AO工艺标准设计计算参考

1、''A1/O生物脱氮工艺一、设计资料设计处理水平为日处理废水量为 30000m3废水水质如下：PH 值 7.07.5 水 温 14-25 C BOD5=160mg/LVSS=126mg/L(VSS/TSS=0.7) TN=40mg/L NH3-N=30mg/L根据要求：出水水质如下：BOD5=20mg/L TSS=20mg/L TN 15mg/L NH3-N 8mg/L根据环保部门要求,废水处理站投产运行后排废水应到达国家标准?污水综合排放标准?GB8978-1996中规定的 二级现有"标准,即COD120mg/l BOD 30 mg/l NH -N<20 mg

2、/l PH=6-9 SS<30 mg/l二、污水处理工艺方案确实定城市污水用沉淀法处理一般只能去除约 2530%的BOD5,污水中的胶体和溶解性有机物不能利用沉淀方法去除, 化学方法由于药剂费用很 高而且化学混凝去除溶解性有机物的效果不好而不宜采用.采用生物 处理法是去除废水中有机物的最经济最有效的选择.废水中的氮一般以有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮等四种形态存在.生活污水中氮的主要存在形态是有机氮和氨氮.其中有机氮占生活污水含氮量的40%60%氨氮占50%60%亚硝酸盐氮和硝酸 盐氮仅占0%5%废水生物脱氮的根本原理是在传统二级生物处理 中,将有机氮转化为氨氮的根底上,通过硝化和反

3、硝化菌的作用,将 氨氮通过硝化转化为亚硝态氮、硝态氮,再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气,而到达从废水中脱氮的目的.废水的生物脱氮处理过程,实际上是将氮在自然界中循环的根本原理 应用与废水生物处理,并借助于不同微生物的共同协调作用以及合理 的认为运用限制,并将生物去碳过程中转化而产生及原废水中存在的 氨氮转化为氮气而从废水中脱除的过程. 在废水的生物脱氮处理过程 中,首先在好氧oxic条件下,通过好氧硝化的作用,将废水中的 氨氮氧化为亚硝酸盐氮；然后在缺氧Anoxic条件下,利用反硝化 菌脱氮菌将亚硝酸盐和硝酸盐复原为氮气N2而从废水中逸出. 因而,废水的生物脱氮通常包括氨氮的硝化和亚硝酸盐氮

4、及硝酸盐氮 的反硝化两个阶段,只有当废水中的氨以亚硝酸盐氮和硝酸盐的形态 存在时,仅需反硝化脱氮一个阶段.与传统的生物脱氮工艺相比,A/O脱氮工艺那么有流程简短、工程造 价低的优点.该工艺与传统生物脱氮工艺相比的主要特点如下： 流程简单,构筑物少,大大节省了基建费用； 在原污水C/N较高大于4时,不需外加碳源,以原污水中的有 机物为碳源,保证了充分的反硝化,降低了运行费用；好养池设在缺养之后,可使反硝化残留的有机物得到进一步去除, 提升出水水质；缺养池在好养池之前,一方面由于反硝化消耗了一局部碳源有机物, 可减轻好养池的有机负荷,另一方面,也可以起到生物选择器的作用, 有利于限制污泥膨胀；同时

5、,反硝化过程产生的碱度也可以补偿局部硝化过程对碱度的消耗；该工艺在低污泥负荷、长泥龄条件下运行,因此系统剩余污泥量少, 有一定稳定性；便于在常规活性污泥法根底上改造 A1/O脱氮工艺；混合液回流比的大小,直接影响系统的脱氮率,一般混合液回流比取200%500%,太高那么动力消耗太大.因此 A1/O工艺脱氮率一般 为70%80%,难于进一步提升.三、污水处理工艺设计计算(一)、污水处理系统1、格栅设计流量：平均日流量 Qd=3000m3/d=0.35m3/s那么 K2=1.42最大日流量 Qmax=K2Qd=0.50m3/s设计参数：格栅倾角 =60栅条间隙b=0.021m栅条水深h=0.4m过

6、栅流速v=0.9m/s(1)栅梢宽度栅条的间隙数n格栅设两组,按两组同时工作设计,一格停用, 一格工作校核.贝U n= = =31 个栅梢宽度B栅梢宽度一般比格栅宽0.20.3m,取0.2m设栅条宽度 S=10mm(0.01m)那么栅梢宽度 B=S (n-1) +bn+0.2=0.01 (31-1)+0.021 31+0.2=1.15m通过格栅的水头损失h1 进水渠道渐宽局部的L1.设进水渠宽B1=0.85m其渐宽局部展开角 1=20进水渠道内的流速为0.77m/sL1= = =0.41m 栅梢与出水渠道连接出的渐窄局部长宽L2, mL2= = =0.21m通过格栅的水头损失h1,mh1=h0

7、k(k 一般采用 3)h0= sin ,=h1= sin k=2.42 sin60 3=0.097m 设=2.42)(3)栅后梢总高度H, m设栅前渠道超高h2=0.3mH1= h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.7970.8m(4)栅梢总长度L1, mL=L1+L2+1.0+0.5+ =0.41+0.21.1.0+0.5+ =2.52m(式中 H1=h+h2)(5)每日栅渣量W, m/3dw=式中,w1为栅渣量 m3/10 m污水,格栅间隙为1625mm时w1=0.100.05m /10 m3 污水； 格栅 间隙为 3050mm 时, w1=0.030.1m3/103m3 污水本

8、工程格栅间隙为21mm,取W1=0.07m3/10m3污水W= =2.18 (m3/d) 0.2 (m3/d)采用机械清渣2、提升泵站采用A1/O生物脱氮工艺方案,污水处理系统简单,污水只考虑一次 提升.污水经提升后入平流式沉砂池,然后自流通过缺养池、好养池、 二沉池等.设计流量Qmax=1800m3/h,采用3台螺旋泵,单台提升流量为900m3/h 其中两台正常工作,一台备用.3.平流式沉池砂(1)沉沙池长度L, mL=vt (取 v=0.25m/s,t=30s)贝U L=0.25 30=7.5m(2)水流端面面积A, m2A= = =2m2(3)池总宽度B, mB=nb 幽 n=2, b=

9、0.6m)那么 B=2 0.6=1.2m有效水深h2, mh2= = =1.7m(5)沉砂池容积v, m3V=(取 x=30m3/106m3 污水,T=2d k2=1.42那么 V= =1.83m3(6)每个沉斗砂容积V0,m3设每个分格有2个沉沙斗,共4个沉砂斗那么 V0= =0.46m3(7)沉砂斗尺寸沉砂斗上口宽a,ma= +a1贰中h/3为斗高取h/3=0.35m, al为斗底宽取,a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角55 )那么 a= +0.5=1.0m沉砂斗容积V0, m3V0=h/3(2a2+2aa1+2a12)= (2 12 2 1 0.5 +2 0.5)2 =0.2m3沉砂室高

10、度h3 ,m采用重力排沙,设池底坡度为0.06,坡向砂斗,沉砂室有两局部组成：一局部为沉砂斗,另一局部为沉砂池坡向沉砂斗的过滤局部,沉砂室的宽度为2 (L2+a) +0.2L2= = =2.65mh3=h/3+0.06 L2=0.35+0.06 2.65=0.51m(9)沉砂池总高度H, m取超高h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+1.7+0.51=2.51m(10)验算最小流速 Vmin m/s在最小流速时,只用一格工作(n1=1)Vmin= Qmin= = =0.25m3/s那么 Vmin= = =0.25m/s> 0.15m/s(11)砂水别离器的选择沉砂池的沉砂经排砂装置

11、排除的同时,往往是砂水混合体,为进一步别离出砂和水,需配套砂水别离器去除沉砂的间隔时间为 2d,根据该工程的排砂量,选用一台某公司生产的螺旋水别离器.该设备的主要技术性能参数为：进水砂水别离器的流量为13L/S ,容积为0.6m3,进水管直径为100mm,出水管直径为100mm,配套功率为0.25KW4、A1/O生物脱氮工艺设计计算(1)好氧区容积V1V1=飙 Y=0.6;Kd=0.05)出水溶解性BODS为使出水所含BOD5降到20mg/L,出水溶解性BOD5浓度S应为：S=20- 1.42 x x TS8(4 kt)=20 1.42 X 0.7 X 20-趋«0.23 X 5)=

12、6.41(mg/L)设计污泥龄.首先确定硝化速率(取设计pH=7.2),计算公式：=0.47e0.098(T- 15) 1 - 0.0833(7.2- Ph)=0.462 X 0.958 X 0.606=0.247l(d硝化反响所需的最小污泥龄=4 05 (d)选用平安系数K=3;设计污泥龄 =K =3X4.05=l2.2(d)好氧区容积VI, m3Vl= =7482.38(m3)好氧区容积V2V2=需复原的硝酸盐氮量.微生物同化作用去除的总氮NW:NW=0.I24 =0.I24 x =7.2(mg/L)被氧化的NH3-N=ffi水总氮量出水氨氮量用与合成的总氮量=40-8-7.2=24.8(

13、mg/L)所需脱硝量=进水总氮量出水总氮量用与合成的总氮量=40-15-7.2=17.8(mg/L)需复原的硝酸盐氮NT=3000(K 17.8 x =534(kg/d) 反硝化速率 qdn.T=qdn,20 ( qdn20取 0.I2kgNO -N/(kgMLVSSd);取I.08.)qdn.T=0.I2 乂 I.08I40=0.076(kgNO -N/(kgMLVSS)缺氧区容积V2= =2509.4 (m3)缺氧区水力停留时间t2= = =0.084(d)=2.0(h)曝气池总容积V总,m3V 总=V1+V2=7482.32+2509.4=9991.78m3系统总设计泥龄=好氧池泥龄+缺

14、氧池泥龄=12.2+12.2 X =16.29d污泥回流比及混合液回流比 污泥回流比R.设SVI=150回流污泥浓度计算公式：XR= xr (取1.2)XR= x 1.2=8000mg/L混合液悬浮固体浓度 X (MLSS =4000mg/L污泥回流比 R= X100= X 100 =100% (一 般取 50% 100%) 混合液回流比R内.混合液回流比R内取决与所要求的脱氮率.脱氮率可用下式粗略估算：=62.5%r= = =167% =20 0剩余污泥量生物污泥产量：PX= = =1523.73kg/d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:PS=Q (X1 Xe) (Q 取

15、30000m3/d)Ps=Q(XJXe)=30000 x (0.480.126 0.02)=1020kg/d乘U余污泥量 AX=PX+PS=1523.73+1020=2543.73kg/d去除每1kgBOD5产生的干泥量=0.61kgDs/kgBOD5反响池主要尺寸好氧反响池.总容积 V1=7482.38m3,设反响池2组.单组池容 V1单=3741.19m3有效水深h=4.0m,单组有效面积 S1单=935.30m3采用3廊道式,廊道宽b=6m,反响池长度L1= = =52m超高取1.0,那么反响池总高H=4.0+1.0=5.0m缺氧反响池尺寸总容积 V2=2509.4m3设缺氧池2组,单组

16、池容丫2单=1254.7m3有效水深h=4.1m,单组有效面积 S2单=306.02m长度与好氧池宽度相同,为 L=18m,池宽=17m反响池进,出水计算进水管.两组反响池合建,进水与流污泥进入进水竖井,经混合后经配渠,进水潜孔进入缺氧池.单组反响池进水管设计流量 Q1=Q= =0.347m3/s管道流速采用v=0.8m/s.管道过水断面 A= = =0.434m管径 d= = =0.74m取进水管管径DN 700mm.校核管道流速v= = =0.90m/s回流污泥渠道.单组反响池回流污泥渠道设计流量QRqr=r< Q=1x =0.347m3/s渠道流速v=0.7m/s;贝U渠道断面积

17、A= = =0.496m2那么渠道断面bxh=1.0mx 0.5m校核流速v= =0.69m/s渠道超高取0.3m;渠道总高为0.5+0.3=0.80m进水竖井.反响池进水孔尺寸：进水孔过流量 Q2= (1+R) X =(1+1) X = =0.347m3/s孔口流速v=0.6m/s孔口过水面积 A= = =0.58m2孔口尺寸取1.2mx 0.5m;进水竖井平面尺寸 2.0mx 1.6m 出水堰及出水竖井.按矩形堰流量公式：Q3=0.42 bH =1.866 X bx HQ3=(1+r)=(1+1) =Q=0.347m3/s画 6.0m)H= = =0.10m出水孔过流量Q4=Q3=0.34

18、7m3/s孔 口流速 v=0.6m/s;孔口过水断面积 A= = =0.58m2孔口尺寸取1.2mx 0.5m;出水竖井平面尺寸 2.0mx 1.6m 出水管.单组反响池出水管设计流量Q5=Q3=0.347m3/s管道流速v=0.8m/s;管道过水断面 A= = =0.9m/s曝气系统设计计算 设计需氧量AOR需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量,并应扣 除剩余活性污泥排放所减少BOD5及NH3-N的氧当量此局部用于细 胞合成,并未耗氧,同时还应考虑反硝化产生的氧量.AOR碳化需氧量+硝化需氧量反硝化脱氮产氧量=去除BOD5需氧 量剩余污泥中BOD5需氧量+ NH3-N硝化需氧量剩余污泥中 NH3

19、-N的氧当量反硝化脱氮产氧量a碳化需氧量D1D1= 1.42Pxk取 0.23,t 取 5dD1= -1.42 X 1523.73=4579.42kgO2/db硝化需氧量D2D2=4.6Q(N0- Ne) 4.6 x 12势 x Px c反硝化脱氮产生的氧量D3=4.6 x 30000 x(00008) -4.6 X 12的X 1523.73=3546.86kgO2/dD3=2.86NT式中,NT为反硝化脱除的硝态氮量,取 NT=534kg/dD3=2.86 X 534=1527.24kgO2/d故总 需氧量 AOR=D1+D2 D3=4579.42+3546.86 1527.24=6599.

20、04kgO2/h=274.96kgO2/hAORmax=1.4AOR=1.4X 6599.04=9238.66kgO2/d=384.94kgO2/h去除每 1kgBOD5 的需氧量=1.57kgO2/kgBOD5标准需氧量.采用鼓风曝气,微孔曝气器敷设于池底,距池底0.2m, 淹没深度3.8m,氧转移效率EA=20%,将实际需氧量AOR换算成标 准状态下的需氧量SORSOR= (T取 25 C, CL取 2mg/L,取 0.82,取 0.95)查表得水中溶解氧饱和度：CS (20) =9.17mg/L,CS(25)=8.38mg/L空气扩散器出 口处绝对压力：Pb=p+9.8X103H(p=1

21、.013 x 105Pa,Pb=1.013 x 105+9.8 x 103 x 3.8=1.385 x 105Pa 空气离开好氧反响池时氧的百分比 Ot:Ot= x 100式中,EA为空气扩散装置的氧的转移效率,取EA=20%Ot= =17.54%好氧反响池中平均溶解氧饱和度：Csm(25)=Cs(25)( + 尸8.38 X ( + 尸9.12mg/L标准需氧量为：SOR= =9835.62kg/d=409.82kg/h相 应 最 大 时 标 准 需 氧 量 为：SORmax=1.4SOR=1.4X 9835.62=13769.87kg/d=573.74kg/h好氧池反响池平均时供气量为：G

22、S= X 100= x 100=6830.33m3/h最大时供气量为：Gsmax=1.4GS=9562.46m3/h 所需空气压力p(相对压力)p=h1+h2+h3+h4+Ah(h4取0.004Mpa,Ah取 0.005Mpa)取 h1+h2=0.002Mpa p=0.002+0.038+0.004+0.005=0.049Mpa=49kPa可根据总供气量,所需风压,污水量及负荷变化等因素选定风机台数,进行风机与机房设计.曝气器数量计算以单组反响池计算.a按供氧水平计算曝气器数量.h1 =采用微孔曝气器,参照有关手册,工作水深4.3m,在供风量q=13m3h个时,曝气器氧利用率EA=20%,效劳

23、面积0.30.75m,2, 充氧水平qc=0.14kgO2/h个,贝U:h1= =2049个b以微孔曝气器效劳面积进行校核f= = =0.46m2< 0.75m2 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 QS=0.5X Gsmax=0.5X 9562.46=4781.23m3/h流速 v=10m/s管径 d= = =0.411m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：QS|t= X = x 9562.46=1593.74m3/h流速 v=10m/s;管径 d= = =0.237m取支管管径为DN250mm.双侧供

24、气：QSM= = x 9562.46=3187.49m3/h流速 v=10m/s;管径 d= = =0.336m取支管管径为DN400mm.(10)缺氧池设备选择 缺氧池分成三格串联,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/m3污水计算.厌氧池有效容积 V单=17X 18X 4.1=1254,6m3混合全池污水所需功率 N单= 1254.6 X 5=6273W(11)污泥回流设备选择污泥回流比R=100%污泥回流量 QR=RQ=30000m3/d=1250m3/h设回流污泥泵房1座,内设3台潜污泵(2用1备)；单泵流量 QR单=0.5QR=0.5X 1250=625m

25、3/h水泵扬程根据竖向流程确定.(12)混合液回流泵混合液回流比R内=200%混合液回流量 QR=R内 Q=2X 30000=60000m3/d=2500m3/h每池设混合液回流泵2台,单泵流量QR单=625m3/h混合液回流泵采用潜污泵.5、向心辐流式二次沉淀池(1)沉淀池局部水面面积F最大设计流量 Qmax=0.5m3/s=1800m3/h采用两座向心辐流式二次沉淀池,外表负荷取 0.8m3/(m2 h)那么F= = =1125m2 (2)池子直径DD= = =37.9mM D=38m(3)校核堰口负荷q'q' = = =2.1CX 4.34L/(sm)(4)校核固体负荷GG= = =153.6kg/(m2 d)(符合要求)(5)澄清区高度h2'设沉淀池沉淀时间t=2.5hh2,= =qt= =2m(6)污泥区高度h2''h2' &