水污控制工程课程设计AB法处理生活污水工艺曝气池的设计.docx
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水污控制工程课程设计AB法处理生活污水工艺曝气池的设计
课程设计任务书
一•设计任务：
课程设计是《水污染控制工程》教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识根据设计任务书的资料，了解设计的任务、要求，工程的概况、规模，分析水质水量，然后进行工艺选择、设计计算、编写说明书。
本设计任务是要求完成AB法处理生活污水工艺曝气池的设计，同时完成以下设计工作：
1•概述。
在查阅资料的基础上说明本设计题目的意义和最新发展概况；
2•设计参数的选择；曝气池尺寸的设计计算；A段曝气池的进、出水设计计算,B段曝气池的进；污泥龄；需氧量的计算等；
3•编写设计计算书和设计说明书（可以分章独立也可以合在一起）；
4.A段曝气池的平面布置图。
内容包括管线，尺寸大小，单体名称等必要的技术说明；
5.B段曝气池的平面布置图。
内容包括管线，尺寸大小，单体名称等必要的技术说明；
6.A段曝气池进水口布置图；内容包括管线，尺寸大小，标高等；
7.B段曝气池进水口布置图；内容包括管线，尺寸大小，标高等。
.设计成果
课程设计内容包括圭寸面、目录、概述、设计说明书、设计计算书、（实际）参考文献、心得体会、致谢、成绩评定表和相关附图
1•编写设计说明书和设计计算书一一参数选择及依据，必要的说明，各构筑物详细设计计算过程，结果评价及主要设备的选取，其他附属设备和建筑物等；
2.设计图纸——A段曝气池的平面布置图1张（A3）;B段曝气池的平面布置图1张（A3）;A段曝气池进水口布置图（A3）;B段曝气池进水口布置图（A3）
课程设计任务书
三.设计资料
1.设计规模及设计水质
1.1设计规模
最大设计流量Q=996L/s，平均流量Q=61935riVd。
1.2废水水质
表1废水水质
BOD/
SS/
TN/
TP/
温度/
项目
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
C
数值
214.31
203.62
30.79
4.66
20
2.废水处理要求
废水处理后需要达到《污水综合排放标准》GB8978-1996规定的一级B标准，见
下表2。
表2处理后水质
BOD/
SS/
TN/
TP/
项目
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
数值
20
20
15
1.0
四.参考文献:
（1）唐受印，戴友芝主编•水处理工程师手册，北京：
化学工业出版社，2001
（2）韩洪军主编.《污水处理构筑物设计与计算》（修订版）.哈尔滨工业大学出版社,
2005.3
（3）《三废处理工程技术手册》（废水卷）.化学工业出版社
⑷史惠祥编.《实用水处理设备手册》.化学工业出版社，2000.1
⑸高廷耀，顾国维，周琪.《水污染控制工程》，高等教育出版社，2007年出版
（6）《给水排水设计手册》.北京：
中国建筑工业出版社
1前言3
1.1概况3
1.2设计资料3
1.3AB法4
2设计计算及说明8
2.1格栅的设计计算8
2.1.1栅条的间隔数（n）8
2.1.2栅槽宽度（B）9
2.1.3进水渠道渐宽部分的长度9
2.1.4栅渣与出水渠通连接处的渐窄部分长度（12）9
2.1.5通过格栅的水头损失（h1）9
2.1.6栅后槽总高度（H）10
2.1.7栅槽总高度（L）10
2.1.8每日栅渣量（W）10
2.2曝气沉砂池的设计计算10
2.2.1池子的有效容积（V）10
2.2.2水流断面积（A）10
2.2.3池总宽度（B）11
2.2.4每格池子宽度（b）11
2.2.5池长（L）11
2.2.6每小时的需空气量（q）11
2.2.7沉砂室所需容积（V/m3）11
2.2.8每个沉砂斗容积（V0）11
2.2.9沉砂斗各部分尺寸12
2.3A段曝气池和B段曝气池的设计计算12
2.3.1设计参数确定12
2.3.2计算处理效率13
2.3.3A段和B段曝气池容积和主要尺寸13
2.3.4剩余污泥量计算14
2.3.5污泥龄计算15
2.3.6需氧量计算15
237A段曝气池的进出水系统16
238B段曝气池的进出水系统17
2.4中间沉淀池的设计计算18
2.4.1中间沉淀池池型的选择18
2.4.2中间沉淀池面积、直径和有效水深18
243污泥斗容积的计算19
2.5二次沉淀池的设计计算19
2.5.1二次沉淀池池型的选择19
2.5.2二次沉淀池面积、直径和有效水深19
2.4.3污泥斗容积的计算20
3参考文献20
4心得体会21
5致谢21
丄、八—
1刖言
1.1概况
本设计任务是要求完成AB法处理生活污水工艺曝气池的设计
1.2设计资料
1.2.1设计规模
最大设计流量Q=996L/s，平均流量Q=61935m/d。
废水水质见表一。
表1废水水质
项目
数值
BOD/
mg/L
214.31
SS/mg/L203.62
TN/
mg/L
30.79
TP/
mg/L
4.66
温度/
C
20
1.2.2
废水处理要求
废水处理后需要达到
《污水综合排放标准》
GB8978-1996规定的一级B标准，
见卜表2o
表2处理后水质
BOD/
SS/
TN/
TP/
项目
mg/L
mg/L
mg/L
mg/L
数值
20
20
15
1.0
1.3AB法
1.3.1AB法的由来
由于活性污泥法的活性污泥中的微生物群体是细菌和原生动物等众多生物组成的复合生物群落，对水质负荷和冲击负荷的承受能力较弱，易发生污泥膨胀、中毒现象，能耗也较高，导致处理成本高。
因此针对以上不足，一种全新的工艺—AB法应运而生。
AB法是吸附一生物降解工艺的简称。
这项污水生物处理技术是20世纪70年代中期由德国BOHUK教授首先开发的。
该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。
高负荷段A段停留时间约20-
40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOC达50%以上。
B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。
1.3.2AB法的工艺流程
鼓风机
图1AB法工艺流程图
AB工艺系生物吸附一降解活性污泥法，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的污水处理上艺。
该工艺属高负荷活性污泥法，与常规活性污泥法比较具有处理负荷高、节能、对水质变化适应能力强、处理效果好等优点。
AB工艺不设初沉池，由A、B两段组成，A段由A段曝气池和中间沉淀池构成，B段由B段曝气池和二次沉淀池构成。
AB两段各自设污泥回流系统，污水先进入高负荷的A段，然后再进入低负荷的B段，AB两段串联运行。
A段污泥具有很强的吸附能力和良好的沉淀性能。
A段对有机物的去除是以细菌的絮凝吸附作用为主。
A段工艺污泥负荷高、泥龄和水力停留时间短。
所以，A段工艺的投资和运
行费用低，属于高负荷的活性污泥系统的强化一级处理。
1.3.3AB法工艺的主要特征
在AB法工艺中，A段的污泥负荷率高达2kgB0D/（kgMLSS.d~6kgBOD/（kgMLSS.d,污水停留时间只有30min~40min,污泥龄短，仅为0.3d~0.5d，池内溶解氧的分子质量为0.2mg/L~0.7mg/L。
因此，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖。
A段对水质、水量、PHS和有
毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。
但A段产生的污泥量大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量很高。
B段可在很低的污泥负荷下运行，负荷范围一般为小于0.15kgBOD/
/kgMLSS.d，水力停留时间为2h~5h、。
污泥龄较长，一般为15d~20d。
在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团外，还有相当数量的高级真核微生物外，还有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世代期较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。
1.3.4AB法工艺的处理机理和适用范围
AB法工艺处理机理：
A段的处理机理是以细菌的絮凝吸附作用为主。
这与传统的活性污泥法有很大的不同。
污水中存在大量已适应污水的微生物，这些微生物具有自发絮凝性，形成“自发絮凝剂”、当污水中的微生物进入A短曝气池时，在A段内原有的菌胶团的诱导促进下很快絮凝在一起，絮凝物结构与菌胶团类似，使污水中的有机物脱稳吸附。
在A段曝气池中，“自然絮凝剂”、胶体物质、游离性细菌、SS活性污泥等相互强烈混合，将有机物脱稳吸附。
同时，A段中的
悬浮絮凝体对水中悬浮物、胶体颗粒、游离细菌及溶解性物质进行网捕、吸附，使相当多的污染物被裹在悬浮絮凝体中而去除，水中的悬浮固体作为“絮核”提高了絮凝效果。
B段曝气池是AB法工艺中的核心部分，它的状态好坏与否将直接影响到出水水质，B段去除有机污染物的方式与普通活性污泥法基本相似，它的处理机理主要以氧化为主，难溶性大分子物质在胞外酶作用下水解为可溶的小分子，可溶小分子物质被细菌吸收到细胞内，由细菌细胞的新陈代谢作用而将有机物质氧化为CO2H2O等无机物，而产生的能量储存于细胞中。
B段曝气池为
好氧运行，因此它所拥有的生物主要是处于内源呼吸阶段的细菌、原生动物和后生动物，B段的低污泥负荷和长泥龄为原生动物的生长提供了很好的环境条件，而原生动物的大量存在对游离性细菌的去除又有很好的作用。
同时由于A段的出
水作为B段的进水，水质已相当稳定，为B段微生物种群的生长繁殖创造了有利条件。
其数量也比同负荷下的一级活性污泥法多。
因为B段去除有机污染物的机理主要以氧化为主，而高级生物的内源呼吸作用要比低级生物强，所以B段产生的剩余污泥量很少。
AB工艺的适用范围：
要保证A段的正常运行，必须有足够的已经使用该污水的微生物。
一般的城市污水水质是可以满足其要求的。
这同时也是为什么在段之前不设初沉池的原因，因为A短的去除主要依靠该段微生物的物理吸附和生物吸附，这样就使得去除率高低与进水微生物直接相关。
但在工艺废水或某些工业废水比例高的城市污水中，由于水中重金属等物质的毒害作用，微生物不易繁殖，在这样的管网系统中，相应A段的外源微生物的补充将受到严重影响，使适应污水环境的微生物浓度很低，微生物的吸附作用会大大减弱，造成A段污水环境的微生物浓度很低，微生物的吸附作用很弱，造成A段去除效率降低，对这类污水则不适宜采用AB工艺。
135AB法的除磷脱氮
AB工艺中有A段超高负荷运行，为B段的硝化作用创造了条件。
污水经A段吸附处理后，出水BOD大为降低，减轻了B段污泥的有机负荷，创造了硝化菌在微生物群体中存活的条件。
若在B段设计上亦有厌氧一好氧周期地或同时地存在的时空条件，就很方便
的形成了厌氧一好氧活性污泥法脱氮工艺。
136国内外对AB法的研究情况
国内近几年对AB法的研究主要在工艺机理、运行稳定性和不同种类废水的处理效果等方面。
表三所示为国内对AB工艺有关的研究情况。
表3国内对AB工艺有关研究情况
研究单位
废水类型
污泥负荷（kgBOD/kgMLSS.d）
COD去除率
BOD去除率
A段
B段
（%
（%
清华大学
印染废水
3.8~5.1
0.5~0.6
72~82
88~95
北京市政设
计院
城市污水
1.3~4.9
0.1~0.3
一
93.88
中科院成都
生物所
屠宰废水
2.2
0.2~0.3
87.2
94.3
目前，AB工艺以其投资省、运行费用低、处理效率高及运行稳定等优良特性而成为近十年来在污水处理领域中发展最快的城市污水处理工艺。
与此同时，随着对处理出水中氮、磷含量日趋严格，国内外对污水脱氮除磷技术的研究方兴未艾。
AB法作为一种具有脱氮除磷工艺的新型污水生物处理技术，也正得到越来越深入的研究。
1.3.7AB法的优缺点
优点：
⑴去除污染物效果好。
AB法工艺与传统的生物处理工艺相比，去除BOD和COD勺效果，尤其是去除COD勺效果有显著提高。
经A段处理后，城市污水中的BOEO的去除率可以达到50%~60%借助A段的生物絮凝和极强的吸附作用，为B段微生物提供了良好的进水水质条件，B段内的原生动物对游离微生物具有吞噬作用，进一步降低有机负荷。
（2）运行稳定性好。
AB法工艺具有很强的抗冲击负荷能力，运行稳定性好，
主要在以下两个方面：
一是AB法处理工艺出水水质波动小。
当处理城市污水时，在同样的进水条件下，AB法工艺的出水要好于传统的一段处理工艺，并对进水负荷的变化有很好的适应性和稳定性；二是AB法处理工艺有很强的耐冲击负荷能力，对于城市污水中的PH值、有毒物质等均具有很好的适应和抵抗能力。
AB法工艺的污泥具有良好的沉降性能。
一般来说，AB法工艺处理系统中的曝气池可以始终保持足够的污泥量。
（3）良好的脱氮除磷效果。
由于许多城市污水必须进行除磷脱氮处理后排放或回用，因此，可以将AB法工艺与生物除磷脱氮或生物除磷工艺结合进行处理。
（4）优越的经济性。
AB法处理工艺优越的经济性主要体现在投资省和运转费用低两个方面。
一般来说，AB法工艺比传统的一段法处理工艺节省运行费用20%~25%。
局限性：
（1）AB法剩余污泥量大，选用AB法是需考虑这个因素。
目前国内外采用AB法工艺的大型污水处理厂，有条件的多采用厌氧消化处理，回收沼气，但对于小型的污水处理厂，厌氧消化污泥投资比较大。
如果采用好氧消化，增加了运行费用。
因此准确评价、应用AB法，还应考虑污水处理厂的规模、污水性质、生化性能以及今后污泥的处理方法或脱水设备的研制。
（2）A段运行时出现恶臭，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在
高有机负荷下运行，使A段曝气池在厌氧甚至缺氧的条件下运行，导致产生"S、大粪素等恶臭气体。
因此，今后A段曝气池应考虑加封盖，以免影响周围环境。
（3）AB工艺最大的局限性是其脱氮除磷效果差，常规AB工艺总氮去除率约为30%~40%，虽较传统一段活性污泥有所提高，但尚不能满足防止水体
富营养化的要求。
这是由于AB工艺中不存在缺氧段和及内回流，无法进行反硝化，不具备深度脱氮功能。
AB工艺对磷的去除效率也很低，基本是通过微生物的新陈代谢和部分絮凝吸附作用实现的。
因此，要对其进行改进，
改进的基本做法有两种：
一是将B段以不同的脱氮除磷工艺来运行，在工艺
流程中增加缺氧段。
另一种方法是增加AB两段间的污泥回流。
（4）AB工艺用于处理低浓度的城市生活污水及工业废水仍是值得进行研究的问题。
我国许多城市的污水，由于种种原因，其城市污水的有机物含量偏低，而污水中的氨氮含量并不低。
因此，我国一些城市在新建、扩建或改建污水处理厂时，如果对出水的Tn和Tp有着重要求时，即需要防止受纳水体发生富营养化。
1.3.8AB法在工程实践中的运用
与传统活性污泥法相比，AB工艺在CODBODSS总磷和总氮上的去除率均高于前者，且工程投资和运行费用方面也较前者省，在联邦德国、瑞士、希腊等国，一些老厂因处理出水达不到排放标准，将原来的常规活性污泥法改为AB法从而解决了问题。
目前全世界有60多座AB工艺的污水厂在运行、设计和规划之中，南斯拉夫修建目前最大的AB工艺的污水厂。
在我国，上海、山东等地都有采用AB工艺的污水处理厂。
1.3.9AB法的发展前景
AB工艺不仅处理效果好，运行稳定，而且运行范围广，既可以处理城市污水，又可处理工业污水。
现已有将其用于处理屠宰废水、印染废水、酿酒废水、豆制品废水、饮料废水、毛纺废水等工业废水，效果均相当满意。
目前，我国城市污水处理厂的建设还不能适应解决环境污染的要求，同时部分污水厂超负荷运转，而有的城镇往往因资金短缺而难以上马，应用AB法是解决这些问题的方法之一。
2设计计算及说明
2.1格栅的设计计算
格栅是废水预处理方法中的一种，一般安置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的处理负荷。
2.1.1栅条的间隔数（n）
过栅流速一般采用0.6~1.0m/s,格栅间隙16~25mm,,0.10~0.05m3/103m（栅渣/污水）
设栅前流速v=0.9m/s，栅前间隙宽度b=0.021m,栅前水深h=1.2m,格栅倾
60°。
Qmax.sin:
bhv
99610；sin604（个）
0.0211.20.9
2.1.2栅槽宽度（B）
设栅条宽度s=0.01m
B=s（n-1）+bn=0.01（41-1）+0.021x41=1.26m
2.1.3进水渠道渐宽部分的长度
60（进水渠内的流速为
设进水渠宽B=0.85m，其渐宽部分展开角度-
0.77m/s）
2.1.4栅渣与出水渠通连接处的渐窄部分长度（I2）
I1
0.56
=0.28m
2.1.5通过格栅的水头损失（h1）
设栅条断面为锐边矩形断面形状
4242
3=0.096m
-般采用3
口s3v0.0130.92o
h^（）3sin：
k=2.4（）3sin60
b2g0.02119.6
k—系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，
1—形状系数，取2.42
2.1.6栅后槽总高度（H）
设栅前槽总高度渠道超高h2==0.3m,则
H=h+h+h2=1.2+0.096+0.31.6m
2.1.7栅槽总高度（L）
H12+03
L=li+l2+0.5+1.0+L=0.56+0.28+0.5+1.0+120.3=3.21m
tanatan60°
2.1.8每日栅渣量（W）
在格栅间隙21mnj青况下，设清栅渣量为1000帛污水产0.05m3，设生活污水流量总变化系数k2为2.5
…86400QmaxW,86400x0.996x0.05,3,,
W1.7m/d
1000k210007.5
2.2曝气沉砂池的设计计算
预处理阶段的沉砂池采用曝气沉砂池。
曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量影响较小，同时还对污水起预曝气作用，它还可克服普通平流沉砂池的主要缺点：
沉砂池中含有15%的有机物，减少沉砂的后续处理。
2.2.1池子的有效容积（V）
由三废处理工程设计手册知曝气沉砂池的最大流量的停留时间为1~3min,
取t=2min
3
V=Qa丈X60=0.996X2X60=119.52m
V1—最大设计流量时的水平流速，水平流速为0.06~0.12m/s,取V1=0.1m/s
2.2.3池总宽度（B）
B=£=竺=3.98m
h22.5
h2—设计有效水深，有效水深为2~3m,宽深比一般采用1~2
2.2.4每格池子宽度（b）
设n=2（格）
2.2.5池长（L）
V119.52L12m
A9.96
2.2.6每小时的需空气量（q）
q=dQaxX3600=0.2X0.996X3600=717.12ni/h
d—1斥污水所需空气量（m3/m）,—般采用0.2
2.2.7沉砂室所需容积（V/m3）
设T=2d
、，QmaxTx864000.99630286400“3
V—662.065m
k^<1062.5乂106
x—城市污水沉沙量，m/1o6m（污水），一般采用30
T—清除沉砂间隔时间，d
k2—生活污水流量总变化系数
2.2.8每个沉砂斗容积（V0）
设每一分隔有4个沉砂斗
2.0653
V0=0.52m
229沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽ai=0.5m。
斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3=0.35m,沉砂斗上
口宽a：
2.3A段曝气池和B段曝气池的设计计算
曝气池的主要作用为充氧、搅拌和混合。
充氧的目的是想活性污泥微生物提供所需的溶解氧；混合搅拌的目的是使曝气池中的污泥处于悬浮状态，从而增加
废水与混合液的充分接触，保证曝气池的处理效果。
表4AB法工艺设计参数
名称
A段
B段
污泥负荷NL（kgBOD/kgMLSS.d）
3~4（2~6）
0.15~0.3（<0.5）
容积负荷M（kgBODfe/m.d）
6~10（4~12）
<0.9
污泥浓度MLSS（g/L）
2.0~3.0（1.5~2.0）
2.0~4.0（3.0~4.0）
污泥龄SRT<（d）
0.4~0.7（0.3~0.5）
15~20（10~25）
水力停留时间HRT（h）
0.5~0.75
2.0~4.0（2.0~6.0）
污泥回流比（%
<70（20~50）
50~100
溶解氧DO（mg/L）
0.3~0.7（0.2~1.5））
2~3（1~2）
气水比
（3~4）:
1
（7~10）:
1
污泥沉降指数SVI（mg/L）
60~90
70~100
污泥池沉降时间（h）
1~2
2~4（1.5~4）
污泥池表面负荷q«m3/（m3/h））
1~2
0.5~1.0
需氧系数a1（kgQ/kgBOD5）
0.4~0.6
NH-N硝化需氧系数bi（kgO2/kgNH3-N）
4.57
污泥综合增长指数a（kgMLSS/kgBO动
0.3~0.5
污泥含水率（%
98~98.7
99.2~99.6
2.3.1设计参数确定
A段污泥负荷NsA=4kgBOD/（kgMLSS.d）,混合液污泥浓度为X=1800g/L
B段污泥负荷NSB=0.24kgBOL5/（kgMLSS.d）,混合液污泥浓度为XB=4000g/L
2.3.2计算处理效率
BOD总去除率BOD=2143220=90.67%
214.31
A段BOD去除率：
A=50%
则A段出水的BOD为Lr/=214.31X50%=107.155mg/L
B段BODfc除率：
b二107.155一20=81.34%107.155
则LRb=81.34%X107.155=87.16mg/L
2.3.3A段和B段曝气池容积和主要尺寸
A段曝气池容积:
QL0
XaNSA
619350.21431
1.8汉4
3
=1843.5m
A段曝气池水力停留时间:
V18435
tAA0.03d=0.71^42.86min
Q61935
A段曝气面积:
设一座曝气池（n=1），池深（H）取4m
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