ab法污水处理工艺设计计算样本.docx

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ab法污水处理工艺设计计算样本

摘要………………………………………………………………………1

序言………………………………………………………………………2

1.设计原始资料…………………………………………………………2

2.工艺比较及选择………………………………………………………2

2.1污水特征…………………………………………………………2

2.2工艺比较…………………………………………………………3

2.2.1一般活性污泥工艺………………………………………3

2.2.2氧化沟工艺………………………………………………5

2.2.3SBR工艺…………………………………………………4

2.2.4AB法工艺………………………………………………4

2.3工艺选择…………………………………………………………5

3.设计计算………………………………………………………………6

3.1污水处理程度确实定……………………………………………6

3.2污水处理工艺步骤选择………………………………………6

3.3各处理单元设计计算……………………………………………7

3.3.1格栅………………………………………………………7

3.3.2曝气沉砂池………………………………………………8

3.3.3AB工艺参数……………………………………………9

3.3.4A段曝气池………………………………………………11

3.3.5B段曝气池………………………………………………14

3.3.6A段中沉池………………………………………………17

3.3.7B段终沉池………………………………………………17

3.3.8污泥浓缩池……………………………………………18

3.3.9贮泥池……………………………………………………19

3.3.10污泥消化池……………………………………………20

3.3.11污泥脱水机……………………………………………25

3.4隶属建筑物………………………………………………………27

3.5处理厂计划………………………………………………………27

3.5.1平面部署…………………………………………………27

3.5.2高程部署…………………………………………………27

3.6污水提升泵选择…………………………………………………29

4.结论……………………………………………………………………30

参考文件…………………………………………………………………31

致谢………………………………………………………………………32

AB法污水处理工艺设计计算

摘要：

经过分析污水特征和工艺比较，污水处理厂采取AB法污水处理工艺。

AB属超高负荷活性污泥法，其设计特点通常为不设初沉池，A段和B段回流系统分开。

A段和B段负荷在极为悬殊情况下运行。

A段污泥负荷高、污泥龄短、产泥量多，B段污泥负荷低、污泥龄长、产泥量较少。

两段沉淀池表面负荷差异也较大。

AB法产泥量较大，需设污泥消化工艺，处理污泥处理和出路问题。

另外，AB法污水处理厂中分期建设可缓解资金不足问题，同时使污水得到较大程度处理。

本设计中选择各参数数据参考现运行AB法污水厂经验数据。

关键词:

AB法，负荷，设计，参数

Thedesignandcalculation

ofABwastewatertreatmenttechnology

Abstract：

Bymeansofanalyzingthesewagecharacteristicandcomparingtreatmenttechnologies,thiswastewatertreatmentplantadoptstheABprocess.ABprocessbelongstotheultrahighloadactivatedsludgeprocess.ThedesignfeatureofABprocessisthattheprimarysedimentationtankisgenerallyunnecessary,andtherefluencesystemsofsectionAandsectionBareseparated.TheloadofSectionAandsectionBareextremelydifferent.SectionAhashighsludgeload,shortsludgeageandmoresludgeproduction,whilesectionBhaslowsludgeload,longsludgeageandlesssludgeproduction.Differenceinthesurfaceloadofprecipitatingtanksinthetwosectionsisnoticeable.ABprocess’ssludgeyieldrateisrelativelyhigh,soitisnecessarytosetupsludgedigesttankstodealwithexcesssludgeproblem.Inaddition,PhasedconstructioninABprocesswastewatertreatmentplantcanalleviatethefunddeficiencyproblem,andmakeitpossibleforthesewagetobetreatedbyahighdegree.AllparameteranddatausedinthisdesignisselectedfromABprocesswastewatertreatmentplantsthathavingbeenoperatedsuccessfully.

Keyword:

ABprocess,load,design,parameter

序言

在当今世界，城市建设正在高速发展，伴随城市规模不停扩大和人口增加，水环境污染成了一个关键问题。

“环境保护”是中国基础国策，是维持发展必需组成部分。

对次，各级政府给了高度重视，加大了对城市污水处理厂工程投资力度，引进了很多中国外优异系统设计技术和设备；中国科技人员也研究出了很多城市污水处理厂新工艺、新技术，新建造了300多座城市污水处理厂工程，并正以每十二个月几十座速度增加，为中国城市污水处理事业快速发展起到了推进作用。

污水处理厂多以二级生物处理为主，其中城市污水处理厂大部分采取好氧生物处理方法，其中活性污泥法应用较广，其作用机理是利用污水中所含有机物作底物，经过污泥中微生物对有机物吸附降解达成处理污染效果。

活性污泥法经过几十年来利用和改良，现在已取得很好处理效果。

从传统活性污泥法到现今氧化沟工艺、AB法等全部属于该范围内。

AB法即吸附生物氧化处理法，它是德国亚琛大学B.Böhnke教授于70年代中期开创，80年代初开始应用工程实践。

AB工艺是依据微生物生长繁殖及其基质代谢关系而确定，并充足考虑了污水搜集、输送系统中高活性微生物作用，通常维持A段在极高负荷下，使微生物处于快速增加期以发挥其对有机物快速吸附作用；维持B段在极高负荷下运行，利用长世代期微生物作用，确保出水水质。

AB法和传统生物处理方法比较，在处理效率、运行稳定性、工程投资和运行费用等方面全部有显著优势。

1、设计原始资料

某城镇生活污水资料：

平均水量Q=1×104m3/d，时改变系数为1.3。

水质以下：

pH=6.5—8.5，COD=450mg/L，BOD5=220mg/L，SS=280mg/L，N–NH3=50mg/L，TN=60mg/L。

2、工艺比较及选择

2.1污水特征

本项目污水处理特点：

污水以有机污染为主，BOD5/COD=0.49，可生化性很好。

污水中关键污染物指标BOD5、COD和SS相对中国通常城市污水较高，同时有脱氮要求。

污水处理厂投产时，多数关键污染源治理工程已投入运行。

针对以上特点和出水要求，现有城市污水处理技术特点，以采取生化处理最为经济。

2.2工艺比较

依据中国外已运行污水处理厂调查，要达成确定治理目标，可采取方法有：

“一般活性污泥法”、“氧化沟法”、“SBR活性污泥法”和“AB法”。

2.2.1一般活性污泥法工艺

一般活性污泥法，应用年限长，含有成熟设计及运行经验，处理效果可靠。

自20世纪70年代以来，伴随污水处理技术发展，本方法在工艺及设备等方面又有了很大改善。

在工艺方面，经过增加工艺构筑物能够成为“A/O”或“A2/O”工艺，从而实现脱N和P。

在设备方面，开发了多种微孔曝气器，使氧转移效率提升到20%以上，从而节省了运行费。

中国外以运行中大型污水处理厂，如西安邓家村（12m3/d）、天津纪庄子（26万m3/d）、北京高碑店（50万m3/d）、成全部三瓦窑（20万m3/d）等污水处理厂全部采取此方法。

现在世界最大污水处理厂—美国芝加哥市西南西污水处理厂也采取此工艺，该厂于1964年建成，设计流量为455万m3/d。

一般活性污泥法如设计合理、运行管理适当，出水BOD5可达成10—20mg/L。

它缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理困难，基建投资及运行费均较高。

中国已建这类污水处理厂，基建投资通常为1000—1300元/m3，运行费为0.2—0.4元/（m3/d）或更高。

2.2.2氧化沟工艺

氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。

60年以来，这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国家以被广泛采取，工艺及构筑有了很大发展和进步。

据报道，1963—1974年英国共兴建了300多座氧化沟，美国已经有500多座，丹麦已建成300多座。

现在世界最大氧化沟污水厂是德国路维希港BASF污水处理厂，设计最大流量为76.9万m3/d，1974年建成。

因为该工艺在水流流态和曝气装置上特殊性，其处理步骤简单、构筑物少，通常情况下可不建初沉池和污泥消化系统，一些情况下还可不建二沉池和污泥回流系统，对于中小型污水处理厂，为节省投资或降低维护管理难度时，会得到首选。

其处理效果好且运行稳定可靠，不仅可满足BOD5和SS排放标准，在运行方法适宜时还能实现脱氮和除磷效果，而不像传统活性污泥法（要脱氮除磷时）要做大量改造工作。

同时该工艺还含有较强冲击负荷承受能力、剩下污泥少污泥稳定程度好、机械设备少等优点。

当有脱氮处理要求时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多；不过当仅要求去除BOD5而在脱氮方面不作要求时，对于污水厂采取氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，不占优势。

不过该工艺因存在污泥中有机物质最终是在氧化沟中部分好氧代谢去除，所以氧化沟工艺在节省能耗、降低运行费用方面不含有优势。

2.2.3SBR活性污泥法工艺

SBR全称为间歇式活性污泥法，间歇式活性污泥法作为一项新技术，不管在工业企业还是城市污水处理工程中得到了更广泛应用。

现在中国部分运行此工艺城市有云南昆明市第三污水处理厂，处理流量为15万m3/d；浙江金华市污水处理厂，处理流量为8万m3/d；贵州遵义市污水处理厂，处理流量为8万m3/d。

这关键是该工艺含有特殊运行和净化机制，比传统活性污泥法含有更高污染物净化效果，尤其对高浓度难生物降解污水，SBR工艺可省去二沉池、污泥回流设施，一些情况下还可省去调整池和初沉池，所以使整个工程占地降低、投资降低。

另外，该工艺还含有较强冲击负荷调整能力，污泥不易膨胀、易于沉淀、脱水性能好，可实现脱氮除磷功效等优点。

但该工艺要求配置专用排水装置和自动控制系统，在现在环境保护资金还比较担心条件下，限制了SBR工艺高效稳定运行。

因为是间歇运行，该工艺空气扩散器堵塞可能性大于传统活性污泥法，若采取大气泡空气扩散器（为降低投资），则其节能效果不如传统活性污泥法。

2.2.4AB法工艺

AB法即吸附生物氧化处理法，德国亚琛大学B.Böhnke教授于70年代中期开创，80年代初开始应用于工程实践。

该工艺对进水负荷改变适应性强、运行稳定、污泥不易膨胀、很好脱氮除磷效果等优点。

因为其含有抗冲击负荷能力强、对pH值改变和有毒物质含有显著缓冲作用特点，故关键应用于污水浓度高、水质水量改变较大，尤其是工业污水所占百分比较高城市污水处理厂。

现在全世界已经有60多座AB法污水处理厂在运行和设计、计划之中。

德国有34座污水处理厂采取AB法工艺。

中国部分运行此工艺城市有山东青岛市海泊河污水处理厂，工程规模为8万m3/d；山东淄博市污水处理厂，工程规模为14万m3/d；广东深圳市罗芳污水处理厂，工程规模为10万m3/d；广东广州猎德污水处理厂工程规模为22万m3/d。

实践证实AB工艺能够比传统活性污泥法节省工程投资15%—25%，节省占地10%—15%，降低运转费15%—25%，已成为最近发展最快城市污水处理工艺。

依据系统工程理论，AB法工艺省去了初沉池；从生物反应动力学角度出发，采取了经济合理二段处理工艺步骤；依据微生物生长、繁殖规律及其对有机质代谢关系，使二段污泥回流系统分开而确保处理过程中生物相稳定性。

这些使得AB法工艺比传统活性污泥法含有更高和更稳定处理效果，大大节省了基建和运转费用。

在AB法污水处理厂分期建设中，能够先建AB工艺A段，既能缓解建设资金不足，又能使大量污水得到较大程度处理。

待资金充足时，再建B段，这么既轻易实施，也可带来巨大环境经济效应，比较符合中国国情。

另外，中国已建2级污水处理厂普遍存在着超负荷问题。

假如把它们改造成用AB法，则可较大幅度提升其处理能力。

其做法是将原污水厂沉砂池改为A段曝气池，将原初沉池改为中沉池，再另建一套污泥回流系统即可。

该措施经国外相关污水处理厂实践证实是行之有效，而且含有投资小、经济效益高优点。

AB法需增加部分构筑物和设施如曝气池、回流设施等，在这方面工程投资要增加。

另外，AB法污泥产量较高，如用于污泥消化可产更高沼气量，不然给污泥处理和出路增加了难度。

2.3工艺选择

经过以上对设计任务书中原始数据进行工艺分析和对四种处理工艺比较，决定采取AB法工艺处理。

分析以下：

工艺选择应该结合技术指标和经济指标两方面综合评定选出最优方案。

在上述各处理过程工艺中从处理效率、运行能耗和管理等方面比较，一般活性污泥法比其它三种新工艺显著不具优势。

本设计任务中有机物浓度较大，对于氧化沟在运行时能耗、运行费用较高，不选择此工艺。

而SBR工艺对于排水装置和自动控制系统要求较高，设备投资和运行费用较高，考虑到城镇污水厂经济负担问题，不选此工艺方法。

所以，结合实际情况和技术经济等原因，此次设计决定采取AB法工艺处理。

AB工艺除了能确保污水处理要求同时也能缓解污水厂可能出现资金不足问题。

另外，污泥消化过程产生沼气也能带来一部分经济效益。

3、设计计算

3.1污水处理程度确实定

本设计采取AB法处理上述废水，处理出水水质要求达成《污水综合排放标准》一级标准（GB8978—1996）。

查《污水综合排放标准》一级标准中排放水质指标要求值为

pH=6—9，COD=60mg/L，BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，N–NH3=50mg/L，TN=60mg/L。

该城镇生活污水天天平均流量为

Q=1×104m3/d=115.74L/s

Q设=KZ·Q=1.3×104m3/d=150.46L/s

污水中SS处理程度

依据一级标准可求出SS处理程度为

ESS=（280–20）/280=92.86%

污水中BOD5处理程度

依据一级标准，BOD处理程度为

EBOD=（220–20）/220=90.91%

3.2污水处理工艺步骤选择

该污水处理工程关键以去除有机污染为主，去除目标为SS和BOD5及部分含氮污染物。

本设计采取AB法处理，在两段曝气池降解有机物同时，B段曝气池也能发挥出去除含氮污染物作用。

AB法污水及污泥处理工艺步骤图1所表示：

生活格提升曝气A段中B段终出

污水栅泵站沉砂池曝气池沉池曝气池沉池水井

A段B段

污泥泵房污泥泵房

沼气利用

污泥污泥污泥贮污泥

外运脱水机消化池泥池浓缩池

图1AB法污水及污泥处理工艺步骤

3.3各处理单元设计计算

3.3.1格栅

格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大悬浮物和漂浮物，确保后续设施正常运行。

本设计中，污水经过格栅去除部分悬浮物和漂浮物后经提升泵房提升直接进入曝气沉砂池。

①栅槽宽度

设明渠数N1=1，明渠有效水深h1=0.5m，水流速度v1=0.6m/s，则明渠宽度B1为

B1=Q设/（N1·v1·h1）=0.15046/（1×0.6×0.5）=0.5m

取栅前水深h=0.5m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.015m，格栅倾角a=90°，格栅数N=1，则栅条间隙数n为

n=Q设（Sina）1/2/N·b·h·v

n=0.15046×1/（1×0.015×0.5×0.8）=26个

设栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度B为

B=S（n–1）+b·n=0.01×（26–1）+0.015×26=0.64m

②水流经过格栅水头损失

水头损失为∑h=kβ（S/b）4/3Sinav2/2g

其中：

k—格栅受污堵塞后水头损失增大倍数，取k=3；

β—形状系数，本设计中，栅条采取迎水面为半圆矩形断面，β=1.83；

S—栅条宽度，S=0.01m；

b—栅条间隙宽度，b=0.015m；

a—格栅倾角，a=90°；

v—过栅流速，v=0.8m/s；

则∑h=3×1.83×（0.01/0.015）4/3×1×0.82/（2×9.8）=0.1m

③栅槽总高度

栅槽总高度H=h+h2+∑h

h—栅前水深，h=0.5m；

h2—栅前渠道超高，取h2=0.3m；

则栅槽总高度H=0.5+0.3+0.1=0.9m

④栅槽总长度

栅槽总长度L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tga　

其中：

l1—进水渠道渐宽部分长度，l1=（B–B1）/2tga1；

l2—栅槽和出水渠道渐缩部分长度，l2=l1/2；

H1—栅前槽高，H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m；

a1—进水渠展开角，取a1=20°；

将各参数代入上式，则

L=（0.64–0.5）/2tg20°+（0.64–0.5）/4tg20°+1.5=1.8m

⑤每日栅渣量

每日栅渣量W=Q·W1/103

W1—栅渣量，本设计取为0.1m3栅渣/103m3污水；

则W=1×104×0.1×/103=1m3/d，采取机械除污设备。

3.3.2曝气沉砂池

本设计中选择曝气沉砂池，它关键是使颗粒碰撞摩擦，将无机颗粒和有机物分开，排除沉砂有机物含量较低，方便后续工艺处理。

①总有效容积

设污水在沉砂池中水力停留时间t为2min；则沉砂池总有效容积V为V=60·Q设·t=60×0.15046×2=18m3

②水流截面积

设污水在池中水平速度v为0.08m/s，则水流截面积A为

A=Q设/v=0.15046/0.08=1.9m2，取为2.25m

③池总宽度

设有效水深h=1.5m，则沉砂池总宽度B为

B=A/h=2.25/1.5=1.5m

设沉砂池共1座，则每座沉砂池池宽b为

b=B=1.5，宽深比b：

h=1：

1，符合要求。

④沉砂池池长

沉砂池池长L为

L=V/A=18/2.25=8m

⑤沉砂池总高

设超高为0.3m，则总高H=1.5+0.3=1.8m

⑥曝气量

曝气沉砂池所需曝气量q=3600·D·Q设

D—1m3污水所需曝气量，取0.2m3/m3；

则q=3600×0.15046×0.2=108.4m3/h

曝气沉砂池底部沉砂经过吸砂泵送至砂水分离器，脱水后清洁砂粒外运，分离出来水回流至提升泵房吸水井。

曝气沉砂池出水经过管道直接送往A段曝气池，输水管道管径为500mm，管内最大流速为0.76m/s。

3.3.3AB工艺参数

①设计参数确实定

A段污泥负荷：

NSA=4.5kgBOD5/（kg·MLSS·d）；

混合液污泥浓度：

XA=mg/L；污泥回流比RA=0.6。

B段污泥负荷：

NSB=0.125kgBOD5/（kg·MLSS·d）；

混合液污泥浓度：

XB=3450mg/L；污泥回流比RA=1.0。

②计算处理效率

BOD5总去除率EBOD=（220–20）/220=90.91%

A段BOD5去除率EA取60%，则A段出水BOD5浓度LtA为

LtA=220×（1–60%）=88mg/L

已知B段出水BOD5浓度LtB=20mg/L，B段BOD5去除率EB为

EB=（LtA–LtB）/LtA=（88–20）/88=77.27%

③曝气池容积计算

进水BOD5浓度La=220mg/L，A段BOD5去除量LrA为

LrA=La–LtA=220–88=132mg/L=0.132kg/m3

A段混合液挥发性污泥浓度XVA为

XVA=f·XA=0.75×2=1.5kg/m3

则A段曝气池容积VA=24·Q设·LrA/（NSA·XVA）为

VA=24×1.3×104×0.132/（24×4.5×1.5）=255m3

B段BOD5去除量LrB为

LrB=（LtA–LtB）=88–20=68mg/L=0.068kg/m3

B段混合液挥发性污泥浓度XVB为

XVB=f·XB=0.75×3.45=2.59kg/m3

则B段曝气池容积VB=24·Q设·LrB/（NSB·XVB）为

VB=24×1.3×104×0.068/（24×0.125×2.59）=2731m3

④水力停留时间计算

水力停留时间T=V/Q

则A段水力停留时间TA=VA/Q设=255×24/（1.3×104）=0.47h

B段水力停留时间TB=VB/Q设=2731×24/（1.3×104）=5.47h

⑤最大需氧量

A段最大需氧量OA=a/·Q设·LrA

其中：

a/—需氧量系数，0.4—0.6kgO2/kgBOD5

则OA=0.6×1.3×104×0.132/24=42.9kgO2/h

B段最大需氧量OB=a/·Q设·LrB+b/·Q设·Nr

其中：

a/—需氧量系数，1.23kgO2/kgBOD5

b/—NH3–N硝化需氧量系数，4.57kgO2/kgNH3–N

OB=1.23×1.3×104×0.068/24+4.57×1.3×104×（50–15）

×103/24=132kgO2/h

二段总需氧量O2=OA+OB=42.9+132=174.9kgO2/h

⑥剩下污泥量

A段剩下污泥量

设A段SS去除率为75%，SS去除量Sr=280×75%=210