环境工程课程设计全解.docx

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1、环境工程课程设计全解 环境工程课程设计 课题名称：A2/O活性污泥法中核心构筑物池设计 院系： 得分： 完成时间： 2022 年 7月 4 日 课题名称A2/O活性污泥法中核心构筑物池设计A2/O池 设计条件： 某城区拟采用活性污泥法中的A2/O工艺处理其生活污水， 设计生活污水流量为80000m3/d； 为250mg/L，TP为4 mg/L，SS为250 mg/L，COD为450 mg/L ，进水水质：BOD 5 TN为20 mg/L。 出水水质要求：BOD 为20mg/L，COD为60 mg/L ,TP为0.5 mg/L，SS为20 mg/L， 5 TN为5 mg/L。 排放标准：（GB8

2、978-1996）污水综合排放标准 设计要求： 设计说明书一份(不少于5000字)，内容要求： (1)掌握A2/O法二级污水处理厂主要构筑物的设计计算及计算机绘图方法，主要包括格栅、污泥泵房、沉砂池、A2/O池、二沉池、污泥浓缩池、以及高程的计算. (2)确定A2/O池的尺寸、曝气系统的供气量。 (3)绘制A2/O池的平面布置图和剖面图。 参考资料：参考资料： 1 1 张自杰.排水工程M.北京：中国建筑工业出版社，1996 2 孙力平.污水处理新工艺与设计计算实例M.北京：科学出版社,2022 3 娄金生编.水污染治理新工艺与设计M.北京：海洋出版社，1999，3 4 曾科，卜秋平，陆少鸣.污

3、水处理厂设计与运行M.北京:化学工业出版社,2022 5 高廷耀,顾国维.水污染控制工程M.北京：高等教育出版社，1999 6 张中和.排水工程设计手册M.北京：中国建筑工业出版社，1986 7 郑兴灿. 污水生物除磷脱氮技术M.北京：中国建筑工业出版社，1992 1.A2/O活性污泥法中核心构筑物池设计 设计条件： 某城区拟采用活性污泥法中的A2/O工艺处理其生活污水， 设计生活污水流量为80000m3/d； 进水水质：BOD 为250mg/L，TP为4 mg/L，SS为250 mg/L，COD为450 5 mg/L ，TN为20 mg/L。 为20mg/L，COD为60 mg/L ,TP为

4、0.5 mg/L，SS 出水水质要求：BOD 5 为20 mg/L，TN为5 mg/L。 排放标准：（GB8978-1996）污水综合排放标准 设计要求： (1)掌握A2/O法二级污水处理厂主要构筑物的设计计算及计算机绘图方法，主要包括格栅、污泥泵房、沉砂池、初沉池、A2/O池、二沉池、污泥浓缩池、以及高程的计算. (2)确定格栅、污泥泵房、沉砂池的尺寸。 (3)绘制沉砂池的平面布置图和剖面图。 A2/O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。

5、 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。 A2/O工艺流程的缺点： 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。 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

6、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。 2.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

7、，通过沉淀池排放剩余污 泥而达到除磷的目的。 设计参数： （1）设计流量： Q=80000m3/d(不考虑变化系数) （2）设计进水水质： BOD5=250mg/l ；COD=450mg/l ；SS=250mg/l；NH3-N =20mg/l （3）设计出水水质:COD60mg/L，BOD（SE）20mg/L，SS20mg/L，NH3-N 5mg/L 设计计算：(污泥负荷法) 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： X=XRR/1+R=60001/1+1=3000(mg/L)

8、 反应池容积V V=QS0/NX=80000144/0.143000=27428.5m3 反应池总水力停留时间 t=V/Q=27428.5/80000=0.34(d)=8.2(h) 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:t1=1/58.20=1.64h 厌氧池容积:V1=1/5 缺氧池水力停留时间:t2=1/5 缺氧池容积:V2=1/5 好氧池水力停留时间:t3=3/5 厌氧池容积:V3=3/527428.5=16489.5m3 剩余污泥量W 生成的污泥量:W1=Y(So-Se)Q 式中:Y 污泥增殖系数，取Y=0.6。 将数值代入上式: W1=Y(So-Se

9、)Q =0.6(0.144-0.02)80000 =5952kg/d 内源呼吸作用而分解的污泥:W2=K d X r V 式中:k d 污泥自身氧化率，取k d=0.05。 X r有机活性污泥浓度，X r=f X，f=MLSS/MLVSS=0.75（污泥试验法） X r=0.753000=2250mg/L W2=K d X r V=0.052.251714285 =1928.57kg/d =1929kg/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=(TSS-TSSe)50% Q =(0.144-0.02)50%80000 =4960kg/d 剩余污泥产量W

10、W=W1-W2+W3=5952-1929+4960=8983kg/d 反应池主要尺寸 反应池总容积:V=34285.7m3 设反应池2组，单组池容积 V单=V/2=17142.85(m3) 有效水深 h=6.5m 单组有效面积:S单= h V单=2637.36m3 采用5廊道式推流式反应池，廊道宽 单组反应池长度L=S单/B=2637.36/57.5=70.3m 校核：b/h=7.5/6.5=1.15(满足b/h=12)； L/b=70.3/7.5=9.37(满足l/h=510)； 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

11、计流量:Q1=Q/2=0.717 m3/s 管道流速v=0.98 m/s 管道过水断面面积A=Q1/v=0.73 管径:d=0.964m 取出水管管径DN1000mm 校核管道流速V=Q/A=0.717/(0.98/2)2=0.96m3 /s （2)回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量Q R Q R= R * Q =1.080000/86400=0.925m3/s 管道流速取 V1=0.73 (m/s) 取回流污泥管管径 DN1000 mm （3)进水井 反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量：Q2=(1+R)Q/2=(1+1)80000864002=0.925m3/s 孔口流速 v=0.6

12、5m/s， 孔口过水断面积 A=Q2/v=0.9250.60=1.54() 取圆孔孔径为 2000 mm 进水井平面尺寸为 66(mm) （4)出水堰及出水井.按矩形堰流量公式计算： Q3=0.422gbH1.5=1.86bH1.5 式中 Q3=(1+1)Q3.5/2=(1+1)0.9253.5/2=3.24m3/s b堰宽，b=7.5 m; 3.5安全系数 H堰上水头，m H=(Q3/1.86b)2/3=0.438m 出水孔过流量Q4=Q3=4.05(m3/s) 孔口流速 孔口过水断面积A=Q/V=4.05/0.7=5.78m3 取出水井平面尺寸:1.37.5（mm） （5)出水管 单组反应

13、池出水管设计流量: Q5=Q3/2=2.025 m3/s 管道流速 v=0.96 m/s 管道过水断面 A=Q5/ v=2.0250.96=2.1 管径 取出水管管径DN1700mm 校核管道流速 ?曝气系统设计计算 （1)设计需氧量Q R=a1Q(So-Se)+b1XvV+4.6Nr- 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3NO-存在（3)用于还原的NO3-N=(40-8)90%=28.8mg/L 仍以3NO-存在的NO3-N=(40-8)10%=3.2

14、mg/L （4)取a=0.6,b=0.07 Q R=a1Q(So-Se)+b1XvV+4.6Nr-2.6NO3 =0.680000(0.144-0.020)+0.07262003.0+(4.6-2.6)1590%8000010-3-4.61510%8000010-3 =13062kg/d=544kg/h 所以总需氧量为13062kg/d=544kg/h =1.4544=761.6kg/h 最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则 O Rmax （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AE=20%，计算温度T=25，将实际需氧量 AO

15、R 换算成标准状态下的需氧量 SOR=AORCsb（20）/sm(T)-CL1.024(T-20) =25287.04kgO2/d=1054.04kgQ2/h =1.4SOR=1475.7kg/h 相应的最大标准需氧量O Rmax 100=1001054.04/0.320=17567.3m3/h G s=SOR/0.3 EA 最大时的供气量Gsmax=1.4GS=24594.3m3/h （6)所需空气压力p p=h1+h2+h3+h4+h=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m 式中 h1+h2=0.2m-供凤管到沿程与局部阻力之和 h3=3.8m-曝气器淹没水头 h4=0.4m-曝气器阻力

16、 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。 n1=Q /2q=1475.7/20.14=5271个 Rmax 供风管道计算 供风干管道采用环状布置 流量Q s=0.5G =12297.2m3/h=3.42m3/s Smax 流速 管径 取干管管径为DN700mm，单侧供气(向单侧廊道供气)支管 Qs单=1/3Gmax/2=4099.05m3/h=1.14m3/s 流速v=10m/s 管径 取支管管径为DN400mm 双侧供气 Qs双=2Qs单=2.28m3/s 流速v=10m/s 管径d=0.54m 取支管管径DN550mm 3.沉砂池

17、沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒。它一般设在污水处理厂前端，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。沉砂池的类型，按池内水流方向的不同，可以分为平流式沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池和多尔沉砂池。 平流沉砂池是常用的型式，污水在池内沿水平方向流动。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸门、水流部分及沉砂斗组成。它具有截留无机颗粒效果好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。 平流沉砂池的设计最大流速为3m/s，最小流速为0.15m/s；最大流量时停留时间不小于30s，一般采用3060s；有效水深不应大于1.2m；池底坡度一般为（0.0

18、10.02）。 设计条件： 某城区拟采用活性污泥法中的A2/O工艺处理其生活污水， 设计生活污水流量为80000m3/d； 为250mg/L，TP为4 mg/L，SS为250 mg/L，COD为450 进水水质：BOD 5 mg/L ，TN为20 mg/L。 出水水质要求：BOD 为20mg/L，COD为60 mg/L ,TP为0.5 mg/L，SS 5 为20 mg/L，TN为5 mg/L。 排放标准：（GB8978-1996）污水综合排放标准 设计参数: （1）污水流量： 设计流量 Q=80000m3/d=0.926m3/s 变化系数 K=2.7/(Q0.11) 最大污水流量 Q max=

19、 2.5m3/s （2）水平流速：一般为（0.150.3m/s），取v=0.3m/s。 （3）最大流量时停留时间：t=30s 设计计算: （1）长度L L=VT=0.330=9m （2）水流断面积A A=Q max/v=2.5/0.3=8.33m （3）池总宽度B 取n=4格，每格宽b=1m 即：B=nb =4m （4）有效水深h2 h2=A/B =8.33/4 =2.08m （5）沉砂斗所需容积 V=86400Q maxTX/(1000K x） =864002.510.03/(10002.7) =2.4m3 式中：X城市污水沉砂量, 取0.03L/m3（污水）； T清除沉砂的间隔时间，d，取

20、T1d； K污水流量总变化系数，K2.7。 （6）每个沉砂斗的容积V 设每一分格有2个沉砂斗，共有8个沉砂斗，则 V=2.4/8=0.3m3 （7）沉砂斗上口宽a a =2h3/tan60+a1 =1.26m 式中：h3斗高，m，取h3 =0.4m； a1斗底宽，m，取a1=0.8m； 斗壁与水平面的倾角60。 （8）沉砂斗容积V1 V1=1/6h3（2a2+2aa1+2a12） =0.43m30.3m3符合要求 （9）沉砂室高度h3 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。沉砂室有两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为2（2L2+a）+0.2。 L2=（L-2a-0.2）/2=3.14m（0.2 为二沉砂斗之间隔壁厚）