AO工艺标准设计计算参考

1、HA1/0生物脱氮工艺设计资料设计处理能力为日处理废水量为 30000m3废水水质如下:PH 值 7.07.5 水 温 1425 CBOD5=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达到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/l P H=6-9 SS<30

2、mg/l二、污水处理工艺方案的确定 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%废水生物脱氮的基本原理是在传统二级生物处理 中，将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将 氨氮通过硝化

3、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，而达到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基本原理 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 的认为运用控制，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还原为氮气（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及硝酸盐氮 的

4、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脱氮工艺则有流程简短、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, 提咼出水水质; 缺养池在好养池之前，一方面由于反硝化消耗了一部分碳源有机物, 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, 有利于控制污泥膨胀；同时，反

5、硝化过程产生的碱度也可以补偿部分 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基础上改造 A1/0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%，太高则动力消耗太大。因此 A1/O工艺脱氮率一般为70% 80%，难于进一步提高。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则 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) 栅槽宽度栅条的间隙数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。栅槽宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m取0.2m 设栅条宽度 S=10mm(0.01m)则栅槽宽度B=S( n-1)+bn+0.2=0.01 (31-1)+0.021 31+0.2=1.15m(2)通过格栅的水头损失h1进水渠道渐宽部分的L1。设进水渠宽B1=0.85m其渐宽部分展开角 1=20进水渠道内的流速为0.77m/sL1= = =0.41m 栅槽与出水渠道连接出的渐窄部分长宽L2，mL2= = =0.21m通过格栅的水头损失h1,mh1=h0k(k一般采用 3) h0=

7、 sin ,二 h1= sin k=2.42 si n60 3=0.097m 设=2.42)(3)栅后槽总高度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)栅槽总长度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/3d w=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 本工程格栅间隙为21

8、mm,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)则 L=0.25 30=7.5m(2) 水流端面面积A, m2A= = =2m2(3) 池总宽度B, mB=nb 取 n=2, b=0.6m)

9、则 B=2 0.6=1.2m 有效水深h2, m h2= = =1.7m (5)沉砂池容积v, m3V=(取 x=30m3/106m3 污水，T=2d k2=1.42贝J 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 则 V0= =0.46m3 (7)沉砂斗尺寸沉砂斗上口宽a,ma= +a1式中h/3为斗高取h/3=0.35m, a1为斗底宽取，a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角55 )则 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 (8)沉砂

10、室高度h3 ,m采用重力排沙，设池底坡度为0.06,坡向砂斗，沉砂室有两部分组成:部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过滤部分， 沉砂室 的宽度为2( L2+a +0.2L2= = =2.65m h3=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(n 1=1)Vmi n= Qmi n=二=0.25m3/s则 Vmin=二=0.25m/s> 0.15m/s (11)砂水分离器的选择沉砂池的沉砂

11、经排砂装置排除的同时， 往往是砂水混合体，为进 分离出砂和水，需配套砂水分离器 清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 生产的螺旋水分离器。该设备的主要技术性能参数为:进水砂水分离器的流量为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0.25KW 4、A1/O生物脱氮工艺设计计算 (1)好氧区容积V1V1=取 Y=0.6;Kd=0.05)出水溶解性BOD5b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 TSS(4 kt) =20- 1.42 X 0.7 X 2-X-0.23

12、X 5) =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: 二0.47e0.098(T 15) 1 0.0833(7.2- Ph) =0.47e0.098(14 15) X=0.462 X 0.958 X 0.606=0.247(d硝化反应所需的最小污泥龄=4 05 (d) 选用安全系数K=3;设计污泥龄 二K =3X 4.05=12.2(d)好氧区容积VI，m3V1= =7482.38(m3)好氧区容积V2V2= 需还原的硝酸盐氮量。微生物同化作用去除的总氮NW:NW=0.124 =0.124 X =7.2(mg/L)被氧化的NH3-N=；ffi水总氮量

13、出水氨氮量用与合成的总氮量=408-7.2=24.8(mg/L)所需脱硝量二进水总氮量-出水总氮量-用与合成的总氮量=40-157.2=17.8(mg/L) 需还原的硝酸盐氮NT=3000(X 17.8 X =534(kg/d) 反硝化速率 qdn.T=qdn,20 ( qdn20取 0.12kgNO -N/(kgMLVSSd);取 1.08。) qdn.T=0.12 X 1.040=0.076(kgN0 -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 总二V1+V2=7482.32+2

14、509.4=9991.78m3 系统总设计泥龄二好氧池泥龄+缺氧池泥龄=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=15Q回流污泥浓度计算公式：XR= X r (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= X 100= X 100=100%( 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：二二=62.5%r= = =1670 疋 200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

15、淀池的固体流失量可采用下式计算:PS=Q( X1 Xe) (Q 取 30000m3/d)Ps二Q(XJ Xe)=30000 X (080.126 0.02)=1020kg/d剩余污泥量(二PX+PS=1523.73+1020=2543.73kg/d 去除每1kgBOD5产生的干泥量二二=0.61kgDs/kgBOD5 反应池主要尺寸H好氧反应池。总容积 V1=7482。38m3,设反应池2组。单组池容 V1单二二=3741.19m3有效水深h=4.0m,单组有效面积S1单二二=935.30m3 采用3廊道式，廊道宽b=6m,反应池长度L1= = =52m超高取1.0,则反应池总高H=4.0+1

16、.0=5.0m 缺氧反应池尺寸 总容积 V2=2509.4m3设缺氧池2组，单组池容V2单二=1254.7m3 有效水深h=4.1m,单组有效面积S2单二二=306.02m 长度与好氧池宽度相同，为 L=18 m池宽二二=17m反应池进，出水计算 进水管。两组反应池合建，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。单组反应池进水管设计流量 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=二=0.90m/s 回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量

17、 QR渠道流速v=0.7m/s;QR=R< Q=1X =0.347m3/sH则渠道断面积 A= = =0.496m2则渠道断面bx h=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。反应池进水孔尺寸: 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) =

18、(1+1)二Q=0.347m3/s(e取 6.0m)H= = =0.10m出水孔过流量Q4=Q3=0.347m3/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。单组反应池出水管设计流量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B0D5及NH3-N的氧当量（此部分用于细 胞合成，并未耗氧），同时还应考虑反硝化产生的氧量。AOR=S化需氧量+

19、硝化需氧量反硝化脱氮产氧量 二（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-N的氧当量）反硝化脱氮产氧量 a碳化需氧量D1D1= 1.42Px(k取 0.23,t 取 5d)D1= 1.42 X 1523.73=4579.42kgO2/d b硝化需氧量D2D2=4.6Q(N0- Ne) 4.6 X 12落 X Px =4.6 X 30000 X (04008) 4.6 X 12» X 1523.73=3546.86kgO2/d c反硝化脱氮产生的氧量D3D3=2.86NT式中，NT为反硝化脱除的硝态氮量，取 NT=534kg/dD3=2.

20、86 X 534=1527.24kgO2/d故总需氧量 AOR=D1+D2D3=4579.42+3546.861527.24=6599.04kgO2/h=274.96kgO2/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则:AORmax=1.4AOR=1.4X 6599.04=9238.66kgO2/d=384.94kgO2/h去除每 1kgBOD5的需氧量二二=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

21、 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+9.8X 103H (p =1.013 X 105Pa,Pb=1.013 x 105+9.8 x 103 x 3.8=1.385 x 105Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比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%好氧反应池中平均溶解氧饱和度:Csm(25)=Cs(25)( + )=8.38 X ( + )=9.12mg/L标准需氧量为：SOR= =9835.62kg/d=409.

22、82kg/h最 大 时 标 准 需 氧 量 为SORmax=1.4SOR=1.4X 9835.62=13769.87kg/d=573.74kg/h好氧池反应池平均时供气量为：GS= 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二h1+h2+h3+h4+i（h4取0.004Mpa,AhH取 0.005Mpa)取 h1+h2=0.002Mpa p=0.002+0.038+0.004+0.005=0.049Mp a=49k Pa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

23、设计。曝气器数量计算（以单组反应池计算）。a按供氧能力计算曝气器数量。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=13m3（h个）时，曝气器氧利用率EA=20%,服务面积0.30.75m2充氧能力qc=0.14kgO2/（h个），贝心h1= =2049个 b以微孔曝气器服务面积进行校核 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

24、支管。单侧供气（向单侧廊道供气）支管（布气横管）QS单二 X = X 9562.46=1593.74m3/h流速 v=10m/s;H管径 d= = =0.237m取支管管径为DN250mm。双侧供气：QS双二二 X 9562.46=3187.49m3/h流速 v=10m/s;管径 d= = =0.336m取支管管径为DN400mm。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

25、污泥回流比R=100% 污泥回流量 QR二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=625m3/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单二=625m3/h 混合液回流泵采用潜污泵。5、向心辐流式二次沉淀池H(1)沉淀池部分水面面积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，表面负荷取0.8m3/(m2 h)则F= = =1125m2 (2)池子直径DD= = =37.9m取 D=38m 校核堰口负荷q' q' = = =2.10<4.34L/(sm) (4)校核固体负荷GG= = =153.6 kg/(m2 )(符合要求)(5)澄清区高度h2'设沉淀池沉淀时间t=2.5h h2' = =qt= =2m (6)污泥区高度h2'' h2'' = = =1.48m池边水深h2h