环境工程课程设计AAO工艺.docx

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1、环境工程课程设计AAO工艺 1 设计任务及资料 1.1 设计任务 根据已知资料，设计A2/O生物处理系统 1.2 污水水质及设计要求 设计水量 Q=3000m3/d 设计资料：设计进水、出水水质见表 处理系统项目BOD5COD SS NH4+-N T-P pH 进水mg/L 300 500 100 50 10 6.59.0 出水mg/L 10 50 10 5 1 2 A2/O工艺的设计流量、处理效率等计算 2.1 设计流量计算 根据原始数据与基本参数，首先判断是否，可采用A2/O法。 COD/TN=500/50=108，BOD5/TP=300/10=3020，符合条件，可采用A2/O 法。 设

2、计流量：Q=3000m3/d=125m3/h=0.035 m3/s 2.2 去除率的计算 2.2.1 溶解性BOD5的去除率 活泩污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5和非溶解性 BOD5二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD5。因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD5 从处理水的总BOD5值中减去。 取原污水BOD5值（S0）为300mg/L，经初次沉淀池及缺氧池、厌氧段处理，按降 低25考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（S）为： S300（1-25）225mg/L 计算去除率，对此，首先按式BOD55?（1

3、.42bXC e）=7.1XC e计算处理水 中的非溶解性BOD5值,上式中 C e处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准20mg/L; b-微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，取0.09； X -活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4 得BOD 57.1?0.09?0.4?205.1mg/L. 处理水中溶解性BOD 5值为：20-5.114.9mg/L ，去除率： % 38.93%100225 9 .14225=?-= 2.2.2 COD r 的去除率 进水COD c 为300mg/L ； % 66.7%1000 03010003=?-= 2.2.3 SS 的去除率 进水S

4、S 为100mg/L ，出水SS 为10mg/L % 90%100100 10100=?-= 2.2.4 总氮的去除率 出水标准中的总氮为5mg/L ，入水总氮取50mg/L ，总氮的去除率为： %95%10050 550=?-= 2.2.5 磷酸盐的去除率 进水中磷酸盐的浓度为10mg/L 计。如磷酸盐以最大可能成Na 3PO 4计，则磷的含量为100.189=1.89mg/L.注意：Na 3PO 4中P 的含量在可能存在的磷酸盐（溶解性）中是含量最大的，这样计算出来的进水水质中的磷含量偏大，对整个设计来说是偏安全的。 磷的去除率为 % 47.09%1001.89 11.89=?-= 3 污

5、水处理工艺流程的选择 这种污水中含有大量的有机污染物和悬浮颗粒污染物，而且含有氨氮比较多。该污水的可生化性强，易于好氧生化处理。根据污水进水水质和污水处理的排放标准要求，污水处理工艺要求能除碳、脱氮、除磷和去除污水中悬浮污染物. 污水处理站规模3000m 3/d ，为小型污水处理站。选择的污水处理工艺应具有占地面积小，投资省，操作控制和维护管理简单，自动化程度高等特点。宜于小型生活污水处理的工艺有氧化沟工艺、SBR 工艺和A2O 工艺。这三个系列污水处理工艺 均具有去除水中BOD 5、脱氮、除磷功能。经技术经济比较，本方案推荐选用目前应用广泛，技术先进、成熟可靠A 2/O 污水处理工艺，氧化沟

6、工艺因占地面积较大，处理效率慢，故不适宜使用。 4 A 2 /O 生物处理的概述及发展 4.1 A 2/O 工艺的原理 首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能为释放磷，使污水中P 的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中的BOD 5浓度下降；另外，NH 3-N 因细胞的合成而被去除一部分，使污水中的NH 3-N 浓度下降，但NO 3-N 含量没有变化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入大量NO 3-N 和NO 2-N 还原为N 2释放至空气，因此BOD 5浓度下降，NO 3-N 浓度大幅度下降，而磷的变化很小。 在好氧池

7、中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH 3-N 浓度显著下降，但随着硝化过程使NO 3-N 的浓度增加，P 随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。 A 2/O 工艺它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NO 3-N 应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。 4.2 工艺流程 进水 格栅 提升泵房 沉砂池 砂水分离 砂 初沉池 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 接触池 排放 消毒剂 初沉污泥 泵房 浓缩池 贮泥池 脱水间 泥饼 4.2 A2/O工艺的特点 （1）厌氧、缺氧、好

8、氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。 （2）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。 （3）在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般100，不会发生污泥膨胀。 （4）污泥中磷含量高，一般为2.5%以上。 （5）脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。 4.3 A2/O工艺的应用发展 20世纪80年代末90年代初，A2/O工艺因其较好的除磷脱氮效果而逐渐应用于城市污水处理之中，并且成为主流。在此阶段，氮磷

9、污染物控制与去除技术的研究及相关技术的应用成为水环境污染控制日益紧迫的重要课题。20世纪90年代以来，随着具有脱氮除磷功能污水处理工艺的研究应用，发现A2/O工艺本身存在的缺陷，即硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，很难在同一系统中同时获得氮、磷的高效去除，阻碍着生物除磷脱氮技术的应用，因此为解决这些工艺矛盾，研究者们进行了大量研究来进行工艺改进，开发出倒置A2/O、UCT、A+A2/O等工艺，尤其对倒置A2/O进行了大量研究，现已完成了对其原理与特点、运行参数的研究，并通过生产试验研究，现已有部分污水厂已采用该工艺并取得了良好的运行效果，如常州北城污水厂、

10、青岛团岛污水厂、青岛李村河污水处理厂等。 5 A2/O生物处理系统的设计与计算 5.1 设计参数 进水水质： BOD5=300mg/l CODcr=500mg/l SS=100mg/l NH4+-N=50mg/l T-P=10mg/l 出水水质： BOD5=10mg/l CODcr=50mg/l SS=10mg/l NH4+-N=5mg/l T-P=1mg/l 5.2 设计计算 5.2.1 污泥回流比，R = 100% 5.2.2 BOD5 污泥负荷, Ns = 0.2kgBOD /(kgMLSS d)； 校核 N s =K 2S e f/ K 2取0.0185 S e =14.9 =0.93

11、83 f=0.75代入公式得0.22kgBOD /(kgMLSS d) 计算结果确定，Ns 的值取的是适宜的 5.2.3 回流污泥浓度，X R =6 000mg/L ； 5.2.4 水力停留时间，h Q V t 2.13000 44.3601= = 5.2.5混合液活性污泥浓度， 1 60003000 111R R X X R = = ?=+ 5.2.6 反应池容积 030002251125 0.23000 Q S V N X ?= = =? 5.2.7 反应池总水力停留时间 11250.37593000 V t d h Q = = 5.2.8 各段水力停留时间和容积 厌氧：缺氧：好氧1：1：

12、4 厌氧池水力停留时间1/69 1.5h t =?=厌，池容31/61125187.5m V =?=厌 缺氧池水力停留时间1/69 1.5h t =?=厌，池容31/61125187.5m V =?=厌 好氧池水力停留时间2/396h t =?=好，池容32/31125750m V =?=好 曝气池有效面积S 单 设反应池2 组，单组池容V 单 3 = V 1125 =562.5m 22V 单 有效水深h =4.2m 单组有效面积 3 = V 562.5S = =133.93m h 4.2 单单 采用5 廊道推流式反应池，廊道宽b =10m ， 单组反应池长度L L= S 133.93= =3

13、.83m B 75 ?单 校核B/H=1.67符合要求，介于12之间 取超高为0.5m ，则反应池总高H =4.2+0.5=4.7m 5.2.9 反应池进、出水系统计算 5.2.9.1 进水管 Q=0.03471.2=0.0416 m 3/s(1.2为安全系数） 管道流速 v=0.98 m/s 管道过水断面积 A=Q/v=0.0416/0.98=0.0424 m 2 管径 440.0424 0.23A d m ?= = = 取出水管管径DN250mm 5.2.9.2回流污泥管 单组反应池回流污泥管设计流量 3 300001.2 1.0 1.20.01/864004 R d Q R Q m s

14、=?=? ?=? (1.2安全系数) 管道流速取 v 1=0.70(m/s) 取回流污泥管管径 DN 250 mm 5.2.9.3进水井 反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量 Q 2=(1+R)Q/2=(1+1)?3000/86400/2=0.035m 3/s 孔口流速 v=0.8m/s ， 孔口过水断面积 A=Q 2/v=0.017/0.8=0.044(m 2) 孔口尺寸取m m 1.02.0? 进水竖井平面尺寸m m 5.25.2? 5.2.9.4 出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算：3 3 2230.422 1.86Q g bH bH = 3 4(1)0.07m /2 Q Q R R s

15、=+=内 b 堰宽，b=7m H-堰上水头,2 2 3 3 3 0.07()0.031.86 1.867Q H m b ?= ? 出水井平面尺寸为 0.037（m m ） 5.2.9.5 出水管 单组反应池出水管设计流量 反应池出水管设计流量Q 5=Q 3/2 =0.035 (m 3/s) 管道流速s m v /8.0= 管道过水断面积A= 2 50.0350.0440.8 Q m v = = 管径 m A d 24.014 .3044.044=?= = 取出水管管径DN250mm 校核管道流速52 0.0350.71/0.253.14( ) 2Q v m s A = = =? 5.2.10

16、曝气系统设计计算 （1）设计需氧量 3 () 4.6 2.6R e V r O a Q S S b X V N N O ?=-+- 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)氨氮中被氧化后有90%参与了反硝化过程，有10%氮仍以3NO -存在 (3)(3)用于还原的3(3015)90%13.5/N O N m g L -=-?= 仍以3NO -存在的3N O N -=(3015)10% 1.5/mg L -?= (4)取0.6,0.07a b = 3() 4.6 2.6R e V r O a Q S S b X V N

17、 N O ?=-+- =)0064.014.0(30006.0-?+0.0726200 3.0?+3103000%9015)6.26.4(-?- 3 10 3000%10156.4-?- d kg /78.5802= 所以总需氧量为5802.78/kg d =241.8/kg h 最大需要量与平均需氧量之比为1.4，则 h kg O Q R /5.3388.2414.14.1max =?= 去除1kgBOD 5的需氧量 5 2/16) 02.014.0(300078.5802) (kgBOD kgO S S Q O e R =-?= - (5)标准需氧量 采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于

18、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。 h kgO h kgO C C C AOR OR T L T sm S /9.407/9.9788204 .1)212.9909.095.0(82.017 .978.5082204 .1)(225 ) 20()() 20(=?-?= ?-?= -相应的最大标准需氧量h kg OR OR /1.5714.19.4074.1max =?= h m E SOR G A s /679820 3.09.4071003.03 =?= ?= 最大时的供气量h m G G S S /951867984.14.13max =

19、?= (6)所需空气压力p m h h h h h p 9.45.04.08.32.04321=+=?+= 式中 阻力之和供凤管到沿程与局部 m h h 2.021=+ 曝气器淹没水头m h 8.33 曝气器阻力m h 4.04= 富裕水头m h 5.0=? (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。 )(204014 .021.5712max 1个=?= ?= c q OR n 5.2.11 供风管道计算 供风干管道采用环状布置。 流量s m h m G Q S S /32.1/47592 3 3 max = 流速s m v /5= 管径m v Q d S 58

20、.014 .3532.144=?= = 取干管管径为DN600mm ，单侧供气(向单侧廊道供气)支管 s m s Q S /44.0/33m .15862 9518313 3 =?= 单 流速s m v /5= 管径m v Q d S 33.0544.044=?= = 单 取支管管径为DN400mm 双侧供气s Q Q S S /88m .023=单双 流速s m v /5= 管径47m .054=?= 双S Q d 取支管管径DN500mm 5.2.12 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 3 /5m W 池容计算。 厌氧

21、池有效容积.3507.5 5.0=1875m V =?厌 混合全池污水所需功率为518759375W ?= 污泥回流设备 污泥回流比%100=R 回流污泥量h m d m RQ Q R /125/300033= 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h Q R /5m .621252 13 =?= 单 水泵扬程根据竖向流程确定。 5.2.13 混合液回流设备 (1)混合液回流比%200=内R 混合液回流量h m d Q R Q R /250/60000m 3000233=?=内 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h Q Q R R /

22、5m .624 2502 2 13 = ? =单 (2)混合液回流管。 混合液回流管设计s Q R Q /035m .02 3 6=内 泵房进水管设计流速采用s m v /0.1= 管道过水断面积2 6035.01 035.0m v Q A = = m A d 211.014 .3035.044=?= = 取泵房进水管管径DN250mm 校核管道流速：0.694 0.9/1 4 v m s = =? s m v /069.00625 .04 035 .0=?= (3)泵房压力出水总管设计流量s m Q Q /035.0367= 设计流速采用s m v /2.1= 管道过水断面积2 7029.0

23、2 .1035.0m v Q A = = 管径m A d 192.014 .3029.044=?= = 取泵房压力出水管管径DN200mm 6 二沉池 1.二次沉淀池是活性污泥系统的重要组成部分，它用以澄清混合液并回收，浓缩活性污泥，因此，其效果的好坏，直接影响出水的水质和回流污泥的浓度.因为沉淀和浓缩效果不好，出水中就会增加活性污泥悬浮物，从而增加出水的BOD 浓度；同时回流污泥浓度也会降低，从而降低曝气中混合及浓缩影响净化效果. 2.二沉池除了进行泥水分离外，还进行污泥浓缩和暂时储存污泥，由于二沉池需要完成污泥浓缩的作用，往往所需要的池面积大于只进行泥水分离所需要的面积. 3. 进入二沉池

24、的活性污泥混合液浓度（20004000mg/L ），有絮凝性能，因此属于成层沉淀，它沉淀时泥水之间有清晰的界面，絮凝体结成整体共同下沉，初期泥水界面的沉速固定不变，仅与初始浓度有关.活性污泥的另一个特点是质轻，易被出水带走，并容易产生二次流和异重流现象，使实际的过水断面远远小于设计的过水断面. 4. 由于进入二沉池的混合液是泥，水，气三相混合液，因此沉降管中的下降流速不应该超过0.03m/s.以利于气，水分离，提高澄清区的分离效果. 设计参数 为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=2.5h ，表面负荷为1.5m 3/（m 2?h -1）。 6.1 池体实际计算 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 )/(5.123h m m q ?=，（其中q=1.01.5)/(23h m m ?） 设二座辐流式沉淀池， n=2，则有 2 300041.67()242 1.5 Q F m n q = = =? 池子直径4441.67 7.28()F D m ?= = =