大连市某污水处理厂初步设计：CAST反应池
CAST工艺在污水处理厂提标升级中的应用
CAST工艺在污水处理厂提标升级中的应用摘要：本人通过工程实例，介绍了盐城市城南污水处理厂二期扩能升级的工艺应用情况，该工程总规模15.0万m3/d，二期新增规模5.0万m3/d。
工程主导采用降低CAST设计负荷，优化运行技术，在强化CAST生物脱氮除磷基础上，增加深度处理工艺，出水水质稳定达到一级A排放标准。
关键词：提标CAST深度处理一级A盐城市城南污水处理厂是淮河流域水污染防治规划重点项目之一。
项目设计总规模15.0万m3/d，分远期建设，一期工程5.0万m3/d，于2006年11月建成投产。
一期部分建（构）筑物按总规模15万m3/d一次建成，出水水质按照国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的污水一级B 排放标准执行。
随着流域水环境治理的不断深入，扩大污水处理能力，降低污水厂能耗，提高污水厂出水水质标准，已成为行业发展的必然趋势。
依据环保部门对二期工程项目要求，城南污水处理厂二期工程出水应按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A排放标准执行，同时尽快落实一期工程尾水提标。
1.工程建设规模和设计进出水水质二期工程建设规模5.0万m3/d，深度处理单元部分建构筑物按土建按远期15.0万m3/d布置。
二期工程进水参照一期运营多年实际进水水质为依据，以累计频率90%作为二期工程的设计进水水质，设计进出水水质如下表。
2 二级生物处理工艺方案城南污水处理厂一期工程采用的是CAST工艺，CAST工艺是传统SBR工艺的改进型。
CAST既保留了传统SBR静态沉表1盐城市城南污水处理厂水质淀、出水SS低的优点，又构造了专门厌氧区（预反应区只设搅拌），使除磷效果稳定可靠；通过对鼓风量的限制，从而造成了同步硝化与反硝化，不仅使脱氮得到保证，而且氧的利用率也显著提高。
一期工程已设CAST池为4组，单池设计容积为8700m³，单组反应周期时长：4h，周期数：6次/天，污泥龄：10d。
CAST生化池工艺计算书
CAST生化池工艺计算书设计规模：100000m3/d进出水水质：项目进水出水COD≤250mg/L40mg/LBOD≤140mg/L20mg/LSS≤150mg/L20mg/LTKN≤40mg/L20mg/LNH3-N≤30mg/L8mg/LTP≤4mg/L1mg/L最低温度T14℃1.参数选定周期数N＝6个/d周期长T＝4h/周期进水时间T j=2h/周期反应时间T F=2h/周期沉淀时间T S＝1h/周期排水时间T e＝1h/周期池数M=8个水深H=5m安全高度H f＝0.6mSVI=1202、设计流量日变化系数K d＝ 1.1时变化系数Kz＝ 1.2计算泥量的流量Q d＝110000m3/d最高时流量Q h＝5000m3/h单池小时进水量Q ih＝1041.67m3/h/池3.反应泥龄（1）好氧泥龄θCO＝8.10d（2）反应泥龄No＝14.00mg/LK de＝0.10kgNO3/kgBOD查表得θCO/θCO=0.325取值范围0.2～0.5θCF＝12.00d（3）缺氧泥龄θCD＝ 3.90d在反应时段好氧TO＝ 1.35h缺氧TD＝0.65h4、污泥产率系数Y＝0.80kgSS/kgBOD5、污泥量反应污泥量X F＝126667.7kg总污泥量X T＝253335.3kg6.计算池容T S'= 1.83h(1)主反应器容积V=(H f+(H f2+(62400*Q h*H*T S'/X T/SVI/N))^0.5)*(X T*SVI/1300/T S')V=58737.85m3（2）选择器容积V P＝5873.785m3(3)总池容V T＝64611.63m37.排水深度△H＝24Q H*H/N/V△H＝ 1.70m8.污泥浓度X H＝X T/V= 4.31g/LX L=H*X H/(H-△H)= 6.54g/L由于SVI较低，可行9.单池参数单池容积V i＝7342.231m3单池面积F i＝1468.446m2单池贮水容积△Vi＝2500m310.污泥负荷L S＝0.111kgBOD/(kgMLSS.d)11.水力停留时间T＝24V/Q＝14.10h12.需氧量降解单位BOD需氧量＝ 1.12kgO2/kgBOD需降解BOD量＝12000kgBOD/d需硝化的氨氮量＝2000kgN/d反硝化的氮量＝1400总需氧量O2=18576kgO2/d13.供气量标准条件下清水中饱和溶解氧20℃Cs=9.17mg/l（K LA)|污/清α＝0.820.5～0.95β＝0.90.9～0.97Co=2mg/l饱和溶解氧28℃Cs=7.92mg/l空气扩散出口压力1.013x105+9.8x103xH Pb＝150300PaT=28℃Ea=0.25离开曝气池时Ot＝0.166C sb(28℃)=8.896mg/lC sb(20℃)=10.300mg/lR0=RCs(20)/α[βCsb(T)-C]1.024(T-20)R0=32133.53kgO2/d(1)供气量Gs=R0/0.3Ea*100Gs=428447.01m3/d17851.96m3/h(2)最大时气量Gsmax＝21422.35m3/h(3)去除每立方米污水的气量为平均时＝ 4.28空气/m3污水最大时＝ 5.14空气/m3污水(4)单池供气量Gs（ih）=5355.59m3/h14.剩余污泥剩余污泥X WT＝10555.08kgSS/d最不利Q W=2447.28m3/d每池每周期排泥量Q Wi=50.98m3排泥时间T＝0.5h剩余污泥泵流量=101.97m3/h15.主要设备（1）曝气器每个曝气器供气量＝ 2.5Nm3/h单池＝2142个所有池＝17136个（2）鼓风机按8个反应池两个系列工况完全相同，一组风机供4座反应池，单组2用1备考虑单台Q=5355.59m3/hP=0.6bar共6台(3)滗水器滗水量为△Vi共16台，每格2台单台Q=1250m3/h堰负荷q≤28L/s.m堰长L≥12.4m（4）潜水搅拌器N＝7.3KW共4台池内部是否设搅拌器待定（5）剩余污泥泵Q＝101.97m3/hH＝10.00m共8台，每池1台（6）回流污泥泵Q＝208.33m3/hH＝ 2.00m共8台，每池1台。
CAST设计计算
CAST的工作原理与设计计算循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，简称CAST)是由美国Goronszy教授开发出来的，该工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于SBR工艺的一种变型。
该工艺投资和运行费用低、处理性能高，尤其是优异的脱氮除磷效果，已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理中。
1 工作原理CAST反应池分为生物选择区、预反应区和主反应区，如图1所示，运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、进水-闲置完成一个周期，CAST的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的污染物去除，出水总氮浓度小于5mg/L。
1-生物选择器；2-预反应区；3-主反应区图1循环活性污泥技术1)生物选择器设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化。
生物选择区有三个功能：a．絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b．选择器被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长[1]。
生物选择区的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，从而选择出絮凝性细菌。
活性污泥的絮体负荷S0/X0(即底物浓度和活性微生物浓度的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。
CAST工艺中活性污泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段，这样有利于絮凝性细菌的生长，提高污泥活性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生。
同时当生物选择器处于缺氧环境时，回流污泥存在的少量硝酸盐氮(约为N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20%[2]。
当选择器处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。
CAST池工作原理
CAST工作原理循环式活性污泥法(Cyclic Activated Sludge Technology，简称CAST)是由美国Goronszy教授开发出来的，该工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于SBR工艺的一种变型。
该工艺投资和运行费用低、处理性能高，尤其是优异的脱氮除磷效果，已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理中。
1 工作原理CAST反应池分为生物选择区、预反应区和主反应区，运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、进水-闲置完成一个周期，CAST的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的污染物去除，出水总氮浓度小于5mg/L。
1)生物选择器设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化。
生物选择区有三个功能：a．絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b．选择器被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长[1]。
生物选择区的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，从而选择出絮凝性细菌。
活性污泥的絮体负荷S0/X0(即底物浓度和活性微生物浓度的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。
CAST工艺中活性污泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段，这样有利于絮凝性细菌的生长，提高污泥活性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生。
同时当生物选择器处于缺氧环境时，回流污泥存在的少量硝酸盐氮(约为N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20%[2]。
当选择器处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。
2)预反应区为水力缓冲区，大小与高峰流量有关，若在非曝气阶段，不进水可将其省去。
污水处理CAST
污水处理CAST1. 污水处理的背景和重要性污水处理是指将生活污水、工业废水等含有有害物质的水体经过一系列的处理工艺，去除其中的污染物质，使其达到国家规定的排放标准，以保护环境和人类健康。
污水处理对于城市的可持续发展和生态环境的保护至关重要。
2. CAST技术的介绍CAST（Chemically Activated Sludge Treatment）技术是一种先进的污水处理技术，它结合了化学和生物处理的优势。
该技术通过在活性污泥处理过程中添加化学试剂，增强污泥颗粒的吸附能力和沉降速度，从而提高污水处理效率。
3. CAST技术的工艺流程（1）预处理：污水经过初步的筛网过滤，去除大颗粒杂质和悬浮物。
（2）生化处理：将预处理后的污水引入生化池中，通过搅拌和通气等方式，使活性污泥与污水充分接触，降解有机物。
（3）化学处理：在生化池中添加化学试剂，如聚合氯化铝、聚合硫酸铁等，与污水中的悬浮物和胶体颗粒发生化学反应，形成较大的沉淀物。
（4）沉淀处理：经过化学处理后的污水进入沉淀池，沉淀池中的沉淀物经过一段时间的沉淀，沉淀下来形成污泥。
（5）污泥处理：沉淀下来的污泥经过浓缩、脱水等处理，最终得到固体污泥和液体污泥。
4. CAST技术的优势（1）高效处理：CAST技术能够同时利用生化处理和化学处理的优势，提高污水处理的效率。
（2）节能环保：相比传统的生化处理工艺，CAST技术能够减少氧气的消耗，降低能源消耗，减少二氧化碳的排放。
（3）适应性强：CAST技术对于不同种类的污水具有较高的适应性，能够处理高浓度、高难度的污水。
（4）减少污泥产量：CAST技术通过化学处理，能够使污泥颗粒增大，从而减少污泥产量，降低污泥处理的成本。
5. CAST技术在实际应用中的案例以某城市污水处理厂为例，引入CAST技术后，污水处理效率明显提高。
在相同处理能力的情况下，处理时间缩短了30%，处理效果达到了国家排放标准。
同时，污泥产量减少了20%，降低了污泥处理的成本。
cast
出水
6-8.5
≤60
≤20
≤20
≤8
≤1
污水处理厂工艺选择
CAST
SBR
ICEAS
CASS
工艺介绍和比较
当前国内采用SBR法处理工业污水处理的方法较多
，如普通SBR法、ICEAS工艺（间歇式循环延时曝 气活性污泥法）、CAST工艺（连续进水分离式周 期循环延时曝气法）、CASS工艺（连续进水周期 循环曝气活性污泥法）等。参照国内外的研究成 果和工业污水处理的运行实践，在进行多方案比 较的基础上，针对本课题的具体情况，选择了 CAST法（即连续进水分离式周期循环曝气活性污 泥法）。
(2) 曝气段：在此阶段，曝气系统向反应池内供 氧，一方面满足好氧微生物对氧的需要，另一方 面有利于活性污泥与有机物的混合与接触，从而 使有机污染物被微生物氧化分解。同时，污水中 的NH-N也通过微生物是硝化作用转化为NO−-N。 (3) 沉淀段：停止曝气后，微生物继续利用水中 剩余的溶解氧进行氧化分解。随着反应池溶解氧 的进一步降低，微生物由好氧状态向缺氧状态转 化，并发生一定的反硝化作用。与此同时，活性 污泥在几乎静止沉淀的条件下进行分离，活性污 泥沉至池底，下一周期继续发挥作用，处理后的 水位于污泥层上部。沉淀后MLSS可达6～10g/L。
致谢
b.工厂土地紧张，人员精简，而CASS工艺占地最
省，定员最少。
c.CAST工艺系统简单，自动化程度高。工厂可以
一次性进行大量投资建设，可以引进先进的机械 设备和全套自动化操作系统，有条件实现高度自 动化。
d.CAST工艺同时具有SBR工艺和传统活性污泥法的
优点，它像典型的SBR 工艺一样是间歇曝气的， 且污泥负荷可达0.2～0.3kgBOD/(kgMLSS*d),可以 根据原水水质水量的变化调整运行周期，使之处 于最佳工况，CAST的生物选择器可以有效地进行 脱氮除磷，同时它又像普通活性污泥法一样连续 进水，避免了控制进水的麻烦。其运行规律实际 上界于完全混合式活性污泥法和理想的推流式活 性污泥法之间。
CAST工艺在大连城市污水处理厂的应用
CAST工艺在大连城市污水处理厂的应用摘要本文介绍了cast工艺处理污水的过程和工艺特点，根据大连市4家污水处理厂的实际监测数据，评价了cast工艺对城市生活污水的处理效果。
关键词 cast工艺；污水处理厂；处理效果中图分类号x703 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）52-0049-02cast工艺是在sbr工艺的基础上改进的一种新工艺，它比传统的sbr系统增加了选择器和污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了工艺的可靠性及效率。
经过国内外多年的实践运行并不断调整，如今已经是一种技术成熟、运行稳定的污水处理工艺，广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理。
1 cast工艺概述循环式活性污泥法（cyclic activated sludge technology，简称cast）是由美国goronszy教授开发出来的，该工艺的核心为间歇式反应器，在此反应器中按曝气与不曝气交替运行，将生物反应过程与泥水分离过程集中在一个池子中完成，属于sbr工艺的一种变型[1]。
采用cast工艺处理废水时，废水按一定周期循环处理，每一个循环由充气/曝气、充水/沉淀、撇水、闲置四个阶段组成，不断重复循环。
cast工艺的池子分3个区，即选择区、兼氧区、主曝气区。
多池系统的进水配水池可作为选择区，选择区的基本功能是防止产生污泥膨胀，回流污泥中的硝酸盐可在此进行反硝化。
在选择区中，废水中的溶解性有机物质能通过酶反应机理而迅速去除，选择区可以恒定容积，也可以改变容积运行；兼氧区内进行微量曝气，调节曝气区可进行缺氧除磷；主曝气区内主要进行降解有机物和硝化，同时也进行硝化—反硝化过程。
2 cast工艺的特点[2]1）出水水质好，有机物去除率高，具有良好的除磷脱氮效果，bod去除率达到95%；2）对冲击负荷的适应性强，适于水质、水量变化较大的中、小污水处理厂，也适应高浓度污水处理；3）活性污泥性能好，因设有回流系统，在厌氧区有效地抑制了丝状菌的大量繁殖，克服了污泥膨胀；4）投资和占地面积小，没有初沉池、二沉池和刮泥系统，因而减少了用地和投资；5）能耗低，cast技术是一种延时曝气系统，氧利用率高，运行费用低；6）运行灵活可靠，可以根据水质、水量进行调整，方便灵活。
CAST工艺处理城市污水原理及设计
CAST工艺处理城市污水原理及设计CAST工艺处理城市污水原理及设计一、引言城市化进程中，污水处理一直是重要的环保领域。
随着城市规模的扩大和人口的增加，城市污水的处理压力越来越大。
为了保护环境，减少污染物的释放，需要采用高效的污水处理技术。
本文将介绍一种称为CAST工艺的污水处理技术，包括其原理、工艺流程和设计要点。
二、CAST工艺的原理CAST工艺是一种常压下的活性污泥系统反应器。
其核心原理是通过微生物的活性作用，将有机物质转化为无机物质，从而达到去除污染物的目的。
该工艺具有以下优势：1. 反应器体积小，占地面积小。
2. 操作简单、控制灵活，适应性强。
3. 反应器内的活性污泥容易维护和更新。
4. 处理效果稳定，出水质量好。
三、CAST工艺的工艺流程1. 进水和预处理：城市污水经过网格和沉砂池等预处理设备后，进入CAST工艺的进水池。
预处理过程主要去除悬浮物和大颗粒有机物质，减少对后续工艺的影响。
2. 厌氧处理：进水从进水池经过预处理后，进入CAST工艺的厌氧区域。
在厌氧条件下，污水中的有机物质被微生物分解成有机酸和乙醇等有机物，产生甲烷等可再生能源。
3. 好氧处理：厌氧处理后的污水进入CAST工艺的好氧区域。
在好氧条件下，污水中的有机物质和氮、磷等营养物质被微生物氧化，产生二氧化碳和水等无害物质。
4. 沉淀池：好氧处理后的污水进入沉淀池，在此处进行悬浮物的沉淀和污泥的回流。
5. 出水处理：经过沉淀池的净化，水质得到进一步改善，可达到城市排放标准。
6. 污泥处理：沉淀池回流的污泥需要经过脱水、干化等处理后，达到资源化利用的目的。
四、CAST工艺的设计要点1. 反应器容积的确定：反应器容积直接关系到工艺的处理效果和运行成本。
根据城市污水的水质和流量，应结合实际情况确定反应器的设计参数。
2. 氧化程度的控制：好氧区域的氧化程度直接影响有机物质的去除效果。
合理的进气量和搅拌速度，以及好氧区域的分区设计，可以提高氧的利用效率，提高去除率。
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污染物 BOD
COD
SS
NH3-N
TP
TN
浓度
20
60
20
8
1.5
20
根据污水中各种有机物的进出水水质标准，可以求得各项有机物的去除率： COD 的 去除率为： 350 60 100 % 83 % ；
350
BOD的去除率为： 150 20 100 % 87 % ；
150
SS的去除率为： 240 20 100 % 92 % ；
1
降水：全年的降水量大约有 700-800 毫米，并且大多降水集中在七、八、九三 个月。
2.1.2 污水排放指标和污染物的去除率
该厂对城市生活污水的处理需要达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》
（GB18918-2002）的一级 B 排放标准[1]，具体出水排放指标见表 2-4。 表 2-4 《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级 B 标准 [1]
3
25
（3）气象条件
所在的气候带为温带，东岸沿海，类型为大陆性季风气候，而且具有海洋季风
气候的特点，风向一般为东南风，天气温和。
气温：常年平均气温保持在 8.4-10.5℃之间。一、二月份最低平均气温-8℃左右；
七、八月份最高平均气温 24℃左右。
日照：全年总的日照时间大概有 2500-2800 小时，日照率 60%左右。
240
氨氮的去除率为： 24 8 100 % 67 % ；
24
总磷的去除率为： 3 1.5 100 % 50 % ；
3
总氮的去除率为： 25 20 100 % 20 % 。
25
水质分析：原水主要为生活污水，水温为 10℃，总变化系数 K=1.3。
2.2.2 设计的主要依据资料
（1）《环境工程专业毕业设计指南》 ； （2）《水污染控制工程》教材； （3）《排水工程》教材； （4）《给排水快速设计手册》 ； （5）《环境工程手册---水污染防治卷》 ； （6）《水污染治理新技术》 ； （7）《给水排水设计手册》1～12 卷；
大连市某污水处理厂初步设计
目录
一 概论........................................................................................................... 1 1.1 污水的来源和背景............................................................................1 1.2 生活污水的危害...................................................... 错误！未定义书签。 1.3 目前对生活污水的处理技术.................................. 错误！未定义书签。
3
一 概论
1.1 污水的来源和背景
大连某地区的废水污水来源除了居民生活污水外，近年大连市对某地区的开发 力度加大，生活污水产生量日益剧增。与此同时，由于某地区在入海口，所以，今 后大连市的生活污水经由自由河、转山河收集后将全部聚集到此。
二 设计说明书
2.1 原始资料及其标准
2.1.1 设计原始资料
二 设计说明书............................................................................................... 1 2.1 原始资料及其标准...........................................................................1 2.1.1 设计原始资料.........................................................................1 2.1.2 污水排放指标和污染物的去除率........................................ 2 2.2 设计的原则及依据................................................. 错误！未定义书签。 2.2.1 设计的主要原则规范.................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 设计的主要依据资料.............................................................2 2.3 污水处理工艺的选择............................................. 错误！未定义书签。 2.4 污水处理工艺流程的确定...............................................................3 2.5 主要构筑物的设计参数...................................................................3 2.5.1 粗格栅.....................................................................................4 2.5.2 提升泵站.................................................................................4
小结......................................................................... 错误！未定义书签。
参考文献....................................................................................................... 37
1
2.5.3 细格栅.....................................................................................4 2.5.4 曝气沉砂池.............................................................................4 2.5.5 CAST 反应池.........................................................................5 2.5.6 消毒池.....................................................................................5 2.5.7 排水泵房.................................................................................6 2.5.8 排泥系统.................................................................................6 2.5.9 集泥井.....................................................................................6 2.5.10 污泥浓缩池............................................................................6 2.5.11 脱水机房...............................................................................6 三 设计计算书............................................................................................... 8 3.1 粗格栅............................................................................................... 8 3.2 提升泵站......................................................................................... 10 3.3 细格栅............................................................................................. 11 3.4 曝气沉砂池.....................................................................................14 3.5 CAST 工艺反应池............................................................................16 3.6 接触消毒池.....................................................................................23 3.7 排泥系统......................................................................................... 25 3.8 集泥井............................................................................................. 26 3.9 污泥浓缩池.....................................................................................27 3.10 污泥脱水机房...............................................................................29 四 平面布置和高程布置.............................................................................31