一、毕业设计综述
污水处理是经济发展和水资源保护不可或缺的组成部分。
污水处理在发达国家已有较成熟的经验。
如。
英国、德国、芬兰、荷兰等欧洲国家均已投资对因工业革命和经济发展带来的水污染进行治理；日本、新加坡、美国、澳大利亚等国家也对污水处理给予了较大的投资，特别是新加坡并没有走先污染后治理的道路，而是采取经济与环境协调发展的政策。
国外对污水的处理主要是通过建造污水处理厂。
实践证明建造污水处理厂是解决水污染的一条有效途径。
美国平均每 1 万人拥有一座污水处理厂；瑞典和法国每 5000 人有一座污水处理厂；英国和德国每 7000～8000 人拥有一座污水处理厂。
国外城市都在为污水处理普及率达到100%而努力，将推广低能耗高性能的污水处理工艺技术，提高水处理排放的标准，完善污水处理的有关政策，多功能的污水处理技术更为流行。
我国的城市污水量正以每年 6.5%的速度增大，然而由于资金、能源等方面原因的制约，城市污水处理率很低，我国在建国初期只有几个过去有国外租界留下来的城市污水处理厂，日处理量还不过万吨；解放后，城市污水处理厂有了较大的发展，特别是“六五”期间；截止 1987 年底全国污水处理厂建成投产的已有78 座；至 1990 年有污水处理的城市 56 个，省和直辖市增加到 21 个；1999 年全国建成污水处理厂 389 座，处理率为 29.65%。
城建系统 187 座，处理率 16.18%。
全国大约还有 600 个城市没有城市污水处理厂，全国城市污水处理率目前仅达20%左右，这一状况与国家提出“至 2000 年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制，至 2010 年使总体环境质量得到改善”的发展目标是不相称的。
我国已颁发《城市污水处理及污染防治技术政策》经过几十年的努力，尤其是近十年的努力，我国的水污染控制工作已有很大的发展，城市污水处理普及率已达到 30%。
局部水环境已有所改善，有些水系统的污染反而有所加剧。
面对严峻的形式，国内各专家也不停的努力研究各种污水处理方法，探索污水处理的新方法、新技术。
下面介绍下国内近年来在污水处理方面的新科学成果，新的处理方法主要包括CASS法、SBR法、氧化沟法、A2/O法等等新技术和新的研究成果。
沈桂芬（2005年）在《CASS法处理氨氮废水的研究》一文中提出氮是导致水体富营养化和环境污染的一种重要的污染物质,许多传统水处理工艺对NH3-N的处理效率很低,出水中NH3-N严重超标,达不到日益提高的水质要求,影响人体健康和阻碍经济的持续稳定发展,如何有效地脱氮是当前水处理面临的一大难题。
CASS（Cyclic Activated Sludge System）工
艺是SBR工艺的一种改进。
具有占地面积小、工艺流程简单、运行方式灵活、易于程控、对水质水量变化适应性强、能同时脱氮除磷等优点。
随着电子和自动化技术的发展,CASS 工艺已广泛应用于欧、美等许多国家的城市污水和各种工业废水的处理中。
对于废水水质日益复杂的当今社会,CASS是一种较有发展前途的废水生物处理工艺。
花勇刚（2008年）在《CASS工艺污水处理厂生产性试验研究》一文中写到随着社会经济的发展,营养元素氮、磷引起的水体污染问题日益严重,国家对污水排放标准随之不断提高,污水处理技术逐渐从以单一去除有机污物为目的的阶段进入到既要去除有机物又要进行脱氮除磷的深度处理阶段,对具有脱氮除磷功能的污水处理新工艺的应用与研发己成为当今污水处理领域关注的热点。
CASS工艺（Cyclic Activated Sludge System）是一种较为新颖的具有脱氮除磷功能的污水处理工艺,由于其占地面积小、无需初沉池和二沉池、基建及运行费用低、不易发生污泥膨胀、操作管理方便等诸多优点,近年来在我国已得到越来越多的应用,具有广阔的市场前景。
姚曙光（2007年）在《CASS深度处理漂染废水试验研究》中写到综述了印染废水的现状及印染废水深度处理技术研究进展,并简要介绍了CASS(Cyclic Activated Sludge System)工艺特点、工作原理及应用。
本文选用CASS作为其深度处理漂染废水的试验工艺,并对CASS 动力学数学模型进行了简要探讨。
段云萍（2010年）在《CASS工艺技术经济评价》中概述了CASS工艺的运行特点,作为SBR的一种变形,CASS工艺具有SBR的优点,且克服了SBR不能单池运行的缺点。
在主反应池前增加预反应区,对活性污泥进行选择性培养,克服污泥膨胀,有利于污水处理系统的稳定运行。
预反应区处于兼氧状态,主反应区好氧厌氧交替运行,通过污泥回流能有效去除氨氮。
CASS的工艺特点决定了CASS工艺的建设费用低于传统的活性污泥法。
段果（2012年）在《CASS工艺在生活污水处理厂中的应用》一文中写道在某些生活污水处理厂中采用CASS工艺,其主要特点是高效、稳定、工艺流程简单,并且在去除污水中有机污染物的同时,具有脱氮除磷的功能。
CASS工艺的污水处理厂具有较高的自动化水平,可大大降低污水厂的运行成本。
黄正文（2011年）在《CASS工艺处理城市小区污水的探讨》一文中写道概述了城市住宅小区污水特点及现状基础上，介绍住宅小区污水处理的设计原则及常用工艺流程，在综合分析基础上。
提出了CASS工艺城市住宅小区污水具有出水水质好、运行稳定、管理简单、
占地少、产泥量低等特点，适合住宅小区污水的处理，最后详细介绍了CASS工艺的工作原理、工艺流程及出水回用的技术要点，CASS工艺的出水经过膜过滤和消毒处理即可达到中水回用的标准，为住宅小区污水处理及回用提供一种可供选择的工艺及配套设备。
刘雯、丘锦荣(2009年)在《氧化沟处理生活污水的中试研究》中提出植物-生物膜氧化沟系统将多种污水处理工艺包含在极其简单的装置中,兼具氧化沟、生物膜法和植物修复三种处理过程。
采用该工艺处理生活污水的试验结果表明,对COD、TN、TP、SS的平均去除率分别为51.02%、32.5%、41.23%、58.92%,出水水质达到了国家一级B排放标准;各植物在氧化沟中发挥的作用存在较大差异,其中美人蕉对氮、磷的去除量最大,水浮莲次之,茭白和通菜的较小。
胡锋平（2011年）在《倒置A2O一体氧化沟工艺处理生活污水实验研究》一文中写到本试验研究针对氧化沟工艺普遍存在的能耗大及除磷效率低的问题,提出了技术改进措施的必要性,通过运行方式的优化使得这一问题得到了较好的解决。
试验采用倒置A2/O一体化氧化沟试验装置,控制外沟、中沟和内沟分别为缺氧区、厌氧区和好氧区,污水先后依次流入外沟、中沟和内沟。
通过对连续曝气和间歇曝气两种运行方式下处理生活污水的试验研究,分析不同工况下系统对COD Cr、NH4+-N和TP的去除效果,确定本试验中倒置A2/O一体化氧化沟工艺处理生活污水的最优运行工况。
蒋山泉（2007年）在《SBR工艺处理生活污水的探讨》中写到序批式生物膜法(SBR)是将生物膜与序批式活性污泥法(SBR)相结合而开发出的污水处理复合新工艺,既保留了SBR 的优点又具有生物膜法的特点。
其运行方式可根据实际需要灵活操作,同时高效地脱氮、除磷和去除有机物。
试验采用SBR处理生活污水,选用特有的壁挂式软性填料。
结果表明,所形成的微生物系统稳定,生物种群多样化,生物量丰富,对城市生活污水具有较好的处理效果。
郑俊、程晓玲（2009年）在《厌氧好氧交替BAF生物除磷工艺处理生活污水研究》写到为克服传统曝气生物滤池工艺生物除磷效果差的缺点,开发了厌氧好氧交替BAF生物除磷工艺。
在厌氧好氧交替曝气时间为12h,水力停留时间为1.4～2.9h的条件下,考察了该工艺处理生活污水的效果。
结果表明,该工艺对COD和总磷的平均去除率分别可达91.89%和77.89%,总磷的去除率最高可达87.92%;对总氮和氨氮的平均去除率不理想,分别只有34.7%和41.6%。
该工艺表现出良好的去除COD和除磷性能。
杜桂敏(2010年) 《A2/O一体化HMBR处理生活污水的试验研究》中写到水是人类赖以生
存和发展的重要资源之一,人口增长和城市工业化发展,造成水体污染加剧、水质不断恶化,采取各种有效措施缓减水体污染、节约用水刻不容缓。
采用膜组件代替传统活性污泥法中二次沉淀池的膜生物反应器工艺,在污水处理方面具有出水水质好、工艺流程短等优点。
本论文采用A2/O一体化复合式膜生物反应器,以生活污水为处理对象,以污泥混合液浓度、水力停留时间和溶解氧浓度为主要控制条件,通过三因素三水平的正交试验,考察了该反应器对浊度、色度、有机物、氨氮、总氮和总磷等的去除效果,膜污染速率,以及污泥混合液浓度、水力停留时间和溶解氧浓度对该反应器处理效果和膜污染速率的影响,以期掌握A2/O一体化复合式膜生物反应器对生活污水的处理特性,并探讨出最优运行参数。
A2/O一体化复合式膜生物反应器采用一体化试验装置,通过膜组件来提高污染物去除效果,并通过在缺氧区和好氧区分别投放一定比例的悬浮填料,将悬浮活性污泥法和生物膜法相结合处理生活污水,得到了优于单一生长体系全好氧膜生物反应器的处理结果:该反应器出水COD、浊度、色度平均浓度分别为17.4mg/L、0.77NTU、19.54度,平均去除率分别为:99.2%、96.1、96.4%;脱氮除磷效果较好,氨氮、总氮、总磷平均去除率分别为:92.1%、68.7%、62.7%;膜污染速率为0.88kPa/d;确定A2/O一体化复合式膜生物反应器的最佳运行条件:MLSS为5000～7000mg/L、HRT为15h、DO为1.5～2.0mg/L。
胡婷(2011年)在《一体式A/O生物接触氧化法处理生活污水回用研究》研究报告中指出中水回用是解决水资源短缺、保护水生生态环境和减轻水污染的有效途径,开展中水回用的研究具有重要意义。
一体化A/O生物反应器兼具投资运行成本低、占地面积小、操作管理灵活等优点,在各类污水处理中得到广泛应用。
本论文采用一体式A/O生物接触氧化法来处理生活污水回用,研究其运行的最优工艺参数,考察系统污染物的降解规律及生物膜特性,最后介绍中水回用的工程应用实例。
主要结论如下:系统运行17天后挂膜成功,COD和氨氮的去除率分别为95%和85%。
回流比、曝气量、进水有机负荷、水力停留时间、进水氨氮负荷、pH、碱度对系统脱碳性能影响较小,对脱氮影响较大。
孙文杰（2011年）在《组合填料SBR工艺处理生活污水研究》一文中写到在序列间歇式反应器(SBR)中分别投加盾式填料和立体弹性纤维,构成组合填料SBR反应器,并以不投加填料的传统SBR为对照,研究了组合填料SBR工艺对生活污水中有机物和氮的去除效果。
本研究分为四部分内容,一是研究和比较了三个反应器的挂膜启动过程;二是通过对厌氧、好氧时序的调节,确定最佳运行模式;三是反应器运行条件研究,研究了在不同好氧段DO、初始pH、C/N条件下,组合填料SBR反应器处理生活污水的性能;四是将微生物菌剂引入SBR反应器,
研究投加菌剂及菌剂投加量对高浓生活污水处理效果的影响。
二、毕业设计（论文）方案介绍（主要内容）
2.1 项目概况
随着城市化战略的快速推进以及金湖市经济开发区内龙头企业的增资扩容，开发区内人口的不断增加和保护同里古镇水环境的需要，金湖市经济开发区决定在同里古镇西侧建设城南污水处理厂，日处理污水能力3万吨，采用CASS处理工艺。
二期工程实施后，出水水质要求达到国家污水排放标准的一级B标准。
以较大程度地提高开发区的污水处理率，同时也有助于改善整个区域水系的水质，保护生态环境。
金湖市位于江苏省东南部，北纬30度45分36秒～31度13分41秒，东经120度21分4秒～53分59秒。
东接上海市青浦区，南连浙江省嘉兴市和桐乡市，西临太湖，北靠苏州市吴中区，东北和昆山市接壤，西南与浙江省湖州市交界。
全市总面积为1176.68平方公里。
金湖经济开发区位于市区东侧和北侧，北临苏州市区。
污水处理厂位于开发区东部，紧邻千年古镇――同里。
设计水质水量数据
●本次设计水量为3万m3/d。
●污水进水水质：
指标COD Cr BOD53SS PH TP
●出水水质应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级B标准。
即：
指标COD Cr BOD5NH3－N SS PH TP 单位（mg /L）≤60 ≤20 ≤8（15）20 6~9 1
需要经过沉沙工艺去除总悬浮物SS，经过生物脱氮除磷降低NH3－N和TP的含量，利用生物滤池反应降低COD Cr和BOD5含量。
针对所给的数据，以及国内治理生活污水工艺方法考虑，确定下以下几种处理工艺方法，传统活性污泥法、A2/O法、AB法、氧化沟法、SBR法、CASS法进行选择，经过比较后，最终确定处理工艺。
2.2 工艺方案选择
2.2.1 传统活性污泥法
传统活性污泥法是依据废水的自净作用原理发展而来的。
普通活性污泥系统主要由曝气池，曝气系统，二沉池，污泥回流系统和剩余污泥排放系统组成，其工艺流程如图A所示。
废水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理，去除了大部分悬浮物和部分BOD后即进入曝气池，再经过二次沉淀池，最后出水。
空气
图2 传统活性污泥法工艺流程图
在曝气池中水流是纵向混合的推流式。
在曝气池前端，活性污泥同刚进入的废水相接触，有机物浓度相对较高，即供给活性污泥微生物的食料较多，所以微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。
由于普通活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。
处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。
2.2.2 A2/O法
A2/O法即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法。
污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群的作用下，使污水中的有机物、N、P得到去除。
A2/O法是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时问短，在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下．可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，SVI一般小于100，有利于处理后的污水与污泥分离，厌氧和缺氧段在运行中只需轻缓搅拌，运行费用低。
由于厌氧、缺氧和好氧三个区域严格分开，有利于不同微生物菌种的繁殖生长，因此脱氮除磷效果很好。
该工艺在国内外比较广泛，其工艺流程图见图3
图3 A2/O工艺流程图
2.2.3 AB法
AB法是一种生物吸附—生物降解两段活性污泥法，该法把活性污泥法分为两段串联，各段以不同的生物菌种形式各自的优势。
A段污泥负荷高达2-6kgB0D5／kgMLSS·d。
曝气时间短(0.5h),泥龄短(O.5-2d)，其微生物绝大部分是细菌(大肠杆菌群)，世代时间短，繁殖速度高(相当于每天72个世代)，有出现生物吸附而过速降解有机物的效果；B段污泥负荷低，为O.15-0.30kgBOD／kgMLSS·d。
AB法对氮磷和有机物都有一定的去除率。
AB法工艺流程如图4所示。
图4 AB法工艺流程图
2.2.4 氧化沟法
严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。
但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的
污水处理工艺流程。
按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。
连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。
奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。
连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。
交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。
交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。
氧化沟具有以下特点：(1)工艺流程简单，运行管理方便。
氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。
有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。
(2)运行稳定，处理效果好。
氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。
(3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。
这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
(4)污泥量少、性质稳定。
由于氧化沟泥龄长。
一般为20～30d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。
(5)可以除磷脱氮。
可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。
但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。
(6)基建投资省、运行费用低。
和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。
同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。
卡鲁塞尔氧化沟：Carrousel原指游艺场中的循环转椅，为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个。
靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。
Orbal氧化沟：Orbal氧化沟即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。
由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。
在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。
T型氧化沟：三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建。
由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。
原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝
气转刷的利用率（达59%左右），另外也有利于生物脱氮。
三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。
2.2.5 SBR法
SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。
2.2.6 CASS法
CASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的，它是在CASS反应池前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。
其工作过程可分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。
污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。
根据进水水质可对运行参数进行调整。
CASS工艺分预反应区和主反应区。
在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、Ph、害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。
CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。
经过模拟试验研究，CASS工艺已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，并取得了良好的处理效果。
2.3 工艺的确定
2.3.1 工艺的选取
对于工程建设成本及处理效果各方面考虑，进行了筛选分别留下CASS工艺、传统活性污泥法和SBR法，对三中方法做了以下优缺点比较。
2.3.2 CASS工艺与传统活性污泥法的比较
①建设费用低。
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％。
工艺流程简单，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CAS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35％。
（以10万吨的城市污水处理厂为例：传统活性污泥法的总投资约1.5亿，CASS法总投资约1.1亿；传统活性污泥法占地面积约为180亩，CASS法占地面积约120亩。
）
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。
（对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。
）
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污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。
2.3.3 CASS工艺与间隙进水的SBR或CAST的比较
①CASS反应池由预反应区和主反应区组成，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；
②CASS进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控件元件，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个以上交替使用，增加了控制系统的复杂程度。
③CASS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。
④CASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。
经过各工艺之间的优缺点比较，以及对本设计方案可行性研究分析得出，确定了将CASS 工艺作为本项目的处理工艺。
2.4 CASS工艺详细介绍
2.4.1 CASS工艺流程图：。
