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1、环境工程课程设计课题名称：A2/O活性污泥法中核心构筑物池设计院 系：得 分：完成时间：2015年工月 4 日课题名称A2/O活性污泥法中核心构筑物池设计一A2/O池设计条件：某城区拟采用活性污泥法中的A2/O工艺处理其生活污水，设计生活污水流量为80000m3/ d;进水水质：BO汕 250mg/L, TP为 4 mg/L , SS为 250 mg/L , COD； 450 mg/L ,TN为 20 mg/Lo出水水质要求：BOD为 20mg/L, COD 60 mg/L ,TP 为 0.5 mg/L, SS为 20 mg/L,TN为 5 mg/Lo排放标准：（GB8978-1996污水综合
2、排放标准设计要求：设计说明书一份（不少于5000字），内容要求：（1）掌握A2/O法二级污水处理厂主要构筑物的设计计算及计算机绘图方法，主要包括格栅、污泥泵房、沉砂池、 A2/O池、二沉池、污泥浓缩池、以及高程的计 算. 确定A2/O池的尺寸、曝气系统的供气量。 绘制A2/O池的平面布置图和剖面图。参考资料：参考资料：1 1张自杰.排水工程M.北京：中国建筑工业出版社，19962孙力平.污水处理新工艺与设计计算实例M.北京：科学出版社，20013娄金生编.水污染治理新工艺与设计M.北京：海洋出版社，1999, 34曾科，卜秋平，陆少鸣.污水处理厂设计与运行 M.北京：化学工业出版 社,2001
3、5高廷耀，顾国维.水污染控制工程M.北京：高等教育出版社，19996张中和.排水工程设计手册M.北京：中国建筑工业出版社，19867郑兴灿.污水生物除磷脱氮技术M.北京：中国建筑工业出版社，19921.A2/O活性污泥法中核心构筑物池设计设计条件：某城区拟采用活性污泥法中的 A2/O工艺处理其生活污水，设计生活污水流量为80000m3/d;进水水质：BOM 250mg/L, TP为 4 mg/L , SS为 250 mg/L , COD； 450 mg/L , TN为 20 mg/L。出水水质要求：BOM 20mg/L, COM 60 mg/L ,TP 为 0.5 mg/L , SS 为 20
4、 mg/L, TN为 5 mg/L。排放标准：(GB8978-1996污水综合排放标准设计要求：(1)掌握A/O法二级污水处理厂主要构筑物的设计计算及计算机绘图方法，主要包括格栅、污泥泵房、沉砂池、初沉池、A2/O池、二沉池、污泥浓缩池、以及高程的计算.(2)确定格栅、污泥泵房、沉砂池的尺寸。(3)绘制沉砂池的平面布置图和剖面图。A/O工艺流程的优点该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI 值一般均小于100。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不
5、啬溶解氧浓度，运行费低。A2/O 工艺流程的缺点：除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当 P/BODfi高时更是如此 。脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，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，但溶解浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。主要特点：工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。 处理效果稳定可靠，其 BOD5ffi SS去除率均在90%-95%或更高。COD得去除率也在85 以上，并且硝化
6、和脱氮作用明显。造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。固液分离效率比一般二沉池高，池容小， 能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。2. 反应池生化池由三段组成，既厌氧段、缺氧段、好氧段。在厌氧段，回流的好氧微生物因缺氧而释放出磷酸盐，同时得到一定的去除。缺氧段虽不供氧，但有好氧池混合液回流供给NO3 N 作电子受体，以进行反化硝脱氮。在最后的好氧段中，好氧微生物进行硝化和去除剩余BOD的同时，还能大量吸收溶解性磷酸盐，并将其转化为不溶性多聚正磷酸盐而在菌体内贮藏起来，通过沉淀池排放剩余污泥而达到除磷的目的。设计参数：(1)设计流量：Q=8000
7、0m3/d(不考虑变化系数)(2)设计进水水质：BOD5=250mg/l ; COD=450mg/l ; SS=250mg/l; NH3-N=20mg/l(3)设计出水水质：CODC 60mg/L, BOD(S6 0 20mg/L, SS< 20mg/L, NH3-N < 5mg/L设计计算：(污泥负荷法) BOD 污泥负荷：N=0.14kg BOD5/(kgMLSS*d)回流污泥浓度：XR=6000(mg/L) 污泥回流比：R=100%混合液悬浮固体浓度：X=XR< R/1+R=6000X 1/1+1=3000(mg/L)反应池容积VV=CK S0/N X X=80000X
8、 144/0.14 乂 3000=27428.5m3 反应池总水力停留时间t=V/Q=27428.5/80000=0.34(d)=8.2(h)各段水力停留时间和容积厌氧：缺氧：好氧=1:1:3厌氧池水力停留时间：t1=1/5 X 8.20=1.64h厌氧池容积:V1=1/5 X 27428.5=54865.5m3缺氧池水力停留时间：t2=1/5 X 8.2=1.64h缺氧池容积:V2=1/5 X 27428.5=54865.5m3好氧池水力停留时间：t3=3/5 X8.20=4.92h厌氧池容积:V3=3/5 X27428.5=16489.5m3剩余污泥量W生成的污泥量：W1=Y(So-Se)
9、Q式中:Y 污泥增殖系数，取丫=0.6。将数值代入上式：W1=Y(So-Se)Q=0.6(0.144-0.02) X 80000=5952kg/d内源呼吸作用而分解的污泥：W2=KdXrV式中:kd 污泥自身氧化率，取kd=0.05 oX r 有机活性污泥浓度，X=fx, f=MLSS/MLVSS=0.75污泥试验法) . Xr=0.75 X 3000=2250mg/LW2=KdX-V=0.05X2.25 X 1714285=1928.57kg/d=1929kg/d不可生物降解和惰性的悬浮物量(NVS$ W3该部分占TSS约50%W3=(TSS-TSSe)X 50% 乂 Q=(0.144-0.
10、02)X 50%X 80000=4960kg/d剩余污泥产量WW=WW2+W=5952-1929+4960=8983kg/d反应池主要尺寸反应池总容积：V=34285.7m3设反应池2组，单组池容积 V单=V/2=17142.85(m3)有效水深h=6.5m单组有效面积：S单=h V单=2637.36m3采用5廊道式推流式反应池，廊道宽 b=7.5m单组反应池长度 L=S 单/B=2637.36/5 X 7.5=70.3m校核：b/h=7.5/6.5=1.15( 满足 b/h=1 2);L/b=70.3/7.5=9.37( 满足 l/h=5 10);取超高为0.5m,则反应池总高H=0.5+6
11、.5=7m反应池进、出水系统计算(1)进水管单组反应池进水管设计流量：Q1=Q/2=0.717 m3/s管道流速v=0.98 m/s管道过水断面面积A=Q/v=0.73 m2管径:d=0.964m 取出水管管径DN1000mm校核管道流速 V=Q/A=0.717/(0.98/2)2 兀=0.96 m3 /s(2)回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量QRQR= R * Q=1.0 X 80000/86400=0.925m3/s管道流速取Vi=0.73 (m/s)取回流污泥管管径DN1000 mm(3)进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量：Q=(1+R)Q/2=(1+1) X 80000
12、86400+ 2=0.925m3/s孔 口流速 v=0.65m/s ,孔口过水断面积 A=Q2/v=0.925 +0.60=1.54( m2)取圆孔孔径为2000 mm进水井平面尺寸为6 x 6(mx m)(4)出水堰及出水井.按矩形堰流量公式计算：Q=0.42 x，2gx bx H1.5=1.86b 乂 H1.5式中Q=(1+1)QX3.5/2=(1+1) X 0.925 X 3.5/2=3.24m 3/sb堰宽，b=7.5 m;3.5 安全系数H堰上水头，mH=(Q/1.86 X b)2/3=0.438m出水孔过流量Q=Q=4.05(m3/s)孔口流速smv/7.0孔口过水断面积 A=Q/
13、V=4.05/0.7=5.78m 3取出水井平面尺寸：1.3 X7.5 (mx m(5)出水管单组反应池出水管设计流量：Q=Q/2=2.025 m 3/s管道流速v=0.96 m/s管道过水断面 A=Q5/ v=2.025 +0.96=2.1 m2管径 d=1.643m取出水管管径DN1700mm校核管道流速 v=Q5/A=0.9m/s?曝气系统设计计算(1)设计需氧量 QR=a1Q(S(- Se)+b1XvV+4.6Nr-2.6NO3其中：第一项为合成污泥需要量，第二项为活性污泥内源呼吸需要量，第三项为消化污泥需氧量，第四项为反硝化污泥需氧量(2)的氨氮中被氧化后有90婿与了反硝化过程，有1
14、0%(仍以3NO存在(3)用于还原的 NO3-N=(40-8) 乂 90%=28.8mg/L仍以 3NO存在的 NO3-N=(40-8) 乂 10%=3.2 mg/L(4)取 a'=0.6,b'=0.07QR=a1Q(S(- Se)+b1XvV+4.6Nr-2.6NO3=0.680000 X (0.144-0.020)+0.07 乂 26200X 3.0+(4.6-2.6)乂 1590%><80000X 10-3-4.6 X15X 10%80000< 10-3=13062kg/d=544kg/h所以总需氧量为13062kg/d=544kg/h最大需氧量与平均需
15、氧量之比为 1.4,则ORma=1.4 X 544=761.6kg/h(5)标准需氧量 采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m,淹没深度3.8m,氧转移效率AE=20%计算温度T=25C，将实际需氧量AOR 换算成标准状态下的需氧量SORSOR=AORCsb (20) / a 0 p sm(T)-CL X 1.024(T-20) =25287.04kgO2/d=1054.04kgQ2/h相应的最大标准需氧量 Qma=1.4SOR=1475.7kg/hG=SOR/0.3EaX 100=100X 1054.04/0.3 乂 20=17567.3m3/h最大时的供气量Gsmax=
16、1.4GS=24594.3mh(6)所需空气压力pp=hi+h2+h3+h4+zh=0.2+3.8+0.4+0.5=4.9m式中h i+h2=0.2m-供凤管到沿程与局部阻力之和h 3=3.8m-曝气器淹没水头h 4=0.4m-曝气器阻力 h=0.5m-富裕水头(7)曝气器数量计算(以单组反应池计算)按供氧能力计算所需曝气器数量。ni=Qma/2q 丫 =1475.7/2 X 0.14=5271 个供风管道计算供风干管道采用环状布置流量 QS=0.5 XGSma=12297.2m3/h=3.42m3/s流速 v=10m/s管径 d=0.66m取干管管径为DN700mm单侧供气(向单侧廊道供气)
17、支管Qs单=1/3 义 Gmax/2=4099.05m/h=1.14m3/s流速 v=10m/s管径 d=0.38m取支管管径为DN400mm双侧供气Qs 双=2Qs 单=2.28m3/s流速 v=10m/s管径 d=0.54m取支管管径DN550mm3.沉砂池沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒。它一般设在污水处理厂前端，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分 的含率，提高污泥作为肥料的价值。沉砂池的类型，按池内水流方向的不同，可 以分为平流式沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池和多尔沉砂池。平流沉砂池是常用的型式，污水在池内沿水平方向流动。平流式沉砂池由入 流渠
18、、出流渠、闸门、水流部分及沉砂斗组成。它具有截留无机颗粒效果好、工 作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。平流沉砂池的设计最大流速为 3m/s,最小流速为0.15m/s ;最大流量时停留 时间不小于30s, 一般采用3060s；有效水深不应大于1.2m；池底坡度一般为(0.01 0.02) 0设计条件：某城区拟采用活性污泥法中的 A2/O工艺处理其生活污水，设计生活污水流量为80000m3%;进水水质：BOM 250mg/L, TP为 4 mg/L , SS为 250 mg/L , COD； 450 mg/L , TN为 20 mg/L。出水水质要求：BOM 20mg/L, COM 60 mg/
19、L ,TP 为 0.5 mg/L , SS 为 20 mg/L, TN为 5 mg/L。排放标准：(GB8978-1996污水综合排放标准设计参数：(1)污水流量：设计流量 Q=80000m 3/d=0.926m3/s变化系数 K=2.7/(QA0.11)最大污水流量 Q max= 2.5m 3/s(2)水平流速：一般为(0.15 0.3m/s),取 v=0.3m/s。(3)最大流量时停留时间：t=30s设计计算：(1)长度LL=VT=0.3X 30=9m(2)水流断面积AA=QWv=2.5/0.3=8.33m(3)池总宽度B取n=4格，每格宽b=1m即：B=nb =4m(4)有效水深h2h2
20、=A/B=8.33/4=2.08m(5)沉砂斗所需容积V=86400X QnaxX TX X/(1000 乂 K<)=86400 X 2.5 X 1 X 0.03/(1000 乂 2.7)=2.4m 3式中：X城市污水沉砂量，取0.03L/m3 (污水)；T清除沉砂白间隔时间，d,取丁= 1d;K污水流量总变化系数，K= 2.7。(6)每个沉砂斗的容积V设每一分格有2个沉砂斗，共有8个沉砂斗，则V=2.4/8=0.3m3(7)沉砂斗上口宽aa =2h3'/tan60 0 +a1=1.26m式中：h3'斗高，m,取 h3' =0.4m ;a 1斗底宽，m 取 a1二
21、0.8m；斗壁与水平面的倾角60°。(8)沉砂斗容积ViV1=1/6h3 (2a2+2aa1+2a=0.43m 3>0.3m3 符合要求(9)沉砂室高度h3采用重力排砂，设池底坡度为 0.06 ,坡向砂斗。沉砂室有两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为2(2L2+a) +0.2 0L2= (L-2a-0.2 ) /2=3.14m (0.2为二沉砂斗之间隔壁厚)h3=h3' +0.02L2=0.463m(10)池总高度H设超高hi=0.3m,则H=h+h2+h3=0.3+2.08+0.463=2.843m(11)验算最小流速Vmi
22、n在最小流量时，只用1格工作n = 1,Qnin=1/4Qmax=0.625m3/sVmin=Qmin/n 1Wmin=0.3m/s>0.15m/s式中：Q min最小流量，m/s；n1最小流量时工作的沉砂池的数目，个；W min最小流量时沉砂池中的水流断面，m2。(12)设备选型 选才？ PGS型刮砂机，型号为PGS4000技术参数池宽驱动功率运行速度设备质量4m 2.2kw 0.8m/min 6500kg4.二沉池二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。采用中心进水周边出
23、水辐流式二沉池设计参数：(1) Q=80000m3/d=33333.33m3/h(2) A2/O反应池悬浮固体浓度 X=3000mg/L(3)二沉池底流生物固体浓度X r=6000mg/L(4)回流污泥比R=100 %设计计算：(3) 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q=1.5m3/ (nf.h)，设两座二沉池，n=2.F=Q/(n.q)=3333.33/(2 X 1.5)=1111.11 m2(4) 池子直径DD= V4F/ =V (4X1111.11)/ (兀)=38m沉淀部分水面面积 F=0.25兀D2=1133.54 m2二次沉淀池表面负荷 q=Q/nF=
24、3333.33/(2 X 1133.54)=1.5 ? /( m2 .h)(5) 校核固体符合GG=24X (1+R).Q.X/F=24 X (1+1) X 3333.33X3/1111.11=423.45kg/( m2 .d)(4)沉淀部分的有效水深h?,设沉淀时间：t=2.5hh?=qt=1.5 X2.5=3.75m(5)沉淀区的容积V,设计采用周边传动的刮吸泥机排泥，污泥区容积按2h时间确定。V=2.T(1+R).Q.X/(X+Xr)=2 X 2(1+1) X 3333.33 乂 3000/(3000+6000) =8888.88 ?每个沉淀池污泥区的容积V?=V/2=8888.88/2
25、=4444.44 ?(6) 污泥区高度h?污泥斗高度。设池底的径向坡度为 0.05,污泥斗直径D?=1.5m上部直径D?=3.0m,倾角=60o,则h?l= (D? D?) /2 Xtan60o= (31.5 )/2 Xtan60o=1.3mV?=(兀 h?1/12 ) X ( D?2+DD+ D?2 )二(兀 X 1.3/12 ) X ( 32+3X 1.5 + 1.5 2)=5.36 ?圆锥体高度h ?2= ( D- D?) /2 X 0.05 = ( 38- 3)/2 乂 0.05=0.875mV?=(兀 h?2 ) /12 X ( D2+ DD+ D?2 )=(3.14 X 0.875
26、 )/12 X ( 382+38X3+32 )358.78竖直段污泥部分的高度。h?3= ( V?1 V? V?) /F=(4444.445.36 358.78 )/1133.54=3.6m污泥区高度 h?= h?1+ h?2+ h?3= 1.3 + 0.875 + 3.6 = 5.775m 沉淀池总高度H,设超高h?= 0.3m,缓冲层高度h?=0.50m。H= h?+ h4 h?+ h?= 0.3 +3.75 +0.5 +5.775=10.325m参考资料：1 张自杰 . 排水工程 M. 北京：中国建筑工业出版社，19962 孙力平 . 污水处理新工艺与设计计算实例M. 北京：科学出版社,20013 娄金生编. 水污染治理新工艺与设计M. 北京：海洋出版社，1999， 34 曾科，卜秋平，陆少鸣. 污水处理厂设计与运行M. 北京 : 化学工业出版社 ,20015 高廷耀 , 顾国维 . 水污染控制工程M. 北京：高等教育出版社，19996 张中和 . 排水工程设计手册M. 北京：中国建筑工业出版社，19867 郑兴灿 . 污水生物除磷脱氮技术M. 北京：中国建筑工业出版社，1992