AO工艺设计计算参考.pdf

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1、 A1/O 生物脱氮工艺 一、设计资料 设计处理能力为日处理废水量为 30000m3 废水水质如下：PH值7.07.5 水温1425 BOD5=160mg/L VSS=126mg/L(VSS/TSS=0.7)TN=40mg/L NH3-N=30mg/L 根据要求：出水水质如下：BOD5=20mg/L TSS=20mg/L TN 15mg/L NH3-N 8mg/L 根据环保部门要求，废水处理站投产运行后排废水应达到国家标准污水综合排放标准 GB8978-1996 中规定的“二级现有”标准，即 COD 120mg/l BOD 30 mg/l NH-N20 mg/l PH=6-9 SS30 mg/

2、l 二、污水处理工艺方案的确定 城市污水用沉淀法处理一般只能去除约 2530的 BOD5，污水中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除，化学方法由于药剂费用很高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果不好而不宜采用。采用生物处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择。废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在。生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮。其中有机氮占生活污水含氮量的 40%60%，氨氮占 50%60%，亚硝酸盐氮和硝酸 盐氮仅占 0%5%。废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理中，将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮通过硝化转化为亚

3、硝态氮、硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，而达到从废水中脱氮的目的。废水的生物脱氮处理过程，实际上是将氮在自然界中循环的基本原理应用与废水生物处理，并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理的认为运用控制，并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程。在废水的生物脱氮处理过程中，首先在好氧（oxic）条件下，通过好氧硝化的作用，将废水中的氨氮氧化为亚硝酸盐氮；然后在缺氧（Anoxic）条件下，利用反硝化菌（脱氮菌）将亚硝酸盐和硝酸盐还原为氮气（N2）而从废水中逸出。因而，废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮及硝酸盐氮的反硝化两个阶段，只有当废水

4、中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态存在时，仅需反硝化（脱氮）一个阶段.与传统的生物脱氮工艺相比，A/O 脱氮工艺则有流程简短、工程造价低的优点。该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下：流程简单，构筑物少，大大节省了基建费用；在原污水 C/N 较高（大于 4）时，不需外加碳源，以原污水中的有 机物为碳源，保证了充分的反硝化，降低了运行费用；好养池设在缺养之后，可使反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高出水水质；缺养池在好养池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物，可减轻好养池的有机负荷，另一方面，也可以起到生物选择器的作用，有利于控制污泥膨胀；同时，反硝化过程产生的碱度也可以补偿部分硝化

5、过程对碱度的消耗；该工艺在低污泥负荷、长泥龄条件下运行，因此系统剩余污泥量少，有一定稳定性；便于在常规活性污泥法基础上改造 A1/O 脱氮工艺；混合液回流比的大小，直接影响系统的脱氮率，一般混合液回流比取 200500，太高则动力消耗太大。因此 A1/O 工艺脱氮率一般为 7080，难于进一步提高。三、污水处理工艺设计计算(一)、污水处理系统 1、格栅 设计流量：平均日流量 Qd=3000m3/d=0.35m3/s 则 K2=1.42 最大日流量 Qmax=K2Qd=0.50m3/s 设计参数：格栅倾角=60 栅条间隙 b=0.021m 栅条水深 h=0.4m 过栅流速 v=0.9m/s（1）

6、栅槽宽度 栅条的间隙数 n 格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则 n=31 个 栅槽宽度 B 栅槽宽度一般比格栅宽 0.20.3m,取 0.2m 设栅条宽度 S=10mm(0.01m)则栅槽宽度 B=S（n-1）+bn+0.2=0.01(31-1)+0.021 31+0.2=1.15m(2)通过格栅的水头损失 h1 进水渠道渐宽部分的 L1。设进水渠宽 B1=0.85m 其渐宽部分展开角 1=20 进水渠道内的流速为 0.77m/s L1=0.41m 栅槽与出水渠道连接出的渐窄部分长宽 L2，m L2=0.21m 通过格栅的水头损失 h1,m h1=h0k(k 一般采用

7、3)h0=sin,=h1=sin k=2.42 sin60 3=0.097m(设=2.42)（3）栅后槽总高度 H，m 设栅前渠道超高 h2=0.3m H1=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.7970.8m（4）栅槽总长度 L1，m L=L1+L2+1.0+0.5+=0.41+0.21.1.0+0.5+=2.52m（式中 H1=h+h2）(5)每日栅渣量 W，m/3d w=式中，w1 为栅渣量 m3/10 m 污水，格栅间隙为 1625mm 时 w1=0.100.05m/10 m3 污 水；格 栅 间 隙 为3050mm时,w1=0.030.1m3/103m3 污水 本工程格栅间

8、隙为 21mm,取 W1=0.07m3/10m3 污水 W=2.18（m3/d）0.2（m3/d）采用机械清渣 2、提升泵站 采用 A1/O 生物脱氮工艺方案，污水处理系统简单，污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流式沉砂池，然后自流通过缺养池、好养池、二沉池等。设计流量Qmax=1800m3/h,采用3台螺旋泵，单台提升流量为900m3/h。其中两台正常工作，一台备用。3平流式沉池砂(1)沉沙池长度 L，m L=vt(取 v=0.25m/s,t=30s)则 L=0.25 30=7.5m(2)水流端面面积 A，m2 A=2m2(3)池总宽度 B，m B=nb(取 n=2,b=0.6m)则 B=

9、2 0.6=1.2m(4)有效水深 h2,m h2=1.7m(5)沉砂池容积 v,m3 V=（取 x=30m3/106m3 污水，T=2d k2=1.42）则 V=1.83m3(6)每个沉斗砂容积 V0,m3 设每个分格有 2 个沉沙斗，共 4 个沉砂斗 则 V0=0.46m3(7)沉砂斗尺寸 沉砂斗上口宽 a,m a=+a1(式中h/3为斗高取h/3=0.35m,a1为斗底宽取,a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角 55)则 a=+0.5=1.0m 沉砂斗容积 V0，m3 V0=h/3(2a2+2aa1+2a12)=(2 12 2 1 0.5+2 0.5)2=0.2m3(8)沉砂室高度 h3,

10、m 采用重力排沙，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滤部分，沉砂室的宽度为 2（L2+a）+0.2 L2=2.65m h3=h/3+0.06 L2=0.35+0.06 2.65=0.51m(9)沉砂池总高度 H，m 取超高 h1=0.3m H=h1+h2+h3=0.3+1.7+0.51=2.51m(10)验算最小流速 Vmin m/s 在最小流速时，只用一格工作（n1=1）Vmin=Qmin=0.25m3/s 则 Vmin=0.25m/s0.15m/s(11)砂水分离器的选择 沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，

11、为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器 清除沉砂的间隔时间为 2d，根据该工程的排砂量，选用一台某公司生产的螺旋水分离器。该设备的主要技术性能参数为：进水砂水分离器的流量为 13L/S，容积为 0.6m3，进水管直径为100mm,出水管直径为 100mm，配套功率为 0.25KW 4、A1/O 生物脱氮工艺设计计算(1)好氧区容积 V1 V1=(取 Y=0.6;Kd=0.05)出水溶解性 BOD5。为使出水所含 BOD5 降到 20mg/L，出水溶解性BOD5 浓度 S 应为：S=201.42 TSS(1ekt)=201.420.720(1e0.235)=6.41(mg/L)设计污泥龄。首先确

12、定硝化速率（取设计 pH=7.2），计算公式：=0.47e0.098(T15)10.0833(7.2Ph)=0.47e0.098(1415)=0.4620.9580.606=0.247(d1)硝化反应所需的最小污泥龄=4。05（d）选用安全系数 K=3；设计污泥龄=K=34.05=12.2(d)好氧区容积 V1，m3 V1=7482.38(m3)好氧区容积 V2 V2=需还原的硝酸盐氮量。微生物同化作用去除的总氮 NW：NW=0.124=0.124=7.2(mg/L)被氧化的 NH3-N=进水总氮量出水氨氮量用与合成的总氮量=4087.2=24.8(mg/L)所需脱硝量=进水总氮量出水总氮量用

13、与合成的总氮量=40157.2=17.8(mg/L)需还原的硝酸盐氮 NT=3000017.8=534(kg/d)反硝化速率 qdn.T=qdn,20(qdn20 取 0.12kgNO-N/(kgMLVSSd);取 1.08。)qdn.T=0.121.081420=0.076(kgNO-N/(kgMLVSS)缺氧区容积 V2=2509.4（m3）缺氧区水力停留时间 t2=0.084(d)=2.0(h)曝气池总容积 V 总，m3 V 总=V1+V2=7482.32+2509.4=9991.78m3 系统总设计泥龄=好氧池泥龄+缺氧池泥龄=12.2+12.2=16.29d 污泥回流比及混合液回流比

14、 污泥回流比 R。设 SVI=150，回流污泥浓度计算公式：XR=r(r 取1.2)XR=1.2=8000mg/L 混合液悬浮固体浓度 X（MLSS）=4000mg/L 污泥回流比 R=100=100=100（一般取 50100）混合液回流比 R 内。混合液回流比 R 内取决与所要求的脱氮率。脱氮率可用下式 粗略估算：=62.5 r=167200 剩余污泥量 生物污泥产量：PX=1523.73kg/d 对存在的惰性物质和沉淀池的固体流失量可采用下式计算：PS=Q（X1Xe）(Q 取 30000m3/d)Ps=Q(X1Xe)=30000(0.180.1260.02)=1020kg/d 剩余污泥量

15、X=PX+PS=1523.73+1020=2543.73kg/d 去除每 1kgBOD5 产生的干泥量=0.61kgDs/kgBOD5 反应池主要尺寸 好氧反应池。总容积 V1=7482。38m3,设反应池 2 组。单组池容 V1 单=3741.19m3 有效水深 h=4.0m,单组有效面积 S1 单=935.30m3 采用 3 廊道式，廊道宽 b=6m,反应池长度 L1=52m 超高取 1.0,则反应池总高 H=4.0+1.0=5.0m 缺氧反应池尺寸 总容积 V2=2509.4m3 设缺氧池 2 组，单组池容 V2 单=1254.7m3 有效水深 h=4.1m,单组有效面积 S2 单=30

16、6.02m 长度与好氧池宽度相同，为 L=18m,池宽=17m 反应池进，出水计算 进水管。两组反应池合建，进水与流污泥进入进水竖井，经混合后经配渠，进水潜孔进入缺氧池。单组反应池进水管设计流量 Q1=Q=0.347m3/s 管道流速采用 v=0.8m/s。管道过水断面 A=0.434m 管径 d=0.74m 取进水管管径 DN 700mm。校核管道流速 v=0.90m/s 回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量 QR QR=RQ=1=0.347m3/s 渠道流速 v=0.7m/s;则渠道断面积 A=0.496m2 则渠道断面 bh=1.0m0.5m 校核流速 v=0.69m/s 渠道超

17、高取 0.3m;渠道总高为 0.5+0.3=0.80m 进水竖井。反应池进水孔尺寸：进水孔过流量 Q2=（1+R）=（1+1）=0.347m3/s 孔口流速 v=0.6m/s 孔口过水面积 A=0.58m2 孔口尺寸取 1.2m0.5m;进水竖井平面尺寸 2.0m1.6m。出水堰及出水竖井。按矩形堰流量公式：Q3=0.42 bH=1.866bH Q3=(1+R)=(1+1)=Q=0.347m3/s(b 取 6.0m)H=0.10m 出水孔过流量 Q4=Q3=0.347m3/s 孔口流速 v=0.6m/s;孔口过水断面积 A=0.58m2 孔口尺寸取 1.2m0.5m;出水竖井平面尺寸 2.0m

18、1.6m。出水管。单组反应池出水管设计流量 Q5=Q3=0.347m3/s 管道流速 v=0.8m/s;管道过水断面 A=0.9m/s 曝气系统设计计算 设计需氧量 AOR。需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，并应扣除剩余活性污泥排放所减少 BOD5 及 NH3-N 的氧当量（此部分用于细 胞合成，并未耗氧），同时还应考虑反硝化产生的氧量。AOR=碳化需氧量+硝化需氧量反硝化脱氮产氧量=（去除 BOD5 需氧量剩余污泥中 BOD5 需氧量）+（NH3-N 硝化需氧量剩余污泥中NH3-N 的氧当量）反硝化脱氮产氧量 a 碳化需氧量 D1 D1=1.42Px(k 取 0.23,t 取 5d)D1=1

19、.421523.73=4579.42kgO2/d b 硝化需氧量 D2 D2=4.6Q(N0Ne)4.612.4Px=4.630000(0.040.008)4.612.41523.73=3546.86kgO2/d c 反硝化脱氮产生的氧量 D3 D3=2.86NT 式中，NT 为反硝化脱除的硝态氮量，取 NT=534kg/d D3=2.86534=1527.24kgO2/d 故总需氧量AOR=D1+D2D3=4579.42+3546.861527.24=6599.04kgO2/h=274.96kgO2/h 最大需氧量与平均需氧量之比为 1.4，则：AORmax=1.4AOR=1.46599.0

20、4=9238.66kgO2/d=384.94kgO2/h 去除每 1kgBOD5 的需氧量=1.57kgO2/kgBOD5 标准需氧量。采用鼓风曝气，微孔曝气器敷设于池底，距池底 0.2m,淹没深度 3.8m，氧转移效率 EA=20，将实际需氧量 AOR 换算成标准状态下的需氧量 SOR SOR=（T 取 25，CL 取 2mg/L,取 0.82,取 0.95）查表得水中溶解氧饱和度：CS（20）=9.17mg/L,CS(25)=8.38mg/L 空 气 扩 散 器 出 口 处 绝 对 压 力：Pb=p+9.8103H(p=1.013105Pa,Pb=1.013105+9.81033.8=1.

21、385105Pa 空气离开好氧反应池时氧的百分比 Ot:Ot=100 式中，EA 为空气扩散装置的氧的转移效率，取 EA=20 Ot=17.54 好氧反应池中平均溶解氧饱和度：Csm(25)=Cs(25)(+)=8.38(+)=9.12mg/L 标准需氧量为：SOR=9835.62kg/d=409.82kg/h 相应最大时标准需氧量为：SORmax=1.4SOR=1.49835.62=13769.87kg/d=573.74kg/h 好氧池反应池平均时供气量为：GS=100=100=6830.33m3/h 最大时供气量为：Gsmax=1.4GS=9562.46m3/h 所需空气压力 p(相对压力

22、)p=h1+h2+h3+h4+h(h4 取 0.004Mpa,h取 0.005Mpa)取 h1+h2=0.002Mpa p=0.002+0.038+0.004+0.005=0.049Mpa=49kPa 可根据总供气量，所需风压，污水量及负荷变化等因素选定风机台数，进行风机与机房设计。曝气器数量计算（以单组反应池计算）。a 按供氧能力计算曝气器数量。h1=采用微孔曝气器，参照有关手册，工作水深 4.3m,在供风量q=13m3(h个)时，曝气器氧利用率 EA=20，服务面积 0.30.75m,2,充氧能力 qc=0.14kgO2/(h个)，则：h1=2049 个 b 以微孔曝气器服务面积进行校核

23、f=0.46m20.75m2 供风管道计算。供风管道指风机出口至曝气器的管道。a 干管。供风干管采用环状布置。流量 QS=0.5Gsmax=0.59562.46=4781.23m3/h 流速 v=10m/s 管径 d=0.411m 取干管管径为 DN400mm。b 支管。单侧供气（向单侧廊道供气）支管（布气横管）：QS 单=9562.46=1593.74m3/h 流速 v=10m/s;管径 d=0.237m 取支管管径为 DN250mm。双侧供气：QS 双=9562.46=3187.49m3/h 流速 v=10m/s;管径 d=0.336m 取支管管径为 DN400mm。缺氧池设备选择 缺氧池

24、分成三格串联，每格内设一台机械搅拌器。缺氧池内设 3 台潜水搅拌机，所需功率按 5W/m3 污水计算。厌氧池有效容积 V 单=17184.1=1254.6m3 混合全池污水所需功率 N 单=1254.65=6273W 污泥回流设备选择 污泥回流比 R=100 污泥回流量 QR=RQ=30000m3/d=1250m3/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 QR 单=0.5QR=0.51250=625m3/h 水泵扬程根据竖向流程确定。混合液回流泵 混合液回流比 R 内=200 混合液回流量 QR=R 内 Q=230000=60000m3/d=2500m3/h

25、 每池设混合液回流泵 2 台，单泵流量 QR 单=625m3/h 混合液回流泵采用潜污泵。5、向心辐流式二次沉淀池（1）沉淀池部分水面面积 F 最大设计流量 Qmax=0.5m3/s=1800m3/h 采用两座向心辐流式二次沉淀池，表面负荷取 0.8m3/(m2h)则 F=1125m2(2)池子直径 D D=37.9m 取 D=38m(3)校核堰口负荷 q q=2.104.34L/(sm)(4)校核固体负荷 G G=153.6kg/(m2d)(符合要求)（5）澄清区高度 h2 设沉淀池沉淀时间 t=2.5h h2=qt=2m (6)污泥区高度 h2 h2=1.48m 池边水深 h2 h2=h2

26、+h2+0.3=2+1.48+0.3=3.78m(8)污泥斗高 h4 设污泥斗底直径 D2=1.0m,上口直径 D1=2.0m,斗壁与水平夹角 60则 h4=()tan60=()tan60=0.87m(9)池总高 H 二次沉淀池拟采用单管吸泥机排泥，池底坡度取 0.01，排泥设备中心立柱的直径为 1.5m。池中心与池边落差 h3=018m 超高 h1=0.3m 故池总高 H=h1+h2+h3+h4=0.3+3.78+0.18+0.87=5.13m(10)流入槽设计 采用环行平底糟，等距设布水孔，孔径 50mm，并加 100mm 长短管 流入槽 设流入槽宽 B=0.8m 槽中流速取 1.4m/s

27、 槽中水深 h=布水孔数 n 取 t=650s,Gm20s-1,水温 20时 v=1.06 m2/s 布水孔平均流速 vn=0.74m/s 布水孔数 n=个 孔距 校核 Gm v1=v2=Gm=(在 1030 之间 合格)（二）、污泥处理系统 1、浓缩池（1）浓缩池面积 A 剩余污泥量=2543.73kg/d 污泥固体通量选用 30kg/(m2d)A=m2 浓缩池直径 D 设计采用 n=1 个圆形辐流池 浓缩池直径 D=取 D=11m 浓缩池深度 H 浓缩池工作部分的有效水深 h2=(式中取 T=15h)QW=(取 C0=6kg/m3)=则 h2=超高 h1=0.3m 缓冲层高度 h3=0.3 浓缩池设机械刮泥 坡底坡度 i=1/20 污泥斗下底直径 D1=1.0m 上底直径 D2=2.4m 池底坡度造成的深度 h4=()=污泥斗高度 h5=浓缩池深度 H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.125+0.3+0.215+1.0=4.94m 2、污泥泵 共设污泥泵两台，一用一备 单泵流量 Q=424m3/d=17.7m3/h 3、污泥脱水间 进泥量=424m3/d=17.7m3/h 出泥饼 GW=68t/d 泥饼干重 W=18t/d 选用 DY3000 带式脱水机，带宽 3m,处理能力为 600kg(干)/h,选用三台。