污水UASB+反硝化+硝化计算书

1、某市生活垃圾填埋场渗沥液处理站工程计算书3(200m /d)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200 （m3/d ）1.3设计计算进水水质项目水量(m3/d )CODcr(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH-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（COD） （mg/L）1003生化需氧量（BO0 （mg/L）304悬浮物（mg/L）305总氮（mg/L）406氨氮（mg/L）257总磷(mg/L)

2、38粪大肠菌群数（个/L）100009总汞(mg/L)0.00110总镉（mg/L）0.0111总铭（mg/L）0.112六价铭（mg/L）0.0513总神（mg/L）0.114总铅（mg/L）0.1吉林新金尔科技有限公司1.5各工艺单元去除效果项目水量（肃/d）CODcr(mg/L)BOD(mg/L)NH-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<4

3、0<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反应器进水条件1） pH值宜为6.57.8。2）常温厌氧温度宜为20c25C,中温厌氧温度宜为30c35C,高温厌氧温 度宜为50c55C。3） COD:N:P=200:5:1。4） UASB反应器进水中悬浮物的含量宜小于1500mg/L5）废水中氨氮浓度应小于800mg/Lo6

4、）废水中硫酸盐浓度应小于1000mg/L、COD/SO4比值应大于10。7）废水中COD浓度宜为2000mg/L20000mg/L8）严格限制重金属、碱土金属、三氯甲烷、氟化物、酚类、硝酸盐和氯气等有毒物质进入厌氧反应器2.1 UASB反应池的有效容积 QC0V有效=AH = tQNv式中：Q设计计算处理量,Q=200md=8.33 m 3/h ;Co进水CO昧度，mg/L;NvCO容积负荷，kgCOD/（m d）,取4kg/m3? d （中温负荷）。A反应器横截面积，m2H反应器有效高度，m t 水力停留时间，h 3丫有效3=600(m )200(20000-8000) 104.0表I不同条

5、件下紫状和颗粒污泥*SB反应器采用的容积负荷（悬浮性组分30%为简单废水）废水COD浓度 （mg/L）不溶性COD 组分（%）在35U采用的仇荷（kgCOD/ - d）颗粒污渥案状污况200 0600030 60462660-1001 - 82-66000-900030 603760 100683-8>900030603-760100不宜采用”7*注：高温次包情况F反应器负荷宜在.上去的基础上适当提高-：2.2 UASB反应池的形状和尺寸开流式厌氧污泥床的池形有矩形、方形和圆形。圆形反应池具有结构稳定的特点， 因此本次设计计算选用圆形池。圆形反应器具有结构稳定的优点，同时建造费用 比具有

6、相同面积的矩形反应器至少要低12%但圆形反应器的这一优点仅仅在采 用单个池子时才成立。单个或小的反应器可以建成圆形的，高径比应在13之问。11UAS即流式厌氧污泥床污水处理工程技术规范（编制说明）反应池有效横截面积:c_ V有效S有效=h式中：Sr效反应池的有效横截面积，m；UASB反应器的高度，一般为49nl取8nlc 600,2、St效=-=75(m )取2座相同的UASBk,池面积为37.5m2。反应池直径:4s 4 37.5二 3.14=6.9(m)24取反应池直径为d=7m反应池实际横截面积:2_ ._2d23.14 722=38.47(m2)反应池的高度:600S 38.47 2=

7、7.8(m)取反应池高度h=8m 设反应池超高为0.5m,则反应池实际高度H为:H=h+0.5=8+0.5=8.5(m)单个反应池的实际容积:2二 d2V =43.14 723-8.5 = 326.95(m3)反应池的体积有效系数:k = V有效V二92%326.95 2据相关资料，反应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3mm-5mm时，出水孔大于15mm 一般在15mrnr25mm之间；c.需考虑设液体反冲洗或消堵装置， 可以采用停水分池分段反冲，用液体反冲时，压力为1.0kg/cm22.0k

8、g/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应器的水位稍高（水位差小于iocm）会经常发生堵塞现象。因为进水水头不足以消除阻塞。当水箱中的水位（三角堰的底部）与反 应器中的水位差大于30cm时很少发生堵塞现象。a.采用布水器布水时，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/s 0.3m/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，可适当地避免大的空气泡进入反应器；d.反应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

9、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，建议进水点距反应器池底保持150mn 250mmJ 距离。布水点的设置：38.4724= 1.6 (m2)据下表，由于所取容积负荷为4.0 kg/m 3? d,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，则每点的负荷面积为：污泥性质进水容积负荷也每个进水点负荷面积/由工而泥性质进水容粗负荷 “kaCOR/WTH每个迸水点出 荷面枳/m含博奖的*体污泥度<11-2>20.5-J2-3融粒污泥22T>40. 5"-1>2坑松的紫体标泥漱度 的好TSS/n?1-231-

10、2里51n配水系统形式：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：口 o 口 口 a 口寻e_3_&e-' o o2.4三相分离器尺寸设计计算图三相分离器设计计算图图中：hl上部液面距反应池顶部高度，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下一一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0.5m/h,取 V下=

11、0.4 m/h 。44.172Sr =8.3«m2)0.5下三角形集气罩之间的直径距离:b24 8.34: 3.14=3.26( m)实际流速V下=0.39 m/h下三角形集气罩底水平宽度:bi =-b27 -3.262= 1.87(m)下三角形集气罩斜面高度：h3=b1x tan 0式中：9 一一三角形集气罩斜面的水平夹角，一般为55°60°,取0=55°。h3= 1.65 Xtan55=2.36 (nj)上下三角形集气罩之间回流缝流速V上:c 二(CF EQ) CESt 二（圆台侧面积公式）式中：S上一一上三角形集气罩回流缝面积（R2）；CE上三角形

12、集气罩回流缝的宽度，CE>0.2m取CE=1.0mCF-一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=4mEH=CESin55=1 Xsin55=0.82mEQ=2EH+CF=2).82+4 =5.64mV上 V 下2m/h ,G 3.14 (4 5.64) 1SL 二= 15.13(m)符合要求。4.1715.13= 0.28(m/h)上三角形集气罩高度:CF .4h5= tan = tan55 = 2.86(m)22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 V 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

13、着 M和Vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有:Vb AD BCVa AB ABa式中：BC=-CEcos55 cos55= 1.7«m)IG=CH=CE cos55=1 x cos55=0.57mEH= CE< sin55=1 x sin55=0.82mHG=CI=CF-b=4-3.7=0.3mEG=EH+HG=0.82+0.3=1.12mGA=EGtan55=1.12 Xtan55=1.6mh4=IG+GA=0.57+1.6=2.17mAE=EG/cos55=1.12/cos55=1.95mBE=CECtan55=1 Xtan55=1.43mAB=AE-

14、BE=1.95-1.43=0.52mBCAB1.740.52= 3.35要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：在消化温度为25C,沼气密度=1.12g/L ;水的密度=997.0449kg/m 3;水的运动粘滞系数 V=0.0089 M0A-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：7 七3 ；2）d2vb 二b 18式中 Vb一气泡上升速度（cm/s）g 一重力加速度（cm/s2）0碰撞系数，取0.95n 一废水的动力粘度系数，g/（cm.s） kvB_ _32= 0.616cm/s =21.96m/h0.95 9.8 (997.044

15、9 -1.12) 100.0118 0.0089 0.95水流速度,Va=V2=0.55m/h= 39.93Vb21.96V 0 0.55 aBCAB1.740.3= 5.8满足VL > BC ,符合要求VaAB1.7三相分离器与UASEft度设计计算三相分离器总高 h=h5+h4=2.86+2.17=5.03mUASB5(应池总高为8日超高h1=0.5m分离出流区高4.84m,反应区高4.16m,其中污泥床高2日 悬浮层高2.16m。2.5 排泥系统的设计计算UASB也反应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60120g

16、VSS/L称为污泥床层。污泥床 层以上约占反应区总高度的1/31/2的区域范围内污泥浓度较小，约为 5 25gVSS/L或530gVSS/L,称为污泥悬浮层。本设计计算中，反应池最高液面为 8.5m,其中沉淀区高4.84m,污泥浓度 pF0.5gSS/L;悬浮区高2.16m,污泥浓度斫2.0gSS/L;污泥床高2m,污泥浓度 p=15.0gSS/Lo反应池内污泥总量M =S(h1：1 h2：2 h3：3)=80 (4.84 0.5 2.16 2 2 15) = 2939.2(kgSS)BOD亏泥负荷污泥负荷表示反应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。SBOD5一 M(12-4

17、.8) 2002939.2= 0.49kgBOD5/(kgSS d)产泥量计算一般情况下，可按每去除IkgCOD产生0.050.10kgVSS计算。本工程取X=0.07kgVSS/kgCOD 则产泥量为：X = XQSr式中Q设计计算处理量，m3/dSr去除的CODS度,kgCOD/mX=0.07 200 (20 -8) =168(kgVSS/d)取 VSS/SS=0.8,贝U168“：X' = =210(kgSSZd)污泥含水率P为98%因含水率95% 取 伊=1000kg/m3,则污泥产量为QsX':s(1 - ：?)2101000 (1 -98%)3=10.5(m /d)

18、污泥龄的计算2939.2168=17.5(d)排泥系统设计计算在USAB也池底设排泥管，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，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，池中设有2个单元三相分离器，出水槽共有2条，槽宽bc = 0.3m 反应池流量：Q = 200= 0.0023m3/s24 3600设出水槽槽口附近水流速度M=0.2m/s,槽口附近水深hcf：cfVc bc0.2 0.3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

19、76;三角堰，堰高100mm堰口宽200mm2.7 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*除率为60%厌 氧沼气产率为每降减1kgCODT生0.35m3的沼气，沼气甲烷含量为65%沼气量 Q=2000060%200M0-3>0.35=840m7d2.10 厌氧循环泵的选择表面水力负荷：式中：Q单池流量，Q=4.17 m3/h ;S 反应池实际截面积，S=38.47 m2。Qq =一 s4.1738.47=0.11m3/(m2 h)表面水力负荷一般小于0.7m3/(m2h),故符合要求。厌氧循环泵的计算：UASB反应器内废水的上升流速宜小于 0.5m/

20、h ,取0.4 m/hQ'=s - v=38.47 X 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：H =Hst % hs 八 hd h'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8mE hs吸水管路水头损失Ehd输水管路水头损失Ehs+Ehd=0.5mh 安全水头，一般为12mH =8 0.5 2 = 10.5(m)取扬程为15m3 MBR池的设计计算3.1 一级反硝化、硝化池设计计算3.1.1 反硝化池有效容积VDiX _ X NH4-N * RDiVDi =

21、MLVSS*qdn,T式中：Xnh4-n设计计算进水NH-N负荷总量Xnh4-N= 200 1500 10"=300kgR设计计算反硝化率，RDi = 95%MLVS- 挥发性悬浮污泥，取污泥浓度为 4000mgMLSS/Lf= MLVSS =0.7 ,则挥发性悬浮污泥浓度为 2800 mgMLVSS/L MLSSqdn,T设计计算反硝化速率. T _20qdn,T 一 qdn,20 ''qdn,2020c 时反硝化速率常数，取 0.12kgNQ-N/(kgMLVSSd)-温度系数，取1.08T设计计算温度25 cqdn,T = qdn,209 T "

22、76; = 0.12 父 1.0825,0 = 0.18(kgNO-3- N/kgMLVSS )-Xnh 4 _N * RDiV)i =MLVSS* qdn,T300 0.952800 10与 0.18=565.5m3取 600 m3。取有效高度为7.7m,则横截面积S=V"=臾0 = 77.92(m2)h 7.7则反应池直径约为9.96m。取10。设计计算反应池总高 H=8.5m反应池的总容积 V=n(d/2) 2H=3.14*(10/2) 2*9=706.5m3,有效容积为588.75m3, 3.1.2硝化池有效容积WVNi = s +2a*VDiS1 Kd Aae其中a、b为经

23、验公式参数：a = 3.17m 3db = 218.42m 3dKd = 0.0086 * 1.1(T-15) = 0.0223a b*d*VDis =12*(Kd)Aae式中：Ae硝化污泥所需泥龄硝化菌比增长速率N maxNO2(0.058)2-1 -0.833(7.2 -pH)N 10ko2O2式中：A max 硝化菌最大比增长速率J n max =0.47exp0.0 98(T-15)=0.47exp0. 098 (25-15)1=0.46(d 1)N出水氨氮浓度，为150mg/Lko2-一氧的半速系数，为1.3 mg/LQ反应池中溶解氧浓度，为2 mg/LpH=7.2% = 0.46

24、755 25.i58)t1 - 0.833(7.2 - 7.2) =0.27(d)75 101.3 2硝化污泥所需最小泥龄4N10.28=3.7(d)硝化污泥所需泥龄Aae=K%=3 3.7 = 11.1(d)式中：选用安全系数K=33.17 218.42 -0.0223 565.5s= 930.4512 (0.0223)11.1Vnm =930.45+ 930.4523117 565.5 = 1869.43(m3):0.0223；11.1取 1900 m3取有效高度为7.4m,横截面积为1900/7.4=256.76m2,直径二18m设计计算反应池总高H=8.5。反应池的总容积V=H(d/2

25、) 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,半径为10.2m,取10ml则 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3.2.1 反硝化池有效容积VDiXNO3 _NVDi =MLVSS*qNi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=0.35X0.18=0.063 (kgNO-3- N/kgMLV SS )超滤进水比=8XNO3-一硝氮去除总量Xno3a =200M8M(75 10)M10&

26、 = 104kg/dVDi =3104 102800 0.0633=589.57 m取 600 m3取有效高度为7.1m,则横截面积S=也包=600 =84.5 (m2)。h 7.1则反应池直径约为10.38m。取10.5m设计计算反应池总高 H=8.5o3.2.2 二级硝化池有效容积3VNi2 = Q uf*t= (200/24)*10*6= 583.1m式中：t水力停留时间，为7h一3取600 m取有效高度为6.8m,则横截面积S=% =600=88.24 （m2）h 6.8则反应池直径约为10.6m,取11。设计计算反应池总高 H=8.5m 4曝气系统设计计算计算4.1设计计算需氧量AO

27、R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BOD及NH-N的氧当量（此部分用于细胞合成，并未耗氧），同时还应考虑反硝化脱氮产生的氧量AOR=碳化需氧量+硝化需氧量-反硝化脱氮产氧量=（去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD5氧当量）+（NH3 -N硝化需氧量-剩余污泥中NH3 -N氧当量）-反硝化脱氮产氧量碳化需氧量DDiQ(So -S)kt1 -e-1.42PX式中k BOD勺分解速度常数，d-1,取k=0.23BOD®验的时间，取t=5d 3c 200 (12000-9.62) 10D1 =q235 1.42 925.4 = 2195.16(kgO2 /

28、d)1 - e .硝化需氧量DD2 =4.6Q(N0-N)-4.6 12.4% PX式中No进水总氮浓度，kg/m3N e出水NH-N浓度，kg/m3D2 = 4.6 200 (2000-25) 10-3-4.6 12.4% 925.4 = 1289.15(kgQ/d)反硝化脱氮产生的氧量D3D3 =2.86Nt式中Nt为反硝化脱氮的硝态氮量M的计算为:微生物同化作用去除的总氮N:= 0.124丫($ - S)1 (%0.6 (12000-9.62)= 0.124 = 573.69(mg/ L)1 0.05 11.1被氧化的NH-N=进水总氮量一出水氨氮量一用于合成的总氮量=200025573

29、.69=1401.31 (mg/L)所需脱硝量=进水总氮量一出水总氮量一用于合成的总氮量=2000-40 573.69=1386.31 (mg/L)需还原的硝酸盐氮量 Nr=200X1386.31 M0-3=277.26 (kg/d )D3 = 2.86NT = 2.86 277.26 = 792.96(kgO2/d)故总需氧量 AOR= D+D2 -D 3=2195.16+1289.15-792.96=2691.35 (kgO/d) =112.14 (kgQ/h)最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则AORa=1.4AOR=1.4M12.14=157 (kgQ/h)去除1kgBOD勺需氧量A

30、ORQ(S0-Se)112.14200 (12000 -9.62) 107=0.047(kgO2/kgBOD5)4.2标准需氧量将设计计算需氧量AOFK算成标准状态下的需氧量SOR:AOR Cs(20)SOR = -70(T:20)：(Csm(T)-CL) 1.024(T20)式中Cs(20)水温20c时清水中溶解氧的饱和度，mg/LC sm(T)设计计算水温TC时好氧反应池中平土容解氧的饱和度，mg/LT 设计计算污水温度，T=25CC L好氧反应池中溶解氧浓度，取 2mg/L污水传氧速率与清水彳氧速率之比，取 0.82八工程所在地区大气压 压力修正系数，P = 1 013Ml05；本例工程

31、所在地区大气压为1.013 X105 (Pa),故 尸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, G(25)=8.38mg/L空气扩散器出口处绝对压力：pb= p 9.8 103H式中H 空气扩散器的安装深度，本工程选用拉法尔射流曝气器，安装 深度为7.5mP大气压力，p=1.013X105Papb =1.013 105 9.8 103 7.5 = 1.748 105Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比 O:21(1-Ea)”Ot =A2 100%79 21(1-Ea)式中Ea为空气扩散装置的氧的转移效率，取 E=35%0t =21(1-0.35)100% =1