AAO 浸没式MBR课程设计解析.docx
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AAO浸没式MBR课程设计解析
学校代码：
10128
学号：
201120303009
《水污染控制工程课程设计》
说明书
题目：
生物膜—悬浮生长联合工艺处理生活污水工艺设计
学生姓名:
康博
学院：
能源与动力工程学院
系别：
环境科学与工程系
专业：
环境工程
班级：
环工11-2
指导教师：
李桂兰
摘要
生活污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。
而且生活污水可以导致病原体污染、富营养化污染、酸、碱、盐污染。
由于家庭用水，初期雨水、洗涤等用水，使废水中的N,P严重超标，而且COD,BOD的值也在增加，为了减少这些指标的含量，我采用了A2/O工艺浸没式MBR来对废水中的N,P的去除。
膜生物反应器（MBR）是以酶、微生物或动植物细胞为催化剂进行化学反应或生物转化，同时借助膜分离技术装置不断的分离出反应产物并截留催化剂而进行反应的装置。
污水处理中的MBR法是将膜分离技术中的超、微滤技术和活性污泥法有机结合的污水处理高新技术，主要有膜组件、生物反应器、物料输送三部分组成，其运行原理是利用反应器内大量的微生物有效地降解污水中各种有机物，使水质得到净化，并通过膜分离装置代替传统工艺中的二沉池，提高固液分离的效率，从而得到优质的出水，基本解决了传统的活性污泥法存在的污泥膨胀、污泥浓度低等因素造成的出水水质达不到中水回用要求的问题。
关键词：
生活污水、MBR、A2/O工艺
Abstract
Sewageismainlyusedinallkindsofdetergentsandcitylifesewage,trash,waste,etc.,arenon-toxicinorganicsalts,sewagecontainingnitrogen,phosphorus,sulfur,disease-causingbacteria.Canleadtopathogensandsewagepollutionandeutrophicationpollution,acid,alkali,saltpollution.
Earlybecauseofthehouseholdwater,rainwater,washingwithwater,makethewastewaterofN,Pexceedsbidbadly,andCOD,BODvaluesarealsoontheincrease,inordertoreducethecontentoftheseindicators,IadoptedtheA2/OprocessimmersionofMBRtowastewaterN,Premoval.Membranebioreactor（MBR）istheenzymes,microbialorplantandanimalcellsasacatalystforchemicalorbiologicaltransformation,atthesametimewiththehelpofseparatingthereactionproductofmembraneseparationtechnologyunitsisincreasingcontinuouslyandinterceptcatalystsandreactiondevices.MBRmethodofwastewatertreatmentofmembraneseparationtechniqueissuper,microfiltrationtechnologyandactivatedsludgeprocessorganiccombinationofhighandnewtechnologyforsewagetreatmentmembranemodule,bioreactor,materialconveyingofthreeparts,itsoperationprincipleistheuseofthemicroorganismsinthereactoreffectivelydegradevariousorganicmatterinsewage,thepurifiedwaterquality,andthroughmembraneseparationdevicetoreplacethetraditionalprocessofthesecondpond,improvetheefficiencyofsolid-liquidseparation,andtheeffluentquality,basicallysolvedthetraditionalactivatedsludgeprocess,lowsludgeconcentration,sludgebulkingfactorexistingintheeffluentwaterqualitycannotmeetthewaterreusedemandcausedbytheproblem.
Keywords:
sewage,MBR,A2/Oprocess
目录
第一章设计概述1
1.1设计内容及要求1
1.1.1设计内容1
1.1.2设计要求1
1.2设计参数1
1.2.1设计污水流量1
1.3设计原则2
第二章工艺流程的确定3
2.1污水中水质的分析3
2.2工艺比选3
2.2.1生物接触氧化池工艺3
2.2.2MBR工艺5
2.2.3氧化沟工艺7
第三章A2/O工艺浸没式MBR设计计算10
3.1A/A/O设计参数10
3.2设计计算10
第四章污水处理流程工艺设计13
4.1工艺流程设计及计算13
4.1.1工程概况13
4.1.2工程构筑物13
4.2工艺流程图17
总结18
参考文献19
第一章设计概述
本次课程设计主要是对某处理规模为120000m3/d污水处理厂的曝气池进行设计计算，原水水质如下表：
表1-1进出水水质
单位mg/L
项目
CODMn
BOD5
SS
TN
TP
进水
650-940
470-880
700
82
12
出水
60
20
20
15
1
该水经处理以后，要求水质应符合城镇污水处理厂污染物排放标准GB8978-2002
1.1设计内容及要求
1.1.1设计内容
对污水处理厂的各个构筑物进行去除效率计算，根据生活的水质特点对所拟处理工艺的工作原理、工艺流程、运行特点等对生物膜-悬浮生长联合工艺在生活污水处理方法中的优越性进行对比论证，确定处理工艺。
1.1.2设计要求
本次课程设计为工艺设计，具体要求如下：
1．工艺设计：
给出污水处理工艺流程图，并说明理由。
2．对MBR池进行设计计算，画出其设备构造图
1.2设计参数
1.2.1设计污水流量
由设计资料可知，该污水处理厂平均每日污水量为：
Qa=120000m3/d=5000m3/h（1-1）
1.3设计原则
1）出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB8978-2002中的1级B标准；
2）工艺可靠，处理效果稳定；
3）投资省，设备简单，操作简单，运行费用低；
4）既要去除BOD5，COD,又要处理污水中的氮、磷。
第二章工艺流程的确定
2.1污水中水质的分析
根据表1可知，各污染物的去除率应达到以下数值：
COD去除率=（940-60）/940=93.6％
BOD去除率=（880-20）/880=97.7％
TN去除率=（82-15）/82=81.7％
TP去除率=（12-1）/12=91.7％
2.2工艺比选
2.2.1生物接触氧化法
1、工艺简介
由于医院污水与城市污水水质类似，比单纯的生活污水水质浓度要低，可生化性强，同时考虑到要去除氨氮和磷，拟主要采用生物接触氧化法进行处理，有生物接触氧化法主要是去除有机物，及脱氮，但纯生物接触氧化法的除磷效果不能满足排放要求，需要加入除磷剂，
生物接触氧化法是活性污泥法于生物膜法的结合，曝气池中填充填料，采用鼓风曝气，经曝气的废水流经填料层使填料表面长满生物膜，微生物部分固着、部分悬浮，废水和生物膜接触，在生物膜的生化作用下，氨氮进一步分解。
2、工艺流程图
图2-1生物接触氧化法工艺流程图
3、工艺特点
优点：
a、由于填料的比表面积大，池内充氧条件好，生物接触氧化池内单位容积的生物量都高于活性污泥法曝气池和生物滤池，因此生物接触氧化池具有较高的容积负荷；
b、不存在污泥膨胀问题，抗冲击符合强；
c、由于相当一部分微生物附着生长在填料表面，生物接触氧化法不需要设有污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；
d、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。
e、采用的半软性填料，由变性聚乙烯塑料制成，既具有一定的刚性，也具有一定的柔性，能保持一定的形状，同时又有一定的变形能力。
具有良好的传质效果，对有机物去除效果高，耐腐蚀，不堵塞，易于安装，易于挂膜。
f、操作简单、运行方便，易于维护管理，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇。
g、生物接触氧化处理技术具有多种净化功能，除有效地去除有机污染物外，对脱氮和除磷也有一定的效果。
缺点：
a、填料上生物膜实际数量随BOD负荷而变，BOD负荷高，则生物膜数量多，反之亦然。
b、生物膜量随负荷的增加而增加，负荷过高，则生物膜量过厚，在某些填料中易于堵塞
c、由于填料设置氧化池的构造较为复杂，曝气设备的安装和维护不如活性污泥法方便
d、填料选用不当，会严重影响接触氧化法工艺的正常使用
4、处理效果预计分析
表2-2进出水预计分析
水质指标
CODMn
BOD5
SS
TP
进水
940
880
700
7.6
生化池去除率
70%
80%
10%
70%
出水
282
176
630
2.28
二沉池去除率
30%
30%
60%
----
出水
197.4
123.2
252
接触氧化池去除率
出水
2.2.2MBR工艺
膜生物反应器是用超滤膜代替二沉池进行污泥固液分离的污水处理装置，为膜分离技术与活性污泥法的有机结合。
超滤膜孔径一般在0.1—0.4μm,出水水质相当于二沉池再加超滤膜的效果。
膜生物反应器不仅提高污染物的去除率，在很多情况下可作为再生水直接回用，在将来的污水处理领域膜生物反应器将会得到较多应用。
膜生物反应器在一个处理构建物内可以完成生物降解和固液分离功能，生物反应区的混合液固体浓度可以比活性污泥法高几倍。
膜生物反应器的优点是：
①容积负荷高、水力停留时间短；
②污泥龄较长，剩余物理量减少；
③避免因为污泥丝状膨胀或其他污泥沉降问题而影响抱起反应区的MLSS浓度；④在低浓度溶解氧浓度运行时，可同时进行硝化和反硝化；
⑤出水有机物浓度、悬浮固体浓度、浊度均很低，甚至致病微生物都可能被截留，出水水质好；
⑥污水处理设施占地面积小。
但膜造价高，使膜-生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；膜污染容易出现，给操作管理带来不便；能耗高。
图2-2MBR工艺流程图
表2-4出水预计分析
水质指标
CODMn
BOD5
SS
TP
进水
940
880
700
12
去除率
95.2%
99.6%
-------
--------
出水
45.12
3.52
2.1.3氧化沟工艺
1工艺介绍
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置。
池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。
具有较长的水力停留时间、较低的有机负荷和较长的污泥龄。
因此相比传统活污泥法、可以省略调节池、初沉池、污泥消化池、有的还可以省略二沉池。
氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为曝气装置特定的定位布置是氧化沟具有独特水力学特征和工作特性。
而且流程简单、操作灵活、适应性强、处理效率稳定、操作管理方便，是连续运行、连续进水连续出水，污泥沉降性能好，污泥在氧化沟内有一定好氧稳定性，无需进行污泥消化。
2工艺流程图：
3、工艺特点
优点：
a、在流态上，氧化沟的流态介于完全混合式和推流式之间，从水流流动形式上属于推流式，但由于回流比较大，刚进入池内的污水易于与沟内混合液混合吗，沟内污泥浓度和污染物浓度基本保持一致，所以，从这个意义上讲，氧化沟接近完全混合式，对水质水量的波动具有较强的适应性。
b、污泥龄长，是传统活性污泥法的3-6倍有机物，因而有机物可以在沟内获得较彻底的降解，且由于污泥负荷率低，一般能得到稳定。
c、污泥龄长，适合于硝化细菌生长，且由于沟中氧含量呈一定浓度梯度变化，可以造成缺氧环境，因而能够提高脱氮效果。
缺点：
a、滤料间水流缓慢，水力冲刷力小；
b、生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处理效果；
4、出水预计分析
表2-3出水预计分析
水质指标
CODMn
BOD5
SS
TP
进水
940
880
700
12
氧化沟去除率
81.35%
88.87%
89.72%
73.68%
出水
175.31
97.944
71.96
3.1584
二沉池去除率
30%
30%
60%
----
出水
122.717
68.5
28.784
接触氧化池去除率
出水
综上所述，任何一种方法，都能达到去除有机物和降磷脱氮的效果，且出水水质良好，氧化沟和生物接触氧化池的操作管理复杂，而MBR对氮，磷的去除效率很高，出水水质更好，故采用MBR法
第三章A2/O工艺浸没式MBR设计计算
3.1A/A/O设计参数
设计流量：
Qa=120000m3/d=5000m3/h（3-1）
污泥龄：
（3-2）
污泥产率系数：
Y=0.6（3-3）
3.2设计计算
（1）膜组件数量膜组件产水量q=400m3/d
膜组件用n为
=300（3-4）
好氧池分为10格每格30个共计300个为3列，10排
单格好氧池的宽度B=3×2+4×0.8=9.2m
单格好氧池的长度L0=10×2.7+9×0.4+2×0.8=32.2m
生物池平均水深H1=5m
V0=10BL0H1=10×9.2×32.2×5=14812m3（3-5）
（2）工艺参数复核
1好氧池的水力停留时间
HRT0=V0/Qa=14812/5000=3h（3-6）
2污泥龄
3好氧池污泥浓度。
好氧池中活性污泥挥发比fX=0.7产率系Y=0.6污泥衰减系数Kd=0.05d-1，进水BOD浓度S0=880mg/L出水BOD全部为溶解性有机物，考虑到安全系数，Se=10mg/L
好养池挥发性活性污泥浓度为X0V=
=
（3-7）
MLSS浓度=X0V/fX=7698/0.7=10984取11000mg/L
4确定回流比进水TN
=82mg/L出水TN浓度
=15mg/L回流比为
（3-8）
设计值取R=500％，其中厌氧池回流比R1=250％，缺氧池回流比R2=250％
5厌氧池污泥浓度
（3-9）
6缺氧池污泥浓度
（3-10）
（3）厌氧池计算厌氧池停留时间HRTA1=1.5h
厌氧池容积VA1=Q
HRTA1=5000×1.5=7500m3
厌氧池分为10格每格宽7.5m，深同好氧池5m
LA1=
（3-11）
（4）缺氧池的计算进水TN
=82mg/L出水TN浓度
=15mg/L脱氮速率k=0.025kgBOD5/kgMLSS
缺氧池容积
（3-12）
分10格每格宽7.5m深5m
LA2=
按照15m计算
缺氧池水力停留时间
HRTA2=VA2/Q=1.04h
总水力停留时间HRT=3+1.5+1.04=5.54h（3-13）
第四章污水处理流程工艺设计
4.1工艺流程设计及计算
4.1.1工程概况
污水经集水井进入格栅截留大颗粒有机物和漂浮物后，再由提升泵进入沉砂池，依次进入初沉池、厌氧池、缺氧池、好氧池。
然后经过二沉池，一部分经过硝化液回流，然后经过消毒出水。
4.1.2工程构筑物
1．集水井
原水在集水井中汇集，储存备用。
2．格栅
格栅是由一组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置制成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用以截留污水中较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。
被截留的物质称为栅渣。
按格栅栅条间距的大小不同,格栅分为粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）和细格栅（1.5~10mm）3类。
按格栅的清渣方法，有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅。
3．提升泵房（与中格栅合建在一起）
本设计中采用中格栅和提升泵房（两者合建在一起）。
中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组诸管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。
泵房进水角度不大于45度。
4．沉砂池
沉砂池一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。
分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。
污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。
污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。
最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。
常用的沉砂池的形式有平流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。
表4-1沉砂池的比较
池型
优点
缺点
适用条件
平流沉砂池
构造简单、沉砂效果较好且稳定，运行费用低，重力排砂方便
重力排砂时施工困难，沉沙含有机物多，不易脱水
小型、中型污水厂
曝气沉砂池
构造简单，沉砂效果较好，沉砂清洁易于脱水、机械排砂、能起预曝气作用
占地面积大、投资大、运行费用高
中型、大型污水厂
旋流沉砂池
沉沙效果好且可调节，适应性强，占地少、省投资
构造复杂、运行费用高
大、中、小型污水厂
综上所述曝气沉砂池在沉砂效果相同的情况下，对流量的变化适应能力强；可以通过曝气量控制水流的水力停留时间或在池内造成环流，有利于砂粒与有机物的分离。
因为SS含量比较高，后续都是关于生物膜法的应用，所以选用曝气沉砂池，能起到曝气与混合絮凝作用。
5．MBR工艺
由于泥和水的分离采用了膜分离技术，使得MBR有两个突出的优点。
一是出水水质好。
当采用超滤膜时，出水SS几乎为零，使得出水COD,BOD等指标大幅度降低。
根据北京市小河污水处理厂的经验，当MBR（A/A/O工艺）用于以生活污水为主的城镇污水处理时，其出水COD通常小于30mg/L，BOD小于5mg/L，氨氮小于1.5mg/L,TP小于0.5mg/L。
二是节省占地。
由于生物不会随出水流失，生物反应池中的污泥浓度可以大幅度提高，容积可以大幅度缩小。
当采用浸没式MBR时，生物反应池中的污泥浓度可达10-20g/L，比传统生物处理方法的污泥浓度提高2-7倍。
6．二次沉淀池
二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜是整个活性污泥法系统中非常重要的组成部分，是进行泥水分离和污泥部分压缩的处理单元，使混合液澄清、浓缩和回流性污泥。
二沉池是曝气池出水的分离场所，是曝气池活性污泥的来源，它的工作效果直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。
沉淀池按构造形式可分为平流式、辐流式和竖流式沉淀池，另外还有斜板（管）沉淀池。
辐流式沉淀池一般采用对称布置，有圆形和正方形。
主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥装置组成。
按进出水的形式可分为中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型，其中，中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广。
周边进水可以降低进水时的流速，避免进水冲击池底沉泥，提高池的容积利用系数。
这类沉淀池多用于二次沉淀池。
本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。
7．接触池
接触池是使消毒剂与污水混合，进行消毒的构筑物。
主要功能是消毒杀菌，去除水中的有毒有害物质。
常用的消毒方法见下表:
常用消毒方法比较如下图
方法
优点
缺点
适用对象
加氯消毒
效果可靠稳定、设备投配简单、造价运行费低
可能形成有害的氯化有机物
大中型污水厂
漂白粉消毒
漂白粉直投设备简单、运行控制简单
含氯量低，用量多
小型污水厂
臭氧氧化
效率高并能降解有机物、色、味等接触时间短且不受PH与温度影响不产生有害副产物
设备复杂，投资高消耗电能多，运行费用高，需避免残余臭氧
纳污水体卫生要求高的大中小污水厂
紫外线消毒
效率高、接触时间短、无气味产生、不改变水的理化性质
消耗电能多，运行费用高，照射灯具消耗高
小型污水厂
出水达到国家二级标准，消毒剂是起到保安作用的，目前大部分污水处理厂都采用加氯消毒或漂白粉消毒，再综合上表中的比较，本次工艺选取加氯消毒。
8.污泥浓缩池
污泥浓缩是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效方法。
污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。
污泥浓缩的方法有沉降法、气浮法和离心法。
本次课设采用污泥浓缩池。
在浓缩池中，固体颗粒借重力下降，水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出。
9.污泥脱水设备
将流态的原生、浓缩污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块的一种污泥处理方法。
经过脱水后，污泥含水率可降低到百分之五十五至百分之八十，视污泥和沉渣的性质和脱水设备的效能而定。
污泥的进一步脱水则称污泥干化，干化污泥的含水率低于百分之十。
脱水的方法，主要有自然干化法、机械脱水法和造粒法。
自然干化法和机械脱水法适用于污水污泥
4.2工艺流程图
总结
经过两个星期的幸苦奋斗，本次的课程设计不知不觉已经接近了尾声，回首过去的两个星期的点点滴滴，我们很感谢我们的指导老师—李老师。
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