脱氮除磷活性污泥法计算.xlsx
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1、一、生物脱氮工艺设计计算 (一)设计条件:设计处理水量Q30000 m3/d=1250.00m3/h=0.35m3/s 总变化系数Kz=1.42 进水水质:出水水质: 进水CODCr=350 mg/LCODCr=100 mg/LBOD5=S0=160 mg/LBOD5=Sz=20 mg/L TN=40 mg/LTN=15 mg/L NH4+-N=30 mg/LNH4+-N=8 mg/L碱度SALK=280 mg/LpH7.2SS=180 mg/LSS=Ce=20 mg/L VSS=126 mg/L f=VSS/SS=0.7曝气池出水溶解氧浓度2 mg/L 夏季平均温度T125 硝化反应安全系数
2、K=3 冬季平均温度T214 活性污泥自身氧化系数Kd=0.05 活性污泥产率系数Y0.6 混合液浓度X4000 mgMLSS/LSVI150 20时反硝化速率常数qdn,200.12 kgNO3-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BOD5(Se)6.41mg/L(2)设计污泥龄计算硝化速率低温时N(14)0.247d-1硝化反应所需的最小泥龄cm=4.041d设计污泥龄c=12.122d(3)好氧区容积V1=7451.9m3好氧区水力停留时间t1=5.96h=-=-)1TSSTSSVS
3、S42. 1kt zeSS()2 . 7 (833. 011047. 022 )158. 105. 0()15(098. 02pHOkONNeOTT N- + +=-m)1 ()(0 1 cdVc KXSSQYVqq+-=2、缺氧区容积V2(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NT536.56kg/d(2)反硝化速率qdn,Tqdn,20T-20(为温度系数,取1.08) 0.076kgNO3-N/kgM
4、LVSS(3)缺氧区容积V22534.1m3缺氧区水力停留时间t2=V2/Q=2.03h3、曝气池总容积VV1+V29986.0m3 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1mgNH4+-N需消耗7.14 mg碱度;去除1mgBOD5产生0.1 mg碱度;每还原1mgNO3-N产生3.57 mg碱度;剩余碱度SALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD5产生碱度181.53mg/L100mg/L(以 CaCO3计) 5、污泥回流比及混合液回流比 (1)污泥回流比R计算8000mg/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,
5、取1.2混合液悬浮固体浓度X(MLSS)4000 mg/L 污泥回流比RX/(XR-X)=100% (一般取50100)(2)混合液回流比R内计算总氮率N(进水TN-出水TN)/进水TN62.50%混合液回流比R内 /(1-)=167% 6、剩余污泥量 (1)生物污泥产量1525.5 kg/d(2)非生物污泥量PSPSQ(X1-Xe)1020 kg/d (3)剩余污泥量X XPX+PS2545.5 kg/d 设剩余污泥含水率按99.20% 计算7、反应池主要尺寸计算VTdnT XqNV,21000=)1 ()(124. 00cdWKSSYNq+-=rSVIXR610=+-=cdXKSSYQPq
6、1)(0(1)好氧反应池 设2 座曝气池,每座容积V单V/n=3725.96m3 曝气池有效水深h=4 m 曝气池单座有效面积A单V单/h=931.49m2 采用3 廊道,廊道宽b=6 m 曝气池长度LA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1 m,曝气池总高度H=5 m(2)缺氧池尺寸 设2 座缺氧池,每座容积V单V/n=1267.05m3 缺氧池有效水深h=4.1 m 缺氧池单座有效面积A单V单/h=309.04m2 缺氧池长度L好氧池宽度18.0m 缺氧池宽度BA/L=17.2m8、进出水口设计 (1)进水管。两组反应池合建,进水与回流污
7、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Q10.347m3/s 进水管设计流速v1=0.8 m/s进水管管径d1=0.743m取d1=0.7 m校核管道流速v=Q/A=0.902m/s (2)回流污泥入口: 设计流量Q2=Q=0.347m3/s污泥回流渠道设计流速v2=0.7 m/s渠道断面积AQR/v2=0.496m2 渠道断面bh=1 0.5 m 校核流速v=0.694m/s (3)进水竖井 进水孔过流量:Q(1+R)Q/n0.347m3/s 孔口流速v=0.6 m/s 孔口过水断面积A=Q/v=0.579m2(4)出水堰及出水竖井矩形堰流量公式:
8、出水流量Q3=0.347m3/s 堰宽b=6 m 堰上水头H=0.099m 出水孔孔口流速v3=0.6 m/s=pvQ142/3233H866. 1242. 0=bHgbQ孔口过水断面积A3=0.579m2 (5)出水管。 管道流速v4=0.8 ms/管道过水断面积A4=0.434m2出水管管径d4=0.743m取d4=0.7 m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D1:4576.27kgO2/d(2)硝化需
9、氧量D24.6Q(N0-Ne)-4.612.4%PX=3834.19kgO2/d(3)反硝化脱氮产生的氧量D32.86NT1534.57kgO2/d(4)总需氧量AORD1+D2-D36875.89kgO2/d286.50kgO2/h(5)最大需氧量AORmax=KzAOR=9754.96kgO2/d406.46kgO2/h去除1kgBOD的需氧量1.64kgO2/kgBOD5(6)标准需氧量氧总转移系数0.85 氧在污水中饱和溶解度修正系数0.95 曝气池内平均溶解氧浓度C2 mg/L 所在地区大气压力p=101300 Pa 因海拔高度不高引起的压力系数p/101300=1.00 曝气池水深
10、H=4 m 曝气头距池底距离0.2 m 曝气头淹没深度3.8 m 曝气头处绝对压力pb=p+9800H=138540 Pa曝气头氧转移效率EA=20%气泡离开水面时含氧量Qt=17.54%夏季清水氧饱和度CS(25)=8.38 mg/LCs(20)=9.17 mg/L冬季清水氧饱和度Cs(10)11.33 mg/L曝气池内平均溶解氧饱和度9.12mg/L夏季平均标准需氧量SOR(25)=412.04kg/h最大时标准需氧量SORmax=584.56kg/h=pvQ44)20( )()20( 024. 1)(C-=t Tsbs CCAORSORbra=-+)1(2 17 9)E-2 1 ( 1A
11、AE= + 4 2O1 00 6 6. 2C 5)2 5()2 5(tbssbp C=-=-XktePeSSQD42. 11)(0 1夏季平均空气用量QF(25)SOR(25)/0.3/EA=6867.28m3/h=114.45m3/min最大空气用量Qmax=9742.75m3/h=162.38m3/min (7)所需空气压力p(相对压力)p=h1+h2+h3+h4+h 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 h:富余水头取0.005MPa p=0.049MPa=49 Kpa
12、(8)曝气器数量计算 A、按供氧能力计算 曝气器供氧能力qc:0.14 kgO2/(h个)曝气器数量n1=SORmax/qc=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=0.598m210BOD/TP=30 20 f=VSS/SS=0.8曝气池出水溶解氧浓度2 mg/L 夏季平均温度T125 硝化反应安全系数K=3 冬季平均温度T214 BOD5污泥负荷N0.4 kgBOD5/kgMLSSd 活性污泥自身氧化系数Kd=0.05 活性污泥产率系数Y0.6 混合液浓度X3000 mgMLSS/L污泥回流比R100% 20时反硝化速率常数qdn,200.12 kgNO3-N
13、/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、反应池容积V计算5625.0m3反应池水力停留时间t=4.50h 厌氧段与好氧段停留时间比取tA:tO=1 :2厌氧段停留时间tA1.5 h好氧段停留时间tO=3 h 2、剩余污泥量 (1)生物污泥产量 PXYQ(S0-Se)-KdVXV2025 kg/d(2)非生物污泥量PSPSQ(TSS0-TSSe)501800 kg/d (3)剩余污泥量X XPX+PS3825 kg/d设剩余污泥含水率按99.20% 计算,剩余污泥体积为: 478.13m3/d 3、验算出水水质= VN XQ SV0剩余
14、生物污泥含磷量按6.0% 计,出水总磷Tpe:Tpe=TP-6%1000PX/Q1.95mg/L出水BOD5浓度:16.51mg/LK20.0224、反应池主要尺寸计算 反应池总容积V5625.0m3设反应池2 座,每座容积V单V/n=2812.50m3 有效水深h=4.2 m 单座有效面积A单V单/h=669.64m2 采用3 廊道,廊道宽b=6 m 反应池长度LA单/B=37.2m 校核宽深比b/h=1.43 校核长宽比L/b=6.20 曝气池超高取1 m,曝气池总高度H=5.2 m5、进出水系统设计 (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
15、入厌氧池。 单组反应池进水管设计流量Q10.347m3/s 进水管设计流速v1=0.8 m/s进水管管径d1=0.743m取d1=750 mm校核管道流速v=Q/A=0.786m/s (2)配水渠道 配水渠道设计流量Q2=(1+R)Q/n=0.347m3/s配水渠道设计流速v2=0.7 m/s渠道断面积AQR/v2=0.496m2 渠道断面bh=0.9 0.8 m 校核流速v=0.689m/s (3)进水孔 进水孔过流量:Q(1+R)Q/n0.347m3/s 孔口流速v=0.6 m/s 孔口过水断面积A=Q/v=0.579m2 设进水潜孔3 ,每孔过水断面积0.193m2 取孔口断面积:bhm
16、(4)回流污泥渠道: 设计流量QR=RQ=0.347m3/s污泥回流渠道设计流速v2=0.7 m/s渠道断面积AQR/v2=0.496m2 渠道断面bh=1 0.5 m 校核流速v=0.694m/s=pvQ14=+=XfVKQQSS20(5)进水竖井 进水孔过流量:Q(1+R)Q/n0.347m3/s 孔口流速v=0.6 m/s 孔口过水断面积A=Q/v=0.579m2(6)出水堰及出水竖井矩形堰流量公式:出水流量Q3=0.347m3/s 堰宽b=8 m 堰上水头H=0.081m 出水孔孔口流速v3=0.6 m/s孔口过水断面积A3=0.579m2 (7)出水管。 管道流速v4=0.8 ms/
17、管道过水断面积A4=0.434m2出水管管径d4=0.743m取d4=750 mm校核管道流速v=0.786m/s 9、设计需氧量AOR=aQ(S0-Se)+bVXV3960 kgO2/d165.00kgO2/h氧化每kgBOD5需氧数a=0.52污泥自身氧化需氧率b=0.12 kgO2/kgMLVSSd最大需氧量AORmax=KzAOR=5618.13kgO2/d234.09kgO2/h去除1kgBOD的需氧量0.88kgO2/kgBOD5(2)标准需氧量氧总转移系数0.82 氧在污水中饱和溶解度修正系数0.95 曝气池内平均溶解氧浓度C2 mg/L 所在地区大气压力p=101300 Pa
18、因海拔高度不高引起的压力系数p/101300=1.00 曝气池水深H=4.2 m 曝气头距池底距离0.2 m 曝气头淹没深度4 m 曝气头处绝对压力pb=p+9800H=140500 Pa曝气头氧转移效率EA=20%气泡离开水面时含氧量Qt=17.54%夏季清水氧饱和度CS(25)=8.38 mg/LCs(20)=9.17 mg/L=pvQ44)20( )()20( 024. 1)(C-=t Tsbs CCAORSORbra=-+)1(2 17 9)E-2 1 ( 1AAE2/3233H866. 1242. 0=bbHgQ冬季清水氧饱和度Cs(10)11.33 mg/L曝气池内平均溶解氧饱和度
19、9.20mg/L夏季平均标准需氧量SOR(25)=243.23kg/h最大时标准需氧量SORmax=345.07kg/h夏季平均空气用量QF(25)SOR(25)/0.3/EA=4053.78m3/h=67.56m3/min最大空气用量Qmax=5751.19m3/h=95.85m3/min (7)所需空气压力p(相对压力)p=h1+h2+h3+h4+h 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0.040MPa h4:曝气器阻力,取0.004MPa h:富余水头取0.005MPa p=0.051MPa=51 Kpa (8)曝气器数量计
20、算 A、按供氧能力计算 曝气器供氧能力qc:0.14 kgO2/(h个)曝气器数量n1=SORmax/qc=2465个 B、以曝气器服务面积校核 单个曝气器服务面积f=F/n1=0.543m2100mg/L(以 CaCO3计)5、反应池主要尺寸计算 设2 座反应池,每座容积V单V/n=715.76m3 反应池有效水深h=4 m 反应池单座有效面积A单V单/h=178.94m2 采用5 廊道,廊道宽b=6.5 m 单组反应池长度LA单/B=5.5m 校核宽深比b/h=1.63 校核长宽比L/b=0.85 反应池超高取1 m,曝气池总高度H=5 m6、进出水口设计 (1)进水管。 单组反应池进水管
21、设计流量Q10.012m3/s 进水管设计流速v1=0.8 m/s进水管管径d1=0.136m取d1=150 mm校核管道流速v=Q/A=0.655m/s=pvQ14(2)回流污泥管: 设计流量Q2=Q=0.006m3/s污泥回流渠道设计流速v2=0.8 m/s渠道断面积AQR/v2=0.007m2回流污泥管管径d2=0.096m取d1=100 mm校核流速v=0.737m/s (3)进水井 进水孔过流量:Q(1+R)Q/n0.017m3/s 孔口流速v=0.6 m/s 孔口过水断面积A=Q/v=0.029m2 进水孔尺寸取为:m 进水井平面尺寸取m (4)出水堰及出水井矩形堰流量公式:出水流
22、量Q3=0.041m3/s 堰宽b=6.5 m 堰上水头H=0.022m 出水孔孔口流速v3=0.6 m/s孔口过水断面积A3=0.068m2 孔口尺寸取为m 出水井平面尺寸取m (5)出水管。 反应池出水流量Q5=Q20.017m3/s管道流速v4=0.8 ms/管道过水断面积A4=0.022m2出水管管径d4=0.166m取d4=200 mm校核管道流速v=0.553m/s 7、曝气系统设计计算 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D1:32
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