A-O工藝污水處理工程設(shè)計(jì)

化肥廠廢水中的主要超標(biāo)污染物指標(biāo)為氨氮、硫化物、和總氰化物，水質(zhì)具有氨氮含量高并含有有毒的總氰化物及硫化物的特點(diǎn)；且此類污水的可生化性較差（主要是化學(xué)需氧量較低和氨氮含量較高）。

A/O法生物去除氨氮原理：

硝化反應(yīng)：NH4+＋2O2→NO3－＋2H++H2O

反消化反應(yīng)：6NO3-＋5CH3OH（有機(jī)物）→5CO2↑＋7H2O＋6OH-+3N2

化肥工業(yè)廢水A/O法處理工藝流程：

工廠污水

中格柵

進(jìn)水泵房

細(xì)格柵

沉砂池

初沉池

砂

缺氧池

好氧池

二沉池

排放河道

柵渣

剩余污泥

初沉泥

剩余污泥泵房

污泥濃縮池

貯泥池

脫水機(jī)房

垃圾填埋場

一、污水處理廠工藝設(shè)計(jì)及計(jì)算

（1）中格柵

1．設(shè)計(jì)參數(shù)：

設(shè)計(jì)流量Q=15000/(24×3600)=0.174(m3/s)=174(L/s)

則最大設(shè)計(jì)流量Qmax=0.174×1.53=0.266(m3/s)

柵前流速v1=0.6m/s，過柵流速v2=0.8m/s

柵條寬度s=0.01m，格柵間隙b=20mm

柵前部分長度0.5m，格柵傾角α=60°

單位柵渣量ω1=0.05m3柵渣/103m3污水

（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計(jì)算得:柵前槽寬，則柵前水深

（2）柵條間隙數(shù)（n）：

柵條的間隙數(shù)=

（3）柵槽有效寬度B=s（n-1）+bn=0.01（33-1）+0.02×33=0.98m

（4）進(jìn)水渠道漸寬部分長度（α1為進(jìn)水渠展開角）

（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度

（6）過柵水頭損失（h1）

因柵條邊為矩形截面，取k=3，則

其中ε=β（s/b）4/3

h0：計(jì)算水頭損失

k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3

ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)β=2.42

（7）柵后槽總高度（H）

取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m

柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.47+0.08+0.3=0.85

（8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+0.85/tanα

=0.05+0.025+0.5+1.0+0.85/tan60°=1.57m

（9）每日柵渣量ω=Q平均日ω1==0.87m3/d>0.2m3/d

所以宜采用機(jī)械格柵清渣

（10）計(jì)算草圖如下：

（2）污水提升泵房

1.設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)流量：Q=174L/s，泵房工程結(jié)構(gòu)按遠(yuǎn)期流量設(shè)計(jì)

2.泵房設(shè)計(jì)計(jì)算

污水提升前水位-4.30m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.97m（即細(xì)格柵前水面標(biāo)高）。

所以，提升凈揚(yáng)程Z=3.97-（-4.30）=8.27m

水泵水頭損失取2m

從而需水泵揚(yáng)程H=Z+h=10.27m

再根據(jù)設(shè)計(jì)流量174L/s=483m3/h，采用2臺MF系列污水泵，單臺提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）2臺，一用一備。該泵提升流量540～560m3/h，揚(yáng)程11.9m，轉(zhuǎn)速970r/min，功率30kW。

占地面積為π52＝78.54m2，即為圓形泵房D＝10m,高12m,泵房為半地下式，地下埋深7m，水泵為自灌式。

計(jì)算草圖如下：

（3）細(xì)格柵

1．設(shè)計(jì)參數(shù)：

設(shè)計(jì)流量Q=174L/s

柵前流速v1=0.6m/s，過柵流速v2=0.8m/s

柵條寬度s=0.01m，格柵間隙b=10mm

柵前部分長度0.5m，格柵傾角α=60°

單位柵渣量ω1=0.10m3柵渣/103m3污水

2．設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計(jì)算得柵前槽寬，則柵前水深

（2）柵條間隙數(shù)

設(shè)計(jì)兩組格柵，每組格柵間隙數(shù)n=33條

（3）柵槽有效寬度B2=s（n-1）+bn=0.01（33-1）+0.01×33=0.65m

所以總槽寬為0.65×2+0.2＝1.5m（考慮中間隔墻厚0.2m）

（4）進(jìn)水渠道漸寬部分長度（其中α1為進(jìn)水渠展開角）

（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度

（6）過柵水頭損失（h1）

因柵條邊為矩形截面，取k=3，則

其中ε=β（s/e）4/3

h0：計(jì)算水頭損失

k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3

ε：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)β=2.42

（7）柵后槽總高度（H）

取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m

柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.47+0.205+0.3=0.975m

（8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα

=0.77+0.385+0.5+1.0+0.77/tan60°=3.1m

（9）每日柵渣量ω=Q平均日ω1==1.74m3/d>0.2m3/d所以宜采用機(jī)械格柵清渣

（10）計(jì)算草圖如下：

（4）沉砂池

采用平流式沉砂池

1.設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)流量：Q=266L/s（按2010年算，設(shè)計(jì)1組，分為2格）

設(shè)計(jì)流速：v=0.3m/s

水力停留時(shí)間：t=30s

2.設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）沉砂池長度：L=vt=0.3×30=9.0m

（2）水流斷面積：A=Q/v=0.266/0.25=1.06m2

（3）池總寬度：設(shè)計(jì)n=2格，每格寬取b=1.2m>0.6m，池總寬B=2b=2.4m

（4）有效水深：h2=A/B=1.06/2.4=0.44m

（介于0.25～1m之間）

（5）貯泥區(qū)所需容積：設(shè)計(jì)T=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)為2天，則每個(gè)沉砂斗容積：

（每格沉砂池設(shè)兩個(gè)沉砂斗，兩格共有四個(gè)沉砂斗）

其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，K：污水流量總變化系數(shù)1.53

（6）沉砂斗各部分尺寸及容積：

設(shè)計(jì)斗底寬a1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高h(yuǎn)d=0.5m，則沉砂斗上口寬：

沉砂斗容積：

（略大于V1=0.26m3，符合要求）

（7）沉砂池高度：采用重力排砂，設(shè)計(jì)池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度為

則沉泥區(qū)高度為h3=hd+0.06L2

=0.5+0.06×3.4=0.704m

池總高度H

：設(shè)超高h(yuǎn)1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.44+0.704=1.44m

（8）進(jìn)水漸寬部分長度:

（9）出水漸窄部分長度:L3=L1=1.43m

（10）校核最小流量時(shí)的流速：

最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=266/1.53=174.4L/s

則vmin=Q平均日/A=0.1744/1.06=0.165>0.15m/s，符合要求

（11）計(jì)算草圖如下：

（5）初沉池

1初沉池的計(jì)算（輻流式）

1.沉淀部分的水面面積：

設(shè)表面負(fù)荷

q′=1.0m3/m2h，設(shè)池子的個(gè)數(shù)為2，則（其中q′=1.0～2.0

m3/m2h）

F=

2.池子直徑：,D取18m.3.沉淀部分有效水深：

設(shè)t=1.5h，則h2=q′t=2.0×1.5=3.0m.（其中h2=2～4m）

4.沉淀部分有效容積：V′=Qmax/ht=150001.53/(3×1.5)≈5100m3

5.污泥部分所需的容積：V1′

c1—進(jìn)水懸浮物濃度（t/m3）

c2—出水懸浮物濃度

r—污泥密度，其值約為1

—污泥含水率

6.污泥斗容積：

設(shè)r1=2m,r2=1m,α=60，則

h5=(r1-r2)tgα=(2-1)tg60=1.73m

V1=

hs/3(r12+r2r1+r22)

=3.14×1.73/3×(22+2×1+12)

=12.7m3

7.污泥斗以上部分圓錐體部分污泥體積：

設(shè)池底徑向坡度為0.05，則

h4=（R-r1）×0.05=（16-2）×0.05=0.7m

V2=

h4/3(R2+Rr1+r12)

=3.14×0.7/3×(162+16×2+22)=213.94m3

8.污泥總?cè)莘e：V=V1+V2=12.7+213.94=226.64>129m3

9.沉淀池總高度：設(shè)h1=0.3m,h3=0.5m,則

H=h1+h2+h3+h4+h5

=0.3+3.75+0.5+0.7+1.73=6.98m

10.沉淀池池邊高度：H′=

h1+h2+h3

=0.3+3.75+0.5=4.55m

11.徑深比:D/h2=32/3.75=8.53（符合6～12范圍）

第四節(jié)

缺氧池

1．設(shè)計(jì)參數(shù)：

池深h=4.5m,方形池

設(shè)計(jì)流量：=173.6L/s

生物脫氮系統(tǒng)進(jìn)水總凱氏氮濃度：=40g/

生物脫氮系統(tǒng)出水總氮濃度：=15g/

在20℃時(shí)，取值0.04g,對于溫度的影響可用式修正,溫度設(shè)為10℃。

排出生物脫氮系統(tǒng)的剩余污泥量：,gMLVSS/d。

2.設(shè)計(jì)計(jì)算：

（1）

缺氧區(qū)池體容積：

=0.750.5

kgMLVSS∕g

Vn—缺氧區(qū)（池）容積（m3）；

Q—生物反應(yīng)池的設(shè)計(jì)流量（m3∕d）；

—生物反應(yīng)池內(nèi)混合液懸浮固體平均濃度，取=3(gMLSS/L)；

—生物反應(yīng)池進(jìn)水總凱氏氮濃度（mg∕L）；

—生物反應(yīng)池出水總氮濃度（mg∕L）；

IXv—排出生物反應(yīng)池系統(tǒng)的微生物量（kgMLVSS∕g）

—污泥總產(chǎn)率系數(shù)（kgSS∕kgBOD5），應(yīng)通過試驗(yàn)確定。無試驗(yàn)條件時(shí)；系統(tǒng)有初沉池時(shí)取0.3～0.85；取0.5

—活性污泥中VSS

所占比例，取0.75；

So、Se—生物反應(yīng)池進(jìn)出水五日生化需氧量濃度（mg/l）。

第五節(jié)

好氧池

設(shè)計(jì)參數(shù)：

采用推流式曝氣池作為系統(tǒng)的好氧池。

去除率：94.3%

設(shè)計(jì)計(jì)算：

（1）

好氧硝化區(qū)容積：

日產(chǎn)泥量為：

kg/d

——好氧區(qū)設(shè)計(jì)污泥泥齡，取12d

采用兩組好氧池，每組容積為：9900/2=4950

池深取4.5m，每組面積F=4950/4.5=1100

池寬取6米，池長為11000/6=183.3m；B/H=6/4.5=1.33，與1-2間，L/B=183.3/6=30.5＞10，符合。

每組設(shè)3條廊道，廊道長=183.3/3=61.1m

池超高0.5m，總高H=4.5+0.5=5m

（2）

曝氣量計(jì)算：

本設(shè)計(jì)采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。

(1)

平均時(shí)需氧量的計(jì)算

其中：

(2)

最大時(shí)需氧量的計(jì)算

根據(jù)原始數(shù)據(jù)

k=1.28

(3)

每日去除的BOD值

（3）

供氣量計(jì)算：

采用網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴(kuò)散器，敷設(shè)于距池底0.2m處，淹沒水深4.3m計(jì)算溫度定為30℃。

水中溶解氧飽和度：C=9.17mg/L;C=7.63mg/L

(1)

空氣擴(kuò)散器出口處的絕對壓力（P）計(jì)算如下：

P=1.013×10+9.8×10H

=1.013×10+9.8×10×4.3=1.434×10P

(2)

空氣離開曝氣池面時(shí)，氧的百分比按下式計(jì)算：

(3)

O=21(1-E)/[79+21(1-E)]×100%

E——空氣擴(kuò)散器的氧轉(zhuǎn)移效率，對網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴(kuò)散器，取值12%。

代入E值，得：O=21(1-0.12)/[79+21(1-0.12)]×100%=18.96%

(3)

曝氣池混合液中平均氧飽和度（按最不利的溫度條件考慮）按下式計(jì)算，即：

C=C(P/2.026×10+O/42)

最不利溫度條件按30℃考慮，代入各值，得：

C=7.63×(1.434/2.026+18.96/42)=8.84mg/L

(4)

換算為在20℃條件下，脫氧清水的充氧量，按下式計(jì)算，即：

R=R/[

(··-C)·]

取值=0.82；=0.95；C

=2.0；=1.0

代入各值，得：

R=×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.84-2.0)×1.024]=142kg/h

相應(yīng)的最大時(shí)需氧量為：

R=×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.84-2.0)×1.024]=218

kg/h

(5)

曝氣池平均時(shí)供氣量按下式計(jì)算，即：G=R/(0.3E)×100

代入各值，得：G=142/(0.3×12)×100=3944m/h

(6)

曝氣池最大時(shí)供氣量:G=218/(0.3×12)×100=5056m/h

(7)

本系統(tǒng)的空氣總用量：

除采用鼓風(fēng)曝氣外，本系統(tǒng)還采用空氣在回流污泥井提升污泥，空氣量按回流污泥量的8倍考慮，污泥回流比R取值60%，這樣提升污泥所需空氣量為：

8×0.6×15000/24=3000m/h

總需氣量：5056+3000=8056m/h

（4）剩余污泥量

W=a

（1）降解BOD生成污泥量：

（2）內(nèi)源呼吸分解泥量：

Wv=fx=0.753300=2475mg/L=2.475kg/m3

W2=bvx=0.055244.72.475=649.3kg/L

（3）不可生物降解和惰性懸浮物量（NVSS）

該部分占總TSS的約50%

（4）剩余污泥量：

W==0.338522.70.5=1406.25kg/d

（7）二沉池

1.沉淀部分水面面積

F，根據(jù)生物處理段的特性，選取二沉池表面負(fù)荷，（其中q=1.0～1.5）

設(shè)兩座輻流式沉淀池，n=2，則有

2.池子直徑

3.沉淀部分的有效水深，設(shè)沉淀時(shí)間：

（其中t=1.5～2.5h），則

（3）貯泥斗容積：

為了防止磷在池中發(fā)生厭氧釋放，故貯泥時(shí)間采用Tw=2h，二沉池污泥區(qū)所需存泥容積：

則污泥區(qū)高度為：

（4）二沉池總高度：

取二沉池緩沖層高度h3=0.4m，超高為h4=0.3m

則池邊總高度為：

h=h1+h2+h3+h4=3.75+0.4+0.4+0.3=4.85m

設(shè)池底度為i=0.05，則池底坡度降為

則池中心總深度為：H=h+h5=4.85+0.53=5.38m

（5）校核堰負(fù)荷：

徑深比

堰負(fù)荷：

以上各項(xiàng)均符合要求

（6）輻流式二沉池計(jì)算草圖如下：

（8）剩余污泥泵房

1.設(shè)計(jì)說明

污水處理系統(tǒng)每日排出污泥干重為2×2303.65kg/d,即為按含水率為99％計(jì)的污泥流量2Qw＝2×230.365m3/d＝460.73m3/d＝19.2m3/h

2.設(shè)計(jì)選型

（1）污泥泵揚(yáng)程:

輻流式濃縮池最高泥位（相對地面為）-0.4m，剩余污泥泵房最低泥位為

-（5.34-0.3-0.6）-4.53m,則污泥泵靜揚(yáng)程為H0=4.53-0.4＝4.13m，污泥輸送管道壓力損失為4.0m，自由水頭為1.0m，則污泥泵所需揚(yáng)程為H=H0+4+1=9.13m。

（2）污泥泵選型:

選兩臺，2用1備，單泵流量Q>2Qw/2＝5.56m3/h。選用1PN污泥泵Q

7.2－16m3/h,H

14-12m,N

3kW

（3）剩余污泥泵房:占地面積L×B=4m×3m，集泥井占地面積

（9）濃縮池

1.濃縮池的設(shè)計(jì)：

1.設(shè)計(jì)參數(shù)

進(jìn)泥濃度：10g/L

污泥含水率P1＝99.0％

每座污泥總流量:Qω＝2303.65kg/d=230.365m3/d=9.6m3/h

設(shè)計(jì)濃縮后含水率P2=96.0％

污泥固體負(fù)荷：qs=45kgSS/(m2.d)

污泥濃縮時(shí)間：T=13h

貯泥時(shí)間：t=4h

2.設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）濃縮池池體計(jì)算：

每座濃縮池所需表面積：m2

濃縮池直徑

取D=8.1m

水力負(fù)荷

有效水深：h1=uT=0.31813=4.14m

取h1=4.2m

濃縮池有效容積：V1=Ah1=51.24.2=215.04m3

（2）排泥量與存泥容積:

濃縮后排出含水率P2＝96.0％的污泥,則

Q

w′=

按3h貯泥時(shí)間計(jì)泥量，則貯泥區(qū)所需容積：V2＝4Q

w′＝32.40＝7.20

泥斗容積=

m3

式中：h4——泥斗的垂直高度，取1.2m

r1——泥斗的上口半徑，取1.1m

r2——泥斗的下口半徑，取0.6m

設(shè)池底坡度為0.08，池底坡降為：

h5=

故池底可貯泥容積：

=

故總貯泥容積為：（滿足要求）

（3）濃縮池總高度：

濃縮池的超高h(yuǎn)2取0.30m，緩沖層高度h3取0.30m，則濃縮池的總高度H為

=4.2+0.30+0.30+1.2+0.236=6.236m

（4）濃縮池排水量：：Q=Qw-Q

w′=7.20-2.40=4.80m3/h

（10）貯泥池

1．設(shè)計(jì)參數(shù)

進(jìn)泥量：經(jīng)濃縮排出含水率P2＝96%的污泥2Q

w′=257.59=115.18m3/d，設(shè)貯泥池1座，貯泥時(shí)間T＝0.5d=12h

2．設(shè)計(jì)計(jì)算

池容為:V=2Q′wT=115.180.5=57.59m3

貯泥池尺寸（將貯泥池設(shè)計(jì)為正方形）

LBH=4.04.04.0m

有效容積V=64m3

（11）脫水機(jī)房

帶式壓濾機(jī)：脫水后污泥含水率P4=80%，成泥餅狀

脫水后泥餅體積：

泥餅運(yùn)輸采用TD—75型皮帶運(yùn)輸機(jī)。