生物脱氮工艺设计1毕业论文

沈 阳 化 工 大 学 环境工程课程设计题 目：A1/O生物脱氮工艺设计院 系：环境与安全工程学院专 业：班 级：学生姓名：指导教师： 2012年 9 月 日前言31综述31.1城市污水31.2污水处理的方法及意义32.设计依据和原则42.1 设计依据4(1) 污水综合排放标准GB8978-19964(2) 有关法律、法规及设计规范42.2设计原则43 工艺流程图及设计任务43.1 工艺流程图43.2设计任务53.2.1 设计水量53.2.2 设计水质54设计计算64.1好氧区容积V1（动力学计算方法）64.1.1出水溶解性BOD64.1.2设计污泥龄64.1.3好氧区容积V1, m374.2缺氧区容积V2（动力学计算方法）74.2.1需还原的硝酸盐氮量74.2.2反硝化速率qdn,T84.2.3缺氧池容积84.3曝气池总容积，84.4碱度校核84.5污泥回流比及混合液回流比94.5.1污泥回流比R94.5.2混合液回流比94.6剩余污泥量 生物污泥产量：104.7反应池主要尺寸104.7.1好氧反应池（按推流式反应池设计）104.7.2缺氧反应池尺寸114.8反应池进、出水计算114.8.1进水管114.8.2回流污泥管道114.8.3进水竖井124.8.4出水堰及出水竖井124.8.5出水管134.9曝气系统设计计算134.9.1设计需氧量AOR134.9.2标准需氧量144.9.3所需空气压力p（相对压力）164.9.4曝气器数量计算（以单组反应池计算）164.9.5供风管道计算174.10缺氧设备的选择174.11污泥回流设备选择174.12混合液回流泵18参考文献19 前言1综述1.1城市污水城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。 城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力，确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水，无论用于工业、农业或是回灌补充地下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。 现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。1.2污水处理的方法及意义污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三级处理是在一、二级处理的基础上，应用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。污水中的污染物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。 污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题。2.设计依据和原则2.1 设计依据(1) 污水综合排放标准GB8978-1996(2) 有关法律、法规及设计规范2.2设计原则本工程设计方案报告的编制遵循以下原则： （1）认真执行国家有关法规、标准及规定，根实际情况，采用切实可行的治理方案，符合处理效果好、建设投资少、运行费用低、管理操作简便的要求。（2）污水进行综合治理，化害为利，解决生产污水造成的污染，力求充分发挥建设项目的环境效益、社会效益和经济效益。（3） 根据污水水质的特点，做到投资省、运行费用低，技术可靠、运行稳定、处理效果好。3 工艺流程图及设计任务3.1 工艺流程图A/O系统又称前置硝化系统或循环脱氮系统。一般采用硝化混合液回流，将BOD去除与反硝化脱氮在同一池中完成。A/O生物脱氮系统具有以下特征：反硝化池在前，硝化池在后；反硝化反应以原废水中的有机物为碳源；硝化池内的含有大量硝酸盐的硝化液回流到反硝化池，进行反硝化脱氮反应；在反硝化反应过程中，产生的碱度可补偿硝化反应碱度的一半左右，对含氮浓度不高的废水可不必另行投加碱；硝化池在后，使反硝化残留的有机污染物得以进一步去除，无需建后曝气池。 3.2设计任务3.2.1 设计水量平均日污水量Q=30000m3/d，总变化系数K=1.23.2.2 设计水质进水水质：BOD5=, , f=0.7 碱度PH=7.0-7.5最低水温12，最高水温26出水水质： 4设计计算4.1好氧区容积V1（动力学计算方法） 式中 V-好氧区有效容积，m3; Q-设计流量，m3/L; S0-进水BOD5浓度，mg/L; S-出水所含溶解性BOD5浓度，mg/L Y-污泥产率系数，kgVSS/kgBOD5,取Y=0.6; Kd-内源代谢系数，取Kd=0.05; c-固体停留时间，d; Xv-混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）,mg/L,Xv=fX; F-混合液中VSS与SS之比，取f=0.7; X-混合液悬浮固体浓度（MLVSS),mg/L,X取4000mg/L. Xv=fX=0.74000=2800(mg/L)4.1.1出水溶解性BOD为使出水BOD降到30mg/L,出水溶解性BOD浓度S应为： =30-1.420.720（1-e-0.235） =16.41(mg/L)4.1.2设计污泥龄首先确定消化速率N （取设计pH=7.2)，计算公式 式中 N-NH3-N的浓度，mg/L; Ko2-氧的半速常数，mg/L; O2-反应池中溶解氧浓度，mg/L。N=0.47e0.098(12-15)8/7+10(0.0512-1.158)2/1.3+2 =0.350.9620.606=0.204(d-1)硝化反应所需的最小污泥龄mc选用安全系数K=3;设计污泥龄=34.90=14.7(d)4.1.3好氧区容积V1, m3好氧区水力停留时间4.2缺氧区容积V2（动力学计算方法） 4.2.1需还原的硝酸盐氮量微生物同化作用去除的总氮Nw:被氧化的NH-N=进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量 =35-7-7.02=20.98（mg/L）所需脱硝量=进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量 =35-12-7.02=15.98（mg/L）需还原的硝酸盐氮量4.2.2反硝化速率qdn,T 式中 qdn,T-20 时的反硝化速率常数，取0.12kg -温度系数，取1.08。4.2.3缺氧池容积 缺氧区水力停留时间4.3曝气池总容积，系统设计污泥龄=好氧池泥龄+缺氧池泥龄 4.4碱度校核 每氧化需要氧化7.14mg碱度；去除产生0.1mg碱度；每还原产生3.57mg碱度。 =此值可维持pH7.24.5污泥回流比及混合液回流比4.5.1污泥回流比R设回流污泥浓度计算公式为： 式中，r为考虑污泥在沉淀池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的系数，取1.2。 混合液悬浮固体浓度污泥回流比 4.5.2混合液回流比混合液回流比取决于所需要的脱氮率。脱氮率N可用下式粗略估算：N4.6剩余污泥量 生物污泥产量：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： 式中 X1-进水悬浮固体中惰性部分（进水TSS-进水VSS）的含量， -非生物污泥量， =30000（0.18-0.126-0.02）=1020剩余污泥量去除每产生的干污泥量4.7反应池主要尺寸4.7.1好氧反应池（按推流式反应池设计）总容积，设反应池两组。单组池容有效水深h=4.0m,单组有效面积采用三廊道式，廊道宽,反应池长度校核：超高取1.0米，则反映池总高H=4.0+1.0=5.0(m)4.7.2缺氧反应池尺寸总容积设缺氧池2组，单组池容有效水深h=4.1m,单组有效面积长度与好氧池宽度相同，为L=18.6m,池宽=4.8反应池进、出水计算4.8.1进水管两组反应池合建，进水与回流污泥进入进水竖井，经混合后经配水渠、进水浅孔进入缺氧池。单组反映池进水管设计流量管道流速采用管道过水断面管径取进水管管径DN700mm.校核管道流速4.8.2回流污泥管道单组反映池回流污泥渠道设计流量渠道流速v=0.7m/s;则渠道断面积取渠道断面校核流速渠道超高取0.3m;渠道总高为4.8.3进水竖井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量孔口流速v=0.6m/s;孔口过水断面积孔口尺寸取1.2m0.5m;进水竖井平面尺寸2.0m1.6m。4.8.4出水堰及出水竖井按矩形堰流量公式：式中 b-堰宽，b=6.0m; H-堰上水头高，m。 出水孔过流量孔口流速v=0.6m孔口过水断面积孔口尺寸取1.2m0.5m;进水竖井平面尺寸2.0m1.6m。4.8.5出水管单组反应池出水管设计流量 管道流速v=0.8m/s;管道过水断面管径取进水管管径DN700mm.校核管道流速4.9曝气系统设计计算4.9.1设计需氧量AOR = a. 碳化需氧量 式中 k-BOD的分解速率常数， t- b.硝化需氧量 C.反硝化脱氮产生的氧量 式中，为反硝化脱除的硝态氮量，取=479.4kg/d 故总需氧量 最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则： 去除每1kg的需氧量 4.9.2标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器辐射于池底，距池底0.2m,淹没深度3.8m,氧转移效率将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR. T-设计污水温度，T=26；-好氧反应池中溶解氧浓度，取2mg/L；-污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.82；-压力修正系数，取1；-污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取0.95.查表得水中溶解氧饱和度：空气扩散器出口处绝对压力：式中，H-空气扩散器的安装深度，m； P-大气压力，。 空气离开好氧反应池时氧的百分比： 式中，为空气扩散装置的氧的转移效率，取. 好氧反应池中平均溶解氧饱和度： 标准需氧量为： 相应最大时标准需氧量为： 好氧反应池平均供气量为：最大时供气量为：4.9.3所需空气压力p（相对压力） 式中，-曝气器阻力，微孔曝气； -富余水头，取4.9.4曝气器数量计算（以单组反应池计算）a. 按计算氧能力所需要曝气器数量。 式中 -按供氧能力所需曝气器个数，个； -曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，。采用微孔曝气器，参照有关手册，工作水深4.3m,在供风量q=1-3时，曝气器氧利用率,在服务面积0.3-0.75，充氧能力 b.以微孔曝气器服务面积进行校核4.9.5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。流量流速v=10m/s;管径取干管管径为DN400mm。b.支管。单侧供气（向单侧廊道供气）支管（布气横管）；流速v=10m/s；取支管管径为DN250。双侧供气（向两侧廊道供气）：流速v=10m/s；管径（m）取支管管径为DN400。4.10缺氧设备的选择 缺氧池分为三格串联，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/污水计算。厌氧池有效容积混合全池污水所需功率4.11污泥回流设备选择污泥回流比R=100%；污泥回流量设回流污泥泵房1座，内设3台潜污泵（2用1备）单泵流量水泵扬程根据竖向流程确定。4.12混合液回流泵混合液回流比混合液回流量每池设混合液回流泵2台，单泵流量混合液回流泵采用潜污泵。21 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第21页 参考文献1杭世珺城市污水处理工程设计的反思与建议J给水排水，2004，30(10)：17-212俞庭康，杨健城镇污水处理最佳实用技术新进展J环境污染治理技术与设备，2000，1(5) ：54-603王涛中国城市污水处理工艺现状调查和技术经济指标评价J中国给水排水，2004，30(5)：1-44周斌华东地区城市污水处理厂运行成本分析J中国给水排水，2001，17(8)：29-305刘延岭，关柯城市建设面临的环境问题与保护措施J哈尔滨建筑大学学报，2000，33(6)：114-1166中国市政工程西北设计研究院给水排水设计手册M，第11册，常用设备北京：中国建筑工业出版社，2002： 222-2927唐受印，戴友芝等水处理工程师手册M北京：化学工业出版社，2000：451 大 学毕业设计（论文）（页面设置：论文版心大小为155mm245mm，页边距：上2.6cm，下2.6cm，左2.5cm，右2cm，行间距20磅，装订线位置左，装订线1cm，）此处为论文题目，黑体2号字（以下各项居中列，黑体小四号）年 级: 学 号: 姓 名: 专 业: 指导老师: （填写时间要用中文）二零零八年六月 西南交通大学本科毕业设计（论文） 第V页 大学本科毕业设计（论文）院 系 专 业 年 级 姓 名 题 目 指导教师评 语 指导教师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日 毕 业 设 计 任 务 书班 级 学生姓名 学 号 专 业 发题日期： 年 月 日 完成日期： 年 月 日题 目 题目类型：工程设计 技术专题研究 理论研究 软硬件产品开发b. 设计任务及要求 c. 应完成的硬件或软件实验 d. 应交出的设计文件及实物（包括设计论文、程序清单或磁盘、实验装置或产品等） e. 指导教师提供的设计资料 f. 要求学生搜集的技术资料（指出搜集资料的技术领域） g. 设计进度安排第一部分 （4 周）第二部分 （6 周）第三部分 （2 周） 评阅及答辩 （1 周） 指导教师： 年 月 日系主任审查意见：审 批 人： 年 月 日注：设计任务书审查合格后，发到学生手上。 大学学院 20XX年制摘 要正文略关键词：关键词； 关键词； 关键词； 关键词（关键词之间分号隔开，并加一个空格）Abstract正文略Keywords: keyword; keyword; keyword; keyword目 录摘 要IVAbstractV第1章 绪 论11.1 本论文的背景和意义11.2 本论文的主要方法和研究进展11.3 本论文的主要内容11.4 本论文的结构安排1第2章 各章题序及标题小2号黑体22.1 各节点一级题序及标题小3号黑体22.1.1 各节的二级题序及标题4号黑体22.2 页眉、页脚说明22.3 段落、字体说明22.4 公式、插图和插表说明2结 论5致 谢6参考文献7附 录 1 标题8附 录 2 标题9第10页 共39页大学本科毕业设计（论文） 第1章 绪 论1.1 本论文的背景和意义引用文献标示应置于所引内容最末句的右上角，用小五号字体1。当提及的参考文献为文中直接说明时，其序号应该用4号字与正文排齐，如“由文献8，1014可知”1.2 本论文的主要方法和研究进展1.3 本论文的主要内容1.4 本论文的结构安排第2章 各章题序及标题小2号黑体2.1 各节点一级题序及标题小3号黑体正文另起一段，数字与标题之间空一格2.1.1 各节的二级题序及标题4号黑体正文另起一段，数字与标题之间空一格2.1.1.1 各节的三级题序及标题小4号黑体正文另起一段，数字与标题之间空一格（4） 款标题 正文接排。本行缩进2字符，标题与正文空一格(1)项标题 正文接排，本行缩进1字符，标题与正文空一格。(2)项标题 （5） 款标题2.2 页眉、页脚说明在版心上边线隔一行加粗线，宽0.8mm（约2.27磅），其上居中打印页眉。页眉内容一律用“西南交通大学本科毕业设计(论文)”，字号用小四号黑体。页码置于页眉右端，采用形式为：第M页，具体设置参考模板。 2.3 段落、字体说明每段首行缩进2字符，行距固定值20磅。正文用小4号宋体，西文和数字用小4号Times New Roman。按照GB31003102及GB7159-87的规定使用，即物理量符号、物理常量、变量符号（如：a(t) , (i-1)ThtiTh , m , n）用斜体，计量单位（如：tkm）等符号均用正体。（设置字体快捷键ctrl+D)2.4 公式、插图和插表说明（公式居中写，公式末不加标点，序号按章节编排，如有“假定，解”字样，文字空两格写，若有对公式变量的说明，以分号结束。公式中用斜线表示“除”的关系时应采用括号，以免含糊不清，如1/(bcosx)。通常“乘”的关系在前，如acosx/b而不写成(a/b)cosx。具体格式如下）假定 (2-1)式中 R幅度；相位；fc载波频率；（插图图题于图下，小4号宋体，图中若有分图时，分图号用a）、b）等置于分图之下。插图与其图题为一个整体，不得拆开排写于两页。插图处的该页空白不够排写该图整体时，则可将其后文字部分提前排写，将图移到次页最前面。）a）分图a b）分图b图2-2 图题（插表表序与