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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活性污泥工艺设计计算方法: l3 y9 d" k* V: ^' M8 y2 |0 s2 U
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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:$ O7 ^6 c9 T; r, v3 O) H

4 q5 F% c# f7 c6 R1、污泥负荷法
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/ [" r# T  e8 @0 f2 f* ^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。
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2 G, B  j2 Z3 y1 ]8 q7 a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。9 O6 E  ?; D* x" t7 j

7 B) O) S) u4 M! t* T2、泥龄法
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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。) T# e# e' q1 k: v

: ?* e; ]& v7 n1 i% e9 ?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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: ^4 \) i2 W# \! @) r3、数学模型法/ d/ S9 }1 Z) d
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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。
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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。
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, c' i/ \& }" @  ]1 \( B目前CASS工艺设计计算方法& `. s5 m2 @7 Y5 {2 V! G

  U# R5 m( F! F  B; {5 kCASS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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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。8 [7 S( s/ [5 M$ E. U8 r( q
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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。! f2 d# L2 D& M2 \* E# c

3 d/ O& x# Z8 H+ ~5 Q& Y/ e一、 计算BOD-污泥负荷(Ns)0 }% `9 C3 _; ?1 V: Q* ?

  D' j+ G8 L/ u" T' x: N6 xBOD-污泥负荷是CASS工艺的主要设计参数,其计算公式为:, g0 c' U5 H3 a; D4 B2 `7 Y
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环保之家.JPG 8 u2 t- v4 v% b+ V1 L1 I

! R/ [- r+ I' B7 C# u9 k2 `
# B4 ~. D/ k' j9 _式中: Ns——BOD-污泥负荷,kgBOD5/(kgMLSS˙d),生活污水取0.05~0.10 s( V2 m1 ]$ q, {
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kgBOD5/(kgMLSS˙d),工业废水需参考相关资料或通过试验确定;9 ?/ s' d! [! F  g9 \/ G
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K2——有机基质降解速率常数,L/(mg˙d);$ w1 U" @' h3 d4 m
. x; Q* T5 r$ Y1 E
Se——混合液中残存的有机物浓度,mg/L;
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" f! L2 D* Z2 s0 y0 X4 e. i! G8 Z1 Gη——有机质降解率,%;% c6 I" a5 o9 {7 z

+ ?! g, x: S, K( h* P8 Fƒ——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。
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  t, Q2 `) M+ b) ^6 {/ q8 p* k 环保之家0.JPG
1 T, S) ?7 e0 E: Y7 O5 p" ^/ i0 X8 ~9 ^8 e2 I7 `: h& `
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式中: MLVSS——混合液挥发性悬浮固体浓度,mg/L;
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MLSS——混合液悬浮固体浓度,mg/L;
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二、 CASS池容积计算
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$ ]- v2 |1 d2 ]* A, z( o. tCASS池容积采用BOD-污泥负荷进行计算,计算公式为:2 I+ l, b* I1 f0 D* D& T

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3 m# J* q7 y  ^式中:V——CASS池总有效容积,m3;
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- o0 q- O: B5 yQ——污水日流量,m3/d;) Y) N: G6 i4 q, I0 D9 U% o% B
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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);# l5 \4 |% Q* I1 r

0 s  x4 ?5 O: ]* q6 f& E. tƒ——混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值。2 {( \$ k! t0 K& u" B
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三、 容积校核
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CASS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。+ F9 _( c3 ~" H* Y& O2 G, |
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CASS池总的有效容积:! v- P* [9 z' @2 Q8 p
8 ~- U: v$ m/ Z  a6 X
V=n1×(V1+V2+V3) (4)7 h# }1 e4 t  b, x

8 G7 w3 G3 a5 J式中:V——CASS池总有效容积,m3;4 C. c8 x$ t; h0 B* G" S

1 `  Z9 J' u+ |8 e/ R, m. s; OV1——变动容积,m3;
! W" Q$ l+ O) p9 |8 f% O* L% U& b0 J: C9 S& I! N5 H
V2——安全容积,m3;& B& ]& Z2 I! J2 `* ]3 ^

$ B6 X, m. @# Z$ S& }% c; ?V3——污泥沉淀浓缩容积,m3;
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9 |" a# H9 P- Z2 a- Vn1——CASS池个数。$ [% ]& \! P, b$ Z/ g, S- `

/ p5 }; s4 {. }+ s% G, e3 H% M设池内最高液位为H(一般取3~5m),H由三个部分组成:) E: D- V- ]  `( p& C

* s8 d0 E' C8 ?& i1 S& n" o$ OH=H1+H2+H3 (5)
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! Z7 p/ t! I6 v: l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;2 R, s/ v; E. Y- R7 H

3 Q/ x5 O0 g, Q: A8 ]2 S  ?- G' IH2——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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0 Y. ]" R" j7 Z9 \3 J. X* A( JH3——滗水结束时泥面的高度,m;
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1 e  Z6 Q9 t2 ]4 _% m5 ^+ J其中:  p9 c  N8 ~  @

; b( Z6 o: a( P9 o! |; C; S7 k 环保之家2.JPG
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5 e4 P2 t. l+ n. i' ]式中: A——单个CASS池平面面积,m2;4 p' y8 f- d, I) C

, T( P' D! V/ J* r9 _! F, k1 C1 Gn2——一日内循环周期数;
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H3=H×X×SVI×10-3 (7)0 x: G0 J# W3 P$ e) T2 C/ ^4 C
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式中:X——最高液位时混合液污泥浓度,mg/L;
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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。9 u3 y: q3 ~" O2 p6 g
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四、设计方法分析
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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:0 b" S/ A0 E. L; A5 D
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1、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。* y/ Y! i" d- ]$ P
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2、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。3 _- R+ z; u3 p) W5 r9 G7 M
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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。
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