脱氮除磷活性污泥法工艺计算

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一、生物脱氮工艺设计计算

（一）设计条件：

设计处理水量Q＝30000m3/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=350mg/LCODCr=100mg/LBOD5=S0=160mg/LBOD5=Sz=20mg/LTN=40mg/LTN=15mg/LNH++

4-N=30mg/LNH4-N=8mg/L碱度SALK=280mg/LpH＝7.2SS=180mg/LSS=Ce=20mg/LVSS=126mg/L

f=VSS/SS=0.7曝气池出水溶解氧浓度夏季平均温度T1＝25℃硝化反应安全系数K=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/LSVI＝15020℃时反硝化速率常数qdn,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BOD5（Se)

S?Sz?1.42?VSS

TSS?TSS（1?e?kt)?6.41mg/L

（2）设计污泥龄计算

硝化速率?N??0.47e0.098(T?15)???N??O2?

?N?10(0.05T?1.158)??????1?0.833(7.2?pH)?

?kO2?O2??

低温时μN(14)＝0.247d-1

硝化反应所需的最小泥龄θm

c=4.041d

设计污泥龄θc=12.122d

（3）好氧区容积V1

VY?cQ(S0?S)

1?XV(1?K=7451.9

d?c)m3

好氧区水力停留时间t1=5.96h2mg/L3

2、缺氧区容积V2NT?1000V2?qdn,TXV

Y(S0?S)=(1?Kd?c)（1）需还原的硝酸盐氮量计算微生物同化作用去除的总氮NW?0.1247.11mg/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NT＝536.56kg/d

（2）反硝化速率qdn,T＝qdn,20θ

（3）缺氧区容积V2＝

缺氧区水力停留时间t2=V2/Q=T-20＝(θ为温度系数，取1.08）0.076kgNO3--N/kgMLVSS2534.1m32.03h

16.24d3、曝气池总容积V＝V1+V2＝9986.0m3系统总污泥龄＝好氧污泥龄+缺氧池泥龄＝

4、碱度校核

7.14mg碱度；每氧化1mgNH4+-N需消耗

去除1mgBOD5产生0.1mg碱度；

3.57mg碱度；每还原1mgNO3--N产生

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/L>

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5、污泥回流比及混合液回流比

（1）污泥回流比R计算100mg/L(以 CaCO3计）

mg/L(r为考虑污泥在沉淀池中停留时间、池深、污106

XR?r＝8000泥厚度等因素的系数，取SVI

混合液悬浮固体浓度X（MLSS）＝4000mg/L

污泥回流比R＝X/（XR-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＝

混合液回流比R内＝η/(1-η)=

6、剩余污泥量

（1）生物污泥产量

YQ(S0?S)PX??1525.5kg/d1?Kd?c

(2)非生物污泥量PS

PS＝Q（X1-Xe）＝1020kg/d

(3)剩余污泥量ΔX

ΔX＝PX+PS＝2545.5kg/d

设剩余污泥含水率按99.20%计算62.50%167%1.2

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=3725.96m3曝气池有效水深h=4m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=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=缺氧池有效水深h=

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

1267.05

4.1309.0418.017.2

m3mm2mm

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Q1＝0.347m3/s进水管设计流速v1=0.8m/s

进水管管径d1=

4Q

v?

1

?

0.743m0.902m/s0.347m3/s0.7m/s

m2

取d1=0.7m

校核管道流速v=Q/A=（2）回流污泥入口：设计流量Q2=Q=

污泥回流渠道设计流速v2=

渠道断面积A＝QR/v2=0.496渠道断面b×h=1×校核流速v=0.694（3）进水竖井

进水孔过流量：Q'＝（1+R）×Q/n＝孔口流速v'=0.6孔口过水断面积A'=Q'/v'=0.579(4)出水堰及出水竖井

0.5m

m/s

0.347m3/s

m/s

m2

矩形堰流量公式：Q3?0.2gbH?1.866?b?H3/2出水流量Q3=堰宽b=堰上水头H=

0.347m3/s

6m0.099m

32

出水孔孔口流速v3=孔口过水断面积A3=(5)出水管。管道流速v4=

0.6m/s0.579m2

0.8ms/0.434m2

4

管道过水断面积A4=出水管管径d4=

4Qv?

?

0.743m取d4=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

Q(S0?Se)

（1）碳化需氧量D1：D1??1.42PX??kt

1?e

(2)硝化需氧量D2＝4.6Q(N0-Ne)-4.6×12.4%×PX=（3）反硝化脱氮产生的氧量D3＝2.86NT＝（4）总需氧量AOR＝D1+D2-D3＝（5）最大需氧量AORmax=KzAOR=去除1kgBOD的需氧量＝（6）标准需氧量SOR?

4576.27kgO2/d3834.19kgO2/d1534.57kgO2/d6875.89kgO2/d＝9754.96kgO2/d＝

286.50kgO2/h406.46kgO2/h

1.64kgO2/kgBOD5

AOR?Cs(20)

?(??Csb(T)?C)?1.024(t?20)

0.850.95

2mg/L101300Pa1.00mmmPa

氧总转移系数α＝

氧在污水中饱和溶解度修正系数β＝曝气池内平均溶解氧浓度C＝所在地区大气压力p=

因海拔高度不高引起的压力系数ρ＝p/101300=曝气池水深H=4曝气头距池底距离0.2曝气头淹没深度＝3.8曝气头处绝对压力pb=p+9800H=138540曝气头氧转移效率EA=气泡离开水面时含氧量Qt=夏季清水氧饱和度CS(25)=Cs(20)=

冬季清水氧饱和度Cs(10)＝

曝气池内平均溶解氧饱和度Csb(25)＝Cs(25)??

?

pb

20%

21(1-EA)

?

79?21(1?EA)

17.54%

8.38mg/L9.17mg/L11.33mg/L

Ot?????5

422.066?10??

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夏季平均空气用量QF(25)＝SOR(25)/0.3/EA=6867.28m3/h=最大空气用量Qmax=9742.75m3/h=

（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0.001MPaH2：供风管道局部阻力0.001MPah3：曝气器淹没水头0.038MPah4：曝气器阻力，取0.004MPaΔh：富余水头取0.005MPap=0.049MPa=

（8）曝气器数量计算

A、按供氧能力计算

曝气器供氧能力qc：0.14kgO2/(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=0.598m2<0.75m2

（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=4Qv??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=1623.8m3/h

流速v=10m/s

管径d=4Qv??0.240m取DN=250mm

双侧供气（向两侧廊道供气）

支管空气流量Q=3247.6m3/h

流速v=10m/s

管径d=4Q

v??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。所需功率按每个缺氧池有效容积V单缺＝1267.05m3

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QR＝1250m3/h

设回流污泥泵房1座，内设3台回流潜污泵，2用1备114.45m3/min162.38m3/min49Kpa5W/m3污水计算。

单泵流量QR单＝625m3/h

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