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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% d/ c9 C" _% H活性污泥工艺设计计算方法3 D: x) Z9 C, f2 u3 V1 p( T
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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:
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6 t& h1 Q! a% Y" C) p7 y2 {1、污泥负荷法
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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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( v# w0 d3 G. e1 \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。: Q+ Q, B2 b @: J7 l0 v
6 l6 x7 k9 M* N5 `! t2、泥龄法
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4 d2 S* X+ L+ {9 c, ?: J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。
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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 q4 ` ]! x& {5 i) u- }3、数学模型法
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6 h* ~- P- T3 _7 M3 Z5 |+ s% S) V2 e1986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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' y1 b6 y# I. k. F. k& o, }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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目前CASS工艺设计计算方法
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`( D7 @0 B/ e6 }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。/ u7 P/ n+ x, ]6 j9 A' l
! n! ~" y& ~" }/ [% t: H# O" G/ s& A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。) T; M! z! @5 {8 n
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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。# H2 C. D& m& ?6 \% S" [( M
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一、 计算BOD-污泥负荷(Ns)) T% @& k/ c: a, [* R
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BOD-污泥负荷是CASS工艺的主要设计参数,其计算公式为:
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: H; Y! r' t5 d6 [
# j$ R* S- p4 k* o2 ?* {/ b% _" w2 Q5 k* f- F" m
式中: Ns——BOD-污泥负荷,kgBOD5/(kgMLSS˙d),生活污水取0.05~0.1
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6 c# x; q3 h) b m3 f' [kgBOD5/(kgMLSS˙d),工业废水需参考相关资料或通过试验确定;
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& l$ q) W- K9 |2 gK2——有机基质降解速率常数,L/(mg˙d);3 K& a( q* N% E7 Q
' g! G! _6 c" \. o4 ~9 M* W6 m/ H& ]
Se——混合液中残存的有机物浓度,mg/L;% [# w9 I' s9 U8 E0 F) N8 p
- F$ ^* f+ K6 Zη——有机质降解率,%;
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7 Q9 e) Z& @8 M+ ^5 `3 I& B2 Zƒ——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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7 S2 g5 W6 `0 `
A5 Z" L4 Z$ r8 o: o6 W8 ^
: D( B' a' e5 I! J- V3 E) r
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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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8 B9 o$ Y6 ^" z; {- o. Z8 JCASS池容积采用BOD-污泥负荷进行计算,计算公式为:
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5 @- F* _6 N# X
) a2 u; _( ~2 s( C# B
* x! n+ g* P( [6 L) i式中:V——CASS池总有效容积,m3;
. e3 L* ]' i2 r ]2 ?- ~, {9 i( t8 F1 X9 h3 y" [) l. G* D% B
Q——污水日流量,m3/d;& X" @$ F+ a! g
: ~3 ?, [$ c! n3 C$ X4 q
Sa、Se——进水有机物浓度和混合液中残存的有机物浓度,mg/L;0 m5 Y6 m. p# S' s" o& [+ k/ l
: |/ v4 ?& ~4 m0 ~5 h5 ^) v. aX——混合液污泥浓度(MLSS),mg/L;. G6 T3 W/ u$ R% Z7 j% V" S @
: ~- W/ p9 a; C) U
Ns——BOD-污泥负荷,kgBOD5/(kgMLSS˙d);
t7 l9 P Q; L2 b
, h; N% E3 H/ o. b5 ~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。( Z# ]: q8 \! b+ |
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三、 容积校核
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) _: z8 l: T8 t: D/ M( [6 C7 `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。
* {$ v% ?, g& C& Z; r( S- Z2 L) B: X6 k! |
CASS池总的有效容积:3 l+ D1 R3 i9 I6 M L
% Q; ^/ t( l M+ H9 V. A
V=n1×(V1+V2+V3) (4) o% w) H- V6 o4 V4 D; m* j( {+ L6 I- p
% R8 j8 [1 v8 l0 H
式中:V——CASS池总有效容积,m3;
) L: e, i1 c/ H8 `: l! B- P
* o- Q+ e! G9 h2 }& d2 cV1——变动容积,m3;' c- |/ t- r6 _+ d$ j) ?0 z" e
9 S0 u: F5 [* d3 {4 v* J
V2——安全容积,m3;" z" a* p$ R- C; }& M3 Y
5 p: n+ m8 b8 u# B, TV3——污泥沉淀浓缩容积,m3;& s! _5 \7 G& o4 _
! Y* r8 f1 Y4 |& ~: e8 Tn1——CASS池个数。, j7 O" ~( ~9 D
( q# S I7 Q6 j设池内最高液位为H(一般取3~5m),H由三个部分组成:
3 v% z9 x# l5 B9 k. X0 `
' ^1 ~3 b5 d$ n& D) `2 BH=H1+H2+H3 (5)
+ j, I3 q- l8 [. Q1 F
& X* G8 F; v( r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;8 n" y3 I3 H- Z X% F
& m" h* R1 G. c5 W* a8 F; rH2——滗水水位和泥面之间的安全距离,一般取1.5~2.0m;( R7 z' D, M' r7 ?
: G [) Y. _# ] f E; `% L
H3——滗水结束时泥面的高度,m;
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" ^& V6 M: X) |; k其中:0 k6 n' u7 o$ M" U5 u. l' @9 C$ K
/ E1 Y5 Y) i' s+ `0 Z" x
( v8 V/ \: e0 B" Z; `
: d t: l) R5 D( s, I) b$ h" x
W9 t9 ]; A9 s* F& t X. F
式中: A——单个CASS池平面面积,m2;
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# z$ ` d* a* Q' B/ r$ e+ [n2——一日内循环周期数;
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H3=H×X×SVI×10-3 (7)4 {8 j$ X O& I, T3 W
6 e& L0 N4 q& Z5 S: o' V5 c" s: D9 _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。- y4 A- q4 _0 }) t# W
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四、设计方法分析
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1 p: @' |" \, L" X; ^+ g3 K) v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:
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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。: b+ q) Z7 q3 E
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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。
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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。5 T( f9 [) E2 Z8 d( `/ S
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