水污染A2O工业课程设计.docx

1、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

2、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（AnaerobicAnoxic 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

3、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（AnaerobicAnoxic 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/do Fl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

4、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BODC0DSSTNTP进水水质180280150255出水水质20305W1水温:1025

5、 C； 总变化系数：Kz = l 2.2.2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

6、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

7、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；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PH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

8、污泥负荷/kgBOD$/(kgMLSS. d)0. 13 0. 2TN 负荷/kgTN/(kgMLSS. d)0. 05 （好氧段）TP 负荷/kgTP/(kgMLSS. d)8 （厌氧池）TP/BODs0. 06 （厌氧池）33设计计算（1）已知条件表3-2原始数据BODCOD SSTNTP进水水质180280 150255出水水质20308TP/BOD5=5/1 0=0.03 =25-5-5.9=14.1 (mg/L)需还原的硝酸盐氮量= (40000 X 14.1)/1000 = 564 (kg/d)将各值代入：剩余碱度 Salki= 280 一 7.14 X 11.1 4- 3.57

9、X 14.1 + 0.1 X (180 一 20)=267.08(mg/厶) 10Q(mg/L)(以 CaCO,计)，可维持 PH7.26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 V IJl=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/(5 X 5) = 56(m)校核:b/h = 5/4.0 = 1.3(满足b/h = 12)L/b = 56/5 = 11.2

10、 I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 = 5.0mG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Q 40000 q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 = rx Q/2 = 1 X Q/2 = 40000/(2 X 86400) = 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=

11、0.60 (ni)取回流污泥管管径60011U11C.进水井进水孔过流量= (1 r) X Q/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：1.3m X 0.6m进水井平面尺寸取:2.4m X 2.4mD.出水堰及出水井3 3按矩形堰流最公式计算：Q3 = 0.42屈bHN = 1.86bH2式中，= (1 + r + 7?) X Q/2 = 3Q = 1.389(m3/5): b 为堰宽，取 7.5m； H 为 堰上水头，mH =(岛)=(巖=21

12、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：2.0m X 1.2m出水井平面尺寸取:2.6m X 1.2mE.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A0RAOR=去除BOD5需氧量剩余污泥中B0D的氧当最+NHjN硝化需氧量-剩余污 泥中NH4+-N的氧当量反硝

13、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 4.6 X 12.4% X Px=4.6 X 40000 X (25 - 5) X 一 4.6 X 0.124 X 1902 7 1000=3680 一 1084.9 = 2595.1(O2/d)反硝化脱氮产生的氧量(4)D3 = 2.86N。= 2.86 X 564 = 1613.04(k02/d)AOR = 6 + 6 - Z3 = 6669.6 + 2595.1 - 1613.04 = 7651.66(kgO2/d)=318.82(切。2

14、仇)最大需氧最与设计需氧最之比为1.3,则AORmax = 1.37? = 1.3 X 7651.66 = 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=25Co将实际需氧量AOR换算成标准状态 下的需氧量SORS0R = 40R G(2o)ppCsm(T) - CL) X 1.024(-20)式中，p为

15、气圧调整系数，p = 工程所在地区实际大气压为0.912 X 105Pa,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 = 1.013 X 10s + 9.8 X 103H = 1.385 X 105Pa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Z1.385 x 105 17.54=8.38 X(莎6+亏) = 9.12(“/L)标准需氧量为：e 7651.66 X 9.17=0.82(0.95

16、 X 0.9003 X 9.12 - 2) X 1.024(25-20)=13114.99(O2/d) = 546.46(切。2)相应最大时标准需氧量:SORmiK = 13S0R = 1.3 X 13114.99=1704949（2/d） = 710.40（切。2） 好氧反应池平均时供气量：最大时供气星:Gsmax = 13G$ = 1.3 X 11840 = 15392(rn3/OC.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hh2= 0.2m： h3为曝气器 淹没水头，h3 = 3.8m； /i4为曝气器阻力，取/i4 = 0

17、.4m； Ah为富余水头，取Ah = 0.5m 0P = h + h? + 居 + /14 + Ah=0.2 + 3.8 + 0.4 + 0.5 = 4.9mD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13m3/(/z 个)时， 曝气器氧利用率岛=20%,服务面积0.30.75m2,充氧能力 = 0.1402/(- 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，

18、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1 GSmax 1 15392 2 0Q=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2 Gsmax 2 15392 , ,Qs双=殳 X -=3X - = 5130.67(m3/i) = lA3(m3/s) 管径取支管管径450mm 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

19、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=56 X 5 X 4.0 = 1120(m2)混合全池污水所需功率为5 X 1120 = 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= 56 X 5 X 4.0 = 1120(m2)混合全池污水所需功率为5 X 1120 = 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.

20、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 = 1666.67 X4 = 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Q 40000 2q6 = 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

21、= 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70011U114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；

22、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

23、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：1晋口亚、胡双启主编.水污染控制技术与工程.北京：兵器工业出版社, 20052高廷耀主编.水污染控制工程.（下册）北京：高等教育出版社，19893王宝贞主编.水污染控制工程.北京：高等教育出版社19904孙彗修等主编.排水工程（上）北京：中国建筑工业出版社.20005张希衡主编废水治理工程.北京：冶金工业出版社，19846张自杰等主编.排水工程（下）北京：中国建筑工业出版社.20007尹士君、李亚峰编著.水处理构筑物设计与计算.北京：化学工业出版 社.2004