三沟式氧化沟课程设计

兰州理工大学课程设计说明书设计题目:南方某城市污水处理厂氧化沟工艺主体方案初步设计课程名称水污染控制学生姓名钱九州专业班级环境工程二班学号13180207指导教师赵霞学院石油化工学院时间2015年秋学期摘要本设计是污水处理厂的初步设计。该处理厂处理城市污水。根据设计要求，该污水处理工程进水中氮含量偏高，在去除BOD5和SS的同时，还需要进行脱氮处理，故采用当代水处理工艺中常用的三沟式氧化沟工艺。本设计采用了三沟式氧化沟主体工艺，工艺流程简单，省去了初沉池和污泥消化系统，节省了基建投资和运行费用，同时曝气设备和构造形式多样，运行灵活，管理方便，保证出水达到污水排放标准，做到了水资源的合理利用。关键词：三沟式氧化沟；脱氮；达标排放AbstractThedesignisthepreliminarydesignofthesewagetreatmentplant.Thetreatmentplanttotreatmunicipalsewage.Accordingtodesignrequirements,thehighnitrogencontentintheinfluentofthesewagetreatmentworks,theremovalofBOD5andSSatthesametime,theneedfornitrogenremovalprocess,itisthecontemporarywatertreatmentprocessesusedinthreeoxidationditchprocess.Thisdesignusesthreeoxidationditchthemainprocess,theprocessissimple,eliminatingtheprimarysedimentationtankandsludgedigestivesystem,investmentininfrastructureandoperatingcostssavings,whiletheaerationequipmentandconstructionofvariousforms,flexibleandeasymanagementtoensurethattheeffluentcanmeettheeffluentstandards,sothatareasonableuseofwaterresources.Keywords:Typesofthreeditchoxidizingditch，nitrogenremvol，dischargetoreachstandard前言水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。本设计是南方某城市污水处理厂的设计.其中，对进水水质、出水水质进行分析，对污水处理工艺流程的选择给予说明，对具体污水及污泥构筑物结构进行了详细计算。此次设计要求处理水量100000m3/d，设计水质：BOD5320mg/L，TSS260mg/L，VSS215mg/L，氨氮45mg/L，总氮62mg/L。碱度SALK280mg/L，最低水温T10℃，最高水温度T25℃.设计出水水质：BOD520mg/L，TSS20mg/L，氨氮15mg/L，总氮20mg/L。污泥产率系数Y=0.55目录1.氧化沟的概述...........................................11.1氧化沟的类型..........................................11.2三沟式氧化沟的简介.....................................11.3三沟式氧化沟的具体工艺流程.............................52.三沟式氧化沟工艺设计计算...............................52.1设计参数..............................................62.2去除BOD的计算........................错误!未定义书签。2.3脱氮的计算............................................72.4氧化沟总容积及停留时间的计算...........................92.5需氧量的计算..........................................92.6进水管和出水管的计算.................................122.7排泥管的计算.........................................122.8氧化沟尺寸的计算......................................132.9出水堰和出水井的计算..................................142.10设备选择............................................143.计算结果汇总..........................................164.设计主体—三沟式氧化沟各参数汇总表.....................184.1三沟式氧化沟尺寸设计参数汇总表........................184.2三沟式氧化沟工艺设计参数汇总表........................19参考文献................................................21总结....................................................22致谢....................................................231.氧化沟概述1.1氧化沟的类型根据构造特征和运行方式的不同，常用的氧化沟系统有以下几种：Carrcusel式氧化沟，Orbal型氧化沟，三沟式氧化沟。本次工艺采用三沟式氧化沟。1.2三沟式氧化沟的简介氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造形式，目前采用的三沟式氧化沟工艺是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的，它实际上仍是一种连续流活性污泥法，只是将曝气、沉淀工序集于一体，并具有按时间顺序交替轮换运行的特点，其运转周期可根据处理水质的不同进行调整，从而使其运行操作更趋于灵活方便。这种工艺流程简单，无需另设一次、二次沉淀池和污泥回流装置，使氧化沟工艺的基建投资和运行费用大为降低，并在一定程度上解决了以往氧化沟占地面积大的缺点。三沟式氧化沟工艺主要按下面六个阶段轮换运行。阶段一：污水经配水井进入沟Ⅰ，沟内转刷以低速运转，转速控制在仅能维持水和污泥混合，并推动水流循环流动，但不足以供给微生物降解有机物所需的氧。此时，沟Ⅰ处于缺氧状态，沟内活性污泥利用水中的有机物作为碳源，活性污泥中的反硝化菌则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来降解有机物，释放出氮气，完成反硝化过程。同时沟I的出水堰自动升起，污水和污泥混合液进入沟Ⅱ．沟Ⅱ内的转刷以高速运行，保证沟内有足够的溶解氧来降解有机物，并使氨氮转化为硝酸盐，完成硝化过程，处理后的污水流入沟Ⅲ，沟Ⅲ中的转刷停止运转，起沉淀池的作用，进行泥水分离，由沟Ⅲ处理后的水经自动降低的出水堰排出。阶段二：进水改从处于好氧状态的沟Ⅱ流入，并经沟互Ⅲ沉淀后排出。同时沟Ⅰ中的转刷开始高速运转，使其从缺氧状态变为好氧状态，并使阶段一进入沟Ⅰ的有机物和氨氮得到好氧处理，待沟内的溶解氧上升到一定值后，该阶段结束。阶段三：进水仍然从沟Ⅱ注入，经沟Ⅲ排出．但沟Ⅰ中的转刷停止运转，开始进行泥水分离，待分离完成，该阶段结束。阶段一、二、三组成了上半个工作循环。阶段四：进水改从沟Ⅲ流入，沟Ⅲ出水堰升高，沟Ⅰ出水堰降低，并开始出水。同时，沟Ⅲ中转刷开始低速运转，使其处于缺氧状态．沟Ⅱ则仍然处于好氧状态，沟Ⅰ起沉淀池作用。阶段四与阶段一的水流方向恰好相反，沟Ⅲ起反硝化作用，出水由沟Ⅰ排出。阶段五：类似于阶段二，进水又从沟Ⅱ流入，沟Ⅰ仍然起沉淀他作用，沟Ⅲ中的转刷开始高速运转，并从缺氧状态变为好氧状态。阶段六：类似于阶段三，沟Ⅱ进水，沟Ⅰ沉淀出水。沟Ⅲ中的转刷停止运转，开始泥水分离。至此完成整个循环过程。通常一个工作循环需4-8小时，在整个循环过程中，中间的沟始终处于好氧状态，而外侧两沟中的转刷则处于交替运行状态，当转刷低速运转时，进行反硝化过程，转刷高速运转时，进行硝化过程，而转刷停止运转时，氧化沟起沉淀池作用。不难看出，若调整各阶段的运行时间，就可达到不同的处理效果，以适应水质、水量的变化。目前运行的这种工艺，大部分是预先将各阶段的运行时间，根据具体的水质、水量，编入运行管理的计算机程序中，从而使整个管理过程运行灵活、操作方便。本工艺采用的氧化沟工艺属于交替工作式氧化沟，三条同体积的沟槽串联组成，两侧边池交替作为曝气池与沉淀池，中间池一直作为曝气池。原污水交替进入两侧边池，处理出水相应地从作为沉淀池的另一边池流出，这样，提高了曝气转刷的利用率，使其达到59%左右，另外也有利于生物脱氮。1.3三沟式氧化沟的具体工艺流程2.沟式氧化沟工艺设计计算2.1设计参数污泥龄一般取θc=30d；污泥负荷一般取N=0.05～0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)；混合液悬浮固体浓度X=4000mg/l污泥产率系数：Y＝0.55kgSS/kgBOD；内源代谢系数：Kd=0.055。混合液挥发性体浓度XV=2800mg/l20℃时的脱硝率0.035㎏设计要求:进水水质BOD5320mg/L，TSS260mg/L，VSS215mg/L，氨氮45mg/L，总氮62mg/L。碱度SALK280mg/L，最低水温T10℃，最高水温度T25℃.出水水质BOD520mg/L，TSS20mg/L，氨氮15mg/L，总氮20mg/L2.2去除BOD的计算①氧化沟出水溶解性BOD5浓度S0，为了保证氧化沟出水BOD5浓度，必须控制氧化沟出水所含的溶解性BOD5浓度S。S=S0-S1S1为出水中VSS所构成的BOD5浓度。S1=1.42（VSS/TSS）×出水TSS×【1-exp（-0.23×5）】=1.42×0.83×20×【1-exp（-0.23×5）】=16.05mg/LS=20-16.05=3.95mg/L②好氧区容积V1式中：Q——污水设计流量，m3/d；vX——混合液挥发悬浮固体浓度，/mgL，取2800；Sｏ、S——进出水5BOD浓度，/mgLdK——内源代谢系数，取0.055；Y——污泥产率系数，取0.55kgSS/kgBOD。V1=30055.018.200395.032.01000003055.0=7.0281㎥③好氧区水力停留时间t1t1=hd87.16703.010000070281QV1④剩余污泥量XΔ(/kgd)式中，eX——出水水质TSS浓度/mgLSΔ——0SSSΔ0X——进水TSS浓度/mgL2X——进水VSS浓度/mgL，本设计取X2=215/mgL102XXX△X=)02.0215.026.0(1000003055.0155.000395.032.0100000=6559.53-2500=4059.53kgDs/d去除每1kgBOD5产生的干污泥量为)5kgDs/kgBOD(135.0)02.032.0(10000053.4059Sc)-Q(S0X2.3脱氮的计算①需氧化的氨氮量N1，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物的总氮量为：01()(1)cvdcYQSSVX