市政相关 探讨:CASS脱氮工艺设计 [复制链接]

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京东
如何改进CASS工艺设计方法,将其用于高氨氮污水处理,充分发挥CASS工艺脱氮除磷效果好、耐冲击负荷能力强、防止污泥膨胀、建设费用低和管理方便等优点,对于促进CASS工艺的发展和改善水体环境具有现实意义。CASS工艺发展至今,已在城市污水和工业废水处理领域逐步得到应用。CASS工艺乃至所有的间歇式活性污泥工艺的反应过程都比较复杂,其部分生物作用机理至今仍在研究之中。
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6 z' \1 G; x7 d% m/ d6 I: b" @
# J/ P. {# L0 t6 F" @1 P活性污泥工艺设计计算方法
/ |0 C( }# V* K4 v( _
+ f+ _! E/ U  I  {  f活性污泥工艺的设计计算方法有三种:污泥负荷法、泥龄法和数学模型法。三种方法各有其特点,分述如下:" F) b$ S4 T; m4 V4 u$ d, ~

+ Y5 p% e- l  _; K6 Y3 M! W1 _7 T; K6 Y1、污泥负荷法1 u6 ~* q. j: f& T! g7 W

1 i$ w. Z$ G7 C7 |! X; H污泥负荷法是目前国内外最流行的活性污泥设计方法,几十年来,污泥负荷法设计了成千上万座污水处理厂,充分说明其正确性和适用性。1 k7 `. M0 I9 F$ p+ q7 B

7 T/ P* H# F0 i3 U5 j- h" R. T污泥负荷法也有其弊端,主要表现为:一是污泥负荷法设计参数的选择主要依靠设计者的经验,这对于经验较少的设计者来讲相当困难;二是对脱氮要求未加考虑,影响了设计的精确性和可靠性。
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) |7 v% A% @6 C* N, {- k% j2、泥龄法
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$ P2 h( g1 R$ n  t泥龄法是经验和理论相结合的设计计算方法,比污泥负荷法更加精确可靠;泥龄法可以根据泥龄的选择,实现工艺的硝化和反硝化功能;同时,泥龄参数的选择范围比污泥负荷法窄,设计者选择起来难度较小。9 ~4 E5 |% O6 |2 {2 `

4 x( [+ h% T' z: r3 Q# g0 U! _泥龄法的设计参数大多是根据国外污水试验得出的,需结合我国的城市生活污水水质加以修正,这是其目前应用的困难所在。
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3、数学模型法7 O4 q; j& t+ o& R5 }$ D# x

5 S: X8 w5 f" K  k0 x  [2 o9 [1986年,原国际水污染与控制协会IAWPRC提出了活性污泥1号数学模型,其后十几年里,随着数学模型的完善,越来越多的活性污泥系统开始采用它进行工程设计和优化。  r& o5 [5 i6 n2 U* ~8 d8 [
' U5 N1 j5 S0 h; s$ R$ S# ~
数学模型在理论上是比较完美的,但具体应用则存在不少问题,主要是由于污水处理的复杂性和多样性,模型中所包含的大量工艺参数需要根据具体的水质进行调整和确定,这需要大量的工程积累,即使简化了的数学模型,应用也相当困难。到目前为止,数学模型在国外尚未成为普遍采用的设计方法,而在我国还停留在研究阶段。5 l" o* }3 V- Z/ ~
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目前CASS工艺设计计算方法
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CASS工艺属于活性污泥法范畴,但由于其运行方式独特,与传统活性污泥法又有很大的差别。在同一周期内,池内的污水体积、污染物的浓度、DO和MLSS时刻都在发生变化,是一种非稳态的反应过程。
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' b( _5 f# k% I7 D* t* c$ L目前CASS工艺设计采用污泥负荷法,该方法不考虑反应池内基质浓度、MLSS和DO含量在时间上的变化,只考虑进出水有机物的浓度差,并忽略同一反应周期内沉淀、滗水和闲置阶段的生物降解作用,采用与传统活性污泥法基本相同的计算公式。+ S4 x; _% j9 s  Z
* ^/ w0 {: O9 I5 {0 t2 @+ Z
CASS工艺采用污泥负荷法进行设计时,除反应池容积计算与传统活性污泥法不同,其它如反应池DO和剩余污泥排放量等计算方法与传统活性污泥工艺相同,因此,本节着重介绍CASS工艺反应池容积的计算方法。& C$ p+ W. l& \. G

9 M4 e" v# `! ^: J9 X9 |一、 计算BOD-污泥负荷(Ns)
" @* U: D: f5 S, q2 ]" w# H3 v# y9 B% \' D2 R$ P5 \5 K# h
BOD-污泥负荷是CASS工艺的主要设计参数,其计算公式为:- S" Q$ C* B! y; K9 q
" _5 E5 @5 E/ e' m% m. V  ]
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$ w! T  s* G9 Y" }; t# h( r! Q2 t4 {+ D: X
式中: Ns——BOD-污泥负荷,kgBOD5/(kgMLSS˙d),生活污水取0.05~0.1/ x) E9 t9 @& M. w8 E1 y& F5 F

: g$ k* A2 a/ P" t. y% ~1 H' qkgBOD5/(kgMLSS˙d),工业废水需参考相关资料或通过试验确定;# ?% F7 I1 B* {; x& C

. B* h/ ?0 N# M' OK2——有机基质降解速率常数,L/(mg˙d);
, m' i9 @) {: I" Y4 T: i( x1 g; Z' ]  S
Se——混合液中残存的有机物浓度,mg/L;, W! d3 W/ r1 I& H" O1 M8 J

! c) t0 _4 N, b: d  ~# Bη——有机质降解率,%;
; X* Y1 b. E) ^5 b# K4 {3 K9 p  U6 \. P8 l5 `
ƒ——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,ƒ=0.75。8 u  T; D& s/ D4 Q; I8 Y
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* h' g' S9 s4 Y# y
) N1 d  N5 l2 |: ^# s% N
5 ~' [3 ~: i8 t! I+ q! z8 q1 l# d+ _式中: MLVSS——混合液挥发性悬浮固体浓度,mg/L;/ e7 e& R) h5 ?: g6 {
5 x. i* w: J: B$ [$ k
MLSS——混合液悬浮固体浓度,mg/L;
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2 m* W0 Z* L7 y/ R2 A# ~二、 CASS池容积计算
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CASS池容积采用BOD-污泥负荷进行计算,计算公式为:. \! j. O9 C1 _8 d) v. i/ j

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- N/ n7 \7 W4 D' W6 t5 m( [6 ~# f1 \+ T7 T: X  P) y" Q, C
式中:V——CASS池总有效容积,m3;* K0 X8 z& i  r: A2 X2 T

3 v2 P& b; v( p' s- x7 DQ——污水日流量,m3/d;
  a6 @. {( }: z( b: W. L" G" j& c
Sa、Se——进水有机物浓度和混合液中残存的有机物浓度,mg/L;
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X——混合液污泥浓度(MLSS),mg/L;
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Ns——BOD-污泥负荷,kgBOD5/(kgMLSS˙d);
# j0 i' _0 K1 `2 d: Z6 |7 {# l+ G3 }2 ^( T2 _
ƒ——混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值。
  m: Q" F& Q) k) B+ I  Y7 j1 U2 {) g. w
三、 容积校核- A1 b' p8 Y$ Q# u) K

/ R8 Q' |8 {4 M& oCASS池的有效容积由变动容积和固定容积组成。变动容积(V1)指池内设计最高水位和滗水器排放最低水位之间的容积;固定容积由两部分组成,一部分是安全容积(V2),指滗水水位和泥面之间的容积,安全容积由防止滗水时污泥流失的最小安全距离决定;另一部分是污泥沉淀浓缩容积(V3),指沉淀时活性污泥最高泥面至池底之间的容积。3 I+ j' {+ t: `+ y2 f. I

; X( K0 A2 L+ kCASS池总的有效容积:6 ]/ W# L! h* Y6 o- m% \* H4 p
) @+ G0 u& s* W, w
V=n1×(V1+V2+V3) (4)$ }& T% Z+ E4 n$ ]" o! l
6 c7 l6 f% b6 A- V
式中:V——CASS池总有效容积,m3;3 X5 E: d% D1 o, x

  j2 n" {9 u- D- ~2 tV1——变动容积,m3;
8 n$ ~6 w. E* q4 _3 A$ ]: x+ D* ?" a& Z9 y" R! k
V2——安全容积,m3;/ D. T' @8 h2 Y6 b

& k) c- @  p: j) tV3——污泥沉淀浓缩容积,m3;2 q3 T: k+ T. k: W. \0 y

5 P+ a% B7 f7 qn1——CASS池个数。2 R/ L, `4 S& H9 H" Y* c" P
! K; o  _, d  A# k
设池内最高液位为H(一般取3~5m),H由三个部分组成:
& H% Z8 Y0 D. q& ]
0 d, R! f: q/ d' D) F, ?7 dH=H1+H2+H3 (5). [* d3 L6 m$ c6 @# g1 @1 y
8 M0 _& q# {0 Z. Y% W; b. V
式中:H1——池内设计最高水位和滗水器排放最低水位之间的高度,m;/ Z: l& w/ c! l6 d0 J  b& W

- }+ H3 j4 i: n' s, V; oH2——滗水水位和泥面之间的安全距离,一般取1.5~2.0m;
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H3——滗水结束时泥面的高度,m;
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1 l/ t5 F& n; C, k8 N# t其中:
: C& [  z2 _6 S" `1 n; L! p: V0 u2 q; Y0 C2 D9 j
环保之家2.JPG ( C2 w1 Z7 `! a+ M+ P3 q1 R

. g- y5 o5 a1 n/ C' [) \: K1 l
7 _* g) _' J) \3 m6 \式中: A——单个CASS池平面面积,m2;  a4 Y+ ^' N7 d+ G9 a6 F5 j

6 E- R/ u- ^5 P) R% d+ o6 }- ^3 nn2——一日内循环周期数;
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H3=H×X×SVI×10-3 (7)
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式中:X——最高液位时混合液污泥浓度,mg/L;
' p# l$ i2 n7 l3 k% j
4 e$ [# q6 R" {) x- r* Q3 B污泥负荷法计算的结果,若不能满足H2≥H-(H1+H3),则必须减少BOD-污泥负荷,增大CASS池的有效容积,直到条件满足为止。" ^) k+ u- M! B- D4 o1 n

- ~: y) A1 v! A, {# M& l四、设计方法分析
; z) @6 E) f( \1 i& }6 w' r- v4 S! }' R. K
从上述设计方法的描述中可以看出,现行的CASS工艺设计具有以下几个方面的特点:' N% h$ |# ?4 y1 t. h

1 L! h% Z) L" |# X/ C1、设计方法简单,设计参数单一,在传统的以污泥负荷为主要设计参数的活性污泥设计法基础上,采用容积进行校核,以保证滗水过程中的污泥不流失。
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0 n8 @- r) p, Z: p& @  {5 E2、设计只针对主反应区容积,而生物选择区容积则是按照主反应区容积的5%设计。
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3、污泥负荷法设计重点针对有机物质的降解,对脱氮未加考虑,难以满足污水排放对于氮的要求,故此方法具有片面性,难以满足高氨氮污水处理后达标排放。
, a. D6 G& A' r
- L! U" }' ?: k: `! E

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