详细的生化池设计计算

3.6生化池(UCT)

3.6.1设计说明

该厂好氧生物处理对脱氮除磷均有要求，如果入流污水的BOD5/TN或

B0D5/TP较低时，为了防止N0-3-N回流至厌氧段产生反硝化脱氮，发生硝化细

菌与聚磷菌争夺溶解性BOD5而降低除鳞效果，此时就应采用UCT工艺⑶。UCT

工艺属于A20工艺的改进，将回流污泥首先回流至缺氧段，回流污泥带回的

NO-3-N在缺氧段被反硝化脱氮，然后将缺氧端出流混合液一部分再回流至厌氧

段，这样就避免了N0-3-N对厌氧段聚磷菌的干扰，提高了磷的去除率，也对脱

氮没有影响，该工艺对氮和磷的去除率都大于70%。由于UCT工艺是A2/O工

艺的改进，只是污泥回流至不同的反应池，因此，在设计计算构筑物时按A2/O

工艺的计算方法计算。

3.6.2设计计算

1、设计参数

(1)设计流量

Q=160000m3/J(不考虑变化系数)

(2)设计进水水质

COD=350mg/L；BOD5浓度So=150mg/L；SS=200mg/L；TN=50mg/L；

NH3-N=30mg/L；TP=3mg/L；pH=6~9。

(3)设计出水水质

COD=70mg/L；BOD5浓度Se=20mg/L；SS=30mg/L；TN=20mg/L；

NH3-N=15mg/L；TP=lmg/L；pH=6~9。

2、设计计算

(1)设BOD5污泥负荷N=0.11kgBOD,/(kgMLSS•d)

回流污泥浓度X,=6600mg/L

污泥回流比R=100%

混合液悬浮固体浓度

X=-^―Xr=-1-x6600=33Q0mg/L

\+Rr1+1

(3.19)

好氧池到缺氧池的混合液回流比飞

TN-TNSf)_on

TN去除率n=—z------x100%=—~-x100%=60%

wTN

TNn50

0.60

Ri=/^xlOO%x100%=150%

1一%N1-0.60

取用=150%

取缺氧池到厌氧池的混合液回流勺=150%

(2)反应池容积V,疝

sQS160000x150〃一ur3

V=纹O=-----------=66115.7m3

NX0.11x3300

(3.20)

取反应池容积为70000m3o

反应池总水力停留时间：

V70000八―

f=—=------=0.43751=10.5/?

Q160000

(3.21)

各段水力停留时间和容积：厌氧：缺氧：好养=1:1:3

厌氧池水力停留时间：

，厌="xl0.5=2.1〃

厌氧池池容：

1.

V^=-x70000=14000m3

缺氧池水力停留时间：

/缺=—x10.5=2.\h

缺氧池池容：

1a

V嬴=-x70000=14000m3

好氧池水力停留时间：

3

，好=yxl0.5=6.3/z

好氧池池容：

3,

V，好=-x70000=42000m3

(4)校核氮磷负荷

好养段总氮负荷：

工;黑埼r0057MN/（依山S0（符合要求）

厌氧段总磷负荷:

簧二^^川皿奴川/德山S⑺（符合要求）

（5）剩余污泥量AX,kgId

(3.22)

Px=YQ(So-Se)-kdVXr

(3.23)

纭=(SS—SS‘)x50%

(3.24)

取污泥增殖系数Y=0.6,污泥自身氧化率砥=0.05,将各值代入（3.22）、

(3.23)、(3.24)得:

Px=0.6x160000x(0.15-0.02)-0.05x66115.7x3.3x0.7=4843.6伙/d

Ps=（0.2-0.02）x160000x50%=14400侬/d

AX=4843.6+14400=19243.6伙/d

（6）需还原的硝酸氮量

每氧化lmgNH3-N需消耗碱度7.14mg；每还原lingNC^-N产生碱度3.57mg；

去除ImgBODs产生碱度O.lmgo

剩余碱度枭4产进水碱度一消化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除B0D5产生

碱度

假设生物污泥中总氮量以12.4%计，则：

每日用于合成的总氮=0.124x5812.4=720.74依/d

即，进水总氮中有72874x100°=4so/乙用于合成。

160000

被氧化的？4取4=进水总氮一出水总氮量一用于合成的总氮量=50—15—

4.5=30.5mg/L

所需脱硝量=50—20—4.5=25.5mg/L

需还原的硝酸氮量N...=160000x25.5x—=4080mg/L

T1000

（7）反应池主要尺寸

反应池总容积V=70000,7

设反应池4组，单池容％=22222=175001

有效水深〃=6.0/〃

单组有效面积S单=与=四=2916.7，川

采用5廊道式推流式反应池，廊道宽b=8.0m

单组反应池长度：

♦=%=72.92m,取73m。

B5x8

校核:力/〃=8/6=1.33（满足b/h=l~2）

L/b=73/8=9.125（满足L/h=5~10）

取超高为1.0m,则反应池总高H=6.0+1.0=7.0m

（8）反应池进、出水系统计算

①进水管

单组反应池进水管设计流量：

4x86400

管道流速：

v=0.8m/s

管道过水断面积：

(3.25)

式中:Q-----流量，m'/s；

V------流速，m/So

由式（3.25）得：

“Q0.463a2

A^—=-------=0.579m-

V0.8

管径:

(3.26)

取进水管管径DN=900mmo

②回流污泥管

单组反应池回流污泥管设计流量：

cDQ,160000八/3,

QR=RX—=lx---------=0.463m/s

口44x86400

管道流速:

V=0.8/71/5

取回流污泥管管径DN=900mmo

③进水井

进水孔过流量：

八=(,,l+n/?、)。—=(1+，1.八5)。—=2-.-5--x-1-6-0-0--0-0-=-1.16n?3,/s

-11n444x86400

(3.27)

孔口流速:

V=0.6/77/5

孔口过水断面积:

A4二*"93疝

(3.28)

孔口尺寸取2mx1.0/7?

进水井平面尺寸取2.4〃?x2.4根。

④出水堰及出水井

按矩形堰流量公式计算：

33

。3=0.42&^"5=1.86bH2

(3.29)

式中：b----堰宽，b=8.5m；

H——堰上水头，mo

。3=(1+7?+4)2=(1+1+1.5)-^幽-=1.62//5

3,44x86400

(3.30)

H=(-^)2/3=(L62产=022m

1.86Z?1.86x8.5

(3.31)

出水孔过流量:

。4=。3=L62M'/s

孔口流速：

v=0.6m/s

孔口过水断面积:

由式(3.25)得：

,Q1.62._

A=—=-----=2.7nV2

V0.6

孑L口尺寸.取2.0/〃x1.5根o

出水井平面尺寸取2.6〃2XL5〃2。

⑤出水管

反应池出水管设计流量：

Q==L16〃r'/S

管道流速：

v=0.Sm/s

管道过水断面：

由式(3.25)得:

=1.45加2

V0.8

管径：

由式(3.26)得:

取出水管管径DN1300mmo

校核管道流速：

v=&=L16,.=0.657m/s

A工xlS

4

(9)曝气系统设计计算

①设计需氧量AOR

AOR=去除BOD5需氧量一剩余污泥中BOD5氧当量+N&-N硝化需氧量一剩

余污泥中NH3-N的氧当量一反硝化脱氮产氧量

碳化需氧量：

.二,空嗫S)T42*=竺幽里警父一42X4843.6

1i--0.23x5X1,-O.23x5

1—C1-0

=33622.10-6877.91=26744.19kgO2/d

(3.32)

硝化需氧量：

2=4.6Q(N0-M)-4.6X12.4%X国

=4.6x160000x(30-15)x———4.6x0.124x4843.6

1000

=11040-2762.79=8277.21依O2/d

(3.33)

反硝化脱氮产生的氧量：

2=2.86N7=2.86x4080=11668.8依Oz/d

(3.34)

总需氧量：

AOR=q+&—2=26744.19+8277.21-11668.8

=23352.6ZgQ/d=973.03依2/h

(3.35)

最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则：

d

AORmm=1.4/?=1.4x23352.6=32693.64依&/=1362.24依O2/h

(3.36)

去除每lkgB0D5的需氧量为：

AOR23352.6

=\A2kgOJkgBOD,

。⑸一S)160000x(0.15-0.02)

(3.37)

②标准需氧量

将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SORo

SOR—_______AORCg_______

。(如G，“⑺一C.)XL024,T-2。)

(3.38)

式中“一气压调整系数，展所在案:患压工程所在地区实际大

s

气压为1.013x105；1.013x10

1.013xl05

CL——曝气池内平均溶解氧，取C,=2mg/L；

C5(20)——水温20oC时清水中溶解氧的饱和度，mg/L；

CSni(T)——水温T℃时好氧反应池中平均溶解氧的饱和度，mg/L；

T——设计污水温度，T=25。。

a——污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.82；

B——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：

G(2O)

=9.17〃2g/L,CS(25)=8.38mg/L

空气扩散器出口处绝对压力：

3

ph=p+9.8xl0H

(3.39)

式中：H——空气扩散器的安装深度，m；

P——大气压力，p=1.013xl()5Pa。

=1.013xl05+9.8xl03x3.8=1.385xl05(Pa)

空气离开好氧池时氧的百分比。,：

21(1-自)

x100%=17.54%

°,=79+21(1-%)

(3.40)

好氧反应池中平均溶解氧饱和度：

万八,Pb0、oco71.385x1()517,54..

C(25)=C(20)(------------r+—)-8.38x(--------------5-+-------)=9.12(mg/L)

sm(25)s(20)\2.066x1()52.066x1042

(3.41)

标准需氧量：

由式(3.38)得：

SQR_____________23352.6x9.17____________

-0.82[0.95x0.909x9.12-2]x1.024（25-20）

=39476.7伏go2/d）=1644.9（依0?//?）

相应最大时标准需氧量：

SORmM=1.4SOR=55267.4（依Q/d）=2302.8（依./〃）

好氧反应池平均时供气量：

SOR16449,

G，=X1OO=.....-x100=27415（加/份

0^；0.3x20

(3.42)

最大时供气量：

Ge=104G,=38381(〉/份

③所需空气压力p(相对压力)

p=h[-\-h1+h3+hA+^h

(3.43)

式中：4+冬一供气管道沿程与局部阻力之和，取0.2m；

%——曝气器淹没水头，力3=5.8m；

h4---曝气器阻力，取为=0.4/n；

----富余水头，△〃=0.5m；

由式(3.43)得:

p=0.2+5.8+0.44-0.5=6.9m

④曝气器数量计算(以单组反应池计算)

按供氧能力计算所需曝气器数量。

SOR^

124x4,

(3.44)

式中：%——按供氧能力所需曝气器个数，个；

qc——曝气器标准状态下，与好氧池工作条件接近时的供氧能力,

烟Q/(6个)。

采用微孔曝气器,参照有关手册，工作水深5.8m,孔径150〃m,盘经335mm,

在通风量1~3加/0个）时，曝气器氧利用率项=20%,服务面积0.3~0.75疗,

充氧能力qc=0.14kgO2/h/个。贝U由式（3.44）得：

2302.8/4人

--------=4112个

0.14

以微孔曝气器服务面积进行校核:

…齐舒=。4荷＜。75/（符合要求）

⑤供风管道计算

流量：

O=-GS、i皿lla*X=-38381=19190.5m3/h=5.3znJ/.y

流速：

v=10m/5；

管径：

,阳14x5.3.

a-.——--.-----=0n.e82m

V7tvV%x10

取干管管径为DN800mmo

单侧供气（向单侧廊道供气）支管流量：

glx^nm=38381^=68^3//z=178m3/v

瞳326

流速：

v=10m/s；

管径：

,14x1.78.

a=J——=J-----=0n.5m

VnVV7TX10

取支管管径DN500mm。

双侧供气（向两侧廊道供气）支管流量：

Q=2x5^=^^1=12793.7加3/力=3.55机3/s

障323

流速：

v=\Qmls；

管径：

回14x3.55

a=J----=%------=U.OIm

V71VN7TX10

取支管管径DN700mmo

⑥鼓风机

鼓风机采用风冷机构形式，其配套设备应包括过滤器、消音设备、阀门及控

制系统。

为保证鼓风机正常操作，减少噪音，设置消声装置。鼓风机外加隔声罩，使

噪音降低至80db以下。

设计参数：总供气量Q=38381n?/h

设备选择：电驱动鼓风机

采用单级高速离心鼓风机6套（4用2备），风量Q=20000Nm3/h,气体压

力H=7.2m,功率N=500kW。

（10）厌氧池设备选择（以单组反应池计算）

厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格，每格内设潜水搅拌机2台，所需功率

按5W/m3池容计算。

厌氧池有效容积：

Y=73x8x6=3504n?

混合全池污水所需功率为5x3504=17520W

（11）缺氧池设备选择（以单组反应池计算）

缺氧池内设导流墙，将缺氧池分为3格，每格内设潜水搅拌机2台，所需功

率按5W/n?池容计算。

缺氧池有效容积：

3

V2=73x8x6=3504m

混合全池污水所需功率为5x3504=17520W

（12）污泥回流设备

污泥回流比R=100%；

污泥回流量：

QR=RQ=1x160000=160000m3/d=6666.7