某污水廠反硝化濾池設計計算

1、1第七章 設計依據(jù)和指導思想7.1設計依據(jù)7.2設計規(guī)范及標準189182002城市雜用水水質(GB/T18920-2002)27.3主要設計原則7.3.1根據(jù)招標文件要求，選用供貨范圍之一的工藝方案進行設 計，該套技術工藝先進成熟，運行穩(wěn)定定可靠。7.3.2采用質量優(yōu)良的設備及產品，確保污水處理設施能夠長期 穩(wěn)定運行。7.3.3在工藝設計細節(jié)上進行優(yōu)化，在確保污水處理出水穩(wěn)定達 到規(guī)定的標準的前提下，處理設施投資省、占地少、能耗低、節(jié) 省運行費用。，充分考濾工藝操作的管理方便，確保系統(tǒng)長期運行穩(wěn)定、可靠、安全實用，并具有較好的生產環(huán)境和勞動條件。，改善污水處理站及周圍環(huán)境。，重視消防、安全工

2、作。，總體布局合理美觀。7.4設計范圍7.4.2本方案設計邊界范圍為工藝流程框圖中雙點畫線框以內的 相關部分。3詳見本設計方案工藝流程部分 。第八章 設計基礎資料8.1地理位置XX地處河北省中南部，位于北緯3726 - 3846，東經113 31115 29之間，東與衡水接壤，南與邢臺毗連，西與 山西為鄰，北與保定為界。轄區(qū)總面積1 5848平方公里。8.2城市性質XX市是河北省省會，1925年開始設市、舊稱石門市，1948年 初改稱為XX市，它是我國建市較早，有一定工業(yè)基礎的較大城市，經過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已成為我國華北重要工業(yè)基地，并是全國 的紡織、化工、醫(yī)藥、電子工業(yè)中心之一。同時又是河北

3、省的政 治、經濟、文化、科學、教育中心。8.2氣象條件XX地處暖溫帶、半濕潤、半干旱季風型大陸性氣候，四季分 明。年平均氣溫：12.9 C極端最高氣溫：42.7 C極端最低氣溫：-26.5C多年平均降水量：537.2mm4年內降水量的6080%集中在68月份，春冬季節(jié)干旱少 雨，年際變化懸殊。8.3本系統(tǒng)設計進水條件(1)進水水量本合同設計規(guī)模為日平均流量50萬mVday，總變化系數(shù)1.3，高峰設計流量28431riVh。(2)進水水質進生物濾池構筑物水質指標：XX橋東污水處理廠生物濾池進水水質值序號項目要求設計值1BOD5(mg/L)302CODcr(mg/L)703SS(mg/L)304T

4、N(mg/L)655NO3-N(mg/L)576NH4+-N (mg/L)57TP(mg/L)78水溫(C)14-258.4本系統(tǒng)設計出水要求主導風向：次主導風向： 風頻率：冬季平均風速夏季平均風速最大積雪厚度：最大凍土厚度：年平均雷曝日數(shù)為:東南風(夏季)西北風(冬春季)10%1.8米/秒1.5米/秒19厘米53厘米5高效沉淀池處理后出水達到下表要求:表8-2序號項目要求設計值1BOD5(mg/L)122CODcr (mg/L)503SS(mg/L)134TN(mg/L)155TP(mg/L)N2_4H2NH2OH2屆10補充碳源， 本投標文件采用投加甲醇的方 案解決有機碳不足的問題。此時有

5、機物的需要量為：Cm=2.47NO3-N+1.53NO3-N+0.87DO并按考濾30%的余量計算10.2反硝化生物濾池工藝描述本投標系統(tǒng)的反硝化生物濾池為三級串聯(lián)后置反硝化生物濾池， 濾池配置為兩組28格，每組14格，單格平面尺寸為12680mM 9270mm附設有反沖洗廢水池和廢水泵、鼓風機房及壓縮空氣系統(tǒng)等。每組每格反硝化濾池的進水閘閥、排水閥、反沖洗水閥、反沖洗 氣閥、出水調節(jié)閥以及排氣閥均采用氣動閥門，供氣由空壓機供氣，由電磁閥控制開閉。濾池設計為分流進水，定水位形式。每格濾池各 設一個進水閥門。 濾池水位由濾池出水堰控制， 濾池采用向上流過濾， 濾池出水接至總出水管排至高效沉淀池。

6、二級處理后的污水經中間提升泵站提升進入生物濾池總進水槽， 由總進水槽分配至每格生物濾池進水管，每格生物濾池進水管將污水 送至濾池底部，污水自下而上以一定的流速流經生物濾料， 濾料上長 滿生物膜，污水與生物膜相接觸，在生物膜微生物的作用下，消耗有 機物碳源，分解污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，從而使污水得到凈化， 達到脫碳、 脫氮的目的。 同時充滿濾料的濾床可以有效的截留水中的 懸浮物質，去除SS從而使污水能得到進一步澄清。系統(tǒng)設有碳源 投加系統(tǒng)， 當碳源不足時， 可通過投加少量的甲醇來彌補， 確保脫氮 所需碳源，保證脫氮效果。由于微生物的不斷繁殖，生物膜逐漸增厚，超過一定厚度后，吸 附的有機物，在傳

7、遞到濾料表面的微生物之前已被代謝。此時，濾料 表面的內層微生物因得不到有機營養(yǎng)而進入內源代謝，失去其粘附在 濾料上的性能， 脫落下來。這時濾池則需要進行沖洗。本反硝化生物 濾池沖洗采用氣水聯(lián)合沖洗， 沖洗水采用生物濾池出水， 由反沖洗水 泵進行沖洗， 沖洗空氣則采用羅茨鼓風機供氣。沖洗水排至反沖洗廢 水池，回流繼續(xù)處理。沖洗強度通過自動控制系統(tǒng)進行控制，確保沖 洗得有效、徹底，又保證濾床及生物群不被破壞， 從而在沖洗結束11后， 系統(tǒng)可以盡快的回復其工藝性能。 每格濾池交替進行沖洗， 反沖洗周 期大于12小時。系統(tǒng)自控設有沖洗有2種形式：正常強度的沖洗和超強度的沖洗， 兩種沖洗的沖洗時間、沖洗

8、流量不同，超強度沖洗流量更大，時間更 長，這此參數(shù)均可通過電腦進行調節(jié)。 沖洗是在與正常過濾的相同方 向進行的，使用已過濾的清水。反沖洗水泵提供反沖洗水，工藝鼓風 機提供沖洗空氣。系統(tǒng)設有布水系統(tǒng)，確保反硝化濾池進水及沖洗水及沖洗空氣配 水配氣均勻。布水系統(tǒng)整體混凝土濾板和調節(jié)濾頭的布水系統(tǒng)，濾頭 及底模采用聚苯乙烯材質， 材料耐腐蝕強。 并且濾頭具有保證氣水共 同沖洗時空氣的均勻分配。濾頭系統(tǒng)的設計，除了考慮空氣沖洗時， 整個濾板上的分配均勻外， 還考慮風機了起動時空氣進流涌動的脈沖。系統(tǒng)設有循環(huán)水泵， 當處理水量低時， 可通過處理水循環(huán)來保證 濾池的水負荷滿足要求， 從保證不同原水流量情況

9、下濾池的正常運行。系統(tǒng)的控制總控制臺以協(xié)調濾池控制臺及反沖洗設備的工作狀 態(tài)。反硝化濾池的控制系統(tǒng)采用“分散控制、集中管理” ，各單格濾 池旁設分控柜（就地柜）一個，控制濾池的過濾及其閥門，包括反沖 洗時的相關閥門。整個濾池設公共柜一個，安裝于濾池集中控制室，處理各分控柜的反沖洗申請，以及反沖洗設備的控制。各分控柜和公 共柜通過工業(yè)控制網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 并設上位機監(jiān)控站 一臺，動態(tài)顯示濾池工藝工作狀況、設備運行狀況、反沖洗參數(shù)設置 等。該系統(tǒng)可實現(xiàn)整個濾池工藝的無人職守、 全自動化控制。 該控制 系統(tǒng)具備運行穩(wěn)定、安全、可靠、能耗低、操作簡單、明了、維護方 便、快捷、適應性強等特點

10、。此系統(tǒng)是建立在PLC基礎上，由濾池控制單元和公共控制單元組 成。濾池控制單元可實現(xiàn)下列功能： 自動控制無人操作的濾池的過濾和反沖洗一旦出現(xiàn)故障，將生產損失限于故障單元 使操作員能人工或自動啟動反沖洗 用計時器和/或水頭損失的啟動自動反沖洗 濾池控制單元向負責控制和故障排除工作的操作人員顯示最多 的數(shù)據(jù)，包括但不限于：12濾池水頭損失 濾池狀態(tài)：反沖洗、等候反沖洗、生產中、停止或故障 已經反沖洗的上一個濾池自各個濾池上一次沖洗的過濾時間 閥門狀態(tài)：開、關或故障 反沖洗廢水泵狀態(tài)：可用、開、關或故障 氣洗鼓風機狀態(tài)：可用、開、關或故障 當一個濾池需要時， 公共控制單元負責在對下列各項進行檢查后

11、自動開始反沖洗：壓縮空氣壓力高 反沖洗泵和鼓風機為可用狀態(tài) 無其它沖洗濾池 濾池上設有反映出各濾池的進水水質、液位、堵塞狀況、反沖洗 過程控制液位計等自動控制儀表。具體詳見自動控制5.2系統(tǒng)自動控控制系統(tǒng)技術性能描述（1）反硝化濾池所需濾料計算 濾料體積按下式計算VDN=Q（N0-Ne）/1000qND式中：VDN：所需反硝化濾料體積（m3）Q:進入濾池的日平均污水量(m3/d)No：進水中硝態(tài)氮濃度(mg/l)Ne：出水中硝態(tài)氮濃度(mg/l)qND:濾料的反硝化負荷，kg NQN/m3濾料.d,城市污水一般 取o.8-4.o由招標文件給定的進水水質條件：Q=500000X 1.3=6500

12、00(m3/d)(注：1.3為小時變化系數(shù)。)No=57(mg/l)Ne= 15(TN)-5(NH4-N)=10(mg/l)qND=2.82(針對城市污水反硝化特性取值) 故反硝化濾料體積為：VDN=Q(N0-Ne)/1000qND=650000X (57-10) - (1000 X 2.82)33=10833 m3取10860 m3(2)反硝化濾池平面設計濾池總面積按下式計算：A= VDN/H13H:濾料層的高度：2.5-4.5m根據(jù)招標文件提供土建條件,取濾料層高度為：H=3.0m則濾池總面積A= VDN/H32=10860 m3.0m=3290.9m為保證濾池配水均勻,濾池按28格設計。

13、則單格池的面積為A單=3290.9mi-28=117.5卅取長邊12.68m,則濾池短邊：9.27單池尺寸：12.68mX 9.27m(3)反硝化濾池高度設計取：配水區(qū)高度：0.95m承托層高度：0.3m濾料層高度：3.3m清水區(qū)高度：1.1m超高：0.94m濾池總高: H總=0.95+0.3+3.0+1.1+0.94=6.29m與招標文件提供的土建條件圖相符(4)濾池循環(huán)系統(tǒng)設計 回流比取日平均水量的60%，平均小時回流水量為：500000mVd - 24h/d x 60%=12500鬲設計選用8臺回流水泵，6用2備，每臺回流水泵參數(shù)為： 流量Q=2083m3/h， 揚程H=4m(5)濾池水

14、沖洗系統(tǒng)計算 濾池水沖洗系統(tǒng)分為四組，每組分別負責7格濾池的沖洗，每組沖洗系統(tǒng)每次只反沖一個濾池，依次輪流進行。濾池水沖洗強度?。?.4L/(m2.s)一般5-6 L/(m2.s)每格濾池需要的沖洗水量為：5.4L/(m2.s) x 1 2 1 .2 m2(單格濾池面積)x 3.6=2356.128 m2/h根據(jù)現(xiàn)場高差條件、濾池水頭損失、管道及局部阻力損件，確 定水泵揚程為12m。故每組沖洗系統(tǒng)選三臺Q=1180mh TMH=12m的離心泵，兩用1備。四組共需反沖洗水泵12臺(8用4備)(6)氣沖洗系統(tǒng)計算考濾到氣水聯(lián)合反沖洗，而水沖洗分四組設計。故氣沖洗系統(tǒng) 按同時對14四格濾池進行沖洗考

15、濾。氣沖洗強度取：13.45L/(m2.s) 一般12-18 L/(m2.s)則需要的沖洗空氣量為：13.45 L/(m2.s) x 121.2m2x 4x 3.6=23474 m3/h選4臺羅茨鼓風機同時工作， 單臺風量為：23474 m3/h-4=5868.5 m3/h,取5880 m3/h。根據(jù)濾池水位、阻力損失、管道沿程及局部阻力損失，風壓選900 mbar。氣沖洗選用Q=5880 nm/h P=900 mbar羅茨鼓風機6臺，4用2備。（1）進水碳源校核由于反硝化需要消耗碳源，每將1mg的N03-N轉化為氮氣，需要消耗2.86mg有機物（溶解性COD。反硝化生物濾池進水COD濃 度小

16、于等于70mg/l,般溶解性COD僅占65%。，故進水中的有機物 最多僅夠去除硝態(tài)氮的量為：70X 0.65-2.86=15.9mg/l?？紤]到進水濃度在70mg/l的下限及 其他因素影響。這部份有機物于去除的硝態(tài)氮按13mg/l計算。因此，要保證污水中所有硝態(tài)氮完全完全成反硝化，必須投加碳 源。（2）完全反硝化需甲醇投加量的計算采用投加甲醇的方法來補充碳源。由于進水中NOJ-N為57mg/l（NC2-N）含量按0計），出水中 剩余NOJ-N按10mg/l,廢水中溶解氧濃度按0.5mg/l。需投加甲醇的 量按下式計算：15Cm=2.47NO3-N+1.53NO2-N+0.87DO=2.47X（57-13-10）+1.53 X0+0.87X0.5=84.5 mg/l考濾30%的余量，實際每天需投加的甲醇量為：84.5 x 1.3=109.85mg/l故甲醇用量按110mg/l投加計算由于滿負荷按高效沉淀池處理出水為日處理廢水50萬m,考慮到濾池反洗，沉淀池排泥等因素影響，考濾損失水量為5%，因此反硝化濾池實際處理水量為：33500000m3x (1+5%)=525000 m3故系統(tǒng)每天需投加的甲醇總量為：33525000 m x 120 g/ m - 1000=63000kg按高效沉淀池處理出水500000m3/d考慮，噸水甲醇投加量為：63000kg-500000n