CASS工艺在云南省城镇污水处理中的设计应用

CASSCASSCASSCASS工艺在云南省城镇污水处理中的设计应用高青荣重庆市市政设计研究院昆明分院,重庆650224摘要：云南省某县城污水处理厂设计规模4.0万m3/d，一期为2.0万m3/d，污水处理工艺采用循环式活性污泥CASS法；污泥处置采用机械浓缩-机械脱水工艺；出水消毒工艺选用紫外线消毒法。具体介绍了CASS法工艺的设计参数，工艺流程及工程设计特点，为CASS法工艺在城镇污水厂的推广应用，提供一定的参考。关键词：县城污水厂；CASS法；水质；水量；工程设计1111概述概述概述概述该县位于云南省中部，东距省会昆明92km。气候属中亚热带低纬高原山地季风四季分明的气候。县城污水处理厂地处县城西部、南河与西河交汇处下游约3km，星宿江东岸，县城规划建设用地范围外，现状为旱地，缓坡，利于污水处理厂建设，便于尾水排放。设计总占地面积为32.59亩（考虑深度处理预留地，厂区整体布局紧凑合理，占地面积较小。），服务面积21.0km2，其中一期工程服务面积为12.8km2。该污水处理厂污水收集系统老城区采用截流式合流制，新城区采用完全分流制。整个工程分为两期建设，一期旱季设计污水处理能力为2.0万m3/d，雨季可超一定处理规模运行，工程总设计规模为4.0万m3/d，县城污水处理厂一期工程投资包括厂内构（建）筑物、管道、设备、仪表、电气、自控等计人民币4061万元。主要技术经济指标如下：处理1m3污水投资2030元（一期），处理1m3污水占地0.54m2（一、二期），处理1m3污水运行成本约0.58元。2222CASSCASSCASSCASS法工艺流程法工艺流程法工艺流程法工艺流程根据国家节约用地、严禁占用基本农田等相关土地政策，结合城镇污水厂生活污水为主、水量和水质变化大的特点，考虑县城污水处理厂运行管理水平，经多工艺方案筛选，最终确定：污水处理采用CASS工艺，污泥处置采用机械浓缩-机械脱水工艺，消毒选用紫外线消毒法。本工程具体工艺流程见图1。空气栅渣、泥砂废水废水剩余污泥来自管网污水粗格栅提升泵房细格栅沉砂池CASS反应池鼓风机房紫外消毒渠污泥回流储泥池污泥机械浓缩-机械脱水泥饼外运填埋或堆肥星宿江出水计量外运图1111县城污水处理厂工艺流程图3333工程设计工程设计工程设计工程设计依据县城总体规划和污水处理厂规模预测，县城污水处理厂分二期建设，其中一期建规模为2.0万m3/d，二期建设规模为2.0万m3/d，规划期内设计规模为4.0万m3/d，本工程一期土建除CASS池2.0万m3/d设计，其它土建规模均按4.0万m3/d一次设计建成。设备分期按需到位。本工程设计主要构（建）筑物见表1。表1县城污水处理厂一期主要构（建）筑物一览表序号名称规格/规模单位数量备注1粗格栅渠4.0万m3/d1一二期土建合建、设备分期2提升泵房4.0万m3/d座1一二期土建合建、设备分期3细格栅4.0万m3/d座1一二期土建合建、设备分期4旋流沉砂池4.0万m3/d座1一二期土建合建、设备分期5CASS反应池2.0万m3/d座2建设一期、预留二期6鼓风机房202m2/4.0万m3/d座1一二期土建合建、设备分期7储泥池150m3/4.0万m3/d座1一二期土建合建、设备分期8浓缩脱水机房312m2/4.0万m3/d座1一二期土建合建、设备分期9污泥堆棚108m2座1一二期土建合建10变配电房189m2座1一二期土建合建、设备分期11机修及仓库338m2座1一二期土建合建12综合楼600m2座1一二期土建合建13门卫室21m2座1一二期土建合建3.13.13.13.1污水处理系统3.1.13.1.13.1.13.1.1粗格栅及提升泵房根据县城污水处理厂建设要求，粗格栅提升泵房土建工程及设备位置预留均按4.0万m3/d规模进行一次设计建成，设备分期安装。提升泵房设计需考虑污水量的变化，常年设计流量为4.0万m3/d，根据室外排水设计规范，取污水总变化系数为1.41，污水提升泵房实际设计规模为5.64万m3/d。粗格栅与提升泵房合建，粗格栅平面尺寸为15.0×3.0m地下式钢筋混凝土结构，深度6.0m，提升泵房采用平面尺寸为14m×6.0m的地下式钢筋混凝土结构，泵池深7.5m。1.粗格栅粗格栅去除进水中较大的漂浮物，拦截直径大于20mm的杂物，以保护水泵不致堵塞与磨损，并保证后续处理构筑物的正常运行，减轻生物处理的负荷。粗格栅2台置于提升泵站前端进水处，每道进水栅渠宽为1.5m，栅条间隙为20mm，安装倾角为75°；设无轴式螺旋输送压榨一体机1台置于粗格栅出渣口下，输送能力为2.0m3/h，长度7m，便于收集和输送粗格栅栅渣。2.提升泵房提升泵房将污水一次提升，使污水以重力依次流过处理构筑物，以保证污水厂正常运转。提升泵房一期配置3台潜污泵，流量620m3/h，扬程10m，功率22kw，两用一备。在泵房上方设计起重量为2吨，起吊高度为12m的电动单梁悬挂式起重机一台，用于泵房内潜污泵、闸阀等安装与检修。3.1.23.1.23.1.23.1.2细格栅及旋流沉砂池1.细格栅细格栅进一步去除污水中的漂浮物及直径大于5mm的杂物，保证后续处理构筑物的正常运行。细格栅置于旋流沉砂池的进水端，共设计两条流水槽，每条流水槽内设置一道细格栅，两条流水槽前端设置有一公用集水池，集水池与细格栅间设电动阀门控制进水量，其前后分别设置有手动检修闸门。细格栅共2台，栅渠宽度1.2m，栅条间隙5mm，有效水深0.75m，安装倾角60°，单台电机功率为2.2kw。设无轴式螺旋输送压榨一体机1台置于细格栅出渣口下，输送能力为2.0m3/h，长度6m，便于收集和输送细格栅栅渣。2.旋流沉砂池旋流沉砂池利用物理原理去除水中比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机颗粒，如泥沙、煤渣等，保证后续处理构筑物的正常运行，旋流沉沙池也称钟式沉沙池、涡流沉沙池。它是利用水力涡流使泥沙和有机物分开，加速砂粒的沉淀，以达到沉砂的目的。该池具有基建、运行费用低和运行效果好等优点。旋流沉砂池共1组，平面尺寸为Φ3.65m，旋流沉砂是一种利用机械力控制污水流态和流速，加速砂粒沉降的沉砂装置，污水由流入口沿切线方向流入沉砂区，通过水力搅拌带动，砂粒受离心力的作用甩向池壁，沉入砂斗，有机物则被送回污水中，调整转速，可使装置达到最佳沉砂效果。沉砂池中沉砂是利用压缩空气作用经过吸砂机，排砂管至砂水分离器处理后外运；搅拌吸砂机处理量1000~1800m3/h，电动功率为1.1kw；砂水分离器处理量为35m3/h，电机功率为1.3kw；压缩机风量110m3/h，风压为0.4kPa，电机功率2.2kw。3.1.33.1.33.1.33.1.3CASSCASSCASSCASS池CASS反应池功能是利用生物吸附降解的原理，进行生物脱氮除磷，同时去除BOD5。在提供足够氧气条件下，并在生物反应池中营造厌氧、缺氧、好氧环境，利用生物反应池中大量繁殖的活性污泥，降解水中污染物，以达到净化水质的目的。一期CASS反应池设计一座，分为2格，每格尺寸为60.0m×23.5m，总平面尺寸为2820m2，集曝气、沉淀于一体，周期运行。每周期包括：充水（曝气）、沉淀、滗水（闲置）等几个阶段。滗水（闲置）过程中排除剩余污泥。每座生物反应池前端设有生物选择区（A池）及兼氧反应区（B池）、主反应区（C池），进水与回流污泥在选择区（A池）混合，提高了底物的浓度梯度，可有效防止污泥膨胀。具体设计参数见表2。表2CASS池设计参数序号项目设计值备注1设计规模（m3/d）200002设计运行周期（周期/d）63设计污泥负荷（kgBOD5/kgMLSS·d）0.14设计污泥浓度（MLSS，mg/L）40005设计污泥龄（d）146设计最低水温/最高水温（℃）10/257设计有效水深（m）5.08设计排水深度（m）1.29污泥回流比40%（1）进出水控制2格CASS池各设置1根进水总管和排水总管，分别连接每格池子的进、出水管，2格池体之间相互独立。来自旋流沉砂池的污水首先进入CASS池的A池，并迅速与回流污泥碰撞混合接触搅动后，折流进入B池，在B池水质水量起到缓冲后，在穿孔花墙的调配作用下从底部进入C池。进水主管上设置电动蝶阀，开闭由PLC控制也可就地手动操作；出水管由滗水器滗水排除，滗水器升降由PLC控制或手动强制控制。（2）污泥回流、剩余污泥及排空回流污泥设计采用DN300塑料管及回流污泥泵将C池的污泥按40%的回流比输送至CASS池的进水端A池内，在A池的回流污泥管端装有鸭嘴阀；剩余污泥设计采用DN200塑料管由剩余污泥泵输送至污泥池，开闭由PLC控制，也要手动操作；排空管采用DN400钢管由DN400手动阀门控制，靠重力将CASS池的污泥和混合液排放或放空至厂区排水管道汇集回送到粗格栅提升泵站泵池内。（3）曝气系统布置每格曝气池的好氧区由一根DN400主管输送压缩空气到地上再由各四只手动阀门控制分别送至B和C池的底部，这样设计主要是考虑到分段曝气量的控制与递减及曝气器的维护。好氧区采用盘式橡胶膜片微孔曝气器，兼氧区采用盘式橡胶膜片中孔曝气器，空气分配管道紧贴池底250mm左右，尾端设有排气嘴。通过调节空气主管管道上的电动蝶阀的开启度，可满足曝气所需风量；通过池上手动阀门可调整池段的需风量大小。两格共采用盘式橡胶膜片曝气器5284只，其中微孔曝气器4912只，中孔曝气器372只。（4）CASS池设施要求在每格CASS池的进水主管设置有DN500电动蝶阀；在每格CASS池末端设置有2台旋转式不锈钢滗水器，滗水器的出水经CASS池出水集水井输送至出水总管靠重力流入紫外线消毒渠。单台滗水量1400m3/h，最大滗水深度1.5m，功率1.5kw。同时在A池、B池内分别设置2台、1台水下搅拌器，以满足池体内污水脱氮除磷的要求。水下搅拌器共6台，叶轮直径为400mm，功率为2.5kw。在每格CASS池的C池内设置回流污泥泵1台，流量180m3/h，扬程8m，功率5.5kW；设置剩余污泥泵1台，流量100m3/h，扬程12m，功率5.5kW；共计2台回流污泥泵，2台剩余污泥泵。3.1.43.1.43.1.43.1.4鼓风机房鼓风机房按4.0万m3/d规模设计，土建一次建成，设备分期安装。一期设计选用3台离心鼓风机，二用一备，进风管直接与大气相通，在入口处加装消音空气滤罩，在出口处安装安全阀，止回阀和电动蝶阀，为节约能源，鼓风机采用变频调整装置，根据CASS池的曝气量需求，自动调节电机转速，达到节能的目的。鼓风机单台风量100m3/min，出口风压58.8kPa，轴功率126kW，电机功率160kw。在鼓风机房上方设计了起重量为2吨，起吊高度为6m，电动单梁悬挂式起重机1台，为便于安装及日常维护保养之用。3.1.53.1.53.1.53.1.5紫外线消毒渠紫外线消毒设置于出水计量槽前端，土建采用半地下式混凝土结构，总平面尺寸12.80m×6.0m，其中水槽平面尺寸为7.3m×1.1m两道过水槽，一期一道过水槽。紫外线消毒设计采用低压高强紫外线消毒来菌法，计48根260w紫外线灯管平行于水流方向，并列安装在水槽内常水位以下，设计紫外线穿透率≥65%，杀菌指标：出水中所含大肠杆菌总数≤10000个/L。紫外线消毒灯管采用机械式自动清洗装置进行日常清洗。3.1.63.1.63.1.63.1.6污泥池CASS池产生的剩余污泥进入污泥池，污泥池功能是贮存一定量污泥保证后续污泥系统正常运行。污泥池所在区域位于污泥脱水机房一侧，便于污泥泵输送，污泥浓缩池平面尺寸为7.0×4.8m，高4.8m，有效池深4.5m。3.1.73.1.73.1.73.1.7污泥脱水机房污泥脱水机房土建按4.0万m3/d规模一次设计建成，它由污泥带式脱水机，絮凝剂投加设备和无轴螺旋输送机，空气压缩机等组成。污泥脱水机房设计采用二台带式脱水机，一用一备：通过螺杆式污泥泵将污泥浓缩池的污泥抽送到带式脱水机内，经多道压榨脱水后的污泥通过无轴螺旋输送机被直接送至停放在装料车间的污泥专用运输车斗内，