水污染控制工程课程设计

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：郭凯旋学号：0804014209 学院：化工与环境学院

专业：环境工程

题目：流量为8000 m3/h的城市污水A2/O法

脱氮除磷工艺设计

指导教师：晋日亚职称: 副教授

2011年5月27日

中北大学

课程设计任务书

2010~2011 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：郭凯旋学号：0804014209 课程设计题目：流量为8000 m3/h的城市污水A2/O法

脱氮除磷工艺设计

起迄日期： 5 月16 日～5 月27 日

课程设计地点：环境工程系

指导教师：晋日亚

系主任：王海芳

下达任务书日期: 2011年5月16日

目录

1 绪论 (1)

1.1 概述 (1)

1.2 生物脱氮除磷机理 (1)

1.2.1 脱氮机理 (1)

1.2.2 除磷机理 (2)

1.3 A2/O法脱氮除磷工艺流程 (2)

1.4 A2/O法脱氮除磷工艺的影响因素 (3)

1.5 A2/O法脱氮除磷工艺特点及应用现状 (4)

1.5.1 工艺特点 (4)

1.5.2 应用 (4)

2 总体设计（污泥负荷法） (5)

2.1 已知条件 (5)

2.2 主要公式及工艺参数 (5)

2.2.1 主要公式 (5)

2.2.2 设计工艺参数（见表2-1） (7)

2.3 设计计算 (8)

2.3.1 判断是否可采用A2/O法 (8)

2.3.2有关设计参数 (8)

2.3.3 校核氮磷负荷 (9)

2.3.4 剩余污泥量 (9)

2.3.5 反应池主要尺寸 (9)

2.3.6 反应池进出水系统计算 (9)

2.3.7 曝气系统设计计算 (11)

2.3.8 厌氧池设备选择（以单组反应器计算） (13)

2.3.9 缺氧池设备选择（以单组反应器计算） (13)

2.3.10 污泥回流设备 (14)

2.3.11 内循环混合液回流设备 (14)

2.3.12 二沉池（以单组反应池计算） (15)

3 参考文献 (17)

4 结束语 (18)

1 绪论

1.1 概述

在城市污水处理厂,传统活性污泥工艺能有效去除污水中的BOD 5和SS,但不能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相对封闭的水体,则会产生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化,影响其使用功能。20世纪70年代以来，人们在厌氧∕好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统原理的基础上又提出了A 2/O 污水处理系统，即将两个系统组合起来，使污水经过厌氧（Anaerobic ）、缺氧（Anoxic ）及好氧（Oxic ）三个生物处理过程（简称A 2/O ），达到同时去除BOD 5、氮、磷的目的[1]。

1.2 生物脱氮除磷机理

1.2.1 脱氮机理

生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为N 2和N x O 气体的过程，其中包括氨化反应、硝化反应和反硝化反应[2]。

⑴ 氨化反应

在氨化菌的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例，反应式为：

RCHNH 2COON+O 2−−

→−氨化菌

RCOOH+CO 2+NH 3 ⑵ 硝化反应

硝化反应是将氨、氮转化为硝酸盐氮的过程，是由一群自养型好氧微生物完成的，它包括两个基本反应步骤：第一阶段是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐，称为亚硝化反应；第二阶段则由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，称为硝化反应。硝化菌在硝化NH 4＋时，分氧化和合成两个过程。 氧化反应式：NH 4＋+2O 2−−→

−氧化

NO 3¯+2H ＋+H 2O 合成反应式：7NH 4＋+10CO 2−−

→−合成5NO 3－+ 12H ＋+H 2O+2C 5H 7NO 2 ⑶ 反硝化反应

反硝化反应是由一群缺氧异养性微生物完成的生物化学过程。它的主要作用是在缺氧(无分子氧)的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气

态氮(N 2)或N 2O 、NO 。反硝化过程同样由氧化和合成两个过程来实现。以甲醇为例，反硝化过程的化学反应如下：

氧化反应式：6NO 3¯

+5CH 3OH −−−→−反硝化菌5CO 2+3N 2+7H 2O+6OH ¯ 合成反应式：NO 3¯+CH 3OH+H ＋−−

→−合成

C 5H 7NO 2+N 2+CO 2+H 2O 1.2.2 除磷机理

磷通常是以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中的。生物除磷是利用除磷菌一类的细菌，过量且超出其生理需要的从外部摄取磷，并将其以聚合形态贮藏于体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。

在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，污水中有机物在厌氧发酵菌的作用下转化为乙酸苷（VFAs ）,而聚磷菌则将体内聚积的聚磷分解，所产生的能量除供聚磷菌生存外，还供聚磷菌吸收乙酸苷转化为聚β羟基丁酸（PHB ）,而存于体内。聚磷分解时形成的无机磷则释放回污水中，此即厌氧放磷，这是在厌氧区进行的。在好氧区聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超出生长需要的磷量，此即好氧吸磷。在水处理过程中，活性污泥不断增加，必须排除剩余污泥，这些污泥中含有吸收磷过量的聚磷菌，即从污水中去除的含磷物质，这就是厌氧、好氧交替的生物处理系统除磷的本质[2]。

1.3 A 2/O 法脱氮除磷工艺流程

根据生物脱氮除磷机理，污水A 2/O 法脱氮除磷工艺是一个包括硝化和反硝化、厌氧放磷和好氧吸磷的工艺流程，一般由厌氧池、缺氧池和好氧池组成，如图1所示。