活性污泥反应系统课程设计

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1、水污染控制技术课程设计报告题目活性污泥反应系统时间 2010/2011 学年1学期14-15 周班级环境监治092姓名序号指导教师教研室主任系教学主任2010 年 12 月 8 日目录一 设计说明 3（一）设计题目及依据 31设计题目 32设计依据 3（二）带控制点工艺流程 3（三）工艺过程及工作原理 3（四）自动控制、在线检测及参数调节 2.（五）主要设计参数及预期效果 2（六）非标设备及构筑物的工艺设计与计算 2.1调节池的计算 32曝气池的计算 33. 二沉池的计算 1.0（七）管、渠尺寸计算 1.4.（八）高程布置 1.5（九）设备及构筑物布置 1.5.（十）管路布置 1.6二 工程量

2、估算 1.6（一）计算依据 1.7（二）总计 1.8三 分析总结 1.8一）分析讨论二）小结 1.9.1.8.一设计说明一）设计题目及依据1设计题目活性污泥反应系统2设计依据处理水量为 3500m3/d ，原污水 COD=500mg/L ，曝气池采用推流 式，有效容积负 Nv=1.50KgCOD/m3.d ，出水 COD=80mg/L 。二）带控制点工艺流程图一带控制点工艺流程（三）工艺过程及工作原理原水-调节池-泵A -活性污泥反应池-I竖流沉淀池-排放好氧微生物生长繁殖并凝聚在一起形成菌胶团。在菌胶团上共生着 其他微生（原生动物等），并吸附和交织着无生命的固体杂质而形成活 性污泥。好氧活性

3、污泥为褐色，稍有土腥味，具有良好的絮凝吸附性能。 在活性污泥的微观生态系统中，细菌占主导地位。细菌等微生物的新陈 代谢作用，以及菌胶团的吸附絮凝作用使污水中的污染物（有机物等） 得以去除。曝气池中充满活性污泥与污水的混合液。曝气设备搅拌混合液使活 性污泥呈悬浮状态，与污水中的污染物充分接触。与此同时，曝气设备 不断向混合液提供氧气，使污染物发生好氧代谢反应，分解转化为无毒 无害物质。反应后的混合液流入二次沉淀池，活性污泥沉淀下来的和净 化水分离。沉淀池大部分返回曝气池，维持曝气池中的生物量，另一部 分作为剩余污泥排除。 活性污泥不断增殖， 剩余污泥的排除量与增殖量 相等。二沉池出水为净化水，排

4、入环境。四）自动控制、在线检测及参数调节该实验在线检测共能在线检测三项指标即流量、温度、PH值。自动控制系统可以控制系统泵的开停， 可以通过控制变频器控制泵的功率从 而改变流量， 还可以通过设定加热器的温度来控制调节池温度， 水泵出 口的流量计感应后传给电脑， 电脑通过变频器再控制泵的功率， 实验装 置通过电脑程控系统在线检测各项数据， 以及通过控制泵的功率大小来 调节系统流量从而改变表面负荷强度来调节试验参数。 （简述实验装置 的自动控制方法、在线检测手段及运行参数调节控制策略。 ）五）主要设计参数及预期效果污水设计水量 =3500m3 /d ；设计进水水质 COD=500mg/l ； 出水

5、水质 COD=80mg/l ；容积负荷率 N= 1.5kgCODm 3 d 1 ；有效水深 4.0米。采用隔膜曝气头，服务面积0.40 m2个1，额定风量2 3m3 h1.系统24h d 1 连续运行。污水温度200c，混合液溶解氧含量为2.0mg/L,回流污泥浓度 为10000mgMLSS/L曝气池中的污泥浓度为3500mgMLSS/L出水含有22mg/L 生物固体，其中 65%是可生化的，污水中含有足够的氮、磷等营养元素。六）非标设备及构筑物的工艺设计与计算1调节池（1）概述 污水的水质、水量常常是不稳定的，具有很强的随机性。尤其是当操作不正常或设备产生泄露时，污水的水质就会急剧恶化，水量

6、也大大增加，往往 会超出污水处理设备的处理能力， 给处理操作带来很大的困难，使污水 处理设施难以维持正常操作，特别是对生物处理设备净化功能影响极 大，甚至使整个处理系统遭到破坏。调节的作用就是减少污水特征上的波动，为后续的水处理系统提供一个 稳定和优化的操作条件。调节池设在旁路上，当污水流量过高时，多余 污水用泵打入调节池，当流量低于设计流量时，再从调节池回流至集水 井，并送去后续处理。(2) 设计公式对角线调节池，容积可按下式计算：v虫1.4(3) 设计计算设计流量Q=3500m3/d设计时间T=4h有效水深采用v述1.4h=4m3500/24* 41.4=416池面积Vh416= 1044

7、池宽b=8m池长L=a=104 = 13B 8取 L=13m校核：长宽比为1.6 ;宽深比为2;（在1 2之间，故合格）（4）设计图示进水管十溢流管出水管? 6000调节池示意图图二调节池示意图2曝气池（普通推流曝气）概述曝气池实质上是生化反应器，在这个反应器中，活性污泥、空气和污 水充分混合，发生生物化学反应，使水质得高净化。推流式曝气池呈长 条形，长宽比，宽深比（有效宽度与有效水深）均为12,有效水深3 9m长池可以折流，污水从一端进，另一端出，进水方式不限，出水多 为溢流堰，一般采用鼓风曝气。（2）设计公式曝气池设计：在保证预期净化效果的前提下，单位容积曝气池在单位时间内所能承受的有机物

8、量叫做容积负荷率，简称容积负荷。Nv QCso1.5kgCOD/m3式中 N容积负荷，kgBOD5/(m3 d )或 kgCOD/(m3 d)；Q 曝气池进水流量，m3 d ;Cso曝气池进水有机物浓度，kg BOD5 / m3或kgCOD/m3 ；V曝气池有机容积，m3 ；T曝气池有效水力停留时间，既反应时间，do曝气池容积V QCso QCso NsCx Nv去除率为去除的有机物量占进水有机物量的百分比(Cso Cse) X100%Cso曝气系统的设计:曝气器 隔膜曝气头直径约250mm服务面积为0.4个左右，即每平方米面需要2.5个曝气头才能达到较好的混合效果。根据曝气池水面面积和曝气头

9、服务面积，可以计算出曝气头的用量AAo式中n曝气头用量，个;A曝气池水面积，m2Ao曝气头服务面积，m2/个隔膜曝气头的工作风量为 23m3/ (个h),据此可计算出曝气池的工作风量G,曝气池的工作风量应与按需氧量算出的供风量G相匹配，否则应进行调整。隔膜曝气头一般均布于池底，隔膜离池底约250mm。管网设计：曝气头定位后，池外用无缝钢管，池内用镀锌钢或ABS管连成回环式管网。回环式管网可使各曝气头的进气压力相等，以达到铅池面均匀 曝气的效果。根据风量和选取的流速计算管道直径和阻力损失。一般取总管流速10m/s,支管流速取5m/s。再根据所需的供风量和管路的损失， 选择风机。 风机的升压（H）

10、隔膜曝气头的隔膜离液面的距离（Ho） +阻力损失（刀 hf ）。在缺少数据的情况下，也可按 HHo+1 （m估算。风机选好后，再 按风机的实际风量校核管网系统的流速和阻力，并进行适当的调整。 风机的选择小型污水处理站一般选用罗茨风机， 风压为5000mmH2O此时，剥气 池的有效水深为4.0m左右。大型污水处理站还可选用离心风机。为保证 运行的灵活性，风机一般选 3台以上，其中 2台并用,1 台备用。（3）设计计算污水温度 200C ，混合液溶解氧含量为2.0mg/L, 回流污泥浓度为10000mgMLSS/L曝气池中的污泥浓度为 3500mgMLSS/L出水含有22mg/L生 物固体，其中

11、65%是可生化的，污水中含有足够的氮、磷等营养元素，剩余 污泥直接从曝气池排出，可生物降解有机物五日生化需氧量与完全生化需 氧量之比为BOD5 BODL=0.68氧转移量校正系数值a =0.8, B=0.9, p=1.0。取 污 泥 负 荷 率 NS=0.3kgCOD/（KgMLSSd）, 活 性 污 泥 氧 当 量1.42kg 02/kgMLVSS污泥合成系数a =0.58kgMLSS/kgCO污泥自身氧化系数b=0.07d,去除有机物氧化系数a =0.45kgO2/kgCOD污泥自身氧化需氧系数 b, =0.15kg 02/(KgMLSSd)。1、出水溶解性COD浓度出水COD=溶解性CO

12、D+固体COD2、处理效果n(Cso Cse) “ccc/ 100%Cso500 80500=84.0%3、a.曝气池有效容积QCs0v3500* 500 3Nv1.5* 103= 1166.7b.曝气池水面积取有效水深h=4.0m1166.74291.6m2C.廊道总长取廊道宽度b=6md.A L - b曝气池长与宽291.6649m将廊道分成若干段，折流式并列。取每段长度（曝气池长度）I=9.8mm L= 5（段）曝气池宽度B= m b=6 兴 5=30me.校核长宽比二丄49 1.6b 30宽深比=b = 6=l .5 （在12范围内，合理）h 44、剩余污泥排放量P=aQc$n-bVc

13、x=0.58兴 3500 兴 0.5 兴 兴 1166.7 兴 3.5=566.76（KgMLSS d）5、污泥回流比r=Cx =3500=0.54Cxr Cx 10000 35006、需氧量Qo2= QCs0叶 2+bVcx=0.45 兴 3500 兴 0.5 兴 0.84+0.15 兴 1166.7兴 3.5= 1274（kgO2/d）7、供气量标准氧转移量法 曝气池混合液的实际氧转移（R）等于活性污泥 的需氧量（QO2,再由R值算出标准氧转移量 R0,最终可求出供气量 G0采用隔膜曝气头，安装于水下 4m处，氧转移率EA=10% 200c时氧气的溶解度为9.2mg/L1 4.0=1.40

14、5*105(pa)Pb=10.33*1.013*105Qt= 21(1 Ea)79 21(1 Ea)21(1 Ea)79 21(1 Ea) X100%= 19.3%Cim= Ci 5422.026 10= 10.6(mg/L)RCim (20)1.024T20)( Cim(T)C)=2239(kg/d)G= -R-0.3Ea=74633(m3/d) =51.8(m3/mi n)若采用空气提升器回流污泥，空气用量为回流污泥量的4倍，则污泥回流用气量为:3500*0.54 兴 4=7560 (m3/d)=5.25 (m3/min)总供气量为：51.8+5.25=57.05(m3 /min)&曝气系

15、统设曝气池有效水深4.0 m,曝气头安装深度3.8m，每个曝气头的工作风量 go=2.5 m3/(个曝气池水面积h/02 3m3/(个 h)，服务面积 Ao=0.4( m2/ 个)。 A V = 11667 =291.68h 4.0曝气头数量吩=驾=1242曝气头实际服务面积A= A = 291.68n 1242=0.23(m2/个)Ao=0.4( m2/个)符合要求。空气管的直径根据管网布置情况计算。9 、理论供风量按曝气池额定工作风量估算，额定风量 2-3 m3 h1G=ng=1242 兴(23)=2484-3726m3 h 1=41.4 62.1(m3 min J10、选择风机鼓风机所需

16、压力 P= (3.8+0.5 ) *9.8=42.14Kpa鼓风机供气量51.8 m3 min 1选3LBXD三叶罗茨风机3台，其中2台使用，1台备用.每台性能参数：风量2.9 m3 min1,升压5000mmH2O电机功率3.75KW实际供风量G, =5.58 2=11.16( m3 min 1)，符合理论要求。曝气池实际工作风量g G 1116 2.48 ( m3 h1)(在23围内，符合n 270要求)。空气多孔弹性胶片缓冲池隔膜曝气头、布气管图三隔膜曝气头进气管Mr20000放净管进气管三计00进气管=HH0T放净管 出水仁 进气管 回流管三卜HHH02000十日出水管T_三A回流管回

17、流污泥曝气系统(53水UV-r.*L-r- 一-稳定水层空气cO- |图四回流污泥曝气系统3、二沉池（竖流式）概述竖流式沉淀池在平面图上一般呈圆形或正方形，原水通常由设在池中 央的中心管流入，在沉降区的流动方向是由池的下面向上做竖向流动，从 池的顶部周边流出池底锥体为储泥斗。它与水的倾角常不小于45,排泥一般采用静水压。竖流式沉淀池的直径或边长一般在 8m以下，沉降区的水流上升速度一 般采用0.5至1.0 mm/s，沉降时间1至1.5h。为保证水流自下而上垂直流 动，要求池子直径与沉降区深度之比不大 3 : 1。中心管内水流速度应该不 大于0.03/s，而当设置反射板时，可取 0.1/s 。污

18、泥斗的容积视沉淀池的功能各异。对于初次沉淀池，池斗一般以贮存2d污泥量来计算，而对于活性污泥法后的二沉池，其停留时间可取2h 为宜。竖流式沉淀池的优点是：排泥容易，不需设机械刮泥设备，占地面 积较小。其缺点是造价较高，单池容积量小，池深大，施工较困难。因此, 竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。设计公式沉淀部分水面面积QNqQ 日平均流量（m3/h）N池数（个）q 表面负荷m3/（ m2 h）池子直径D ,4F实际水面面积D24实际表面负荷QqnFQoQnqQo3.6 D单位设计流量校核堰口负荷校核固体负荷q2（iR)QNw 24FNw 混合液悬浮物浓度（m3/h ）R污泥回流比澄

19、清区高度h2QotFt沉淀时间（h）污泥区高度一 (1 R)QoNwt h20.5(Nw Cu)Ft 污泥停留时间(h)Cu 底流浓度（kg /m3）池边深度h2 h2h20.30.3缓冲层高度（h）沉淀池总高度Hhi h2 h3 h4hi 池子超高（mh3池中心与池边落差（mh4 池泥斗高度（m污泥斗容积h522V（r1肌 r2 ）3h5 污泥抖高度（mr1 污泥斗上部半径（m污泥斗下部半径（m污泥斗以上圆锥体部分污泥容积人422V2-（R2 Rr1 ）3h4圆锥体高度（mr池子半径（m污泥总容积V污泥 V V2设计计算沉淀部分水面面积32设q 1m /（m h）n=2QF=72.92Nq池

20、子直径4F=9.64 （设计取 D=10实际水面面积D2423.14*10 /4=78.5实际表面负荷qQnF145.82*78.50.9单位设计流量Q0校核堰口负荷qQ00=0.641.7L/(s.m)3.6 D校核固体负荷(1 R)QNw 24q2Fq2(1 R)QoNw 24 _ 10.54 *72.9*3*24F =7853=102.97150Kg/(m .d)(符合要求)设曝气池混合液悬浮浓度 Nw 3kg / m3,固体污泥浓度Cu 8kg / m3,污泥回流比R=0.54澄清区高度设 t=1.5hQtF72.9* 278.51.86按在澄清区最小允许深度1.5m,取h2 =1.5

21、m(1 R)QNwt0.5(Nw Q)F污泥区高度，设t 1.5h1.17m0.54 1 * 72.9* 3* 1.50.5* 3 8 * 78.5池边深度h2 h2 h2.3 = 1.86+1.17+0.3 = 3.33m沉淀池总高度 设池底坡度为0.05，污泥斗直径d=2m池中心与池边落差h3=0.05*(D-d)/2=0.19 ，超高hi 0.5m，污泥斗高度h41.0mH n h2 h3 h4 =0.5+3.33+0.19+1.0=5.02污泥斗容积h5223.14 1.73 22V5(r1r1r2 r2 )(22 1) 12.7m33设 r1 2m, r2 1m,60 则h5 (r1

22、 r2)ta n60(2 1)ta n601.73mh5223.14 1.73223V5(r1附2 r2 )(22 1) 12.7m33污泥斗以上圆锥体部分污泥容积，设池底径向坡度为0.05，则h4 (R r) 0.05(3 2) 0.050.05m(R2r12)3.14 0.053(323 2 22)0.99m3污泥总容积：V污泥 V V212.70.9913.69m3t 30叩阳唏硫武況蛙池图五普通竖流式沉淀池（七）管、渠尺寸计算(1 )进水管：ui=1.0m.s -1Q0 .785 u10.10/35000.785 1.0=6.0mm取 d 1 = 15mm(2 )排净管：1个d2=40

23、mm（3）取泥管：10根，间距20cmd3=15mm（4）出水管：流速u=0.5m.s -1d4=Q0.785u40.103500.0.785 0.5=8.4mm取 d4=10mm（八）高程布置图六高 程布置设计图（九）设备及构筑物布置图七设备及构筑物布置（十）管路布置图八管路布置表1.标准设备材料选型设备一览表设备号设 备 名 称材质规格型号数量电机容量重量（千克）单总投资备注V-101调节砖混15800H35001池P-10泵铸铁IS50-32-10.75Q6.5m31(A20KW/h,H12).5mP-10泵铸铁IS50-32-10.75Q6.5m32(B20KW/h,H12).5mL-

24、10罗铸铁3LBXD13.751573141茨KW风机V-10反砖混18000*141防3应000*4000腐.PVC池管V-10竖A315800*124沉0700池V-10除A3730012174921749防腐保5沫88300.4.4温器二工程量估算（一） 计算依据估算指标采用于 1989 年 1 月 1 日试行的建设部文件（ 88 ）建标字第182 号关于发布试行城市基础设施工程投资概算指标的通知中审查批 准的由原城乡建设环境保护部、城市建设管理局组织制定的城市基础设 施工程投资估算指标 。1、第一部分费用 第一部分费用包括建筑工程费；设备、器材、工具等购置费；安装工 程费。可查有关排水

25、工程投资估算、概算指标确定。第一部分费用 = 18.20 10000 5.50 10000 23.7万元2、第二部分费用第二部分费用包括建设单位管理费、征地拆迁费、工程监理费、供电 费、设计费、招标管理费等。根据有关资料统计，按第一部分费用的 50% 计，则有23.7 50% 11.85万元3、第三部分费用 第三部分费用包括工程预备费、价格因素预备费、建设期贷款利息、 铺底流动资金。工程预备费按第一部分费用的 10% 计，则： 23.7 10% 2.37万元价格因素预备费按第一部分费用的 5%计，则 :23.7 5% 1.19万元建设期贷款利息、铺底流动资金按 20%计，则： 23.7 20%

26、 4.74万元第三部分费用合计： 2.37 1.19 4.74 7.12万元4、工程总投资合计：项目总投资第一部分费用 +第二部分费用 + 第三部分费用23.7 11.85 7.12 42.67万元表2.设备一览表名称单位数量设计参数备注泵台2普通离心泵1台工作，1台备用罗茨风机台3型号：TRB-65,风量 Q=0.66 m3/min,电机功率N=5.5KW2台工作，1台备用曝气头个6875塑料曝气头曝气强度好调节池座1有效水深为4m,长20.1m,宽5.0m依据实际情况选择调节池类型接触氧化池座1有效水深为4m,分为2段4格，每段长9.5m 宽 8m推流式，采用弹性填料斜管沉淀池座1池长3.

27、5m，池宽2.2m,高4.0m。斜管取为1m,倾角为4560表3. 水泵一览表序号型号流量/( m3/h)扬程/m电机功率/KW数量/台P-101P-102IS50-32-206.5 m3/h12.5m0.75KW2三.分析总结(一) 分析讨论1、运行参数的改变对实验数据有很大的影响，在容积负荷低于1.5KgCOD/(m3 )的时候运行参数基本正常，COD再3840之间徘徊，当容积 负荷率大于2 KgCOD/(m3 d)的时候，出水的COD在65超过了设定值，当 容积负荷率在3KgCOD/(m3 d)的时候，出水COD超过802、在平衡槽的下部出水管道的 U型管的附近，容易出现气堵，在斜管沉

28、淀池附近的U型管附近也容易出现气堵，要特别注意一般过半个小时左右 就应该看看平衡槽有没有存水较多的现象，接触氧化池的水位有没有明显 的升高，如果有，应该及时的采取措施进行排除。(二) 小结为期两周的课程设计结束了，我有了很多新的认识，同时也有很多的感 想：书到用时方恨少，当现有的知识解决不了当前问题的情况下，才会感觉知识太少，要学习。从这次课程设计中，我学到了许多新的知识，例如让我 们了解了水污染控制技术课程设计的规范、 内容和要求，以及环境工程设计 规范与标准；掌握了水污染控制的一些基础知识、 基本理论、基本工艺和工 艺设计方法以及典型水污染控制单元系统(及其设备与构筑物)的工艺流程、 结构

29、、工作原理、特点、用途、工艺设计参数及工艺设计与计算等等；还帮助我们加深运用 Auto-CAD 画图的能力。巩固了课堂知识。更重要的 是培养了我们独立自主、团结合作的学习习惯，如查询与搜集相关资料，进 行典型水污染控制单元系统 （及其设备与构筑物） 的工艺设计与计算的能力； 正确、清晰地表达设计内容， 编写设计说明书等资料的能力； 计算工程量的 能力；将所学知识综合应用于工程实践、 独立分析和解决工程技术问题的能 力。在这期间，我们小组成员相互学习、相互帮助、相互探讨，共同努力， 从而是我们顺利的完成了此项设计任务。致谢我要感谢老师开设这样一个课程，给我们学习的良好机会，虽然难了 点，可是却使

30、我学到不少东西，了解了课程设计的一些内容和设计要求， 本来完全陌生的一项课程，现在对它有了很深的了解，为明年的毕业设计 打下良好的基础，相信到时不会再像初学者那样手足无措了吧，在这里， 我要真挚地对说声：谢谢！同时，我还要谢谢编著资料的资深人士给我们 提供参考资料，让我不至于手足无措。谢谢！参考文献 1周迟俊编著 . 环境工程设备设计手册 .化学工业出版社 .2009.P7-P182 王金梅、薛叙明主编 .水污染控制技术 . 化学工业出版社 .2009.P26 、P167-P194 3陶俊杰、余军亭、陈振选编 .城市污水处理技术及工程实例 （第二版）化学工业出版社 .2005.P44-P57 4史惠祥主编 .实用水处理设备手册 .化学工业出版社 .2001.P94-P109 5 高俊发、王社平主编.污水处理厂工艺设计手册.化学工业出版社.2003.P87-P122、P136-P152、P320-P3296尹士君、李亚峰编著，水处理构筑物设计与计算. 化学工业出版社，2004.P13-P38、P 54、P256-P291