脱氮除磷活性污泥法计算

一、生物脱氮工艺设计计算（一）设计条件：设计处理水量Q＝30000m 3/d=1250.00m 3/h=0.35m 3/s

总变化系数Kz= 1.42进水水质：出水水质：

进水COD Cr =350mg/L COD Cr =100mg/L BOD 5=S 0=160mg/L BOD 5=S z =20mg/L TN=40mg/L TN=15mg/L NH 4+-N=30mg/L NH 4+-N=8mg/L 碱度S ALK =280mg/L pH＝7.2SS=180mg/L SS=C e =

20mg/L

VSS=

126mg/L f=VSS/SS=

0.7曝气池出水溶解氧浓度2mg/L 夏季平均温度T1＝25℃硝化反应安全系数K=

3

冬季平均温度T2＝

14

℃

活性污泥自身氧化系数Kd=0.05活性污泥产率系数Y＝0.6混合液浓度X＝4000mgMLSS/L SVI＝15020℃时反硝化速率常数q dn,20＝0.12kgNO 3--N/kgMLVSS 曝气池池数n=2 若生物污泥中约含12.40%的氮用于细胞合成（二）设计计算

1、好氧区容积V1计算

（1）估算出水溶解性BOD 5（Se)

6.41mg/L

（2）设计污泥龄计算硝化速率低温时μ

N(14)＝

0.247d -1

硝化反应所需的最小泥龄θc

m =

4.041d 设计污泥龄θc =12.122d

（3）好氧区容积V 1

=

7451.9m 3好氧区水力停留时间t 1=

5.96h

=-??

-=-)1TSS TSS

VSS

42.1kt z e S S （[

]

[])2.7(833.011047.022)158.105.0()

15(098.02pH O k O N N e O T T N --???

?

????+??????+=--μ)1()(01c d V c K X S S Q Y V θθ+-=

2、缺氧区容积V 2

（1）需还原的硝酸盐氮量计算微生物同化作用去除的总氮=

7.11mg/L

被氧化的氨氮＝进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量＝24.89mg/L 所需脱硝量＝进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量＝17.89mg/L 需还原的硝酸盐氮量N T ＝536.56kg/d （2）反硝化速率q dn,T ＝q dn,20θT-20

＝(θ为温度系数，取1.08）0.076kgNO 3--N/kgMLVSS

（3）缺氧区容积V 2＝2534.1m 3缺氧区水力停留时间t 2=V 2/Q=

2.03h

3、曝气池总容积V＝V 1+V 2＝9986.0m 3系统总污泥龄＝好氧污泥龄+缺氧池泥龄＝16.24d

4、碱度校核

每氧化1mgNH 4+-N需消耗7.14mg碱度；去除1mgBOD 5产生

0.1mg碱度；

每还原1mgNO 3--N产生

3.57mg碱度；剩余碱度S ALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD 5产生碱度＝181.53mg/L>

100mg/L(以 CaCO 3计）

5、污泥回流比及混合液回流比（1）污泥回流比R计算

＝8000

1.2

混合液悬浮固体浓度X（MLSS）＝4000mg/L 污泥回流比R＝X/（X R -X)=100%(一般取50～100％）（2）混合液回流比R 内计算

总氮率ηN ＝（进水TN-出水TN）/进水TN＝62.50%混合液回流比R 内＝η/(1-η)=167%

6、剩余污泥量（1）生物污泥产量

1525.5kg/d

(2)非生物污泥量P S

P S ＝Q（X 1-X e ）＝1020kg/d (3)剩余污泥量ΔX ΔX＝P X +P S ＝2545.5kg/d 设剩余污泥含水率按99.20%计算

mg/L (r为考虑污泥在沉淀池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的系数，取V

T dn T X q N V ,21000?=

)

1()

(124

.00c d W K S S Y N θ+-=r SVI

X R 6

10==+-=c d X K S S YQ P θ1)(0

7、反应池主要尺寸计算（1）好氧反应池设2座曝气池，每座容积V 单＝V/n=3725.96m 3曝气池有效水深h=4m 曝气池单座有效面积A 单＝V 单/h=931.49m 2采用3廊道，廊道宽b=6m 曝气池长度L＝A 单/B=51.7m 校核宽深比b/h= 1.50校核长宽比L/b=8.62曝气池超高取1m，曝气池总高度H=5m （2）缺氧池尺寸设2座缺氧池，每座容积V 单＝V/n=1267.05

m 3缺氧池有效水深h=

4.1m 缺氧池单座有效面积A 单＝V 单/h=309.04m 2缺氧池长度L＝好氧池宽度＝18.0m 缺氧池宽度B＝A/L=

17.2

m

8、进出水口设计

（1）进水管。两组反应池合建，进水与回流污泥进入进水竖井，经混合后经配水渠、进水潜孔进入缺氧池。

单组反应池进水管设计流量Q 1＝0.347m 3/s 进水管设计流速v1=0.8m/s

进水管管径d 1=

0.743m 取d 1=0.7m

校核管道流速v=Q/A =0.902m/s （2）回流污泥入口：设计流量Q 2=Q=

0.347m 3/s 污泥回流渠道设计流速v 2=

0.7m/s

渠道断面积A＝Q R /v 2=0.496m 2

渠道断面b×h=1×0.5m

校核流速v=0.694m/s

（3）进水竖井

进水孔过流量：Q'＝（1+R）×Q/n＝0.347m 3/s

孔口流速v'=0.6m/s

孔口过水断面积A'=Q'/v'=0.579m 2

(4)出水堰及出水竖井

矩形堰流量公式：出水流量Q 3=0.347m 3/s

堰宽b=6m 堰上水头H=

0.099m

=

π

v Q

1

42/32

33H 866.1242.0??==b H gb Q

出水孔孔口流速v 3=0.6m/s 孔口过水断面积A 3=0.579m 2

(5)出水管。管道流速v 4=

0.8ms/管道过水断面积A 4=0.434m 2

出水管管径d 4=

0.743m 取d 4=0.7m

校核管道流速v=0.902m/s

9、设计需氧量AOR=碳化需氧量+硝化需氧量-反硝化脱氮产氧量＝

(去除BOD需氧量-剩余污泥中BOD氧当量)+(氨氮硝化需氧量-剩余污泥中氨氮的氧当量)

-反硝化脱氮产氧量

（1）碳化需氧量D1：4576.27kgO 2/d (2)硝化需氧量D 2＝4.6Q(N 0-N e )-4.6×12.4%×P X =3834.19kgO 2/d （3）反硝化脱氮产生的氧量D 3＝2.86N T ＝1534.57kgO 2/d （4）总需氧量AOR＝D 1+D 2-D 3＝6875.89kgO 2/d＝286.50kgO 2/h （5）最大需氧量AOR max =K z AOR=9754.96kgO 2/d＝

406.46kgO 2/h

去除1kgBOD的需氧量＝ 1.64kgO 2/kgBOD 5

（6）标准需氧量氧总转移系数α＝

0.85氧在污水中饱和溶解度修正系数β＝0.95

曝气池内平均溶解氧浓度C＝2mg/L 所在地区大气压力p=

101300Pa 因海拔高度不高引起的压力系数ρ＝p/101300= 1.00曝气池水深H=4m 曝气头距池底距离0.2m 曝气头淹没深度＝ 3.8m 曝气头处绝对压力p b =p+9800H=138540Pa

曝气头氧转移效率E A =20%

气泡离开水面时含氧量Qt=17.54%

夏季清水氧饱和度C S(25)=8.38mg/L C s(20)=

9.17mg/L 冬季清水氧饱和度C s(10)＝

11.33mg/L

曝气池内平均溶解氧饱和度9.12mg/L

=

π

v Q 4

4)

20()()

20(024.1)(C -?-?=

t T sb s C C AOR SOR βρα=

-+)

1(2179)

E -21(1A A E =???

?

??

+?42O 10066.2C 5

)25()25(t b

s sb p C ＝=---=-X kt

e P e

S S Q D 42.11)

(01

夏季平均标准需氧量SOR (25)=412.04kg/h 最大时标准需氧量SOR max =

584.56kg/h

夏季平均空气用量Q F(25)＝SOR (25)/0.3/E A =

6867.28m 3/h=

114.45m 3/min 最大空气用量Q max =9742.75m 3/h=162.38m 3/min

（7）所需空气压力p（相对压力）p=h1+h2+h3+h4+Δh h1：供风管道沿程阻力0.001MPa H2：供风管道局部阻力0.001MPa h3：曝气器淹没水头0.038MPa h4：曝气器阻力，取0.004MPa Δh：富余水头取0.005MPa p=0.049MPa=49Kpa

（8）曝气器数量计算A、按供氧能力计算曝气器供氧能力q c ：0.14kgO 2/(h·个)曝气器数量n1=SOR max /q c =4175个B、以曝气器服务面积校核单个曝气器服务面积f=F/n1=0.598m 2<0.75

m 2

（9）供风管道计算

A、干管。供风干管采用环状布置流速v=10m/s 管径d=

0.415m 取DN=400mm

B、支管。单侧供气支管（布气横管）（向单侧廊道供气）支管空气流量Q=1623.8m 3/h 流速v=10m/s 管径d=

0.240m 取DN=250mm

双侧供气（向两侧廊道供气）支管空气流量Q=3247.6m 3/h 流速v=10m/s 管径d=

0.339m 取DN=350mm

10、缺氧池设备选择

缺氧池分三格串联，每格内设一台机械搅拌器。所需功率按5W/m 3污水计算。

每个缺氧池有效容积V 单缺＝1267.05m 3混合全池污水所需功率N＝6335W 11、污泥回流设备选择污泥回流比R＝100%污泥回流量Q R ＝1250m 3/h 设回流污泥泵房1座，内设3台回流潜污泵，2用1备

=

π

v Q 4=

π

v Q 4=

π

v Q 4

单泵流量Q R单＝625m3/h