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1、课程设计-污水处理厂 水污染控制工程 课程设计书 题目： 姓名： 班级： 学号： 专业： 指导老师： 某城镇污水处理厂污水的设计流量为31000m3/d，总变化系数K Z=1.6。曝气池设计进水水质为COD Cr=450mg/L，BOD5=250mg/L，NH3-N=40mg/L，TP=4.5mg/L，SS=300mg/L，VSS/SS=0.75，pH=69。设计出水COD Cr50mg/L，BOD510mg/L，NH3-N5mg/L，SS10mg/L，TP0.5mg/L。曝气池中污泥浓度为3000mg/L，平均水温25。 污水的平均处理量为Q 平 =31000 3m/d=1292h m/3=
2、0.36s m/3； 污水的最大处理量为 max Q=1.6310003m/d=496003m/d=2067h m/3 =0.57s m/3； 采用生物处理方法处理污水，其中/ COD TN=450/40=11.2510 5 BOD/TP=250/4.5=55.5620 符合2A/O工艺的条件，故采用2A/O法处理水质。 污水处理程度： A2/O工艺的特点： (1) 厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能； (2) 在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。 (3) 在厌氧-缺氧-好
3、氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。 (4) 污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。 A2/O工艺流程图 在厌氧池中，有来自预处理池的污水和来自二沉池的富磷污泥的注入。本阶段的主要功能是释放磷，聚磷细菌在厌氧条件下将细胞内聚磷水解为正磷酸而释放出来使污水中磷的浓度升高；溶解性有机物被微生物比细胞吸收，而使污水中的BOD 浓度降低。另外，一方面，在氨化微生物的作用下，水中有机氮化合物水解为NH 4 + （此过程称为氨化），使污水中NH 4 +的浓度升高；另一方面，NH 4 +作为细胞合成代谢 的电子受体而使污水中的NH 4 +-N浓度降低，氨化的速率比微生物合
4、成代谢的速率大， 因此厌氧池中NH 4 +-N的浓度较高。 缺氧池中，反硝化细菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中带入的 大量NO 2 -N和NO 3 -N还原为N 2 释放至空气，因此，BOD 5 相对其在厌氧池时有所下降， NO 2 -N和NO 3 -N的平衡浓度相对其在好氧池时大幅度下降，而磷由于没有参与明显的生化反应，其平衡浓度大概为其在厌氧池（高浓度）和好氧池（低浓度）浓度的线性加和，即比在厌氧池时低，比在好氧池时高。 在好氧池中，有机物被好氧微生物降解而继续下降。在厌氧池中已被氨化的氮 素继而被硝化，相对于在厌氧池而言，NH 4+-N的浓度大幅度下降，NO 3 -N的浓度大
5、幅 度上升，磷随着聚磷菌的超量摄取，也有大幅度的下降。 除磷过程是使污水中的磷转移到活性污泥的生物膜上，而后通过排泥或旁路工艺加以去除。在厌氧池中，含磷化合物转化为溶解性磷，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水中溶解性磷化合物中的磷合成ATP 与聚磷酸盐。聚磷细菌在好氧池中吸收磷的量比在厌氧池释放磷的量要大得多，以此达到除磷效果。 脱氮过程是各种形态的氮转化为N 2 从水中脱除的过程。在厌氧池中，有机氮在 氨化细菌的作用下，转化为NH 4+-N（氨化过程）；氨化液流至好氧池时，NH 4 +-N在硝 化细菌的作用下转化成NO 2-N和NO 3 -N，NO 2 -N进一
6、步氧化为NO 3 -N（硝化过程）；硝 化液回流至缺氧池，在反硝化细菌的作用下NO 3-N转化为N 2 释放到大气中（反硝化 过程）。 脱氮过程乃至整个工艺流程的关键在于混合液的回流。由于回流液中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态氮，同时也可以利用微生物的内源代谢物作为碳源，解决碳源不足的问题。 工艺的特点和有待解决的问题 (一) 特点 (1) 本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他类工艺； (2) 在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥丝状膨胀，SVI值一般小于1
7、00； (3) 污泥含磷高，具有较高肥效； (4) 运行中勿需投药，两个A段只用轻轻搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低； (二) 有待解决问题： (1) 除磷效果难再提高，污泥增长有一定限度，不易提高，特别是P/BOD值高时更甚； (2) 脱氮效果也难再进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高； (3) 进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。 污水处理部分 污水依次流经以下几个构筑单元： 1.格栅 本污水处理厂设置粗、细两道格栅。格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免
8、其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。按栅条的种类可分为直棒式栅条格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅和活动栅条式格栅。由于直棒式格栅运行可靠，布局简洁，易于安装维护，本工艺选用直棒式格栅。 格栅与水泵房的设置方式。 2.沉砂池 沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、 竖流式和旋流式三种； 按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。 平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留物及颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒藉重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池
9、旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小 权衡比较之后，考虑到拟建污水处理厂的水质特点，从实际处理效率和经济运行成本出发，决定采用曝气沉沙池。 3. 厌氧池 厌氧池多为矩形池体，池中有中分隔板和弧形隔板。中分隔板两侧，弧形隔板的末端共置两台水下推流器，使池中污水定向循环流动。其中混合液溶解氧要求低于0.1mg/L ，水力停留时间通常为1-2小时，是好氧池的 41 到8 1。本设计取其水力停留时间为氧化沟的5 1 。厌氧池在该设计工艺中，是污水和回流污泥流经生化系统的 第一站，其主要作用是释放磷
10、和氨化，为好氧池中活性污泥的超量吸磷和硝化过程做了准备工作。 4. 缺氧池 缺氧池为污水流经生化系统的第二站，池体多为矩形，无任何隔板。池体某一对角线两端各置一台水下推流器，使池中混合液的流动方向和氧化沟外廊道混合液的流动方向相同。和氧化沟外廊道相接处设有回流门，以便氧化沟中的硝化液回流至此进行反硝化脱氮。缺氧池的水力停留时间通常是0.5-3小时，本设计取其水力停 留时间为好氧池的4 1 。 5. 氧化沟 主要比较已经在前面叙述，采用Carrousel 氧化沟。 6. 沉淀池 (1)平流式沉淀池 由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成。流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装
11、置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力法、机械排泥法。 (2)辐流式沉淀池 池型呈圆形或正方形，直径（或边长）6-60m ，池周水深1.5-3.0m ，用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。可用作初沉池或二沉池。 (3)竖流沉式淀池 池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用 4-7m 。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。 辐流沉淀池工艺成熟，适合范围广，故采用之。 7. 消毒渠 本设计的终沉池出水消毒方式为紫外线消毒。消毒渠是在出水渠的前端安装框架式（明渠式）紫外线消毒器后形成的几段
12、有消毒功能的出水渠道。和化学消毒池相比，紫外线消毒渠节省了大量的占地面积，减少了大量的处理工序，但工艺相对化学消毒来说并不成熟。 一、污水一级处理系统设计计算 1.粗格栅 参数选取： 过栅流速=1.0m/s 栅前水深h=0.3m 栅条间隙b=50m m 栅条宽度s=10m m 格栅安装倾角=60? 进水渠渐宽部分展开角度1=20? （1） 进水渠宽B 1 max 1Q 0.57 B = =N h 2 1.00.3 ?=0.95m （2） 格栅间隙数 n max Q n=N b h ?个 （3） 格栅槽宽度B B=s n-1+b n=0.0118-1+0.0518?（）（）=1.07m （4）
13、过栅水头损失2h 42 2 3 20h =k h =k sin k ()sin 22s g b g ?=? 42 3 0.01 1.03 1.67()sin 600.0529.81 =? =0.026m 系数k 的值一般取k=3，重力加速度g 一般取g=9.812 /m s ； 栅条断面形状有圆形、矩形、方形或其它流线形，圆形或按流线修圆的断面水力条件较方形好，故栅条断面形状采用迎水、背水面均为半圆形的矩形，如左图，此时形状系数=1.67 （5） 栅后槽总高度H 12H h h h =+=0.3+0.3+0.026=0.626m 1h 为格栅前渠道超高，一般取0.3m （6） 格栅总长度L 1
14、11 1.070.95 2220B B L tg tg -= = ? =0.17m 210.50.50.17L L =?=0.09m 1120.3+0.3 0.5 1.00.170.090.5 1.0tg60H L L L tg =+ =+? =2.11m （7） 每日栅渣量 W max 1Z Q W 864000.570.0286400 W= = K 1000 1.61000 ?=0.620.23/m d 1W 是单位体积污水栅渣量， 由于格栅间隙大，故取0.02333/(10)m m 污水。 每日栅渣量大于0.23/m d ，宜采用机械清渣。 2.细格栅 参数选取除栅条间隙改为b=10m
15、m 外，其余数据同粗格栅一样。 （1） 进水渠宽B 1 max 1Q 0.57 B = =N h 2 1.00.3 ?=0.95m （2） 格栅间隙数 n =89个 （3） 格栅槽宽度B B=s n-1+b n=0.0189-1+0.0189?（）（）=1.77m （4） 过栅水头损失2h 42 2 3 20h =k h =k sin k ()sin 22s g b g ?=? 42 3 0.01 1.03 1.67()sin 600.0129.81 =? =0.221m （5） 栅后槽总高度H 12H h h h =+=0.3+0.3+0.221=0.821m （6） 格栅总长度L 111
16、1.770.95 2220B B L tg tg -= = ? =1.13m 210.50.5 1.13L L =?=0.565m 1120.3+0.3 0.5 1.0 1.130.5650.5 1.0tg60H L L L tg =+ =+? =3.54m （7） 每日栅渣量W max 1Z Q W 864000.570.0886400 W= = K 1000 1.61000 ?=2.460.23/m d 由于格栅间隙小，故取1W =0.08333/(10)m m 污水。 每日栅渣量大于0.23/m d ，宜采用机械清渣。 3.曝气沉砂池 参数选取： 水平流速1=0.1/m s 最大流量是停
17、留时间t=3min 设计有效水深h =2m 13m 污水曝气量为0.23m 空气 城市污水沉砂量取X=30363/10m m 清除沉砂的间隔时间取T=2d 中取沉砂斗底宽为1a =0.5m 沉砂斗壁与水平面的倾角 为=60? 沉砂斗高度2h =1.3 m 池底坡度为0.3 池子超高1h =0.35 m （1） 池子有效容积V max =Q t 60=0.57260V ?=68.43m （2） 水流断面积A max 1 0.57 0.1 Q A = = =5.72m （3） 池宽度B 2 5.7 2 A B h = =2.85m （4） 池长L 68.45.7 V L A = =12m 此时长宽
18、比为4.222m （9） 池子总高H 3 2.852 0.30.322 B a h -=? =?=0.128m 12320.35 1.30.128H h h h h =+=+=3.778 二、2A /O 反应池的设计计算 参数选取: 产率系数Y=0.5gVSS/gBOD 微生物内源呼吸系数d K =0.05-1d SVI=70 污泥可挥发度f=MLVSS /MLSS =0.75 污泥龄c =7d 曝气池中污泥浓度为3000mg /L 液面超高1h 0.5 m （1） 计算系统污泥负荷 取c =7d 又 1 s d c YN K =- 得1 1 ()/(0.05)/0.57 s c N Kd Y
19、 =+=+=0.395/()kgBOD kgMLSS d ? （2） 计算曝气池内活性污泥浓度a X 0() (1) c e a d c Y S S X t K -= ? + 0()0.5(0.250.01) 731000(1)10.057e a c d c Y S S X V Q K -?=?=? +?=19289 19289a X V = （3） 根据已定SVI 值，估算可能达到的最大回流污泥浓度 66(max) 1010170 r X r SVI =?=?=14285/mg L 0.7514285r X =?=10714/mg L =10.713/kg m （4） 计算回流比 由1 (1
20、)r c a X Q R R V X = +- 得 13100010.71(1)719289 R RV V =+- 得31000(1) 0.1417.21R V R +=+ 设R=0.4，得V=61793m 的 （5） 计算a X 及停留时间t 1928919289 6179 a X V = =3.122 3/kg m =3122 /mg L 6179 31000/24 V t Q = = =4.78h （6） 取R=0.5、0.6、1.0，重复（4）、（5）两步的计算。 计算结果为 （7） 确定曝气池容积 曝气池有效容积从上表得出，随R 的提高，曝气池内混合液浓度也增高， 而曝气池容积下降，
21、根据HRT 的要求，选R=0.4，则 V=61793m t=4.78h 曝气池有效水深1H =4m 总有效面积1V 6179 = = H 4 S 总=15452m 设五廊道式曝气池廊道宽为b=8m ，则曝气池池长 1S 1545L = =5b 58 ?=38.625m 曝气池总长1L=5L ?=193m ，则L 510b （），符合要求。 b= 12H （），b/H=8/4=2，符合要求。 :t t t 厌氧缺氧好氧=1：1：4 则停留时间分别为t 厌氧=0.8h t 缺氧=0.8h t 好氧=3.2h （8） 各个生化池体积 Qt 310000.8 V =2424?厌氧 厌氧=10333m
22、Qt 310000.8 V = = 2424?缺氧缺氧=10333m Qt 31000 3.2 V = = 24 24 ?好氧好氧=41323m 生化池高1H=h+h =4+0.5=4.5m （9） 混合液回流比R 内 33 NH -N NH -N 0.875R =100%=100%110.875 ?-内=700% （10）回流污泥浓度R X R (R+1)X (0.4+1)3000 X = =R 0.4 =10500 mg /L 回流污泥量R Q R Q =RQ=0.431000?=12400 3m /d 循环混合液量c Q c Q =R Q=731000?内=217000 3m /d （1
23、1）剩余污泥量 0W=a()50%e v r L L Q bVX S Q -+? 降解BOD 生成污泥量为 1025010 ()0.55310001000 e W a L L Q -=-=? ?=4092/kg d 内源呼吸分解泥量 30000.75v X Xf =?=2250/mg L =2.253/kg m 20.056179 2.25v W bVX =?=695/kg d 不可生物降解和惰性悬浮物量（NVSS ）。该部分占总TSS 的约50%。 3030010 ()50%310000.51000 e W Q S S -=-?=? ?=4495/kg d 剩余污泥量 12340926954
24、495W W W W =-+=-+=7892/kg d 每日生成活性污泥量 124092695w X W W =-=-=3397/kg d 湿污泥量（剩余污泥含水率P=99.2%） 7892 (1)1000(10.992)1000 s W Q P = =-?-?=986.53/m d （12）需氧量计算 平时需氧量3211(25010) 0.5310000.156179300100.751000 r v O a QS bVX -=+=?+? =3929kg/d =164kg/h 其中参数1a 、1b 分别取0.5和0.15 最大时需氧量 2(max)1max 1(25010) 0.549600
25、0.1561790.30.751000 r v O a Q S bVX -=+=? +? =6161kg/d =257kg/h 最大时需氧量与平均时需氧量之比：257/164=1.56 三、沉淀池设计计算 参数选取： 表面负荷q=1.232m /(m h)? 沉淀时间t=4.0h 超高1h =0.35m 缓冲层高度2h =0.3m 污泥斗上部半径1r =2m 污泥斗下部半径2r =1m 倾角=60? （1） 沉淀池表面积F 360036000.57 1.2 Q F q ?= =17102m （2） 池子直径D D = = m （3） 实际水面面积F 2 2 3.144744 D F ?=173
26、42m （4） 沉淀池有效水深0h 0 1.2 4.0h =?=4.8m 径深比为： 047 4.8 D h = =9.8, 在6至12之间,符合设计要求。 （5） 污泥部分所需容积 采用间歇排泥，设计中取两次排泥的时间间隔为 T=2h 1(1)(10.4)3100030002 ()(300010500)2422 R R QXT V X X +?= = +?=1607.43m （6） 污泥斗计算 512()tan (21)tan60h r r =-=-?=1.73m 污泥斗体积计算 2 2 2 25 51 122 3.14 1.73()(2211)33 h V r r r r ?=+=+?+
27、=12.683m （7） 污泥斗以上圆台部分计算 设计中采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为i=0.05 424722 0.0522 D r h i -?= ?=?=1.075m （8） 污泥斗以上圆锥体部分体积 22224 411 3.14 1.075 ()(4747 1.075 1.075)12 12 h V D DD D ?= += +?+ =6363 m （9） 则储泥还需要的圆柱部分的体积 3145160763612.68V V V V =-=-=958.323m 高度为：33958.321734 V h F = =0.553m （10）沉淀池总高度 012345 4.80.350.
28、30.553 1.075 1.73H h h h h h h =+=+ =8.8m 四、污泥运行部分 污泥的运行途径包括回流污泥和剩余污泥两部分。 1. 回流污泥 回流污泥是指由二沉池分离出来，回流至好氧段的活性污泥。本设计工艺，回流污泥从贮泥池经污泥回流泵回流至厌氧池。 回流污泥主要有两个作用。第一，可调节生化池的污泥浓度。有时候污泥的沉降性能不好可能导致生化池中混合液活性污泥浓度降低为了保持污泥浓度，就要加 大污泥回流比。第二，回流污泥可再生。回流污泥上的微生物进入内源呼吸期，活性可以得到彻底的恢复，甚至得到强化。这种状态的污泥进入生化池与污水接触后，其吸附、凝聚、沉降及降解性能都能得到充分发挥，可以加快活性污泥的再生，提高反应效果。 污泥回流的动力是污泥回流泵。因为二沉池的出泥点比生化池的高程低，须设置污泥回流泵将回流污泥提升到缺氧池的前端。 2. 剩余污泥 (1). 污泥的处理要求 污泥生物处理过程中将产生大量的剩余生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。 污泥处理要求如下： 减少有机物，使污泥稳定化 减少污泥体积，降低污泥后续处置费用 减少污泥中有毒物质 (2). 常用污泥处理的工艺流程 ：