污水UASB-反硝化-硝化计算书.(DOC)

1、蛟河市洁美垃圾处理厂渗滤液处理站成套设备采购工程初步设计方案某市生活垃圾填埋场渗沥液处理站工程计算书(200m3/d)二零一二年三月 XXI某市生活垃圾填埋场渗滤液处理站工程计算书1 概况1.2 进水流量垃圾渗沥液进水流量为200m3/d。1.3 设计计算进水水质工程水量m3/dCODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)PH进水水质2002000012000850300025006-91.4 设计计算出水水质序号控制污染物排放浓度限值1色度稀释倍数402化学需氧量CODCrmg/L1003生化需氧量BOD5mg/L304悬浮物mg/L305

2、总氮mg/L406氨氮mg/L257总磷mg/L38粪大肠菌群数个/L100009总汞mg/L0.00110总镉mg/L0.0111总铬mg/L0.112六价铬mg/L0.0513总砷mg/L0.114总铅mg/L0.11.5 各工艺单元去除效果项 目水量m3/dCODcr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)SS(mg/L)UASB进水200200001200015002000500出水2008000480015002000250去除率60%60%50%MBR进水2008000480015002000250出水200<800<24<15<

3、;40<5去除率90%99.5%99%98%98%NF进水200<800<24<15<40<5出水1508010<15<400去除率<90%<58%<100%排放要求100302540302 UASB的设计计算UASB 反响器进水条件1pH 值宜为6.57.8。2常温厌氧温度宜为2025，中温厌氧温度宜为3035，高温厌氧温度宜为5055。3COD:N:P=200:5:1。4UASB 反响器进水中悬浮物的含量宜小于1500mg/L。5废水中氨氮浓度应小于800mg/L。6废水中硫酸盐浓度应小于1000mg/L、COD/SO42-

4、比值应大于10。7废水中COD 浓度宜为2000mg/L20000mg/L。8严格限制重金属、碱土金属、三氯甲烷、氰化物、酚类、硝酸盐和氯气等有毒物质进入厌氧反响器。2.1 UASB反响池的有效容积式中：Q设计计算处理量，Q=200m3/d=8.33 m3/h；C0进水COD浓度，mg/L；NVCOD容积负荷，kgCOD/(m3·d)，取4kg/m3d中温负荷。A反响器横截面积，m2H反响器有效高度，mt水力停留时间，h2.2 UASB反响池的形状和尺寸升流式厌氧污泥床的池形有矩形、方形和圆形。圆形反响池具有结构稳定的特点，因此本次设计计算选用圆形池。圆形反响器具有结构稳定的优点，同

5、时建造费用比具有相同面积的矩形反响器至少要低12%，但圆形反响器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。单个或小的反响器可以建成圆形的，高径比应在13 之间。11?UASB升流式厌氧污泥床污水处理工程技术标准编制说明?反响池有效横截面积：式中：S有效反响池的有效横截面积，m2； hUASB 反响器的高度，一般为49m，取8m。取2座相同的UASB池，池面积为37.5m2。反响池直径：取反响池直径为d=7m。反响池实际横截面积：反响池的高度：取反响池高度h=8m。设反响池超高为0.5m，那么反响池实际高度H为：H=h+0.5=8+0.5=8.5(m)单个反响池的实际容积：反响池的体积有效系数：据相

6、关资料，反响池体积有效系数一般为7095%，故本次设计计算符合要求。2.3 进水分配系统的设计计算压力流进水，分支状穿孔管，设逆止阀，当水力筛缝隙为3mm5mm 时，出水孔大于15mm，一般在15mm25mm 之间；c. 需考虑设液体反冲洗或清堵装置，可以采用停水分池分段反冲，用液体反冲时，压力为1.0kg/cm22.0kg/cm2，流量为正常进水量的35 倍；2采用重力流布水方式(一管一孔)如果进水水位差仅仅比反响器的水位稍高水位差小于10cm会经常发生堵塞现象。因为进水水头缺乏以消除阻塞。当水箱中的水位三角堰的底部与反响器中的水位差大于30cm 时很少发生堵塞现象。a. 采用布水器布水时，

7、从布水器到布水口应尽可能少地采用弯头等非直管；b. 废水通过布水器进入池内时会吸入空气，直径大于2.0mm 气泡会以0.2m/s0.3m/s速度上升，在管道垂直段或顶部流速应低于这一数值；c. 上部管径应大于下部，可适当地防止大的空气泡进入反响器；d. 反响器底部较小直径可以产生高的流速，从而产生较强的扰动，使进水与污泥之间充分接触；e. 为了增强底部污泥和废水之间的接触，建议进水点距反响器池底保持150mm250mm的距离。布水点的设置：据下表，由于所取容积负荷为4.0 kg/m3d，因此每个点的布水负荷面积为0.52m2。本次设计计算池中共设置40个布水点，那么每点的负荷面积为：m2配水系

8、统形式：采用一管多孔式。设计计算参数：进水总管管径取200mm，流速约为1.7m/s；配水管的直径取100mm，流速约为2m/s；配水管中心距池底一般为200250mm，取250mm；出水孔孔径一般为1020mm，取15mm；出水孔孔距为1.02.0m。布水简图：2.4 三相别离器尺寸设计计算dv2v1b2b1图 三相别离器设计计算图图中：h1上部液面距反响池顶部高度，取0.5m； h2 集气罩顶以上的覆盖水深，取0.5m。下三角形集气罩回流缝的总面积：式中：V下下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速，V下宜小于0.5 m/h，取V下=0.4 m/h。下三角形集气罩之间的直径距离：实际流

9、速V下=0.39 m/h下三角形集气罩底水平宽度：下三角形集气罩斜面高度：h3=b1×tan式中：三角形集气罩斜面的水平夹角，一般为55°60°，取=55°。h3= 1.65×tan55=2.36m上下三角形集气罩之间回流缝流速V上：(圆台侧面积公式)式中：S上上三角形集气罩回流缝面积m2； CE上三角形集气罩回流缝的宽度，CE>0.2m，取CE=1.0m；CF上三角形集气罩底宽，上三角形集气罩底宽与下三角形集气罩底宽的差值需大于200mm，取CF=4m；EH=CE×sin55=1×sin55=0.82mEQ=2EH+

10、CF=2× 0.82+4 =5.64mV上< V下<2m/h , 符合要求。上三角形集气罩高度：h5= 复核：当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为Va，同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着Va和Vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法那么，那么有：式中：IG=CH=CE×cos55=1×cos55=0.57mEH= CE×sin55=1×sin55=0.82mHG=CI=CF-b2=4-3.7=0.3mEG=EH+HG=0.82+0.3=1.12mGA=EG×tan55

11、=1.12×tan55=1.6mh4=IG+GA=0.57+1.6=2.17mAE=EG/cos55=1.12/cos55=1.95mBE=CE×tan55=1×tan55=1.43mAB=AE-BE=1.95-1.43=0.52m要使气泡别离后进入沉淀区的必要条件是：l 在消化温度为25，沼气密度 =1.12g/L；水的密度 =997.0449kg/m3；l 水的运动粘滞系数V=0.0089×10-4m2/s；取气泡直径d=0.01cm根据斯托克斯Stokes公式可得气体上升速度Vb为：式中 Vb气泡上升速度cm/sg 重力加速度cm/s2 碰撞系数，

12、取0.95 废水的动力粘度系数，g/(cm.s)    =v水流速度 ,Va=V2=0.55m/h 满足 ，符合要求1.7 三相别离器与UASB高度设计计算三相别离器总高h=h5+h4=2.86+2.17=5.03mUASB反响池总高为8m，超高h1=0.5m别离出流区高4.84m，反响区高4.16m，其中污泥床高2m，悬浮层高2.16m。2.5 排泥系统的设计计算UASB池反响区的污泥沿高程呈两种分布状态，下部约1/31/2的高度范围内污泥固体浓度高达4080gVSS/L或60120gVSS/L，称为污泥床层。污泥床层以上约占反响区总高度的1/31/2的区域范围

13、内污泥浓度较小，约为525gVSS/L或530gVSS/L，称为污泥悬浮层。 本设计计算中，反响池最高液面为8.5m，其中沉淀区高4.84m，污泥浓度1=0.5gSS/L；悬浮区高2.16m，污泥浓度2=2.0gSS/L；污泥床高2m，污泥浓度3=15.0gSS/L。反响池内污泥总量BOD污泥负荷污泥负荷表示反响池内单位容量的活性污泥在单位时间内承受的有机质质量。产泥量计算一般情况下，可按每去除1kgCOD产生0.050.10kgVSS计算。本工程取X=0.07kgVSS/kgCOD，那么产泥量为：式中 Q设计计算处理量，m3/d Sr去除的COD浓度，kgCOD/m3取VSS/SS=0.8，

14、那么污泥含水率P为98%，因含水率95%，取s=1000kg/m3，那么污泥产量为污泥龄的计算排泥系统设计计算在USAB池池底设排泥管，每3个月排泥一次，污泥返回垃圾填埋场。排泥管选DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管。2.6 出水系统的设计计算溢流堰设计计算沉淀区的出水系统一般采用出水渠，一般每个单元三相别离器沉淀区设一条出水渠，池中设有2个单元三相别离器，出水槽共有2条，槽宽bc0.3m反响池流量:设出水槽槽口附近水流速度Vc=0.2m/s,那么 槽口附近水深hcf: 取，槽口附近水槽深hc为0.25m，出水槽坡度为0.01溢流堰设计计算90°三角堰，堰高100mm，堰

15、口宽200mm。2.7 沼气收集系统设计计算设4根沼气收集支管，1根沼气收集总管，设计计算COD 去除率为60%。厌氧沼气产率为每降减1kgCOD产生0.35m3的沼气，沼气甲烷含量为65%。沼气量Q=20000×60%×200×10-3×0.35=840m3/d2.10 厌氧循环泵的选择外表水力负荷：式中：Q单池流量，Q=4.17 m3/h； S反响池实际截面积，S=38.47 m2。外表水力负荷一般小于0.7m3/(m2·h)，故符合要求。厌氧循环泵的计算：UASB 反响器内废水的上升流速宜小于0.5m/h，取0.4 m/hQ=s·

16、;v=38.47×0.4=15.39 (m3/h)循环泵流量=15.39-4.17=11.22 (m3/h)，取15(m3/h)扬程为：式中 HST静扬程，吸水井的最枯水位或最低水位与净化构筑物进口水面标高差，为8mhs吸水管路水头损失hd输水管路水头损失hs+hd=0.5mh平安水头，一般为12m取扬程为15m。3 MBR池的设计计算3.1 一级反硝化、硝化池设计计算 反硝化池有效容积VDi VDi = 式中：XNH4-N设计计算进水NH4-N负荷总量XNH4-N=RDi设计计算反硝化率，RDi = 95%MLVSS挥发性悬浮污泥，取污泥浓度为4000mgMLSS/L，f=，那么挥

17、发性悬浮污泥浓度为2800 mgMLVSS/Lqdn,T设计计算反硝化速率qdn,2020时反硝化速率常数，取0.12kgNO3-N/(kgMLVSS·d)温度系数，取1.08T设计计算温度25 VDi = 取600 m3。取有效高度为7.7m，那么横截面积S=那么反响池直径约为9.96m。取10。设计计算反响池总高H=8.5m反响池的总容积V=(d/2)2H=3.14*(10/2)2*9=706.5m3，有效容积为588.75m3， 硝化池有效容积VNiVNi = s + 其中a、b为经验公式参数：a = 3.17m³/db = 218.42m³/dKd = 0

18、.0086 * 1.1(T-15) = 0.0223s = 式中：Aae硝化污泥所需泥龄硝化菌比增长速率式中：硝化菌最大比增长速率N出水氨氮浓度，为150mg/LkO2氧的半速系数，为1.3 mg/LO2反响池中溶解氧浓度，为2 mg/LpH=7.2硝化污泥所需最小泥龄硝化污泥所需泥龄式中：选用平安系数K=3取1900 m3取有效高度为7.4m，横截面积为1900/7.4=256.76m2，直径=18m设计计算反响池总高H=8.5。反响池的总容积V=(d/2)2H=3.14*(9)2*9=2289.06m3，有效容积为1907.55m3。取2000。一级反硝化、硝化池总面积为324.66 m2

19、，半径为10.2m，取10m，那么一级反硝化池短弧圆心角约为128°。3.2 二级反硝化、硝化池设计计算 反硝化池有效容积VDi VDi = 式中：qNi设计计算反硝化速率，为一级反硝化速率的0.20.5倍，取qNi=0.35qdn,T=0.350.18=0.063超滤进水比=8XNO3-N硝氮去除总量VDi = 取600 m3取有效高度为7.1m，那么横截面积S=84.5m2。那么反响池直径约为10.38m。取10.5m设计计算反响池总高H=8.5。 二级硝化池有效容积VNi2 = Quf*t= (200/24)*10*6式中：t水力停留时间，为7h取600 m3取有效高度为6.8

20、m，那么横截面积S=88.24m2。那么反响池直径约为10.6m，取11。设计计算反响池总高H=8.5m。4曝气系统设计计算计算4.1 设计计算需氧量AOR需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，并应扣除剩余活性污泥排放所减少的BOD5及NH3-N的氧当量此局部用于细胞合成，并未耗氧，同时还应考虑反硝化脱氮产生的氧量。碳化需氧量D1式中 kBOD的分解速度常数，d-1,取k=0.23 tBOD5实验的时间，取t=5d硝化需氧量D2式中 N0进水总氮浓度，kg/m3 Ne出水NH3-N浓度，kg/m3反硝化脱氮产生的氧量D3式中 NT为反硝化脱氮的硝态氮量NT的计算为：微生物同化作用去除的总氮NW:被

21、氧化的NH3-N=进水总氮量出水氨氮量用于合成的总氮量=200025573.69=1401.31mg/L所需脱硝量=进水总氮量出水总氮量用于合成的总氮量=200040573.69=1386.31mg/L需复原的硝酸盐氮量NT=200×1386.31×10-3=277.26kg/d故总需氧量AOR= D1 +D2 -D3 =2691.35kgO2/d=112.14kgO2/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，那么AORmax=1.4AOR=1.4×112.14=157kgO2/h去除1kgBOD5的需氧量4.2 标准需氧量将设计计算需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR:式中 Cs(20)水温20时清水中溶解氧的饱和度，mg/L Csm(T)设计计算水温T时好氧反响池中平均溶解氧的饱和度，mg/L T设计计算污水温度，T=25 CL好氧反响池中溶解氧浓度，取2mg/L 污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.82压力修正系数，；本例工程所在地区大气压为1.013×105Pa，故=1污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取0.95查表得水中溶解氧饱和度：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L空气扩散器出口处绝对压力：式中 H空气扩散器的安装深度，本工程选用拉法尔射流