环境工程课程设计-A2O活性污泥法中核心构筑物池设计.doc

环境工程课程设计 课题名称：a2/o活性污泥法中核心构筑物池设计 院 系： 得 分： 完成时间： 2015 年 7月 4 日课题名称a2/o活性污泥法中核心构筑物池设计a2/o池设计条件：某城区拟采用活性污泥法中的a2/o工艺处理其生活污水，设计生活污水流量为80000m3/d；进水水质：bod5为250mg/l，tp为4 mg/l，ss为250 mg/l，cod为450 mg/l ，tn为20 mg/l。出水水质要求：bod5为20mg/l，cod为60 mg/l ,tp为0.5 mg/l，ss为20 mg/l，tn为5 mg/l。排放标准：（gb8978-1996）污水综合排放标准设计要求：设计说明书一份(不少于5000字)，内容要求：(1)掌握a2/o法二级污水处理厂主要构筑物的设计计算及计算机绘图方法，主要包括格栅、污泥泵房、沉砂池、a2/o池、二沉池、污泥浓缩池、以及高程的计算.(2) 确定a2/o池的尺寸、曝气系统的供气量。(3)绘制a2/o池的平面布置图和剖面图。参考资料：参考资料：1 1 张自杰.排水工程m.北京：中国建筑工业出版社，19962 孙力平.污水处理新工艺与设计计算实例m.北京：科学出版社,20013 娄金生编.水污染治理新工艺与设计m.北京：海洋出版社，1999，34 曾科，卜秋平，陆少鸣.污水处理厂设计与运行m.北京:化学工业出版社,20015 高廷耀,顾国维.水污染控制工程m.北京：高等教育出版社，19996 张中和.排水工程设计手册m.北京：中国建筑工业出版社，19867 郑兴灿. 污水生物除磷脱氮技术m.北京：中国建筑工业出版社，1992141.a2/o活性污泥法中核心构筑物池设计设计条件：某城区拟采用活性污泥法中的a2/o工艺处理其生活污水，设计生活污水流量为80000m3/d；进水水质：bod5为250mg/l，tp为4 mg/l，ss为250 mg/l，cod为450 mg/l ，tn为20 mg/l。出水水质要求：bod5为20mg/l，cod为60 mg/l ,tp为0.5 mg/l，ss为20 mg/l，tn为5 mg/l。排放标准：（gb8978-1996）污水综合排放标准设计要求：(1)掌握a2/o法二级污水处理厂主要构筑物的设计计算及计算机绘图方法，主要包括格栅、污泥泵房、沉砂池、初沉池、a2/o池、二沉池、污泥浓缩池、以及高程的计算.(2)确定格栅、污泥泵房、沉砂池的尺寸。(3)绘制沉砂池的平面布置图和剖面图。a2/o工艺流程的优点 该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。 在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，svi值一般均小于100。 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。 运行中勿需投药，两个a段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。 a2/o工艺流程的缺点： 除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当p/bod值高时更是如此 。 脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2q为限，不宜太高，否则增加运行费用。 对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解 浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。主要特点： 工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。 处理效果稳定可靠，其bod5和ss去除率均在90-95或更高。cod得去除率也在 85以上，并且硝化和脱氮作用明显。 造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。 污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。2. 反应池生化池由三段组成，既厌氧段、缺氧段、好氧段。在厌氧段，回流的好氧微 生物因缺氧而释放出磷酸盐，同时得到一定的去除。缺氧段虽不供氧，但有好氧池混合液回流供给no3n 作电子受体，以进行反化硝脱氮。在最后的好氧段中，好氧微生物进行硝化和去 除剩余bod 的同时，还能大量吸收溶解性磷酸盐，并将其转化为不溶性多聚正磷酸盐而在菌体内贮藏起来，通过沉淀池排放剩余污泥而达到除磷的目的。设计参数：（1）设计流量： q=80000m3/d(不考虑变化系数) （2）设计进水水质： bod5=250mg/l ；cod=450mg/l ；ss=250mg/l；nh3-n =20mg/l （3）设计出水水质:cod60mg/l，bod（se）20mg/l，ss20mg/l，nh3-n5mg/l 设计计算：(污泥负荷法) bod污泥负荷： n=0.14kg bod5/(kgmlss*d) 回流污泥浓度：xr=6000(mg/l) 污泥回流比： r=100% 混合液悬浮固体浓度：x=xrr/1+r=60001/1+1=3000(mg/l) 反应池容积v v=qs0/nx=80000144/0.143000=27428.5m 反应池总水力停留时间 t=v/q=27428.5/80000=0.34(d)=8.2(h) 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:t1=1/58.20=1.64h 厌氧池容积:v1=1/527428.5=54865.5m= 缺氧池水力停留时间:t2=1/58.2=1.64h= 缺氧池容积:v2=1/527428.5=54865.5m= 好氧池水力停留时间:t3=3/58.20=4.92h= 厌氧池容积:v3=3/527428.5=16489.5m 剩余污泥量w 生成的污泥量:w1=y(so-se)q式中:y 污泥增殖系数，取y=0.6。将数值代入上式: w1=y(so-se)q =0.6(0.144-0.02)80000 =5952kg/d内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 有机活性污泥浓度，xr=fx，f=mlss/mlvss=0.75（污泥试验法） xr=0.753000=2250mg/lw2=kdxrv=0.052.251714285 =1928.57kg/d =1929kg/d不可生物降解和惰性的悬浮物量（nvss）w3，该部分占tss约50% w3=(tss-tsse)50% q =(0.144-0.02)50%80000 =4960kg/d 剩余污泥产量w w=w1-w2+w3=5952-1929+4960=8983kg/d 反应池主要尺寸 反应池总容积:v=34285.7m3 设反应池2组，单组池容积 v单=v/2=17142.85(m) 有效水深 h=6.5m 单组有效面积:s单= h v单=2637.36m3 采用5廊道式推流式反应池，廊道宽b=7.5m= 单组反应池长度l=s单/b=2637.36/57.5=70.3m 校核：b/h=7.5/6.5=1.15(满足b/h=12)； l/b=70.3/7.5=9.37(满足l/h=510)； 取超高为0.5m，则反应池总高h=0.5+6.5=7m 反应池进、出水系统计算 （1)进水管 单组反应池进水管设计流量:q1=q/2=0.717 m/s 管道流速v=0.98 m/s 管道过水断面面积a=q1/v=0.73 管径:d=0.964m 取出水管管径dn1000mm 校核管道流速v=q/a=0.717/(0.98/2)2=0.96m /s（2)回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量qr qr= r * q =1.080000/86400=0.925m/s管道流速取 v1=0.73 (m/s) 取回流污泥管管径 dn1000 mm （3)进水井 反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量：q2=(1+r)q/2=(1+1) 80000864002=0.925m/s孔口流速 v=0.65m/s，孔口过水断面积 a=q2/v=0.9250.60=1.54() 取圆孔孔径为 2000 mm 进水井平面尺寸为 66(mm)（4)出水堰及出水井.按矩形堰流量公式计算：q3=0.422gbh1.5=1.86bh1.5 式中 q3=(1+1)q3.5/2=(1+1)0.9253.5/2=3.24m/sb堰宽，b=7.5 m; 3.5安全系数 h堰上水头，m h=(q3/1.86b)2/3=0.438m出水孔过流量q4=q3=4.05(m/s) 孔口流速smv/7.0= 孔口过水断面积a=q/v=4.05/0.7=5.78m取出水井平面尺寸:1.37.5（mm）（5)出水管 单组反应池出水管设计流量: q5=q3/2=2.025 m/s 管道流速 v=0.96 m/s 管道过水断面 a=q5/ v=2.0250.96=2.1管径d=1.643m = p 取出水管管径dn1700mm 校核管道流速nv=q5/a=0.9m/s 曝气系统设计计算 （1)设计需氧量qr=aq(so-se)+bxvv+4.6nr-2.6no3-+- 其中：第一项为合成污泥需要量，第二项为活性污泥内源呼吸需要量，第三项为消化污泥需氧量，第四项为反硝化污泥需氧量 （2)的氨氮中被氧化后有90%参与了反硝化过程，有10%氮仍以3no-存在 （3)用于还原的no3-n=(40-8)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=aq(so-se)+bxvv+4.6nr-2.6no3=0.680000(0.144-0.020)+0.07262003.0+(4.6-2.6) 1590%8000010-3-4.61510%8000010-3=13062kg/d=544kg/h所以总需氧量为13062kg/d=544kg/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则 ormax=1.4544=761.6kg/h（5)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ae=20%，计算温度t=25 ，将实际需氧量 aor换算成标准状态下的需氧量 sor sor=aorcsb（20）/sm(t)-cl 1.024(t-20) =25287.04kgo2/d=1054.04kgq2/h相应的最大标准需氧量ormax=1.4sor=1475.7kg/hgs=sor/0.3ea100=1001054.04/0.320=17567.3m/h最大时的供气量gsmax=1.4gs=24594.3m/h（6)所需空气压力p p=h1+h2+h3+h4+h=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m式中 h1+h2=0.2m-供凤管到沿程与局部阻力之和+ h3=3.8m-曝气器淹没水头 h4=0.4m-曝气器阻力 h=0.5m-富裕水头（7)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。 n1=qrmax/2q=1475.7/20.14=5271个供风管道计算 供风干管道采用环状布置 流量qs=0.5gsmax=12297.2m/h=3.42m/s流速v=10m/s= 管径d=0.66m= = np 取干管管径为dn700mm，单侧供气(向单侧廊道供气)支管qs单=1/3gmax/2=4099.05m/h=1.14m/s流速v=10m/s管径d=0.38m= = np 取支管管径为dn400mm 双侧供气qs双=2qs单=2.28m/s流速v=10m/s管径d=0.54m取支管管径dn550mm3.沉砂池 沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒。它一般设在污水处理厂前端，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。沉砂池的类型，按池内水流方向的不同，可以分为平流式沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池和多尔沉砂池。平流沉砂池是常用的型式，污水在池内沿水平方向流动。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸门、水流部分及沉砂斗组成。它具有截留无机颗粒效果好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。平流沉砂池的设计最大流速为3m/s，最小流速为0.15m/s；最大流量时停留时间不小于30s，一般采用3060s；有效水深不应大于1.2m；池底坡度一般为（0.010.02）。 设计条件：某城区拟采用活性污泥法中的a2/o工艺处理其生活污水，设计生活污水流量为80000m3/d；进水水质：bod5为250mg/l，tp为4 mg/l，ss为250 mg/l，cod为450 mg/l ，tn为20 mg/l。出水水质要求：bod5为20mg/l，cod为60 mg/l ,tp为0.5 mg/l，ss为20 mg/l，tn为5 mg/l。排放标准：（gb8978-1996）污水综合排放标准设计参数: （1）污水流量： 设计流量 q=80000m/d=0.926m/s 变化系数 k=2.7/(q0.11) = 最大污水流量 qmax= 2.5m/s（2） 水平流速：一般为（0.150.3m/s），取v=0.3m/s。 （3） 最大流量时停留时间：t=30s 设计计算: （1） 长度ll=vt=0.330=9m= （2） 水流断面积aa=qmax/v=2.5/0.3=8.33m= （3） 池总宽度b 取n=4格，每格宽b=1m 即：b=nb =4m= （4） 有效水深h2h2=a/b =8.33/4 =2.08m（5） 沉砂斗所需容积v=86400qmaxtx/(1000kx） =864002.510.03/(10002.7) =2.4m式中：x城市污水沉砂量, 取0.03l/m（污水）； t清除沉砂的间隔时间，d，取t1d； k污水流量总变化系数，k2.7。 （6） 每个沉砂斗的容积v 设每一分格有2个沉砂斗，共有8个沉砂斗，则v=2.4/8=0.3m （7） 沉砂斗上口宽aa =2h3/tan60+a1 =1.26m = 式中：h3斗高，m，取h3 =0.4m； a1斗底宽，m，取a1=0.8m； 斗壁与水平面的倾角60。 （8） 沉砂斗容积v1v1=1/6h3（2a+2aa1+2a1） =0.43m0.3m 符合要求 （9） 沉砂室高度h3 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。沉砂室有两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为2（2l2+a）+0.2。 l2=（l-2a-0.2）/2=3.14m（0.2 为二沉砂斗之间隔壁厚） h3=h3+0.02l2=0.463m=+=+= （10） 池总高度 h 设超高h1=0.3m，则h=h1+h2+h3 =0.3+2.08+0.463 =2.843m=+=+= （11） 验算最小流速vmin在最小流量时，只用1 格工作n=1， qmin=1/4qmax=0.625m/s vmin=qmin/n1wmin=0.3m/s0.15m/s=式中: qmin 最小流量，m/s； n1最小流量时工作的沉砂池的数目，个； wmin最小流量时沉砂池中的水流断面，m。 （12） 设备选型 选择pgs 型刮砂机，型号为pgs4000 技术参数 池宽 驱动功率 运行速度 设备质量 4m 2.2kw 0.8m/min 6500kg 4.二沉池二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。采用中心进水周边出水辐流式二沉池设计参数 ： （1) q=80000m/d=33333.33m/h（2）a/o 反应池悬浮固体浓度 x=3000mg/l（3）二沉池底流生物固体浓度 xr=6000mg/l（4）回流污泥比 r=100设计计算：（1） 沉淀部分水面面积f，根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷q=1.5m/（.h）,设两座二沉池，n=2.f=q/(n.q)=3333.33/(21.5)=1111.11(2) 池子直径d d=4f/=（41111.11）/（）=38m沉淀部分水面面积f=0.25d=1133.54二次沉淀池表面负荷q=q/nf=3333.33/(21133.54)=1.5/(.h)(3) 校核固体符合gg=24(1+r).q.x/f =24(1+1)3333.333/1111.11 =423.45kg/