AO生物脱氮工艺设计计算

1、A1/O生物脱氮工艺设计计算1. 已知条件(1) 设计流量 Q=40000m3/d(2) 设计进水水质 BOD5浓度S0=130mg/L; TSS浓度X0=180mg/L; TN0=40mg/L; NH3-N=25 mg/L; TP=3.5 mg/L; CODcr=220 mg/L(3) 设计出水水质 BOD5浓度Se<=20mg/L; TSS浓度Xe<=20mg/L; TNe<=20mg/L; NH3-N<=8 mg/L; TP<=1mg/L; CODcr2. 设计计算(按BOD5负荷计算)(1) 设计参数计算根据手册知道：(1) 设计参数计算 假设BOD5污泥

2、负荷:NS= BOD5/(kgMLSS·d)污泥指数: SVI=150回流污泥浓度XR=106*r/SVIr考虑污泥在沉淀池中停留时间，池深，污泥厚度等因素的系数取r=1.2 则XR=106(mg/L)根据手册 回流污泥比 R=50%100% 取R=100%曝气池混合液污泥浓度 Xkg/m3=R*XR/(R+1)=1*8000/2=4000mg/L=4TN去除率 N%=( TN0- TNe)/ TN0=(40-20)/40=50内回流比 R内%=/(1-)=0.5/(1-0.5)=100(2) A1/O池主要尺寸计算曝气池总有效容积Vm3=Q设L0/ NSX=40000×&

3、#215;4000)=10000m3又生化反应池中好氧段容积与缺氧段容积之比 V1/V2=34取V1/V2=4则V1=8000 m3 V2=2000 m3有效水深 h=5.0m好氧反应池的尺寸总容积V1=8000m3, 设反应池两组。单组池容V1单= V1/2=4000 m3单组有效面积S1单=V1单/h=4000/5.0=800m2采用5廊道式, 廊道宽b1=反应池长度L1=S1单/5 b1=800/(5×5.0)=32m校核 b/h=/5.0=1 (满足b/h=12) L/b=32/5.0=(满足L/b=510)超高取1.0,则反应池总高H=5.0+1.0=6 m缺氧反应池的尺寸

4、总容积V2=2000 m3, 设反应池两组。单组池容V2单= V1/2=1000 m3单组有效面积S2单=V2单/h=1000/5.0=200m2长度与好氧池宽度相等, 为L=25m, 池宽=S2单/L=200/25=8m采用3廊道式,则廊道宽b2=8/3=m污水在A1/O池内停留时间 t=V/Q=10000/40000=0.25d=6h水力停留时间A1:O=1:(34) 取A:O=1:4则A1停留时间为t1=1.2h; O段停留时间t2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反应池进水管设计流量Q1=Q=40000/86400=3/s管道流速采

5、用V=/s则管道过水断面A=Q10.463 m2管径d=(4A/)1/2=(4×)1/2=取进水管径为DN800mm较核管道流速v=Q/A=0.463/(0.8/2)2×=/s回流污泥渠道 反应池回流污泥渠道设计流量QRQR=R×Q=1×40000/86400=0.463 m3/s渠道流速v=0.8m/s则渠道断面积A=QR8=0.578m2取渠道断面b×h=×较核流速v=0.463×0.6)=0.77 m/s渠道超高取渠道总高为0.3= m污泥回流管道QR=0.463 m3/s若管道流速R= m/s那么管径d=(4A/)1

6、/2=(4×)1/2=取回流污泥管径为DN800mm较核管道流速v=Q/A=0.463/(0.8/2)2×=/s进水竖井 反应池进水孔尺寸：进水孔过流量: Q2=(1+R)×Q/2=0.463 m3/s孔口流速v=0.7 m/s孔口过断面积A=Q20.66 m/s孔口尺寸取1.2 m×0.6 m进水竖井平面尺寸2.2 m×1.6 m出水堰及出水竖井 出水流量Q3=0.463 m3/s孔口流速v=0.7 m/s孔口过断面积A=Q30.66 m/s孔口尺寸取1.2 m×0.6 m出水竖井平面尺寸2.0 m×1.6 m按矩形堰流量

7、公式：Q3=mb2gH3/2 m3/s式中：孔口当做堰宽的话即b= ，流量系数m取0.45, 已知流量Q3=0.463 m3/s 所以堰上水头H= 出水管管道流速采用V=m/s则管道过水断面A=Q1=0579 m2管径d=(4A/)1/2=(4×0.579/)1/2=0.86m取出水管径为DN800mm较核管道流速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为BOD的分解速率常数好氧池设计污泥龄 首先确定硝化速率N(取设计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的浓度，mg/L K02氧的半速常数，mg/L 02反应池中的溶解氧浓度，mg/L硝化反应所需的最小泥龄m=1/N选用安全系数K=3设计污泥龄=Km=3××d生物污泥产量PX=YQ(Se-S)/(1+Kdc)对于生活污水, 污泥产率系数0.65之间, Kd则取Y=0.6 内源代谢系数KdPX×

9、;×22.05)=1410.78(kg/d)对存在的惰性物质和沉淀池的固体流失量可采用下式计算PS=Q(X1-Xe)=40000××0.7-0.020)=1360(kg/d)X1为进水悬浮固体中惰性部分(进水TSS-进水VSS)的含量因为0.7=VSS/TSS剩余污泥量X= PX+ PS=1410.78+1360=2770.78(kg/d)去除每1kgBOD5产生的污泥量=X/Q(S0-Se)40000× ()=0.63(kgDS/kgBOD5)（4）曝气系统设计计算 设计需氧量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减少的BO

10、Du及NH3-N的氧当量(此部分用于细胞合成，并未好氧)，同时还应考虑反硝化脱氮产生的氧量。AOR=碳化需氧量+硝化需氧量-反硝化脱氮产氧量=（去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧当量）+（NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N氧当量）-反硝化脱氮产氧量(或者用式AOR=aQ（S0-Se）+bVXv)计算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的分解速率常数，d-1tBOD5的试验时间，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进水总氮浓度，kg/m3N0出水NH3-N浓度，kg/m3，其余意义同前C、反硝化脱氮产生的氧量D3 D3t Nt 为反硝化脱氮产生的氧量需还原的硝酸盐氮量Nt=Q Not/1000 Not为所需脱硝量微生物同化作用去除的总氮NWNW=0.124Y(So-S)/(1+ Kd×××17.64)=4.8(mg/L)被氧化的NH3-N=进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量 =40-8-4.8=27.2(

12、mg/L)所需脱硝量=进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量 =40-20-4.8=15.2(mg/L)需还原的硝酸盐氮量Nt=40000×15.2/1000=608(kg/d)则D3×608=1738.88(kgO2/d)故总需氧量:AOR= D1+ D2-D3=5230.91+2904.29-1738.88=6396.32(kgO2/d) =266.51(kgO2/h)最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则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) 标准需氧量 采用鼓风曝气,微孔曝气器敷设于池底,距池底,淹没深度,氧转移效率EA=20%,将设计需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SORSOR=AOR×CS(20)/(CSm(T)-CL) ×(T-20)式中：T为设计污水温度, T=25CL为好氧反应池中溶解氧浓度,取2mg/L为压力修正系数, ×105×105,故此=1查表得水中溶解氧饱和度:CS(20)=9.17 mg/L CSm(25)=8.38 mg/L空气扩散器出口处绝对压力:Pb×103

14、H式中：H为空气扩散器的安装深度P为大气压力Pb×105×103××105(PA)空气离开好氧反应池时氧的百分比Ot：Ot=21(1-EA)/(79+21(1-EA)= 21(1-20%)/(79+21(1-20%)=17.54%好氧反应池中平均溶解氧饱和度:CSm(25)= CS(25)( Pb×105)+17.54/42)×(1.385/2.066+17.54/42)=9.12 mg/L 标准需氧量为：×××1×9.12-2)×(25-20) =9872.54(kg/d)=411.

15、36(kg/h) 相应最大时标准需氧量为: SORmax×9872.54(kg/d)=13821.56(kg/d)=575.90(kg/h) 好氧反应池平均时供气量为： GSA××20)=6856(m3/h)0.3表示标准状态（0.1Mpa，20BC）下每立方米空气中含氧量（kgO2/m3）最大时供气量: GmaxS×6856=9601.2(m3/h) 曝气器数量计算(以单组反应池计算)a、 按供氧能力计算曝气器数量 N=SOR/qcqc为充氧能力,kgO2/(h·个)采用刚玉钟罩式微孔曝气器,参照鼓风曝气系统设计规程,工作水深,在供风量q=1

16、3m3/(h·个)时,曝气器氧利用率EA=20%,服务面积0.250.8m2,充氧能 力qc=kgO2/(h·个),则:N=2056(个) b 以微孔曝气器服务面积进行较核f=F/N=5×5×40/205686(m2)<0.8(m选用GYZZ178-2的曝气器 供风管道计算. 供风管道系指风机出口至曝气器的管道。a、 干管 供风干管采用环状布置流量QS= Gmax/2=9601.2/2=4800.6(m3/h)供风干管流速取值范围在1015m/s取V=10m/s则管径d=(4QS/V)1/2=(4××10)1/2=0.412 m

17、取管径DN400mmb支管.单侧供气支管:QS单=1/5 Gmax/2=1/5×4800.6=960.12(m3/h)流速V=10 m/s则管径d=(4QS/V)1/2=(4××10)1/2=取支管管径DN200mm双侧供气:QS单=2/5 Gmax/2=2/5×4800.6=1920.24(m3/h)流速V=10 m/s则管径d=(4QS/V)1/2=(4××10)1/2=取支管管径DN250mm 所需空气压力p（相对压力） P=h1+h2+h3+h4+h式中 h1供风管道沿程阻力，MPa； h2供风管道局部阻力，MPa； h3曝气器淹没水头，MPa； h4曝气器阻力，微孔曝气h4<=0.0040.005 MPa；h4=0.004 MPa h富余水头，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)、厌氧池搅拌器的选择（以单组反应池计算） 厌氧池