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水污染控制工程课程设计环境1091生化学院2012.61 摘要通过厌氧环境的生化特性、厌氧/缺氧环境效应，系统地研究了A2/O工艺的原理和工艺特点。总结出：聚磷菌厌氧有效释磷水平的充分与否，并不是决定其在后续曝气条件下过度吸磷能力的充分必要条件。推进聚磷菌过度吸磷的本质动力与厌氧区HRT和厌氧环境的厌氧程度有关。A2/O对污水的处理如下。2 设计任务及资料2.1设计任务 设计水量 Q=3000m3/d项目BOD5CODSSNH4+-NT-PpH进水mg/L30050010050106.59.0出水mg/L105010512.2污水水质及设计要求3 污水处理工艺流程的选择A2/O 工艺流程 A2/O 工艺是 Anaerobic-Anoxic-Oxic英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生 物脱氮除磷工艺的简称。A2/O 工艺于 70 年代由美国专家在厌氧好氧磷工艺 （A/O）的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。 该工艺在好氧磷工艺（A/O）中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液 回流至缺氧池前端，该工艺同时具有脱氮除磷的目的。3.1 A2/O法工艺选择原因（1）水力停留时间比同类其他工艺少（2）能同时去除有机物,同步实现脱氮除磷（3）厌氧，缺氧，好氧分别在不同的池中进行，处理效果良好（4）水力停留时间小占地较少，不易发生污泥膨胀。（5）厌氧，缺氧要搅拌，比传统活性污泥多了混合液回流（即内循环）。3.2 A2/O法工艺处理机理： 首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要 功能为释放磷， 使污水中 P 的浓度升高， 溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污 水中的 BOD5浓度下降；另外，NH3-N 因细胞的合成而被去除一部分，使污水中 的 NH3-N 浓度下降，但 NO3-N 含量没有变化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入大 量 NO3-N 和 NO2-N 还原为 N2释放至空气，因此 BOD5浓度下降，NO3-N 浓度大 浓度下降， 幅度下降，而磷的变化很小。 幅度下降，而磷的变化很小。 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被 硝化，使 NH3-N 浓度显著下降，但随着硝化过程使 NO3-N 的浓度增加，P 随着 聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。 A2/O 工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除 等功能，脱氮的前提是 NO3-N 应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则 完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。3.3 A2/O工艺的特点（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺 （2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100 （3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效 （4）运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低 3.4 A2/O法的工艺流程图3.5 A2/O法工艺的工艺说明A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌 和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。3.6 A2/O法的优缺点A2/O 工艺当脱氮效果好时，除磷效果较差，反之亦然，很难同时取得好的脱 氧除磷效果。原因为： 该流程回流污泥全部进入厌氧段，为了维持较低的污泥负荷，要求较大的回 流比（一般在 40%100%） ，方可保证系统硝化良好，但回流污泥也将大量硝酸 盐带入厌氧池，而聚磷菌放磷的条件是厌氧状态，并同时有溶解性 BOD5 存在。 但当厌氧段存在大量硝酸盐时，反硝化菌会以有机物为碳源进行反硝化，等脱氮 完全后才开始磷的厌氧释放， 这就使得厌氧段进行磷的厌氧释放的有效容积大为 减少，从而使得除磷效果较差，而脱氮效果较好。反之，如果好氧段硝化作用不 好，则随回流污泥进入厌氧段的硝酸盐减少，改善了厌氧段的厌氧环境，使磷能 充分地厌氧释放，所以除磷的效果较好，但由于硝化不完全，故脱氮效果不佳。 所以 A2/O 工艺在脱氮除磷方面不能同时取得较好的效果。4 工艺计算4.1 A2O工艺的设计流量计算 根据原始数据与基本参数，首先判断是否可采用A/O法。 COD/TN=500/50=108，BOD5/TP=300/10=3020，符合条件。 设计流量：Q=3000m3/d=0.035 m3/s4.2 去除率的计算4.2.1 溶解性BOD5的去除率 活泩污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5和非溶解性BOD5二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD5。因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD5从处理水的总BOD5值中减去。取原污水BOD5值（S0）为300mg/L，经初次沉淀池及缺氧池、厌氧段处理，按降低20考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（S）为：S300（1-20）240mg/L计算去除率，对此，首先按式BOD55（1.42bXC）=7.1XC计算处理水中的非溶解性BOD5值,上式中C处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准20mg/L;b-微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，取0.09；X-活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4得BOD57.10.090.4205.1mg/L.处理水中溶解性BOD5值为：20-5.114.9mg/L，去除率：4.2.2 CODr的去除率进水CODc为300mg/L；4.2.3 SS的去除率进水SS为100mg/L，出水SS为10mg/L4.2.4 总氮的去除率出水标准中的总氮为5mg/L，入水总氮取50mg/L，总氮的去除率为：4.2.5 磷酸盐的去除率进水中磷酸盐的浓度为10mg/L计。如磷酸盐以最大可能成Na3PO4计，则磷的含量为100.189=1.89mg/L.注意：Na3PO4中P的含量在可能存在的磷酸盐（溶解性）中是含量最大的，这样计算出来的进水水质中的磷含量偏大，对整个设计来说是偏安全的。磷的去除率为5 A2O工艺的设计参数5.1构筑物尺寸每小时处理量为50m，停留时间为2小时，则调节池的有效容积为100m，考虑缓冲系数1.2，最终确定调节池容积为120m。地勘确定开挖施工难度较大，但是平面布置有余量，可选择浅深度，大面积的形状，结合曝气搅拌设备和搅拌设备的操作维护，确定池深3米，半地埋式钢混结构，地下2.5米，地上0.5米，可选择表面积为40的方形池子，形状选择时，结合搅拌设备、以及水流的流动均质混合的效果，确定进出水口的位置。可供选择的有5米8米，4米10米等方形水池5.2污泥处理构筑物的计算5.2.1回流污泥泵房二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50100。按最大考虑。 回流污泥泵设计选型：1)扬程：设二沉池水面相对地面标高0.5m.套筒阀井泥面相对标高0.3m,回流污泥泵房泥面相对标高-0.6m,生物处理构筑物水面相对标高1.5m,则污泥回流泵所需提升高度2.1m2)流量：泵房回流污泥量3)选泵：选用LXB-900螺旋泵6台（5用1备），单台提升能力为480m3/h，提升高度为2.0m2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW5.2.2剩余污泥泵房1)设计说明 二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升至污泥浓缩池中。2)选泵：选用1PN污泥泵Q7.2-16 ,H=12-14m,N3kW3)污泥浓缩池 采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。a.设计参数设计流量进泥浓度：6g/L初层池污泥含水率95%污泥含水率99%,浓缩后含水率97%贮泥池出口污泥含水率92%浓缩时间T=20h,浓缩池固体通量b.浓缩池的尺寸面积：直径：高度：工作高度取超高,缓冲层高度总高度浓缩后污泥流量5.2.3贮泥池污泥量浓缩后的污泥量853.3 ，含水率97%初沉污泥量350 ，含水率95%污泥量 贮泥池的容积设贮泥时间为4h，则贮泥池的容积 贮泥池尺寸取池深H=4m,则贮泥池面积设计圆形贮泥池一座，直径D=5.4m. 搅拌设备为防止污泥在贮泥池终沉淀，贮泥池内设置搅拌设备。设置液下搅拌机1台，功率10kw。5.2.4脱水间压滤机选型：过滤流量设计2台压滤机，每台每天工作7h,则每台压滤机处理量，选择DY15型带式压滤脱水机加药量计算设计流量絮凝剂PAM投加量，以干固体的0.4%计6.1 BOD5污泥负荷6.2 回流污泥浓度XR=6 000mg/L6.3 污泥回流比R=100%6.4 混合液活性污泥浓度Xvss=1800mgMLVSS/L6.5 反应池容积6.6 反应池总水力停留时间6.7 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，池容缺氧池水力停留时间，池容好氧池水力停留时间，池容6.8 反应池主要尺寸反应池总容积设反应池2组，单组池容有效水深h=5.0m单组有效面积采用5廊道式推流式反应池，廊道宽单组反应池长度校核： (满足)取超高为1.0m，则反应池总高6.9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管道流速管道过水断面面积管径取出水管管径DN200mm校核管道流速(2)回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量QR渠道流速取回流污泥管管径DN200mm(3)进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量：孔口流速孔口过水断面积孔口尺寸取进水竖井平面尺寸(4)出水堰及出水竖井。按矩形堰流量公式式中堰宽，H堰上水头高，m出水孔过流量孔口流速孔口过水断面积孔口尺寸取进水竖井平面尺寸(5)出水管。单组反应池出水管设计流量管道流速管道过水断面积管径取出水管管径DN300mm校核管道流速6.10曝气系统设计计算(1)设计需氧量其中：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%氮仍以存在(3)用于还原的 仍以存在的=(4)取 =+ 所以总需氧量为5902.78=252.4最大需要量与平均需氧量之比为1.4，则去除1kgBOD5的需氧量(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EA20，计算温度T=25。相应的最大标准需氧量最大时的供气量(6)所需空气压力p式中 (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。供风管道计算供风干管道采用环状布置。流量流速管径取干管管径为DN600mm，单侧供气(向单侧廊道供气)支管流速管径取支管管径为DN400mm双侧供气流速管径取支管管径DN500mm6.11厌氧池设备选择(以单组反应池计算)厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格。每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按池容计算。厌氧池有效容积.混合全池污水所需功率为污泥回流设备污泥回流比回流污泥量设混合液回流泵房2座，每座泵房内设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。6.12混合液回流设备(1)混合液回流比混合液回流量设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备)单泵流量(2)混合液回流管。混合液回流管设计泵房进水管设计流速采用管道过水断面积取泵房进水管管径DN250mm校核管道流速： (3)泵房压力出水总管设计流量设计流速采用管道过水断面积管径取泵房压力出水管管径DN200mm7二沉池设计参数为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=2.5h，表面负荷为1.5m3/（m2h-1）。7.1实际计算1)二沉池表面面积2)池体有效水深3)混合液的浓度,回流污泥浓度为为保证污泥回流浓度，二沉池的存泥时间不宜小于2h，二沉池污泥区所需存泥容积采用机械刮吸泥机连续排泥，设泥斗的高度H2为0.5m。4)二沉池缓冲区高度H3=0.5m，超高为H4=0.3m，沉淀池坡度落差H5=0.63m二沉池边总高度5)校核径深比二沉池直径与水深比为7.2水系统计算1)进水管计算单池设计污水流量进水管设计流量选取管径DN250mm2)进水竖井进水竖井采用D2=1.5m，流速为0.10.2m/s出水口尺寸0.51.5m,共6个，沿井壁均匀分布。出水口流速3)稳流筒计算取筒中流速稳流筒过流面积稳流筒直径 4)出水部分设计单池设计流量环形集水槽内流量采用周边集水槽，单侧进水，每池只有一个总出水口，安全系数k取1.2集水槽宽度，取b=0.15米集水槽起点水深集水槽终点水深槽深取0.2m，采用双侧集水环形集水槽计算，取槽宽b=0.2m，槽中流速设计取环形槽内水深为0.6m，集水槽总高为0.6+0.3（超高）=0.9m，采用90三角堰。出水溢流堰的设计采用出水三角堰（90），堰上水头（三角口底部至上游水面的高度）H1=0.05m(H2O)。每个三角堰的流量三角堰个数三角堰中心距（单侧进水）7.3泥部分设计1)单池污泥量总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量回流污泥量剩余污泥量2)集泥槽沿整个池径为两边集泥 设计泥量为集泥槽宽，取b=0.15m 集水槽起点水深集水槽终点水深8接触池和加氯间采用隔板式接触反应池8.1计参数设计流量：水力停留时间：设计投氯量：平均水深：隔板间隔：8.2计计算(1)每座接触池容积： 表面积隔板数采用2个则廊道总宽为接触池长度长宽比实际消毒池容积实际水深径校核均满足有效停留时间(2)加氯量的计算：设计最大加氯量为 选用3台REGAL-2100型负压加氯机（2用1备