水控设计《生活污水处理工艺设计》

某城市日排水量为Q=50000m3，时变化系数为kz=1.35，设计人口N=32万，进水水质BOD（S0）=200mg/L，TSS(X0)=240mg/L，VSS=200mg/L，TKN=35mg/L，碱度SALK =250mg/L，最低水温T=25，设计出水水质BOD（Se）=25mg/L，TSS(Xe)=30mg/L，NH4+-N=2 mg/L，TN=12 mg/L，污泥含水率P0=96.1%（即固体浓度C0=30.76kg/m3），浓缩后使得污泥固体浓度为C1=55.3kg/m3（即含水率P1=94.5%）设计要求：二级处理拟采用活性污泥处理系统，试进行格栅设计，曝气沉砂池，曝气池或氧化沟，主要部件尺寸及鼓风曝气系统，竖流式沉淀池，连续式重力浓缩池，两级中温厌氧消化池等水泥处理构筑物的设计计算，绘制工艺流程图，绘制各构筑物结构图，编写设计说明书和设计计算书,3.2.1 生活污水处理工艺设计,例1：某城市的设计流量为Q=100000m3/d，（不考虑变化系数） 设计进水水质： BOD5（S0）=190mg/L，TSS（X0）=250mg/L，VSS=175mg/L，TKN=45mg/L，NH3-N=35mg/L， 碱度SALK=280mg/L， 最低水温T=140C，最高水温T=250C；,设计出水水质： BOD5（Se）=20mg/L，TSS(Xe)=20mg/L， NH3-N=15mg/L，TN=20mg/L. 考虑污泥稳定化，混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=4000mg/L，(一般为40004500mg/L)， 混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）,(考虑脱氮时，取25003500mg/L),设计泥龄范围为448d,通常的泥龄为1030d.,1. 去除BOD52. 脱氮3. 氧化沟总容积及停留时间4. 需氧量及曝气设备5. 氧化沟尺寸6.氧化沟进出水装置,1. 去除BOD5,出水的总BOD5（Se）应包括出水溶解性BOD5和由于出水带出的污泥所构成的BOD5 （S1）这两部分。则：,S为出水溶解性BOD5S1为沉淀池出水中的VSS（合成细胞）所构成的BOD5浓度：,则出水溶解性BOD5浓度为：,2. 好氧区容积V1,Kd-内源代谢系数，对城市污水，取值为0.030.10，本设计 取,Y-污泥产率系数,取值为0.30.7kgVSS/kgBOD5，本设计取 Y=0.55 kgVSS/kgBOD5,-泥龄，取30d,S0，S-进水BOD5浓度，出水中溶解BOD5浓度,3. 好氧区水力停留时间 t1,针对我国城市污水的特点,在泥龄为1030d,氧化沟的污泥产率为0.30.5kgVSS/kg去除BOD5。,4. 剩余污泥量 X,X1-污泥中的惰性物质（mg/L）,为进水总悬浮物浓 度（TSS）与挥发性悬浮物浓度（VSS）之差Xe-随出水流出的污泥量（TSS（出）（mg/L）,-每日产生的生物污泥量(Vsskg/d),1.需氧化的氨氮量N1,按细胞干重计算，微生物细胞中的氮含量约为12.4%，所以氧化沟中用于生物合成的总氮量为：,-每日产生的生物污泥量,需要氧化的氨氮量N1=进水TKN 出水NH3-N 生物合成所需氮N0,2.脱氮量 Nr (反硝化NO3-N量NO3),Nr= 进水TKN 出水TN 生物合成所需N0,3.碱度平衡,通常系统中应保证有100mg/L的剩余碱度(即保证PH7.2)，以保证硝化所需要的环境。,硝化反应总反应：NH4+=2O2=NO3-+2H+H2ONH4+ 2H+ CaCO314 100100/14=7.14每氧化1mg氨氮消耗7.14mg/L碱度硝化反应的最佳pH值是7.89.2反硝化反应：2NO3-+2H+=N2+2.5O2+H2O2NO3- 2H+ CaCO3 100 100/28=3.57据文献报道：氧化1.0mgBOD5产生0.1mg/L的碱度。,4.缺氧区容积 V2,脱硝率(反硝化速率),则140C 时,-200C时的反硝化率，在温度1527 0C时，城市污水的取值范围0.030.11 kgNO-3-N/(kgMLVSSd)，本设计取0.035 kgNO-3-N/(kgMLVSSd),缺氧区容积为：,5.缺氧区水力停留时间,1.氧化沟总容积V,V1-好氧区容积V2-缺氧区容积,2.停留时间t,对于城市污水一般为630h,3.校核污泥负荷,一般取0.050.1 kgBOD5/(kgMLVSSd), 符合要求,1.实际需氧量,K -速率常数 取0.22 d-1t -BOD试验天数，一般采取5d,-每日产生的生物污泥量,硝化反应总反应：NH4+2O2=NO3-+2H+H2ONH4+ 2O2 14 6464/14=4.57每氧化1mg氨氮消耗4.57mg氧气反硝化反应：2NO3-+2H+=N2+2.5O2+H2O2NO3- 2.5O2 2.532 2.532 /28=2.86每还原1KgN2产生2.86KgO2 。,2.实际需氧量转化为标准需氧量,-200C时清水中的饱和溶解氧浓度， 查表得9.17mg/L,-污水传氧速率与清水传氧速率之比，一般取0.50.95，本设计取0.85,-污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧浓度之比，一般取0.900.97， 本设计取0.95,-T0C时清水中饱和溶解氧浓度，设计中取250C，查表得8.38mg/L,C -溶解氧浓度 取2mg/L ，氧化沟内，溶解氧浓度不宜小于2 mg/L,采用垂直轴表面曝气器，根据设备性能，动力效率为1.8kgO2/(kWh)，因此需要的设备功率1036kW。采用6座氧化沟，每座氧化沟采用两台功率86kW的垂直轴表面曝气器，设置在沟的一侧。,3.选择曝气设备,由于考虑厌氧或缺氧的要求，还需要核算混合需要的最小输入功率(以确保沟内平均水流速度大于等于0.25m/s).混合要求的最小功率：,4.选择混合设备,4.选择混合设备,1.单座氧化沟有效容积,设氧化沟6座,2.单座氧化沟面积为,设氧化沟有效水深H=5m，超高为1m（氧化沟的超高与选用设备性能有关，宜为0.51.0m），氧化沟深为h=6m，中间分隔墙厚为0.25m。,氧化沟的水深与曝气和混合推动设备及相关的结构有关