水污染控制工程生物膜法BAF计算

1、曝气生物滤池工艺设计 曝气生物滤池工艺曝气生物滤池工艺设计设计q 曝气生物滤池的设计与计算内容包括：滤池池体、水力停留时间、水力负荷、曝气系统 、反冲洗系统等参数。 曝气生物滤池工艺设计曝气生物滤池工艺设计1 1滤池池体的设计与计算滤池池体的设计与计算q滤池池体的设计与计算主要包括滤料体积的确定以及滤池各部分尺寸的确定。目前比较流行的计算方法为有机容积负荷计算法，主要采用BOD负荷或NH3-N负荷作为计算依据。q在进行曝气生物滤池的计算时，首先需计算出滤池内滤料的体积，然后再计算其它部分尺寸。q曝气生物滤池的有机容积负荷是指每立方米滤料每 天 所 能 接 受 并 降 解 B O D 或 N H

2、3- N 的 量 ， 以kgBOD/m3滤料d或kgNH3-N/m3滤料d表示。 1 1滤池池体的设计与计算滤池池体的设计与计算 1 1）滤料的体积可根据容积负荷率）滤料的体积可根据容积负荷率N Nw w按计按计算：算： Q QS S W = W = （1-11-1） 1000N1000Nw w 式中： W W滤料的总有效体积，m m3 3； Q Q进入滤池的日平均污水量, m, m3 3/d/d； S S进出滤池的BODBOD5 5或NHNH3 3-N-N差值，mg/lmg/l； N Nw w B O DB O D5 5或 N HN H3 3- N- N 容 积 负 荷 率 ，kgBOD/m

3、kgBOD/m3 3d d BOD BOD5 5容积负荷率： 2 25kgBOD/m5kgBOD/m3 3滤料d d； NHNH3 3-N-N容积负荷率： 0.50.51.0kgNH1.0kgNH3 3- -N/mN/m3 3d d。 2 2） 曝气生物滤池总面积为：曝气生物滤池总面积为： W A= （1-2） H 式中： A曝气生物滤池的总面积，m2； H滤料层高度，m；q一般滤池中滤料层高度H为2.5m4.5m，但这要根据工程实际情况确定。高度过高则所需鼓风机的风压较高，能耗较大；高度过低则所需鼓风机的风压较小，能耗也较低，但滤池总面积增大。接上页接上页q考虑到单座滤池面积过大将会增加反冲

4、洗时的供水、供气量，同时不利于布水、布气的均匀，所以在滤池总面积过大时必须分格。根据经验，单格滤池的截面积a一般应控制100m2。所以在采用n座（n2）曝气生物滤池并联时，则每座滤池的面积为： A A a = a = （1-31-3） n n 式中： A曝气生物滤池的总面积，m2； a单格滤池的截面积，m2； n滤池座数，无量纲； 3 3） 曝气生物滤池总高度：曝气生物滤池总高度： 曝气生物滤池的总高度应包括配水室、承托层、滤料层、清水区、超高等高度。即曝气生物滤池的总高度为 H0 = H+h1+h2+h3+h4 （1-4） 式中： H0曝气生物滤池的总高度，m； H滤料层高度，m； h1配水

5、室高度，m； h2承托层高度，m； h3清水区高度，m； h4超高，m； 4 4）污水流过滤料层高度的停留时间：）污水流过滤料层高度的停留时间： a. 空塔停留时间 AH t1= 24 Q 式中：t1污水流过滤料层高度的空塔停留时间，h； b 实际停留时间： AH t = 24 Q 式中：t污水流过滤料层的实际停留时间，h； 滤料层的空隙率，圆形陶粒滤料=0.5；q对于采用曝气生物滤池处理生活污水或类似水质，其t1一般不小于30min。 5 5）水力负荷）水力负荷 Q q= （1-7） A24q水力负荷一般在25m3/m2h为宜。 q停留时间及水力负荷一般用来对计算进行 复核。6）举例举例 一

6、座日处理20000m3污水的城市污水处理厂，采用曝气生物滤池进行对BOD的降解，进水BOD5=153mg/l，要求出水BOD5=20mg/l，计算DC曝气生物滤池的尺寸。 解： 采用BOD5有机负荷计算法进行计算：取BOD容积负荷率Nw=3kgBOD/m3滤料d，则所需滤料体积为：W = Q S / 1 0 0 0 Nw= 2 0 0 0 0 （ 1 5 3 -20）/(10003)=886.7 m3 取滤料层高度H=4m，则曝气生物滤池总面积为： A= W /H= 886.7/4= 221.7 m2 接上页接上页滤池共分成4格，每格面积为： a= A / n= 221.7/4 =55.43

7、m2 考虑到方型池最节省，所以单格滤池定为方形池， 每格尺寸为7.45m7.45m。取配水室高度h1=1.2m，承托层高度h2=0.3m， 清水区高度h3=1.0m，超高h4=0.5m，则滤池总高度为： H0=H+h1+h2+h3+h4=4+1.2+0.3+1+0.5=7m污水流过滤料层的实际停留时间： t=AH24/Q= 221.74240.5/20000=0.532(h) 水力负荷： q= Q/ A24= 20000/221.724=3.76 m3/m2h 2 2供气量的计算与供气系统的设计供气量的计算与供气系统的设计 （1 1）微生物需氧量（）微生物需氧量（R R） 根据理论研究和实践经

8、验，对于除碳滤池总结出曝气生物滤池中微生物的需氧量（R）可用下式计算出： R=0.82R=0.82（BOD/BODBOD/BOD）+0.32+0.32（X X0 0/BOD/BOD） (1-(1-8)8) 式 中 ： R R 单 位 质 量 的 B O DB O D 所 需 的 氧 量 ， 无 量 纲（kg/kgkg/kg） BODBOD滤池单位时间内去除的BODBOD量，kgkg； BODBOD滤池单位时间内进入的BODBOD量，kgkg； X X0 0滤池单位时间内进入的悬浮物的量，kgkg；（2 2）供气量）供气量(G(Gs s) )q根据（1-8）公式计算出的曝气生物滤池实际需氧量R后

9、，还需换算成实际所需的空气量G，G与曝气装置和滤池的总体氧的利用率E有关，按下式计算： G Gs s= R/0.3 E= R/0.3 E （1-91-9） 根据（1-9）式计算出的空气量即为曝气生物滤池供气系统所需的供气量。q在曝气生物滤池的运行过程中，曝气不仅提供微生物所需的溶解氧，还起到了对滤料层的紊动，促进微生物膜的脱落和更新，防止滤料堵塞，有利于污水中有机物和微生物代谢产物的扩散传递。同时对于上向流生物滤池来说，由于空气的携带作用，使进水中的SS被带入滤床深处，对SS的截留起到了生物过滤作用。 曝气生物滤池的曝气类型为鼓风曝气，鼓风曝气系统由鼓风机、空气扩散装置（曝气器）和一系列连通的

10、管道组成。 空气扩散装置的选定和设计 对于曝气生物滤池来说，由于其特殊的池形结构而导致空气扩散装置常用穿孔管曝气或专用曝气器。空气扩散装置必须根据计算出的总供气量和每个空气扩散装置的通气量、服务面积、安装位置处的平面形状等数据，经过计算确定空气扩散装置的数目，并对其进行布置。（3 3）供气系统的设计）供气系统的设计 鼓风机风压的计算q 空气管道系统指从鼓风机的出口到空气扩散装置的空气管道。空气管道的压力损失（h）为空气管道的沿程损失（h1）与空气管道的局部阻力损失（h2）之和，此三者的单位为Pah= h1+ h2 (1-10)q鼓风机所需压力（H）为： H= h1+ h2+ h3+ h4 （1

11、-11） 式中：h1、h2意义同前，Pa; h3空气扩散装置安装深度，计算时单位换算成Pa; h4空气扩散装置的阻力，Pa; 2 2供气量的计算与供气系统的设供气量的计算与供气系统的设计计 鼓风机的选定与鼓风机房的设计鼓风机的选定与鼓风机房的设计鼓风曝气系统用鼓风机供应压缩空气，常用的有罗茨鼓风机和离心式鼓风机两种。罗茨鼓风机的气量小但噪音大，一般用于中、小型的污水处理及工业废水处理较多。离心式鼓风机的特点是气量大、噪音小、效率高、空气量容易控制，只要调节出气管上的控制阀门即可，适用于大、中型的污水处理厂。现在在一些大、中型的污水处理厂常采用带变频器的变速率离心式鼓风机，可根据出水混合液中溶解

12、氧的浓度自动调整风机启动台数和转速，节省能耗。在进行鼓风机房的设计时，应采取防止噪声的措施，使其符合工业企业厂界噪声标准和城市区域环境噪声标准。3 3配水系统的设计配水系统的设计q曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力配水系统，并根据反冲洗形式以采用滤头、格栅式、平板孔式较多。这一部分的设计可参照给水排水设计手册第三册中有关过滤章节。 4 4反冲洗系统的设计反冲洗系统的设计q曝气生物滤池与一般滤池的反冲洗方式大致相同，主要采用气水联合反冲洗。v曝气生物滤池进水中的颗粒物质或胶体物质以及运行过程中脱落的生物膜被截留在滤料间的孔隙中，在一定情况下，这些物质起到了生物截留作用。但随着处理过程的持续进行

13、，填料的孔隙度减小，一方面加大了滤池的水头损失，另一方面加大了对水流的剪切应力。在达到或接近滤池的设计流量时，当总的水头损失接近通过曝气生物滤池所必须的水头损失或出现截留物质穿透滤层时，曝气生物滤池应停止运行并进行反冲洗。v反冲洗是保证曝气生物滤池正常运行的关键， 其目的其目的是在较短的反冲洗时间内，使滤料得到适当的清洗，恢复其截污功能，但也不能对滤料进行过分冲刷，以免冲洗掉滤池正常运行必要的生物膜。反冲洗的质量对出水水质、运行周期、运行状况的影响很大。采用气水联合反冲洗的顺序通常为：先单独用气反冲洗，再气水联合反冲洗，最后用清水反冲洗。整个反冲洗过程由计算机程序控制，通过计算机自动开启或关闭

14、进出水管和空气管道上的自动阀门。v曝气生物滤池的反冲洗周期周期应根据实际运行经验或在线仪表检测的数据由计算机自动进行。滤池通常运行2448hr反冲洗一次，滤池截面上的反冲洗水速为1525m/h，气速为6080m/h，冲洗后的排水中SS的浓度为8001200mg/l。对于曝气生物滤池，控制好气水反冲洗强度显得尤为重要，过低达不到反冲洗的目的，过高会使微生物膜过分冲刷而导致脱落，造成填料层内微生物量的减少，以至影响处理效果，并增加不必要的反冲洗耗水量、耗电量。 5曝气生物滤池污泥产量的计算q 在污水生物处理过程中，污泥产量表示去除单位重量的TBOD所产生的TSS量。污泥产量与进水TSS/TBOD比

15、值有密切关系。进水TSS/TBOD比值越大，污泥产量也就越多。q污泥产量可按下式计算： （0.60.6SBOD+0.8XSBOD+0.8X0 0） Y= Y= (1-13) (1-13) TBODTBOD 式中： Y Y污泥产量，kgTSS/kgkgTSS/kgTBODTBOD； SBODSBOD滤池进出水中可溶性BODBOD浓度之差，mg/lmg/l； TBODTBOD滤池进出水中总的BODBOD浓度之差，mg/lmg/l； X X0 0滤池进水中悬浮物浓度，mg/lmg/l。q 从式（1-13）可以看出，在曝气生物滤池中，进水中被去除的悬浮物有一些不能被降解。有一种观点认为：在曝气生物滤池中，悬浮物停留的时间较短，它们被过滤后只是暂时被停留在滤料层中，不象在活性污泥系统中与活性生物充分混合，而且一些被截留的悬浮物充满了滤料的小孔以及滤料之间的空隙，阻止了氧的传递和水的流动，也限制了悬浮物的降解。q曝气生物滤池的产泥量除了按照式（1-13）