城市污水处理流量10000 立方米每天的活性污泥法曝气池设计Word下载.docx
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③沉淀阶段:
停止充气和搅拌,反应池静止,活性污泥重力沉降和上清液分离,沉淀时间短,沉淀效率高。
④排水排泥阶段:
排出上清液和过剩的活性污泥,恢复反应器有效容积。
⑤闲置阶段:
目的是让活性污泥恢复活性,为下个周期创造良好的初始条件。
完全混合法,在分步曝气的基础上,进一步大大增加进水点,同时相应增加回流污泥并使其在曝气池中迅速混合。
入流出现冲击负荷时,池液的组成变化也较小,因为骤然增加的负荷可为全池混合液所分担,而不是像推流中仅仅由部分回流污泥来承担。
完全混合池是一个大的缓冲器和均和池,在工业污水的处理中有一定优点。
延时曝气法,是活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态,曝气时间很长,达24h甚至更长,MLSS达到3000~6000mg/L,剩余污泥少而稳定,无需消化,可直接排放。
活性污泥在时间和空间上部分处于内源呼吸状态,剩余污泥少而稳定,无需消化,可直接排放。
另外,还有浅层曝气,深层曝气,高负荷曝气或变形曝气,克劳斯法,接触稳定法,纯氧曝气,活性污泥生物滤池(ABF工艺),吸附-生物降解工艺(AB法)等。
1.2国内外研究现状及发展趋势
传统工艺系连续流运行方式,且从曝气池前端进水。
运行方式的早期改进是多点进水工艺。
多点进水最初的目的是平衡沿池的污泥负荷及需氧量,但后来被渐减曝气工艺所取代。
当采用串级反硝化工艺时,多点进水被用来补充各缺氧段的碳源。
多点进水运行方式的另一个新用途是缓冲水力冲击负荷。
当雨季进入活性污泥系统的流量增大时,改为多点进水运行可有效防止污泥流失。
SBR是间歇运行的活性污泥工艺,曝气和沉淀在同一池内完成,省去了二沉池和回流系统,使运行简单化。
最初的SBR系间歇进水间歇出水运行。
后来,在反应器内加入前置区,实现了连续进水间歇出水运行。
这一改进的目的是为脱氮除磷过程补充碳源,另外兼有抑制丝状菌增长的作用。
对应的工艺有CASS和ICEAS。
CASS为周期循环活性污泥系统,是Trausenviro公司的专利工艺。
ICEAS为间歇循环延时曝气系统,是ABJ公司的专利工艺。
这两种工艺的本质特征都是连续进水间歇出水,属同一种工艺。
另外还有多种SBR工艺,如AquaSBR、OmNifloSBR、BPAS、Fluidyne等。
所有这些工艺都是在曝气设备和滗水器上作了改进,运行方式上与最初SBR一致。
T型氧化沟是另外一种间歇运行方式,两个边沟周期性地处于曝气和沉淀状态,因此也省去了二沉池和回流系统。
合理调整运行周期和程序,T型氧化沟也可以进行硝化和反硝化。
T型氧化沟的缺点是转刷利用率太低,脱氮效率也不高。
为此,Kruger公司又开发了De型氧化沟。
该种氧化沟属半间歇式运行,设有二沉池及回流系统。
两个沟为一组,交替处于硝化反硝化状态。
只脱氮的De氧化沟称之为Biodenitro工艺;
在氧化沟外设厌氧池,实现除磷时,称之为Biodenpho工艺。
由于增设了二沉池及回流系统,DE沟的转刷利用率明显提高。
间歇运行一个最新的改进是Seghers公司的Unitank工艺。
该工艺的运行方式类似于T型氧化沟,但运行程序似乎更趋优化。
2活性污泥(activatedsludge)
可分为好氧活性污泥和厌氧颗粒活性污泥,不论是哪一种,活性污泥都是由各种微生物、有机物和无机物胶体、悬浮物构成的结构复杂的肉眼可见的绒絮状微生物共生体。
这样的共生体有很强的吸附能力和降解能力,可以吸附和降解很多的污染物,可以达到处理和净化污水的目的。
3曝气池的型式与构造
3.1曝气池的类型
①根据混合液在曝气池内的流态,可分为推流式、完全混合式和循环混合式三种;
②根据曝气方式,可分为鼓风曝气池、机械曝气池以及二者联合使用的机械
③根据曝气池的形状,可分为长方廊道形、圆形、方形以及环状跑道形等四种;
④根据曝气池与二沉池之间的关系,可分为合建式(即曝气沉淀池)和分建式两种。
3.2曝气池的流态
①推流式曝气池
②完全混合式曝气池
③循环混合式曝气池:
氧化沟
3.3曝气池的构造
曝气池在构造上应满足曝气充氧、混合的要求,因此,曝气池的构造首先取决于曝气方式和所采用的曝气装置,如进口曝气管的铺设。
在活性污泥法中,曝气的作用主要有:
①充氧:
向活性污泥中的微生物提供溶解氧,满足其在生长和代谢过程中所需的氧量。
②搅动混合:
使活性污泥在曝气池内处于悬浮状态,与废水充分接触。
进行活性污泥系统的工艺计算和设计时,首先应比较充分地掌握与废水、污泥有关的原始资料并确定设计的基础数据,主要有:
①废水的水量、水质及其变化规律;
②对处理后出水的水质要求;
③对处理中产生的污泥的处理要求;
④污泥负荷率与BOD5的去除率;
⑤混合液浓度与污泥回流比。
&
frac34;
以上属于设计所需的基础数据。
对生活污水和城市污水以及与其类似的工业废水,已有一套成熟和完整的设计数据和规范,一般可以直接应用;
对于一些性质与生活污水相差较大的工业废水或城市废水,一般需要通过试验来确定有关的设计参数。
4工艺计算与设计的主要内容
活性污泥系统由曝气池、二次沉淀池及污泥回流设备等组成。
其工艺计算与设计主要包括:
1)工艺流程的选择主要依据:
①废水的水量、水质及变化规律;
②对处理后出水的水质要求;
③对处理中所产生的污泥的处理要求;
④当地的地理位置、地质条件、气候条件等;
⑤当地的施工水平以及处理厂建成后运行管理人员的技术水平等;
⑥工期要求以及限期达标的要求;
⑦综合分析工艺在技术上的可行性和先进性以及经济上的可能性和合理性等;
⑧对于工程量大、建设费用高的工程,则应进行多种工艺流程的比较后才能确定;
2)曝气池的计算与设计;
3)曝气系统的计算与设计;
4)二次沉淀池的计算与设计;
5)污泥回流系统的计算与设计。
4.1设计参数
日设计生活污水流量:
10000m3/d,时变化系数1.4;
BOD5:
300mg/L;
处理后出水BOD5:
25mg/L。
处理效率E
式中La——进水BOD5浓度,kg/m3,La=0.3kg/m3
Lt——出水BOD5浓度,kg/m3,Lt=0.025kg/m3
Lr——去除的BOD5浓度,kg/m3
Lr=0.3-0.025=0.275kg/m3
污水负荷NS的确定
选取NS=0.3kgBOD5/kgMLVSS·
d
污泥浓度的确定
(1)混合液污泥浓度(混合液悬浮物浓度)X(MLSS)
式中SVI——污泥指数。
根据NS值,取SVI=120
r——二沉池中污泥综合指数,取r=1.2
R——污泥回流比。
取R=50%
kg/m3
(2)混合液挥发性悬浮物浓度X'(MLVSS)
X'=fX
式中f——系数,MLVSS/MLSS,取f=0.7
X'=0.7×
3.3=2.3kg/m3
(3)污泥回流浓度Xr
核算污泥回流比R
R=49%,取50%
容积负荷Nv
Nv=X'Ns
=2.3×
0.3=0.69kgBOD5/m3·
曝气池容积V
式中Q——设计流量,m3/d。
水力停留时间
(1)名义水力停留时间tm
(2)实际水力停留时间ts
剩余污泥量△X
△X=aQLr-bVX'
式中a——污泥产率系数,取a=0.6
b——污泥自身氧化率,取b=0.05
=0.6×
1200×
24×
0.18-0.05×
7513×
2.3
=2246.6kg/d
污泥龄θC
4.2池体结构设计
采用推流式鼓风曝气
(1)曝气池积
设计5曝气池,每组容积V1=46666.7/5=9333.34m
设计曝气池深6m
每组曝气池面积S1=V/H=9333.34/6=1555.56m2
(2)曝气池宽度
取池宽6米
(3)曝气池长度
(4)曝气池平面形式
设计其为三廊道式,则每廊道长L1=259.26/3
90m,如图
图4.2曝气池平面图
4.3曝气系统设计计算
(1)需氧量计算
日平均需氧量
O2=a′QLr+b′VX
式中a′——微生物氧化分解有机物过程中的需氧率;
b′——污泥自身氧化需氧率。
取a′=0.5b′=0.15
O2=0.5×
140000×
0.23+0.15×
46666.7×
2.3=32200.01kg/d=1341.67kg/h
去除每公斤BOD5需氧量ΔO2
最大需氧量O2max
O2max=a′QLrK+b′VX′
取最大需氧量变化系数K=1.4
O2max=0.5×
0.23×
1.4+0.15×
2.3=38640.01kg/h=1610kg/h
(2)供氧量计算
采用膜片式微孔曝气装置,距池底0.2m,故淹没水沉为5.8m,最高水温采用30℃
溶解氧饱和度CS
查三废P500表得:
水温20℃时,CS(20)=9.17mg/L
水温30℃时,CS(30)=7.63mg/L
曝气器出口绝对压力Pb
Pb=P+9.8×
103H
式中P——标准大气压,P=1.013×
105Pa
H——曝气器安置深度
Pb=1.013×
105+9.8×
103×
5.8=1.5814×
空气离开曝气池面时,氧的百分比Ot
式中EA——氧转移率,%,对膜片式微孔曝气器,选EA=18%
曝气池混合液平均饱和浓度Csb(T)
按最不利温度考虑T=30℃
20℃条件下,脱氧清水充氧量R0
式中R——实际条件下充氧量,
α——废水液相传质系数KLa的修正系数,取α=0.8
β——废水CS的修正系数,取β=0.9
ρ——压力修正系数,取ρ=1
C——氧实际浓度,取C=2mg/L
最大时需氧的充氧量R0max
曝气池平均时供气量GS
最大时供气量GSmax
去除每公斤BOD5的供气量
每m3污水的供气量
(3)空气管计算
按曝气池平面图布置空气管道,在相邻两个廊道的隔墙上设一根空气干管,共八根干管。
在每根干管上设九对配气竖管,共18条配气竖管。
全曝气池共设135条配气竖管。
每根竖管的供气量
空气扩散器总数
曝气池平面面积
90×
90=8100m2
取微孔曝气器服务面积1m2
曝气器总数:
8100个
每根竖管上安设的曝气器数目
8100/135=60个
每个曝气器的配气量
49367.41/8100=6.09
空气管路计算
表4.1空气管路计算表
管段
编号
管段长度L(m)
流量
m3/h
空气流速(m/s)
管径D(mm)
配件
(个)
管道当量长度L0(m)
管道计算长度L+L0
压力损失
i
h1+h2
17~16
16~15
15~14
14~13
13~12
12~11
11~10
10~9
9~8
8~7
7~6
6~5
5~4
4~3
3~2
2~1
总计
0.5
0.25
1.8
6.45
5.5
17.8
10
5
30
3.67
7.34
11.01
14.68
18.35
36.7
110.1
220.2
440.4
660.6
880.8
1101
1322
2643.9
3965.8
7931.5
5.19
4.00
8.00
15.58
10.34
13.85
9.74
11.69
14.97
11.46
13.86
23
50
100
150
200
250
350
450
弯头1
三通1
异形管1
闸门1
弯头3
四通1
弯头2
0.45
1.19
2.14
8.58
4.65
2.10
3.99
3.42
5.63
12.87
20.29
30.39
41.09
0.95
1.69
1.44
3.94
15.03
14.08
7.6
9.49
8.92
11.13
30.67
30.29
35.39
71.09
0.65
1.30
3.726
6.316
9.669
1.044
0.249
0.968
3.582
1.150
1.684
0.601
0.846
1.026
0.397
0.414
0.61
2.16
6.17
10.46
13.64
4.03
13.36
26.68
10.69
14.72
6.56
25.43
30.46
13.77
28.84
空气管总压头损失为567.691×
9.8=6.8KPa
膜片式曝气头压力损失为5KPa
总压头损失为11.8KPa,取12KPa
(4)鼓风机选用
总风量确定
最大时:
GSTmax=3Gsmax=3×
49367.41m3/h=148102.23m3/min
平均时:
GST=3Gs=3×
41139.63m3/h=123418.89m3/min
风压确定
H=(h1+h2+h3+h4)×
9.8
式中h1——空气管道沿程损失,mH2O
h2——空气局部阻力,mH2O
h3——曝气头安置深度
h4——空气扩散阻力(曝气装置)
H——鼓风机所需压力
9.8=(6-0.2+1.0)×
9.8=66.64KPa
选型号
选用高速空气悬浮离心鼓风机5台,风机风压为70KPa,风量15万m3/min,正常条件下3台工作2台备用。
5活性污泥系统的异常现象与对策
5.1污泥沉淀
现象:
活性污泥呈灰黑色、污泥发生厌氧反应,污泥中出现硫细菌,出水水质恶化;
原因:
1)负荷量增高;
2)曝气不足;
3)工业废水的流入等;
对策:
1)控制负荷量;
2)增大曝气量;
3)切断或控制工业废水的流入。
5.2污泥上浮:
污泥沉淀30~60分钟后呈层状上浮,多发生在夏季;
硝化作用导致在二沉池中被还原成N2,引起污泥上浮;
1)减少污泥在二沉池的HRT;
2)减少曝气量。
5.3污泥解体:
在沉淀后的上清液中含有大量的悬浮微小絮体,出水透明度下降;
污泥解体;
曝气过度;
负荷下降,活性污泥自身氧化过度;
减少曝气;
增大负荷量。
6总结
经过两周的学习和工作,我终于完成了水污染控制工程的课程设计。
从开始接到任务书到设计方案的确定,再到设计的完成,每一步对我来说都是新的尝试和挑战。
这也是我在大学期间第一次完成课程设计。
在这段时间里,我学到了很多知识也有很多感受。
通过这次设计我开始了独立的学习和探索,学会查看相关的资料和书籍,让自己从无法下手到设计理论逐渐清晰,使自己的设计逐步完善,没哟此改进都使我收获颇丰。
从中我也了解到污水处理的重要性。
虽然我的设计不是很成熟,还有很多不足之处,但是我付出了自己的劳动,我相信只有经历过的人才会明白其中的酸甜苦辣。
这次做设计的经历也使我终身受益,我感受到做设计是要用真心做的一件事情,是真正的自己研究学习的过程。
希望这次的经历让我在以后的学习工作中激励我进步。
参考文献
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