曝气生物滤池计算18页word文档

1、曝气生物滤池计算5主要构筑物与设备参数(一)格栅见草图：1 .栅条的间隙数：设栅前水深h = 0.1m ,栅前流速u1 =0.4m /S过栅流速u = 0.6 m/S栅条间宽度e=20mm,格栅安装倾斜角 a=60on=QmaxX (Sina) 1/2/(bhv)=0.00463X (Sin60o) 1/2/ (0.018X 0.1 x0.6)弋42 .栅条宽度：设栅条宽度为 S=0.01mB=S(n- 1)+bn=0.0ix (4 1) +0.018X 4 = 0.102m3 .进水水渠道渐宽部分长度：设进水水渠宽B1=0.06m,渐宽部分展开角a1 = 20ol1=(B-B1)/(2tga

2、1)= (0.102-0.06) / (2tg20o) = 0.06m4 .栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度l2=l1/2 = 0.06/2 = 0.03m5 .通过格栅的水头损失：设栅条为矩形断面，取k=2.5h1= B (s/b) 4/3sin 认 k(v2/2g)= 2.5X2.42X (0.01/0.018) 4/3 X0.866X(0.62/19.6)= 0.044 m6 .槽后槽总高度：取栅前渠道超高 h2=0.1m，有总高度 H=h+h1+h2=0.1+0.1+0.044=0.244m7 .栅槽总长度：L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tga=0.06+0.03+0.5+0.

3、8+0.2/tg60g 1.413m8 .每日渣量：取 W1 = 0.07m3/103m3 （污水）所以，W= Qmaxx W1 x 86400/K2/1000= 0.0463X 0.07X 86400/2.5/1000Q 0.0112m3/d W0.2m3/d栅渣量极小，适宜人工清渣。（2） 水解酸化池体的计算（ 1）水解（酸化）池有效池容V 有效是根据污水在池内的水力停留时间计算的。水解（酸化）池内水力停留时间需根据污水可生化性、 进水有机物浓度、 当地的平均气温情况综合而定， 一般为 2.5-4.5h.考虑综合情况，本工程设计中水力停留时间取T = 4 h本工程设计流量 Q = 400

4、m3/d =16.67 m3/h,取T = 4 h则有效池容为：水解酸化池的有效容积 V有效=QT式中 V 有效水解酸化池的有效容积， m3 ,Q进入水解酸化池的废水平均流量,m3/h ;T废水在水解酸化池中的水力停留时间 , h本工程 Q = 16.67 m3/h,T = 4 h弋入公式后：V 有效=16.67 X 4 = 66.68 m3 ,对于水解酸化反应器,为了保持其处理的高效率,必须保持池内足够多的活性污泥,同时要使进入反应器的废水尽量快地与活性污泥混合 ,增加活性污泥与进水有机物的接触,这就要求上升流速越高越好。但过高的上升流速又会破坏活性污泥层对进水中SS的生物截留作用,并对活性

5、污泥床进行冲刷,从而将活性污泥带入反应器的出水系统中,使活性污泥流失并使出水效果变差,所以保持合适的上升流速是必要的。 根据实际工程经验，水解酸化池内上升流速V 上升一般控制在0.8-1.8 m/h 较合适。 本工程的上升流速V上升 取0.8 m/h ,所以水解酸化池的有效高度为：H1 = V 上升 XT = 0.8 X 4 = 3.2 m为了保证污水进入池内后能与活性污泥层快速均匀地混合， 所以本设计在池体下部专门设有多槽布水区。 每条布水槽的截面为上宽下窄的梯形， 其高度为 0.4 m ，下部水力流速为 1.4 m/h ，上部水力流速为 0.8 m/h 。池内实际有效高度为H有效=H1 +

6、 0.4 = 3.2 + 0.4 = 3.6 m加上池内超高取0.4 m水解池实际总高度为H = H有效+ 0.4 = 3.6 + 0.4 = 4 m 。按有效池容计算，水解池有效截面积为：S截面1 = V有效/ H有效 = 66.68 / 3.6 = 18.52 m2 按上升流速计算，水解池有效截面积为：S 截面 2 = Q / V 上升 =16.67 / 0.8 = 20.84 m2 由于S截面2大于S截面1 ,水解池实际截面积取S截面=20.84m2 ,实际取S截面=20 m2 ,取池宽4 m则池长5 m。（ 2）水解（酸化）反应池布水系统设计水解酸化反应器良好运行的重要条件之一是保障污

7、泥与废水之间的充分接触， 为了布水均匀与克服死区， 水解酸化池底部按多槽布水区设计， 并且反应器底部进水布水 系统应该尽可能地布水均匀。水解酸化池的布水系统形式有多种， 布水系统兼有配水和水力搅拌的功能，为了保证这两个功能的实现，需要满足以下原则。1、确保各单位面积的进水量基本相同，以防止发生短路现象；2、 尽可能满足水力搅拌需要， 保证进水有机物与污泥迅速混合；3、易观察到进水管的堵塞，并当堵塞发生后很容易被清除。（3） C / N 曝气生物滤池C / N 上向流曝气生物滤池将水解（酸化）池出水中的碳化有机物进行好氧生物降解，并将 TKN转化为氨氮并进行氨氮的部分硝化。上向流曝气生物滤池主要

8、包括缓冲配水室， 曝气系统， 承托层和滤料层，出水系统， 反冲洗系统等，所以曝气生物滤池的计算主要包括上述各部分的计算。（4） 1第 169 面(1) C / N 曝气生物滤池池体的设计在本工程中，由于处理对象为医疗废水， 曝气生物滤池的作用包括对污水中有机物的去除和对污水中的营养物质如氨氮、磷的去除。 C / N 曝气生物滤池主要用于去除污水中的有机污染物并进行部分硝化脱氮， 其池体的设计计算分按有机负荷法计算与按有机物降解动力学公式计算两种方法， 由 于按有机负荷法计算方法比较成熟，所以本工程滤池池体按有机负荷法计算。按有机负荷法计算的设计参数主要是 BOD有机负荷，COD有机 负荷和水力

9、负荷。设计时根据 BOD有机负荷进行计算，并用 COD有 机负荷和水力负荷进行校核。当进水BOD为71-140 mg/L时，BOD容积负荷可达1.3 - 2.6 kgBOD/(m3滤料 d ,而其COD有机负荷一般控制在 6 kgCOD/(m3 滤料d以下，空塔水力负荷一般为 1.5 - 3.5 m3 /(m2 h)之间。C / N 曝气生物滤池按有机负荷法计算的计算公式见下表：在本工程中，经水解(酸化)池每天进入C / N 曝气生物滤池的污水量Q = 400 m3/d,在C / N 曝气生物滤池中，每天所要求去除的 BOD5 的重量为： WBOD = (Q CBOD)/1000代入数据后，则

10、： WBOD = 400 X (121-30) /1000 = 36.4 kg/d取BOD有机负荷qBOD = 1.3 kgBOD/(m3滤料d，则所需滤料体积V 滤料 =AWBOD / qBOD = 36.4 / 1.3 = 28 m3采用COD有机负荷进行校核：当滤料体积为 28 m3 时，每天经C / N 曝气生物滤池去除的COD的重量为：zWCOD = (Q CCOD)/1000式中 WBOD 在曝气生物滤池中每天需去除的 COD重量， kg/dQ -每天进入曝气生物滤池的废水量，m3/d ； CBOD 进入曝气生物滤池的 COD浓度差，mg/L.代入数据后，则： WBOD = 400

11、 x (300 - 100) /1000 = 80 kg/d实际上，C / N曝气生物滤池内COD的有机负荷为：qBOD = WCOD/ V 滤料=80/28 = 2.86 kgCOD/(m3 滤料 d所以，C / N曝气生物滤池内的实际COD有机负荷小于6kgBOD/(m3滤料 d，满足要求。一般来说，曝气生物滤池内的滤料层高度 H滤料在2.5-4.5 m之间。 在水力负荷一定的条件下， 滤料层高则污水与微生物的接触时间长，出水效果好，但相对所需鼓风机的压头也较高，能耗相对也大；滤料层低则污水与微生物的接触时间短， 出水效果相对差些， 但所需鼓风机的压头也低些， 能耗相对也小些。 根据国内外

12、已建成运行的曝气生物滤池实际情况，本工程取滤料层高度H 滤料 = 2.5 m ，则曝气生物滤池的截面积S截面 计算如下：S截面=V滤料 / H 滤料 = 28/2.5 = 11.2 m2滤池结构一般可采用圆形， 正方形和矩形结构， 对于圆形结构在同样的面积下，其周长比正方形少12% ，因此，本设计截面采用圆形布置，则半径为 1.89 m ，实际取 R = 2 m 。 当滤池总截面积为 11.2 m2 时，空塔水力负荷复核如下：实际 q 水力=Q / S截面=400 / 11.2 / 24 = 1.50 m3 /(m2-h),满足要求。为考虑进入滤池的废水均匀流过滤料层， 在滤料承托层下部设计有

13、缓冲配水室，其高度 H配水一般为1.2 - 1.5 m ,考虑到滤头和配 水室内布水，布气管的安装方便，以及便于配水室的清洗， 本工程取 H 配水 =1.2 m ， 并在配水室池壁考虑设置检修入孔；另外，考虑到滤池反冲洗时滤料的膨胀，在滤料层上部保证有0.8 - 1.0 m的清水区，本工程取清水区高度H清水 =0.8 m ；滤池的超高取H超高 =0.3 m,承托层高H承托 =0.3 m,则滤池的总高为：H = H滤料 + H配水+H清水+ H超高 + H承托 =2.5+ 1.2 + 0.8 + 0.5 + 0.3 =5.3 m污水在曝气生物滤池滤料层高度中的空塔停留时间 t = 2.5/1.5

14、=1.67 h， 而根据运行经验， 滤池在装满滤料后废水在滤料层中的实际停留时间约为空塔停留时间的 1/2 左右，即 0.83 h。( 2)曝气生物滤池配水系统一般滤池的配水系统有大阻力，中阻力和小阻力等三种形式， 曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力形式。 考虑到曝气生物滤池采用气水联合反冲洗， 所以滤头采用长柄滤头， 长柄滤头在正常运行时起均匀布水作用， 在反冲洗时起布水，布气作用。 曝气生物滤池所选用的长柄滤头在结构形式上与给水滤头有差别， 由于良种滤头所作用的介质和选用的滤料不一样， 所以其缝隙的尺寸和开缝方向也不一样， 滤头结构也有差别。 曝气生物滤池所选用的长柄滤头为 EPT-1型

15、，滤水帽，滤水管为一体成型，每个 滤头共有滤缝20条，每条滤缝L x B = (8mm X2mm)+ 0.05mm, 滤缝总面积为3.2 cm2/个。每平方米布置36个滤头，开孔比(3 = 1.152%流量系数a = 0.8,滤池的水力负荷区B = 0.8 L/(cm2 - S)则滤池中水通过配水系统的水头损失为：hl =( 区 B /a B )2 -62 g4 3.85X 10 10-4 m本工程设计中，滤池每平方米布置长柄滤头 36 个，每个间距为 150mm.( 3) 布气系统在曝气生物滤池设计中， 布气系统包括在滤池正常工作时的曝气系统和滤池反冲洗时的布气系统。1、 曝气系统 曝气生物

16、滤池的曝气系统早期采用的主要是穿孔管曝气， 但由于穿孔管曝气氧的利用率低， 同时在滤池中较容易堵塞，所以随着该工艺的发展， 国外有多种生物滤池专用空气扩散器问世并得到应用。 本工程设计中采用了生物滤池专用单孔膜曝气器， 该曝气器是针对曝气生物滤池的特点专门研制的， 具有空气扩散效果好， 氧第 18 页的利用率高，在滤料中不易堵塞的特点。C / N 曝气生物滤池的供氧量包括去除污水中BOD 的需氧量和氨氮部分硝化需氧量两部分。C / N 曝气生物滤池去除污水中单位重量BOD 的需氧量为： R0 = 0.82X A SBOD/TBOD + 0.32 S0/TBOD=0.82 X (103-30)0

17、0 + 0.32 X (44 + 103)=0.58 + 0.14= 0.72 kg即去除IkgBOD需要提供0.96kg O2 ,则C / N曝气生物滤池每 天去除BOD需提供的总氧量为：R0 = Q X ASBOEX R0 =400X ( 103-30) - 1000X 0.72= 21.024 kg在C / N曝气生物滤池中TKN将转化为氨氮，使得污水中实际氨 氮浓度升高。根据试验结果，在C / N曝气生物滤池处理医疗废水时， 滤池污水中的实际氨氮量约为30mg/L,出水要求氨氮量为15mg/L,则氨氮部分硝化每天的需氧量为：RN = Q X4.57 N0 =400 X 4.57 X (

18、30-15) + 1000= 27.420 kg则去除污水中BOD 的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量(标态)合计为：ER = R0 + RN = 21.024+ 27.420 = 48.444 kg当滤池氧的利用率为 EA = 30%时，从滤池中逸出气体中含氧量的百分率 为：Qt =21 X (1- EA )= 21X (1- 0.3 )= 15.7%79 +21X (1- EA )79 +21X (1- 0.3 )当滤池水面压力 P = 1.013 x 105 Pa,暴气器安装在滤池水面下H = 3.0 m 深度时，曝气器处的绝对压力为：Pb = P + 9.8 x 103 H = 1.013

19、 x 105 + 9.8 乂 103 x 3.2 = 1.307则当水温为25时.清水中饱和溶解氧浓度为 Cs = 8.4 mg/L>25时滤池内混合液溶解痒饱和浓度的平均值Csm(25) 为 :Csm(25) = Cs x ( QP b+= 8.4 x ( 15.7+.307422.026 X 105422.026= 8.56 (mg / L)当水温为 25 时， C / N 曝气生物滤池实际需氧量R 为：R = E R0Csm(25)ax 1.024 20 Bp Cs(2S)对于医疗废水，a=0.8 , (3=0.9, p =1,而且假定滤池出水溶解氧浓度为3 mg/L,代入公式后：

20、R = ER0Csm(25)ax 1.024 T0 Bp Cs(2S)=48.444 X 8.560.8X 1.024 25-20 (0.9X 1 X 8.4-3)=100.95C / N 曝气生物滤池总供气量为：EGs = R100100.95100 = 1121.70m3/d = 46.74 m3/h =0.78 m3/min0.3EA0.3 x 30每个单孔膜滤池专用曝气器供气量为0.2-0.3 m3/ （个 h）,取曝气器供气量为0.25 m3/ （个 h）,则C / N曝气生物滤池需曝气 器数量为 n = EGs x 60/0.25 = 0.78X 60/0.25 = 187 个，为

21、安装方便 实际选用曝气器180 个,曝气器的布置间距为125mm.2、 反冲洗布气系统C / N 曝气生物滤池的反冲洗采用气水联合反冲洗，反冲洗过程通过EPT-1 型长柄滤头完成，起反冲洗系布气系统可参照给水排水设计手册给水快滤池的设计。（ 4）滤料层，承托层曝气生物滤池中的滤料是微生物膜的载体，同时兼有截留悬浮物质的作用，所以滤料选用合适的、与否直接影响大滤池的处理效果。曝气生物滤池中可以采用的滤料种类很多， 但合适的滤料首先必须具备大比表面积， 比表面积大可以西服大量的微生物膜， 使滤池单位容积中的微生物量大大提高， 从而提高有机物的去除效率； 其次滤料的空隙率，密度必须合适，有利于滤池的

22、气，水反冲洗；另外滤料还必须具备交好的机械强度和交好的耐磨性能， 并且应有交好的化学稳定性和不含对微生物，人类健康有毒的物质。本次设计的曝气生物滤池中选用了球形陶粒作为滤料。 在设计中，由于进入 C / N 曝气生物滤池的污水为水解酸化池出水，其中喊有一定量的悬浮物， C / N 曝气生物滤池的作用除去除污水中的有机物和部分氨氮硝化外， 还需对悬浮物进行截留， 所以选用了直径为 3-5mm的球形陶粒滤料，按一定的级配填装。由于陶粒粒径较小， 为防止滤头堵塞而不能直接田庄在承托滤板上，所以在陶粒层下部宜设置有承托层。承托层选用鹅卵石，并按一定的级配布置，总高度为 0.2 m。 5） 滤池出水系统

23、C / N 曝气生物滤池出水系统采用单侧出水，并在出水口设计为 60o 斜坡和设置栅形稳流板，以降低出水口处的水流流速， 在反冲洗时有可能被带至出水口处的陶粒与稳流板碰状，导致流速降低而在该处沉降，并沿斜坡下滑回滤池中。由于采用单侧出水， 所以正常运行时的出水槽与反冲洗排水槽在同一侧，正常运行时，反冲洗排水槽出水总管阀门关闭，处理后出水从正常出水槽直接排放； 反冲洗时，打开反冲洗排税草出水总管阀门，反冲洗排水直接由反冲洗排水槽出水总管排走， 而不进入正常出水槽。 6） 6）C / N 上向流曝气生物滤池的详细设计参数和结果：1，名称： C / N 上向流曝气生物滤池池数： 一座尺寸：4m x

24、3m x 5m污泥浓度： 8-10 g/L配水形式： 专用滤头布水系统出水类型：栅形稳流器，单堰出水排泥形式： 反冲洗排泥曝气形式： 无堵塞滤池专用单孔膜曝气器空气来源：鼓风机24-48 h反冲洗形式：气水联合反冲洗反冲洗周期： 根据实际运行情况而定，一般填料： 圆形陶粒容积负荷：1.3 kgBOD/(m3滤料 d ,正常供氧量:3.14 kgO2/ h (25反冲洗排水含SS 量： 400-450 mg/L反冲洗水速: 15m/h反冲洗气速:50m/h2、 设备及材料部分圆形陶粒滤料a 比表面积 : 1.5-1.8 m2 /cm3性能参数:粒径3-5 mm数量 :115 m3滤层级配: 有级

25、配堆积密度: 0.9-0.95 g/cm3密度 :1.8-2.3 g/cm3b 滤池专用单孔膜曝气器数量 :180 个性能参数 : 膜孔直径1mm空气流量：0.2- 0.3 m3/ (个 h)安装密度36 个/ m2c 滤池专用长柄滤头数量 :432 个性能参数:滤头楔型缝隙2mm滤头长度440mm安装密度: 36个/ m2(7)接触消毒池设计参数；设进水 Q = 400 m3/d = 0.0046 m3/s = 16.67 m3/h停留时间： 1.5h设停留时间 HRT = 1.5 h ,尺寸确定：1、池体容积：长X宽X高为：V1 = QT =16.67 * 1.5 =25.0( m3)4.

26、0X3.0X2.8 m32、设有效水深为2.5 m,超高为0.3 m池子格数： 1 个池深： 2.5 +0.3 = 2.8 m有效水深：2.5 m3、设池子为一格最大投氯量： 5.0mg/L设计池子长宽高为：4.0X 3.0X 2.8= 33.6 m34、实际消毒池容积：V2 = 4.0X 3.0 X 2.5=30.0 m3 >16.67X 1.5 =25.0 m3所以满足有效停留时间要求。5、加氯量计算：设计最大投氯量为 5.0 mg/L则 每日加氯量为W = p q = 5.0 * 400 =2000 d/=2.0 kg/d =0.083 kg/h选用贮氯量为20kg的液氯钢瓶，每日

27、加氯量为1/10瓶。共贮用 2瓶，每日加氯机两台，单台加氯量为0.51.0kg/h.配置混水泵两台，混合装置：在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2 台,选用JWH-310-1机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆 叶宽度0.9m,功率4.0kw。6、加氯机74 型全玻璃加氯机，氯气从液氯瓶通过总阀减压后，经过进氯单向阀由氯压计出孔进入加氯机的混合室经水摄器的吸氯管由压力水将氯气通过投加管道加氯点， 投加是可氯瓶和补充水调节池阀的开启度进行调整。加氯机的主件由玻璃制作，具有耐腐蚀，构造简单，价格低廉等特点。1型氯压计出氯孔尺寸1mm,加氯量10kg/d,适合水压力20.2, 外形尺寸（长宽高） 500400170（ mm） ,重量 0.6kg(8) 清水池 清水池主要用于贮存一定量的处理后达标水,以提供个滤池进行反冲洗的水源,每次反冲洗用水量为 180m3, 清水池共 一座 ,长x宽x高=4X 3X3(9)鼓风机房, 反冲洗水泵房C / N 曝气生物滤池正常工作十需空气量为 0.78 m3/min ,反冲洗空气强度为50 m3/h,最大反冲洗气量为 4X3X50 =600 m3/h=10m3/min.选用两台GM20L型离心鼓风机，正常曝气时一用一备，反冲洗十两台同时起用,单机风量Q