三沟式氧化沟课程设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业兰州理工大学课程设计说明书设计题目: 南方某城市污水处理厂氧化沟工艺主体方案初步设计 课程名称 水污染控制 学生姓名 钱九州 专业班级 环境工程二班 学 号 指导教师 赵霞 学 院 石油化工学院 时 间 2015年 秋 学期 摘 要本设计是污水处理厂的初步设计。该处理厂处理城市污水。根据设计要求，该污水处理工程进水中氮含量偏高，在去除BOD5和SS的同时，还需要进行脱氮处理，故采用当代水处理工艺中常用的三沟式氧化沟工艺。本设计采用了三沟式氧化沟主体工艺，工艺流程简单，省

2、去了初沉池和污泥消化系统，节省了基建投资和运行费用，同时曝气设备和构造形式多样，运行灵活，管理方便，保证出水达到污水排放标准，做到了水资源的合理利用。关键词：三沟式氧化沟；脱氮；达标排放AbstractThe design is the preliminary design of the sewage treatment plant.The treatment plant to treat municipal sewage. According to design requirements, the high nitrogen content in the influent of the se

3、wage treatment works, the removal of BOD and SS at the same time, the need for nitrogen removal process, it is the contemporary water treatment processes used in three oxidation ditch process. This design uses three oxidation ditch the main process, the process is simple, eliminating the primary sed

4、imentation tank and sludge digestive system, investment in infrastructure and operating costs savings, while the aeration equipment and construction of various forms, flexible and easy management to ensure that the effluent can meet the effluent standards, so that a reasonable use of water resources

5、.Key words: Types of three ditch oxidizing ditch，nitrogen remvol，discharge to reach standard前 言水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。本设计是南方某城市污水处理厂的设计.其中，对进水水质、出水水质进行分析，对污水处理工艺流程的选择给予说明，对具体污水及污泥构筑物结构进行了详细计算。此

6、次设计要求处理水量m3/d，设计水质：BOD5 320 mg/L，TSS 260 mg/L，VSS 215 mg/L，氨氮 45 mg/L，总氮 62 mg/L。碱度SALK 280 mg/L，最低水温T 10，最高水温度T 25.设计出水水质：BOD5 20mg/L ，TSS 20 mg/L，氨氮 15 mg/L，总氮 20 mg/L。污泥产率系数Y=0.55目录 TOC o 1-2 h z u 111致1.氧化沟概述1.1氧化沟的类型 根据构造特征和运行方式的不同，常用的氧化沟系统有以下几种：Carrcusel式氧化沟，Orbal型氧化沟，三沟式氧化沟。本次工艺采用三沟式氧化沟。1.2三沟

7、式氧化沟的简介氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造形式，目前采用的三沟式氧化沟工艺是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的，它实际上仍是一种连续流活性污泥法，只是将曝气、沉淀工序集于一体，并具有按时间顺序交替轮换运行的特点，其运转周期可根据处理水质的不同进行调整，从而使其运行操作更趋于灵活方便。这种工艺流程简单，无需另设一次、二次沉淀池和污泥回流装置，使氧化沟工艺的基建投资和运行费用大为降低，并在一定程度上解决了以往氧化沟占地面积大的缺点。三沟式氧化沟工艺主要按下面六个阶段轮换运行。阶段一：污水经配水井进入沟，沟内转刷以低速运转，转速控制在

8、仅能维持水和污泥混合，并推动水流循环流动，但不足以供给微生物降解有机物所需的氧。此时，沟处于缺氧状态，沟内活性污泥利用水中的有机物作为碳源，活性污泥中的反硝化菌则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来降解有机物，释放出氮气，完成反硝化过程。同时沟I的出水堰自动升起，污水和污泥混合液进入沟沟内的转刷以高速运行，保证沟内有足够的溶解氧来降解有机物，并使氨氮转化为硝酸盐，完成硝化过程，处理后的污水流入沟，沟中的转刷停止运转，起沉淀池的作用，进行泥水分离，由沟处理后的水经自动降低的出水堰排出。阶段二：进水改从处于好氧状态的沟流入，并经沟互沉淀后排出。同时沟中的转刷开始高速运转，使其从缺氧状态变为好氧状态，并使

9、阶段一进入沟的有机物和氨氮得到好氧处理，待沟内的溶解氧上升到一定值后，该阶段结束。 阶段三：进水仍然从沟注入，经沟排出但沟中的转刷停止运转，开始进行泥水分离，待分离完成，该阶段结束。阶段一、二、三组成了上半个工作循环。阶段四：进水改从沟流入，沟出水堰升高，沟出水堰降低，并开始出水。同时，沟中转刷开始低速运转，使其处于缺氧状态沟则仍然处于好氧状态，沟起沉淀池作用。阶段四与阶段一的水流方向恰好相反，沟起反硝化作用，出水由沟排出。阶段五：类似于阶段二，进水又从沟流入，沟仍然起沉淀他作用，沟中的转刷开始高速运转，并从缺氧状态变为好氧状态。阶段六：类似于阶段三，沟进水，沟沉淀出水。沟中的转刷停止运转，开

10、始泥水分离。至此完成整个循环过程。通常一个工作循环需4-8小时，在整个循环过程中，中间的沟始终处于好氧状态，而外侧两沟中的转刷则处于交替运行状态，当转刷低速运转时，进行反硝化过程，转刷高速运转时，进行硝化过程，而转刷停止运转时，氧化沟起沉淀池作用。不难看出，若调整各阶段的运行时间，就可达到不同的处理效果，以适应水质、水量的变化。目前运行的这种工艺，大部分是预先将各阶段的运行时间，根据具体的水质、水量，编入运行管理的计算机程序中，从而使整个管理过程运行灵活、操作方便。本工艺采用的氧化沟工艺属于交替工作式氧化沟，三条同体积的沟槽串联组成，两侧边池交替作为曝气池与沉淀池，中间池一直作为曝气池。原污水

11、交替进入两侧边池，处理出水相应地从作为沉淀池的另一边池流出，这样，提高了曝气转刷的利用率，使其达到59%左右，另外也有利于生物脱氮。1.3三沟式氧化沟的具体工艺流程2.沟式氧化沟工艺设计计算2.1设计参数污泥龄一般取c=30d；污泥负荷一般取N=0.050.1kgBOD5/(kgMLVSSd)；混合液悬浮固体浓度X=4000 mg/l污泥产率系数：Y0.55kgSS/kgBOD；内源代谢系数：Kd=0.055。混合液挥发性体浓度XV =2800 mg/l20时的脱硝率0.035设计要求:进水水质BOD5 320 mg/L，TSS 260 mg/L，VSS 215 mg/L，氨氮 45 mg/L

12、，总氮 62 mg/L。碱度SALK 280 mg/L，最低水温T 10，最高水温度T 25.出水水质BOD5 20mg/L ，TSS 20 mg/L，氨氮 15 mg/L，总氮 20 mg/L2.2去除BOD的计算氧化沟出水溶解性BOD5 浓度S0，为了保证氧化沟出水BOD5 浓度，必须控制氧化沟出水所含的溶解性BOD5 浓度S。 S=S0-S1S1为出水中VSS 所构成的BOD5 浓度。S1=1.42（VSS/TSS）出水TSS【1-exp（-0.235）】 =1.420.8320【1-exp（-0.235）】 =16.05 mg/L S=20-16.05=3.95 mg/L 好氧区容积V

13、1 EQ 式中：污水设计流量，m3/d；混合液挥发悬浮固体浓度，取2800；、进出水浓度，内源代谢系数，取0.055；污泥产率系数，取0.55kgSS/kg BOD。V1= EQ =7.0281好氧区水力停留时间t1t1=剩余污泥量 ()式中，出水水质TSS浓度 进水TSS浓度 进水VSS浓度 ，本设计取X2=215X= =6559.53-2500 =4059.53kgDs/d去除每1kgBOD5产生的干污泥量为 2.3脱氮的计算需氧化的氨氮量N1，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物的总氮量为：N0=8.13mg/l需要氧化的NH3-N量N1=进水TNK -出水NH3-N-生

14、物合成所需氮N0N1=62-15-8.13=38.87 mg/l 脱氮量NrNr=进水TNK -出水TNK-用于生物合成所需氮N0 =62-20-8.13 =33.87 mg/l 碱度的平衡硝化反应需要保持一定的碱度，一般认为，剩余碱度达到100mg/l（以caco3计），既可保持PH7.2，生物反应能够正常进行，每氧化1mgNH3-N需要消耗7.14mg碱度，每氧化1mg BOD5 产生0.1mg碱度，每还原1mgNO-N产生3.57mg碱度。剩余碱度=原水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生的碱度+氧化BOD5 产生的碱度 =280-7.1438.87+3.5733.87+0.1（320-3.9

15、5） =154.99mg/l此值可保持PH7.2，硝化和反消化反应能够正常进行。脱氮所需要的容积V2脱硝率10时qdn=0.035=0.016kg(还原的脱氮所需的容积V2 = EQ =75603脱氮水力停留时间t2t2 =0.756d=18.14h2.4氧化沟总容积V及停留时间tV=V1+V2=70281+75603=t =0=1.46d=35.04h校核污泥负荷 = =0.078 kg BOD /(kg MLVSS *d)2.5需氧量计算设计需氧量AORAOR=去除需氧量-剩余污泥中的需氧量+去除NH3-N耗氧量-剩余污泥中NH3-N的耗氧量-脱氮需氧量BOD需氧量D1 =0.(0.32-

16、0.00395)+0.8 =16434.6+49017.02 =65451.62kg/d式中：a活性污泥微生物对有机污染物分解过程的需氧量率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，以千克计，取0.52；Q污水流量，；经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，以BOD值计；b活性污泥微生物同国内原代谢的自身氧化过程的需氧率，即每kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg计，取0.12；V氧化沟容积，；Xv单位氧化沟容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，。剩余污泥中BOD的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD需氧量）D2 =1.53=9314.53 kg/d 去除NH3-N的需

17、氧量D3。每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kg O2。 =4.6(62-15) 100 =21260 kg/d d. 剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4 =4.60.53 =3741.56 kg/de. 脱氮产氧量D5。每还原1kgN2产生2.86kg O2。D5=2.86脱氮量=2.8633.87/1000=9686.82 kg/d =65451.62-9314.53+21260-3741.56-9686.82 =64328.71 kg/d考虑安全系数1.4，则AOR=1.419816.52=27743(kg/d) =90060.19/(0.32-0.00395) =2.85kgO2/kg

18、 BOD5标准状态下需氧量SOR式中：20时氧的饱和度，取=9.17mg/L; 25时氧的饱和度，取=8.38mg/L;溶解氧浓度；修正系数，取0.85；修正系数，取0.95；T进水最高温度，；=0.921/1.013=0.909SOR= =.71 kg/d去除1kgBOD5的标准需氧量= =5.22 kgO2/kg BOD52.6进水管和出水管的计算进出水管流量Q1=Q/3=/10=10000m3/d=0.116m3/s，管道流速v=0.9m/s则管道过水断面 =0.116/0.9=0.129 =0.405m 取0.4m V=0.92m/s2.7排泥管的计算设污泥的含水率为99.5%QS=8

19、11.906/dQS= QS/10=81.19/d=9.40/s管道流速0.03m/sA= QS/V=9.40/0.03=3.13D=0.199m 取0.2m校核管道流速 V= QS/A=0.0299m/s.2.8氧化沟的尺寸计算设氧化沟十座，工艺反应的有效系数=0.58，单座氧化沟有效容积三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积V单=V/（10）=/（100.58）=25152 每组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积,V单沟=25152/3=8384取每组沟道单沟宽度B=12m，有效水深h=3.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度b=0.25m。每组沟道面积A= V单沟/h=8384/3.5=

20、2395直线段部分面积A2=A-A1=2395-462=1933m2 =1933/24 =80.55m 取80m。2.9出水堰和出水井的计算。出水堰。出水堰计算按薄壁堰来考虑。式中 b堰宽； H堰上水头，取0.03m。 =0.176/（1.86） =12m出水堰分为三组，每组宽度b1=b/3=12/3=42 m出水竖井。考虑可调式出水堰安装要求，在堰两边各留0.3m的操作距离。出水竖井长L=0.32+4=4.6 m出水竖井宽B=1.4m（满足安装需要）；则出水竖井平面尺寸为LB=4.6m1.4m。2.10设备选择转刷曝气机单座氧化沟需氧量SOR1:式中，n为氧化沟个数。SOR1 =.71/10

21、=16484.071 kgO2/d=686.84 kgO2/h采用直径D=1000mm的转刷曝气机，充氧能力25kgO2/(mh)，单台转刷曝气机有效长度为6m。每组氧化沟需曝气机有效长度L= SOR1/25=686.84/25=27.47 m 取28m所需曝气转刷台数n=28/6=5台（中间为3，两边沟各1台）通过计算，选用Mammoth-1000型转刷曝气机，具体规格如下：转刷曝气机规格和性能型号直径/m有效长度/m电动机功率/kw叶片浸深/mm充氧能力/M-1000100060003025-306.5-8.5潜水推进器。两侧边沟各设两台台潜水推进器，共四台，每台电机功率N=3kWh。电动

22、可调旋转堰门。氧化沟每个边沟设电动可调旋转堰门三台，共六台。堰门宽度B=4.5m，可调高度h=0.3m,电机功率N=0.55kW。3.计算结果汇总去除BOD出水中VSS 所构成的BOD5 浓度S1 =16.05 mg/L出水所含的溶解性BOD5 浓度S=3.95 mg/L好氧区容积V1 =7.0281好氧区水力停留时间t1 =16.87h剩余污泥量 =4059.53 kgDs/d去除每1kgBOD5产生的干污泥量为0.135 kgDs/ kg BOD5脱氮用于生物合成的总氮量N0=8.13mg/l需要氧化的NH3-N量N1=38.87 mg/l脱氮量Nr=33.87 mg/l剩余碱度SALK=

23、154.99mg/l脱氮所需要的容积V2=75603脱氮水力停留时间t2=18.14h氧化沟总容积V=停留时间t=35.04h需氧量计算BOD需氧量D1=65451.62kg/d剩余污泥中BOD的需氧量D2=9314.53 kg/d去除NH3-N的需氧量D3=21260 kg/d剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4=3741.56 kg/d脱氮产氧量D5=9686.82 kg/d总需氧量AOR=64328.71 kg/d去除每千克BOD5的需氧量=2.85kgO2/kg BOD5标准状态下需氧量SOR=.71 kg/d去除1kgBOD5的标准需氧量=5.22 kgO2/kg BOD5氧化沟尺寸单沟

24、宽度B=12m，有效水深h=3.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度b=0.25m，氧化沟十座，单座氧化沟有效容积三组沟道采用相同的容积V单沟=25152/3=8384每组沟道面积A=2395弯道部分面积A1=462直线段部分面积A2=1933m2直线段长度L=80m进水管和出水管进出水管流量Q1=0.116m3/suu管道流速v=0.9m/s管道过水断面A=0.129管径D=0.4m排泥管设污泥的含水率为99.5%QS=811.906/dQS=9.40/s管道流速0.03m/sA=3.13D=0.2m出水竖井平面尺寸为LB=4.6m1.4m潜水推进器 4台N=3kWh电动可调旋转堰门 六台

25、门宽度B=4.5m，可调高度h=0.3m,电机功率N=0.55kW。4.设计主体三沟式氧化沟各参数汇总表4.1三沟式氧化沟尺寸设计参数汇总表氧化沟总容积V氧化沟座数n10座单座氧化沟有效容积V单25152每组沟道容积V单沟8384单沟宽度B12m有效水深h3.5m超高h10.5m中间分隔墙厚度b0.25m每组沟道面积A2395弯道部分面积A1462直线段部分面积A21933m2直线段长度L80m总停留时间t35.04h进出水管管径D0.4m出水堰堰宽b142 m堰上水头损失H0.03m出水竖井长L4.6 m出水竖井宽B1.4m转刷台数n5台转刷有效长度L6m排泥管直径D0.2m好氧区容积V17

26、.0281好氧区水力停留时间t116.87h脱氮水力停留时间t218.14h转刷直径D1000mm4.2三沟式氧化沟工艺设计参数汇总表出水中VSS 所构成的BOD5 浓度S116.05 mg/L出水所含的溶解性BOD5 浓度S3.95 mg/L剩余污泥量 4059.53 kgDs/d用于生物合成的总氮量N08.13mg/l需要氧化的NH3-N量N138.87 mg/l脱氮量Nr33.87 mg/l剩余碱度SALK154.99mg/l修正系数0.8510脱硝率qdn0.01620氧饱和度Cs（20）9.1725氧饱和度Cs（25）8.38去除1kgBOD5的标准需氧量SOR5.22 kgO2/kg BOD5进出水管流速V0.9m/s标准状态下需氧量SORSOR.71 kg/d去除每1kgBOD5产生的干污泥量m0.135 kgDs/ kg BOD5BOD需氧量D165