A2O法处理城市生活污水工艺方案设计

.附件 1：设计工艺流程图学号：课程设计题目学院A2O法处理城市生活污水工艺方案设计专业班级学生姓名指导教师环境工程2010 级环境二班2012年11月30日;.目录课 程 设 计1第一章设计概论21.1设计依据和任务21.2设计目的3第二章工艺流程的确定32.1 A 2O工艺流程的优点32.2工艺流程的选择3第三章工艺流程设计计算43.1原始设计参数43.2格栅53.3 提升泵83.4 沉砂池83.5 初次沉淀池113.6 A2/O生化反应池143.7二沉池223.8触池和加氯间253.9污泥贮泥池的设计273.10脱水间28第四章平面布置284.1 平面布置原则294.2 具体平面布置30;.课程设计课程设计任务书学生姓名：专业班级：环境工程指导教师：工作单位：题目 :A2O法处理某城市生活污水工艺方案设计已知技术参数和设计要求：1. 设计水量 ： 100000m3 /d2. 设计水质 (mg/L) ： CODCr： 390 mg/LBOD 5: 180 mg/LSS: 180 mg/LNH3-N: 40 mg/L3: 设计出水水质 ： CODCr： 60 mg/LBOD5:20 mg/LSS: 20 mg/LNH3-N: 8 mg/L4. 厂址 : 厂区设计地坪绝对标高采用15 m，进水泵房处沟底标高为绝对标高自设。指导教师签名：2012年 11月 30日教研室主任签名：2012年 11月 30日;.第一章设计概论1.1设计依据和任务3(1) 原始数据 : Q=100000m /dCODBODSSNH3-N出水水质 mg l：39018018040CODBODSSNH3-N6020208(2) 设计内容和要求设计内容主要包括：1) 文献获取：充分利用现有文献资源，获取充分的国内外相关文献。2) 工艺方案比选：对文献认真阅读后，就课题内容进行酝酿和思考，确定设计方案。3) 工艺及主要构筑物计算：对计算确定各构筑物主要尺寸及工艺流程主要运行参数。4) 设计图纸：详见设计要求。(3) 设计要求1) 根据设计任务书提供的资料及相关标准、规范进行该项目的设计，包括：学会查阅科技文献资料了解城市污水处理技术的国内外现状、发展趋势。2) 对所查阅科技文献资料进行归纳、运用，写出文献综述。3) 弄清设计思路，掌握工艺设计的程序并进行该项目的工艺设计，包括：确定工艺流程、设计计算、编制说明书及绘制工程设计图纸等。实际成果及要求包括： 设计说明书 计算书； 设计图纸;.1.2设计目的伴随着我国城乡经济的快速发展，不可避免的带来了各种各样的环境问题，环境污染，生态破坏。在“三废”污染问题中，水污染问题成为重中之重。水是生命之源，而我国又是一个严重缺水的国家，水资源分布不平衡，南多北少，东多西少，人均水资源占有量不到世界的平均水平。通过对城市污水处理厂处理工艺的选择、设计，可以培养环境工程专业学生利用所学到的水污染控制理论， 系统的掌握污水处理方案比较、 优化，各主要构筑物的尺寸、运行参数等。为他们进一步深造和学习打下基础。第二章工艺流程的确定2.1 A 2O工艺流程的优点该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞， SVI 值一般均小于 100。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。运行中勿需投药，两个A 段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。缺点：除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当 P/BOD值高时更是如此 。脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以 2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧， 减少停留时间， 防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解 浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。一体化反应池（一体化氧化沟又称合建式氧化沟） , 一体化氧化沟集曝气，沉淀，泥水分离和污泥回流功能为一体， 无需建造单独得二沉池。 基本运行方式大体分六个阶段（包括两个过程）。;.阶段 A：污水通过配水闸门进入第一沟，沟内出水堰能自动调节向上关闭，沟内转刷以低转速运转，仅维持沟内污泥悬浮状态下环流，所供氧量不足， 此系统处于缺氧状态，反硝化菌将上阶段产生的硝态氮还原成氮气逸出。在这过程中， 原生污水作为碳源进入第一沟，污泥污水混合液环流后进入第二沟。第二沟内转刷在整个阶段均以高速运行，污水污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。第三沟沟内转刷处于闲置状态，此时，第三沟仅用作沉淀池， 使泥水分离，处理后的出水通过已降低的出水堰从第三沟排出。阶段 B：污水入流从第一沟调入第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量增加， 将逐步成为富氧状态。第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的污水通过第三沟出水堰排出。阶段 C：第一沟转刷停止运转，开始泥水分离，需要设过渡段，约一小时，至该阶段末，分离过程结束。在 C 阶段，入流污水仍然进入第二沟，处理后污水仍然通过第三沟出水堰排出。阶段 D：污水入流从第二沟调至第三沟，第一沟出水堰开，第三沟出水堰关停止出水。同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起流入第二沟，在第二沟曝气后再流入第一沟。此时，第一沟作为沉淀池。阶段D与阶段 A 相类似，所不同的是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。阶段 E：污水入流从第三沟转向第二沟，第三沟转刷开始高速运转，以保证该段末在沟内为硝化阶段， 第一沟作为沉淀池， 处理后污水通过该沟出水堰排出。阶段E 与阶段 B 类似，所不同的是两个外沟功能相反。阶段 F：该阶段基本与 C阶段相同，第三沟内的转刷停止运转，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。其主要特点：工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。处理效果稳定可靠，其 BOD5和 SS去除率均在 90 -95 或更高。 COD得去除率也在85以上，并且硝化和脱氮作用明显。造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。;.固液分离效率比一般二沉池高， 池容小，能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。以下为各种好氧生物处理工艺方法的技术经济指标比较各种好氧生物处理工艺方法的技术经济指标比较技术指经济指标 *运行情况标运管适应（ BOD5方案基建行理负去能耗占地备注费稳情荷波除定况动率）氧化沟9095100100稳简适应适用于中小型污水厂、定便需要脱氮除磷地区SBR9099100100100稳简适应适用于中、小型污水处理厂定便AB 法8595100100100100一一一般需脱氮除磷的大型污水厂A2/O95般般生物膜法=90100100约稳简适应适用于小型污水厂100定便2.2工艺流程的选择本项目污水处理的特点为： 污水以有机污染为主， BOD/COD=0.75, 可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；污水中主要污染物指标BOD、COD、 SS值为典型城市污水值。针对以上特点， 以及出水要求， 现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用，处理工艺尚应硝化，考虑到NH3-N 出水浓度排放;.要求较低，不必完全脱氮。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“ A2/O 活性污泥法”。具体工艺流程：第三章工艺流程设计计算3.1原始设计参数原水水量Q=100000m3/d=1.157m3/s总变化系数 Kz2.72.71.24K z0.111157 0.11Q设计流量QmaxK zQ1.241.1571.4347m 3 / s;.3.2格栅 栅条的间隙数 n,过栅流速一般为 0.61.0m/s ，取 v=0.8 m/s ； 栅条间隙宽度 b=0.04 m;格栅个数 2 个； 格栅倾角，取 =60Q 1.4347 =0.717 m3/s20由最优水力断面公式得栅前水深h = 0.47mB1 =2h=2 0.47=0.94mQsinnbhv3式中 Q-污水设计流量， m/s ； - 格栅倾角， ( o ) ，取 =60 0;b -栅条间隙， m，取 b=0.04 m;n-栅条间隙数，个；h-栅前水深， m，取 h=0.47m;v-过栅流速， m/s, 取 v=0.8 m/s;隔栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则：1.4347sin600n0.040.470.82=44.4取 n=45( 个)则每组中格栅的间隙数为45 个。栅槽宽度 B设栅条宽度S =0.01m则栅槽宽度B = S(n-1)+bn=0.01(45-1)+0.04 45=2.24m;. 进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道 B1=2.0 m ，其渐宽部分展开角度 1=20 0LBB12.24 0.941.79m1tan 12 tan 20 02栅槽与出水渠道连接处渐窄部分L2LL11.790.895 m222通过格栅的水头损失Sb43h 2v2sink2gg -重力加速度， m/s2k -系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3 ；-阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42 。v2sinkh 22g42.42( 0.01) 30.82 sin 60 030.0419.6=0.03m栅后槽总高度 HH=h+h1+h2 =0.47+0.3+0.03=0.8m栅槽总长度 LLL 1L2H 10.5 1.0tan 60H 1hh1=0.47+0.3=0.77m;.L L1 L2 0.51.0H 1=1.79+0.895+0.5+1.0+0.77 =4.6mtan 60tan 60 每日栅渣量 W86400Q maxW186400 1.4347 0.03W10003.0m3/d1000K z1.24W 0.2m3/d ，宜采用机械清渣设备选型采用 GH 型链式旋转除污机，型号为GH 800技术参数格栅宽度栅条净距过栅流速电机功率800mm1689.28m 3沉淀池总高 HH=h 1 +h 2 +h 3 +h 4 +h 5式中： h 1 保护高度， h 10.3m；h 3 缓冲高度， h 3 0.3+0.4=0.7mh 4 底坡落差， h 40.47mH=h 1 +h 2 +h 3 +h 4 +h 5 =0.3+3+0.7+0.62+1.04=5.66m径深比校核D = 29 =9.7 在 612 范围内，符合要求 h2 3设备选型当 D20m时，一般采用周边传动刮泥机。选 ZG周边传动刮泥机，型号为 ZG22 技术参数适用池径电机功率刮泥板边缘线速度中心载荷周边载荷;.22m1.5w23 m/min5395558860经过一级处理后， BOD 的去除率为 20% ， SS 的去除率为 20% ， 则从初沉池流出的污水中 BOD80%144mg/l，SS18080%144mg/l。3.6 A2/O生化反应池生化池由三段组成，既厌氧段、缺氧段、好氧段。在厌氧段，回流的好氧微生物因缺氧而释放出磷酸盐，同时得到一定的去除。缺氧段虽不供氧，但有好氧池混合液回流供给 NO3N 作电子受体，以进行反化硝脱氮。在最后的好氧段中，好氧微生物进行硝化和去除剩余 BOD的同时，还能大量吸收溶解性磷酸盐，并将其转化为不溶性多聚正磷酸盐而在菌体内贮藏起来，通过沉淀池排放剩余污泥而达到除磷的目的。生化池示意图见图2-4 。.已知条件设计流量：3Q=100000m/d( 不考虑变化系数 )设计进水水质：BOD(S )=144mg/l；COD=390mg/l ；SS=144mg/l；NH3-N =40mg/l0设计出水水质 :COD60mg/L， BOD（SE ） 20mg/L，SS20mg/L，NH3-N8mg/L1. 设计计算 ( 污泥负荷法 )有关设计参数 BOD污泥负荷： N=0.14kg BOD5/(kgMLSS*d)回流污泥浓度： XR=6000(mg/L)污泥回流比： R=100%混合液悬浮固体浓度：XR1X R6000 3000(mg / L)1R1 1;. 反应池容积 VVQS010000014434285.7(m3 )NX0.143000 反应池总水力停留时间V34285.70.34( d) 8.20(h)tQ 100000 各段水力停留时间和容积厌氧：缺氧：好氧 1：1：3厌氧池水力停留时间 :18.20 1.64(h)t115厌氧池容积 : V134285.76857.14( m3 )5缺氧池水力停留时间:1缺氧池容积 :V25好氧池水力停留时间:3厌氧池容积 :V35 剩余污泥量 W生成的污泥量 W118.21.64(h)t 2534285 .76857.14(m3 )38.204.92( )t3h534285 .720571.42(m3 )W1Y (SoSe )Q式中：Y 污泥增殖系数，取 Y=0.6。将数值代入上式：W1Y( SoSe )Q0.6(0.1440.02)1000007440kg / d内源呼吸作用而分解的污泥W2W2kd X r V式中：kd 污泥自身氧化率，取kd =0.05 。;.Xr 有机活性污泥浓度，rMLVSS0.75（污泥试验法）X =fX， fMLSSX =0.75 3000=2250mg/LrW2 kd X r V 0.05 2.25 17142.851928.57kg / d1929 kg / d不可生物降解和惰性的悬浮物量（NVSS）W3，该部分占 TSS约 50%W3(TSSTSSe )50%Q(0.1440.02)50%1000006200kg / d剩余污泥产量 WW=W-W +W =11711kg/d123反应池主要尺寸反应池总容积 :V=34285.7m33设反应池 2 组，单组池容积V 单=V/2=17142.85(m )单组有效面积 S单 = V单 =2637.36m3h采用 5 廊道式推流式反应池，廊道宽b7.5m单组反应池长度L= S单 = 2637.36 =70.3mB57.5校核： b/h=7.5/6.5=1.15(满足 b/h=1 2) ；L/b=70.3/7.5=9.37(满足 l/h=5 10) ；取超高为 0.5m，则反应池总高H=0.5+6.5=7m反应池进、出水系统计算1) 进水管单组反应池进水管设计流量Q1 = Q =0.717 m 3/s2管道流速 v=0.98 m/s管道过水断面面积 A=Q/v=0.73m 214A40.730.964(m)管径 d3.14取出水管管径 DN1000mm;.校核管道流速= Q =0.717=0.96 m 3/sA (0.98)2 22) 回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量QR1000003QRRQ1.0=1.157(m /s)管道流速取 v 1=0.73 (m/s)取回流污泥管管径DN1000 mm3) 进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量： Q2 =(1+R)Q/2=(1+1)100000 864002=1.157m3/s)孔口流速 v=0.65m/s ，孔口过水断面积A=Q2 /v=1.157 0.60=1.93(m 2)取圆孔孔径为 2000 mm进水井平面尺寸为6 6(mm)4) 出水堰及出水井 . 按矩形堰流量公式计算：Q3 =0.42 2g b H1.5=1.86 bH1.5式中(1 1)Q 3.5(1 1)1.1573.54.05(m3 / )Q32s2b堰宽， b=7.5 m;3.5安全系数H 堰上水头， m2H(Q3) 30.438 m1.86b出水孔过流量 Q4 =Q3 =4.05(m3/s)孔口流速 v0.7m / s孔口过水断面积A=Q = 4.05 =5.78m30.7取出水井平面尺寸 :1.3 7.5 m m;.5) 出水管单组反应池出水管设计流量 :Q =Q3=2.025 m 3/s52管道流速 v=0.96 m/s管道过水断面 A=Q5 / v=2.025 0.96=2.1m2管径4A42.11.643( m)d3.14取出水管管径 DN1700mm校核管道流速= Q5 =0.9 m/sA 曝气系统设计计算1) 设计需氧量 ORa Q (SSe )b XVV4.6N r2.6NO3其中：第一项为合成污泥需要量，第二项为活性污泥内源呼吸需要量， 第三项为消化污泥需氧量，第四项为反硝化污泥需氧量2) 的氨氮中被氧化后有 90%参与了反硝化过程，有 10%氮仍以 NO3 存在3) 用于还原的 NO -N=(40-8)90%=28.8mg/L3仍以 NO3 存在的 NO3 -N=(40-8)10%=3.2 mg/L4) 取 a 0.6,b 0.07ORa Q (S Se ) b XVV 4.6 N r2.6NO3=0.6100000 (0.144-0.020)+0.0726200 3.0+(4.6-2.6)15 90% 10000010 3 -4.6 15 10% 10000010 3=14952kg d =623kg h所以总需氧量为 14952 kg d =623kg h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4 ，则OR m ax =1.4623=872.2 kg h;.除 1kgBOD 5 的需氧量=O R=14952=1.206 kgO2kgBOD 5Q(S0100000 (0.144 0.02)SE )5) 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 E A =20%，计算温度T=25 ，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量 SORAOR C sb( 20)SOR(T 20)C sm(T ) C L 1.024=25287.04kgO2 d =1054.04 kgO2 h相应的最大标准需氧量OR max =1.4 SOR=1475.7 kg hGS= SOR100=1054.04100 17567.3 m3 h0.3EA0.3 20最大时的供气量 GS m ax =1.4G S =24594.3 m3 h6) 所需空气压力 pp h1h2h3 h4h 0.2 3.8 0.40.5 4.9m式中 h1h20.2m 供凤管到沿程与局部阻力之和h33.8m 曝气器淹没水头h40.4m 曝气器阻力h 0.5m 富裕水头7) 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。n 1 = ORm ax = 1475.7 =5271 个2q20.14供风管道计算供风干管道采用环状布置;.流量 QS =0.5GS max =12297.2 m 3 h =3.42 m3 s流速 v10m / s管径4QS43.420.66(m)d3.1410取干管管径为 DN700mm，单侧供气 ( 向单侧廊道供气 ) 支管QS单 =1G max=4099.05 m3h =1.14 m3 s32流速 v10m / s管径 d4Q S41.140.38(m)103.14取支管管径为 DN400mm双侧供气 QS双 =2QS单 =2.28 m 3 s流速 v10m / s管径d4QS双42,280.54( )103.14m取支管管径 DN550mm(3) 厌氧池设备选择 ( 以单组反应池计算 ) 厌氧池设导流墙，将厌氧池分成 3 格。每格内设潜水搅拌机 1 台，所需功率按 5W / m 3 池容计算。厌氧池有效容积 . V厌507.55.0=1875m 3混合全池污水所需功率为 5 18759375W污泥回流设备污泥回流比 R100%回流污泥量 QR =RQ=1 100000 m3 d4166.7 m3h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 =0.54166.7 =2083.4m3 /d水泵扬程根据竖向流程确定。(4) 混合液回流设备1) 混合液回流比 R内200;.混合液回流量内33/hQR =QR =2 100000=200000 m /d=8333.3m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=0.5Q R =2083.3 m 3 /d22) 混合液回流管。Q3混合液回流管设计Q6 =R内=1.157 m /s泵房进水管设计流速采用v1.5m / s34 A4 1.1571.2(m)管径 d3.14取泵房进水管管径 DN1200mm校核管道流速：= 1.157 =1.02 m/s1.2243) 泵房压力出水总管设计流量Q7=Q =1.157 m 3/s6设计流速采用 v1.2m / s管道过水断面积 A=Q7 =0.96m2管径4 A4 0.961.1(m)d3.14取泵房压力出水管管径DN1200mm;.反应池计算简图3.7二沉池采用中心进水周边出水辐流式二次沉定池已知条件Q100000(m3 / d )4166.67( m3 / h)A2 / O反应池悬浮固体浓度X3000(mg / L)二沉池底流生物固体浓度Xr6000(mg / L )回流污泥比R100%;.沉淀池计算简图设计计算 沉淀部分水面面积F ，根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷q1.5(m3 /(m 2h) ，设两座二沉池， n2 .FQ4166.671388.9(m 2 )n q2 1.5 池子直径 DD4F41388.942(m)沉淀部分水面面积 F=121385.4D4二次沉淀池表面负荷qQ4166.67m3/m 2 hnF1.5.2 1385.4 校核固体负荷GG24 (1R)QX24 (11)4166.673433.1 kg /(m 2 d )F1385.4 沉淀部分的有效水深h2 ， 设沉淀时间：t2.5( h)h2q t 1.52.53.75(m) 沉淀区的容积 V,设计采用周边传动的刮吸泥机排泥, 污泥区容积按 2h贮泥时间确定 .V2 T(1R)QX2 2(11)4166.67300011111.12(m3 )XX r30006000;.每个沉淀池污泥区的容积VV11111.125555.56(m3 )22污泥区高度h4污泥斗高度 .设池底的径向坡度为 0.05,污泥斗直径 D