水污染A2O工業(yè)課程設(shè)計

水污染控制工程課程設(shè)計A2/O生物脫氮除磷工藝摘要：該設(shè)計采用了眾多脫氮除磷工藝中較為經(jīng)濟合理的A2/O工藝對進入污水廠的污水進行處理。設(shè)計污水處理廠處理所在城市生活污水，日處理能力4萬m3，有效去除水中BOD、COD、SS以及氮、磷元素，出水質(zhì)量將達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)。本設(shè)計對污水處理廠處理流程、處理構(gòu)筑物、以及高程進行了初步設(shè)計。A2/O工藝由于同時脫氮和除磷的功能，相當(dāng)于其他同步脫氮除磷工藝具有構(gòu)造簡單、總水力停留時間短、運行費用低、控制復(fù)雜性小、不易產(chǎn)生污泥膨脹等優(yōu)點。關(guān)鍵字：A2/O;同步脫氮除磷；水污染處理；生活污水1前言長期以來，城市污水處理均以去除有機物和懸浮物為目的，其工藝為普通活性污泥法．該法對氮、磷等無機營養(yǎng)物去除效果很差．一般來說，氮的去除率只有20％～30％，磷的去除率只有10％～20％．隨著大量的化肥、農(nóng)藥、洗滌劑等高濃度氮、磷工業(yè)廢水的排出，導(dǎo)致城市污水中N、P濃度急劇增加，從而引起水體中溶解氧降低及水體富營養(yǎng)化，同時影響了處理后污水的復(fù)用．所以，要求在城市污水處理過程中不僅要有效地去除BOD和SS，而且要有效地脫氮除磷．八十年代以來，生物脫氮除磷工藝已成為現(xiàn)代污水處理的重大課題，特別是以厭氧－缺氧－好氧（Anaerobic－Anoxic－aerobic，簡稱A2／O工藝）系統(tǒng)的生物脫氮除磷工藝，因其特有的技術(shù)經(jīng)濟優(yōu)勢和環(huán)境效益，越來越受到人們的高度重視。本設(shè)計中即采用厭氧－缺氧－好氧（Anaerobic－Anoxic－aerobic，即A2／O工藝）對某城市生活污水進行處理，日處理能力50000立方米。出水達(dá)到1996年頒布的國家綜合污水排放標(biāo)準(zhǔn)*4水質(zhì)要求。A2/O是在A/O工藝的基礎(chǔ)上增設(shè)1個缺氧區(qū)，并使好氧區(qū)中的混合液回流至缺氧區(qū)使之反硝化脫氮。1978年美國進行了A2/O系統(tǒng)的生產(chǎn)性試驗。20世紀(jì)70年代末用于生產(chǎn)，規(guī)模為6萬m3/d。日本為解決霞開浦湖等地區(qū)的富營養(yǎng)化，70年代進行脫氮的變型活性污泥法研究，并進行了生產(chǎn)性試驗。80年代改造了幾個較大規(guī)模的污水處理廠，將活性污泥系統(tǒng)改造成A2/O系統(tǒng)達(dá)到脫氮除磷的目的。前西德70年代后期也開展了A2/O系統(tǒng)的研究，并進行了生產(chǎn)性改造。在我國，由于水資源短缺及水污染問題日趨嚴(yán)重，尤其是眾多內(nèi)陸湖泊的富營養(yǎng)化已到了造成嚴(yán)重危害的程度，因此，污水的脫氮除磷工藝及實際應(yīng)用也顯得尤為重要。我認(rèn)為在生活中應(yīng)用A2/O生物脫氮除磷工藝，一方面可以防止水環(huán)境污染，另一方面是北方缺水地區(qū)探索污水處理與回用的新流程，使污水處理出水達(dá)到回用水標(biāo)準(zhǔn)。2設(shè)計任務(wù)和內(nèi)容2.1設(shè)計任務(wù)計算A2/O法脫氮除磷的工藝參數(shù)2.2設(shè)計內(nèi)容2.2.1原始數(shù)據(jù)表2-1原始數(shù)據(jù)BODCODSSTNTP進水水質(zhì)180280150255出水水質(zhì)2030＜5≤1水溫：10～25℃；總變化系數(shù)：2.2.2工藝流程回流混合液回流混合液出水沉淀池池好氧池缺氧池厭氧池出水沉淀池池好氧池缺氧池厭氧池進水進水剩余污泥回流污泥剩余污泥回流污泥A2/O工藝流程圖過程：污水首先進入?yún)捬鯀^(qū)，與同步進入的從二沉池回流的含磷污泥混合。隨后污水進入缺氧區(qū)，反硝化菌就利用好氧區(qū)回流混合液帶來的硝酸鹽，以及污水中可生物降解有機物作為碳源進行反硝化，達(dá)到同時降低BOD5與脫氮的目的，此時磷的變化較小。接著污水進入曝氣的好氧區(qū)，聚磷菌在吸收、利用污水中殘留的可生物降解有機物的同時，主要是通過分解體內(nèi)存儲的PHB釋放能量來維持其生長繁殖。同時過量地攝取周圍環(huán)境中的溶解磷，并以聚磷的形式在體內(nèi)儲存起來，使出水中溶解磷溶度達(dá)到最低。從上分析可以看出，A2/O工藝可以同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是好氧池的完全硝化功能，缺氧池完成脫氮功能，而厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。所以A2/O工藝具有同步脫氮除磷的功能。3設(shè)計說明書3.1設(shè)計要點3.3.1A2/O工藝的特點及影響的因素（1）A2/O工藝的特點eq\o\ac(○,1)該工藝將厭氧段放在工藝的第一級，充分發(fā)揮了厭氧菌群承受高濃度、高有機負(fù)荷能力的優(yōu)勢，處理效果好，產(chǎn)生的污泥較一般的生物法少；eq\o\ac(○,2)該工藝將脫氮除磷統(tǒng)一在一個系統(tǒng)中，即簡化了污水處理的操作，又增加了處理工藝的功能。本工藝在系統(tǒng)上可以稱為最簡單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時間少于其他同類工藝；eq\o\ac(○,3)該工藝可用于處理工業(yè)廢水比重較大的城市污水；eq\o\ac(○,4)該工藝是在普通活性污泥法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，因而也較易用于生物法處理的老污水處理廠的改造；eq\o\ac(○,5)該工藝在厭氧、缺氧、好氧交替運行條件下，絲狀菌不能大量增殖，不易發(fā)生污泥膨脹，SVI值一般均小于100；eq\o\ac(○,6)該工藝污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效；eq\o\ac(○,7)該工藝為污水回用和資源化開辟了新的途徑，具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。3.3.2A2/O工藝的影響因素eq\o\ac(○,1)污水中可生物降解有機物的影響eq\o\ac(○,2)污泥齡的影響eq\o\ac(○,3)DO的影響eq\o\ac(○,4)混合液回流比R的影響eq\o\ac(○,5)污泥回流比r的影響eq\o\ac(○,6)TKN/MLSS負(fù)荷率的影響eq\o\ac(○,7)水力停留時間HRT的影響eq\o\ac(○,8)溫度的影響eq\o\ac(○,9)PH的影響3.2主要設(shè)計參數(shù)表3-1A2/O脫氮除磷工藝主要設(shè)計參數(shù)項目數(shù)值BOD5污泥負(fù)荷/[kgBOD5/(kgMLSS.d)]0.13～0.2TN負(fù)荷/[kgTN/(kgMLSS.d)]＜0.05（好氧段）TP負(fù)荷/[kgTP/(kgMLSS.d)]＜0.06（厭氧段）污泥濃度/(mg/L)3000～5000污泥齡/d15～20水力停留時間/h8～11各段停留時間比例污泥回流比/％混合液回流比/％溶解氧濃度DO/（mg/L）COD/TNTP/BOD5（1：1：3）～（1：1：4）50～100300～600≤0.2（厭氧池）≤0.5（缺氧池）2（好氧池）>8（厭氧池）＜0.06（厭氧池）3.3設(shè)計計算（1）已知條件表3-2原始數(shù)據(jù)BODCODSSTNTP進水水質(zhì)180280150255出水水質(zhì)2030＜5≤1水溫：10～25℃；總變化系數(shù)：K查閱有關(guān)資料可知：MLVSS/MLSS=0.7，堿度SALK=280mg/L,NH4+-N=26mg/L,PH=7.0～7,NO3--N=8mg/L（2）設(shè)計流量Q=40000m3/d（不考慮變化系數(shù)）（3）設(shè)計計算（用污泥負(fù)荷法）eq\o\ac(○,1)判斷是否可采用A2/O法COD/TN=280/25=11.2>8TP/BOD5=5/180=0.03＜0.06符合要求。eq\o\ac(○,2)有關(guān)設(shè)計參數(shù)BOD5污泥負(fù)荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS.d)；回流污泥濃度XR=6600mg/L；污泥回流比r=100%；混合液懸浮固體濃度X=混合液回流比R：TN去除率ε混合液回流比R=εTN/(1-εTN)×100%=0.8/0.2×100%=400%取R=400%；反應(yīng)池容積V=反應(yīng)池總水力停留時間t=VQ=16783.2240000=0.42(d)=各段水力停留時間和容積厭氧：缺氧：好氧=1:1:3厭氧池水力停留時間t厭=10.08/5=2.02(h),池容V厭=16783.22/5=3356.64(m3)缺氧池水力停留時間t缺=10.08/5=2.02(h),池容V缺=16783.22/5=3356.64(m3)好氧池水力停留時間t好=10.08×3/5=6.04(h),池容V好=16783.22×3/5=10069.92(m3)；eq\o\ac(○,3)校核氮磷負(fù)荷好氧段總氮負(fù)荷=厭氧段總磷負(fù)荷=eq\o\ac(○,4)剩余污泥?PP取污泥增殖系數(shù)Y=0.6，污泥自身氧化率kdPP?eq\o\ac(○,5)堿度校核每氧化1mgNH4+-N需消耗堿度7.14mg；每還原1mgNO3--N產(chǎn)生堿度3.57mg；去除BOD5產(chǎn)生堿度0.1mg。剩余堿度SALK1=進水堿度-硝化消耗堿度+反硝化消耗堿度+去除BOD5產(chǎn)生堿度假設(shè)生物污泥中含氮量以12.4%計，則：每日用于合成的總氮=即，進水總氮中有235.85×被氧化的NH4+-N=進水總氮-出水總氮量-用于合成的總氮量=25-8-5.90=11.1（mg/L）所需硝化的氨氮量=25-5-5.9=14.1（mg/L）需還原的硝酸鹽氮量N將各值代入：剩余堿度SALK1=280=267.08mg/L>100mg/L（以CaCO3eq\o\ac(○,6)反應(yīng)池主要尺寸反應(yīng)池總?cè)莘eV=16783.22m3設(shè)反應(yīng)池3組，單組池容V單=V/2=16783.22/3=5594.41m3有效水深h=4.0m；單組有效面積S采用5廊道式推流式反應(yīng)池，廊道寬b=5m單組反應(yīng)池長度L校核：bL取超高為?H=1.0m，取反應(yīng)池總高Heq\o\ac(○,7)反應(yīng)池進水、出水系統(tǒng)計算進水管單組反應(yīng)池進水管設(shè)計流量Q管道流速v=0.8m/s管道過水?dāng)嗝婷娣eA管徑d=取進水管管徑600mm回流污泥管單組反應(yīng)池回流污泥管設(shè)計流量Q管道流速v=0.8m/s管道過水?dāng)嗝婷娣eA管徑

d=取回流污泥管管徑600mmC．進水井進水孔過流量Q孔口流速v=0.6m/s孔口過水?dāng)嗝婷娣eA孔口尺寸?。?.3m×0.6m進水井平面尺寸取：2.4m×2.4mD．出水堰及出水井按矩形堰流量公式計算：Q式中，Q3=1+r+R×Q2=3Q=1.389m3H=出水孔過流量Q孔口流速v=0.6m/s孔口過水?dāng)嗝婷娣eA孔口尺寸?。?.0m×1.2m出水井平面尺寸?。?.6m×1.2mE．出水管反應(yīng)池出水管設(shè)計流量Q管道流速v=0.8m/s管道過水?dāng)嗝鍭管徑d=取出水管管徑900mm；校核管道流速v=eq\o\ac(○,8)曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算A．設(shè)計需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD的氧當(dāng)量+NH4+-N硝化需氧量-剩余污泥中NH4+-N的氧當(dāng)量-反硝化脫氮產(chǎn)氧量碳化需氧量（D1）D硝化需氧量（D2）D反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量（D3）DAOR==318.82最大需氧量與設(shè)計需氧量之比為1.3，則AOR=414.47去除每1kgBOD5的需氧量=AOR/=1.20B．標(biāo)準(zhǔn)需氧量采用鼓風(fēng)曝氣，微孔曝氣器。曝氣器敷設(shè)于池底，距池底0.2m，淹沒深度3.8m，氧轉(zhuǎn)移效率EA=20%，計算溫度T=25℃。將實際需氧量AORSOR=式中，ρ為氣壓調(diào)整系數(shù)，ρ=所在地區(qū)實際氣壓1.013×105，工程所在地區(qū)實際大氣壓為0.912×105Pa，所以CC空氣擴散器出口處絕對壓力為：P空氣離開好氧反應(yīng)池時含氧比Q好樣反應(yīng)池中平均溶解氧飽和度C=8.38×標(biāo)準(zhǔn)需氧量為：SOR==13114.99相應(yīng)最大時標(biāo)準(zhǔn)需氧量：SOR=17049.49好氧反應(yīng)池平均時供氣量：G最大時供氣量：GC．所需空氣壓力P（相對壓力）P=式中，h1+h2為供風(fēng)管道沿程與局部阻力之和，取h1+h2=0.2m；h3P==0.2+3.8+0.4+0.5=4.9mD．曝氣器數(shù)量計算（以單組反應(yīng)池計算）按供氧能力計算所需曝氣器數(shù)量：h式中，h1為按供氧能力所需曝氣器個數(shù)，個；qc為曝氣器標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，與好氧反應(yīng)池工作采用微孔曝氣器，參照有關(guān)手冊，工作水深4.3m，在供風(fēng)量1～3m3/h?個時，曝氣器氧利用率EA=20%h以微孔曝氣器服務(wù)面積進行校核：f=符合要求E．供風(fēng)管道設(shè)計若，供風(fēng)干管采用環(huán)狀布置流量Q流速v=10m/s管徑d=取干管管徑為550mm若，單側(cè)供氣（向單側(cè)廊道供氣）流量Q流速v=10m/s管徑d=取支管管徑為300mm若，雙側(cè)供氣（向兩側(cè)廊道供氣）流量Q管徑d=取支管管徑450mmeq\o\ac(○,9)厭氧池設(shè)備選擇（以單組反應(yīng)池計算）厭氧池設(shè)導(dǎo)流墻，將厭氧池分3格，每格內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C1臺，所需功率按5W/m厭氧池有效容積V混合全池污水所需功率為5×1120=5600eq\o\ac(○,10)缺氧池設(shè)備選擇（以單組反應(yīng)池計算）缺氧池設(shè)導(dǎo)流墻，將缺氧池分3格，每格內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢铏C1臺，所需功率按5W/m缺氧池有效容積V混合全池污水所需功率為5×1120=5600eq\o\ac(○,11)污泥回流設(shè)備污泥回流比r=100%污泥回流量Q設(shè)回流污泥泵房1座，內(nèi)設(shè)3臺潛污泵（2用1備）單泵流量Q水泵揚程根據(jù)豎向流程確定。eq\o\ac(○,12)內(nèi)循環(huán)混合液回流設(shè)備A．混合液回流泵混合液回流比R=400%混合液回流量Q設(shè)混合液回流泵房2座，每座泵房內(nèi)設(shè)3臺潛污泵（2用1備）單泵流量QB．混合液回流管回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，經(jīng)潛污泵提升后送至缺氧段首端。混合液回流管設(shè)計流量Q泵房進水管設(shè)計流速采用v=0.8m/s管道過水?dāng)嗝鍭管徑d=取泵房進水管管徑1300mm校核管道流速v=C．泵房壓力出水總管設(shè)計流量Q設(shè)計流速采用v=1.2m/s管道過水?dāng)嗝鍭管徑d=取泵房進水管管徑700mm4結(jié)束語A2/O工藝是頗有發(fā)展前途的污水處理工藝,該法電耗少,運行費用低并且污泥處理費用也比較少,不僅是節(jié)能污水處理工藝,同時也是經(jīng)濟有效的脫氮除磷較先進的技術(shù)。該工藝在控制水體富營養(yǎng)化及污水回用等方面也具有廣泛的應(yīng)用前景；預(yù)計在我國污水處理領(lǐng)域中將會迅速的發(fā)展。在我做課程設(shè)計之前我根本沒想到水染控制工程有這么多這么細(xì)的專業(yè)知識及分類。這次做課程設(shè)計，我明白了要想完成自己的課題，僅僅依靠課堂上學(xué)的那點知識是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，還需要找文獻(xiàn)資料來作為參考。圖書館，網(wǎng)上有很多資源，但真正要找到適合自己課題的，是非常不容易的。問題要解決，那就需要自己認(rèn)真思考并且有針對性有目的性的查閱文獻(xiàn)和記錄。一個課程設(shè)計最終考察的不是學(xué)生對課本的掌握程度，它在很大程度培養(yǎng)了學(xué)生一種能力。一種自己