水污染课程设计说明书.doc

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1、中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 学 号： 学 院： 化工与环境学院 专 业： 环境工程 题 目： 指导教师： 职称: 指导教师： 职称: 年 月 日 中北大学课程设计任务书 20112012 学年第 二 学期学 院： 化工与环境学院 专 业： 环境工程 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： 起 迄 日 期： 月 日 月 日 课程设计地点： 环境工程系 指 导 教 师： 系 主 任： 下达任务书日期: 2012 年 5 月 10 日课 程 设 计 任 务 书1设计目的： 通过课程设计，进一步强化水污染控制工程课程的相关知识的学习，初步掌握污水处理中常见构筑物的设计方法、设计步

2、骤。学会用CAD软件绘制构筑物的基本设计图纸。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：原始数据与基本参数：最大设计流量：0.6m3/s；最小设计流量：0.3m3/s；日设计流量：30000m3/d；其它参数查阅相关文献自定。设计内容和要求：计算平流沉砂池的各部分尺寸；平流沉砂池构筑物的图纸详细设计。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：（1）课程设计说明书一份；（2）说明书内容包括：平流沉砂池在水处理中的作用说明；根据给出参数对平流沉砂池各部分尺寸的详细计算过程；设计图纸（CAD绘图）规范，图纸包括整体图和局部图的设计，计算尺寸要在

3、图中相应的位置标明；单位要正确，参考文献必须在说明书中相应的位置标注，语言流畅、规范。（3）工作量：二周课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1晋日亚、胡双启主编水污染控制技术与工程北京：兵器工业出版社，2005。2高廷耀主编水污染控制工程(下册) 北京：高等教育出版社，19893王宝贞主编水污染控制工程北京：高等教育出版社19904孙彗修等主编排水工程（上）北京：中国建筑工业出版社20005张希衡主编废水治理工程北京：冶金工业出版社，19846张自杰等主编排水工程（下）北京：中国建筑工业出版社20007尹士君、李亚峰编著水处理构筑物设计与计算北京：化学工业出版社20045设计成果形式及要

4、求： 设计说明书一份（含构筑物设计详图），设计说明书格式按中北大学课程设计的相关要求。6工作计划及进度：2012年 月 日 ：领取课程设计任务书，明确课程设计的内容，查阅相关资料。 月 日 月 日：设计计算、绘制相关图纸。月 日：打印装订设计说明书，答辩。系主任审查意见： 签字： 年 月 日目 录1 绪论1 1.1 AB法的工艺特点11.2 AB工艺的基本机理31.3 AB工艺的适用条件42 总体设计52.1 设计原始数据52.2 曝气池设计52.3 沉淀池设计10参考文献13结束语附 图1 绪论AB工艺系吸附生物降解工艺（Adsorption Biodegradation）简称，是联邦德国亚

5、琛大学BBohnke教授于70年代中期所发明，80年代初开始应用于工程实践。8近年来，由于城市和经济的发展，污水排放量持续增长，水源污染问题日益严重，制约了经济的持续发展，各城市都迫切需要新建或改建污水处埋厂。由于AB法的建设、运转费用低，又能分期实施等原因，因此国内一些单位结合我国国情对AB法从机理、动力学、工艺方法、设计参数等多力面进行试验研究，从小试、中试直至生产性试验到工程应用。我国“八五”国家科技攻关项目“高速吸附A2/O工艺消化吸收”和“活性污泥高速吸附/生物氧化技术“等都是围绕AB法工艺而展开的，并取得了丰富的科研、设计技术资料，为我国应用AB法工艺奠定了基础。从20世纪90年代

6、起，在我国的一批新建或改建的污水处理厂采用了AB法工艺。如泰安污水处理厂、深圳罗芳污水处理厂、深圳滨河水质净化厂等相继投产运行。排放水的水质达到排入水体标准。81.1 AB法的工艺特点AB法在工艺流程上分A、B两段处理系统。A段由A段曝气池与中沉池构成，B段由B段曝气池与终沉池构成。AB两段各自设污泥回流系统污水经管网先进入高负荷的A段，然后再进入低负荷的B段，AB两段串联运行，两段活性的泥是在同一系统中相对独立而又互相联系的两个生物系统，其典型流程如图11。 AB法属超高负荷活性污泥法，该工艺不设初沉池，是由管网和污水处理厂共同构成的处理系统，污水经管网直接进入A段。AB法具有一定的除磷脱氮

7、功能，对磷氮的去除率分别为6070和3540。在处理难降解物质时，可将A段采用兼氧运行这样可使一些长链难以分解的基质被打开，使其分解成短链化合物，从而提高了水的可生化件，使B段的处理效果得到提高。AB法基建投资少、运行费用低、能耗省，处理效果好,与常规活性污泥法在相同的处理效果条件下相比较，具有投资少、节能的优点，根据国外污水处理厂运行经验：AB法总基建费用大致可节约2025，能耗节省l020。我国通过工程实践结果：AB法可节省曝气池容积3040，曝气量可减少2030，基建投资和运转费用可下降50左右。AB法工艺可以分期实施，可先进行A段建设，通过A段能去除大部分有机物，再续建B段，还可以将B

8、段改建成其他除磷脱氮工艺，这样可缓解资金不足的困难局面，同时整个工艺运行灵活，出水水质可逐步得到提高，由于AB法中A段的有机物负荷较高，泥龄短，因此产泥率高，另外在B段中还有部分的剩余污泥因此在AB法中对污泥的处理需要妥善考虑与采取适当措施。1.1.1 A段工艺特点由于AB两段的活性污泥系统相对独立，因此具有各自的生物群落和运行条件，AB法处理效率高，运转稳定，其中A段起着关键作用。（1）A段生物以细菌和大肠杆菌为主，这些生物世代短、活跃、更新快、适应环境能力强，对有机物的去除机理与常规活性污泥法有所不同，A段停留时间短，一般为2030min，但处理负荷可高达35kgBOD/(kgMLSSd)

9、，对有机物的去除率可达5070。（2）A段运转灵活，可根据对BOD的去除要求进行兼氧或好氧运行，一般在好氧条件下比兼氧对有机物的去除率高，A段对有机物的去除为B段进水调整了碳氮比，因而为B段进一步去除有机物和进行硝化反硝化创造了良好环境。（3）A段对进水水质和环境变化有很强的适应性和缓冲性。4A段去除有机物以絮凝吸附为主，因此污泥结构粗大，污泥浓度一般为23g/L,沉降性能好，污泥指数约为50左右，产泥量大，占总污泥量的7080，比初沉池高30，污泥中含有机物高、产气量大，容易脱水，能够浓缩到含固率68。1.1.2 B段的工艺特点（1）B段的生物由菌胶团、原生动物和后生动物所组成，污泥呈细絮状

10、结构，与常规的二级活件污泥基本相似。由于在A段已去除广大部分有机物，因此B段污泥负荷较低，一般为0.150.30kgBOD5/(kgMLSSd)，对有机物的去除率为3040。（2）B段的池龄较长，一般为1520d，污泥指数低、产泥量少。（3）由于A段对有机物的调节作用使B段具有良好的硝化环境，试验证明还具有反硝化能力。1.2 AB工艺的基本机理AB工艺不设初沉池，A段与排水管网连成同一生物系统，在原污水中已有大量细菌繁殖于管渠内壁，这些微生物在活动中同时还产生絮凝物质，A段充分利用了在排水管网中已经发生的生物反应过程作为生物预处理，这些微生物在A段具有充足食料和更适合的溶解氧环境中得到迅速的壮

11、大。 由于管网中的细菌源源不断地补充到A段中，与回流污泥菌胶团曝气混合，A段通过不同泥龄、溶解氧的控制，淘汰、选择了适应污水水质的大量微生物。A段微生物是一些生长快、活性高、世代短、适应能力极强的微生物，如细菌及其他原核微生物，这些微生物细胞体十分微小，结构简单，分裂时间短，变异性强，且具有效大的表面积，这些特点使其吸附能力强，耐冲击，同时生长快，生物絮凝和氧化的协调作用使得A段在超高负荷和很短的时间内，去除大约6070的有机物。 A段可以根据进水水质控制溶解氧呈兼氧或好氧状态进行，一般在好氧状态下对有机物的去除能力比兼氧高。A段在好氧状态下，随着水力停留时间的增长COD去除率明显增加，A段在

12、停留时间20min时，COD去除率大于40，在3040min时COD去除率达60，去除COD的作用主要发生在60min前，之后变化甚小。A段对有机负荷的冲击和pH的变化有很大的耐力，一般短时间的冲击都能很快得到恢复，其原因一方面由于A段的微生物不断地得到外源的补充，同时A段微生物具有很强的适应环境能力、活跃、更新快等特点。BBhnke教授根据细菌的分裂周期和世代代数计算了A段细菌受损后恢复时间，当90细菌受到不良影响损害后，在3个世代时间内活性原核生物数量就能得到恢复。上述是A段抗冲击负荷的内在因素，另一方面由于A段的停留时间短，其水力稀释和污泥回流等也是缓解冲击的重要因素。但A段受冲击时间长

13、，污泥遭受破坏时，其恢复时间的长短还与进水水质浓度、稀释水量等因素有关。1.3 AB工艺的适用条件AB法工艺的选择，主要根据污水处理厂进水水质条件，特别是有机物浓度、要求处理程度、基建投资状况、占地画积、回用水对象等综合条件考虑，根据国内外工程实践，认为具有以下条件的污水处理厂选择AB法工艺较为适宜。（1）污水中有机物含量较高的污水处理厂 AB法中的A段对有机物具有较高的处理能力，因此污水通过A段可去除大部分有机物，由于A段停留时间短，因此与相向负荷的常规活性话泥法比，既可节约投资，又可节约能耗，同时，由于大量减轻了B段对有机物的负担，使污水具有合适的BOD5/TN比例,因此更能发挥B段的作用

14、，不仅提高了B段对有机物的去除率，而且还有利于硝化菌的生长，从而提高脱氮效率。（2）污水水质成分轮复杂、波动较大的污源水处理厂 如前所述，由于AB法对水质波动的承受能力较强，污水通过A段处理，可使水质变化幅度得到缓和，从而保证B段稳定的进水水质，得到较高的处理效果。（3）污水浓度较低，经处理后排海的污水处理厂。（4）分期实施达标的污水处理厂 对于资金暂时比较困难的污水处理厂，可以采用AB法施行分阶段建设，由于A段停留时间短(30分钟)，基建投资和耗能较低，因此可先建A段，使大部分有机物得到处理，从而控制污染，使环境得到改善。待资金筹全后再建B段，施工运转不会互相影响，等全部建成后可连通起来全面

15、使用，这样可减轻企业负担，又能达到处理的目的。（5）易于改建扩建污水处理厂，以及可用占地面积较小的污水处理厂 改建污水处理厂时可以充分利用原有的污水处理构筑物。一般可将一级污水处理厂的初沉池改建成合建式的A段曝气池和中沉池。原有二级处理的可以改建成常规B段或具有防磷脱氮功能的改良型B段，这样不仅提高有机物的去除率，而且可以除磷脱氮，进一步提高出水质量。2 总体设计2.1 设计原始数据污水设计流量：3500 m3/h；COD：465mg/L，BOD5：225mg/L；SS：210mg/L；TN：60mg/L；NH3-N：50mg/L；处理后二级出水BOD515mg/L，COD50mg/L，SS1

16、5mg/L,NH3-N：15mg/L。2.2 曝气池设计AB法曝气池设计同普通曝气池，只是A、B段的设计参数不同。A、B段的设计参数通过试验确定，当无参数时，可采用经验数据。两段曝气池均采用推流式曝气池。选定：A段污泥负荷：NSA=4kgBOD5/(kgMLSSd)；混合液污泥浓度：XA=2.0kg/m3；回流比：RA=0.5。B段污泥负荷：NSB=0.2kgBOD5/(kgMLSSd)； 混合液污泥浓度：XB=3kg/m3；回流比：RB=0.9。2.2.1 处理效率BOD5总去除率应达到93%，出水BOD5浓度LtB=15mg/L，A段去除率EA应为60%，则A段出水BOD5浓度： (2-1

17、)B段去除率： (2-2)2.2.2 曝气池容积计算 (2-3)式中：V曝气池容积，m3；Lr去除BOD5浓度，kg/m3；Q设计流量,（m3/h）；NsBOD5污泥负荷率，kgBOD5/(kgMLSSd)；XVMLVSS浓度，kg/m3。（1）A段去除BOD5式中：La为原水BOD5浓度，mg/L。由式(2-3)得A段曝气池容积为：池水深取4.5m，池宽取5m，则 设置为三廊道，则每条廊道长为：校核尺寸比例：，符合要求。，符合要求。A段曝气池尺寸为：2854.5 (m3)，共三个。（2）B段去除BOD5由式(2-3)得B段曝气池容积为：池深取5.5m，则池宽取8m，则设计为四廊道，则每条廊道

18、长为：校核尺寸比例：，符合要求。，符合要求。B段曝气池尺寸为：79.5585.5(m3)，共四个。2.2.3 曝气时间计算 (2-4)式中：T曝气时间，h； V曝气池容积，m3。（1）A段曝气时间: （符合要求）（2）B段曝气时间: （符合要求）2.2.4 剩余污泥量计算（1）A段剩余污泥量 (2-5)式中：WA段剩余污泥量，kg/d； SrA段SS去除浓度，kg/m3，A段SS的去除率为7080； aAA段污泥增长系数，一般为0.30.5。设A段SS去除率取75%，干泥量（aA取0.4）：湿泥量（污泥含水率PA取98.5%）：（2）B段剩余污泥量 (2-6)式中：WBB段剩余污泥量，kg/d

19、； aBB段污泥增长系数，一般为0.50.65。干泥量（aB取0.6）：湿泥量（污泥含水率PB取99.4%）：总泥量：2.2.5 污泥龄计算 (2-7)式中：Ns污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSSd)； a污泥增长系数。（1）A段污泥龄：（2）B段污泥龄：2.2.6 需氧量计算（1）A段需氧量 (2-8)式中：OAA段需氧量，kgO2/h；aAA段需氧量系数，一般为0.40.6,取0.5； LrAA段去除BOD5浓度，kgBOD5/m3。（2）B段需氧量（取1.23，取4.57） (2-9)式中：OBB段需氧量，kgO2/h； aBB段需氧量系数，取1.23；bBB段去除每千克NH3-N需

20、氧千克数，取4.57 kgO2/h；LrBB段去除BOD5浓度，kgBOD5/m3；Nr需要硝化的氮量，kg/m3。 由式(2-9)得： 式中：（3）二段总需氧量：2.2.7 供气量计算（1）A段供气量计算取A段穿孔管距池底0.3m，即淹没水深4.2m，取水温20，则饱和溶解氧CS（20）=9.2mg/L,穿孔管出口处绝对压力为： (2-9)式中：p0当地大气压力，MPa；HA曝气设备装设深度，m。 空气离开液面时的含氧百分比为： (2-10)式中：EA扩散器的氧转移效率，一般为510，取7。污水中氧的饱和浓度为： (2-11)20时污水中的平均饱和溶解氧为： (2-12)式中：取0.9。如果

21、平均需氧时，曝气池保持DO=2mg/L以上，所以脱氧清水中的最大需氧量为： (2-13)式中：a取0.5。这样，按需氧量供给，可以保证平均需氧时溶解氧要求。所以供气量为： (2-14)（2）B段供气量计算B段供气量计算同A段。取B段穿孔管距池底0.3m，即淹没水深5.2m，穿孔管出口处绝对压力为： 空气离开液面时的含氧百分比为： 式中：EB取7。污水中氧的饱和浓度为： 20时污水中的平均饱和溶解氧为： 式中：取0.9。曝气池保持DO=2mg/L以上，所以脱氧清水中的最大需氧量为： 式中：a取0.5。供气量为： 总供风量：选用4-68离心风机，其主要性能如下：机号：12.5；主轴转速：1120r

22、/min；全压：3270Pa；流量：53434m3/h；配套电机型号：Y280S-4。采用可变孔式曝气器。2.3 沉淀池设计 沉淀池均采用平流式沉淀池，出水堰形式采用自由堰，水位位于齿高的1/2处。堰前设挡板，挡板高于水面0.15m，浸没在水面下0.4m，距出水口处0.5m。2.3.1 中间沉淀池设计选取中间沉淀设计参数，池表面负荷：qA=2m3/(m2h) 沉淀时间：TA=2h。沉淀池总面积： 沉淀部分有效水深：沉淀部分有效容积：设水平流速v=5/h，则池长：沉淀池总宽：设每格池宽bA=7m，则： 校核尺寸比例：，符合要求。 ，符合要求。污泥部分所需容积： (2-15)式中：RA污泥回流比；

23、XA曝气池混合液污泥浓度，mg/L,XA=2.0kg/m3=2000mg/L；XRA储泥部分污泥平均浓度，mg/L。t储泥时间，取1小时。 (2-16)式中：SVI污泥容积指数，mL/g,取80mL/g。则单个泥斗所需容积为：设计泥斗尺寸为：斗底尺寸为500mm500mm,上口尺寸为7000mm7000mm,倾角60。泥斗高度：泥斗容积：(2-17)污泥斗以上梯形部分容积：泥斗以上梯形部分高度：泥斗与池底梯形部分实际存泥容积：，符合要求。 按设计原则，取池子保护高度h1=0.3m,缓冲层高度h3=0.5m,则池子总高度：2.3.2 最终沉淀池设计 最终沉淀池设计同中间沉淀池。选取中间沉淀设计参

24、数，池表面负荷：qB=1.0m3/(m2h) 沉淀时间：TB=4h。沉淀池总面积： 沉淀部分有效水深：沉淀部分有效容积：设水平流速v=5/h，则池长：沉淀池总宽：设每格池宽bA=7.5m，则： 校核尺寸比例：，符合要求。 ，符合要求。污泥部分所需容积： 式中：RB污泥回流比；XB曝气池混合液污泥浓度，mg/L,XB=3.0kg/m3=3000mg/L；XRB储泥部分污泥平均浓度，mg/L。t储泥时间，取1h。 式中：SVI污泥容积指数，mL/g,取70mL/g。则单个泥斗所需容积为：设计泥斗尺寸为：斗底尺寸为500mm500mm,上口尺寸为7000mm7000mm,倾角60。泥斗高度：泥斗容积

25、：污泥斗以上梯形部分容积：泥斗以上梯形部分高度：泥斗与池底梯形部分实际存泥容积：，符合要求。 按设计原则，取池子保护高度h1=0.3m,缓冲层高度h3=0.5m,则池子总高度：参考文献1 刘华秋主编军备控制与裁军手册M北京：国防工业出版社，2000：354-3602 黄君礼，李春兰二氧化氯对水中酚类化合物的去除效果J环境化学1998，17(2)：174-1793 Ozawa T.Y., Niura J. V. Oxidation of spintraps by chlorine dioxide radical in aqueous solutionsJ. Free Radic Biol Med

26、. 1996,20(6):837-8424 Klatte, Fred. Method for producing chlorine dioxideP. US 20030077216, 2003.4.245 USA Today.(2 Dec. 2001). Anthrax decontamination of Hart building finished. 2002)5 陈赟过氧化氢法制备环境友好氧化剂二氧化氯工艺及反应动力学研究D华南理工大学博士论文,2003.7.196 E. 卡特贝尔，G. W.A. 富勒斯，原子价与分子结构（第一版）M北京：北京人民教育出版社1981：201-203结束语通过此次课程设计，我更加牢固的掌握了污水处理的一些相关知识，在设计过程中，通过对相关资料的查阅，对问题的深入思考以及向老师的询问，同学间的相互探讨不仅使我对课堂所学内容有了更加深刻的理解，更让我学到了许多书本上学不到的知识，相信此次所学知识定会对我以后的学习和生活产生深远的影响，在此衷心感谢在课程设计中对我进行耐心指导的晋日亚、梁炜老师。附图：