万吨生活污水的缺氧好氧的脱氮设计201资料.docx
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万吨生活污水的缺氧好氧的脱氮设计201资料
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1
2.1设计任务1
2.2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1
3.1工艺原理1
3.2A/O工艺2
3.2.1工艺流程图及说明2
3.2.2工艺特点:
2
3.2.3A/O工艺设计参数3
四、工艺设计计算3
4.1工艺设计参数3
4.2反应池容积计算4
4.2.1好氧池设计计算4
4.2.2缺氧池设计计算5
4.3反应池尺寸计算5
4.3.1单组池容积5
4.3.2单组好氧池容积6
4.3.3单组缺氧池容积6
4.4曝气系统设计计算6
4.4.1需氧量计算6
4.4.2空气量计算7
4.4.3鼓风机出口风压计算8
4.5回流量比计算8
4.6反应池进、出水系统计算8
4.6.1进水流量8
4.6.2污泥回流管8
4.6.3混合液回流管8
4.6.4进水管9
4.6.5出水管9
4.7二沉池工艺计算9
4.7.1设计参数9
4.7.2设计计算10
五、机械设备选型12
5.1缺氧池设备选择(以单组反应池计算)12
5.2污泥回流设备12
5.4混合液回流设备13
六、总结13
【参考文献】14
【附件】14
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 18918-2002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1
CODcr
mg/L
BOD5
mg/L
NH3-N
mg/L
Tp
mg/L
SS
mg/L
进水水质
250
100
25
3
200
出水水质
60
20
8
1
20
三、工艺流程及说明
3.1工艺原理
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。
3.2A/O工艺
3.2.1工艺流程图及说明
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NO3—N和NO2—N还原为N2释放至空气中。
BOD5浓度下降,NO3—N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NH3—N浓度显著下降,但该过程使NO3—N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NH3—N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50%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。
3.2.3A/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)
0.05~0.15
总氮负荷率
kgTN/(kgMLSS.d)
≤0.05
污泥浓度(MLSS)Xa
g/L
2.5~4.0
污泥龄θc
d
11~23
污泥产率Y
kgVSS/kgBOD5
0.3~0.6
需氧量O2
kgO2/kgBOD5
1.1~2.0
水力停留时间HRT
h
8~16(其中缺氧段0.5~3.0)
污泥回流比R
%
50~100
混合液回流比Ri
%
100~400
总处理效率
%
90~95(BOD5)
%
60~85(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
设计温度T=20℃
取污泥浓度(MLSS)XR=2.5g/L
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
根据《水污染控制工程》P154污泥泥龄法得,公式
;
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/(Gvss·d)
2-10
5
Ks
gBOD5/m3
25-100
60
Y
gVSS/gBOD5
0.4-0.8
0.6
Kd
d-1
0.04-0.075
0.06
根据流量实际情况,选取Y=0.6,Kd=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
,
则硝化菌比生长速率
即
其中
F为污泥龄设计安全系数,一般取1.5~2.5,取2。
4.2.1.2好氧区容积
取好氧池实际体积为7700m3。
好氧池水力停留时间
(满足5-15.5)
A/O总体容积为
总停留时间为
(满足8~16)
4.2.2缺氧池设计计算
4.2.2.1排除生物脱氮系统的剩余污泥量
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)。
取缺氧池实际体积为2700m3。
缺氧池的水力停留时间为
(满足0.5-3)
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,
4.3.2单组好氧池容积
设计有效水深h=6m
单组好氧池体积为:
有效面积
拟采用廊道式推流反应池,廊宽b=5m,廊道数n=5个
单组好氧反应池长度
校核:
取超高为1.0m,则反应池总高H=6+1=7m
4.3.3单组缺氧池容积
单组缺氧池体积为:
缺氧池宽b=12.5m
缺氧池长
取超高为1.0m,则反应池总高H=6+1=7m
4.4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。
4.4.2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:
α值取0.7,β值取0.95,ρ=1,曝气设备堵塞系数F取0.8,采用管式微孔扩散设备,EA=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:
空气离开曝气池面时,气泡含氧体积分数:
20℃时曝气池混合液中平均氧饱和度
将计算需氧量换算为标准条件下(20℃,脱氧清水)充氧量
曝气池供气量
如果选择四台风机,三用一备,则单台风机风量:
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
4.5回流量比计算
取污泥回流比R取50%
在污泥回流比R=0.5时,内回流比(混合液回流比)Ri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
4.6.2污泥回流管
单组反应池回流污泥管流量
设管道流速
管道过水断面积
管径
取进水管管径DN500mm
校核流速
确保流速不超过预设流速
4.6.3混合液回流管
单组反应池回流污泥管流量
设管道流速
管道过水断面积
管径
取进水管管径DN1200mm
校核流速
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
设管道流速
管道过水断面
管径
取出水管径DN1400mm
校核管道流速
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DN1400
4.7二沉池工艺计算
4.7.1设计参数
设计流量为Q=20000m3/d=0.23m3/s
最大流量
表面负荷:
qb范围为0.6—1.5m3/m2·h,取q=1m3/m2·h
固体负荷:
qs=140kg/m2·d
水力停留时间(沉淀时间):
T=2h
4.7.2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:
4.7.2.2沉淀池直径:
取D=52m
D>20m,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Vw
每个沉淀区容积:
每个沉淀池污泥区的容积V’=2808
则污泥区高度为
4.7.2.4沉淀区有效水深
设计沉淀时间t=3h,h2=qbT=1×3=3m(介于2~4m)
4.7.2.5储泥斗体积
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
m
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=8.75m
4.7.2.7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=900mm
4.7.2.8辐流式二沉池计算草图如下:
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:
5×2700=5400w
则每台潜水搅拌机功率:
查手册选取:
QJB2.5/8-400/3-7408
5.2污泥回流设备
污泥回流比:
R=50%
污泥回流量:
设回流污泥泵房一座,内设2台潜污泵(1用1备)
单泵流量QR单=Q2=468.72m3/h
5.4混合液回流设备
混合液回流比R内=300%
混合液回流量
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,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,2007
2.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,2004
3.王志魁编.化工原理第三版.北京:
化学工业出版社,2004
4.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,2007
5.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):
6—10.
6.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):
46—50.
7.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
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