生物处理工艺设计

1、课 程 设 计课程名称 水污染课程设计 题目名称_20000m3/d生物处理工艺设计学生学院_ 环境科学与工程学院专业班级_ 2008级环境工程（1）班学 号 学生姓名 _ _指导教师_ _2011年6月30日 我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境

2、污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。本设计要求处理水量为20000m3/d的城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效的A2/ O活性污泥法工艺处理城市生活污水。A2O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。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NH3N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。摘要.II目录.I

3、II.第一章 设计概述.1 1.1 设计任务.1 1.2 设计原则.1 1.3 设计依据.2第二章 工艺流程及说明.22.1 工艺方案分析.22.2 工艺流程.32.3 流程结构介绍.4生物化反应池.4二沉池.5第三章 构筑物设计计算 3.1 生物化反应池计算.5 3.2二沉池计算.13第四章 参考文献.16第一章 设计概述1.1 设计任务本次课程设计的主要任务是完成某城市污水厂的A2/O工艺设计处理生活污水，处理水量为20000m3/d，按近期规划人口10万人计算（自定）。本项目设计进出水水质根据生活污水来源和广东省地方标准水污染物排放限值（DB44/26-2001）标准列出，采用第二时段第

4、二类污染物最高允许排放浓度，如表1.1：表1.1 设计进出水水质主要污染物原水水质（mgL-1）排放标准（mgL-1）去除率()CODCr2504084以上BOD51002080以上氨氮301066.7以上磷酸盐50.590以上SS1002080以上工程设计内容包括：1) 细化工艺流程2) 选定参数3) 计算（构筑物尺寸、管道、阀门、泵、填料、控制及监测设备、土建要求）4) 绘制符合规范的工程图5) 编制设计说明书1.2 设计原则1) 严格执行国家有关环境保护的各项法规。2) 采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺，确保处理量及水质排放达到标准。3) 流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，

5、环境绿化优美。4) 在上述前提下，做到投资少，运行费用低的效果1.3 设计依据1) 中华人民共和国环境保护法；2) 广东省地方标准水污染物排放限值（DB44/262001）3) 中华人民共和国污水综合排放标准（GB89781996）；4) 室外排水设计规范（GBJ1487）；5) 总图制图标准（GB/T501032001）；6) 建筑制图标准（GB/T501042001）；7) 建筑结构制图标准（GB/T501052001）；8) 给水排水制图标准（GB/T501062001）。第二章 工艺流程及说明2.1 工艺方案分析本项目污水处理的特点为：1) 污水以有机污染为主，BOD/COD =0.6

6、,可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；2) 污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值比国内一般城市污水高70左右；针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用，处理工艺尚应硝化，考虑到NH3-N浓度较低，不必完全脱氮。根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用A2/O活性污泥法。A2/O工艺特点:1) 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，同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。2) 在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于

7、同类其他工艺。3) 在厌氧缺氧好氧交替运行条件下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般少于100，污泥沉降性好。4) 污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。5) 该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中携带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮效果不可能很高。2.2 工艺流程具体流程如下图2.1:图2.1 工艺流程图2.3 流程各结构介绍生物化反应池A2/O工艺是Anaorobic-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，A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧好氧除磷工艺（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，可以针对现今污水特点（水

8、体富营养化）进行有效处理。该工艺在厌氧好氧除磷工艺（A/O）中加入缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。A2/O工艺流程图如图2.2所示：图2.2 A2/O工艺流程图在厌氧池中，原污水及同步进入的从二沉池的混合液回流的含磷污泥的注入，本段主要功能为释放磷，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BOD浓度下降；别外，NH3-N，因细胞的合成而被去除一部分，使污水中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的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下

9、降，NO3-N浓度大幅度下降，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浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也比较快的速度下降。脱氮过程是各种形态的氮转化为N2从水中脱除的过程。在好氧池中，污泥中的有机氮被细菌分解成氨，硝化作用使氨进一步转化为硝态氨（主要是依靠细菌水解氨化作用和依靠亚硝化菌与硝化菌的硝化作用）；在缺氧池中，硝态氨进行反硝化，硝态氨还原成N2逸出（主要是依靠反硝化菌的反硝化作用）。除磷过程是使水中的磷转移到活性污泥或生物膜上，而后通过排泥或旁路工艺加以去除。在厌氧池中，使含磷化合物成

10、溶解性磷，聚磷细菌释放出积储的磷酸盐；在好氧池中聚磷细菌大量吸收并积储溶解性磷化物中的磷合成ATP与聚磷酸盐，而这一过程是依靠好氧菌聚磷细菌。整个工艺的关键在于混合液回流，由于回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后，可以从原污水得到充足的有机物，使反硝化脱氮得以充分进行，有利于降低出水的硝酸氮，同时也可以解决利用微生物的内源代谢物质作为碳源的碳源不足问题，改善出水水质。所以，A2O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝

11、化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3N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。二沉池二沉池在二级处理中，在生物反应池构筑物的后面，在活性污泥工艺中，用于沉淀分离活性污泥并提供污泥回流。二沉池与初沉池相似，按池内水流方向的不同，同样可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。 本设计采用辐流式沉淀池。其特点有：运行好，较好管理。第三章 构筑物设计计算3.1生物化反应池设计计算3.1.1 设计说明整体尺寸如图3.4所示3.4 生化池平面简图3.1.2 设计计算3.1.2.1有关设计参数a、BOD5污泥负荷N=0.13 kgBOD

12、5/(kgMLSS.d)b、回流污泥浓度XR=8000 mg/Lc、污泥回流比R=100%d、混合液悬浮固体浓度 X=R/(1+R) XR=1/28000=4000 mg/Le、混合液回流比R内 TN去除率3.1.2.2反应池容积a、厌氧池设计计算，取平均停流时间1.8h V厌1.4820000/241.82220m3b、各段水利停流时间和容积比 厌氧池：缺氧池：好氧池1：1：3 即V好322206660m33.1.2.3校核氮磷负荷kgTN/(kgMLSS.d)符合要求kgTP/(kgMLSS.d) 符合要求3.1.2.4剩余污泥量取 污泥增殖系数y0.6，污泥自身氧化率kd0.05，污泥龄

13、c15d 则计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量 PxyobsQ(S-S0)=0.3429200001.48(0.1-0.02)=548.64/d计算排除的以SS计Px（ss）812/0.8685.8/d3.1.2.5反应池尺寸反应池总体积V=22205=11100m3设反应池2组，单组池容积 V单V/2=11100/2=5550 m3有效水深 h4.0m单组有效面积 S单V单/h5550/4.01387.5 采用5廊道式推流式反应池，廊道宽 b7.0m单组反应池长度 LS单/B=1387.5/5/7.0=40 m校核： b/h=7.0/4.0=1.75(满足 12) L/b=40/7.0=5

14、.7 （满足510） 取超高为1.0m，则反应池总高 H4.0+1.05.0 m3.1.2.6反应池进、出水系统计算1) 进水管单组反应池进水管段计算流量 Q1=Q/2=200001.48=0.171 (m3/s)管道流速 v=0.8 m/s管道过水断面积 A= Q1/v=0.171/0.8=0.214管径 取进水管管径DN5002) 回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量 Q内RQ/21Q/20.171 (m3/s)取回流污泥管管径DN5003) 进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量Q2（1+R）Q/2Q200001.480.343 (m3/s)孔口流速 v0.6 m/s孔口过水断面积 AQ

15、2/v=0.343/0.6=0.57 孔口尺寸取为 1.14m0.5m进水井平面尺寸取为 2.40m2.40m4) 出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算： 式中 Q3（1+R+ R内）Q/22Q/864000.685 (m3/s) b堰宽，取7.5m H堰上水头，m 出水孔过流量Q4Q30.685 (m3/s)孔口流速 v=0.6 m/s孔口过水断面积 AQ/v0.685/0.61.14 孔口尺寸取为 1.0m1.0m出水井平面尺寸取为 2.4 m2.4m5) 出水管反应池出水管设计流量Q5Q30.685 (m3/s)管道流速 v0.8m/s管道过水断面 AQ5/v0.685/0.80.856

16、 管径取出水管径DN1000mm校核管道流速vQ5/A0.6854/3.14/110.87 m/s3.1.2.7曝气系统设计计算1) 设计需氧量AOR碳化需氧量 （kg O2/d）硝化需氧量（kg O2/d）反硝化需氧量 （kg O2/d）总需氧量 AORD1+D2-D3=1562.2+1527.05-949.6=2139.8(kg O2/d)2) 标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器。取气压调整系数，曝气池内平均溶解氧CL2mg/l,水中溶解氧Cs(20)=9.17 mg/l,CS(25)8.38 mg/l空气扩散气出口处绝对压 空气离开好氧反应池对氧的百分比 好氧反应池中平均溶解氧饱和度 标

17、准需氧量 好氧反应池平均时供气量 好氧反应池最大时供气量 Gmax=1.48Gs=1.482214.7=3277.9（m3/h）3) 所需空气压力P（相对压力） 取 供气管道沿程与局部阻力之和 h1+h2=0.2m 曝气器淹没水头 h3=3.8m，曝气器阻力 h4=0.4m，富余水头 h=0.5mP=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9(m)4) 曝气器数量计算（以单相反应池计算）按提供氧能力计算所需曝气器数量曝气器个数 服务面积校核 5) 供气管道计算供气干管采用环状布置 流速v=10m/s 管径取干管管径 DN250mm单侧供气（向单侧廊道供气）支管 流速v=10m/s 管径取支管管径

18、DN150mm双侧供气 流速v=10m/s 取支管管径 DN200mm3.1.2.8厌氧池设备选择（以单组反应池计算）厌氧池设导流墙，将池分3格，每格内设潜水搅拌机1台，按5w/m3比容计。厌氧池有效容积 V厌=4074.0=1120 m3全混合池污水所需功率：51120=5600w则每台潜水搅拌机功率：5600/3=1866w查手册选取： 600QJB2.2J3.1.2.9缺氧池设备选择（以单组反应池计算）缺氧池设导流墙，将池分3格，每格内设潜水搅拌机1台，按5w/m3比容计。缺氧池有效容积 V厌=4074.0=1120 m3全混合池污水所需功率：51120=5600w则每台潜水搅拌机功率：

19、5600/3=1866w查手册选取： 600QJB2.2J3.1.2.10污泥回流设备污泥回流比：R=100%污泥回流量：QR=RQ=1200001.48/24=1233.3 m3/h设回流污泥泵房一座，内设3台潜污泵（2用1备）单泵流量QR单=0.5QR=0.51233.3=616 m3/h3.1.2.11混合液回流设备1) 混合液回流比 R内=200%混合液回流量 QR=R内Q=2200001.48/24=2466 m3/h设混合液回流泵房2座，（2用1备）单泵流量QR单=0.5QR/2=616.5 m3/h2) 混合液回流管。回流混合液自出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺

20、氧段首段以单组算 混合液回流管设计流量Q6=Q内Q/2=0.343 m3/s泵房进水管设计流速采用v=0.8 m/s A=Q6/v=0.343/0.8=0.429 取泵房进水管管径 DN750mm3) 泵房压力出水总管设计流量Q7=Q6=0.343 m3/s设计流速v=1.2 m/s 取 DN600mm3.2二沉池3.2.1设计说明 池体尺寸如图3.5所示图3.5幅流式二沉池3.2.2设计计算3.2.2.1池体设计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 2) 池子直径 D ，取D=38m3) 沉淀部分的有效水深， 设沉淀时间： 4) 污泥区高度 污泥斗高度. 设池底的径向坡度