.5m，

h5=(1.5-0.5)/2 ×tg60=0.87m

（8）有效水深

0

0

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H1=h1+h2+h3 =1.12+0.3+0.3=1.72m

（9）浓缩池总深度

H=H1+h4+h5=1.72+0.00125+0.87=2.59m I=0.1

图4 辐流式浓缩池计算简图

28

4:排水和排泥 （1）排水

浓缩的内上清液利用重力排放，由站区溢流管排入调节池。浓缩池设四根排水管于池壁，管径为100mm,，于浓缩池最高水位处置一根，向下每隔1.0，0.6，0.4处各设置一根排水管，下面三根安装蝶阀。 （2）排泥

由于污泥浓缩池设置的水位为1.72米，干化场的水位为-0.4米，则可以借助重力排入污泥干化场。

（三）污泥干化场

1：设计说明及设计参数

（1）干化场四周用土、砖石、混凝土筑成高0.5～1.0m，顶宽0.5～1.0m的围堤，土围堤边坡取1：1.5，围堤上设输泥管，槽底坡度取0.01～0.03，中间通常用围堤或木板隔成若干块，每块宽度≤10。每块干化床的输泥槽上隔一定距离设放泥口，均匀放入原污泥。为排出围堤间的浓缩上清液，可在堤上设多层排水管阀。干化场进泥管采用铸铁管，坡向干化场，管内流速﹥0.7m/s。

（2）干化场底设有防渗层，可用黏土、三合土、混凝土或其他防渗材料做成，坡度取0.01～0.03。 （3）防渗层上设有集排水管，管材可采用无釉陶土管或穿孔塑料管等，直径100～150mm。采用无釉陶

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29

土管时，各节管子管端均为敞口，管与管接头处留出10～20mm间隙，以接纳下渗的污水。集排水管埋深1～2m，排水坡度取0.002～0.008。

（4）防渗层和集排水管上设滤水层，一般分为两层，上层用粒径0.5～1.5mm的砂或矿渣，各层厚0.1～0.1m，做成0.005～0.01的坡度，以利于污泥流动。

（5）每次放污厚度0.1～0.3m，污泥含水率由98%逐渐降至65%～75%。

（6）采用高分子絮凝剂或硫酸铝调理污泥，可显著提高干化的效率和脱水速率。 2：设计计算

干化场面积可按下式计算

FS=KW/H 式中：FS：所需干化场面积，㎡;W：每年的总污泥量,m/a;K：放大系数，K取1.1～1.3； H：一年内排放在干化场上的污泥总厚度，m。 H值与污泥性质、气候等因素有关

表10干化场上的年污泥总厚度

污泥种类

初沉污泥和生物滤池后二沉池污泥 初沉污泥和活性污泥后混合污泥

消化污泥

干化床上的污泥层厚度H/m

1.5 1.5 5.0

3

表11H值的地区系数

地区 东北 西北 华北 华东、华南 中南、西南

年污泥总量：W=0.53×365=193.45m/a K取1.2，H取1.5m FS=1.2 ×193.45/1.5=155㎡

取高为1米，则长×宽×高=25×6.5×13：药剂投放的计算

由于医院污水中含有大量的病原菌、病毒、有机等有毒有害物质，在排出的污泥中也会含有有毒物质，因此在干化场中加入石灰消毒。石灰投加量为15Kg/m污泥. 则每天石灰需投加的量为15×5.308=7.96 Kg 4:搅拌机的选型

在污泥干化场中加入石灰，因此需要借助搅拌机来使的石灰与含水率为95%的污泥混合均匀。根据干化场的平面面积，选用JBG型立式环流搅拌机.

该搅拌机的性能参数：配用电动机功率3KW，最大服务面积200㎡，重量410Kg.

3

3

系数 0.7~1.0 1.5~1.8 1.2~1.5 1.0~1.3 1.3~1.5

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30

五、管路的计算

（一）污泥管道的计算

1：污泥的水力特性

水处理系统都要产生一定量的污泥。通常情况下，污泥大多采用管道输送，包括重力输送和压力输送。与水流不同，污泥的性质变化很大，所以水力特性也各不相同。污泥的水力特性受很多因素的影响，如温度、污水水质、流速、黏度等。但归纳起来主要受黏度的影响。为方便起见，常以污泥含水率来表征污泥的水力特性。在污泥含水率一定的情况下，污泥中固体的密度越小，则污泥的黏度越大。

污泥的黏度与污泥的浓度以及挥发物的含量成正比，与温度成反比。而它与流速的关系比较复杂：当污泥在管道内以低流速（一般以1.0~1.5m/s）流动时，处于层流状态，污泥黏度大，流动阻力比水大；当流速增大至1.5m/s以上时，处于紊流状态，流动阻力比水小。在设计输泥管道时，应采用较大的流速，以使污泥处于紊流状态。

污泥的性质与污泥的含水率有直接关系。当污泥含水率为99%~99.5%时，污泥在管道中的水力特性与污水相似；当含水率为90%~92%时，与污水相比水头损失增加很多；当污泥管道直径为100mm和150mm时，污泥管道的水头损失是污水管道的6~8倍. 2:污泥管道的水力计算说明

（1）在污水处理厂中，重力输泥管道的设计坡度采用0.01~0.02。采用压力流管道输送污泥时，一般采用表9的最小设计流速。

表12压力流输泥管道最小设计流速

污泥含水率/%

最小设计流速/（m/s）

管径150~250mm

90 91 92 93 94 95 96 97 98

1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8 0.7

管径300~400mm

1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 1.0 0.9 0.8

因在设计输泥管道时，要使污泥处于紊流状态，则流速应取大于1.5m/s （2）污泥管道水力损失计算 ①调节池至污泥浓缩池

取管长L=12m，管内流速V=1.6m/s，管道D=100mm的铸铁管，90o弯头一个（ζ=1.14） ，干固体浓度与CH值的关系见表9，局部阻力系数见表14 污泥含水率为95%，污泥处于紊流状态，其水头损失可按下式计算：

hf=2.49（L/D

1.17

[1]

）（V/CH）

1.85

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CH：Harsen-Willians系数，其数值与污泥浓度有关. 根据查表得，CH=61

∴管道沿程损失为 hf1 =2.49（12/0.1

=0.49 m

污泥管道的局部损失为 hf11=ζv/2g

=1.14× 0.92/2× 9.8 =0.15m

则 h1=0.49+0.15=0.64m 调节池的水头损失为0.1 m ②CASS反应池至污泥浓缩池

取管长L2=10m，管道内流速V=2m/s，D=100mm ∵污泥含水率为99.5%，则水力特性与污水相似 取坡度为0.02

则管道沿程损失为hf2=0.02× 10=0.2m 局部损失为hf22 =0.8×2 / 2×9.8=0.16m 则h2=0.2+0.16=0.36m

CASS反应池的水头损失为0.15 m ③污泥浓缩池至污泥干化场

2

2

1.17

31

）（1.6/61）

1.85

取管长L3=5m，管内流速V3=1.5m/s，管道直径 d3=100mm的铸铁管，污泥浓缩池出来的污泥含水率为95%，查表的CH=约为70，90o弯头一个（ζ=1.14）， 则污泥处于紊流状态，其水头损失 hf3=2.49×（5/0.1

2

1.17

）（1.5/70）

1.85

=0.15m

hf33=1.14×1.5/2×9.8=0.13m 则h3=0.15+0.13=0.28m

污泥浓缩池的水头损失为0.2 m， 污泥干化场的水头损失为2 m

表13干固体浓度与CH值的关系

污泥浓度/%

0 2 4 6 8.5 10

CH 100 81 61 45 32 25

[3]

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表14局部阻力系数

管件名称

水

承插接头 三通 90o弯头 四通

0.4 0.8 1.46

[1]

32

局部阻力系数ζ值 含水率98%污泥

0.27 0.60 0.85 2.5

含水率96%污泥

0.43 0.73 1.14

（二）污水管道的计算

1：调节池进水管水头损失

取管径d1=100mm的铸铁管，管长l1=8m，流速v1=0.7m/s，渐缩管1个（ζ=0.18） 当 v<1.2m/s， i1=0.000912v1(1+0.867/v1) /d1

=0.000912×0.7(1+ 0.867/0.7) /0.1

=0.01 则沿程水头损失hf1= i1l1

=0.01×8 =0.08m

局部水头损失hf11=ζv1/2g

= 0.18×0.7 / 2×9.8 =0.0045m

∴ h1=0.08+0.0045=0.0845m 2：调节池至CASS反应池

取管径d2 =100mm的铸铁管，管长 l2=12m，流速v2=0.67m/s,设该管道有3个90o弯头（ζ=0.75），1个渐缩管（ζ=0.16）及1个渐扩管（ζ=0.05） i2=0.000912v2(1+0.867/v2) /d2

2

2

0.3

1.3 2

2

2

0.3

1.3

2

0.3

1.3

=0.000912×0.67(1+ 0.867/0.67) =0.012

则沿程水头损失hf2 =i2l2

0.3

=0.012×12=0.144m

局部水头损失hf22 =ζv2/2g

=

2

(0.75?3?0.16?0.05)?0.67?0.67

2?9.8=0.056m

∴h2=0.144+0.056=0.2m 3：由CASS反应池至接触消毒池

取管径 d3=100mm，管长l3 =5m，流速v3 =0.65m/s，设有2个90o弯头（ζ=0.75）， 1个渐扩管（ζ=0.05）及1个渐缩管（ζ=0.16）

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i3=0.000912v3(1+0.867/v3) /d3

2

0.3

1.3

0.3

1.3

33

=0.000912×0.652(1+0.867/0.65) /0.095=0.011

则沿程水头损失为 hf3= i3l3

=0.011×5 =0.055m

局部水头损失为 hf33=ζv3/2g

=

2

(0.75?2?0.16?1?0.05?1)?0.65?0.65

2?9.8=0.037 m

∴h3 =0.055+0.037=0.0.092m 4：由接触消毒池至脱氯池

取管径 d4=100mm，管长l4 =5m，流速 v4=0.63m/s，有渐缩管（ζ=0.16）及渐扩管（ζ=0.05）各一个， i4=0.000912v4(1+0.867/v4) /d4

2

2

0.3

1.3

=0.000912×0.63（1+ 0.867/0.63）=0.011

则沿程水头损失为hf4 = i4l4

=0.011× 5 =0.055m

局部水头损失为hf44 =ζv4/2g

=

2

0.3

/0.09

1.3

(0.16?0.05)?0.63?0.63

2?9.8=0.0043 m

∴h4 =0.055+0.0043=0.0593m 5：由脱氯池排水

取管径d5 =100mm，管长l5 =10m，流速v5 =0.65m/s， 渐缩管（ζ=0.16）一个， 则i5=0.000912v5(1+0.867/v5) /d5

2

2

0.3

1.3

=0.000912×0.63(1+0.867/0.63)=0.011

则沿程水头损失为hf5 = i5l5

= 0.011× 10 =0.33m

局部水头损失为 hf55=ζv5/2g

=

2

0.3

/0.09

1.3

0.16?0.65?0.65

2?9.8=0.0035m

∴h5=0.33+0.0035=0.3335m

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表15管道水头损失计算一览表

序 号

管 段 从

管 段 至

流 量 m/h

3

34

管 径 mm

坡度 i

管 长 m

流 速 m/s

hf m

hf′ m

h 计 算 值 m

h 设 计 值 m 0.09

1 格 栅

调 节 池

61.1 100 0.01 8 0.7 0.08 0.0045 0.0845

2 调 节 池

CASS反 应 池 接 触 消 毒 池

61.1 100 0.012 12 0.67 0.144 0.056 0.2 0.23

3 CASS反 应 池

61.1 100 0.011 12 0.65 0.055 0.037 0.092 0.1

4 接 触 消 毒 池

脱 氯 池

61.1 100 0.011 5 0.63 0.055 0.0043 0.0593 0.065

5 脱 氯 池

市 政 管 网

61.1 100 0.011 10 0.65 0.33 0.0035 0.3335 0.37

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六、设备性能及选型

（一）设备性能

1：滗水器

CASS工艺是在SBR工艺的基础上提出和发展起来的，其前部设置了生物选择器，后部安装了可升降的自动滗水设备（简称滗水机）。滗水机的安全、有效、稳定运行对于CASS工艺的正常运转起着至关重要的作用，但该设备过去一直属于国外的专利产品，因此，滗水机的国产化对CASS工艺在我国的推广应用具有重要意义。

目前，国内外对滗水机仍在进行研究和改造，按照滗水方式的不同，该设备可分为三种类型，即浮球式、套筒式和虹吸式；从堰口形式上又可分为浮船式和圆盘式等。由总装备部工程设计研究总院与北京四达水处理工程公司联合研制开发的丝杠套筒式滗水机，在工程应用上获得巨大成功，为CASS工艺和其他各种循环间歇式活性污泥法污水处理工艺的推广应用提供了保证。该滗水机的主要组成部分是：滗水器、可扰动的软管、限位开关、可伸缩推动杆和驱动电机等。其中滗水器又叫自动浮船式水堰，上部为堰口和防止浮渣进入堰口的浮筒；下部为出水管，兼有支撑作用，部分浸没在水中，通过可伸缩推动杆使方形堰口连续均匀地排出反应池中的上清液。

该滗水机研制的关键是 解决滗水过程中堰口、导水软管和升降控制装置与水流之间形成的动态平衡，使之可随排水量的不同调整浮动水堰浸没的深度，并随水位均匀地升降，将排水对底层污泥的干扰降低到最低限度，保证出水水质的稳定。每次滗水阶段开始时，滗水器以事先设定的速度首先由原始位置降到水面，然后随水面下降，如下降过程为：下降10s，静止撇水30s，再下降10s，静止撇水30s，如此循环运行直到设计最低水位。滗水器下降速度要求与水位变化相当，不会扰动底部已沉淀的污泥层。滗水器上升过程是由低水位连续升至最高位置，即原始位置，上升时间通过调试摸索确定。滗水器在运行过程中设有限位开关，保证滗水器在安全行程内工作。

实际应用表明，该院研制的滗水设备达到了国内外同类产品的先进水平，具有升降平稳、排水均匀、自动化程度高、价格低廉等优点。此外，该滗水机已形成产品系列化，适用于大、中、小型污水处理厂的各种循环间歇式活性污泥法污水处理系统的使用。 2：污水提升泵及排泥泵

在CASS工艺中，污水经过格栅进入调节池，然后需经污水提升泵进入后续的沉砂池或CASS池中。同时，CASS工艺虽然产泥量较少，但仍需要定期排泥，一般在CASS迟出水一侧池底设集泥坑，坑内安装潜水式排泥泵。

选用工作泵的总要求是在满足最大排水量的条件下，减少投资，节约电耗，运行安全可靠，维护管理方便。在可能的条件下，每台水泵的流量最好相当于1/2~1/3的设计流量，并且以采用同型号水泵为好。污水泵和排泥泵多采用离心泵或离心式潜水泵。

污水泵房一般扬程较低，局部损失占总损失的比例较大，所以不可忽略不计。考虑到污水泵在使用过程中因效率下降和管道中阻力增加而增加的能量损失，在确定水泵扬程时，可增大1~2安全扬程。

离心式潜水泵广泛适用于中小型污水处理厂，它的构造原理、特性曲线与离心泵基本相同。与一般离心泵相比，潜水泵的特点是全泵潜入水下工作，泵结构紧凑、体积小，不需要牢固的基座，不需要庞大的泵房及辅助设备，不需要吸水管及吸水阀门，因此可以在很大程度上节约构筑物及辅助设备的费

[5]

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用。 3：自动控制

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随着自动控制理论和控制设备的发展，污水处理厂运行控制可根据污水处理工艺、污水处理厂规模等，分别选用常规继电器控制、微型可编程序控制器控制及小型可编程序控制器控制。CASS工艺集反应、沉淀、排水于一体，对污染物质的降解是一个时间上的推流过程，微生物处于好氧-缺氧-厌氧周期变化之中，因此，一个完整的CASS操作周期一般分为曝气、沉淀、滗水、闲置四个进程。

CASS操作周期受中心控制室的PLC可编程控制器控制，采取间歇运行的方式自动运行。可以根据水质水量的变化和污水处理厂的运行情况灵活设定曝气时间和非曝气时间。采用潜水射流曝气机使CASS反应池控制相对更加灵活，还可以通过控制曝气机的开启台数达到控制溶解氧浓度的目的。曝气机设有使用、停用和备用三种工作状态，可以根据系统操作要求随时更改和设定每台曝气机的工作状态。当系统的实际运行负荷低于设计值或因其他因素需要关闭部分曝气机时，可以将需要关闭的曝气机设为停用或备用状态，当设定为备用状态时，如果正在使用的曝气机不能正常工作时，备用曝气机自动启动，代替出现故障的曝气机工作。曝气机的停用或备用在有些污水处理厂可通过改变程序参数来完成，但在有些污水处理厂需手动关闭，需要开启时转换为自动状态即可。

CASS池内的液位是随着时间周期性变化的，并非是稳定液位，每个周期中，排水开始前，水位最高，排水结束后，水位最低。对于运行管理人员，必须使CASS池内的液位高度保持一个合适的高度，使CASS反应池的水力停留时间维持最佳范围，针对实际的进水的水质水量情况，保持稳定的最佳出水水质。 4:配电控制系统 （1）曝气间歇控制

虹吸排水时按设定时间进行曝气,设定时间结束后曝气器进入停歇状态,启停时间比可任意设定. （2）药剂投加控制

当有虹吸排水时,按设定计量控制微型耐腐蚀泵投加消毒剂,脱氯剂. （3）虹吸计数

当虹吸定量排放时,即累加计数一次,根据虹吸次数可得到每日排放量,高低峰时排放量. （4）自动化

整个系统的生花处理,投氯,脱氯受电气一体化控制器的控制,自动间歇运行,可靠,节能,可达到无人职守的程度.

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（二）设备选型一览表

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设备名称

手动格栅

提升泵

污泥泵

JBG-3型搅拌机

罗茨式鼓风机 二氧化氯消毒系统

滗水机 配电控制系统 管材和附件 调节池 CASS池 加氯池 脱氯池 接触消毒池 污泥浓缩池 脱氯池 污泥干化场

表16 设备选型表

规格型号 性能参数

栅条间隙数n=6，栅条宽度B=，栅后槽总宽度H=0.538m，栅槽总长度L=1.7m，每日栅渣量

W=0.0363m3/d

100QW65-15

一用一备，Q=65m3

/h，扬程H=15m，电机功率N=5.5KW，转速为1440r/min，泵重150kg，出

水口径为100mm

3PN

Q=65 m3

/h，N=22KW， n=1470 r/min，叶轮直

径300mm，泵重280kg

配用电动机功率3KW，最大服务面积200㎡，重量410Kg.

转速 1170r/min，升压 53.9KPa，流量

5.72m3

/min

500g/h，N=0.5KW

PS-I型滗水机，N=0.37KW，L=2500mm

172.8 194 16 16 104.2 13 18.5 155

数量 安装场所

1台 进水处

2台 调节池

1台 CASS反应池

1台 污泥干化场

1台 CASS反应池

1套 接触消毒池 1台 CASS反应池

1套 若干 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座 1座

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七、工艺调试和运行管理

（一）管理人员

管理人员是决定污水处理厂设计工艺能否正常运转的关键因素。管理人员的素质就显得尤其重要。采用活性污泥法工艺的污水处理厂的饿运行管理专业性很强，管理人员必须有一定的专业知识，经过专业培训或有一定实际运转管理经验。

对于采用SBR、CASS工艺或相近的间歇式活性污泥法的污水处理厂，由于工艺和自动控制系统有效结合，与传统活性污泥相比，所需管理人员数量大大减少，但是对于管理素质的要求相对较高。自控技术的应用，使劳动强度大大降低，但要求管理人员应具有较强的发现问题和解决问题的能力。如果管理人员对整个系统没有一定的了解和足够的专业知识，就不能及时发现问题和解决问题。 1：管理人员的组成

采用CASS工艺或相近的间歇式活性污泥法的污水处理厂，基本的管理人员包括分析化验人员、操作管理人员和主管工程师。 2：分析化验人员

分析化验人员必须具备一定的分析化验方面的专业知识，能够准确、熟练地完成各项水质指标和污泥指数的监测分析，提供可靠、准确的化验数据。

同时分析化验人员必须对污水处理系统有足够的了解，熟悉水质、水量冲击及污水处理系统的运行规律，这样才能按照规定的饿取样时间，规定的取样地点，采取规定数量的水样和污泥样品，按规定的项目进行化验分析。同时对分析化验结果有一定的预见和分析能力。 主要化验分析项目见表。

表17 日常化验分析项目一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

项目名称 化学需氧量（COD） 生物需氧量（BOD）

PH 悬浮物（SS）

油 氨氮（NH3-N） 污泥浓度（MLSS） 可挥发性有机物浓度（MLVSS）

溶解氧（DO）

水温 沉降比（SV） 生物相

分析方法 重铬酸钾法 接种稀释法 试纸或精密酸度计

重量法 非分散红外法 纳氏比色法 重量法 重量法 溶解氧测定仪 温度计 100ml量筒 生物显微镜

[5]

表中所列的分析化验项目主要是根据环保局的要求和活性污泥法污水处理厂的运行管理需要进行的常规化验项目。对于有特殊污染物的污水处理厂可以根据自身的污染物排放特点增加分析化验项目。要求化验分析人员必须能够熟练准确的进行规定项目的化验分析。

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一般污水处理厂中都有一定数量的精密自动监测分析仪器，如便携式溶解氧测定仪，PH在线监测仪、酸度计、溶解氧在线监测仪、电磁流量计等，化验分析人员除熟练掌握其使用外，还必须能够对其进行日常的维护和校正。 3：操作管理人员

采用CASS工艺或相近的间歇式活性污泥法的污水处理厂，由于自动控制技术的应用和活性污泥工艺的结合，整个系统从进水到出水的几乎所有设备和构筑物均采用自动运行，很少需人工操作。相对与传统活性污泥工艺的污水处理厂，操作人员的工作强度低，人员数量少，但是对操作素质的要求比较高，其必须注意以下几点：

（1）了解污水处理厂的系统构成和运行规律；

（2）熟悉各种动力设备、仪器仪表、管线及阀门的作用和位置； （3）准确掌握所有设备和阀门的手动操作方法和操作规程；

（4）准确掌握各种设备的工作状态（正常/异常），能应付一般的突发事件； （5）能够按操作规程准确实施设备操作状态的调整和各个构筑物操作参数的饿变更； （6）能根据监测数据判断运行效果。

自动控制系统技术的应用，使操作人员可以在中心控制室内的饿计算机、显示屏或控制操作台（柜）上观察到所有设备的工作状态和构筑物的水位情况。但是操作人员必须定期现场巡视，观察和记录各种设备的工作状态和构筑物的水位变化情况，及时处理和记录各种异常情况。需要操作人员特别注意各种设备和构筑物的实际运行状况是否与中心控制室显示相同，及时发现，采取相应措施。 4：主管工程师

活性污泥污水处理厂的运行管理具有很强的饿专业性，一个熟悉活性污泥法污水处理工艺并具有污水处理厂实际运行管理经验的主管工程师，是一个污水厂必不可少的。

主管工艺的工程师是一个活性污泥法的污水处理厂的核心管理人员，相对于操作管理人员来说，必须能够充分理解活性污泥法处理工艺，有一定的运转管理经验，其必须做到以下几点：

（1）熟悉常规项目的分析化验方法，能够指导分析化验人员按规定进行监测，并能根据污水处理厂的实际水质水量变化情况及时更改或制定新的化验分析计划；

（2）熟练掌握污水处理厂的操作规程，能够根据实际水质水量或季节因素的变化，更新操作规程； （3）对活性污泥的特征及生物相有较深的认识，能够根据活性污泥的变异和生物相的饿变化，分析判断反应系统的饿运行情况及影响运行效果的因素，并采取有效措施控制活性污泥的演变，使其向有利于运行效果改善的方向发展；

（4）对整个活性污泥处理系统有比较全面深入的认识，能够根据实际生产情况的变化和水质水量的变化，调整污水处理系统的运行参数，使其效用充分发挥，达到最佳运行状态； （5）掌握设备、仪器仪表及控制系统的操作、维护和管理。 （二）污水处理的调试运行 1： 污水处理的调试

设备安装完工后，按单体调试、局部联合调试和系统联合试运转三个步骤进行。联调的主要工作

包括按图纸检查各构筑物的施工质量；各机械设备、仪表、阀件是否满足设计或污水处理厂生产工艺要

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求；各处理单元及连接管段流量的匹配情况；自动控制系统是否灵敏可靠；检查设备有无异常震动和噪音；对调试中发现的问题及时解决，系统工作正常后进入污泥培养、驯化阶段。

污水处理的污泥培养采用接种培养法，具体是在CASS池中加入其他污水处理厂浓缩脱水后的污泥，闷曝24 h,以后每天排出部分上清液并加入新的污水，逐步加大负荷，此阶段不排泥。培养期间通过镜检观察CASS池中微生物相的变化，同时进行进、出水水质及活性污泥性能指标的测定(包括COD、BOD5、pH、DO、SV、MLSS、SVI等)。随着培养时间的增加，观测到污泥中有大量活跃的原生动物(如钟虫)和少量的后生动物(如轮虫)，此时SVI＝80～100，SV＝18%～20%，MLSS＝1 200～1 800mg/L，表明活性污泥培养基本成功。此阶段完成后，即进入污水站全面试运行阶段。 2： 污水处理的运行

污水厂试运行是指在满负荷进水条件下，摸索、优化运行控制参数，取得最佳的去除效果，为今后长期稳定运行奠定基础。此阶段大致包括滗水器控制参数的确定，CASS池运行周期及每个周期内曝气、沉淀、排水、时延时间的分配，污泥脱水过程中混凝剂的投加量等，并以控制系统为核心全面检验污水处理系统的运行稳定性及处理效果。 （1）滗水器控制参数的确定

滗水器的特点是程序工作制，它可依据进、出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。调试工作主要是根据进、出水水质来探索滗水器的排水时间、最佳下降速度与滗水速度的分配以及排水结束后滗水器的上升时间(时延阶段)等。滗水器开始工作时，首先由原始位置下降到水面上，然后随水面缓慢下降，下降过程为：下降10 s，停止30 s，再下降10 s，停止30 s……直至设计排水最低水位。滗水器上升过程是由低水位连续升至最高位置(即原始位置)，上升时间通过调试摸索确定，并设计有限位开关，保证滗水器在安全行程内工作。 （2）CASS池运行周期的确定

根据实验室小试结果，原设计的CASS池运行周期是4 h，其中曝气2 h，沉淀1 h，排水1 h。调试过程中发现原水浓度比设计参数偏低，有必要根据实际废水情况来确定运行周期，根据进、出水水质指标调整周期中各阶段时间的分配。实际运行周期仍为4 h，其中曝气1.5 h，沉淀1 h，排水1 h，时延0.5 h，这样在保证出水水质的情况下节省了能耗。

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