水污染控制工程_第八章_生物膜法4—BAF計算.ppt

1、曝氣生物濾池工藝設計,曝氣生物濾池工藝設計,曝氣生物濾池的設計與計算內容包括：濾池池體、水力停留時間、水力負荷、曝氣系統(tǒng) 、反沖洗系統(tǒng)等參數(shù)。,曝氣生物濾池工藝設計,1濾池池體的設計與計算 濾池池體的設計與計算主要包括濾料體積的確定以及濾池各部分尺寸的確定。目前比較流行的計算方法為有機容積負荷計算法，主要采用BOD負荷或NH3-N負荷作為計算依據。 在進行曝氣生物濾池的計算時，首先需計算出濾池內濾料的體積，然后再計算其它部分尺寸。 曝氣生物濾池的有機容積負荷是指每立方米濾料每天所能接受并降解BOD或NH3-N的量，以kgBOD/m3濾料d或kgNH3-N/m3濾料d表示。,1濾池池體的設計與計

2、算 1）濾料的體積可根據容積負荷率Nw按計算：,QS W = （1-1） 1000Nw 式中： W濾料的總有效體積，m3； Q進入濾池的日平均污水量, m3/d； S進出濾池的BOD5或NH3-N差值，mg/l； NwBOD5或NH3-N容積負荷率，kgBOD/m3d BOD5容積負荷率： 25kgBOD/m3濾料d； NH3-N容積負荷率： 0.51.0kgNH3-N/m3d。,2） 曝氣生物濾池總面積為：,W A= （1-2） H 式中： A曝氣生物濾池的總面積，m2； H濾料層高度，m； 一般濾池中濾料層高度H為2.5m4.5m，但這要根據工程實際情況確定。高度過高則所需鼓風機的風壓較高

3、，能耗較大；高度過低則所需鼓風機的風壓較小，能耗也較低，但濾池總面積增大。,接上頁,考慮到單座濾池面積過大將會增加反沖洗時的供水、供氣量，同時不利于布水、布氣的均勻，所以在濾池總面積過大時必須分格。根據經驗，單格濾池的截面積a一般應控制100m2。所以在采用n座（n2）曝氣生物濾池并聯(lián)時，則每座濾池的面積為： A a = （1-3） n 式中： A曝氣生物濾池的總面積，m2； a單格濾池的截面積，m2； n濾池座數(shù)，無量綱；,3） 曝氣生物濾池總高度：,曝氣生物濾池的總高度應包括配水室、承托層、濾料層、清水區(qū)、超高等高度。即曝氣生物濾池的總高度為 H0 = H+h1+h2+h3+h4 （1-4

4、） 式中： H0曝氣生物濾池的總高度，m； H濾料層高度，m； h1配水室高度，m； h2承托層高度，m； h3清水區(qū)高度，m； h4超高，m；,4）污水流過濾料層高度的停留時間：,a. 空塔停留時間 AH t1= 24 Q 式中：t1污水流過濾料層高度的空塔停留時間，h； b 實際停留時間： AH t = 24 Q 式中：t污水流過濾料層的實際停留時間，h； 濾料層的空隙率，圓形陶粒濾料=0.5； 對于采用曝氣生物濾池處理生活污水或類似水質，其t1一般不小于30min。,5）水力負荷,Q q= （1-7） A24 水力負荷一般在25m3/m2h為宜。 停留時間及水力負荷一般用來對計算進行 復

5、核。,6）舉例 一座日處理20000m3污水的城市污水處理廠，采用曝氣生物濾池進行對BOD的降解，進水BOD5=153mg/l，要求出水BOD5=20mg/l，計算DC曝氣生物濾池的尺寸。 解： 采用BOD5有機負荷計算法進行計算： 取BOD容積負荷率Nw=3kgBOD/m3濾料d，則所需濾料體積為： W=QS/1000Nw=20000（153-20）/(10003)=886.7 m3 取濾料層高度H=4m，則曝氣生物濾池總面積為： A= W /H= 886.7/4= 221.7 m2,接上頁,濾池共分成4格，每格面積為： a= A / n= 221.7/4 =55.43 m2 考慮到方型池最

6、節(jié)省，所以單格濾池定為方形池， 每格尺寸為7.45m7.45m。 取配水室高度h1=1.2m，承托層高度h2=0.3m， 清水區(qū)高度h3=1.0m，超高h4=0.5m，則濾池總高度為： H0=H+h1+h2+h3+h4=4+1.2+0.3+1+0.5=7m 污水流過濾料層的實際停留時間： t=AH24/Q= 221.74240.5/20000=0.532(h) 水力負荷： q= Q/ A24= 20000/221.724=3.76 m3/m2h,2供氣量的計算與供氣系統(tǒng)的設計 （1）微生物需氧量（R） 根據理論研究和實踐經驗，對于除碳濾池總結出曝氣生物濾池中微生物的需氧量（R）可用下式計算出：

7、 R=0.82（BOD/BOD）+0.32（X0/BOD） (1-8) 式中：R單位質量的BOD所需的氧量，無量綱（kg/kg） BOD濾池單位時間內去除的BOD量，kg； BOD濾池單位時間內進入的BOD量，kg； X0濾池單位時間內進入的懸浮物的量，kg；,（2）供氣量(Gs),根據（1-8）公式計算出的曝氣生物濾池實際需氧量R后，還需換算成實際所需的空氣量G，G與曝氣裝置和濾池的總體氧的利用率E有關，按下式計算： Gs= R/0.3 E （1-9） 根據（1-9）式計算出的空氣量即為曝氣生物濾池供氣系統(tǒng)所需的供氣量。 在曝氣生物濾池的運行過程中，曝氣不僅提供微生物所需的溶解氧，還起到了對

8、濾料層的紊動，促進微生物膜的脫落和更新，防止濾料堵塞，有利于污水中有機物和微生物代謝產物的擴散傳遞。同時對于上向流生物濾池來說，由于空氣的攜帶作用，使進水中的SS被帶入濾床深處，對SS的截留起到了生物過濾作用。,曝氣生物濾池的曝氣類型為鼓風曝氣，鼓風曝氣系統(tǒng)由鼓風機、空氣擴散裝置（曝氣器）和一系列連通的管道組成。 空氣擴散裝置的選定和設計 對于曝氣生物濾池來說，由于其特殊的池形結構而導致空氣擴散裝置常用穿孔管曝氣或專用曝氣器?？諝鈹U散裝置必須根據計算出的總供氣量和每個空氣擴散裝置的通氣量、服務面積、安裝位置處的平面形狀等數(shù)據，經過計算確定空氣擴散裝置的數(shù)目，并對其進行布置。,（3）供氣系統(tǒng)的設

9、計, 鼓風機風壓的計算 空氣管道系統(tǒng)指從鼓風機的出口到空氣擴散裝置的空氣管道?？諝夤艿赖膲毫p失（h）為空氣管道的沿程損失（h1）與空 氣管道的局部阻力損失（h2）之和，此三者的單位為Pa h= h1+ h2 (1-10) 鼓風機所需壓力（H）為： H= h1+ h2+ h3+ h4 （1-11） 式中： h1、h2意義同前，Pa; h3空氣擴散裝置安裝深度，計算時單位換算成Pa; h4空氣擴散裝置的阻力，Pa;,2供氣量的計算與供氣系統(tǒng)的設計 鼓風機的選定與鼓風機房的設計,鼓風曝氣系統(tǒng)用鼓風機供應壓縮空氣，常用的有羅茨鼓風機和離心式鼓風機兩種。羅茨鼓風機的氣量小但噪音大，一般用于中、小型的污

10、水處理及工業(yè)廢水處理較多。離心式鼓風機的特點是氣量大、噪音小、效率高、空氣量容易控制，只要調節(jié)出氣管上的控制閥門即可，適用于大、中型的污水處理廠?，F(xiàn)在在一些大、中型的污水處理廠常采用帶變頻器的變速率離心式鼓風機，可根據出水混合液中溶解氧的濃度自動調整風機啟動臺數(shù)和轉速，節(jié)省能耗。在進行鼓風機房的設計時，應采取防止噪聲的措施，使其符合工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標準和城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準。,3配水系統(tǒng)的設計 曝氣生物濾池的配水系統(tǒng)一般采用小阻力配水系統(tǒng)，并根據反沖洗形式以采用濾頭、格柵式、平板孔式較多。這一部分的設計可參照給水排水設計手冊第三冊中有關過濾章節(jié)。,4反沖洗系統(tǒng)的設計 曝氣生物濾池與一般濾池的反

11、沖洗方式大致相同，主要采用氣水聯(lián)合反沖洗。 曝氣生物濾池進水中的顆粒物質或膠體物質以及運行過程中脫落的生物膜被截留在濾料間的孔隙中，在一定情況下，這些物質起到了生物截留作用。但隨著處理過程的持續(xù)進行，填料的孔隙度減小，一方面加大了濾池的水頭損失，另一方面加大了對水流的剪切應力。在達到或接近濾池的設計流量時，當總的水頭損失接近通過曝氣生物濾池所必須的水頭損失或出現(xiàn)截留物質穿透濾層時，曝氣生物濾池應停止運行并進行反沖洗。,反沖洗是保證曝氣生物濾池正常運行的關鍵， 其目的是在較短的反沖洗時間內，使濾料得到適當?shù)那逑矗謴推浣匚酃δ?，但也不能對濾料進行過分沖刷，以免沖洗掉濾池正常運行必要的生物膜。反沖

12、洗的質量對出水水質、運行周期、運行狀況的影響很大。采用氣水聯(lián)合反沖洗的順序通常為：先單獨用氣反沖洗，再氣水聯(lián)合反沖洗，最后用清水反沖洗。整個反沖洗過程由計算機程序控制，通過計算機自動開啟或關閉進出水管和空氣管道上的自動閥門。,曝氣生物濾池的反沖洗周期應根據實際運行經驗或在線儀表檢測的數(shù)據由計算機自動進行。濾池通常運行2448hr反沖洗一次，濾池截面上的反沖洗水速為1525m/h，氣速為6080m/h，沖洗后的排水中SS的濃度為8001200mg/l。對于曝氣生物濾池，控制好氣水反沖洗強度顯得尤為重要，過低達不到反沖洗的目的，過高會使微生物膜過分沖刷而導致脫落，造成填料層內微生物量的減少，以至影

13、響處理效果，并增加不必要的反沖洗耗水量、耗電量。,5曝氣生物濾池污泥產量的計算 在污水生物處理過程中，污泥產量表示去除單位重量的TBOD所產生的TSS量。污泥產量與進水TSS/TBOD比值有密切關系。進水TSS/TBOD比值越大，污泥產量也就越多。,污泥產量可按下式計算： （0.6SBOD+0.8X0） Y= (1-13) TBOD 式中： Y污泥產量，kgTSS/kgTBOD； SBOD濾池進出水中可溶性BOD濃度之差，mg/l； TBOD濾池進出水中總的BOD濃度之差，mg/l； X0濾池進水中懸浮物濃度，mg/l。,從式（1-13）可以看出，在曝氣生物濾池中，進水中被去除的懸浮物有一些不能被降解。有一種觀點認為：在曝氣生物濾池中，懸浮物停留的時間較短，它們被過濾后只是暫時被停留在濾料層中，不象在活性污泥系統(tǒng)中與活性生物充分混合，而且一些被截留的懸浮