水污染A2O工业课程设计

水污染控制工程课程设计A2/O生物脱氮除磷工艺摘要：该设计采用了众多脱氮除磷工艺中较为经济合理的A2/O工艺对进入污水厂的污水进行处理。设计污水处理厂处理所在城市生活污水，日处理能力4万m³，有效去除水中BOD、COD、SS以及氮、磷元素，出水质量将达到国家污水综合排放标准二级标准。本设计对污水处理厂处理流程、处理构筑物、以及高程进行了初步设计。A2/O工艺由于同时脱氮和除磷的功能，相当于其他同步脱氮除磷工艺具有构造简单、总水力停留时间短、运行费用低、控制复杂性小、不易产生污泥膨胀等优点。关键字：A2/O;同步脱氮除磷；水污染处理；生活污水1前言长期以来，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20％～30％，磷的去除率只有10％～20％．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．八十年代以来，生物脱氮除磷工艺已成为现代污水处理的重大课题，特别是以厌氧－缺氧－好氧（Anaerobic－Anoxic－aerobic，简称A2／O工艺）系统的生物脱氮除磷工艺，因其特有的技术经济优势和环境效益，越来越受到人们的高度重视。本设计中即采用厌氧－缺氧－好氧（Anaerobic－Anoxic－aerobic，即A2／O工艺）对某城市生活污水进行处理，日处理能力50000立方米。出水达到1996年颁布的国家综合污水排放标准*4水质要求。A2/O是在A/O工艺的基础上增设1个缺氧区，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区使之反硝化脱氮。1978年美国进行了A2/O系统的生产性试验。20世纪70年代末用于生产，规模为6万m³/d。日本为解决霞开浦湖等地区的富营养化，70年代进行脱氮的变型活性污泥法研究，并进行了生产性试验。80年代改造了几个较大规模的污水处理厂，将活性污泥系统改造成A2/O系统达到脱氮除磷的目的。前西德70年代后期也开展了A2/O系统的研究，并进行了生产性改造。在我国，由于水资源短缺及水污染问题日趋严重，尤其是众多内陆湖泊的富营养化已到了造成严重危害的程度，因此，污水的脱氮除磷工艺及实际应用也显得尤为重要。我认为在生活中应用A2/O生物脱氮除磷工艺，一方面可以防止水环境污染，另一方面是北方缺水地区探索污水处理与回用的新流程，使污水处理出水达到回用水标准。2设计任务和内容2.1设计任务计算A2/O法脱氮除磷的工艺参数2.2设计内容2.2.1原始数据表2-1原始数据BODCODSSTNTP进水水质180280150255出水水质2030＜5≤1水温：10～25℃；总变化系数：2.2.2工艺流程回流混合液回流混合液出水沉淀池池好氧池缺氧池厌氧池出水沉淀池池好氧池缺氧池厌氧池进水进水剩余污泥回流污泥剩余污泥回流污泥A2/O工艺流程图过程：污水首先进入厌氧区，与同步进入的从二沉池回流的含磷污泥混合。随后污水进入缺氧区，反硝化菌就利用好氧区回流混合液带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物作为碳源进行反硝化，达到同时降低BOD5与脱氮的目的，此时磷的变化较小。接着污水进入曝气的好氧区，聚磷菌在吸收、利用污水中残留的可生物降解有机物的同时，主要是通过分解体内存储的PHB释放能量来维持其生长繁殖。同时过量地摄取周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内储存起来，使出水中溶解磷溶度达到最低。从上分析可以看出，A2/O工艺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，脱氮的前提是好氧池的完全硝化功能，缺氧池完成脱氮功能，而厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。所以A2/O工艺具有同步脱氮除磷的功能。3设计说明书3.1设计要点3.3.1A2/O工艺的特点及影响的因素（1）A2/O工艺的特点eq\o\ac(○,1)该工艺将厌氧段放在工艺的第一级，充分发挥了厌氧菌群承受高浓度、高有机负荷能力的优势，处理效果好，产生的污泥较一般的生物法少；eq\o\ac(○,2)该工艺将脱氮除磷统一在一个系统中，即简化了污水处理的操作，又增加了处理工艺的功能。本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；eq\o\ac(○,3)该工艺可用于处理工业废水比重较大的城市污水；eq\o\ac(○,4)该工艺是在普通活性污泥法的基础上发展起来的，因而也较易用于生物法处理的老污水处理厂的改造；eq\o\ac(○,5)该工艺在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥膨胀，SVI值一般均小于100；eq\o\ac(○,6)该工艺污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；eq\o\ac(○,7)该工艺为污水回用和资源化开辟了新的途径，具有良好的环境效益和经济效益。3.3.2A2/O工艺的影响因素eq\o\ac(○,1)污水中可生物降解有机物的影响eq\o\ac(○,2)污泥龄的影响eq\o\ac(○,3)DO的影响eq\o\ac(○,4)混合液回流比R的影响eq\o\ac(○,5)污泥回流比r的影响eq\o\ac(○,6)TKN/MLSS负荷率的影响eq\o\ac(○,7)水力停留时间HRT的影响eq\o\ac(○,8)温度的影响eq\o\ac(○,9)PH的影响3.2主要设计参数表3-1A2/O脱氮除磷工艺主要设计参数项目数值BOD5污泥负荷/[kgBOD5/(kgMLSS.d)]0.13～0.2TN负荷/[kgTN/(kgMLSS.d)]＜0.05（好氧段）TP负荷/[kgTP/(kgMLSS.d)]＜0.06（厌氧段）污泥浓度/(mg/L)3000～5000污泥龄/d15～20水力停留时间/h8～11各段停留时间比例污泥回流比/％混合液回流比/％溶解氧浓度DO/（mg/L）COD/TNTP/BOD5（1：1：3）～（1：1：4）50～100300～600≤0.2（厌氧池）≤0.5（缺氧池）2（好氧池）>8（厌氧池）＜0.06（厌氧池）3.3设计计算（1）已知条件表3-2原始数据BODCODSSTNTP进水水质180280150255出水水质2030＜5≤1水温：10～25℃；总变化系数：K查阅有关资料可知：MLVSS/MLSS=0.7，碱度SALK=280mg/L,NH4+-N=26mg/L,PH=7.0～7,NO3--N=8mg/L（2）设计流量Q=40000m3/d（不考虑变化系数）（3）设计计算（用污泥负荷法）eq\o\ac(○,1)判断是否可采用A2/O法COD/TN=280/25=11.2>8TP/BOD5=5/180=0.03＜0.06符合要求。eq\o\ac(○,2)有关设计参数BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS.d)；回流污泥浓度XR=6600mg/L；污泥回流比r=100%；混合液悬浮固体浓度X=混合液回流比R：TN去除率ε混合液回流比R=εTN/(1-εTN)×100%=0.8/0.2×100%=400%取R=400%；反应池容积V=反应池总水力停留时间t=VQ=16783.2240000=0.42(d)=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t厌=10.08/5=2.02(h),池容V厌=16783.22/5=3356.64(m3)缺氧池水力停留时间t缺=10.08/5=2.02(h),池容V缺=16783.22/5=3356.64(m3)好氧池水力停留时间t好=10.08×3/5=6.04(h),池容V好=16783.22×3/5=10069.92(m3)；eq\o\ac(○,3)校核氮磷负荷好氧段总氮负荷=厌氧段总磷负荷=eq\o\ac(○,4)剩余污泥∆PP取污泥增殖系数Y=0.6，污泥自身氧化率kdPP∆eq\o\ac(○,5)碱度校核每氧化1mgNH4+-N需消耗碱度7.14mg；每还原1mgNO3--N产生碱度3.57mg；去除BOD5产生碱度0.1mg。剩余碱度SALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化消耗碱度+去除BOD5产生碱度假设生物污泥中含氮量以12.4%计，则：每日用于合成的总氮=即，进水总氮中有235.85×被氧化的NH4+-N=进水总氮-出水总氮量-用于合成的总氮量=25-8-5.90=11.1（mg/L）所需硝化的氨氮量=25-5-5.9=14.1（mg/L）需还原的硝酸盐氮量N将各值代入：剩余碱度SALK1=280=267.08mg/L>100mg/L（以CaCO3eq\o\ac(○,6)反应池主要尺寸反应池总容积V=16783.22m3设反应池3组，单组池容V单=V/2=16783.22/3=5594.41m3有效水深h=4.0m；单组有效面积S采用5廊道式推流式反应池，廊道宽b=5m单组反应池长度L校核：bL取超高为∆H=1.0m，取反应池总高Heq\o\ac(○,7)反应池进水、出水系统计算进水管单组反应池进水管设计流量Q管道流速v=0.8m/s管道过水断面面积A管径d=取进水管管径600mm回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量Q管道流速v=0.8m/s管道过水断面面积A管径

d=取回流污泥管管径600mmC．进水井进水孔过流量Q孔口流速v=0.6m/s孔口过水断面面积A孔口尺寸取：1.3m×0.6m进水井平面尺寸取：2.4m×2.4mD．出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算：Q式中，Q3=1+r+R×Q2=3Q=1.389m3H=出水孔过流量Q孔口流速v=0.6m/s孔口过水断面面积A孔口尺寸取：2.0m×1.2m出水井平面尺寸取：2.6m×1.2mE．出水管反应池出水管设计流量Q管道流速v=0.8m/s管道过水断面A管径d=取出水管管径900mm；校核管道流速v=eq\o\ac(○,8)曝气系统设计计算A．设计需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD的氧当量+NH4+-N硝化需氧量-剩余污泥中NH4+-N的氧当量-反硝化脱氮产氧量碳化需氧量（D1）D硝化需氧量（D2）D反硝化脱氮产生的氧量（D3）DAOR==318.82最大需氧量与设计需氧量之比为1.3，则AOR=414.47去除每1kgBOD5的需氧量=AOR/=1.20B．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EA=20%，计算温度T=25℃。将实际需氧量AORSOR=式中，ρ为气压调整系数，ρ=所在地区实际气压1.013×105，工程所在地区实际大气压为0.912×105Pa，所以CC空气扩散器出口处绝对压力为：P空气离开好氧反应池时含氧比Q好样反应池中平均溶解氧饱和度C=8.38×标准需氧量为：SOR==13114.99相应最大时标准需氧量：SOR=17049.49好氧反应池平均时供气量：G最大时供气量：GC．所需空气压力P（相对压力）P=式中，h1+h2为供风管道沿程与局部阻力之和，取h1+h2=0.2m；h3P==0.2+3.8+0.4+0.5=4.9mD．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：h式中，h1为按供氧能力所需曝气器个数，个；qc为曝气器标准状态下，与好氧反应池工作采用微孔曝气器，参照有关手册，工作水深4.3m，在供风量1～3m3/h∙个时，曝气器氧利用率EA=20%h以微孔曝气器服务面积进行校核：f=符合要求E．供风管道设计若，供风干管采用环状布置流量Q流速v=10m/s管径d=取干管管径为550mm若，单侧供气（向单侧廊道供气）流量Q流速v=10m/s管径d=取支管管径为300mm若，双侧供气（向两侧廊道供气）流量Q管径d=取支管管径450mmeq\o\ac(○,9)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3格，每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/m厌氧池有效容积V混合全池污水所需功率为5×1120=5600eq\o\ac(○,10)缺氧池设备选择（以单组反应池计算）缺氧池设导流墙，将缺氧池分3格，每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/m缺氧池有效容积V混合全池污水所需功率为5×1120=5600eq\o\ac(○,11)污泥回流设备污泥回流比r=100%污泥回流量Q设回流污泥泵房1座，内设3台潜污泵（2用1备）单泵流量Q水泵扬程根据竖向流程确定。eq\o\ac(○,12)内循环混合液回流设备A．混合液回流泵混合液回流比R=400%混合液回流量Q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QB．混合液回流管回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺氧段首端。混合液回流管设计流量Q泵房进水管设计流速采用v=0.8m/s管道过水断面A管径d=取泵房进水管管径1300mm校核管道流速v=C．泵房压力出水总管设计流量Q设计流速采用v=1.2m/s管道过水断面A管径d=取泵房进水管管径700mm4结束语A2/O工艺是颇有发展前途的污水处理工艺,该法电耗少,运行费用低并且污泥处理费用也比较少,不仅是节能污水处理工艺,同时也是经济有效的脱氮除磷较先进的技术。该工艺在控制水体富营养化及污水回用等方面也具有广泛的应用前景；预计在我国污水处理领域中将会迅速的发展。在我做课程设计之前我根本没想到水染控制工程有这么多这么细的专业知识及分类。这次做课程设计，我明白了要想完成自己的课题，仅仅依靠课堂上学的那点知识是远远不够的，还需要找文献资料来作为参考。图书馆，网上有很多资源，但真正要找到适合自己课题的，是非常不容易的。问题要解决，那就需要自己认真思考并且有针对性有目的性的查阅文献和记录。一个课程设计最终考察的不是学生对课本的掌握程度，它在很大程度培养了学生一种能力。一种自己