SBR反应池地设计计算.docx
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SBR反应池地设计计算
第3章设计计算
3.1原始设计参数
原水水量Q=5000m3/d=208.33m3/h=57.87L/s,取流量总变化系数KT=1.72,设计流量Qmax=KTQ=0.05787×1.72=0.1m3/s。
3.2格栅
3.2.1设计说明
格栅一般斜置在进水泵站之前,主要对水泵起保护作用,截去生活水中较大的悬浮物,它本身的水流阻力并不大,水头损失只有几厘米,阻力主要产生于筛余物堵塞栅条,一般当格栅的水头损失达到10~15厘米时就该清洗。
格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种,按格栅栅条间隙可分为粗格栅(50~100mm),中格栅(10~40mm),细格栅(3~10mm)三种。
根据清洗方法,格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类,当污染物量大时,一般应采用机械清渣,以减少人工劳动量。
由于设计流量小,悬浮物相对较少,采用一组中格栅,既可达到保护泵房的作用,又经济可行,设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽,便于排除故障。
栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。
而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高,阻力损失小的优点。
3.2.2设计参数
(1)变化系数:
KT=1.72;
(2)平均日流量:
Qd=5000m3/d;
(3)最大日流量:
Qmax=0.1m3/s;
(4)设过栅流速:
v=0.9m/s;
(5)栅前水深:
h=0.4m;
(6)格栅安装倾角:
α=60°。
3.2.3设计计算
(1)格栅间隙数:
(3—1)
Qmax——最大废水设计流量m3/s
Ө——格栅安装倾角,取60°
h——栅前水深m
b——栅条间隙宽度,取21mm
v——过栅流速m/s
(2)栅渠尺寸:
B2=s(n-1)+nb=0.01×(13-1)+13×0.021=0.403m(3—2)
s——栅条宽度取0.01m
B2——格栅宽度m
(3—3)
B1——进水渠宽m
v’——进水渠道内的流速设为0.78m/s
栅前扩大段:
(3—4)
——渐宽部分的展开角,一般采用
栅后收缩段:
L2=0.5×L1=0.06m(3—5)
通过格栅的水头损失h1:
(3—6)
栅后槽总高度H:
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.8m(3—7)
栅槽总长度L:
L=L1+L2+1.0+0.5+
=0.12+0.06+1.0+0.5+
=2.09m(3—8)(3)每日栅渣量W:
(3—9)
W1——栅渣量(
污水),取0.07
宜采用机械清渣,选用NC—300型机械格栅:
设备宽度300mm,有效栅宽200mm,有效栅隙21mm,运动速度3m/min,电机功率0.18kw,水流速度≤1m/s,安装角度60°,支座长度960mm,格栅地下深度500mm,格栅地面高度360mm,格栅进深250mm。
生产厂商:
上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。
3.3平流式沉砂池
3.3.1设计说明
平流式沉砂池是常用的形式,污水在池内沿水平方向流动。
平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。
它具有截留无颗粒效果好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。
3.3.2设计参数
(1)最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s;
(2)最大流量时停留时间不小于30s,一般采用30~60s;
(3)效水深应不大于1.2m,一般采用0.25~1m,每格宽度不宜小于0.6m;
(4)水头部应采取消能和整流措施;
(5)底坡度一般为0.01~0.02,当设置除砂设备时,可根据设备要求考虑池底形状。
3.3.3设计计算
(1)池子长度L:
设最大设计流量时的流速v=0.25m/s,流行时间t=30s
L=vt=0.25×30=7.5m(3—10)
(2)水流断面积A:
(3—11)
(3)池子总宽度B:
设n=2格,每格宽b=0.6m
B=nb=1.2m(3—12)
(4)有效水深:
(3—13)
(5)砂池所需容积V:
清除沉砂的时间间隔T=2d
(3—14)
X——城市污水沉砂量[
(污水)]取30
KT——生活污水流量总变化系数
(6)每个砂斗容积V0:
设每个分格有两个沉砂斗
(3—15)
(7)沉砂斗各部分尺寸:
设斗底宽a1=0.4m,斗壁与水平面的倾角70°,斗高h3’=0.3m
沉砂斗上口宽:
(3—16)
砂斗容积:
(3—17)
(8)沉砂室高度h3:
采用重力排砂,设池底坡度为0.06,坡向砂斗
(3—18)
(9)池总高度:
设超高h1=0.3m
H=h1+h2+h3=0.3+0.33+0.48=1.11m(3—19)
3.4SBR反应池
3.4.1设计说明
设计方法有两种:
负荷设计法和动力设计法,本工艺采用负荷设计法。
根据工艺流程论证,SBR法具有比其他好氧处理法效果好,占地面积小,投资省的特点,因而选用SBR法。
SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。
该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。
其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。
污水连续按顺序进入每个池,SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。
SBR工艺的一个完整的操作过程,也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程,包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段。
这种操作周期是周而复始进行的,以达到不断进行污水处理的目的。
对于单个的SBR反应器来说,在时间上的有效控制和变换,即达到多种功能的要求,非常灵活。
(1)进水期
进水期是反应池接纳污水的过程。
由于充水开始是上个周期的闲置期,所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液,这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。
SBR工艺间歇进水,即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器,待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。
因此,充水期的SBR池相当于一个变容反应器。
混合液基质浓度随水量增加而加大。
充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。
SBR充水过程,不仅水位提高,而且进行着重要的生化反应。
充水期间可进行曝气、搅拌或静止。
曝气方式包括非限制曝气(边曝气边充水)、限制曝气(充完水曝气)半限制曝气(充水后期曝气)。
(2)反应期
在反应阶段,活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中,反应器相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程。
虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态,但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。
SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。
能提高处理效率,抗冲击负荷,防止污泥膨胀。
(3)沉淀期
相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池,停止曝气搅拌后,污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。
本身作为沉淀池,避免了泥水混合液流经管道,也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。
此外,SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的,所以受干扰小,沉降时间短,效率高。
(4)排水期
活性污泥大部分为下周期回流使用,过剩污泥进行排放,一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右,污水排出,进入下道工序。
(5)闲置期
作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性,并起反硝化作用而进行脱水。
3.4.2SBR反应池容积计算
设计参数:
表3—1处理要求
项目
进水水质mg/L
出水水质mg/L
CODcr
BOD5
NH3-N
TP
SS
600
300
40
10~12
350
≤60
≤20
≤15
≤1
≤20
设SBR运行每一周期时间为6h,进水时间1.5h,反应时间2.0h,沉淀时间1.0h,排水时间1.5h:
周期数:
根据运行周期时间安排和自动控制特点,SBR反应池设置4个。
SBR处理污泥负荷设计为Ns=0.3
,设f=0.85,SVI=90(SVI在100以下沉降性良好),则
(1)污泥沉降体积为:
(3—20)
(2)每池的有效容积为:
(3—21)
(3)选定每池尺寸L×B×H=15×7.5×4.5=506.25m3>436.25m3(3—22)
采用超高0.5m,故全池深为5.0m
(4)池内最低水位:
(3—23)
3.4.3排泥量及排泥系统
(1)SBR产泥量
SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥,还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。
SBR生物代谢产泥量为
=
=
(3—24)
式中:
a——微生物代谢增系数,kgVSS/kgBOD
b——微生物自身氧化率,l/d
根据生活污泥性质,参考类似经验数据,设a=0.70,b=0.05,则有:
(3—25)
假定排泥含水率为P=99.2%,则排泥量为:
(3—26)
考虑一定安全系数,则每天排泥量为95m3/d。
3.4.4需氧量及曝气系统设计计算
(1)需氧量计算
SBR反应池需氧量O2计算式为
O2=
=
(3—27)
式中:
a’——微生物代谢有机物需氧率,kg/kg
b’——微生物自氧需氧率,l/d
Sr——去除的BOD5(kg/m3)
经查有关资料表,取a’=0.50,b’=0.190,需氧量为:
(3—28)
(2)供气量计算
设计采用塑料SX-1型空气扩散器,敷设SBR反应池池底,淹没深度H=4.5m。
SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。
查表知20℃,30℃时溶解氧饱和度分别为
,
空气扩散器出口处的绝对压力Pb为:
(3—29)
空气离开反应池时,氧的百分比为:
Ot=
=
=19.6%(3—30)
反应池中溶解氧平均饱和度为:
(按最不利温度条件计算)
=7.63(
)=1.17
7.63=8.93(mg/)(3—31)
水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为:
=1.17
9.17=10.73(mg/L)(3—32)
20℃时脱氧清水充氧量为:
(3—33)
式中:
α——污水中杂质影响修正系数,取0.8(0.78~0.99)
β——污水含盐量影响修正系数,取0.9(0.9~0.97)
Cj——混合液溶解氧浓度,取c=4.0最小为2
ρ——气压修正系数
=
=1
反应池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0,计算得:
=1.38
=1.38
66.13=91.26(kgO2/h)(3—34)
SBR反应池供气量Gs为:
(3—35)
每立方污水供气量为:
(m3空气/m3污水)(3—36)
VF——反应池进水容积(m3/h)
去除每千克BOD5的供气量为:
(
)(3—37)
Sr——去除的BOD5(
)
去除每千克BOD5的供氧量为:
(
)(3—38)
3.4.5空气管计算
空气管的平面布置如图所示。
鼓风机房出来的空气供气干管,在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管,为4个SBR池供气。
在每根支管上设6条配气竖管,为SBR池配气,4池共4根供气支管,24条配气管竖管。
每条配气管安装SX-I扩散器10个,每池共60个扩散器,全池共240个扩散器。
每个扩散器的服务面积为112.5m2/60个=1.88m2/个。
空气支管供气量为:
(3—39)
1.25——安全系数
由于SBR反应池交替运行,4根空气支管不同时供气,故空气干管供气量为19.8m3/min。
选用SX-I型盆形曝气器,氧转移效率6~9%,氧动力效率1.5~2.2
供气量20~25m3/h,服务面积1~2m2/个。
3.4.6滗水器
现在的SBR工艺一般都采用滗水器排水。
滗水器排水过程中能随水位的下降而下降,使排出的上清液始终是上层清液。
为防止水面浮渣进入滗水器被排走,滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度。
目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器,套筒式滗水器和虹吸式滗水器三种。
本工艺采用旋转式滗水器。
旋转式滗水器属于有动力式滗水器,应用广泛,适合大型污水处理厂使用。
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