水污染A2O工业课程设计.docx
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水污染A2O工业课程设计
A2/0生物脱氮除磷工艺
摘要：
该设计采用了众多脱氮除磷工艺中较为经济合理的A70工艺对进入污水厂的污水进行处理。
设计污水处理厂处理所在城市生活污水，n处理能力4万m3,有效去除水中BOD、COD、SS以及氮、磷元素，出水质量将达到国家污水综合排放标准二级标准。
本设计对污水处理厂处理流程、处理构筑物、以及高程进行了初步设计。
A70I艺由于同时脱氮和除磷的功能，相当于其他同步脱氮除磷工艺具有构造简单、总水力停留时间短、运行费用低、控制复杂性小、不易产生污泥膨胀等优点。
关键字：
A'/O;同步脱氮除磷：
水污染处理；生活污水
1前言
长期以来，城市污水处理均以去除有机物和悬浮物为目的，其工艺为普通活性污泥法.该法对氮、磷等无机营养物去除效果很差.一般來说，氮的去除率只有20%〜30%,磷的去除率只有10%〜20%・随着大量的化肥、农药、洗涤剂等高浓度氮、磷匸业废水的排出，导致城市污水中N、P浓度急剧增加，从而引起水体中溶解氧降低及水体富营养化，同时影响了处理后污水的复用.所以，要求在城市污水处理过程中不仅要有效地去除B0D和SS,而且要有效地脱氮除磷.八十年代以來，生物脱氮除磷工艺已成为现代污水处理的重大课题，特别是以厌氧一缺氧一好氧（Anaerobic—Anoxic—aerobic,简称A"/0工艺）系统的生物脱氮除磷匸艺，因其特有的技术经济优势和环境效益，越来越受到人们的高度重视。
本设计中即采用厌氧一缺氧一好氧（Anaerobic—Anoxic—aerobic,即A2/0工艺）对某城市生活污水进行处理，口处理能力50000立方米。
出水达到1996年颁布的国家综合污水排放标准叙水质要求。
A：
/0是在A/0工艺的基础上增设1个缺氧区，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区使之反硝化脱氮。
1978年美国进行了A70系统的生产性试验。
20世纪70年代末用于生产，规模为6万m3/doFl本为解决霞开浦湖等地区的富营养化，70年代进行脫氮的变型活性污泥法研究，并进行了生产性试验。
80年代改造了几个较大规模的污水处理厂，将活性污泥系统改造成A70系统达到脱氮除磷的目的。
前西徳70年代后期也开展了八/0系统的研究，并进行了生产性改造。
在我国，由于水资源短缺及水污染问题II趋严重，尤其是众多内陆湖泊的富营养化己到了造成严重危書的程度，因此，污水的脱氮除磷匸艺及实际应用也显得尤为重要。
我认为在生活中应用A70生物脱氮除磷工艺，一方面可以防止水环境污染，另一方而是北方缺水地区探索污水处理与回用的新流程，使污水处理出水达到回用水标准。
2设计任务和内容
2.1设计任务
计算A70法脱氮除磷的工艺参数
2.2设计内容
2.2.1原始数据
表2T原始数据
BOD
C0D
SS
TN
TP
进水水质
180
280
150
25
5
出水水质
20
30
<5
W1
水温:
10〜25°C；总变化系数：
Kz=l2.2.2工艺流程
回流污泥剩余污泥
a7o工艺流程图
过程：
污水酋先进入厌氧区，与同步进入的从二沉池回流的含磷污泥泯合。
随后污水进入缺氧区，反硝化菌就利用好氧区回流混合液带來的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物作为碳源进行反硝化，达到同时降低801）5与脱氮的目的，此时磷的变化较小。
接着污水进入曝气的好氧区，聚磷菌在吸收、利用污水中残留的可生物降解有机物的同时，主耍是通过分解体内存储的PHB释放能最來维持其生长繁殖。
同吋过量地摄収周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内储存起来，使出水中溶解磷溶度达到最低。
从上分析可以看出，A:
/OI艺可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是好氧池的完全硝化功能，缺氣池完成脱氮功能，而厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
所以A70工艺具有同步脱氮除磷的功能。
3设计说明书
3.1设计要点
3.3.1A2/O工艺的特点及影响的因素
（1）a2/oi艺的特点
1该工艺将厌氧段放在工艺的第一级，充分发挥了厌氧菌群承受高浓度、高有机负荷能力的优势，处理效果好，产生的污泥较一般的生物法少；
2该工艺将脫氮除磷统一在一个系统中，即简化了污水处理的操作，乂增加了处理工艺的功能。
本工艺在系统上可以称为最简单•的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；
3该工艺可用于处理工业废水比重较大的城市污水；
©该工艺是在普通活性污泥法的基础上发展起來的，因而也较易用丁•生物法处理
的老污水处理厂的改造；
⑤该工艺在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大最增殖，不易发生污泥膨胀，SVI值一般均小于100；
◎该工艺污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；
。
该工艺为污水回用和资源化开辟了新的途径，具有良好的环境效益和经济效益。
3.3.2A2/O工艺的影响因素
1污水中可生物降解有机物的影响
2污泥龄的影响
（3）DO的影响
4混合液回流比R的影响
◎污泥回流比r的影响
©TKN/MLSS负荷率的影响
Q水力停留时间HRT的影响
©温麼的彫响
⑨PH的影响
3.2主要设计参数
表3-1A70脱氮除磷工艺主要设计参数
项目
数值
B0D污泥负荷/[kgBOD$/（kgMLSS.d）]
0.13〜0.2
TN负荷/[kgTN/（kgMLSS.d）]
<0.05（好氧段）
TP负荷/[kgTP/（kgMLSS.d）]
<0.06（厌氧段）
污泥浓度/（mg/L）
3000〜5000
污泥龄/d
15〜20
水力停留时间/h
8〜11
各段停留吋间比例
（1：
1：
3）〜（1：
1：
4）
污泥回流比/%
50〜100
混合液回流比/%
300〜600
C0.2（厌氧池）
溶解氧浓度DO/（mg/L）
C0.5（缺氧池）
2（好氧池）
COD/TN
>8（厌氧池）
TP/BODs
<0.06（厌氧池）
33设计计算
（1）已知条件
表3-2原始数据
BOD
CODSS
TN
TP
进水水质
180
280150
25
5
出水水质
20
30
<5
水温：
10〜25°C;
总变化系数：
Kz=lo
查阅有关资料可知：
MLVSS/MLSS=0.7,碱度SALK=280mg/LNH4tN=26mg/L,
PH=7.0〜7J^O3-N=8mg/L
（2）设计流量Q=40000m3/d（不考虑变化系数）
（3）设计计算（用污泥负荷法）
①判断是否可采用A'/0法
COD/TN=280/25=11.2>8
TP/BOD5=5/1»0=0.03<0.06
符合要求。
②有关设计参数
BOD：
污泥负荷N=0.13kgBOD5/（kgMLSS.d）:
回流污泥浓度Xir=6600mg/L：
污泥回流比尸100%；
混合液悬浮固体浓度
r1
X=——XR=-~~X6600=3300（nig/L）r+1R1+1
混合液回流比R：
TN去除率
"叮汕x100%=刍二X100%=80%
TN025
混合液回流比R=Ctn/（1-£tn）X100%=0.8/0.2X100%=400%
取R=400%；
反应池容积
一窮=；鷲鋼黑"783.222）
NX0.13X3300
反应池总水力停留时间t-；-鬻驚=o.42（d）=O.42X24=10.08（h）；
各段水力停留时间和容积厌氧：
缺氧：
好氧=1:
1:
3
厌氣池水力停留时间t，汙10.08/5=2.02（1】）,池容V庆=16783.22/5=3356.64（nF）缺氧池水力停留时间t^=10.08/5=2.02（11）,池容V缺=16783.22/5=3356.64（m3）好氧池水力停留时间t沪10.08X3/5=6.04（11）,
池容Vv=16783.22X3/5=10069.92（m3）：
◎校核氮磷负荷
好氣段总氮负荷
厌氧段总磷负荷
©剩余污泥
AX=P*+Ps
Px=YQ0_SJ_kdVX
Ps=（SSo-SSe）X50%
取污泥增殖系数Y=0.6•污泥白身氧化率灯=0.05,将各值代入:
3=0.6X40000X（0.18一0.2）一0.05X16783.22X3.3X0.7
=3840一1938=1902（kg/d）
Ps=（0.15一0.03）X40000X50%=2400（kg/d）
AX=1902+2400=4302（kg/d）
5碱度校核
每氧化lmgNH「・N需消耗碱度7.14mg：
每还原lmgNO3-N产生碱度3.57mg：
去除BOD5产生碱度O.lmgo
剰余碱度SalkL进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化消耗碱度+去除BOD5产生碱度假设生物污泥中含氮量以12.4%计，则：
每日用于合成的总氮=0.124X1902=235.85（kg/d）
即，进水总氮中有（235.85X1000）/40000=5.90（m^/L）,用于合成。
被氧化的"114七"=进水总氮-出水总氮量-用于合成的总氮暈
=25-8-5.90=11.1（mg/L）
所需硝化的氨氮>=25-5-5.9=14.1（mg/L）
需还原的硝酸盐氮量=（40000X14.1）/1000=564（kg/d）
将各值代入：
剩余碱度Salki=280一7.14X11.14-3.57X14.1+0.1X（180一20）
=267.08（mg/厶）>10Q（mg/L）（以CaCO,计），可维持PH>7.2
6反应池主要尺寸
反应池总容积V=16783.22m3
设反应池3组，单组池容VIJl=V/2=l6783.22/3=5594.411113
有效水深h=4.0m：
单组有效面积S处=V沖=5594.41/4.0=1398.6/n2
采用5廊道式推流式反应池，廊道宽b=5m
单组反应池长度L=S供/nb=1398.6/（5X5）=56（m）
校核:
b/h=5/4.0=1.3（满足b/h=1~2）
L/b=56/5=11.2I满足L/b=5-15）
取超高为AH=1.0m,取反应池总髙H=h+AH=4.0+1.0=5.0m
G反应池进水、出水系统计算
A.进水管
单组反应池进水管设计流量
Q40000q
管道流速v=0.8m/s
管道过水断面而积A=QJv=0.231/0.8=0.289（m2）管径
=0.60（m）
B.回流污泥管
单组反应池回流污泥管设计流屋
Qr=rxQ/2=1XQ/2=40000/（2X86400）=0.231（m3/5）管道流速v=0.8m/s
管道过水断面面积A=Qr/v=0.231/0.8=0.289（m2）
管径
=0.60（ni）
取回流污泥管管径60011U11
C.进水井
进水孔过流量=（1•r）XQ/2=Q=40000/86400=0.463（m3/s）孔口流速v=0.6m/s
孔口过水断面面积A=Q2/v=0.463/0.6=0.77（m2）
孔口尺寸取：
1.3mX0.6m
进水井平面尺寸取:
2.4mX2.4m
D.出水堰及出水井
33
按矩形堰流最公式计算：
Q3=0.42屈bHN=1.86bH2
式中，=（1+r+7?
）XQ/2=3Q=1.389（m3/5）:
b为堰宽，取7.5m；H为堰上水头，m
H=（岛）'=（巖』=°21如）
出水孔过流最（?
4=Q3=1.389（m3/s）
孔口流速v=0.6m/s
孔口过水断面而积A=Q4/v=1.389/0.6=2.32（m2）
孔口尺寸取：
2.0mX1.2m
出水井平面尺寸取:
2.6mX1.2m
E.出水管
反应池出水管设计流最=Qi=0.463（m3/s）
管道流速v=0.8m/s
管道过水断面A=Qs/v=0.463/0.8=0.579（?
n2）管径
取出水管管径900mm；
校核管道流速
◎曝气系统设计计算
A.设计需氧量A0R
AOR=去除BOD5需氧量•剩余污泥中B0D的氧当最+NHj・N硝化需氧量-剩余污泥中NH4+-N的氧当量•反硝化脱氮产氧量
碳化需氧量（Dx）
=9370.42-2700.84=6669.6（炀C^/d）
硝化需氧量（Dz）
D2=4.6Q（No-皿）一4.6X12.4%XPx
=4.6X40000X（25-5）X—^―一4.6X0.124X1902
'71000
=3680一1084.9=2595.1（^O2/d）
反硝化脱氮产生的氧量（4）
D3=2.86N。
=2.86X564=1613.04（k^02/d）
AOR=6+6-Z>3=6669.6+2595.1-1613.04=7651.66（kgO2/d）
=318.82（切。
2仇）
最大需氧最与设计需氧最之比为1.3,则
AORmax=1.37?
=1.3X7651.66=9947.16（切6/d）
=414.47（fcgO2/h）
去除每lkgBODs的需氧量二AOR/[Q（S（）—Se）]=7651.66/[40000（0.18一0.02）]
=1.20（kgO2/kgBODs）
B.标准需氧量
采用鼓风曝气，微孔曝气器。
曝气器敷设于池底，距池底0.2m,淹没深度3.8m,氧转移效率吊=20%,计算温度T=25°Co将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR
S0R=
40R・G（2o）
式中，p为气圧调整系数，p=工程所在地区实际大气压为
0.912X105Pa,所以P=；：
：
：
：
：
=0.9003；Q为曝气池内平均溶解氧，取2（mg/厶）：
Cs（20）=9.17（mg/厶）
Cs（25）=8.38（m^/L）空气扩散器出口处绝对压力为：
Pb=1.013X10s+9.8X103H=1.385X105Pa
空气离开好氧反应池时含氧比G=7；；；啓.严100%=17.54%
好样反应池屮半均溶解氧饱和度
Z1.385x10517.54\
=8.38X
（莎6+亏）=9.12（“/L）
标准需氧量为：
e7651.66X9.17
=0.82（0.95X0.9003X9.12-2）X1.024（25-20）
=13114.99（^O2/d）=546.46（切。
2〃）
相应最大时标准需氧量:
SORmiK=13S0R=1.3X13114.99
=17049・49（®2/d）=710.40（切。
2〃）好氧反应池平均时供气量：
最大时供气星:
Gsmax=1・3G$=1.3X11840=15392（rn3//O
C.所需空气压力P（相对压力）
P=知+力+居+人4+Ah
式中，加+力为供风管道沿程与局部阻力之和，取h^h2=0.2m：
h3为曝气器淹没水头，h3=3.8m；/i4为曝气器阻力，取/i4=0.4m；Ah为富余水头，取
Ah=0.5m0
P=h]+h?
+居+/14+Ah
=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m
D・曝气器数量计算（以单组反应池计算）
按供氧能力计算所需曝气器数量：
人SORmax
式中，心为按供氧能力所需曝气器个数，个：
心为曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，kgO2/{h-个）
采用微孔曝气器，参照有关手册，工作水深4.3m,在供风量1〜3m3/（/z•个）时，曝气器氧利用率岛=20%,服务面积0.3〜0.75m2,充氧能力％=0.14^02/（^-个。
则：
以微孔曝气器服务面积进行校核:
符合要求
E.供风管道设计
若，供风干管采用环状布置
流量Qs=GSmax/2=15392/2=7696（m3/h）=2.14（m3/s）流速v=10m/s
管径
若，单侧供气（向单侧廊道供气）
流量
1GSmax11539220
Q^=3X亠笄=3X-^―=2565.33（7^〃）=0.71（m3/s）流速v=10m/s
管径
取支管管径为300nmi若，双侧供气（向两侧廊道供气）流量
2Gsmax215392,,
Qs双=殳X-=3X-^―=5130.67（m3//i）=lA3（m3/s）管径
取支管管径450mm⑨厌氧池设备选择（以单组反应池计算）
厌氧池设导流墙，将厌氧池分3格,每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/n?
池容计算。
厌氧池有效容积U厌=56X5X4.0=1120（m2）
混合全池污水所需功率为5X1120=5600（IV）
毋缺氧池设备选择（以单组反应池计算）
缺氣池设导流墙，将缺氧池分3格,每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/m3池容计算。
缺轼池有效容积=56X5X4.0=1120（m2）
混合全池污水所需功率为5X1120=5600（"）
O污泥回流设备
污泥回流比r=100%
污泥回流量=rXQ=1666.67（m3/h）
设回流污泥泵房1座，内设3台潜污泵（2用1备）单泵流量单=1666.67/2=833.33（m3/h）
水泵扬程根据竖向流程确定。
a内循环混合液回流设备
A.混合液回流泵
混合液回流比R=400%
混合液回流最Qr=RXQ=1666.67X4=6666.68（m3/h）设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵（2用1备）单泵流量Qr单=6666.68/8=833.33（m3/h）
B.混合液回流管
回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺氧段首端。
混合液回流管设计流量
Q400002
q6=Rx-=4x――=0.926（m3/s）
泵房进水管设计流速采用V=0.8m/s
管道过水断面A=Q6/v=0.926/0.8=1.16（th2）
管径
取泵房进水管管径1300mm校核管道流速
V=T=
0.926
=J76^=184（m/s）
C.泵房压力出水总管设计流量
Qi=Qs=0.463（m3/s）设计流速采用v=1.2m/s
管道过水断面A=Q7/v=0.463/1.2=0.39（zn2）管径
取泵房进水管管径70011U11
4结束语
A2/0工艺是颇有发展前途的污水处理工艺，该法电耗少，运行费用低并且污泥处理费用也比较少，不仅是节能污水处理工艺，同时也是经济有效的脱氮除磷较先进的技术。
该工艺在控制水体富营养化及污水回用等方面也具有广泛的应用前景；预计在我国污水处理领域中将会迅速的发展。
在我做课程设计之前我根本没想到水染控制工程有这么多这么细的专业知识及分类。
这次做课程设计，我明白了要想完成自己的课题，仅仅依靠课堂上学的那点知识是远远不够的，还需要找文献资料來作为参考。
图书馆，网上有很多资源，但真正要找到适合自己课题的，是非常不容易的。
问题要解决，那就需要自己认真思考并且有针对性有目的性的査阅文献和记录。
一个课程设计最终考察的不是学生对课本的棠握程度，它在很大程度培养了学生一种能力。
一种自己分析问题解决问题的能力；一种温故而知新的能力。
京这次课程设计來说吧，在做课程设计的开始的2天是最病苦的，不断有问题出现,要不停的找资料和向别人讨教。
有时候看资料一点头绪都没有，只能继续找其他资料补充知识。
在此次设计中我们充分借鉴国内外先进的处理工艺，并结合当地的经济概况和地理地质条件，以现有污水处理厂为实习基地。
做到了理论和实践的结合。
这是我们此次设计比较成功的地方。
当然设计中也存在很多不足之处，例如在髙程计算过程中就遇到许多难题。
在老师的悉心指导下已经基本解决。
通过这次课程设计，了解了很多前沿性的课题，并且有些还是自己感兴趣的,我想这对我以后的发展也是很有好处的。
就目前來说这点兴趣不是贵在成就，而是贵在有个H标。
并且通过这次课程设计使自己的动于能力提高很多，知识面也拓展了很多，觉得这次的课程设计作的很有意义。
在以后的设计中我们会更加认真仔细，力求做到论据充分，计算精确，设计合理，运行达标。
参考文献：
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