在污水处理工程中，CASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺是一种广泛应用的序批式活性污泥处理技术。其核心特点是通过时间上的分段控制，实现进水、反应、沉淀、排水和闲置等过程的循环运行。CASS池的设计计算是整个工艺流程中的关键环节，直接影响到系统的处理效率和运行稳定性。

一、CASS池的基本原理

CASS池属于SBR（Sequencing Batch Reactor）工艺的一种改进形式，其主要特点是在一个反应器内完成生化反应全过程。该工艺通过周期性地改变曝气与非曝气状态，实现对有机物、氮和磷的有效去除。CASS池通常由预反应区、主反应区和沉淀区组成，具有较强的抗冲击负荷能力和较好的脱氮除磷效果。

二、设计参数的确定

在进行CASS池设计计算前，需要明确以下基础参数：

1. 设计流量：根据污水厂的规模和进水水质确定日平均流量或最大时流量。

2. 进水水质：包括COD、BOD5、氨氮、总磷等指标，用于计算负荷及反应时间。

3. 出水水质要求：依据排放标准确定目标去除率。

4. 污泥浓度（MLSS）：影响反应速率和池体容积。

5. 污泥回流比：决定系统内的污泥量和污泥龄。

6. 曝气方式与供氧能力：影响氧气传递效率和能耗。

三、CASS池的主要设计计算内容

1. 池体容积计算

CASS池的总体积应满足处理水量、反应时间和污泥沉降等要求。通常采用以下公式进行估算：

$$

V = \frac{Q \times T}{n}

$$

其中：

- $ V $：CASS池有效容积（m³）

- $ Q $：设计流量（m³/d）

- $ T $：每个周期所需时间（h）

- $ n $：每日运行周期数

此外，还需考虑污泥层厚度、沉淀区高度等因素，以确保良好的泥水分离效果。

2. 反应时间计算

CASS池的反应阶段分为好氧、缺氧和厌氧三个阶段，不同阶段的时间分配需根据污染物种类和去除目标来确定。例如：

- 好氧阶段：用于有机物氧化和硝化作用；

- 缺氧阶段：用于反硝化脱氮；

- 厌氧阶段：用于释磷和部分有机物降解。

反应时间可根据实验数据或经验值进行调整，一般好氧时间为2～6小时，缺氧时间为1～3小时。

3. 曝气系统设计

曝气系统的合理设计对CASS池的运行至关重要。主要计算内容包括：

- 曝气量：根据氧气需求和传氧效率确定；

- 曝气设备选型：如微孔曝气盘、射流曝气器等；

- 曝气时间与供氧速率匹配。

4. 排水系统设计

CASS池在沉淀后需进行排水操作，排水装置应具备快速、均匀排水的功能，避免扰动污泥层。常用排水方式包括旋转滗水器或虹吸式排水装置。

5. 污泥处理与回流

CASS池产生的剩余污泥需及时排出，并根据污泥特性选择合适的处理方式。污泥回流比一般为50%～150%，以维持系统内污泥浓度稳定。

四、设计注意事项

1. 运行周期优化：合理安排进水、反应、沉淀、排水和闲置各阶段时间，确保系统稳定运行。

2. 自动化控制：建议采用PLC控制系统，提高运行效率和管理精度。

3. 防堵塞措施：设置格栅、沉砂池等预处理设施，防止大颗粒杂质进入CASS池。

4. 节能降耗：优化曝气策略，减少能耗，提高系统经济性。

五、结语

CASS池作为现代污水处理的重要工艺之一，其设计计算不仅关系到处理效果，还直接影响到运行成本和维护难度。因此，在实际工程中，应结合具体水质、水量和排放要求，科学合理地进行设计，确保系统高效、稳定、经济运行。