详细的生化池设计计算.docx
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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BOD5/TP较低时,为了防止NO-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[3]。
UCT工艺属于A2O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NO-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=160000(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=1mg/L;pH=6~9。
2、设计计算
(1)设BOD5污泥负荷N=0.11
回流污泥浓度
污泥回流比R=100%
混合液悬浮固体浓度
X=(3.19)
好氧池到缺氧池的混合液回流比
TN去除率
=
取
取缺氧池到厌氧池的混合液回流
(2)反应池容积V,
(3.20)
取反应池容积为70000m3。
反应池总水力停留时间:
(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:
厌氧池池容:
缺氧池水力停留时间:
缺氧池池容:
好氧池水力停留时间:
好氧池池容:
(4)校核氮磷负荷
好养段总氮负荷:
(符合要求)
厌氧段总磷负荷:
(符合要求)
(5)剩余污泥量,
(3.22)
(3.23)
(3.24)
取污泥增殖系数Y=0.6,污泥自身氧化率,将各值代入(3.22)、(3.23)、(3.24)得:
(6)需还原的硝酸氮量
每氧化1mgNH3-N需消耗碱度7.14mg;每还原1mgNO3--N产生碱度3.57mg;去除1mgBOD5产生碱度0.1mg。
剩余碱度=进水碱度-消化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD5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
即,进水总氮中有用于合成。
被氧化的NH3-N=进水总氮-出水总氮量-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
(7)反应池主要尺寸
反应池总容积
设反应池4组,单池容
有效水深
单组有效面积
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:
,取73m。
校核:
(满足b/h=1~2)
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
进水管
单组反应池进水管设计流量:
管道流速:
管道过水断面积:
(3.25)
式中:
Q——流量,m3/s;
V——流速,m/s。
由式(3.25)得:
管径:
(3.26)
取进水管管径DN=900mm。
回流污泥管
单组反应池回流污泥管设计流量:
管道流速:
取回流污泥管管径DN=900mm。
进水井
进水孔过流量:
(3.27)
孔口流速:
孔口过水断面积:
(3.28)
孔口尺寸取
进水井平面尺寸取。
出水堰及出水井
按矩形堰流量公式计算:
(3.29)
式中:
b——堰宽,b=8.5m;
H——堰上水头,m。
(3.30)
(3.31)
出水孔过流量:
孔口流速:
孔口过水断面积:
由式(3.25)得:
孔口尺寸取。
出水井平面尺寸取。
出水管
反应池出水管设计流量:
管道流速:
管道过水断面:
由式(3.25)得:
管径:
由式(3.26)得:
取出水管管径DN1300mm。
校核管道流速:
(9)曝气系统设计计算
设计需氧量AOR
AOR=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的氧当量-反硝化脱氮产氧量
碳化需氧量:
(3.32)
硝化需氧量:
(3.33)
反硝化脱氮产生的氧量:
(3.34)
总需氧量:
(3.35)
最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则:
(3.36)
去除每1kgBOD5的需氧量为:
(3.37)
标准需氧量
将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。
(3.38)
式中:
——气压调整系数,,工程所在地区实际大气压为;;
——曝气池内平均溶解氧,取=2mg/L;
——水温20oC时清水中溶解氧的饱和度,mg/L;
——水温ToC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=25oC;
——污水传氧速率与清水传氧速率之比,取0.82;
——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:
空气扩散器出口处绝对压力:
(3.39)
式中:
H——空气扩散器的安装深度,m;
P——大气压力,。
空气离开好氧池时氧的百分比:
(3.40)
好氧反应池中平均溶解氧饱和度:
(3.41)
标准需氧量:
由式(3.38)得:
相应最大时标准需氧量:
好氧反应池平均时供气量:
(3.42)
最大时供气量:
所需空气压力p(相对压力)
(3.43)
式中:
——供气管道沿程与局部阻力之和,取0.2m;
——曝气器淹没水头,=5.8m;
——曝气器阻力,取;
——富余水头,=0.5m;
由式(3.43)得:
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。
(3.44)
式中:
——按供氧能力所需曝气器个数,个;
——曝气器标准状态下,与好氧池工作条件接近时的供氧能力,。
采用微孔曝气器,参照有关手册,工作水深5.8m,孔径150,盘经335mm,在通风量1~3时,曝气器氧利用率,服务面积,充氧能力qc=0.14kgO2/h/个。
则由式(3.44)得:
以微孔曝气器服务面积进行校核:
(符合要求)
供风管道计算
流量:
流速:
;
管径:
取干管管径为DN800mm。
单侧供气(向单侧廊道供气)支管流量:
流速:
;
管径:
取支管管径DN500mm。
双侧供气(向两侧廊道供气)支管流量:
流速:
;
管径:
取支管管径DN700mm。
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=38381m3/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:
混合全池污水所需功率为
(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/m3池容计算。
缺氧池有效容积:
混合全池污水所需功率为
(12)污泥回流设备
污泥回流比;
污泥回流量:
(3.45)
设回流污泥泵房2座,内设4台潜污泵(3用1备);
单泵流量:
水泵扬程根据竖向流程确定。
(13)混合液回流设备
混合液回流泵
混合液回流比
混合液回流量:
设混合液回流泵房2座,泵房内设6台潜污泵(5用1备)
单泵流量:
混合液回流管
单组反应池混合液回流管设计流量分别为:
泵房进水管管道流速:
混合液回流管道过水断面积:
由式(3.25)得:
管径:
由式(3.26)得:
取进水管管径DN=1100mm。
校核管道流速:
泵压力出水总管设计
流量:
;
设计流速采用1.2m/s;
管道过水断面积:
由式(3.25)得:
管径:
由式(3.26)得:
取泵压力出水管管径DN=900mm。
如图3-4所示为UCT脱氮除磷工艺计算图。
图3-4生化池脱氮除磷工艺计算图(单位:
mm)
1—进水管;2—进水井;3—进水孔;4、5、—混合液回流管II;7、9—出水管;8—出水井;10—出水孔;11—集水槽;12—空气管廊;13—污泥回流管;6、14—混合液回流管I;15—污泥回流及混合液回流槽;16—进水孔
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