三、生物脱氮除磷工艺设计计算(一)设计条件: 设计处理水量Q= 30000 总变化系数Kz=1.42 进水水质: 出水水质: 进水COD Cr 320mg/L COD Cr 60mg/L COD/TN= 9.14 BOD 160mg/L BOD 20mg/L TN= 35 mg/L TN= 15 mg/L NH 26mg/L NH mg/LTP/BOD= 0.03 TP mg/LTp 1.5mg/L 碱度S ALK 280mg/L pH= 7.2 TSS= 150 mg/L TSS=X 20mg/L VSS= 105 mg/L f=VSS/SS= 0.7 曝气池出水溶解氧浓度 mg/L夏季平均温度T1= 25 冬季平均温度T2=14 污泥负荷N=0.13 kgBOD /(kgMLSSd)回流污泥浓度X 6600mg/L 污泥回流比R= 100% 活性污泥自身氧化系数Kd= 0.05 TN去除率η TN 57.14%活性污泥产率系数Y= 0.6 混合液浓度X=RX 3300mgMLSS/L SVI= 150 混合液回流比R 200%20时反硝化速率常数q dn,20 0.12kgNO -N/kgMLVSS曝气池池数n= (二)设计计算1、反应池容积V计算 11188.8 反应池水力停留时间t=8.95 2、校核氮磷负荷:好氧段总氮负荷=QTN 0.047kgTN/(kgMLSSd) 厌氧段总磷负荷=QTP 0.016kgTP/(kgMLSSd) 3、剩余污泥量 (1)生物污泥产量 1227.69kg/d (2)非生物污泥量P )50%=1950 kg/d (3)剩余污泥量ΔX 3177.7kg/d 设剩余污泥含水率按 99.20% 计算,剩余污泥体积为: 397.21 4、碱度校核每氧化1mgNH -N需消耗7.14 mg碱度; 去除1mgBOD 产生0.1 mg碱度; 每还原1mgNO -N产生3.57 mg碱度; (1)若生物污泥中约含 12.40% 的氮,用于细胞合成的总氮= 152.23 kg/d 即进水总氮中用于合成的氮有: 5.07 mg/L (2)被氧化的氨氮=进水总氮-出水氨氮-用于合成的总氮= 21.93 mg/L NXQS (3)所需脱硝量=进水总氮-出水总氮-用于合成的总氮=14.93 mg/L (4)需还原的硝酸盐氮量N 447.77kg/d (5)剩余碱度S ALK1 =进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD 190.74mg/L> 100mg/L(以CaCO 廊道,廊道宽b=6.5 1.63校核长宽比L/b= 6.62 反应池超高取 6、进出水口设计(1)进水管。 单组反应池进水管设计流量Q 进水管设计流速v1=0.8 550mm 校核管道流速v=Q/A (2)回流污泥管:设计流量Q 550mm 校核流速v= 0.731 (3)进水井进水孔过流量:Q´=(1+R)Q/n= 0.347 孔口流速v´=0.6 孔口过水断面积A´=Q´/v´=0.579 (4)出水堰及出水井矩形堰流量公式: 出水流量Q 堰上水头H=0.149 (5)出水管。反应池出水流量Q 0.8ms/ 管道过水断面积A 750mm 校核管道流速v= 0.786 7、曝气系统设计计算设计需氧量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) (1)碳化需氧量D1:4402.75 kgO 3025.72kgO 1280.61kgO 6147.86kgO 256.16kgO (5)最大需氧量AORmax AOR=8722.10 kgO 363.42kgO 去除1kgBOD的需氧量=1.46 kgO (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= mg/L所在地区大气压力p= 91200 Pa 因海拔高度不高引起的压力系数ρ=p/101300= 0.900 曝气池水深H= 曝气头距池底距离0.2 曝气头淹没深度=3.8 =p+9800H=138540 Pa 曝气头氧转移效率E 20%气泡离开水面时含氧量Qt= 17.54% 夏季清水氧饱和度C S(25) 8.38mg/L 9.17mg/L 冬季清水氧饱和度C s(10) 11.33mg/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) 423.28kg/h 最大时标准需氧量SOR max 600.52kg/h 夏季平均空气用量Q F(25) =SOR (25) /0.3/E /min最大空气用量Q max /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 富余水头取0.005 MPa 0.049MPa= 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q 0.14kgO 曝气器数量n1=SORmax B、以曝气器服务面积校核单个曝气器服务面积f=F/n1= 0.391 (9)供风管道计算A、干管。供风干管采用环状布置 流速v= 10 取DN=450 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= 1000.9 流速v=10 取DN=200 mm 双侧供气(向两侧廊道供气) 支管空气流量Q= 2001.7 流速v=10 取DN=300 mm 10、厌氧池设备选择 厌氧池分三格串联,每格内设一台机械搅拌器。所需功率按 污水计算。每个厌氧池有效容积V 混合全池污水所需功率N=5594 AORSOR 2179 10066 11、缺氧池设备选择缺氧池分三格串联,每格内设一台机械搅拌器。所需功率按 污水计算。每个缺氧池有效容积V 混合全池污水所需功率N=5594 12、污泥回流设备选择污泥回流比R= 100% 污泥回流量Q 13、混合液回流设备(1)混合液回流泵 混合液回流比R 200%污泥回流量Q (2)混合液回流管。回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房,经潜污泵提升后送至缺氧段首端。 混合液回流管设计流量Q 泵房进水管设计流速采用v=0.8 取DN=750 mm 校核管道流速v= 0.786 (3)泵房压力出水总管设计流量Q7=Q6= 0.347 泵房进水管设计流速采用v=1.2 取DN=650 mm 校核管道流速v= 1.046