AO生物脫氮工藝設(shè)計(jì)計(jì)算

1、A1/O生物脫氮工藝設(shè)計(jì)計(jì)算1. 已知條件(1) 設(shè)計(jì)流量 Q=40000m3/d(2) 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) BOD5濃度S0=130mg/L; TSS濃度X0=180mg/L; TN0=40mg/L; NH3-N=25 mg/L; TP=3.5 mg/L; CODcr=220 mg/L(3) 設(shè)計(jì)出水水質(zhì) BOD5濃度Se<=20mg/L; TSS濃度Xe<=20mg/L; TNe<=20mg/L; NH3-N<=8 mg/L; TP<=1mg/L; CODcr2. 設(shè)計(jì)計(jì)算(按BOD5負(fù)荷計(jì)算)(1) 設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算根據(jù)手冊知道：(1) 設(shè)計(jì)參數(shù)計(jì)算 假設(shè)BOD5污泥

2、負(fù)荷:NS= BOD5/(kgMLSS·d)污泥指數(shù): SVI=150回流污泥濃度XR=106*r/SVIr考慮污泥在沉淀池中停留時(shí)間，池深，污泥厚度等因素的系數(shù)取r=1.2 則XR=106(mg/L)根據(jù)手冊 回流污泥比 R=50%100% 取R=100%曝氣池混合液污泥濃度 Xkg/m3=R*XR/(R+1)=1*8000/2=4000mg/L=4TN去除率 N%=( TN0- TNe)/ TN0=(40-20)/40=50內(nèi)回流比 R內(nèi)%=/(1-)=0.5/(1-0.5)=100(2) A1/O池主要尺寸計(jì)算曝氣池總有效容積Vm3=Q設(shè)L0/ NSX=40000×&

3、#215;4000)=10000m3又生化反應(yīng)池中好氧段容積與缺氧段容積之比 V1/V2=34取V1/V2=4則V1=8000 m3 V2=2000 m3有效水深 h=5.0m好氧反應(yīng)池的尺寸總?cè)莘eV1=8000m3, 設(shè)反應(yīng)池兩組。單組池容V1單= V1/2=4000 m3單組有效面積S1單=V1單/h=4000/5.0=800m2采用5廊道式, 廊道寬b1=反應(yīng)池長度L1=S1單/5 b1=800/(5×5.0)=32m校核 b/h=/5.0=1 (滿足b/h=12) L/b=32/5.0=(滿足L/b=510)超高取1.0,則反應(yīng)池總高H=5.0+1.0=6 m缺氧反應(yīng)池的尺寸

4、總?cè)莘eV2=2000 m3, 設(shè)反應(yīng)池兩組。單組池容V2單= V1/2=1000 m3單組有效面積S2單=V2單/h=1000/5.0=200m2長度與好氧池寬度相等, 為L=25m, 池寬=S2單/L=200/25=8m采用3廊道式,則廊道寬b2=8/3=m污水在A1/O池內(nèi)停留時(shí)間 t=V/Q=10000/40000=0.25d=6h水力停留時(shí)間A1:O=1:(34) 取A:O=1:4則A1停留時(shí)間為t1=1.2h; O段停留時(shí)間t2進(jìn)水管 兩組反應(yīng)池合建,進(jìn)水與回流污泥進(jìn)入進(jìn)水豎井,經(jīng)混合后經(jīng)配水渠、進(jìn)水潛孔進(jìn)入缺氧池反應(yīng)池進(jìn)水管設(shè)計(jì)流量Q1=Q=40000/86400=3/s管道流速采

5、用V=/s則管道過水?dāng)嗝鍭=Q10.463 m2管徑d=(4A/)1/2=(4×)1/2=取進(jìn)水管徑為DN800mm較核管道流速v=Q/A=0.463/(0.8/2)2×=/s回流污泥渠道 反應(yīng)池回流污泥渠道設(shè)計(jì)流量QRQR=R×Q=1×40000/86400=0.463 m3/s渠道流速v=0.8m/s則渠道斷面積A=QR8=0.578m2取渠道斷面b×h=×較核流速v=0.463×0.6)=0.77 m/s渠道超高取渠道總高為0.3= m污泥回流管道QR=0.463 m3/s若管道流速R= m/s那么管徑d=(4A/)1

6、/2=(4×)1/2=取回流污泥管徑為DN800mm較核管道流速v=Q/A=0.463/(0.8/2)2×=/s進(jìn)水豎井 反應(yīng)池進(jìn)水孔尺寸：進(jìn)水孔過流量: Q2=(1+R)×Q/2=0.463 m3/s孔口流速v=0.7 m/s孔口過斷面積A=Q20.66 m/s孔口尺寸取1.2 m×0.6 m進(jìn)水豎井平面尺寸2.2 m×1.6 m出水堰及出水豎井 出水流量Q3=0.463 m3/s孔口流速v=0.7 m/s孔口過斷面積A=Q30.66 m/s孔口尺寸取1.2 m×0.6 m出水豎井平面尺寸2.0 m×1.6 m按矩形堰流量

7、公式：Q3=mb2gH3/2 m3/s式中：孔口當(dāng)做堰寬的話即b= ，流量系數(shù)m取0.45, 已知流量Q3=0.463 m3/s 所以堰上水頭H= 出水管管道流速采用V=m/s則管道過水?dāng)嗝鍭=Q1=0579 m2管徑d=(4A/)1/2=(4×0.579/)1/2=0.86m取出水管徑為DN800mm較核管道流速v=Q/A=0.463/(0.8/2)2×=/s（3）剩余污泥量水溶解性BOD5 S= Se×f×TSS(1-kt××20×(1-×5K為BOD的分解速率常數(shù)好氧池設(shè)計(jì)污泥齡 首先確定硝化速率N(取設(shè)計(jì)P

8、H=7.2),硝化速率N0.098(T-15) N/(N+10(0.05T-1.158) O2/(ko2+O2)1-0.833(7.2-PH)0.098(10-15) ×8×2/(8+10×10-1.158)/(1.3+2)-1式中：NNH3-NA的濃度，mg/L K02氧的半速常數(shù)，mg/L 02反應(yīng)池中的溶解氧濃度，mg/L硝化反應(yīng)所需的最小泥齡m=1/N選用安全系數(shù)K=3設(shè)計(jì)污泥齡=Km=3××d生物污泥產(chǎn)量PX=YQ(Se-S)/(1+Kdc)對于生活污水, 污泥產(chǎn)率系數(shù)0.65之間, Kd則取Y=0.6 內(nèi)源代謝系數(shù)KdPX×

9、;×22.05)=1410.78(kg/d)對存在的惰性物質(zhì)和沉淀池的固體流失量可采用下式計(jì)算PS=Q(X1-Xe)=40000××0.7-0.020)=1360(kg/d)X1為進(jìn)水懸浮固體中惰性部分(進(jìn)水TSS-進(jìn)水VSS)的含量因?yàn)?.7=VSS/TSS剩余污泥量X= PX+ PS=1410.78+1360=2770.78(kg/d)去除每1kgBOD5產(chǎn)生的污泥量=X/Q(S0-Se)40000× ()=0.63(kgDS/kgBOD5)（4）曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)需氧量AOR 需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，并扣除剩余活性污泥排放所減少的BO

10、Du及NH3-N的氧當(dāng)量(此部分用于細(xì)胞合成，并未好氧)，同時(shí)還應(yīng)考慮反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量。AOR=碳化需氧量+硝化需氧量-反硝化脫氮產(chǎn)氧量=（去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧當(dāng)量）+（NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N氧當(dāng)量）-反硝化脫氮產(chǎn)氧量(或者用式AOR=aQ（S0-Se）+bVXv)計(jì)算A、 碳化需氧量D1D1=Q(S0-S)/(1-kt)-1.42 PX =40000×(0.13-0.00641)/(1-×5)×(kgO2/d)式中：kBOD的分解速率常數(shù)，d-1tBOD5的試驗(yàn)時(shí)間，取t=5天B、 硝化需氧量D2D2=4.6Q(No-

11、Ne)×12.4%×PX×40000××12.4%×5230.91=2904.29(kgO2/d)式中：N進(jìn)水總氮濃度，kg/m3N0出水NH3-N濃度，kg/m3，其余意義同前C、反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量D3 D3t Nt 為反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量需還原的硝酸鹽氮量Nt=Q Not/1000 Not為所需脫硝量微生物同化作用去除的總氮NWNW=0.124Y(So-S)/(1+ Kd×××17.64)=4.8(mg/L)被氧化的NH3-N=進(jìn)水總氮量-出水氨氮量-用于合成的總氮量 =40-8-4.8=27.2(

12、mg/L)所需脫硝量=進(jìn)水總氮量-出水總氮量-用于合成的總氮量 =40-20-4.8=15.2(mg/L)需還原的硝酸鹽氮量Nt=40000×15.2/1000=608(kg/d)則D3×608=1738.88(kgO2/d)故總需氧量:AOR= D1+ D2-D3=5230.91+2904.29-1738.88=6396.32(kgO2/d) =266.51(kgO2/h)最大需氧量與平均需氧量之比為1.4,則AORmax×6396.32=8954.85(kgO2/d)=373.11(kgO2/h)去除每1kgBOD5的需氧量=AOR/Q(S0-Se) =639

13、6.32/(40000×(0.13-0.02)=1.45(kgO2/kgBOD5) 標(biāo)準(zhǔn)需氧量 采用鼓風(fēng)曝氣,微孔曝氣器敷設(shè)于池底,距池底,淹沒深度,氧轉(zhuǎn)移效率EA=20%,將設(shè)計(jì)需氧量AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量SORSOR=AOR×CS(20)/(CSm(T)-CL) ×(T-20)式中：T為設(shè)計(jì)污水溫度, T=25CL為好氧反應(yīng)池中溶解氧濃度,取2mg/L為壓力修正系數(shù), ×105×105,故此=1查表得水中溶解氧飽和度:CS(20)=9.17 mg/L CSm(25)=8.38 mg/L空氣擴(kuò)散器出口處絕對壓力:Pb×103

14、H式中：H為空氣擴(kuò)散器的安裝深度P為大氣壓力Pb×105×103××105(PA)空氣離開好氧反應(yīng)池時(shí)氧的百分比Ot：Ot=21(1-EA)/(79+21(1-EA)= 21(1-20%)/(79+21(1-20%)=17.54%好氧反應(yīng)池中平均溶解氧飽和度:CSm(25)= CS(25)( Pb×105)+17.54/42)×(1.385/2.066+17.54/42)=9.12 mg/L 標(biāo)準(zhǔn)需氧量為：×××1×9.12-2)×(25-20) =9872.54(kg/d)=411.

15、36(kg/h) 相應(yīng)最大時(shí)標(biāo)準(zhǔn)需氧量為: SORmax×9872.54(kg/d)=13821.56(kg/d)=575.90(kg/h) 好氧反應(yīng)池平均時(shí)供氣量為： GSA××20)=6856(m3/h)0.3表示標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0.1Mpa，20BC）下每立方米空氣中含氧量（kgO2/m3）最大時(shí)供氣量: GmaxS×6856=9601.2(m3/h) 曝氣器數(shù)量計(jì)算(以單組反應(yīng)池計(jì)算)a、 按供氧能力計(jì)算曝氣器數(shù)量 N=SOR/qcqc為充氧能力,kgO2/(h·個(gè))采用剛玉鐘罩式微孔曝氣器,參照鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程,工作水深,在供風(fēng)量q=1

16、3m3/(h·個(gè))時(shí),曝氣器氧利用率EA=20%,服務(wù)面積0.250.8m2,充氧能 力qc=kgO2/(h·個(gè)),則:N=2056(個(gè)) b 以微孔曝氣器服務(wù)面積進(jìn)行較核f=F/N=5×5×40/205686(m2)<0.8(m選用GYZZ178-2的曝氣器 供風(fēng)管道計(jì)算. 供風(fēng)管道系指風(fēng)機(jī)出口至曝氣器的管道。a、 干管 供風(fēng)干管采用環(huán)狀布置流量QS= Gmax/2=9601.2/2=4800.6(m3/h)供風(fēng)干管流速取值范圍在1015m/s取V=10m/s則管徑d=(4QS/V)1/2=(4××10)1/2=0.412 m

17、取管徑DN400mmb支管.單側(cè)供氣支管:QS單=1/5 Gmax/2=1/5×4800.6=960.12(m3/h)流速V=10 m/s則管徑d=(4QS/V)1/2=(4××10)1/2=取支管管徑DN200mm雙側(cè)供氣:QS單=2/5 Gmax/2=2/5×4800.6=1920.24(m3/h)流速V=10 m/s則管徑d=(4QS/V)1/2=(4××10)1/2=取支管管徑DN250mm 所需空氣壓力p（相對壓力） P=h1+h2+h3+h4+h式中 h1供風(fēng)管道沿程阻力，MPa； h2供風(fēng)管道局部阻力，MPa； h3曝氣器淹沒水頭，MPa； h4曝氣器阻力，微孔曝氣h4<=0.0040.005 MPa；h4=0.004 MPa h富余水頭，h=0.0030.005 MPa,取h=0.005 MPa. 取h1+h2a 1 MPa=100m水柱P=0.002+0.038+0.004+0.005=0.049 MPa=49(KPa)、厭氧池?cái)嚢杵鞯倪x擇（以單組反應(yīng)池計(jì)算） 厭氧池