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1、110000m/d10000m/d 城市污水处理工艺综合设计城市污水处理工艺综合设计一、设计任务一、设计任务 1.1设计规模10000m3/d10000m3/d 处理规模的城市污水处理工艺处理规模的城市污水处理工艺本项目设计进出水水质根据城市生活污水来源和广东省地方标准水污染物排放限值 （DB44/26-2001）标准列出，采用一级标准如表 1.1：表表 1.11.1 设计进出水水质设计进出水水质11 主要污染物原水水质（mgL- 1）排放标准（mgL-1）去除率()CODCr2504084 BOD51202083 氨氮301067 总磷50.5901.2任务提出的目的及要求 目的通过城市污水
2、处理厂的课程设计，掌握污水处理厂设计的方法，培养和提高计算能力、设计和绘图水平，巩固学习成果，加深对污水处理课程内容的学习与理解，掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构及参数设计。主要设备选型包括格栅、提升水泵、鼓风机、曝气设备、污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、水下搅拌器、加药设备、消毒设备等，以及平面布置及高程设计计算，锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。要求1，污水处理及污泥处置方案选择合理。2，设计参数选取及计算正确。3，平面布置紧凑合理，符合污水处理厂平面布置的要求。4，所选设备性价比高、可靠、易于操作。5，图纸达到施工图设计要求。1.3设计依据21，中华人民共和国环境保护法；2
3、，中华人民共和国污水综合排放标准 GB89781996；3，室外排水设计规范 GBJ1487；4， 广东省地方标准水污染物排放限值 （DB44/262001） ；5，供、配电系统设计规范 GB5005292。二、二、工艺流程及说明工艺流程及说明2.1工艺选择污水处理厂工艺的选择原则是：在常年运转中要保证出水水质，处理效果稳定，技术成熟；运行管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式，要求耐冲击负荷的特点；最大限度地发挥处理装置和构筑物的能力；便于实现处理工艺运转的自动控制；工程投资相对较省，运行费用低。根据规划和城市污水的特点，现采用 A2/O 工艺。其工艺流程图如下：2.2工
4、艺流程说明2.2.1工艺原理：3厌氧池：流入原污泥水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥。该池主要功能为释放磷，使污水中磷的浓度升高，溶解性有机物被生物吸收而使污水中 BOD5 浓度下降。NH3N 因细胞合成而被去除一部分，使污水中浓度下降，但 NH3N 含量无变化。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 NO3N和 NO2N 还原为 N2 释放至空气中。BOD5 浓度下降，NO3N 的浓度大幅度下降，而磷的变化很小。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 NO3N 浓度增加，磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快
5、速度下降。好氧池将 NH3N 完全硝化，缺氧池完成脱氮功能；缺氧池和好氧池联合完成除磷的功能。2.2.2工艺特点：厌氧、缺氧，好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时除有机物，脱氮，除磷的功能。工艺流程简单，总的水力停留时间少于其他同类工艺。在厌，缺，好氧交替运行下，丝状菌不会大量产生，不会发生污泥膨胀。脱氮效果受混合液回流比大小的影响，以 2Q 为限，除磷效果受回流污泥中夹带DO 和 NO3N 的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。三、污水处理构筑物设计计算三、污水处理构筑物设计计算3.1 设计流量计算已知条件：平均设计流量：Q100003m d污水流量总变化系数：zK1.
6、0 。流量换算：maxzQK Q，Qmax =Q=10000 m3/d= 416.7m3/h= 0.1157m3/s=115.7 L/s 25(m3)13) 池子总高度，设缓冲层高度 h30.50m，则 Hh1+ h2+h3+h40.3+3.0+0.50+0.225+3.467.49（m） 3.6 生化构筑物的设计说明及计算3.6.1 生物化反应池A2/O 是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，该工艺同时具有脱氮除磷的功能，可以针对现今污水特点（水体富营养化）进行有效处理。A2/O 工艺流程图如图 1-7 所示：15图 1-7 A2/O 工艺流程图脱氮过程是各种形态的氮转化为 N2从水中脱除的
7、过程。在好氧池中，污泥中的有机氮被细菌分解成氨，硝化作用使氨进一步转化为硝态氨（主要是依靠细菌水解氨化作用和依靠亚硝化菌与硝化菌的硝化作用） ；在缺氧池中，硝态氨进行反硝化，硝态氨还原成 N2逸出（主要是依靠反硝化菌的反硝化作用） 。除磷过程是使水中的磷转移到活性污泥或生物膜上，而后通过排泥或旁路工艺加以去除。在厌氧池中，使含磷化合物成溶解性磷，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溶解性磷化物中的磷合成 ATP 与聚磷酸盐，而这一过程是依靠好氧菌聚磷细菌。整个工艺的关键在于混合液回流，由于回流液中的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
8、充分进行，有利于降低出水的硝酸氮，同时也可以解决利用微生物的内源代谢物质作为碳源的碳源不足问题，改善出水水质。3.6.2 生化构筑物的设计说明（1）进入生化处理构筑物水质指标确定设污水经过一级处理后，进入生化处理构筑物各水质指标浓度为：表表 1-81-8 一级处理对污染物的处理效果一级处理对污染物的处理效果2 污染物原水浓度（mgL-1）一级处理去除率（）进入生化池浓度（mgL-1）生化池出水浓度（mgL-1）CODCr250202004016BOD5120506020NH3-N3010278TP5383.11.5（2）设计参数的确定最低平均温度 T=13.5，最高平均温度 T=27.5设计污
9、泥泥龄 dc5 . 7混合液挥发性悬浮固体浓度 Xv=2450 mgL-113.5时反消化速率 DNR=0.0432 kgNH3-N/kgMLVSSd污泥产率系数 y=0.847 kgVSS/kgBOD513.5时内源呼吸速率 Kd=0.0465 d-1剩余污泥含水率 99%根据实际水质情况以及去除 N、P 的要求，进水分配如下：进水流入到缺氧池中的进水分配系数 a=50进水流入到厌氧池中的进水分配系数 b=50混合液回流比例 r200回流污泥 R=100%整体尺寸如图 1-9 所示1-9 生化池平面简图3.6.3 生化构筑物的设计计算17（1）判断是否可采用 A2/O 法； ； 符合要求。8
10、3 . 830250TNCOD06. 0042. 01205 5BODTP（2）反应池停留时间和容积a、厌氧池设计计算，取厌氧池停流时间 t厌1.25hV厌1.4210000/241.25739.6m3b、缺氧池设计计算，已知各段水利停流时间和容积比 厌氧池：缺氧池：好氧池1：1：3即 t缺1.25hV缺1.4210000/241.25739.6m3C、好氧池设计计算，t好3.75hV好1.4210000/243.752218.75m3（3）校核氮磷负荷kgTN/(kgMLSS.d)符合要05. 00432. 075.221840002742. 110000 .好氧段总氮负荷 好VXTNQ求k
11、gTP/(kgMLSS.d)06. 0015. 06 .73940001 . 342. 110000 .厌氧段总磷负荷 厌VXTPQ符合要求（4）剩余污泥量取 污泥增殖系数 y0.6，污泥自身氧化率 kd0.05，污泥龄 c15d则3429. 01505. 016 . 01 cdobskyy计算排除的以挥发性悬浮固体计的污泥量PxyobsQ(S-S0)=0.3429100001.42(0.1-0.02)=389.5/d计算排除的以 SS 计Px（ss）389.5/0.8486.87/d（5）碱度校核每氧化 1mgNH3N 需消耗碱度 7.14mg； 每还原 1mgNO3N 产生碱度 3.57m
12、g； 去除 1mg BOD5 产生碱度 0.1mg。18剩余碱度 SALK1进水碱度消化消耗碱度反消化产生碱度+去除 BOD5 产生碱度假设生物污泥中含氮量以 12.4计，则：每日用于合成的总氮0.124389.548.3（kg/d）即，进水总氮中有 （mg/L）用于合成。83. 41000010003 .48被氧化的 NH3N进水总氮出水总氮量用于合成的总氮量2784.8314.17（mg/L）所需脱水量351514.8315.17（mg/L）需还原的硝酸盐氮量 NT1000015.17/1000151.7（mg/L）将各值代入：剩余碱度 SALK1280-7.1414.17+3.5715.
13、17+0.1(60-20)=236.98 (mg/L）100（mg/L） ； 可维持 PH7.2。（6）反应池尺寸：反应池总体积 V=739.65=3698m3设反应池 2 组，单组池容积 V单V/2=3698/2=1849 m3；有效水深 h4.0m单组有效面积 S单V单/h1849/4.0462.25 采用 5 廊道式推流式反应池，廊道宽 b4.5m单组反应池长度 LS单/B=462.25/5/4.5=20.5 m校核： b/h=4.5/4.0=1.125(满足 12)L/b=20.5/4.55 （满足 510）取超高为 1.0m，则反应池总高 H4.0+1.05.0 m(7)反应池进、出
14、水系统计算1) 进水管单组反应池进水管段计算流量 Q1=Q/2=0.185/2=0.0925 (m3/s)管道流速 v=0.8 m/s ； 管道过水断面积 A= Q1/v=0.0925/0.8=0.116管径 ； 取进水管管径 DN400)(384. 0116. 044mAd2) 回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量 Q内RQ/21Q/20.116 (m3/s)19取回流污泥管管径 DN1503) 进水井：反应池进水孔尺寸：进水孔过流量 Q2（1+R）Q/2Q100001.60.185 (m3/s)孔口流速 v0.6 m/s孔口过水断面积 AQ2/v=0.185/0.6=0.308 孔口尺寸
15、取为 0.6m0.51m进水井平面尺寸取为 2.40m2.40m4) 出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算： 2/32/3386. 1242. 0bHbHgQ式中 Q3（1+R+ R内）Q/22Q/864000.37 (m3/s)b堰宽，取 7.5mH堰上水头，m)(089. 0)5 . 786. 137. 0()86. 1(3/23/23mbQH出水孔过流量 Q4Q30.37 (m3/s)孔口流速 v=0.6 m/s孔口过水断面积 AQ/v0.37/0.60.62 孔口尺寸取为 0.8m0.8m出水井平面尺寸取为 2.4 m2.4m5) 出水管反应池出水管设计流量 Q5Q20.185 (m3/s)管道流速 v0.8m/s管道过水断面 AQ5/v0.185/0.80.23 管径)(54. 023. 044mAd取出水管径 DN550mm校核管道流速 vQ5/A0.1854/3.14/110.015m/s(8)曝气系统设计计算1) 设计需氧量 AOR20碳化需氧量（kg O2/d）6 .6175 .38942. 11)02. 01 . 0(1000042. 11)(523. 0523. 00 1
