污水处理厂AO工艺设计.doc

实训报告设计课题名称： 10万m/d的污水处理厂A/O工艺设计指导老师： 设计时间： 学生姓名： 格栅7初沉池16初沉池163.1.5、厌氧池203.1.6、缺氧池计算20曝气池21曝气池设计计算214.1 池体设计22二沉池29污泥浓缩池312.1污泥浓缩池设计计算：31污水处理部分高程计算:34本污水处理厂高程计算34引言：长期以来，城市污水处理均以去除有机物和悬浮物为目的，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来说，氮的去除率只有2030，磷的去除率只有1020随着大量的化肥、农药、洗涤剂等高浓度氮、磷工业废水的排出，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BOD和SS，而且要有效地脱氮除磷。本设计中即采用厌氧好氧（即AO工艺）对某城市生活污水进行处理，日处理能力100000方。出水达到1996年颁布的国家综合污水排放标准水质要求。AO工艺AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。A/O法脱氮工艺的特点：（a） 流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；（b） 反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；（c） 曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；（d） A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。A/O法脱氮工艺的优点：系统简单，运行费低，占地小；以原污水中的含碳有机物和内源代谢产物为碳源，节省了投加外碳源的费用；好氧池在后，可进一步去除有机物；缺氧池在先，由于反硝化消耗了部分碳源有机物，可减轻好氧池负荷；反硝化产生的碱度可补偿硝化过程对碱度的消耗。A/O法存在的问题:1.由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；2、若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。此外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%3、影响因素：水力停留时间（硝化6h ，反硝化3000mg/L）污泥龄（30d ）N/MLSS负荷率（0.03 ）进水总氮浓度（0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣（10）计算草图如下：中格栅设计简图1.3设计计算（1）设过栅流速v=0.8m/s，格栅安装倾角为60度则:栅前槽宽 栅前水深（2）栅条间隙数(取n=140)设计两组格栅，每组格栅间隙数n=70条（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（70-1）+0.0170=1.39m所以总槽宽为B=1.392+0.152.93m（考虑中间隔墙厚0.15m）（4）进水渠道渐宽部分长度（其中1为进水渠展开角）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（6）过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则其中=（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.75+0.3=1.05m栅后槽总高度H=h+h1+h2=1.05+0.21+0.3=1.26m（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+1.1/tan=3+1.5+0.5+1.0+1.1*1.05/tan60=6.67m（9）每日栅渣量=Q1=8m3/d0.2m3/d所以宜采用机械格栅清渣沉砂池(grit chamber)在污水处理中，沉砂池的主要作用是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，主要包括无机性的砂粒、砾石和较重的有机物质，其比重约为2.65。一般设于初次沉淀池之前，以减轻沉淀池的负荷及改善污泥处理构筑物的条件。图3-3 沉砂池平剖示意目前，应用较多的沉砂池有平流沉砂池、竖流式沉砂池、辐流式沉砂池、曝气沉砂池、涡 流沉砂池以及斜板式沉砂池。本设计中采用曝气(aeration)沉砂池。其优点是：通过调节曝气量可控制污水旋转流速，使之作旋流运动，产生离心力，去除泥砂，排除的泥砂较为清洁，处理起来比较方便；且它受流量变化影响小，除砂率稳定。同时，对污水也起到预曝气作用。1-压缩空气管； 2-空气扩散板； 3-集砂槽图3-4 曝气沉砂池剖面图1.沉砂池主体设计： 池子中总有效容积：式中 最大设计流量，取m3/s；最大设计流量时的流行时间，一般为13min，取2min。由此得m3 水流断面积：式中 水流流速，0.12m/s，取0.09m/s。得m2取16m2。 池总宽度：式中 设计有效水深（23m），取2.5m。得:m 每格池子宽度：设池子格数格，并按照并联设计。当污水量较小时，可考虑一个工作，一个备用，得m宽深比介于1.01.5之间，符合要求。 池总长度：m长宽比长宽比可达5,符合要求。所需曝气量q：式中 d每m3污水所需曝气量（m3/m3），值为0.10.2，取0.2； 所需曝气量（m3/h）。得（m3）采用压缩空气竖管连接穿孔管，管径2.56.0mm，取3mm。 沉砂室所需容积：城市污水的沉砂量可按1530m3/106m3计算，含水率为60%，容重为1500kg/m3。式中 城市污水沉砂量，取30m3/106m3污水； 清砂间隔时间，取1d； 生活污水流量总变化系数，。得:m3，取2.30m3。 沉砂斗容积：设每一分格有2个沉砂斗，砂斗容积应按不大于2天的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不小于55度，得m3 沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽m，斗壁与水平面成60角，斗高m，则沉砂斗上口宽为：m沉砂斗容积：m3，符合要求。 沉砂室高度：设采用机械排砂，横向池底坡度为0.1坡向砂斗，则沉砂室高度为：m 池体总高度H：设超高m，则m如图3-5所示。 验算最小流速：（格）m/s0.06m/S符合要求。 图3-5 池体总高度示意图 排砂设备采用两台排砂斗，就近布置，洗砂后外运。沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵送至砂水分离器，脱水后的清洁砂外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。 曝气沉砂池的曝气管路设计计算空气干管设计干管中空气流速一般为1015m/s,取空气流速12m/s,则图3-6 空气干管示意图m 支管设计采用竖管曝气最不易堵塞。竖管配气和管径为50mm，一条配气管设4对空气竖管，共8根空气竖管，竖管流速为45m/s，其最大供气量为：m3/h每根布气管上设有6根支管，每根支管的最大供气量为：m3/h由于曝气沉砂池所需的供气量和压力都比曝气池小得多，所以，鼓风机不用单设，可以与曝气池合用，具体管路计算与曝气池相同。2.进出水设计 曝气沉砂池配水槽来水由泵站出水井跌水进入沉砂池配水槽。配水槽尺寸为：。其中,槽宽1.0,，L与池同宽，取6.4m。为避免异重流的影响，采用潜孔入流，过孔流速控制在0.20.4m/s之间，取0.4m/s。单池配水孔面积:m2设计孔口尺寸为：mm，查给排水工程手册第一册，第571页表得，水流经孔口的局部阻力系数，水流经孔口时的流速： m/s则水头损失m 曝气沉砂池出水出水采用非淹没式矩形薄壁跌水堰，堰宽同沉砂池宽m，通过堰口流量： （3-3）式中 流量系数，取0.45；堰上水头（m）。将代入式（4-3），得m。设堰跌水高度m，则沉砂池出水的水头损失为0.36+0.1=0.46m，出水流入水渠中，渠底接DN1000管接入集配水井。槽尺寸：故沉砂池总的水头损失(head loss)为：m按经验，考虑到未计算损失，取m初沉池设计参数：设计进水量：Q=100000m3/d表面负荷： qb范围为2-2.5 m3/ m2.h ，取q=2.0 m3/ m2.h运行参数：沉淀池直径D=30m 有效水深 h2m池总高度 H=5.55m 贮泥斗容积Vw33.33m3出水系统：采用双边溢流堰，在边池沉淀完毕，出水闸门开启，污水通过溢流堰，进行泥水分离。澄清液通过池内得排水渠排除。在排水完毕后，出水闸门关闭。排泥系统：采用轨道式吸泥机，初沉池3.1.4.1设计概述本设计中采用中央进水幅流式沉淀池两座。则每座设计进水量：Q=25000m3/d采用周边传动刮泥机。表面负荷：qb范围为1.5-3.0m3/ m2.h ，取q=23/m2h水力停留时间（沉淀时间）：T=2h3.1.4.2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷计算：m2（2）沉淀池直径：有效水深为：h1=qbT=2.02=4m（介于612）沉淀部分有效容积;V=Qt3600(m3)= 1.15723600=8330.4(m3)池长：设水平流速:v=5mm/sL=3.6vt=3.652=36m(5)池子总宽： B=A/L=1249.236=34.7m(6)池子个数： 设每格池宽b=3.47m n=B/b=34.73.47=10个(7)校核长宽比、长深比： 长宽比：L/b=363.47=10.374符合要求 长深比：L/h2=364=9（8-12）：1 符合要求（8）污泥部分所需的总容积：设T=2d,s=0.30.8,污泥量为25g/(人d),污泥含水率为95%，服务人口500000S=25100（100-95）1000=0.5L/(人d)V=SNT1000=0.550000021000=500m3(9)每格池污泥部分所需容积： V=Vn=50010=50m3(10)污泥斗容积： v1=13h4(f1+f2+f1f2) (m3) (11)污泥斗以上梯形部分污泥容积： l1=36+0.3+0.5=36.8m (12)污泥斗和梯形部分污泥容积： （13）池子总高度：设缓冲层高度h3=0.5m H=h1+h2+h3+h4 H=0.3+4+0.5+2.8983=7.6983m（3）贮泥斗容积：本污水处理厂设计服务人口数为80万人。贮泥时间采用Tw=4h，初沉池污泥区所需存泥容积：设池边坡度为0.05，进水头部直径为2m，则：h2=(R-r)0.05=(18-1)0.05=0.85m锥体部分容积为：（4）二沉池总高度：取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m则二沉池总高度Hh1+h2+h3+h4=4+0.85+0.4+0.3=5.55m则池边总高度为h=h1+h3+h4=4+0.4+0.3=4.7m（5）校核堰负荷：径深比 介于6-12之间，符合要求。堰负荷要设双边进水的集水槽。（6）辐流式初沉池计算草图如下：图4 幅流式初沉池设计计算草图3.1.5、厌氧池3.1.5.1.设计参数设计流量：最大日平均时流量Q=1.157m3=1157L/s 水力停留时间：T=1h3.1.5.2.设计计算（1）厌氧池容积：V= QT=1.15713600=4165m3（2）厌氧池尺寸：水深取为h=4.5m。则厌氧池面积：A=V/h=4165/4.5=925m2池宽取50m，则池长L=F/B=925/50=18.5。取18m。设双廊道式厌氧池。考虑0.5m的超高，故池总高为H=h+0.3=4.5+0.5=5.0m。3.1.6、缺氧池计算3.1.6.1.设计参数设计流量：最大日平均时流量Q=1.157m3=1157L/s 水力停留时间：T=1h3.1.6.2.设计计算（1）缺氧池容积：V=QT=1.15713600=4165m3（2）缺氧池尺寸：水深取为h=4.5m。则缺氧池面积：A=V/h=4165/4.5=925m2池宽取50m，则池长L=F/B=925/50=18.5。取18m。考虑0.5m的超高，故池总高为H=h+0.3=4.5+0.5=5.0m。曝气池本设计采用推流式曝气池，采用鼓风曝气系统。设计参数：设计进水量：10万m3/d BOD污泥负荷率：0.25BOD5/(kgMLSSd)混合液污泥浓度：4300mg/L 污泥龄：14d；水力停留时间：4.32h工艺参数：长：80米 宽：50米 有效水深：2.5米 实际停留时间2.16小时曝气池与厌氧池、缺氧池合建，进水均选用普通铸铁管。其中厌氧池出水进入对称式配水槽为曝气池的两组平行部分均匀布水。出水系统采用倒虹吸式中央配水井，二对沉池进行布水。曝气池设计计算本设计采用传统推流式曝气池。3.1.7.1、污水处理程度的计算A/O曝气池进水水质水质资料（1）进水水质资料：项目CODBOD5SSNH3-NTNTP设计进水水质（mg/L）28015018025354（2）出水水质资料项目CODBOD5SSNH3-NTNTP设计出水水质（mg/L）60202010150.9去除率（%）78.686.788.960.057.177.5取原污水BOD5值（S0）为280mg/L，经初次沉淀池及缺氧池、厌氧段处理，按降低25*10考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（S）为：S280（1-25）210mg/L计算去除率，对此，首先按式BOD55（1.42bXC）=7.1XC计算处理水中的非溶解性BOD5值,上式中C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BOD57.10.090.4205.1mg/L.处理水中溶解性BOD5值为：20-5.114.9mg/L去除率 3.1.7.2、曝气池的计算与各部位尺寸的确定4.1 池体设计某城镇污水日平均流量Q=100000m3/d,Kz=Kd*Kh=1.1*1.2=1.32,计算水温30。设计城市污水水质BOD5 =150mg/L，SS=180mg/L，TKN=40mg/L。一级处理出水水质要求:BODmg/L,SSTN解：（1）确定设计参数A/O曝气池进水水质 BOD=150 SS=180 KN=40 N SVI=150回流污泥浓度：X污泥回流比：R=100%曝气池混合液污泥浓度X X=TN去除率：混合液回流比R取R。（2）计算A/O曝气池的主要工艺尺寸有效容积为V=有效水深为H H=4.5m曝气池表面积：S设两组曝气池,每组曝气池的表面积为S： S=廊道宽取6m,则单组曝气池廊道总长度为L: L=每组曝气池投5条廊道,则每个廊道的长度为L L污水在A曝气池的停留时间为t t=取A=1:4A段的水力停留时间：th,O段的水力停留时间：t.(3)剩余污泥量 W=Y(S)=0.55+(0.125-0.02)100000=8440kg/d每日生成的活性污泥量为X X剩余污泥量容积量为q(剩余污泥含水率P=99.3%) q=污泥龄为3.1.7.3、曝气系统的计算与设计本设计采用鼓风曝气系统（1）、需气量计算每日去除的BOD值：kg/d理论上，将1gNO3-N还原为N2需碳源有机物（BOD5表示）2.86g.一般认为，BOD5/TKN比值大于4-6时，认为碳源充足*11。原污水中BOD5含量为150mg/L，总氮含量为45-55mg/L,取BOD5为200mg/L，氮为50mg/L,则碳氮比为4，认为碳源充足。AO法脱氮除磷的需氧量：2g/(gBOD5),3.43g/(gNH+3-N),1.14g/(gNO-2-N),分解1gCOD需NO-2-N0.58g或需NO-3-N0.35g*12。因处理NH+4-N需氧量大于NO-2-N，需氧量计算均按NH+4-N计算。原水中NH+3-N含量为35-45 mg/L，出水NH+4-N含量为25mg/L。平均每日去除NOD值，取原水NH+4-N含量为40 mg/L，则：kg/L日最大去除NOD值：kg/L日平均需氧量：O2=BOD+COD=21.681000+4.5715001000=4.0455107/d取4.1104/d，即1710/h。日最大需氧量：O2max=BOD+COD=21.21.681000+4.5720001000=4.946107/d即2060/h。最大时需氧量与平均时需氧量之比：3.1.7.4、供气量的计算本设计采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.3米处，淹没水深4.2米，计算温度定为30摄氏度。选用Wm-180型网状膜空气扩散装置*14。其特点不易堵塞，布气均匀，构造简单，便于维护和管理，氧的利用率较高。每扩散器服务面积0.5，动力效率2.7-3.7O2/KWh，氧利用率12-15。查表*得:水中溶解氧饱和度 Cs(20)=9.17mg/L, Cs(30)=7.63mg/L.(1)空气扩散器出口的绝对压力（Pb）：PbP+9.8103H其中：P-大气压力 1.013105Pa H-空气扩散装置的安装深度，mPb1.013105Pa+9.81034.2=1.425103Pa(2)空气离开曝气池面时，氧的百分比：其中，EA-空气扩散装置的氧转移效率，一般6-12对于网状膜中微孔空气扩散器，EA取12，代入得：（3）曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利温度条件30摄氏度），即：其中，CS-大气压力下，氧的饱和度mg/L得mg/L（4）换算为在20摄氏度的条件下，脱氧轻水的充氧量，即：取值0.85，0.95，C=1.875,=1.0;代入各值，得：kg/h取2250kg/h。相应的最大时需氧量为：kg/h取2700kg/h。（5）曝气池的平均时供氧量:（6）曝气池最大时供氧量：（7）每m3污水供气量：m3空气/ m3污水3.1.7.5、空气管系统计算选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路，在空气流量变化处设设计节点，统一编号列表计算。按曝气池平面图铺设空气管。在相邻的两廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管，在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管，全曝气池共设50根曝气竖管，每根竖管供气量为：曝气池总平面面积为4000m3。每个空气扩散装置的服务面积按0.49m3计，则所需空气扩散装置的总数为：个为安全计，本设计采用9000个空气扩散装置，则每个竖管上的空气扩散装置数目为：个每个空气扩散装置的配气量为：将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图进行计算。根据表4计算，得空气管道系统的总压力损失为：网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa，则总压力损失为：5880+603.686483.68Pa为安全计，设计取值9.8kPa。空气扩散装置安装在距曝气池底0.3米处，因此，鼓风机所需压力为：鼓风机供气量：最大时供气量：7.1104m3/h，平均时供气量：6.25104 m3/h。根据所需压力和供气量，决定采用RG-400型鼓风机8台，5用3备，根据以上数据设计鼓风机房。3.1.7.6、回流污泥泵房取回流比R=1,设三台回流污泥泵，备用一台，则每台污泥流量为选用螺旋泵的型号为LXB-1000*13。据此设计回流污泥泵房。二沉池3.1设计概述本设计中采用中央进水幅流式沉淀池六座。则每座设计进水量：Q=100000m3/d采用周边传动刮泥机。表面负荷：qb范围为1.01.5 m3/ m2.h ，取q=13/m2h水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5h3.2设计计算（1）沉淀池面积:按表面负荷计算：m2（2）沉淀池直径：有效水深为：h1=qbT=1.02.5=2.5m107.5m3（4）、浓缩池高度计算：H=h1+h2+h3=2.5+2+0.3=4.8m排泥管、进泥管采用D=300mm，排上清液管采用三跟D100mm铸铁管。浓缩池后设储泥罐一座，贮存来自除尘池的新污泥和浓缩池浓缩后的剩余活性污泥。贮存来自初沉池污泥400m3/d，来自浓缩池污泥161.24 m3/d。总污泥量取600 m3/d。设计污泥停留时间为16小时，池深取3m，超高0.3m，缓冲层高度0.3m。直径6.5污水处理部分高程计算:本