污水UASB反硝化硝化計算書

1、|某市生活垃圾填埋場滲瀝液處理站工程計算書(200m3/d)二零一二年三月1概況1.2進(jìn)水流量垃圾滲瀝液進(jìn)水流量為200 （m3/d）。1.3設(shè)計計算進(jìn)水水質(zhì)項目水量（m3/d）CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)PH進(jìn)水水質(zhì)2002000012000850300025006-91.4設(shè)計計算出水水質(zhì)序號控制污染物排放濃度限值1色度（稀釋倍數(shù)）402化學(xué)需氧量（CODcr） （ mg/L）1003生化需氧量（BOD5）（ mg/L）304懸浮物（mg兒）305總氮（mg/L）406氨氮（mg/L）257總磷（mg/L）38糞大腸菌群數(shù)

2、（個/L）100009總汞（mg/L）0.00110總鎘（mg/L）0.0111總鉻（mg/L）0.112六價鉻（mg/L）0.0513總砷（mg/L）0.114總鉛（mg/L）0.1|1.5各工藝單元去除效果項目水量(m3/d)CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)SS(mg/L)UASB進(jìn)水200200001200015002000500出水2008000480015002000250去除率60%60%50%MBR進(jìn)水2008000480015002000250出水200800241540 90% 99.5% 99% 98% 98%NF進(jìn)水2008

3、002415405出水150801015400去除率90%58%100%排放要求100302540302 UASB的設(shè)計計算UASB反應(yīng)器進(jìn)水條件1) pH值宜為6.57.8。2)常溫厭氧溫度宜為20C25C,中溫厭氧溫度宜為30C35C,高溫厭氧溫 度宜為50C55C。3)COD:N: P=200:5:1。4)5)6)7)UASB反應(yīng)器進(jìn)水中懸浮物的含量宜小于1500mg仏廢水中氨氮濃度應(yīng)小于800mg/L。廢水中硫酸鹽濃度應(yīng)小于1000mg/L、COD/sO4比值應(yīng)大于10。廢水中COD濃度宜為2000mg/L20000mg/L=8)嚴(yán)格限制重金屬、堿土金屬、三氯甲烷、氰化物、酚類、硝酸鹽

4、和氯氣等有|毒物質(zhì)進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)器。2.1 UASB反應(yīng)池的有效容積式中：Q設(shè)計計算處理量,QC0AH tQ NvQ=200m3/d=8.33 m3/h;C0進(jìn)水COD濃度,Nv COD容積負(fù)荷,mg/L;kgCOD/(m3d),取4kg/m3? d (中溫負(fù)荷)。A反應(yīng)器橫截面積,m2H反應(yīng)器有效高度, t水力停留時間，h4.0V有效200(20000 8000)10 3 600(m3)表I不同條件下絮tt和顆粒污泥IASB反應(yīng)器采用的容積負(fù)荷（懸浮性組分為簡單廢水）廢水COP濃蜃(ng - L)糾分在 a5v900030-eo3-760 100不H處用3 Y*注；扁溫，尺氧恰況卜反應(yīng)暮荷方在

5、匕崔的杲礎(chǔ)上適艸提扁n2.2 UASB反應(yīng)池的形狀和尺寸升流式厭氧污泥床的池形有矩形、方形和圓形。圓形反應(yīng)池具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的特點， 因此本次設(shè)計計算選用圓形池。圓形反應(yīng)器具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的優(yōu)點，同時建造費用 比具有相同面積的矩形反應(yīng)器至少要低12%但圓形反應(yīng)器的這一優(yōu)點僅僅在采 用單個池子時才成立。單個或小的反應(yīng)器可以建成圓形的，高徑比應(yīng)在13之間。11UAS升流式厭氧污泥床污水處理工程技術(shù)規(guī)范（編制說明）反應(yīng)池有效橫截面積:式中：S有效反應(yīng)池的有效橫截面積，m2；h UASB反應(yīng)器的高度，一般為49m,取8m。600 2 S有效=三 75(m )取2座相同的UASB池，池面積為37.5m2。反應(yīng)池

6、直徑:d屮J43囂56.9(m)取反應(yīng)池直徑為d=7m。反應(yīng)池實際橫截面積:3.14 7238.47(m2)反應(yīng)池的高度:h=VS60038.47 27.8(m)取反應(yīng)池高度h=8m。設(shè)反應(yīng)池超高為0.5m，貝U反應(yīng)池實際高度H為:H=h+0.5=8+0.5=8.5(m)單個反應(yīng)池的實際容積:8.5326.95(m3)反應(yīng)池的體積有效系數(shù):k = V有效 V60092%326.95 2求。據(jù)相關(guān)資料，反應(yīng)池體積有效系數(shù)一般為 7095%，故本次設(shè)計計算符合要2.3進(jìn)水分配系統(tǒng)的設(shè)計計算壓力流進(jìn)水，分支狀穿孔管，設(shè)逆止閥，當(dāng)水力篩縫隙為3mm5mm時,出水孔大于15mm，一般在15mm25mm之

7、間；c.需考慮設(shè)液體反沖洗或清堵 裝置，可以采用停水分池分段反沖，用液體反沖時，壓力為1.0kg/cm22.0kg/cm2, 流量為正常進(jìn)水量的35倍；（2）采用重力流布水方式（一管一孔）如果進(jìn)水水位差僅僅比反應(yīng)器的水位稍高 （水位差小于10cm）會經(jīng)常發(fā)生堵 塞現(xiàn)象。因為進(jìn)水水頭不足以消除阻塞。當(dāng)水箱中的水位（三角堰的底部）與反 應(yīng)器中的水位差大于30cm時很少發(fā)生堵塞現(xiàn)象。a.采用布水器布水時，從布水器到布水口應(yīng)盡可能少地采用彎頭等非直管;b.廢水通過布水器進(jìn)入池內(nèi)時會吸入空氣，直徑大于2.0mm氣泡會以0.2m/s 0.3m/s速度上升，在管道垂直段（或頂部）流速應(yīng)低于這一數(shù)值;c. 上

8、部管徑應(yīng)大于下部，可適當(dāng)?shù)乇苊獯蟮目諝馀葸M(jìn)入反應(yīng)器；d. 反應(yīng)器底部較小直徑可以產(chǎn)生高的流速，從而產(chǎn)生較強(qiáng)的擾動，使進(jìn)水與污 泥之間充分接觸；e. 為了增強(qiáng)底部污泥和廢水之間的接觸，建議進(jìn)水點距反應(yīng)器池底保持150mm250m m的距離。布水點的設(shè)置:據(jù)下表，由于所取容積負(fù)荷為4.0 kg/m3? d，因此每個點的布水負(fù)荷面積為0.52m2。本次設(shè)計計算池中共設(shè)置40個布水點，則每點的負(fù)荷面積為：SiS 坐47 1.6 (m2)n 24籽性虞進(jìn)貳弄機(jī)忸荷廠XOI（討旳每牛進(jìn)水點列進(jìn)水審枳負(fù)曲/kgCorvE 心每卒畫水點加書實的低網(wǎng)泥削2爲(wèi)r140. 522HkdTS&rii?1-231792

9、71i配水系統(tǒng)形式：采用一管多孔式。設(shè)計計算參數(shù):進(jìn)水總管管徑取200mm,流速約為1.7m/s； 配水管的直徑取100mm,流速約為2m/s；配水管中心距池底一般為200250mm,取250mm； 出水孔孔徑一般為1020mm,取15mm； 出水孔孔距為1.02.0m。布水簡圖:B宀 宀- 一112.4三相分離器尺寸設(shè)計計算圖三相分離器設(shè)計計算圖圖中：h1上部液面距反應(yīng)池頂部高度，取 0.5m；h2集氣罩頂以上的覆蓋水深，取 0.5m。下三角形集氣罩回流縫的總面積:式中：V下下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液上升流速，V下宜小于0.5 m/h,取 V 下=0.4 m/h。S下他 8.3伽2

10、)0.5b2下三角形集氣罩之間的直徑距離:3.2（m）實際流速V下=0.39 m/h下三角形集氣罩底水平寬度:bid b221.87(m)下三角形集氣罩斜面高度:h3=b1 X tanB式中：0 三角形集氣罩斜面的水平夾角，一般為 5560,取0 =55：h3= 1.65X tan55=2.36 (m)上下三角形集氣罩之間回流縫流速 V 上:（CF EQ） CE （圓臺側(cè)面積公式）式中：S上一一上三角形集氣罩回流縫面積（m2）；CE上三角形集氣罩回流縫的寬度，CE0.2m，取CE=1.0m；CF上三角形集氣罩底寬，上三角形集氣罩底寬與下三角形集氣罩底寬的差值需大于200mm,取CF=4m；EH

11、=CK sin55=1 過n55=0.82mEQ=2EH+CF=2 0.82+4 =5.64m3.14 (4 5.64) 115.13(m)上丄7 0.28(m/h)15.13V 上 V 下2m/h ,符合要求。上三角形集氣罩高度:h5=tan 4 tan55 2.86(m)復(fù)核:當(dāng)混合液上升到A點后將沿著AB方向斜面流動，并設(shè)流速為 Va，同時假定A點的氣泡以速度Vb垂直上升，所以氣泡的運(yùn)動軌跡將沿著 Va和Vb合成速度的方向運(yùn)動，根據(jù)速度合成的平行四邊形法則，則有:AD BCVa AB ABVbCE式中：BC1.74(m)cos55 cos55IG=CH=CE cos55=1 X cos5

12、5=0.57mEH= CE BB 符合要求1.7三相分離器與UASB高度設(shè)計計算三相分離器總高 h=h5+h4=2.86+2.17=5.03mUASB反應(yīng)池總高為8m,超高h(yuǎn)1=0.5m分離出流區(qū)高4.84m,反應(yīng)區(qū)高4.16m,其中污泥床高2m,懸浮層高2.16m。2.5排泥系統(tǒng)的設(shè)計計算UASB池反應(yīng)區(qū)的污泥沿高程呈兩種分布狀態(tài)，下部約1/31/2的高度范圍內(nèi)污泥固體濃度高達(dá)4080gVSS/L或60120gVSS/L,稱為污泥床層。污泥床層以上約占反應(yīng)區(qū)總高度的1/31/2的區(qū)域范圍內(nèi)污泥濃度較小，約為5 25gVSS/L或530gVSS/L,稱為污泥懸浮層。本設(shè)計計算中，反應(yīng)池最高液面

13、為 8.5m，其中沉淀區(qū)高4.84m,污泥濃度 p=0.5gSS/L;懸浮區(qū)高2.16m,污泥濃度p=2.0gSS/L;污泥床高2m,污泥濃度P=15.0gSS/L。反應(yīng)池內(nèi)污泥總量M S(h1 1 h2 2 h3 3)80 (4.84 0.5 2.16 2 2 15) 2939.2(kgSS)BOD污泥負(fù)荷污泥負(fù)荷表示反應(yīng)池內(nèi)單位容量的活性污泥在單位時間內(nèi)承受的有機(jī)質(zhì)質(zhì) 量。0.49kgBOD5/(kgSS d)FSbod5(12 4.8) 200M M2939.2 產(chǎn)泥量計算一般情況下，可按每去除IkgCOD產(chǎn)生0.05O.IOkgVSS計算。本工程取X=0.07kgVSS/kgCOD，則

14、產(chǎn)泥量為:X XQSr式中Q 設(shè)計計算處理量,m3/dSr去除的COD濃度,kgCOD/m3X 0.07200 (20 8) 168(kgVSS/d)取 VSS/SS=0.8,則X168 210(kgSS/d)0.8污泥含水率P為98%,因含水率 95%，取 p=1000kg/m3,則污泥產(chǎn)量為QsXs(121031000 (1 98%)10.5(m /d) 污泥齡的計算需 17.5(d) 排泥系統(tǒng)設(shè)計計算在USAB池池底設(shè)排泥管,每3個月排泥一次，污泥返回垃圾填埋場。排泥管選DN150的鋼管，排泥總管選用 DN200的鋼管。2.6出水系統(tǒng)的設(shè)計計算溢流堰設(shè)計計算沉淀區(qū)的出水系統(tǒng)一般采用出水渠

15、，一般每個單元三相分離器沉淀區(qū) 設(shè)一條出水渠，池中設(shè)有2個單元三相分離器，出水槽共有2條，槽寬bc= 0.3m反應(yīng)池流量：2000.0023m3/s24 3600設(shè)出水槽槽口附近水流速度Vc=0.2m/s,槽口附近水深hcf：hcfQVc bc002第 0.038m取，槽口附近水槽深hc為0.25m，出水槽坡度為0.01溢流堰設(shè)計計算90三角堰，堰高100mm，堰口寬 200mm。2.7沼氣收集系統(tǒng)設(shè)計計算設(shè)4根沼氣收集支管，1根沼氣收集總管，設(shè)計計算 COD去除率為60%。 厭氧沼氣產(chǎn)率為每降減1kgCOD產(chǎn)生0.35m3的沼氣，沼氣甲烷含量為65%。沼氣量 Q=2000(X60%200X1

16、0-3X).35=840m3/d 2.10厭氧循環(huán)泵的選擇表面水力負(fù)荷:式中：Q單池流量，Q=4.17 m3/h;S反應(yīng)池實際截面積,S=38.47 m。q Q 38.47 0.11m3/(m2 h)表面水力負(fù)荷一般小于0.7m MBR池的設(shè)計計算 3.1 一級反硝化、硝化池設(shè)計計算3.1.1反硝化池有效容積VDiXNH 4 N * RDiMLVSS*qdn,T式中：Xnh4-n設(shè)計計算進(jìn)水NH4-N負(fù)荷總量3Xnh4-n = 200 1500 10 3300kgRDi 設(shè)計計算反硝化率，RDi = 95%MLVSS揮發(fā)性懸浮污泥，取污泥濃度為4000mgMLSS/L ,/(m2 h)，故符合

17、要求。厭氧循環(huán)泵的計算:UASB反應(yīng)器內(nèi)廢水的上升流速宜小于 0.5m/h,取0.4 m/hQ =s v=38.47X 0.4=15.39 (m3/h)循環(huán)泵流量=15.39-4.17=11.22(m3/h)，取 15(m3/h)揚(yáng)程為:H Hsthshdh式中Hst靜揚(yáng)程，吸水井的最枯水位(或最低水位)與凈化構(gòu)筑物進(jìn)口水面標(biāo)咼差，為8mE hs吸水管路水頭損失E hd輸水管路水頭損失刀 hs+E hd=0.5mh 安全水頭，一般為12m0.5210.5(m)取揚(yáng)程為15m。f=MLSSS 0.7，則揮發(fā)性懸浮污泥濃度為2800 mgMLvss/Lqdn,T設(shè)計計算反硝化速率T 20qdn,T

18、 qdn,20qdn,2020r 時反硝化速率常數(shù)，取 0.12kgNO3-N/(kgMLVSS d) 0度系數(shù)，取1.08T設(shè)計計算溫度25rqdn,T qdn,20300 0.95VDi =X NH 4 N * RDiMLVSS*qdn,T2800 10 30.18565.5m3200.12 1.0825 200.18(kgNO-3-N/kgMLVSS )取 600 m3。取有效高度為7.7則橫截面積S=V有效劈77.92(m2)則反應(yīng)池直徑約為9.96m。取10。設(shè)計計算反應(yīng)池總高 H=8.5m反應(yīng)池的總?cè)莘ev=n (d/2)*(AaeH=3.14*(10/2)2*9=706.5m3,有

19、效容積為588.75m3,3.1.2硝化池有效容積VNiVNi = S +S2JaWpiAeKd其中a、b為經(jīng)驗公式參數(shù):a = 3.17m3d b = 218.42m3dKd Mi-Kd)Kd = 0.0086 * 1.1(T-15) = 0.0223a b s =式中：Aae硝化污泥所需泥齡02硝化菌比增長速率N = Nmax. pT 1.158)0.833(7.2 pH)式中:N max硝化菌最大比增長速率N max = 0.47exp0.0 98(T -15)=0.47exp0.098 (25 -15)0.46(d1)N 出水氨氮濃度，為150mg/LkO2氧的半速系數(shù)，為1.3 mg

20、/L02反應(yīng)池中溶解氧濃度，為2 mg/L=475N = 0.46 1 3pH=7.21 0.833(7.2 7.2)0.27(d 1) 硝化污泥所需最小泥齡1028 3.7(d)硝化污泥所需泥齡式中：選用安全系數(shù)V Ni1Aae=KK=33.17 218.423 3.7 11.1(d)0.0223 565.5“,930.4512 (0.0223)11.1930.45 + 930.4523.17 565.51869.43(m3)0.022311.1取 1900 m3取有效高度為7.4m,橫截面積為1900/7.4=256.76*，直徑=18m設(shè)計計算反應(yīng)池總高H=8.5。反應(yīng)池的總?cè)莘e V=n

21、 (d/2)2H=3.14*(9)2*9=2289.06m3 ,有效容積為1907.55m3。取 2000。一級反硝化、硝化池總面積為 324.66 m2，半徑為10.2m,取10m,則一級反硝化池短弧圓心角約為1283.2二級反硝化、硝化池設(shè)計計算3.2.1反硝化池有效容積VDiVDi =Xno3 nMLVSS* qNi式中：qNi設(shè)計計算反硝化速率，為一級反硝化速率的0.20.5倍,取 qNi=0.35qdn,T=0.35X0.18=0.063( kgNO -3 - N/kgMLV SS)超濾進(jìn)水比=8X NO3-N 硝氮去除總量XnosN 200 8 (7510) 10 3104kg/d

22、取 600 m33104 10VDi =2800 0.0633589.57m有效取有效高度為7.1m,貝U橫截面積S=h型=84.5 (m2)。7.1則反應(yīng)池直徑約為10.38m。取10.5m設(shè)計計算反應(yīng)池總高H=8.5。3.2.2二級硝化池有效容積3VNi2 = Quf*t= (200/24)*10*6583.1m式中：t水力停留時間，為7h取600 m3有效取有效高度為6.8m,則橫截面積S=h600 =88.24( m2)。6.8則反應(yīng)池直徑約為10.6m,取11。設(shè)計計算反應(yīng)池總高 H=8.5m。4曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算計算4.1設(shè)計計算需氧量AOR需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量,并應(yīng)扣除

23、剩余活性污泥排放所減少的BOD5及NH3-N的氧當(dāng)量（此部分用于細(xì)胞合成，并未耗氧），同時還應(yīng)考慮反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量。AOR =碳化需氧量（去除bod5需氧量 （NH3 N硝化需氧量硝化需氧量-反硝化脫氮產(chǎn)氧量剩余污泥中BOD5氧當(dāng)量）剩余污泥中NHs N氧當(dāng)量）反硝化脫氮產(chǎn)氧量碳化需氧量D1D1 = Q(So 嚴(yán) 1.42 Px1 ekt式中kbod的分解速度常數(shù)，d-1,取k=0.23t BOD5實驗的時間，取t=5dD1 = 200 (12OOOo.29.62) 10 31.42 925.4 2195.16(kgO2/d).0.23 51 e硝化需氧量D2D2 =4.6Q(No- N)

24、-4.6 12.4% PX式中No進(jìn)水總氮濃度，kg/m3Ne 出水NH3-N濃度，kg/m33D2 = 4.6 200 (2000-25) 1O- -4.6 12.4% 925.4 1289.15(kgQ/d)反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量D3D3 =2.86Nt式中Nt為反硝化脫氮的硝態(tài)氮量Nt的計算為:微生物同化作用去除的總氮Nw:Nw=0.124Y(S1 Kd c0.6 (12000 9.62)0.124 573.69(mg/L)1 0.05 11.1被氧化的NH3-N=進(jìn)水總氮量一出水氨氮量一用于合成的總氮量=2000 25 573.69=1401.31( mg/L)所需脫硝量=進(jìn)水總氮量一出

25、水總氮量一用于合成的總氮量=2000 40 573.69=1386.31 ( mg/L)需還原的硝酸鹽氮量 Nt=200X1386.31杓-3=277.26 (kg/d)D3=2.86Nt 2.86 277.26 79296(kgO2/d)故總需氧量AOR= D 1 +D2 -D3=2195.16+1289.15-792.96=2691.35 ( kgO2/d) =112.14( kgO2/h)最大需氧量與平均需氧量之比為1.4,則AORmax=1.4AOR=1.4 X112.14=157 (kgO2/h)去除1kgBOD5的需氧量AOR112.14Q(S0-Se)200 (12000 9.6

26、2) 10 30.047(kgO2 / kgBOD5)4.2標(biāo)準(zhǔn)需氧量AOR Cs(2o)將設(shè)計計算需氧量AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量SOR:SOR =仃-20)(Csm(T) -CL)1.024式中Cs(20)水溫20C時清水中溶解氧的飽和度，mg/LCsm(T)設(shè)計計算水溫 TC時好氧反應(yīng)池中平均溶解氧的飽和度,mg/LT 設(shè)計計算污水溫度，T=25 CCl好氧反應(yīng)池中溶解氧濃度，取 2mg/La污水傳氧速率與清水傳氧速率之比，取0.82P-力修正系數(shù),工程所在地區(qū)大氣壓；本例工程所1.013 105在地區(qū)大氣壓為1.013 X05 （Pa）,故P =1P虧水中飽和溶解氧與清水中飽和溶解

27、氧之比,取 0.95查表得水中溶解氧飽和度:Cs（20）=9.17mg/L, Cs（25）=8.38mg/L空氣擴(kuò)散器出口處絕對壓力：Pb= P 9.8 1O3H式中H空氣擴(kuò)散器的安裝深度，本工程選用拉法爾射流曝氣器，安裝深度為7.5mP大氣壓力，P=1.013 105PaPb =1.013 105 9.8 1O3 7.5 1.748 105Pa空氣離開好氧反應(yīng)池時氧的百分比 Ot:Ot =21(1-Ea)79 21(1-Ea)100%Pb2)1054214742 )式中Ea為空氣擴(kuò)散裝置的氧的轉(zhuǎn)移效率，取 Ea=35%Ot = 7f11島 100% 14.7%好氧反應(yīng)池中平均溶解氧飽和度:Cs