AAO法内蒙古工业大学水污染课程设计.doc

摘要城市污水是城市中各种污水和废水的统称，它由各种生活污水、工业废水和入渗地下水三部分组成。其中含有bod、cod、悬浮固体等，如不对这些物质进行去除，则会对地表水和地下水造成一定危害，比如黑臭现象、水体富营养化等，直接或间接影响人类的健康。随着社会进步，人们对于城市污水的处理的要求愈加严格。除了基本的去除污水中bod、cod和ss的要求外，通常还要求脱氮除磷，以保护水体环境。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（anaerobicanoxicaerobic，简称a2o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。本设计于是结合了厌氧、好氧法的特点，采用了众多脱氮除磷工艺中较为经济合理的aao工艺对进入污水厂的污水进行处理，使出水质量达到城镇污水处理厂污染物排放标准gb8978-2002一级b标准。关键词：城市污水；a2/o ；脱氮除磷abstract城市污水是城市中各种污水和废水的统称，它由各种生活污水、工业废水和入渗地下水三部分组成。其中含有bod、cod、悬浮固体等，如不对这些物质进行去除，则会对地表水和地下水造成一定危害，比如黑臭现象、水体富营养化等，直接或间接影响人类的健康。随着社会进步，人们对于城市污水的处理的要求愈加严格。除了基本的去除污水中bod、cod和ss的要求外，通常还要求脱氮除磷，以保护水体环境。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2030，磷的去除率只有1020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。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*2*3（anaerobicanoxicaerobic，简称a2o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。本设计于是结合了厌氧、好氧法的特点，采用了众多脱氮除磷工艺中较为经济合理的aao工艺对进入污水厂的污水进行处理，使出水质量达到城镇污水处理厂污染物排放标准gb8978-2002一级b标准。city sewage is referred to a variety of sewage and wastewater in the city, which consists of all kinds of domestic sewage, industrial wastewater and groundwater infiltration of three parts. which contains suspended solids bod, cod, etc. these substances, if not removed, will cause certain harm to the surface water and groundwater, such as the phenomenon of black odor, water eutrophication, directly or indirectly affect human health. with the development of society, people in the city sewage treatment requirements more stringent. in addition to the basic removal of bod, cod and ss in waste water requirements, often require the removal of nitrogen and phosphorus, in order to protect the water environment. since eighty time, biological nitrogen and phosphorus removal process has become an important topic in modern wastewater treatment, especially in the anaerobic anoxic oxic system for biological nitrogen and phosphorus removal process, because of its unique technical and economic advantages and environmental benefits, more and more highly attention. the design and combined with the characteristics of anaerobic, aerobic method, using aao technology is more economic and reasonable number of nitrogen and phosphorus removal process for wastewater treatment plant sewage treatment, the effluent quality reached the plant pollutant discharge standard gb8978-2002 level b standards of urban sewage treatment.关键词：城市污水，好氧，厌氧，a2/o ，脱氮除磷keywords: city sewage;aao; nitrogen and phosphorus removal 目录第一章 绪论.11.1设计内容及要求.1 1.1.1 设计内容.11.1.2 设计目的与意义.1 1.1.3 设计要求.21.2 设计原则.2第二章 工艺流程的确定.3 2.1 废水的来源与类型.3 2.2 工艺流程设计.3 2.2.1 污水厂的设计规模、进出水水质.3 2.2.2 处理程度计算.4 2.3 工艺比选.4 2.3.1 氧化沟工艺.4 2.3.2 uasb+曝气池法.5 2.3.3 工艺.6 2.4 工艺流程的确定.6 2.4.1主处理单元6 2.4.2完整的处理工艺流程.7 2.4.3 严程去除率.7第三章 污水处理工艺说明.9 3.1 工程概况.9 3.2 工程构筑物说明.9第四章 工艺设计计算14 4.1 设计参数.14 4.2 设计计算.15总结.20参考文献.21第一章 绪论本次课程设计主要是对某城市12万t/d污水处理厂的工艺进行设计计算，原水主要来源于城市污水，进水水质如下表1-1：表1-1 原水水质指标单位：mg/l项目codcrbod5ss总氮总磷进水650-940 470-8807008212 该水经处理以后，要求水质应符合国家污水综合排放标准（gb8978-2002）中的一级标准b标准。 1.1设计内容及要求1.1.1设计内容对某城市日均处理12万吨污水的污水处理厂的工艺进行设计，使其出水达到国家一级b标准，见表1-2。表1-2国家一级b标准单位：mg/l项目codcrbod5ss总氮总磷进水6020202011.1.2设计目的与意义水污染控制工程课程是环境工程专业的一门重要的专业课。主要研究污水水质分析及污水的各种具体的处理方法，以及如何根据污水处理的技术性分析及经济性分析选择对污水进行处理的最有效、最经济的方法。本课程的主要任务是使学生掌握水质分析指标、各种具体处理方法的原理、工艺流程、处理设备的处理原理及设计计算，并能够应用所学的理论解决工程实际问题。1.1.3 设计要求本次课程设计为初步工艺设计，具体要求如下：1对厌氧+好氧处理工艺在生活污水处理方法中的优越性进行对比（至少3种）论证（工艺流程、运行特点、经济性），确定处理工艺。2（1）工艺流程图流程图上要求绘出处理构筑物的剖面外形； （2）主处理筑物结构、尺寸图。1.2 设计原则1）出水水质达到国家污水综合排放标准（gb8978-2002）中的一级b标准；2）工艺可靠，处理效果稳定；3）投资省，设备简单，操作简单，运行费用低；4）既要去除cod、bod5、ss，又要处理污水中的氮、磷。第二章 工艺流程的确定2.1 废水的来源、类型城市污水是通过下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。 生活污水是人们日常生活中排出的水。它是从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等）和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水的水质特点是含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等，以及氮、磷、等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。相比较于工业废水，生活污水的水质一般比较稳定，浓度较低。城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。2.2 工艺流程设计2.2.1 污水厂的设计规模、进出水水质 污水处理厂处理规模为12万吨/天。污水厂的进出水水质见表1-1 表1-1 原水水质指标单位：mg/l项目codcrbod5ss总氮总磷进水650-940470-8807008212表污水厂的出水水质要求为国家一级b标准,见表1-2 表1-2 国家一级b标准单位：mg/l项目codcrbod5ss总氮总磷进水6020202012.2.2 处理程度计算根据进出水水质表1-1,1-2可知，各污染物的去除率应达到以下数值：2.3工艺比选2.3.1氧化沟工艺氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置。池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。具有较长的水力停留时间、较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活污泥法、可以省略调节池、初沉池、污泥消化池、有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为曝气装置特定的定位布置是氧化沟具有独特水力学特征和工作特性。而且流程简单、操作灵活、适应性强、处理效率稳定、操作管理方便，是连续运行、连续进水连续出水，污泥沉降性能好，污泥在氧化沟内有一定好氧稳定性，无需进行污泥消化。氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说是完全混合的，而液体流动却又保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。但是，容易造成污泥膨胀问题，泡沫问题，污泥上浮问题，流速不均及污泥沉积问题，对于bod较小的水质完全没有处理能力。2.3.2 uasb+曝气池法上流式厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，英文缩写uasb。污水自下而上通过uasb。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床，污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。uasb 负荷能力很大，适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的uasb有很高的有机污染物去除率，不需要搅拌，能适应较大幅度的负荷冲击、温度和ph变化。污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20-30g/l；容积负荷率高，在中温发酵条件下，一般可达10kgcod/（md）左右，甚至能够高达15-40kgcod/(md)，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。2.3.3 工艺 污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷,污泥沉降性能好。厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。在厌氧缺氧好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，svi一般小于100，不会发生污泥膨胀。但是，污泥内回流量大，能耗较高，用于中小型污水厂费用偏高。 综上所述，任何一种方法，都能达到去除有机物和降磷脱氮的效果，且出水水质良好，但相对而言，选用a2/o工艺最为合理。2.4 工艺流程的确定2.4.1主处理单元 本设计主处理单元为a2/o工艺：a2/o工艺是anaerobic-anoxic-oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：和cod为90%-95%，总氮为75%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但a2/o工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。2.4.2完整的处理工艺流程2.4.3沿程去除率去除ss计算： 格栅 700（1-10%）=630 mg/l 沉砂池 630（1-50%）=315 mg/l 初沉池 315（1-30%）=220 mg/l 二沉池 220（1-95%）=11 mg/l97.1%去除bod计算： 初沉池 600（1-30%）=420 mg/l aa/o 420(1-95%)=21 mg/l 二沉池 21（1-10%）=18.9 mg/l96.7%去除cod计算： 初沉池 900（1-20%）=720 mg/l aa/o 720（1-93%）=50.4 mg/l 二沉池 50.4（1-10%）=45.36 mg/l93.3%去除tn计算： aa/o 82（1-80%）=16.4 mg/l20 mg/l去除tp计算： aa/o 12（1-92%）=0.96 mg/l8 tp/bod5=12/420=0.0290.06 符合要求，故可采用此法.3.有关设计参数bod5污泥负荷 n=0.15kg bod5/(kgmlssd)回流污泥浓度xr=10000(mg/l)污泥回流比 r=50%混合液悬浮固体浓度 （4-1）tn 去除率 （4-2）混合液回流比 （4-3）取r内=300%回流污泥量qr: qr=rq=0.5120000=60000m3/d （4-4）循环混合液量qc: qc=r内120000=360000 m3/d （4-5）脱氮速度 kd: （4-6） =(60000+360000)10/103 =4200kg/d其中=10mg/l4.2设计计算(1) 反应池容积 （4-7） 反应池总水力停留时间 （4-8） 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：20.164.03 h （4-9）厌氧池容积：100810.0820162.02m （4-10） 缺氧池水力停留时间：20.164.03h （4-11） 缺氧池容积：100810.0820162.02m （4-12）好氧池水力停留时间：20.1612.1h （4-13）好氧池容积：100810.0860486.05m （4-14）(2) 校核氮磷负荷 kgtn（kgmlssd）好氧段总氮负荷 （4-15）符合要求厌氧段总磷负荷 （4-16）符合要求（3）剩余污泥（取污泥增长系数y0.5，污泥自身氧化率kd0.05） 降解bod5生成污泥量w1y（sa-se）q （4-17） 0.5(420-18.9)120000 24066kg/d 内源呼吸分解污泥量 w2kdv (4-18) 0.053333100810.08 16800kg/d 不可生物降解和惰性悬浮物量 w3（220-11）1200000.512540kg/d 剩余污泥ww1-w2+w319806 kg/d (4-19)(4)反应池主要尺寸反应池总容积 v=100810.08(m3)设反应池四组，单组池容积 v单=v/4=100810.08/4 （4-20）25202.52(m3) 有效水深 6m；采用五廊道式推流式反应池，廊道宽b=10m；单组反应池长度：l=v单/b （4-21）=25202.52/(6105)84.01(米)；校核：b/h=10/6=1.67(满足b/h=12)； l/b=84.01/108.4(满足l/h=510)；取超高为0.7 m， 则反应池总高 h=6+0.7=6.7(m)厌氧池尺寸宽：l1=20162/（b5） （4-22）=20162/(61055)13.44(m) 尺寸为13.44566.7(m)缺氧池尺寸宽：l2=20162/（b5） （4-23）=20162/(61055)13.44(m) 尺寸为 13.44566.7(m)好氧池尺寸宽：l3=60486/（b5） （4-24）=60486/(61055)40.32(m) 尺寸为 40.32566.7（m）(5).反应池进、出水系统计算 =1.391.2=1.67(m3/s) (4-25) 1.2为安全系数 分四条管道，则每条管道流量为1.67/40.42(m3/s) 管道流速 v=0.98 m/s 管道过水断面积 a=q/v=0.420.980.43(m2) (4-26) 管径 （4-27） 取dn=800(mm) 回流污泥管 单组反应池回流污泥管设计流量 (4-28) =0.83(m3/s) 1.2安全系数； 管道流速取 v1=0.98 (m/s) 取回流污泥管管径 dn 800 mm 进水井： 反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量 q2=(1+r)q/2 (4-29) =(1+0.5)120000360024/2 1.04(m3/s) 孔口流速 v=0.80m/s， 孔口过水断面积 a=q2/v=1.040.801.3 (m2) (4-30) 取圆孔孔径为 1300mm 进水井平面尺寸为 66(mm) 出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算： q3=0.42 b h1.5 =1.86 b h1.5式中 (4-31) b堰宽，b=10 m； 3.5安全系数 h堰上水头，m 0.34（m） (4-32) 出水井平面尺寸0.3410m 出水管 反应池出水管设计流量q5=q3