AO生物脱氮工艺设计计算

1、Ai/O生物脱氮工艺设计计算1 .已知条件设计流量Q=40000m3/d设计进水水质BOD5浓度S0=130mg/L;TSS浓度X°=180mg/L;TN0=40mg/L;NH3-N=25mg/L;TP=3.5mg/L;COD*220mg/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<=8mg/L;TP<=1mg/L;CODcr<=60mg/LPH=6.07.0表2-1进出水水质及处理程度名标:、BODhCODex*3s却TN2阳8T4总瞬（以P计）*设计进水水质13022

2、0ISOp40，%3.投设计出水水质（唯儿）户刈蜷2g<20刖<1处理程度G）*62平仔p>8S,89卡)50>71.42 .设计计算（按BOD5负荷计算）（1）设计参数计算根据手册知道：Ai/O工艺设计参数比表8Uc京8.lA/OH艺ift计件融名称水力停闲时间HKTCh)溶*氧(叭/L)pH值®X(X)污泥龄ZCd)污泥负荷jVJk«BODj/ik«MLS5-d)j污泥浓度*2L)总靠负他kglN/X空d)J混合液回瓶比RJ%>而泥囹比比川(%)反用化就S-BODs/NO；-N数值A»:0.5-1.0(>2).0M

3、t2.5-6A：C=lM3-4)。段I2.A盘心近于等A/8.0-8.4.O段058.020-30>190.1-V.7(>0.J8)20005000(3000)>0.05200-50050-100*4表81/»工艺设计计算公式名称公式符号说明1空化反应池容积比卷34V|好虱段客枳(m3)%一球代段容枳(“)2.生化反应池总容积¥匕g=4等Q污水没计流取(濯/h)生物反应池进水BO%冰瞪(kg/m')MPOD污泥负碳3BaV(3MISSd)x连避敏度四S<s3.水力停佰时间V1=VC水力停留时间(h)4.病余污泥总w=w+J-岫+S,Q平x50

4、%x、=犷剜余污泥fit：Wd)a污湿产率系数1kgz3BO6,一般为0.5-0.7b污泥自身氧化速率(d"),一版为0.051r生物反应泄去除B0乌米度(恸启)。平一平均日污水流及(/%)X、一挥发性悬浮固钵法度(2d)Sr反应信去除的SS浓度()Sr-%-久8s分别为生化反应稳进出水的SS掖度(yd)50%不可降留和惰性悬浮物量CXVSS)占总悬浮物SKTSS)的百分数/系败.取QF5.购余活性河泥量*JJ-剩亲信性标源量小眼力6.而堀量Qs=1flooH-p)k显沔泥量(N/小一污谭含水率(必)-7.污泥的产.争%.X,盼一污泥帕(d)上最大需，it6,©QIf6N-

5、OD-E八八丁分别力1A6.L42%为气虱去除量f%/51押曰一硒塞氯去除Ckfi/ir?)P-M余阿滉融(、/d)xr骞余国性污泥量作即d)Xt-Fl渔污泥於度炮/d)9,圄流污泥溶度工=鉴与停留时闾,地身，污泥枇度有关的口W1系数*-较，=1.2.111-,id景气泡濯合薇充度M了片Krfl污泥国流以%)一二一一3一话回僚冢电JIL内国疸增|麻：1-.上鼓去S3.4动力学常效值八山的参考值动力学常油尻凿牛奶避水合或废水««4制浆废水生18污水城市度水MksV5Srt#W)Pt)0.40JM50,«在能0.470.2Cd5-6700U-也060.35-U.450

6、.05-0.1011(1)设计参数计算假设BOD5污泥负荷:Ns=0.13kgBODs/(kgMLSSd)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贝UXr=106*1.2/150=8000(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去除率小%=(TN0-TNe)/TN0=(40-20)/40=50内回流比R内%=叭1-力=0.5/(1-0.5)=100(2)Ai/O池主要尺寸计算曝气池总有效容

7、积Vm3=Q设L0/NsX=40000X130/(0.13X4000)=10000m3又生化反应池中好氧段容积与缺氧段容积之比Vi/V2=34取Vi/V2=4则Vi=8000m3V2=2000m3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Vi单=Vi/2=4000m3单组有效面积Si单=Vi单/h=4000/5.0=800m2采用5廊道式，廊道宽b1=5.0m反应池长度Li=Si单/5b1=800/(5X5.0)=32m校核b/h=5.0/5.0=1(满足b/h=12)L/b=32/5.0=6.4(满足L/b=510)超高取1.0,则反应池总高H=5.

8、0+1.0=6m缺氧反应池的尺寸总容积V2=2000m3,设反应池两组。单组池容V2单=Vi/2=1000m3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=2.7m污水在Ai/O池内停留时间t=V/Q=10000/40000=0.25d=6h水力停留时间Ai：O=1:(34)取A:O=1:4则Ai停留时间为t1=1.2h;O段停留时间t2=4.8h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/

9、86400=0.463m3/s管道流速采用V=1.0m/s则管道过水断面A=Qi/V=0.463/1.0=0.463m2管径d=(4A/41/2=(4X0.463/：i)1/2=0.77m取进水管径为DN800mm较核管道流速v=Q/A=0.463/(0.8/2)2XTt=0.9m/s回流污泥渠道反应池回流污泥渠道设计流量QRQr=rxQ=1X40000/86400=0.463m3/s渠道流速v=0.8m/s则渠道断面积A=QR/v=0.463/0.8=0.578m取渠道断面bxh=1.0mX0.6m较核流速v=0.463/(1.0X0.6)=0.77m/s渠道超高取0.3m渠道总高为0.6+

10、0.3=0.9m污泥回流管道Qr=0.463m3/s若管道流速r=0.8m/s那么管径d=(4A/力1/2=(4X0.463/：i)1/2=0.77m取回流污泥管径为DN800mm较核管道流速v=Q/A=0.463/(0.8/2)2xTt=0.9m/s进水竖井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量：Q2=(1+R)XQ/2=0.463m3/s孔口流速v=0.7m/s孔口过断面积A=Q2/v=0.463/0.7=0.66m/s孔口尺寸取1.2mX0.6m进水竖井平面尺寸2.2mX1.6m出水堰及出水竖井出水流量Q3=0.463m3/s孔口流速v=0.7m/s孔口过断面积A=Q3/v=0.463/0.7=

11、0.66m/s孔口尺寸取1.2mX0.6m出水竖井平面尺寸2.0mX1.6m按矩形堰流量公式：Q3=mb，2gH3/2m3/s式中：孔口当做堰宽的话即b=1.2m,流量系数m取0.45,已知流量Q3=0.463m3/s所以堰上水头H=0.38m出水管管道流速采用V=0.8m/s则管道过水断面A=Qi/V=0.463/0.8=0579m2管径d=(4A/41/2=(4X0.579/：i)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)2X：t=0.9m/s(3)剩余污泥量水溶解性BOD5S=S-1.42XfxTSS(1ekt)=130-1.42X0.

12、7X20X(1-e°23x5)=6.41mg/LK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NN(取设计PH=7.2),硝化速率好0.47e°.°98(T-15)N/(N+10Q051158)Oz/(ko2+O2)1-0.833(7.2-PH)=0.47e0.098(10-15)X8X2/(8+10(0.05x10-1.158)/(1.3+2)=0.17d-1式中：NNH3-NA的浓度，mg/LK02氧的半速常数，mg/L02反应池中的溶解氧浓度，mg/L硝化反应所需的最小泥龄8m=1/网=1/0.17=5.88d选用安全系数K=3设计污泥龄9=K8m

13、=3X5.88=17.64d则系统总设计泥龄=好氧池泥龄+缺氧池泥龄=17.64+17.64X2000/8000=22.05d生物污泥产量Px=YQ(Se-S)/(1+Kd瓦)对于生活污水，污泥产率系数Y值一般位于0.50.65之间，Kd值在0.050.1之间则取Y=0.6内源代谢系数Kd=0.05Px=0.6X40000(0.13-0.00641)/(1+0.05乂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)=40000X(0.180-0.180X0.7-0.020)=1360(kg/d)Xi为进水悬浮固体中惰性部分(进水T

14、SS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=AX/Q(S0-Se)=2770.78/40000X(0.13-0.02)=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BODu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

15、中NH3-N氧当量)-反硝化脱氮产氧量(或者用式AOR=a'Q(S0-Se)+b'VXv)计算A、碳化需氧量DiDi=Q(S0-S)/(1-e-kt)-1.42Px=40000X(0.13-0.00641)/(1-e-0-23x5)-1.42X1410.78=5230.91(kgO2/d)式中：kBOD的分解速率常数，d-1,去k=0.23tBOD5的试验时间，取t=5天B、硝化需氧量D2D2=4.6Q(No-Ne)-4.6X12.4%XPx=4.6X40000X(0.04-0.008)-4.6乂12.4%乂5230.91=2904.29(kgO2/d)式中：N进水总氮浓度，k

16、g/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D3D3=2.86NtNt为反硝化脱氮产生的氧量需还原的硝酸盐氮量Nt=QNot/1000Not为所需脱硝量微生物同化作用去除的总氮NwNw=0.124Y(So-S)/(1+Kd8)=0.124X0.6X(0.13-0.00641)/(1+0.05乂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(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=40000X15.2

17、/1000=608(kg/d)贝UD3=2.86X608=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=1.4AOR=1.4X6396.32=8954.85(kgO2/d)=373.11(kgO2/h)去除每1kgBOD5的需氧量=AOR/Q(S0-Se)=6396.32/(40000X(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0.2m,淹没深度3

18、.8m,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=AORXCs(20)/(a(BCSm(T)-CL)X1.024(T-20)式中：T为设计污水温度，T=25CCl为好氧反应池中溶解氧浓度，取2mg/LP为压力修正系数，p=工程所在地区大气压/1.013X105，本例工程所在地区大气压为1.013X105，故此p=1a为污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.85B为污水饱和溶解氧与清水饱和溶解氧之比，取0.9查表得水中溶解氧饱和度：Cs(20)=9.17mg/LCsm(25)=8.38mg/L空气扩散器出口处绝对压力：Pb=P+9.8X103H式中：H为空气

19、扩散器的安装深度P为大气压力Pb=1.013X105+9.8X103X3.8=1.385X105(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/(2.066X105)+17.54/42)=8.38X(1.385/2.066+17.54/42)=9.12mg/L标准需氧量为：SOR=6396.32X9.17/0.85乂(0.9乂1乂9.12-2)乂1.024(25-20)=9872.54(kg/d)=411.36(kg/h)相

20、应最大时标准需氧量为：SORmax=1.4SOR=1.4x9872.54(kg/d)=13821.56(kg/d)=575.90(kg/h)好氧反应池平均时供气量为:Gs=100SOR/0.3Ea=411.36X100/(0.3X20)=6856(m3/h)0.3表示标准状态（0.1Mpa,20C）下每立方米空气中含氧量（kgO2/m3）最大时供气量：Gmax=1.4Gs=1.4X6856=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4.0m,

21、在供风量q=13m3/（h个）时，曝气器氧利用率Ea=20%,服务面积0.250.8m2,充氧能力qc=0.14kgO2/（h个），则：N=575.900.14=2056（个）b以微孔曝气器服务面积进行较核f=F/N=5X5X40/2056=0.486（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昉1/2=(4X4800.6/3600乂1041/2=0.412m取管径DN400mmb、支管.单侧供气支管：Qs单=1/5Gmax/2=1/5X4800.6=960.12(m3/h)流速V=10m/s则管径d=(4Qs/Vti)1/2=(4X960.12/3600乂10：