污水UASB+反硝化+硝化計算書

1、某市生活垃圾填埋場滲瀝液處理站工程計算書(200m3/d)二零一二年三月1 概況1.2 進水流量垃圾滲瀝液進水流量為200（m3/d）。1.3 設計計算進水水質項目水量（m3/d）CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)PH進水水質2002000012000850300025006-91.4 設計計算出水水質序號控制污染物排放濃度限值1色度（稀釋倍數(shù)）402化學需氧量（CODCr）（mg/L）1003生化需氧量（BOD5）（mg/L）304懸浮物（mg/L）305總氮（mg/L）406氨氮（mg/L）257總磷（mg/L）38糞大腸菌群數(shù)

2、（個/L）100009總汞（mg/L）0.00110總鎘（mg/L）0.0111總鉻（mg/L）0.112六價鉻（mg/L）0.0513總砷（mg/L）0.114總鉛（mg/L）0.11.5 各工藝單元去除效果項 目水量（m3/d）CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)SS(mg/L)UASB進水200200001200015002000500出水2008000480015002000250去除率60%60%50%MBR進水2008000480015002000250出水2008002415405去除率90%99.5%99%98%98%NF進水2008

3、002415405出水150801015400去除率90%58%0.2m，取CE=1.0m；CF上三角形集氣罩底寬，上三角形集氣罩底寬與下三角形集氣罩底寬的差值需大于200mm，取CF=4m；EH=CEsin55=1sin55=0.82mEQ=2EH+CF=2 0.82+4 =5.64mV上 V下2m/h , 符合要求。上三角形集氣罩高度：h5= 復核：當混合液上升到A點后將沿著AB方向斜面流動，并設流速為Va，同時假定A點的氣泡以速度Vb垂直上升，所以氣泡的運動軌跡將沿著Va和Vb合成速度的方向運動，根據速度合成的平行四邊形法則，則有：式中：IG=CH=CEcos55=1cos55=0.57

4、mEH= CEsin55=1sin55=0.82mHG=CI=CF-b2=4-3.7=0.3mEG=EH+HG=0.82+0.3=1.12mGA=EGtan55=1.12tan55=1.6mh4=IG+GA=0.57+1.6=2.17mAE=EG/cos55=1.12/cos55=1.95mBE=CEtan55=1tan55=1.43mAB=AE-BE=1.95-1.43=0.52m要使氣泡分離后進入沉淀區(qū)的必要條件是：l 在消化溫度為25，沼氣密度 =1.12g/L；水的密度 =997.0449kg/m3；l 水的運動粘滯系數(shù)V=0.008910-4m2/s；取氣泡直徑d=0.01cm根據斯

5、托克斯（Stokes）公式可得氣體上升速度Vb為：式中 Vb氣泡上升速度（cm/s）g 重力加速度（cm/s2） 碰撞系數(shù)，取0.95 廢水的動力粘度系數(shù)，g/(cm.s) =v水流速度 ,Va=V2=0.55m/h 滿足 ，符合要求1.7 三相分離器與UASB高度設計計算三相分離器總高h=h5+h4=2.86+2.17=5.03mUASB反應池總高為8m，超高h1=0.5m分離出流區(qū)高4.84m，反應區(qū)高4.16m，其中污泥床高2m，懸浮層高2.16m。2.5 排泥系統(tǒng)的設計計算UASB池反應區(qū)的污泥沿高程呈兩種分布狀態(tài)，下部約1/31/2的高度范圍內污泥固體濃度高達4080gVSS/L或6

6、0120gVSS/L，稱為污泥床層。污泥床層以上約占反應區(qū)總高度的1/31/2的區(qū)域范圍內污泥濃度較小，約為525gVSS/L或530gVSS/L，稱為污泥懸浮層。 本設計計算中，反應池最高液面為8.5m，其中沉淀區(qū)高4.84m，污泥濃度1=0.5gSS/L；懸浮區(qū)高2.16m，污泥濃度2=2.0gSS/L；污泥床高2m，污泥濃度3=15.0gSS/L。反應池內污泥總量BOD污泥負荷污泥負荷表示反應池內單位容量的活性污泥在單位時間內承受的有機質質量。產泥量計算一般情況下，可按每去除1kgCOD產生0.050.10kgVSS計算。本工程取X=0.07kgVSS/kgCOD，則產泥量為：式中 Q設

7、計計算處理量，m3/d Sr去除的COD濃度，kgCOD/m3取VSS/SS=0.8，則污泥含水率P為98%，因含水率95%，取s=1000kg/m3，則污泥產量為污泥齡的計算排泥系統(tǒng)設計計算在USAB池池底設排泥管，每3個月排泥一次，污泥返回垃圾填埋場。排泥管選DN150的鋼管，排泥總管選用DN200的鋼管。2.6 出水系統(tǒng)的設計計算溢流堰設計計算沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)一般采用出水渠，一般每個單元三相分離器沉淀區(qū)設一條出水渠，池中設有2個單元三相分離器，出水槽共有2條，槽寬bc0.3m反應池流量:設出水槽槽口附近水流速度Vc=0.2m/s,則 槽口附近水深hcf: 取，槽口附近水槽深hc為0.25

8、m，出水槽坡度為0.01溢流堰設計計算90三角堰，堰高100mm，堰口寬200mm。2.7 沼氣收集系統(tǒng)設計計算設4根沼氣收集支管，1根沼氣收集總管，設計計算COD 去除率為60%。厭氧沼氣產率為每降減1kgCOD產生0.35m3的沼氣，沼氣甲烷含量為65%。沼氣量Q=2000060%20010-30.35=840m3/d2.10 厭氧循環(huán)泵的選擇表面水力負荷：式中：Q單池流量，Q=4.17 m3/h； S反應池實際截面積，S=38.47 m2。表面水力負荷一般小于0.7m3/(m2h)，故符合要求。厭氧循環(huán)泵的計算：UASB 反應器內廢水的上升流速宜小于0.5m/h，取0.4 m/hQ=sv

9、=38.470.4=15.39 (m3/h)循環(huán)泵流量=15.39-4.17=11.22 (m3/h)，取15(m3/h)揚程為：式中 HST靜揚程，吸水井的最枯水位（或最低水位）與凈化構筑物進口水面標高差，為8mhs吸水管路水頭損失hd輸水管路水頭損失hs+hd=0.5mh安全水頭，一般為12m取揚程為15m。3 MBR池的設計計算3.1 一級反硝化、硝化池設計計算3.1.1 反硝化池有效容積VDi VDi = 式中：XNH4-N設計計算進水NH4-N負荷總量XNH4-N=RDi設計計算反硝化率，RDi = 95%MLVSS揮發(fā)性懸浮污泥，取污泥濃度為4000mgMLSS/L，f=，則揮發(fā)性

10、懸浮污泥濃度為2800 mgMLVSS/Lqdn,T設計計算反硝化速率qdn,2020時反硝化速率常數(shù)，取0.12kgNO3-N/(kgMLVSSd)溫度系數(shù)，取1.08T設計計算溫度25 VDi = 取600 m3。取有效高度為7.7m，則橫截面積S=則反應池直徑約為9.96m。取10。設計計算反應池總高H=8.5m反應池的總容積V=(d/2)2H=3.14*(10/2)2*9=706.5m3，有效容積為588.75m3， 3.1.2 硝化池有效容積VNiVNi = s + 其中a、b為經驗公式參數(shù)：a = 3.17m/db = 218.42m/dKd = 0.0086 * 1.1(T-15

11、) = 0.0223s = 式中：Aae硝化污泥所需泥齡硝化菌比增長速率式中：硝化菌最大比增長速率N出水氨氮濃度，為150mg/LkO2氧的半速系數(shù)，為1.3 mg/LO2反應池中溶解氧濃度，為2 mg/LpH=7.2硝化污泥所需最小泥齡硝化污泥所需泥齡式中：選用安全系數(shù)K=3取1900 m3取有效高度為7.4m，橫截面積為1900/7.4=256.76m2，直徑=18m設計計算反應池總高H=8.5。反應池的總容積V=(d/2)2H=3.14*(9)2*9=2289.06m3，有效容積為1907.55m3。取2000。一級反硝化、硝化池總面積為324.66 m2，半徑為10.2m，取10m，則

12、一級反硝化池短弧圓心角約為128。3.2 二級反硝化、硝化池設計計算3.2.1 反硝化池有效容積VDi VDi = 式中：qNi設計計算反硝化速率，為一級反硝化速率的0.20.5倍，取qNi=0.35qdn,T=0.350.18=0.063超濾進水比=8XNO3-N硝氮去除總量VDi = 取600 m3取有效高度為7.1m，則橫截面積S=84.5（m2）。則反應池直徑約為10.38m。取10.5m設計計算反應池總高H=8.5。3.2.2 二級硝化池有效容積VNi2 = Quf*t= (200/24)*10*6式中：t水力停留時間，為7h取600 m3取有效高度為6.8m，則橫截面積S=88.2

13、4（m2）。則反應池直徑約為10.6m，取11。設計計算反應池總高H=8.5m。4曝氣系統(tǒng)設計計算計算4.1 設計計算需氧量AOR需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，并應扣除剩余活性污泥排放所減少的BOD5及NH3-N的氧當量（此部分用于細胞合成，并未耗氧），同時還應考慮反硝化脫氮產生的氧量。碳化需氧量D1式中 kBOD的分解速度常數(shù)，d-1,取k=0.23 tBOD5實驗的時間，取t=5d硝化需氧量D2式中 N0進水總氮濃度，kg/m3 Ne出水NH3-N濃度，kg/m3反硝化脫氮產生的氧量D3式中 NT為反硝化脫氮的硝態(tài)氮量NT的計算為：微生物同化作用去除的總氮NW:被氧化的NH3-N=進水

14、總氮量出水氨氮量用于合成的總氮量=200025573.69=1401.31（mg/L）所需脫硝量=進水總氮量出水總氮量用于合成的總氮量=200040573.69=1386.31（mg/L）需還原的硝酸鹽氮量NT=2001386.3110-3=277.26（kg/d）故總需氧量AOR= D1 +D2 -D3 =2195.16+1289.15-792.96=2691.35（kgO2/d）=112.14（kgO2/h）最大需氧量與平均需氧量之比為1.4，則AORmax=1.4AOR=1.4112.14=157（kgO2/h）去除1kgBOD5的需氧量4.2 標準需氧量將設計計算需氧量AOR換算成標準

15、狀態(tài)下的需氧量SOR:式中 Cs(20)水溫20時清水中溶解氧的飽和度，mg/L Csm(T)設計計算水溫T時好氧反應池中平均溶解氧的飽和度，mg/L T設計計算污水溫度，T=25 CL好氧反應池中溶解氧濃度，取2mg/L 污水傳氧速率與清水傳氧速率之比，取0.82壓力修正系數(shù)，；本例工程所在地區(qū)大氣壓為1.013105（Pa），故=1污水中飽和溶解氧與清水中飽和溶解氧之比，取0.95查表得水中溶解氧飽和度：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L空氣擴散器出口處絕對壓力：式中 H空氣擴散器的安裝深度，本工程選用拉法爾射流曝氣器，安裝深度為7.5m P大氣壓力，p=1.0

16、13105Pa空氣離開好氧反應池時氧的百分比Ot:式中 EA為空氣擴散裝置的氧的轉移效率，取EA=35%好氧反應池中平均溶解氧飽和度：標準需氧量為：相應最大時標準需氧量為：SORmax=1.4SOR=1.4=8.64（kg/h）好氧反應池平均時供氣量為：最大時供氣量為：Gsmax=1.4Gs=8226.67(m3/h)=137.11(m3/min)取140(m3/min)4.3 供風管道計算供風管道指風機出口至曝氣器的管道 干管流量Qs=查表得，流速v=5.94（m/s），沿程阻力損失i=0.46Pa/m，干管管徑=700mm供風管道沿程阻力h11式中 i單位管長阻力（Pa/m） L風管長度（m）T溫度為T時，空氣密度的修正系數(shù)，當空氣溫度為15時，T =1.02；當空氣溫度為20時，T =1.00p大氣壓力為p時的壓力修正系數(shù)，當p=0.1MPa時，p =1.0 支管流量Qs單=查表得，流速v=11.87（m/s），沿程阻力損失i=4.25Pa，支管管徑=350mm4.4 所需空氣壓力p