AO工艺设计计算参考.docx
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AO工艺设计计算参考
A1/0生物脱氮工艺
一、设计资料
设计处理能力为日处理废水量为30000m3
废水水质如下:
PH值~水温14'25°CB0D5=160mg/LVSS=126mg/L(VSS/TSS=TN=40mg/LNH3-N=30mg/L
根据要求:
出水水质如下:
B0D5二20mg/LTSS=20mg/LTN15mg/LNH3-N8mg/L
根据环保部门要求,废水处理站投产运行后排废水应达到国家标准《污水综合排放标准》GB8978-1996中规定的“二级现有”标准,即
COD120mg/lBOD30mg/1NH-N〈20mg/1PH二6-9SS<30mg/1
二、污水处理工艺方案的确定
城市污水用沉淀法处理一般只能去除约25〜30%的B0D5,污水中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除,化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果不好而不宜采用。
采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。
废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。
生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。
其中有机氮占生活污水含氮量的40%〜60%,氨氮占50%~60%,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮仅占0%~5%。
废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中,将有机氮转化为氨氮的基础上,通过硝化和反硝化菌的作用,将氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮,再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气,而达到从废水中脱氮的目的。
废水的生物脱氮处理过程,实际上是将氮在自然界中循环的基本原理应用与废水生物处理,并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理的认为运用控制,并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程。
在废水的生物脱氮处理过程中,首先在好氧(oxic)条件下,通过好氧硝化的作用,将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮;然后在缺氧(Anoxic)条件下,利用反硝化菌(脱氮菌)将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气(N2)而从废水中逸出。
因而,废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段,只有当废水中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态存在时,仅需反硝化(脱氮)一个阶段.
♦与传统的生物脱氮工艺相比,A/0脱氮工艺则有流程简短、工程造价低的优点。
该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下:
1流程简单,构筑物少,大大节省了基建费用;
2在原污水C/N较髙(大于4)时,不需外加碳源,以原污水中的有机物为碳源,保证了充分的反硝化,降低了运行费用;
I
3好养池设在缺养之后,可使反硝化残留的有机物得到进一步去除,提高出水水质;
4缺养池在好养池之前,一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物,可减轻好养池的有机负荷,另一方面,也可以起到生物选择器的作用,有利于控制污泥膨胀;同时,反硝化过程产生的碱度也可以补偿部分
硝化过程对碱度的消耗;
5该工艺在低污泥负荷、长泥龄条件下运行,因此系统剩余污泥量少,有一定稳定性;
6便于在常规活性污泥法基础上改造A1/0脱氮工艺;
7混合液回流比的大小,直接影响系统的脱氮率,一般混合液回流比取200%、500%,太高则动力消耗太大。
因此A1/0工艺脱氮率一般为70%~80%,难于进一步提髙。
三、污水处理工艺设计计算
(一)、污水处理系统
1、格栅
设计流量:
平均日流量Qd=3000m3/d=s
则K2=
最大日流量Qniax=K2Qd=s
设计参数:
格栅倾角二60栅条间隙b二栅条水深h二过栅流速v=s
(1)栅槽宽度
1栅条的间隙数n格栅设两组,按两组同时工作设计,一格停用,一格工作校核。
则n===31个
2栅槽宽度B
栅槽宽度一般比格栅宽~,取
设栅条宽度S=10mni
则栅槽宽度B=S(n-1)+bn+=(31-1)+31+=
(2)通过格栅的水头损失hl
1进水渠道渐宽部分的L1。
设进水渠宽B1二其渐宽部分展开角1=20
进水渠道内的流速为s
Ll===
2栅槽与出水渠道连接出的渐窄部分长宽L2,m
L2===
3通过格栅的水头损失hl,m
hl=h0k(k一般采用3)
h0=sin,=
hl=sink=sin603=(设=
(3)栅后槽总高度H,m
设栅前渠道超高h2二
Hl=h+hl+h2二++=a
(4)栅槽总长度LI,m
L二L1+L2+++二卄+=(式中Hl=h+h2)
(5)每日栅渣量W,m/3d
w=式中,wl为栅渣量m3/10m污水,格栅间隙为16〜25nun时
/10m3污水;格栅间隙为30"50mm时,wl=~103m3污水
本工程格栅间隙为21mm,取Wl=10m3污水
W==(m3/d)(m3/d)采用机械清渣
2、提升泵站
采用A1/0生物脱氮工艺方案,污水处理系统简单,污水只考虑一次提升。
污水经提升后入平流式沉砂池,然后自流通过缺养池、好养池、二沉池等。
设计流量Qmax=1800m3/h,采用3台螺旋泵,单台提升流量为900m3/h。
其中两台正常工作,一台备用。
3.平流式沉池砂
(1)沉沙池长度L,H1
L=vt(取v=s,t=30s)
则L=30=
(2)水流端面面积A,m2
A===2m2
(3)池总宽度B,m
B=nb(取n=2,b=
则B=2=
(4)有效水深h2,m
h2===
(5)沉砂池容积v,m3
V=(取x=30m3/106m3污水,T二2dk2=)
则V==
(6)每个沉斗砂容积VO,m3
设每个分格有2个沉沙斗,共4个沉砂斗
则V0==
(7)沉砂斗尺寸
1沉砂斗上口宽a,m
a=+al(式中h/3为斗髙取h/3=,al为斗底宽取,al=,斗壁与水平
面的倾角55)则a=+=
2沉砂斗容积V0,m3
V0=h/3(2a2+2aal+2al2)=(21221+22=
(8)沉砂室高度h3,m
采用重力排沙,设池底坡度为,坡向砂斗,沉砂室有两部分组成:
一部分为沉砂斗,另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过滤部分,沉砂室的宽度为2(L2+a)+
L2===
h3=h/3+L2二+=
(9)沉砂池总高度H,m取超高hl=
H二hl+h2+h3二++二
(10)验算最小流速Vminm/s
在最小流速时,只用一格工作(nl=l)
Vmin=Qmin===s
贝UVmin===s>s
(11)砂水分离器的选择
沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时,往往是砂水混合体,为进一步
分离出砂和水,需配套砂水分离器
清除沉砂的间隔时间为2d,根据该工程的排砂量,选用一台某公司
生产的螺旋水分离器。
该设备的主要技术性能参数为:
进水砂水分离器的流量为1〜3L/S,容积为,进水管直径为100伽,
出水管直径为lOOirnn,配套功率为
4、A1/0生物脱氮工艺设计计算
(1)好氧区容积VI
Vl=(取Y=;Kd=
1出水溶解性B0D5o为使出水所含B0D5降到20mg/L,出水溶解性
B0D5浓度S应为:
S二20—XXTSS(l-e-kt)
二20—XX20X(l-e-X5)
=(mg/L)
2设计污泥龄。
首先确定硝化速率(取设计pH",计算公式:
=[][][1——Ph)]=X
=Xx=(d-l)
硝化反应所需的最小污泥龄
===4O05(d)
选用安全系数K=3;
设计污泥龄二K=3X=(d)
3好氧区容积VI,m3
Vl==(m3)
⑵好氧区容积V2
V2=
1需还原的硝酸盐氮量。
微生物同化作用去除的总氮NW:
NW==X=(mg/L)
被氧化的NH3-N二进水总氮量一出水氨氮量一用与合成的总氮量=40—
8—=(mg/L)
所需脱硝量二进水总氮量一出水总氮量一用与合成的总氮量=40-15
—=(mg/L)
需还原的硝酸盐氮NT二30000XX=534(kg/d)
2反硝化速率=qdn,20(qdn20取~N/(kgMLVSS•d);取。
)
二X—20二(kgNO-N/(kgMLVSS)
3缺氧区容积
V2=二(m3)
缺氧区水力停留时间
)
12===(d)=(h)
⑶曝气池总容积V总,m3
V总=Vl+V2=+=
系统总设计泥龄二好氧池泥龄+缺氧池泥龄二+X=
⑷污泥回流比及混合液回流比
1污泥回流比R。
设SVI=150,回流污泥浓度计算公式:
XR二Xr(r取
XR=X=8000mg/L
混合液悬浮固体浓度X(MLSS)=4000mg/L
污泥回流比R二X100%=X100%=100%(一般取50%〜100%)
2混合液回流比R内。
混合液回流比R内取决与所要求的脱氮率。
脱氮率可用下式
粗略估算:
===%
r===167%^200%
⑸剩余污泥量生物污泥产量:
PX===d
对存在的惰性物质和沉淀池的固体流失量可采用下式计算:
PS=Q(Xl-Xe)(Q取30000m3/d)
Ps二Q(XI-Xe)=30000X——=1020kg/d
剩余污泥量ZXX二PX+PS二+1020=d
去除每lkgB0D5产生的干泥量二==kgB0D5
⑹反应池主要尺寸
1好氧反应池。
总容积VI=7482o38m3,设反应池2组。
单组池容VI单二二二
有效水深h=,单组有效面积S1单===
采用3廊道式,廊道宽b二6m,反应池长度Ll===52m
超高取,则反应池总髙H二+二
2缺氧反应池尺寸
总容积V2二
设缺氧池2组,单组池容V2单二二
有效水深h=,单组有效面积S2单===
长度与好氧池宽度相同,为L=18m,池宽二二=17m
⑺反应池进,出水计算
1进水管。
两组反应池合建,进水与流污泥进入进水竖井,经混合
后经配渠,进水潜孔进入缺氧池。
单组反应池进水管设计流量Q1二Q二二s
管道流速采用V=So
管道过水断面A===
管径d===
取进水管管径DN700mmo
校核管道流速v===s
2回流污泥渠道。
单组反应池回流污泥渠道设计流量QR
QR二RXQ二IX=s渠道流速v=s;
则渠道断面积A===
则渠道断面bXh二X
校核流速v==s
渠道超高取;
渠道总高为+二
3进水竖井。
反应池进水孔尺寸:
进水孔过流量Q2二(1+R)X=(1+1)X==s
[
孔口流速v=s
孔口过水面积A===
孔口尺寸取X;
进水竖井平面尺寸X。
4出水堰及出水竖井。
按矩形堰流量公式:
Q3=bH=XbXH
Q3=(l+R)=(1+1)=Q=s(b取
H===
出水孔过流量Q4=Q3=s
孔口流速v二s;
孔口过水断面积A二==
孔口尺寸取X;
出水竖井平面尺寸X。
5出水管。
单组反应池出水管设计流量
Q5二Q3二s
管道流速v=s;
(
管道过水断面A===s
⑻曝气系统设计计算
①设计需氧量AOR。
需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量,并应扣除剩余活性污泥排放所减少B0D5及NH3-N的氧当量(此部分用于细胞合成,并未耗氧),同时还应考虑反硝化产生的氧量。
AOR二碳化需氧量+硝化需氧量一反硝化脱氮产氧量二(去除B0D5需氧量一剩余污泥中B0D5需氧量)+(NH3-N硝化需氧量一剩余污泥中NH3-N的氧当量)一反硝化脱氮产氧量
a碳化需氧量D1
Dl=—(k取,t取5d)
Dl=-X=d
b硝化需氧量D2
D2=(N0-Ne)-X%XPx
=X30000XX%X=d
c反硝化脱氮产生的氧量D3
D3=式中,NT为反硝化脱除的硝态氮量,取NT=534kg/d
D3=X534=d
故总需氧量A0R=Dl+D2-D3=+-=h=h
最大需氧量与平均需氧量之比为,则:
AORmax==X=d=h
去除每lkgB0D5的需氧量二==kgB0D5
⑵标准需氧量。
釆用鼓风曝气,微孔曝气器敷设于池底,距池底,淹没深度,氧转移效率EA=20%,将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR
SOR二(T取25°C,CL取2mg/L,取,取)
查表得水中溶解氧饱和度:
CS(20)二L,CS(25)二L
空气扩散器出口处绝对压力:
Pb二p+X103H
(p=X105Pa,Pb=X105+X103X二X105Pa
空气离开好氧反应池时氧的百分比()t:
[
0t=X100%
式中,EA为空气扩散装置的氧的转移效率,取EA二20%
0t==%
好氧反应池中平均溶解氧饱和度:
Csm(25)=Cs(25)(+)=X(+)=L
标准需氧量为:
S()R==d=h
相应最大时标准需氧量为:
SORnrnx二二X二d二h
好氧池反应池平均时供气量为:
GS=X100=X100=h
最大时供气量为:
Gsmax==h
3所需空气压力p(相对压力)P=hl+h2+h3+h4+Ah(h4取,Ah取
取hl+h2=
p=+++==49kPa
可根据总供气量,所需风压,污水量及负荷变化等因素选定风机台数,
进行风机与机房设计。
3曝气器数量计算(以单组反应池计算)。
a按供氧能力计算曝气器数量。
hl=
采用微孔曝气器,参照有关手册,工作水深,在供风量q=P3m3(h・个)时,曝气器氧利用率EA二20%,服务面积2,充氧能力qc=(h・个),则:
hl==2049个
b以微孔曝气器服务面积进行校核
f===<
4供风管道计算。
供风管道指风机出口至曝气器的管道。
a干管。
供风干管采用环状布置。
流量QS=XGsmax=X=h
流速v二10m/s
管径d===取干管管径为DN400mn)o
b支管。
单侧供气(向单侧廊道供气)支管(布气横管):
QS单二X二X=h
流速v=10m/s;
管径d===
取支管管径为DN250mn)o
双侧供气:
QS双二二X=h
流速v=10m/s;
%
管径d===
取支管管径为DN400mn)o
(10)缺氧池设备选择缺氧池分成三格串联,每格内设一台机械搅拌器。
缺氧池内设3台潜水搅拌机,所需功率按5W/m3污水计算。
厌氧池有效容积V单=17X18X=
混合全池污水所需功率N单=X5=6273W
(11)污泥回流设备选择
污泥回流比R二100%
污泥回流量QR二RQ二30000m3/d二1250m3/h
设回流污泥泵房1座,内设3台潜污泵(2用1备);
单泵流量QR单=X1250二625m3/h
水泵扬程根据竖向流程确定。
(⑵混合液回流泵
混合液回流比R内二200%
混合液回流量QR二R内Q=2X30000=60000m3/d=2500m3/h每池设混合液回流泵2台,单泵流量QR单二=625m3/h混合液回流泵采用潜污泵。
5、向心辐流式二次沉淀池
(1)沉淀池部分水面面积F
最大设计流量Qmax=s=1800m3/h
采用两座向心辐流式二次沉淀池,表面负荷取(m2・h)则
F===1125m2
(2)池子直径D
D==二取D=38m
(3)校核堰口负荷q'
q‘===<(L/(s•m))
(4)校核固体负荷G
G===(kg/(m2・d))(符合要求)
(5)澄清区髙度h2‘设沉淀池沉淀时间t=
h2'=二qt二=2m
(6)污泥区髙度h2‘'
h2‘^===
⑺池边水深h2
h2=h2‘+h2‘'+=2++=
(8)污泥斗高h4设污泥斗底直径D2=,上口直径Dl=,斗壁与水平夹角
60°则
h4=()tan60°=()tan60°=
(9)池总髙H二次沉淀池拟釆用单管吸泥机排泥,池底坡度取,排泥设备中心立柱的直径为。
池中心与池边落差h3==018m
超高hl二故池总高H二hl+h2+h3+h4二+++二
(10)流入槽设计
采用环行平底糟,等距设布水孔,孔径50mm,并加lOOimn长短管
>
1流入槽设流入槽宽B二槽中流速取s
槽中水深h=
2布水孔数n取t=650s,Gm20s-l,水温20°C时v二m2/s
布水孔平均流速vn二=二s
布水孔数n=个
3孔距
4校核Gm
vl=
v2=
Gm==(在10、30之间合格)
(二)、污泥处理系统
1、浓缩池
(1)浓缩池面积A
剩余污泥量二d污泥固体通量选用30kg/(m2・d)
A=m2
⑵浓缩池直径D
设计采用n=l个圆形辐流池
浓缩池直径D二取D二15
⑶浓缩池深度H
浓缩池工作部分的有效水深h2二(式中取T二15h)
QW=(取CO二6kg/m3)
则h2=
超高hl二缓冲层高度h3二浓缩池设机械刮泥
坡底坡度i二1/20污泥斗下底直径D1二上底直径D2二
池底坡度造成的深度h4=()=
污泥斗髙度h5二
浓缩池深度H二hl+h2+h3+h4+h5二+卄+二
2、污泥泵
共设污泥泵两台,一用一备
单泵流量Q=424m3/d=h
3、污泥脱水间
进泥量二424m3/d二h
出泥饼GW=68t/d
泥饼干重W=18t/d
选用DY—3000带式脱水机,带宽3m,处理能力为600kg(干)/h,选用
三台。