脱氮除磷活性污泥法计算

一、生物脱氮工艺设计计算（一）设计条件：设计处理水量Q＝30000m3/d=1250.00m3/h=0.35m3/s总变化系数Kz=1.42进水水质：出水水质：进水CODCr=350mg/LCODCr=100mg/LBOD5=S0=160mg/LBOD5=Sz=20mg/LTN=40mg/LTN=15mg/LNH4+-N=30mg/LNH4+-N=8mg/L碱度SALK=280mg/LpH＝7.2SS=180mg/LSS=Ce=20mg/LVSS=126mg/Lf=VSS/SS=0.7曝气池出水溶解氧浓度2mg/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＝4000mgMLSS/LSVI＝15020℃时反硝化速率常数qdn,20＝0.12kgNO3--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)6.41mg/L（2）设计污泥龄计算硝化速率低温时μN(14)＝0.247d-1硝化反应所需的最小泥龄θcm=4.041d设计污泥龄θc=12.122d（3）好氧区容积V1=7451.9m3好氧区水力停留时间t1=5.96h)1TSSTSSVSS42.1ktzeSS（)2.7(833.011047.022)158.105.0()15(098.02pHOkONNeOTTN)1()(01cdVcKXSSQYV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=7.11mg/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＝24.89mg/L所需脱硝量＝进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量＝17.89mg/L需还原的硝酸盐氮量NT＝536.56kg/d（2）反硝化速率qdn,T＝qdn,20θT-20＝(θ为温度系数，取1.08）0.076kgNO3--N/kgMLVSS（3）缺氧区容积V2＝2534.1m3缺氧区水力停留时间t2=V2/Q=2.03h3、曝气池总容积V＝V1+V2＝9986.0m3系统总污泥龄＝好氧污泥龄+缺氧池泥龄＝16.24d4、碱度校核每氧化1mgNH4+-N需消耗7.14mg碱度；去除1mgBOD5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO3--N产生3.57mg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＝181.53mg/L100mg/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＝80001.2混合液悬浮固体浓度X（MLSS）＝4000mg/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1525.5kg/d(2)非生物污泥量PSPS＝Q（X1-Xe）＝1020kg/d(3)剩余污泥量ΔXΔX＝PX+PS＝2545.5kg/d设剩余污泥含水率按99.20%计算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VTdnTXqNV,21000)1()(124.00cdWKSSYNrSVIXR610cdXKSSYQP1)(07、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=3725.96m3曝气池有效水深h=4m曝气池单座有效面积A单＝V单/h=931.49m2采用3廊道，廊道宽b=6m曝气池长度L＝A单/B=51.7m校核宽深比b/h=1.50校核长宽比L/b=8.62曝气池超高取1m，曝气池总高度H=5m（2）缺氧池尺寸设2座缺氧池，每座容积V单＝V/n=1267.05m3缺氧池有效水深h=4.1m缺氧池单座有效面积A单＝V单/h=309.04m2缺氧池长度L＝好氧池宽度＝18.0m缺氧池宽度B＝A/L=17.2m8、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＝0.347m3/s进水管设计流速v1=0.8m/s进水管管径d1=0.743m取d1=0.7m校核管道流速v=Q/A=0.902m/s（2）回流污泥入口：设计流量Q2=Q=0.347m3/s污泥回流渠道设计流速v2=0.7m/s渠道断面积A＝QR/v2=0.496m2渠道断面b×h=1×0.5m校核流速v=0.694m/s（3）进水竖井进水孔过流量：Q'＝（1+R）×Q/n＝0.347m3/s孔口流速v'=0.6m/s孔口过水断面积A'=Q'/v'=0.579m2(4)出水堰及出水竖井矩形堰流量公式：出水流量Q3=0.347m3/s堰宽b=6m堰上水头H=0.099m3/2)2(gmbqvQ143/2)2(gmbq2/3233H866.1242.0bHgbQ出水孔孔口流速v3=0.6m/s孔口过水断面积A3=0.579m2(5)出水管。管道流速v4=0.8ms/管道过水断面积A4=0.434m2出水管管径d4=0.743m取d4=0.7m校核管道流速v=0.902m/s9、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D1：4576.27kgO2/d(2)硝化需氧量D2＝4.6Q(N0-Ne)-4.6×12.4%×PX=3834.19kgO2/d（3）反硝化脱氮产生的氧量D3＝2.86NT＝1534.57kgO2/d（4）总需氧量AOR＝D1+D2-D3＝6875.89kgO2/d＝286.50kgO2/h（5）最大需氧量AORmax=KzAOR=9754.96kgO2/d＝406.46kgO2/h去除1kgBOD的需氧量＝1.64kgO2/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＝2mg/L所在地区大气压力p=101300Pa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=4m曝气头距池底距离0.2m曝气头淹没深度＝3.8m曝气头处绝对压力pb=p+9800H=138540Pa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)=8.38mg/LCs(20)=9.17mg/L冬季清水氧饱和度Cs(10)＝11.33mg/L曝气池内平均溶解氧饱和度9.12mg/L3/2)2(gmbqvQ44)20()()20(024.1)(CtTsbsCCAORSOR)1(2179)E-21(1AAE42O10066.2C5)25()25(tbssbpC＝XktePeSSQD42.11)(01夏季平均标准需氧量SOR(25)=412.04kg/h最大时标准需氧量SORmax=584.56kg/h夏季平均空气用量QF(25)＝SOR(25)/0.3/EA=6867.28m3/h=114.45m3/min最大空气用量Qmax=9742.75m3/h=162.38m3/min（7）所需空气压力p（相对压力）p=h1+h2+h3+h4+Δhh1：供风管道沿程阻力0.001MPaH2：供风管道局部阻力0.001MPah3：曝气器淹没水头0.038MPah4：曝气器阻力，取0.004MPaΔh：富余水头取0.005MPap=0.049MPa=49Kpa（8）曝气器数量计算A、按供氧能力计算曝气器供氧能力qc：0.14kgO2/(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=0.598m20.75m2（9）供风管道计算A、干管。供风干管采用环状布置流速v=10m/s管径d=0.415m取DN=400mmB、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=1623.8m3/h流速v=10m/s管径d=0.240m取DN=250mm双侧供气（向两侧廊道供气）支管空气流量Q=3247.6m3/h流速v=10m/s管径d=0.339m取DN=350mm10、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5W/m3污水计算。每个缺氧池有效容积V单缺＝1267.05m3混合全池污水所需功率N＝6335W11、污泥回流设备选择污泥回流比R＝100%污泥回流量QR＝1250m3/h设回流污泥泵房1座，内设3台回流潜污泵，2用1备vQ4vQ4vQ4单泵流量QR单＝625m3/h二、生物除磷工艺设计计算（一）设计条件：设计处理水量Q＝30000m3/d=1250.00m3/h=0.35m3/s总变化系数Kz=1.42进水水质：出水水质：进水CODCr=320mg/LCODCr=100mg/LBOD5=S0=180mg/LBOD5=Sz=30mg/LTKN=30mg/LTN=15mg/LNH4+-N=30mg/LNH4+-N=8mg/L总磷TP0＝6mg/LTPe=3mg/LSS=150mg/LSS=Ce=30mg/LVSS=mg/LpH＝7.2COD/TKN=10.6710BOD/TP=3020f=VSS/SS=0.8曝气池出水溶解氧浓度2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℃BOD5污泥负荷N＝0.4kgBOD5/kgMLSS·d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＝3000mgMLSS/L污泥回流比R＝100%20℃时反硝化速率常数qdn,20＝0.12kgNO3--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、反应池容积V计算5625.0m3反应池水力停留时间t=4.50h厌氧段与好氧段停留时间比取tA:tO=1:2厌氧段停留时间tA＝1.5h好氧段停留时间tO=3h2、剩余污泥量（1）生物污泥产量PX＝YQ（S0-Se）-KdVXV＝2025kg/d(2)非生物污泥量PSPS＝Q（TSS0-TSSe）×50％＝1800kg/d(3)剩余污泥量ΔXΔX＝PX+PS＝3825kg/d设剩余污泥含水率按99.20%计算，剩余污泥体积为：478.13m3/drSVIXR610VNXQSV03、验算出水水质剩余生物污泥含磷量按6.0%计，出水总磷Tpe：Tpe=TP-6%×1000PX/Q＝1.95mg/L出水BOD5浓度：16.51mg/LK2＝0.0224、反应池主要尺寸计算反应池总容积V＝5625.0m3设反应池2座，每座容积V单＝V/n=2812.50m3有效水深h=4.2m单座有效面积A单＝V单/h=669.64m2采用3廊道，廊道宽b=6m反应池长度L＝A单/B=37.2m校核宽深比b/h=1.43校核长宽比L/b=6.20曝气池超高取1m，曝气池总高度H=5.2m5、进出水系统设计（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、进水潜孔进入厌氧池。单组反应池进水管设计流量Q1＝0.347m3/s进水管设计流速v1=0.8m/s进水管管径d1=0.743m取d1=750mm校核管道流速v=Q/A=0.786m/s（2）配水渠道配水渠道设计流量Q2=(1+R)Q/n=0.347m3/s配水渠道设计流速v2=0.7m/s渠道断面积A＝QR/v2=0.496m2渠道断面b×h=0.9×0.8m校核流速v=0.689m/s（3）进水孔进水孔过流量：Q'＝（1+R）×Q/n＝0