脱氮除磷活性污泥法工艺计算

一、生物脱氮工艺设计计算,,,,,,,,

（一）设计条件：,,,,,,,,

,,,,,,,,,

设计处理水量Q＝,30000,m3/d=,1250.00,m3/h=,0.35,m3/s,,

总变化系数Kz=,1.42,,,,,,,

进水水质：,,,出水水质：,,,,,

进水CODCr=,350,mg/L,,CODCr=,100,mg/L,,

BOD5=S0=,160,mg/L,,BOD5=Sz=,20,mg/L,,

TN=,40,mg/L,,TN=,15,mg/L,,

NH4+-N=,30,mg/L,,NH4+-N=,8,mg/L,,

碱度SALK=,280,mg/L,,pH＝,7.2,,,

SS=,180,mg/L,,SS=Ce=,20,mg/L,,

VSS=,126,mg/L,,,,,,

f=VSS/SS=,0.7,,,曝气池出水溶解氧浓度,,,2,mg/L

夏季平均温度T1＝,25,℃,,硝化反应安全系数K=,,,3,

冬季平均温度T2＝,14,℃,,,,,,

活性污泥自身氧化系数Kd=,,0.05,,,,,,

活性污泥产率系数Y＝,,0.6,,,,,,

混合液浓度X＝,,4000,mgMLSS/L,SVI＝,150,,,

"20℃时反硝化速率常数qdn,20＝",,,0.12,kgNO3--N/kgMLVSS,,,,

曝气池池数n=,,2,,,,,,

若生物污泥中约含,,12.40%,的氮用于细胞合成,,,,,

（二）设计计算,,,,,,,,

1、好氧区容积V1计算,,,,,,,,

（1）估算出水溶解性BOD5（Se),,,,,,,,

,,,6.41,mg/L,,,,

（2）设计污泥龄计算,,,,,,,,

硝化速率,,,,,,,,

低温时μN(14)＝,,,0.247,d-1,,,,

硝化反应所需的最小泥龄θcm=,,,4.041,d,,,,

设计污泥龄θc=,,,12.122,d,,,,

（3）好氧区容积V1,,,,,,,,

,=,,7451.9,m3,,,,

好氧区水力停留时间t1=,,,5.96,h,,,,

2、缺氧区容积V2,,,,,,,,

（1）需还原的硝酸盐氮量计算,,,,,,,,

微生物同化作用去除的总氮,,,,=,7.11,mg/L,,

被氧化的氨氮＝进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量＝,,,,,24.89,mg/L,,

所需脱硝量＝进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量＝,,,,,17.89,mg/L,,

需还原的硝酸盐氮量NT＝,,,,,536.56,kg/d,,

"（2）反硝化速率qdn,T＝qdn,20θT-20＝",,,(θ为温度系数，取1.08）,,0.076,kgNO3--N/kgMLVSS,,

（3）缺氧区容积V2＝,,,2534.1,m3,,,,

缺氧区水力停留时间t2=V2/Q=,,,2.03,h,,,,

3、曝气池总容积V＝V1+V2＝,,,9986.0,m3,,,,

系统总污泥龄＝好氧污泥龄+缺氧池泥龄＝,,,,16.24,d,,,

4、碱度校核,,,,,,,,

每氧化1mgNH4+-N需消耗,,7.14,mg碱度；,,,,,

去除1mgBOD5产生,,0.1,mg碱度；,,,,,

每还原1mgNO3--N产生,,3.57,mg碱度；,,,,,

剩余碱度SALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD5产生碱度,,,,,,,,

,＝,181.53,mg/L>,100mg/L(以CaCO3计）,,,,

5、污泥回流比及混合液回流比,,,,,,,,

（1）污泥回流比R计算,,,,,,,,

,＝,8000,mg/L(r为考虑污泥在沉淀池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的系数，取,,,,,1.2

混合液悬浮固体浓度X（MLSS）＝,,,4000,mg/L,,,,

污泥回流比R＝X/（XR-X)=,,,100%,(一般取50～100％）,,,,

（2）混合液回流比R内计算,,,,,,,,

总氮率ηN＝（进水TN-出水TN）/进水TN＝,,,,62.50%,,,,

混合液回流比R内＝,η/(1-η)=,,,167%,,,,

6、剩余污泥量,,,,,,,,

（1）生物污泥产量,,,,,,,,

,1525.498006,kg/d,,,,,,

(2)非生物污泥量PS,,,,,,,,

PS＝Q（X1-Xe）＝,1020,kg/d,,,,,,

(3)剩余污泥量ΔX,,,,,,,,

ΔX＝PX+PS＝,2545.498006,kg/d,,,,,,

设剩余污泥含水率按,,99.20%,计算,,,,,

,,,,,,,,,

7、反应池主要尺寸计算,,,,,,,,

（1）好氧反应池,,,,,,,,

设,2,座曝气池，每座容积V单＝V/n=,,,3725.96,m3,,

曝气池有效水深h=,,,,,4,m,,

曝气池单座有效面积A单＝V单/h=,,,,,931.49,m2,,

采用,3,廊道，廊道宽b=,,,6,m,,

曝气池长度L＝A单/B=,,,,,51.7,m,,

校核宽深比b/h=,,,,,1.50,,,

校核长宽比L/b=,,,,,8.62,,,

曝气池超高取,1,m，曝气池总高度H=,,5,m,,,

,,,,,,,,,

（2）缺氧池尺寸,,,,,,,,

设,2,座缺氧池，每座容积V单＝V/n=,,,1267.05,m3,,

缺氧池有效水深h=,,,,,4.1,m,,

缺氧池单座有效面积A单＝V单/h=,,,,,309.04,m2,,

缺氧池长度L＝好氧池宽度＝,,,,,18.0,m,,

缺氧池宽度B＝A/L=,,,,,17.2,m,,

8、进出水口设计,,,,,,,,

（1）进水管。两组反应池合建，进水与回流污泥进入进水竖井，经混合后经配水渠、,,,,,,,,

进水潜孔进入缺氧池。,,,,,,,,

单组反应池进水管设计流量Q1＝,,,0.347,m3/s,,,,

进水管设计流速v1=,,0.8,m/s,,,,,

进水管管径d1=,,0.743,m,取d1=,0.7,m,,

校核管道流速v=Q/A,=,0.902,m/s,,,,,

（2）回流污泥入口：,,,,,,,,

设计流量Q2=Q=,,0.347,m3/s,,,,,

污泥回流渠道设计流速v2=,,0.7,m/s,,,,,

渠道断面积A＝QR/v2=,,0.496,m2,,,,,

渠道断面b×h=,1,×,0.5,m,,,,

校核流速v=,,0.694,m/s,,,,,

（3）进水竖井,,,,,,,,

进水孔过流量：Q'＝（1+R）×Q/n＝,,,,0.347,m3/s,,,

孔口流速v'=,,0.6,m/s,,,,,

孔口过水断面积A'=Q'/v'=,,0.579,m2,,,,,

,,,,,,,,,

(4)出水堰及出水竖井,,,,,,,,

矩形堰流量公式：,,,,,,,,

出水流量Q3=,,0.347,m3/s,,,,,

堰宽b=,,6,m,,,,,

堰上水头H=,,0.099,m,,,,,

出水孔孔口流速v3=,,0.6,m/s,,,,,

孔口过水断面积A3=,,0.579,m2,,,,,

(5)出水管。,,,,,,,,

管道流速v4=,,0.8,ms/,,,,,

管道过水断面积A4=,,0.434,m2,,,,,

出水管管径d4=,,0.743,m,取d4=,0.7,m,,

校核管道流速v=,,0.902,m/s,,,,,

9、设计需氧量AOR=碳化需氧量+硝化需氧量-反硝化脱氮产氧量＝,,,,,,,,

(去除BOD需氧量-剩余污泥中BOD氧当量)+(氨氮硝化需氧量-剩余污泥中氨氮的氧当量),,,,,,,,

-,反硝化脱氮产氧量,,,,,,,

（1）碳化需氧量D1：,,,,4576.27,kgO2/d,,,

(2)硝化需氧量D2＝4.6Q(N0-Ne)-4.6×12.4%×PX=,,,,3834.19,kgO2/d,,,

（3）反硝化脱氮产生的氧量D3＝2.86NT＝,,,,1534.57,kgO2/d,,,

（4）总需氧量AOR＝D1+D2-D3＝,,,,6875.89,kgO2/d＝,286.50,kgO2/h,

（5）最大需氧量AORmax=KzAOR=,,,,9754.96,kgO2/d＝,406.46,kgO2/h,

去除1kgBOD的需氧量＝,,,,1.64,kgO2/kgBOD5,,,

,,,,,,,,,

（6）标准需氧量,,,,,,,,

氧总转移系数α＝,,,,0.85,,,,

氧在污水中饱和溶解度修正系数β＝,,,,0.95,,,,

曝气池内平均溶解氧浓度C＝,,,,2,mg/L,,,

所在地区大气压力p=,,,,101300,Pa,,,

因海拔高度不高引起的压力系数ρ＝p/101300=,,,,1.00,,,,

曝气池水深H=,,,4,m,,,,

曝气头距池底距离,,,0.2,m,,,,

曝气头淹没深度＝,,,3.8,m,,,,

曝气头处绝对压力pb=p+9800H=,,,138540,Pa,,,,

曝气头氧转移效率EA=,,,20%,,,,,

气泡离开水面时含氧量Qt=,,,,17.54%,,,,

夏季清水氧饱和度CS(25)=,,,8.38,mg/L,,,,

Cs(20)=,,,9.17,mg/L,,,,

冬季清水氧饱和度Cs(10)＝,,,11.33,mg/L,,,,

曝气池内平均溶解氧饱和度,,,,9.12,mg/L,,,

夏季平均标准需氧量SOR(25)=,,,,412.04,kg/h,,,

最大时标准需氧量SORmax=,,,,584.56,kg/h,,,

夏季平均空气用量QF(25)＝SOR(25)/0.3/EA=,,,,6867.28,m3/h=,114.45,m3/min,

最大空气用量Qmax=,,,,9742.75,m3/h=,162.38,m3/min,

（7）所需空气压力p（相对压力）,,,p=h1+h2+h3+h4+Δh,,,,,

h1：,供风管道沿程阻力,,,0.001,MPa,,,

H2：,供风管道局部阻力,,,0.001,MPa,,,

h3：,曝气器淹没水头,,,0.038,MPa,,,

h4：,曝气器阻力，取,,,0.004,MPa,,,

Δh：,富余水头取,,,0.005,MPa,,,

p=,,,,0.049,MPa=,49,Kpa,

（8）曝气器数量计算,,,,,,,,

A、按供氧能力计算,,,,,,,,

曝气器供氧能力qc：,,,0.14,kgO2/(h·个),,,,

曝气器数量n1=SORmax/qc=,,,4175,个,,,,

B、以曝气器服务面积校核,,,,,,,,

单个曝气器服务面积f=F/n1=,,,0.598,m2<0.75,m2,,,

（9）供风管道计算,,,,,,,,

A、干管。供风干管采用环状布置,,,,,,,,

流速v=,10,m/s,,,,,,

管径d=,0.415,m,取DN=,400,mm,,,

B、支管。单侧供气支管（布气横管）,,,（向单侧廊道供气）,,,,,

支管空气流量Q=,1623.791301,m3/h,,,,,,

流速v=,10,m/s,,,,,,

管径d=,0.240,m,取DN=,250,mm,,,

,,,,,,,,,

双侧供气（向两侧廊道供气）,,,,,,,,

支管空气流量Q=,3247.582602,m3/h,,,,,,

流速v=,10,m/s,,,,,,

管径d=,0.339,m,取DN=,35