環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)

1、環(huán)境工程課程設(shè)計(jì) 課題名稱：A2/O活性污泥法中核心構(gòu)筑物池設(shè)計(jì) 院 系： 得 分： 完成時(shí)間： 2015 年 7月 4 日課題名稱A2/O活性污泥法中核心構(gòu)筑物池設(shè)計(jì)A2/O池設(shè)計(jì)條件：某城區(qū)擬采用活性污泥法中的A2/O工藝處理其生活污水，設(shè)計(jì)生活污水流量為80000m3/d；進(jìn)水水質(zhì)：BOD5為250mg/L，TP為4 mg/L，SS為250 mg/L，COD為450 mg/L ，TN為20 mg/L。出水水質(zhì)要求：BOD5為20mg/L，COD為60 mg/L ,TP為0.5 mg/L，SS為20 mg/L，TN為5 mg/L。排放標(biāo)準(zhǔn)：（GB8978-1996）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求

2、：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份(不少于5000字)，內(nèi)容要求：(1)掌握A2/O法二級(jí)污水處理廠主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算及計(jì)算機(jī)繪圖方法，主要包括格柵、污泥泵房、沉砂池、A2/O池、二沉池、污泥濃縮池、以及高程的計(jì)算.(2) 確定A2/O池的尺寸、曝氣系統(tǒng)的供氣量。(3)繪制A2/O池的平面布置圖和剖面圖。參考資料：參考資料：1 1 張自杰.排水工程M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，19962 孫力平.污水處理新工藝與設(shè)計(jì)計(jì)算實(shí)例M.北京：科學(xué)出版社,20013 婁金生編.水污染治理新工藝與設(shè)計(jì)M.北京：海洋出版社，1999，34 曾科，卜秋平，陸少鳴.污水處理廠設(shè)計(jì)與運(yùn)行M.北京:化學(xué)工業(yè)出版社,20015 高廷

3、耀,顧國(guó)維.水污染控制工程M.北京：高等教育出版社，19996 張中和.排水工程設(shè)計(jì)手冊(cè)M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，19867 鄭興燦. 污水生物除磷脫氮技術(shù)M.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1992141.A2/O活性污泥法中核心構(gòu)筑物池設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)條件：某城區(qū)擬采用活性污泥法中的A2/O工藝處理其生活污水，設(shè)計(jì)生活污水流量為80000m3/d；進(jìn)水水質(zhì)：BOD5為250mg/L，TP為4 mg/L，SS為250 mg/L，COD為450 mg/L ，TN為20 mg/L。出水水質(zhì)要求：BOD5為20mg/L，COD為60 mg/L ,TP為0.5 mg/L，SS為20 mg/L，TN為5 mg/

4、L。排放標(biāo)準(zhǔn)：（GB8978-1996）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求：(1)掌握A2/O法二級(jí)污水處理廠主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算及計(jì)算機(jī)繪圖方法，主要包括格柵、污泥泵房、沉砂池、初沉池、A2/O池、二沉池、污泥濃縮池、以及高程的計(jì)算.(2)確定格柵、污泥泵房、沉砂池的尺寸。(3)繪制沉砂池的平面布置圖和剖面圖。A2/O工藝流程的優(yōu)點(diǎn) 該工藝為最簡(jiǎn)單的同步脫氮除磷工藝 ，總的水力停留時(shí)間，總產(chǎn)占地面積少于其它的工藝 。 在厭氧的好氧交替運(yùn)行條件下，絲狀菌得不到大量增殖，無(wú)污泥膨脹之虞，SVI值一般均小于100。 污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效。 運(yùn)行中勿需投藥，兩個(gè)A段只用輕緩攪拌，以不嗇溶解氧濃度，

5、運(yùn)行費(fèi)低。 A2/O工藝流程的缺點(diǎn)： 除磷效果難于再行提高，污泥增長(zhǎng)有一定的限度，不易提高，特別是當(dāng)P/BOD值高時(shí)更是如此 。 脫氮效果也難于進(jìn)一步提高，內(nèi)循環(huán)量一般以2Q為限，不宜太高，否則增加運(yùn)行費(fèi)用。 對(duì)沉淀池要保持一定的濃度的溶解氧，減少停留時(shí)間，防止產(chǎn)生厭氧狀態(tài)和污泥釋放磷的現(xiàn)象出現(xiàn)，但溶解 濃度也不宜過(guò)高。以防止循環(huán)混合液對(duì)缺反應(yīng)器的干擾。主要特點(diǎn)： 工藝流程短，構(gòu)筑物和設(shè)備少，不設(shè)初沉池，調(diào)節(jié)池和單獨(dú)的二沉池，污泥自動(dòng)回流，投資省，能耗低，占地少，管理簡(jiǎn)便。 處理效果穩(wěn)定可靠，其BOD5和SS去除率均在90-95或更高。COD得去除率也在 85以上，并且硝化和脫氮作用明顯。 造

6、價(jià)低，建造快，設(shè)備事故率低，運(yùn)行管理費(fèi)用少。固液分離效率比一般二沉池高，池容小，能使整個(gè)系統(tǒng)再較大得流量和濃度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行。 污泥回流及時(shí)，減少污泥膨脹的可能。2. 反應(yīng)池生化池由三段組成，既厭氧段、缺氧段、好氧段。在厭氧段，回流的好氧微 生物因缺氧而釋放出磷酸鹽，同時(shí)得到一定的去除。缺氧段雖不供氧，但有好氧池混合液回流供給NO3N 作電子受體，以進(jìn)行反化硝脫氮。在最后的好氧段中，好氧微生物進(jìn)行硝化和去 除剩余BOD 的同時(shí)，還能大量吸收溶解性磷酸鹽，并將其轉(zhuǎn)化為不溶性多聚正磷酸鹽而在菌體內(nèi)貯藏起來(lái)，通過(guò)沉淀池排放剩余污泥而達(dá)到除磷的目的。設(shè)計(jì)參數(shù)：（1）設(shè)計(jì)流量： Q=80000m3/d(

7、不考慮變化系數(shù)) （2）設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)： BOD5=250mg/l ；COD=450mg/l ；SS=250mg/l；NH3-N =20mg/l （3）設(shè)計(jì)出水水質(zhì):COD60mg/L，BOD（SE）20mg/L，SS20mg/L，NH3-N5mg/L 設(shè)計(jì)計(jì)算：(污泥負(fù)荷法) BOD污泥負(fù)荷： N=0.14kg BOD5/(kgMLSS*d) 回流污泥濃度：XR=6000(mg/L) 污泥回流比： R=100% 混合液懸浮固體濃度：X=XR×R/1+R=6000×1/1+1=3000(mg/L) 反應(yīng)池容積V V=Q×S0/N×X=80000×

8、144/0.14×3000=27428.5m³ 反應(yīng)池總水力停留時(shí)間 t=V/Q=27428.5/80000=0.34(d)=8.2(h) 各段水力停留時(shí)間和容積 厭氧：缺氧：好氧1：1：3 厭氧池水力停留時(shí)間:t1=1/5×8.20=1.64h 厭氧池容積:V1=1/5×27428.5=54865.5m³= 缺氧池水力停留時(shí)間:t2=1/5×8.2=1.64h= 缺氧池容積:V2=1/5×27428.5=54865.5m³= 好氧池水力停留時(shí)間:t3=3/5×8.20=4.92h´= 厭氧池容

9、積:V3=3/5×27428.5=16489.5m³ 剩余污泥量W 生成的污泥量:W1=Y(So-Se)Q式中:Y 污泥增殖系數(shù)，取Y=0.6。將數(shù)值代入上式: W1=Y(So-Se)Q =0.6(0.144-0.02)×80000 =5952kg/d內(nèi)源呼吸作用而分解的污泥:W2=KdXrV式中:kd 污泥自身氧化率，取kd=0.05。 Xr 有機(jī)活性污泥濃度，Xr=fX，f=MLSS/MLVSS=0.75（污泥試驗(yàn)法） Xr=0.75×3000=2250mg/LW2=KdXrV=0.05×2.25×1714285 =1928.57

10、kg/d =1929kg/d不可生物降解和惰性的懸浮物量（NVSS）W3，該部分占TSS約50% W3=(TSS-TSSe)×50% ×Q =(0.144-0.02)×50%×80000 =4960kg/d 剩余污泥產(chǎn)量W W=W1-W2+W3=5952-1929+4960=8983kg/d 反應(yīng)池主要尺寸 反應(yīng)池總?cè)莘e:V=34285.7m3 設(shè)反應(yīng)池2組，單組池容積 V單=V/2=17142.85(m³) 有效水深 h=6.5m 單組有效面積:S單= h V單=2637.36m3 采用5廊道式推流式反應(yīng)池，廊道寬b=7.5m= 單組反應(yīng)池長(zhǎng)

11、度L=S單/B=2637.36/5×7.5=70.3m 校核：b/h=7.5/6.5=1.15(滿足b/h=12)； L/b=70.3/7.5=9.37(滿足l/h=510)； 取超高為0.5m，則反應(yīng)池總高H=0.5+6.5=7m 反應(yīng)池進(jìn)、出水系統(tǒng)計(jì)算 （1)進(jìn)水管 單組反應(yīng)池進(jìn)水管設(shè)計(jì)流量:Q1=Q/2=0.717 m³/s 管道流速v=0.98 m/s 管道過(guò)水?dāng)嗝婷娣eA=Q1/v=0.73 管徑:d=0.964m 取出水管管徑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。單組反應(yīng)池回流污泥

12、渠道設(shè)計(jì)流量QR QR= R * Q =1.0×80000/86400=0.925m³/s管道流速取 V1=0.73 (m/s) 取回流污泥管管徑 DN1000 mm （3)進(jìn)水井 反應(yīng)池進(jìn)水孔尺寸： 進(jìn)水孔過(guò)流量：Q2=(1+R)Q/2=(1+1) ×80000÷86400÷2=0.925m³/s孔口流速 v=0.65m/s，孔口過(guò)水?dāng)嗝娣e A=Q2/v=0.925÷0.60=1.54() 取圓孔孔徑為 2000 mm 進(jìn)水井平面尺寸為 6×6(m×m)（4)出水堰及出水井.按矩形堰流量公式計(jì)算：Q3=

13、0.42×2g×b×H1.5=1.86b×H1.5 式中 Q3=(1+1)Q×3.5/2=(1+1)×0.925×3.5/2=3.24m³/sb堰寬，b=7.5 m; 3.5安全系數(shù) H堰上水頭，m H=(Q3/1.86×b)2/3=0.438m出水孔過(guò)流量Q4=Q3=4.05(m³/s) 孔口流速smv/7.0= 孔口過(guò)水?dāng)嗝娣eA=Q/V=4.05/0.7=5.78m³取出水井平面尺寸:1.3×7.5（m×m）（5)出水管 單組反應(yīng)池出水管設(shè)計(jì)流量: Q5=Q3/

14、2=2.025 m³/s 管道流速 v=0.96 m/s 管道過(guò)水?dāng)嗝?A=Q5/ v=2.025÷0.96=2.1管徑d=1.643m ´= p 取出水管管徑DN1700mm 校核管道流速nv=Q5/A=0.9m/s 曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 （1)設(shè)計(jì)需氧量QR=a¹Q(So-Se)+b¹XvV+4.6Nr-2.6NO3-+- 其中：第一項(xiàng)為合成污泥需要量，第二項(xiàng)為活性污泥內(nèi)源呼吸需要量，第三項(xiàng)為消化污泥需氧量，第四項(xiàng)為反硝化污泥需氧量 （2)的氨氮中被氧化后有90%參與了反硝化過(guò)程，有10%氮仍以3NO-存在 （3)用于還原的NO3-N=(40-

15、8)×90%=28.8mg/L 仍以3NO-存在的NO3-N=(40-8)×10%=3.2 mg/L （4)取a'=0.6,b'=0.07QR=a¹Q(So-Se)+b¹XvV+4.6Nr-2.6NO3=0.680000×(0.144-0.020)+0.07×26200×3.0+(4.6-2.6) ×1590%×80000×10-3-4.6×15×10%80000×10-3=13062kg/d=544kg/h所以總需氧量為13062kg/d=544k

16、g/h最大需氧量與平均需氧量之比為1.4，則 ORmax=1.4×544=761.6kg/h（5)標(biāo)準(zhǔn)需氧量 采用鼓風(fēng)曝氣，微孔曝氣器。曝氣器敷設(shè)于池底，距池底0.2m，淹沒(méi)深度3.8m，氧轉(zhuǎn)移效率AE=20%，計(jì)算溫度T=25 ，將實(shí)際需氧量 AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量 SOR SOR=AOR×Csb（20）/sm(T)-CL ×1.024(T-20) =25287.04kgO2/d=1054.04kgQ2/h相應(yīng)的最大標(biāo)準(zhǔn)需氧量ORmax=1.4SOR=1475.7kg/hGs=SOR/0.3EA×100=100×1054.04/0.3

17、×20=17567.3m³/h最大時(shí)的供氣量Gsmax=1.4GS=24594.3m³/h（6)所需空氣壓力p p=h1+h2+h3+h4+h=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m式中 h1+h2=0.2m-供鳳管到沿程與局部阻力之和+ h3=3.8m-曝氣器淹沒(méi)水頭 h4=0.4m-曝氣器阻力 h=0.5m-富裕水頭（7)曝氣器數(shù)量計(jì)算(以單組反應(yīng)池計(jì)算) 按供氧能力計(jì)算所需曝氣器數(shù)量。 n1=QRmax/2q=1475.7/2×0.14=5271個(gè)供風(fēng)管道計(jì)算 供風(fēng)干管道采用環(huán)狀布置 流量Qs=0.5×GSmax=12297.2m

18、79;/h=3.42m³/s流速v=10m/s= 管徑d=0.66m´´= ´= np 取干管管徑為DN700mm，單側(cè)供氣(向單側(cè)廊道供氣)支管Qs單=1/3×Gmax/2=4099.05m³/h=1.14m³/s流速v=10m/s管徑d=0.38m´´= ´= np 取支管管徑為DN400mm 雙側(cè)供氣Qs雙=2Qs單=2.28m³/s流速v=10m/s管徑d=0.54m取支管管徑DN550mm3.沉砂池 沉砂池的作用是從廢水中分離密度較大的無(wú)機(jī)顆粒。它一般設(shè)在污水處理廠前端，保護(hù)

19、水泵和管道免受磨損，縮小污泥處理構(gòu)筑物容積，提高污泥有機(jī)組分的含率，提高污泥作為肥料的價(jià)值。沉砂池的類型，按池內(nèi)水流方向的不同，可以分為平流式沉砂池、曝氣沉砂池、鐘式沉砂池和多爾沉砂池。平流沉砂池是常用的型式，污水在池內(nèi)沿水平方向流動(dòng)。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、閘門(mén)、水流部分及沉砂斗組成。它具有截留無(wú)機(jī)顆粒效果好、工作穩(wěn)定、構(gòu)造簡(jiǎn)單和排沉砂方便等優(yōu)點(diǎn)。平流沉砂池的設(shè)計(jì)最大流速為3m/s，最小流速為0.15m/s；最大流量時(shí)停留時(shí)間不小于30s，一般采用3060s；有效水深不應(yīng)大于1.2m；池底坡度一般為（0.010.02）。 設(shè)計(jì)條件：某城區(qū)擬采用活性污泥法中的A2/O工藝處理其生活污水，

20、設(shè)計(jì)生活污水流量為80000m3/d；進(jìn)水水質(zhì)：BOD5為250mg/L，TP為4 mg/L，SS為250 mg/L，COD為450 mg/L ，TN為20 mg/L。出水水質(zhì)要求：BOD5為20mg/L，COD為60 mg/L ,TP為0.5 mg/L，SS為20 mg/L，TN為5 mg/L。排放標(biāo)準(zhǔn)：（GB8978-1996）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)參數(shù): （1）污水流量： 設(shè)計(jì)流量 Q=80000m³/d=0.926m³/s 變化系數(shù) K=2.7/(Q0.11) =´= 最大污水流量 Qmax= 2.5m³/s（2） 水平流速：一般為（0.150.3

21、m/s），取v=0.3m/s。 （3） 最大流量時(shí)停留時(shí)間：t=30s 設(shè)計(jì)計(jì)算: （1） 長(zhǎng)度LL=VT=0.3×30=9m=´= （2） 水流斷面積AA=Qmax/v=2.5/0.3=8.33m= （3） 池總寬度B 取n=4格，每格寬b=1m 即：B=nb =4m=´ （4） 有效水深h2h2=A/B =8.33/4 =2.08m（5） 沉砂斗所需容積V=86400×Qmax×T×X/(1000×Kx） =86400×2.5×1×0.03/(1000×2.7) =2.4m

22、9;式中：X城市污水沉砂量, 取0.03L/m³（污水）； T清除沉砂的間隔時(shí)間，d，取T1d； K污水流量總變化系數(shù)，K2.7。 （6） 每個(gè)沉砂斗的容積V 設(shè)每一分格有2個(gè)沉砂斗，共有8個(gè)沉砂斗，則V=2.4/8=0.3m³ （7） 沉砂斗上口寬aa =2h3'/tan60°+a1 =1.26m° = 式中：h3'斗高，m，取h3' =0.4m； a1斗底寬，m，取a1=0.8m； 斗壁與水平面的傾角60°。 （8） 沉砂斗容積V1V1=1/6h3（2a²+2aa1+2a1²） =0.43m

23、79;>0.3m³ 符合要求 （9） 沉砂室高度h3 采用重力排砂，設(shè)池底坡度為0.06，坡向砂斗。沉砂室有兩部分組成：一部分為沉砂斗，另一部分為沉砂池坡向沉砂斗的過(guò)渡部分，沉砂室的寬度為2（2L2+a）+0.2。 L2=（L-2a-0.2）/2=3.14m（0.2 為二沉砂斗之間隔壁厚） h3=h3+0.02L2=0.463m=´+=+= （10） 池總高度 H 設(shè)超高h(yuǎn)1=0.3m，則H=h1+h2+h3 =0.3+2.08+0.463 =2.843m=+=+= （11） 驗(yàn)算最小流速Vmin在最小流量時(shí)，只用1 格工作n=1， Qmin=1/4Qmax=0.62

24、5m³/s´ Vmin=Qmin/n1Wmin=0.3m/s>0.15m/s´=式中: Qmin 最小流量，m/s； n1最小流量時(shí)工作的沉砂池的數(shù)目，個(gè)； Wmin最小流量時(shí)沉砂池中的水流斷面，m²。 （12） 設(shè)備選型 選擇PGS 型刮砂機(jī)，型號(hào)為PGS4000 技術(shù)參數(shù) 池寬 驅(qū)動(dòng)功率 運(yùn)行速度 設(shè)備質(zhì)量 4m 2.2kw 0.8m/min 6500kg 4.二沉池二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，其作用主要是使污泥分離，使混合液澄清、濃縮和回流活性污泥。其工作效果能夠直接影響活性污泥系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。采用中心進(jìn)水周邊出水輻流式

25、二沉池設(shè)計(jì)參數(shù) ： （1) Q=80000m³/d=33333.33m³/h（2）A²/O 反應(yīng)池懸浮固體濃度 X=3000mg/L（3）二沉池底流生物固體濃度 Xr=6000mg/L（4）回流污泥比 R=100設(shè)計(jì)計(jì)算：（1） 沉淀部分水面面積F，根據(jù)生物處理段的特性，選取二沉池表面負(fù)荷q=1.5m³/（.h）,設(shè)兩座二沉池，n=2.F=Q/(n.q)=3333.33/(2×1.5)=1111.11(2) 池子直徑D D=4F/=（4×1111.11）/（）=38m沉淀部分水面面積F=0.25D²=1133.54二次沉淀池表面負(fù)荷q=Q/nF=3333.33/(2×1133.54)=1.5/(.h)(3) 校核固體符合GG=24×(1+R).Q.X/F =24×(1+1)×3333.33×3/1111.11 =423.45kg/(.d)(4)沉淀部分的有效水深h，設(shè)沉淀時(shí)間：t=2.5hh=qt=1.5×2.5=3.75m(5) 沉淀區(qū)的容積V，設(shè)計(jì)采用周邊傳動(dòng)的刮吸泥機(jī)排泥，污泥區(qū)容積按2h時(shí)間確定。V=2.T(1+R).Q.X/(X