课程设计3-AO生物池.docVIP

3.6 A/O池的设计3.6.1 生物脱氮原理1）在经处理的新鲜废水中，含氮化合物的存在形式以有机氮和氨氮为主，废水生物脱氮的基本原理就在于通过消化反应先将氨氮转化为硝酸盐氮，再通过反硝化反应将硝酸盐还原为气态氮从水中溢出。a.氨化反应：有机氮化合物，在氨化菌的作用下，分解转化为氨态氮，这一过程称之为“氨化反应”。b.硝化反应：在硝化菌的作用下，氨氮进一步分解氧化，就此分解为两个段进行。首先在亚硝化菌的作用下，使氨转化为亚硝酸盐。继之，亚硝酸盐在硝酸菌的作用下，进一步转化为硝酸盐氮，硝化反应的总反应式为：NH4+2O2NO3+H2O+2H+-F应当注意，硝化菌对环境的变化很敏感，为了使硝化反应正常进行，就必须保持硝化菌所需的环境条件，其中有： 好氧条件，满足硝化需氧量的要求，并保持一定的碱度。由反应式可以得出在硝化过程中1g氮完成硝化反应，需氧4.57g，这个需氧量成为硝化需氧量。并且硝化菌对PH值的变化十分敏感，为了保持适宜的PH值，应当在废水中保持足够的碱度，以保证反应过程进行中PH的变化起到缓冲作用。一般说来，1g氨氮完全硝化需碱度7.1g。 混合液中有机物含量不应过高，BOD5浓度过高，会使增值速度较高的异养形细菌迅速增值，从而使自养的硝化菌的不到优势，不能成为优势菌属，硝化反映无法进行。c.反硝化反应是指硝酸盐氮和亚硝酸盐氮在反硝化菌的作用下，被还原为气态氮的过程。其影响因素有： 碳源：一般认为，当废水中BOD5/T-N值大于3-5时，即可认为碳源充足，无需外加碳源； PH值：PH值示反硝化反应的重要影响因素，对反硝化菌，最适宜的PH值是6.57.5，在这个PH值下，反硝化速率最高； DO：反硝化菌是异养兼性厌氧菌，只有在充分厌氧而同时存在硝酸和亚硝酸离子的条件下，他们才能够利用这些离子中的氧进行呼吸 ，使硝酸盐进行还原。但另一方面，在反硝化菌体内某些酶系统组分只有在有氧条件下才能合成，这样，反硝化菌以在厌氧、好氧交替的环境中生活为宜，DO应控制在0.5mg/L一下。3.6.2 设计依据1）流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用可大大节省。2）反硝化池不需外加碳源，降低了运行费用。3）A/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。4) 缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化细菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷。同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行消化反应对碱度的需求的一半左右。3.6.3 设计参数1）水力停留时间：消化时水力停留时间不小于56h；反硝化时水力停留时间不大于2h；A段和O段的水力停留时间比一般为34。2）泥回流比污泥回流比为50%100%；消化液回流比为200%400%；3）碳氮比 4）污泥负荷率消化段污泥负荷率为0.05；消化段的KN/MLSS负荷率0.185）混合液浓度反应池内混合液浓度X为30004000mg/L；6）溶解氧A段缺氧池的溶解氧0.5mg/L;O段好氧池的溶解氧2mg/L；7）PH值A段反硝化池的PH值为6.57.5；O段消化池的PH值为7.08.0。8）水温消化时水温为2030，反硝化时水温为2030；9）需氧量A/O工艺的需氧量应包括有机物降解的需氧量和消化需氧量两部分，并考虑细胞合成所需的氨氮和排放剩余活性污泥所相当的值，同时还应考虑反硝化过程中放出的氧量和消耗相应量有机物反硝化菌的碳源所相当的值。-3.6.4 设计计算1）BOD污泥负荷率：2）当时，SVI=1203）回流污泥浓度： mg/L 式中：r系数，本设计取14）污泥回流比：按最大污泥回流比设计，计取R=100% R的取值为（50%100%）5）曝气池内混合污泥浓度 mg/L 6）TN去除率 式中：TN去除率； 进水总氮浓度； 出水总氮浓度7）混合液的回流比 式中：混合液回流比（内回流泵流量按200%设计） 总氮去除率8）A/O主要池体设计计算 生化反应池的总有效容积V 式中：Q平均日流量, m3/d； K污水的日变化系数； 进入生物反应池的BOD浓度，kg/L； 、X同上。 A/O池的有效水深,一般为3.56.0m， 本设计取=4.5m，超高取0.5m，则池子总高为5.0m。 反应池有效面积 分4组，每组有效面积SS= m2 设五廊道式曝气池，廊道宽b=10.0m，则单组曝气池长： 取54m 污水在A/O池内的停留时间t:取各段停留时间之比为： A1：O=1：4则：缺氧池停留时间为t2=1.92h好氧池停留时间为t3=7.68h 剩余污泥量WA、降解BOD产生的污泥量=a（Co-Ce）Q平Co进入生物池BOD浓度， 其中认为一沉池对BOD的去除率按20%计算；Ce出水BOD浓度，20 mg/lW1=0.55111024（0.16-0.02）=8470kg/dB、 内源呼吸分解泥量W2 式中：b污泥自身氧化率, ,一般为0.05 ； 反应池挥发性悬浮固体（VSS）的浓度，mg/L； f 系数一般为0.75； XMLSS浓度，mg/L；W2=bVfX=0.05484000.75400010=7260 kg/dC、不可生物降解和惰性悬浮物（NVSS），该部分占TSS约50%，则=(So-Se)Q50%其中，So进入生物池SS浓度， 其中认为一沉池对SS的去除率按50%计算； Se出水SS浓度，20 mg/lW3=（0.15-0.02）111050%=7150kg/dD、剩余污泥量W=W1-W2+W3=8360kg/d E、每日生成活性污泥量 F、湿污泥量 9）污泥龄23天10）曝气系统设计计算 设计需氧量（mg/L）A/O工艺的需氧量应包括有机物降解的需氧量和消化需氧量两部分，并考虑细胞合成所需的氨氮和排放剩余活性污泥所相当的值，同时还应考虑反硝化过程中放出的氧量和消耗相应量有机物反硝化菌的碳源所相当的值。 式中： 需氧量，kg/d BOD去除量，kg/d；（）项有机物降解需氧量 =aQ()=114.310(0.16-0.02)=210kg/d 式中：Q最高日流量，a BOD当量，数值为1 污水流入，流出的BOD浓度（）氨氮消化需氧量 =kg/d （）排放剩余污泥氧当量的总量 kg/d（）反硝化脱氮所放出的氧量 kg/d则最大总需氧量为：=210+25477-12406-2675= 35585kg/d=1483kg/h 平均需氧量为： = 26667kg/d=1111kg/h供气量的计算 采用网状模型中微孔空气曝气器。曝气器设于池底，距池底0.2m，淹没深度4.3m，氧转移效率EA=12%，计算温度T=30。 Cs（20）=9.17 mg/L Cs（30）=7.63 mg/L（1） 空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）按下式计算： Pb=1.01310+9.810H=1.01310+9.8104.3=1.43410Pa(2)空气离开曝气池平面时，氧的百分比：（3）好氧反应池中平均溶解氧饱和度（按最不利温度考虑）： =8.84mg/L（4）标准需氧量为：= =1531.9kgO2/h（5）相应最大时标准需氧量：=2044.8 kgO2/h（6）好氧反应池平均时供气量 m3/h最大时供气量：m3/h（7）每立方米供气量 空气管系统计算在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，进行双侧供气，共5根干管，在每根干管上设置10对配气竖管，共50条配气竖管。 每根竖管的配气量为： m3/h ;曝气池的平面面积为： 43100=4300 m2,每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计，则所需空气扩散器的总数为：个；为安全起见，本设计取9000个空气扩散器。每根竖管上安设的空气扩散器的数目为：9000/50=180个；每个空气扩散器的配气量为：28400/9000=3.16 m3/h ;将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图，如图3.73.8图3.7 空气管路计算（1）图3.8 空气管路计算（2）选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路，在空气量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管道计算。计算表如下表3-7。表3-7 空气管路计算表管段编号管段长度 L(m)空气流量空气流速管径D配件管段当量长度管段计算长度压力损失9.89.8M3/hM3/minv(m/s)(mm)Lo(m)Lo+L(m)(Pa/m)(Pa)123456789101124-230.43.160.0532弯头1个0.621.020.180.1823-220.46.310.1132三通1个1.181.580.320.5122-210.49.480.1632三通1个1.181.580.651.0321-200.412.640.2132三通1个1.181.580.701.1120-190.415.80.2632三通1个1.181.580.821.3019-180.418.960.3232三通1个1.181.580.881.3918-170.422.120.3732三通1个1.181.580.901.4217-160.425.280.4232三通1个1.181.581.251.9816-150.428.440.4732三通1个，异型管1个1.181.580.661.0415-14156.880.953.080三通1个，异型管1个3.064.060.552.2314-131113.761.904.3100三通1个，异型管1个4.665.660.502.8313-121170.642.845.0100三通1个，异型管1个4.665.660.492.7712-111227.523.797.8100三通1个，异型管1个4.665.660.543.0611-100.5284.44.749.5100三通1个，异型管1个5.125.620.603.3710-99.8568.09.465.8200闸门1个，弯头3个，三通一个12.322.11.2527.639-89113618.9311.0200四通1个，异型管1个6.4115.410.8012.338-79227237.879.5300四通1个，异型管1个17.426.400.7018.487-69340856.810.5350四通1个，异型管1个20.9429.940.7522.466-59454475.7312400四通1个，异型管1个24.5833.581.0033.585-48.1568094.6711.5500四通1个，弯头两个，异型管1个34.1342.231.2050.684-320568094.6711.5500三通1个，异型管1个32.1052.100.2814.593-22011360189.3313.0600三通1个，异型管1个39.9859.980.50293314.0800四通1个，异型管1个56.4786.470.4034.59合计155.31空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应的流速按附录2加以确定。计算结果列入计算表中第6项。空气管路的局部阻力损失，根据配件的类型按公式折算成当量长度L0,并计算出管道的计算长度L+ L0（L为管段长度），计算结果列入表第8、9两项。空气管路的沿程阻力损失，根据空气管的管径（D）mm,空气量m3/min,计算温度 0C和曝气池水深，查附录3求得，结果列入计算表的第10项。9项与10项相乘，得压力损失h1+h2, 结果列入计算表的第11项。将表中11项各值相加，得空气管道系统总压力损失为：268.559.8=2.632 KPa,网状膜空气扩散器的压力损失为5.88KPa,则总压力损失为：5.88+2.632=8.512KPa 。为安全计，设计取值为9.8KPa.6）空压机的选定空气扩散装置安装在距池底0.2m处，因此空压机所需压力为： P=（4.5-0.2+1.0）9.8=51.94 KPa 空压机供气量： 最大时：56800 m3/h=946.67m3/min 平均时：42553m3/h=709.22m3/min根据所需压力机空气量，决定采用RG-450型罗茨鼓风机5台。正常条件下，3台工作，2台备用，高负荷时4台工作，1台备用。性能如下表3-8。表3-8 空压机性能参数表型号转速（r/min）口径（mm）58.8 KPa电动机QsLaPoRG-200710450A330.7389450Y2805安装尺寸（采用直联方式）：L=4736mm B=2060mm H=5794mm布置如下图3.7。图3.9 鼓风机房平面布置图7）硝化液回流泵房的设计： 硝化液的回流量：RV=200%，则QN=QmaxRN=5958.3200%=11916.6m3/h=3.31m3/s硝化液的回流对应两个生物池,则单组的流量为:m3/s =2979m3/h 选泵： 本设计采用混流泵进行硝化液回流，将混流泵直接布置在出水堰外端，无须设泵房，可认为将生物池与泵房合建。选用700HQB-50D型污水泵，4用1备，其性能如下表3-9。表3-9 700HQB-50D型污水泵性能参数型号叶片安装角度流量扬程（m）转速r/min轴功率电动机效率（%）叶轮直径(mm)L/s型号功率（kw）700HQB-50D30208406.673067.52YQGN520-811080.5571.5生产厂家：南京钢泵集团股份有限公司 管道布置 硝化液回流选用管道进行回流，回流采用渠道回流，断面尺寸为1m0.8m，则流速为： 8）反应池进、出水系统计算 进水管单组反应池进水管设计流量管道流速设 V=0.8m/s管道过水断面管径取进水