1、 水污染控制工程课程设计项目3 万吨生活污水的缺氧好氧的脱氮设计学 院 环境科学与工程学院 专 业 环境工程 年级班别 10 环境工程 2 班 学 号 311* 学生姓名 肥敏 指导教师 罗建中 2013 年 6 月目录一、设计概述 1二、设计任务与内容 .12.1 设计任务 12.2 设计规模和指标 1（1）设计规模 .1（2）设计指标 .1三、工艺流程及说明 .13.1 工艺原理 .13.2 A/O 工艺 .23.2.1 工艺流程图及说明 23.2.2 工艺特点: .23.2.3 A/O 工艺设计参数 .3四、工艺设计计算 .34.1 工艺设计参数 .34.2 反应池容积计算 .44.2.
2、1 好氧池设计计算 44.2.2 缺氧池设计计算 54.3 反应池尺寸计算 .54.3.1 单组池容积 54.3.2 单组好氧池容积 64.3.3 单组缺氧池容积 64.4 曝气系统设计计算 .64.4.1 需氧量计算 64.4.2 空气量计算 74.4.3 鼓风机出口风压计算 84.5 回流量比计算 .84.6 反应池进、出水系统计算 .84.6.1 进水流量 84.6.2 污泥回流管 84.6.3 混合液回流管 84.6.4 进水管 94.6.5 出水管 94.7 二沉池工艺计算 .94.7.1 设计参数 94.7.2 设计计算 10五、机械设备选型 125.1 缺氧池设备选择（以单组反应
3、池计算） .125.2 污泥回流设备 .125.4 混合液回流设备 .13六、总结 .13【参考文献】 14【附件】 .143110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 1 -一、设计概述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。本设计要求处理水量为 3 万 t/d 的城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效的 A/ O 活性污泥法工艺处理城市生活污水。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮
4、的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是 NH3 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。二、设计任务与内容2.1 设计任务根据所给资料利用缺氧好氧工艺设计一个合理的方案用于处理城市污水。2.2 设计规模和指标（1）设计规模 生活污水处理规模为 3 万 t/d（2）设计指标本项目设计进出水水质根据生活污水来源和生活污水排放标准GB 189182002 标准列出，采用第一级 B 标准排放浓度，如下表 1设计进、出水水质 表 1CODcrmg/LBOD5mg/LNH3-Nmg/LTpmg/LSSmg/L进水水质 250 100 25 3 200出水水质 60 20 8 1 20三
5、、工艺流程及说明3.1 工艺原理3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 2 -污水在好氧条件下使含氮有机物被细菌分解为氨，然后在好氧自养型硝化细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐，再经好氧自养型硝化细菌作用转化为硝酸盐，至此完成了硝化反应；在缺氧条件下，兼性异氧细菌利用或部分利用污水中原有的有机物碳源为电子供体，以硝酸盐代替分子氧作电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时，将硝酸盐中氮还原成气态氮，至此完成了反硝化反应。A1/O 工艺不但能取得比较满意的脱氮效果，而且通过上述缺氧好氧循环操作，同样可取得高的 COD和 BOD 的去除率。3.2 A/O 工艺3.2.1 工艺流程图及说
6、明缺氧池 好氧池 沉淀池污水剩余污泥出水回流污泥混合液回流a.缺氧池：反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流液带入的大量 NO 3N 和 NO2N 还原为 N2释放至空气中。BOD 5浓度下降，NO 3N 的浓度大幅度下降，而磷的变化很小。b.好氧池：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 NH3N 浓度显著下降，但该过程使 NO 3N 浓度增加，磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快速度下降。好氧池将 NH3N 完全硝化，缺氧池完成脱氮功能；3.2.2 工艺特点:该工艺中反硝化反应以污水中的有机物为碳源，生物接触氧化池为做好养段的除氮。反硝化产生的碱度可以补充硝化阶段 5
7、0%的需要碱量；利用原水中的有机物，无需外加碳源；利用硝酸盐作为电子处理进水中有机物，不仅节约后续曝气量，而且反硝化对碳源的利用广泛，甚至包括难降解的有机物；前置缺氧池可以有效的控制系统的污泥膨胀。3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 3 -3.2.3 A/O 工艺设计参数查污水处理厂工艺设计手册得 A/O 工艺设计参数如下：A/O 工艺设计参数表项目 单位 参数值BOD5污泥负荷 Us kgBOD5/(kgMLSS.d) 0.050.15总氮负荷率 kgTN/(kgMLSS.d) 0.05污泥浓度（MLSS）X a g/L 2.54.0污泥龄 c d 1123污泥产率 Y
8、kgVSS/ kgBOD5 0.30.6需氧量 O2 kg O2/ kgBOD5 1.12.0水力停留时间 HRT h 816(其中缺氧段 0.53.0)污泥回流比 R 50100混合液回流比 Ri 100400 9095（BOD 5）总处理效率 6085（TN）四、工艺设计计算4.1 工艺设计参数本次设计参数确定为：设计流量为 3330/0/0.5/1kgdQmds设计温度 T=20取污泥浓度（MLSS）X R=2.5g/L3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 4 -4.2 反应池容积计算4.2.1 好氧池设计计算4.2.1.1 硝化系统的污泥龄 CO根据水污染控制工程P1
9、54 污泥泥龄法得，公式 ；0()1eCOdYQSVXK根据 P125 表 12-2 城镇污水的典型动力学参数值（20）得动力学参数 单位 范围 典型值rmax gCOD5/(Gvssd) 2-10 5Ks gBOD5/ m3 25-100 60Y gVSS/ gBOD5 0.4-0.8 0.6Kd d-1 0.04-0.075 0.06根据流量实际情况，选取 Y=0.6，K d=0.06，MLVSS/MLSS=0.7。注意到，计算式中污泥龄并不是去除有机物的系统污泥龄，是消化系统的污泥龄 ，且 15时硝化菌的最大比生长速率为 0.47 ，CO 1则硝化菌比生长速率 0.98(15) 0.98
10、(215)50.47.47.06TanNeeK 即 12(3d).6COFd符 合其中 F 为污泥龄设计安全系数，一般g/n m为 消 化 作 用 中 半 速 率 常 数 ， 取 175。取 1.52.5，取 2。4.2.1.2 好氧区容积 30().6301-20=764.01m125.7+.eCOdYQSVXK（ ）（ ）取好氧池实际体积为 7700m3 。3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 5 -好氧池水力停留时间（满足 5-15.5）70246.h3VtQA/O 总体容积为 310m好 缺总停留时间为 （满足 816）t6.2.4ht好 缺4.2.2 缺氧池设计计算
11、4.2.2.1 排除生物脱氮系统的剩余污泥量 0.6=.251+1obsdCOYK由 已 知 条 件 求 得 表 观 产 率 系 数0obs.25336/evXYQS kgMLVSd则 剩 余 污 泥 量 为4.2.2.2 缺氧区容积取生物反应池进水总凯氏氮浓度为 50mg/L（氨氮浓度为 25mg/L,凯氏氮为有机氮与氨氮的总量） ，反应池出水总氮浓度 20mg/L，混合液挥发性悬浮固体浓度 XV为4gMLVSS/L，反硝化速率 Kde为 0.05gNO3-N(gMLVSS*d)。30.120520.163218.4.4kteVndQNXV m取缺氧池实际体积为 2700m3 。缺氧池的水力
12、停留时间为 （满足 0.5-3）n270t .2Q1h缺4.3 反应池尺寸计算4.3.1 单组池容积反应池总体积 V=10400m3 设反应池 2 组， 31V042m2单 组 池 容 积 3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 6 -4.3.2 单组好氧池容积设计有效水深 h6m单组好氧池体积为： 370V=85m2单有效面积 1 S385/641.h单 拟采用廊道式推流反应池，廊宽 b = 5 m，廊道数 n = 5 个单组好氧反应池长度 S.7L2.6n校核： 50.83(.15)6bh满 足 270L（ 满 足 ）取超高为 1.0m，则反应池总高 H6+17m4.3.3
13、 单组缺氧池容积单组缺氧池体积为：2V2705mh6S缺缺 缺氧池宽 b =12.5m缺氧池长2518.mL缺取超高为 1.0m，则反应池总高 H6+1=7 m4.4 曝气系统设计计算4.4.1 需氧量计算已知系统每天排除的剩余污泥量 ，进、出水的总凯氏氮浓X63/vkgMLVSdA度分别为 50mg/L 和 12mg/L，进水总氮浓度为 55mg/L，出水总硝态氮浓度取 5mg/L。3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 7 - 02t61.42.570.12.68. 03.6314.350.12630.2.852.041/4./evkevkeovQSOXQNXNgdt 4.
14、4.2 空气量计算如果采用鼓风曝气，设曝气池有效水深 6m，曝气扩散器安装距池底 0.2m，则扩散器上静水压 5.8m，其他相关参数选择： 值取 0.7， 值取 0.95，=1，曝气设备堵塞系数 F 取 0.8，采用管式微孔扩散设备，E A=18%，扩散器压力损失 4kPa，20水中溶解氧饱和度为 9.17mg/L。扩散器出口处绝对压力： PaHpPd 5353 108.5108.901.8.9 空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数： %9.718.0279%12790 AE20时曝气池混合液中平均氧饱和度 Lmgpcds /06.42.106.25.41026.5 将计算需氧量换算为标准条件
15、下（20，脱氧清水）充氧量 2(0)(20)()(20)1.45978564.7/356.87/0.79.6ss TsTOcFkgdkgh 曝气池供气量 33.780.5/0.281%ssAOGmhE如果选择四台风机，三用一备，则单台风机风量： 3324/(0/in)3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 8 -4.4.3 鼓风机出口风压计算选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路压力损失 5.5kPa，扩散器压力损失 4kPa，出口风压 kPahHpfd 3.6935.48.95安 全 余 量4.5 回流量比计算取污泥回流比 R 取 50%在污泥回流比
16、R=0.5 时，内回流比（混合液回流比）R i在 300%处对氨氮的去除效果最好。所以，取混合液回流比 Ri =300%。4.6 反应池进、出水系统计算4.6.1 进水流量单组反应池进水流量 31Q.5301.50.264m/s284.6.2 污泥回流管单组反应池回流污泥管流量 31R0%.2640.1/s2 5设管道流速 v0.8 m/s管道过水断面积 2Q.3A.8m02管径 4.16.45.3d取进水管管径 DN500mm校核流速 22Q0.3.6/.55()14()v ms0.8/确保流速不超过预设流速4.6.3 混合液回流管3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 9
17、-单组反应池回流污泥管流量 331QR30%.264m/s0.7812/si3 设管道流速 v0.8 m/s管道过水断面积 2.78A.9503管径 4.9651.dm取进水管管径 DN1200mm校核流速 22Q0.78.691/1.()34()v s0.8/确保流速不超过预设流速4.6.4 进水管反应池进水管设计流量 34i1Q1RQ0.53.26041.7m/s设管道流速 v0.8 m/s管道过水断面 2.7A.464管径 1310dm取出水管径 DN1400mm校核管道流速 422Q.7.6/1.14()3()v s0.8/s确保流速不超过预设流速4.6.5 出水管取与进水管相同的管径
18、 DN14004.7 二沉池工艺计算4.7.1 设计参数设计流量为 Q=20000m3/d=0.23 m3/s3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 10 -最大流量 33max4i1Q=1RQ0.53.26041.7m/s=421/h表面负荷：q b范围为 0.61.5 m3/ m2h ，取 q=1m3/ m2h固体负荷：q s =140 kg/ m2d水力停留时间（沉淀时间）：T=2 h4.7.2 设计计算本设计采用辐流式二沉池。设计两座。选取中心进水的形式。4.7.2.1 沉淀池面积: 设两座沉淀池 n=2按表面负荷算： 2max42106bQAnq4.7.2.2 沉淀池
19、直径：取 D=52m421065.83.ADD20m，采用周边转动式刮泥机。4.7.2.3 污泥区高度为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用 Tw=2h，混合液浓度 ，回流污泥浓度为 ，二沉池污泥区所需存泥容积 VwLmgX/30 LmgXr/603max(1)2(1.5)42305613wrTRQV m 每个沉淀区容积 ：， 3561280w，每个沉淀池污泥区的容积 V=2808 3m则污泥区高度为 42801.36whA4.7.2.4 沉淀区有效水深3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 11 -设计沉淀时间 t=3h, h2=qbT=13=3m (介于 24m)4.
20、7.2.5 储泥斗体积 3310.524tOVm泥取污泥斗直径为 5m,故污泥斗高度为 h6=12.5/5=2.5m。4.7.2.6 二沉池总高度：取二沉池缓冲层高度 h3=0.4m，超高为 h1=0.3m则池边总高度为h=h1+h2+h3+h4=0.3+3.0+0.4+1.3=5m设池底度为 i=0.05，则池底坡度降为m50.512Ddhi式中：d 为下口直径，取 2m。则池中心总深度为：H=h+h5+ h6=5+1.25+2.5=8.75m4.7.2.7 沉淀池进水管、出水管和排泥管的管径取进水管：DN=1400mm出水管：DN=900mm排泥管：DN=900mm4.7.2.8 辐流式二
21、沉池计算草图如下： 出6 出3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 12 -图 7 辐 流 式 沉 淀 池 计 算 草 图 出 水进 水五、机械设备选型5.1 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 2 格，每格内设潜水搅拌机 2 台，按 5w/m3比容计。厌氧池有效容积 V 厌 =2700m3全混合池污水所需功率：52700=5400w则每台潜水搅拌机功率： 54028w查手册选取：QJB2.5/8-400/3-74085.2 污泥回流设备污泥回流比：R=50%污泥回流量： 331QR0%.2640.1m/s=468.72/h2 5设回流污泥泵房一座，内设
22、2 台潜污泵（1 用 1 备）单泵流量 QR 单 =Q2=468.72m3/h3110007674 陈昶敏 水控制污染工程课程设计- 13 -5.4 混合液回流设备混合液回流比 R 内 =300%混合液回流量 3331QR30%.264m/s0.7812/s=m/i h3 设混合液回流泵房 2 座，内设 3 台潜污泵（2 用 1 备）单泵流量 QR 单 =Q3/4=703m3/h六、总结经过了两周每天一点点的努力，积累起来，我就完成了这份课程设计。刚开始接触水污染控制工程这门课程的时候，对缺氧好氧工艺的了解仅仅是局限于课本上的流程和原理，对它的构筑物并不是十分清楚，而且对其他相关的活性污泥法的
23、性能和曝气设备都没有具体详细的概念。虽然大二的时候，已经开始学习做化工原理课程设计，也进行了关于填料塔的课程设计。但是，因为一开始对污水处理工艺的了解并不到位，导致了这次课程设计从开始就有些棘手。后来在同学的解说下大概的理清了思路。于是从总体的反应池体积开始，慢慢细分到缺氧池、好氧池的尺寸，还有相关管道的设计和设备的使用，结合理论上的计算和参数，把各种相关公式和参数联系起来，但是又由于不同参考书有不同的解法。所以，我必须在大量查找资料，详细了解后，选定适合的方法和参数。经过几天的运算，基本上完成了设计计算，在这个过程中也重新认识了缺氧好氧工艺的特点和脑子里对该工艺更加深刻。在从开始的无从下手，
24、到一步一个脚印的计算、推算、验算等，再到查找设计参数资料、设备参数，最后到两天一夜连续画图的全过程里，我学习到的不仅仅是缺氧池、好氧池的设计计算等，更多的是一整套的设计思路和设计过程。虽然，相比起真正的设计，这一份简简单单的设计简直就是小巫见大巫，相差的距离是很遥远的。但是，高楼大厦是要从地基建起，目的地也是要从脚下走起，能够有这么的一次完整的设计经历，对我是有着不一般的提升的。而且，大一时学过的 CAD 制图操作，经过这一次的训练，已经达到可以不借助任何帮助，自主完成 CAD 图的绘制了，这是一个很好的进步，而且 CAD 也是我们做设计必备的一项技巧。所以，这几3110007674 陈昶敏
25、水控制污染工程课程设计- 14 -天虽然很辛苦，但很充实，付出了许多，但是收获的更多。同时，还要感谢老师在此次设计中给予我的帮助。感谢您上课带来的知识，以及和我们分享您的经验。无论是在学习上，还是人生方向上，都给了我很大的启发。【参考文献】1.高廷耀，顾国维，周琪主编. 水污染控制工程 下册.北京：高等教育出版社，20072.崔玉川，刘振江，张绍怡等编. 城市污水厂处理设施设计计算. 北京：化学工业出版社，20043.王志魁编. 化工原理 第三版. 北京：化学工业出版社，20044.游映玖主编. 新型城市污水处理构筑物图集. 北京：中国建筑工业出版社，20075.付忠志，邹利安深圳罗芳污水厂一期工程试运行简评J给水排水，2000，26(1)：6106.方茜，韦朝海，张朝升，等碳氮磷比例失调城市污水的同步脱氮除磷J环境污染治理技术与设备，2005，6(11)：46507.陈际鲜,龙秋明,蒋以元,吴成强,何刚.A/A/0工艺调试运行体会J.北京水务2007年第3期:32-34.8.高俊发，王社平 污水处理厂工艺设计手册 北京：化学工业出版社，2003.8【附件】1、平面布置图 2、高程图
