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