某污水廠反硝化濾池設(shè)計計算

1、1第七章 設(shè)計依據(jù)和指導(dǎo)思想7.1設(shè)計依據(jù)7.2設(shè)計規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)189182002城市雜用水水質(zhì)(GB/T18920-2002)27.3主要設(shè)計原則7.3.1根據(jù)招標(biāo)文件要求，選用供貨范圍之一的工藝方案進(jìn)行設(shè) 計，該套技術(shù)工藝先進(jìn)成熟，運行穩(wěn)定定可靠。7.3.2采用質(zhì)量優(yōu)良的設(shè)備及產(chǎn)品，確保污水處理設(shè)施能夠長期 穩(wěn)定運行。7.3.3在工藝設(shè)計細(xì)節(jié)上進(jìn)行優(yōu)化，在確保污水處理出水穩(wěn)定達(dá) 到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)的前提下，處理設(shè)施投資省、占地少、能耗低、節(jié) 省運行費用。，充分考濾工藝操作的管理方便，確保系統(tǒng)長期運行穩(wěn)定、可靠、安全實用，并具有較好的生產(chǎn)環(huán)境和勞動條件。，改善污水處理站及周圍環(huán)境。，重視消防、安全工

2、作。，總體布局合理美觀。7.4設(shè)計范圍7.4.2本方案設(shè)計邊界范圍為工藝流程框圖中雙點畫線框以內(nèi)的 相關(guān)部分。3詳見本設(shè)計方案工藝流程部分 。第八章 設(shè)計基礎(chǔ)資料8.1地理位置XX地處河北省中南部，位于北緯3726 - 3846，東經(jīng)113 31115 29之間，東與衡水接壤，南與邢臺毗連，西與 山西為鄰，北與保定為界。轄區(qū)總面積1 5848平方公里。8.2城市性質(zhì)XX市是河北省省會，1925年開始設(shè)市、舊稱石門市，1948年 初改稱為XX市，它是我國建市較早，有一定工業(yè)基礎(chǔ)的較大城市，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)已成為我國華北重要工業(yè)基地，并是全國 的紡織、化工、醫(yī)藥、電子工業(yè)中心之一。同時又是河北

3、省的政 治、經(jīng)濟(jì)、文化、科學(xué)、教育中心。8.2氣象條件XX地處暖溫帶、半濕潤、半干旱季風(fēng)型大陸性氣候，四季分 明。年平均氣溫：12.9 C極端最高氣溫：42.7 C極端最低氣溫：-26.5C多年平均降水量：537.2mm4年內(nèi)降水量的6080%集中在68月份，春冬季節(jié)干旱少 雨，年際變化懸殊。8.3本系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)水條件(1)進(jìn)水水量本合同設(shè)計規(guī)模為日平均流量50萬mVday，總變化系數(shù)1.3，高峰設(shè)計流量28431riVh。(2)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)生物濾池構(gòu)筑物水質(zhì)指標(biāo)：XX橋東污水處理廠生物濾池進(jìn)水水質(zhì)值序號項目要求設(shè)計值1BOD5(mg/L)302CODcr(mg/L)703SS(mg/L)304T

4、N(mg/L)655NO3-N(mg/L)576NH4+-N (mg/L)57TP(mg/L)78水溫(C)14-258.4本系統(tǒng)設(shè)計出水要求主導(dǎo)風(fēng)向：次主導(dǎo)風(fēng)向： 風(fēng)頻率：冬季平均風(fēng)速夏季平均風(fēng)速最大積雪厚度：最大凍土厚度：年平均雷曝日數(shù)為:東南風(fēng)(夏季)西北風(fēng)(冬春季)10%1.8米/秒1.5米/秒19厘米53厘米5高效沉淀池處理后出水達(dá)到下表要求:表8-2序號項目要求設(shè)計值1BOD5(mg/L)122CODcr (mg/L)503SS(mg/L)134TN(mg/L)155TP(mg/L)N2_4H2NH2OH2屆10補(bǔ)充碳源， 本投標(biāo)文件采用投加甲醇的方 案解決有機(jī)碳不足的問題。此時有

5、機(jī)物的需要量為：Cm=2.47NO3-N+1.53NO3-N+0.87DO并按考濾30%的余量計算10.2反硝化生物濾池工藝描述本投標(biāo)系統(tǒng)的反硝化生物濾池為三級串聯(lián)后置反硝化生物濾池， 濾池配置為兩組28格，每組14格，單格平面尺寸為12680mM 9270mm附設(shè)有反沖洗廢水池和廢水泵、鼓風(fēng)機(jī)房及壓縮空氣系統(tǒng)等。每組每格反硝化濾池的進(jìn)水閘閥、排水閥、反沖洗水閥、反沖洗 氣閥、出水調(diào)節(jié)閥以及排氣閥均采用氣動閥門，供氣由空壓機(jī)供氣，由電磁閥控制開閉。濾池設(shè)計為分流進(jìn)水，定水位形式。每格濾池各 設(shè)一個進(jìn)水閥門。 濾池水位由濾池出水堰控制， 濾池采用向上流過濾， 濾池出水接至總出水管排至高效沉淀池。

6、二級處理后的污水經(jīng)中間提升泵站提升進(jìn)入生物濾池總進(jìn)水槽， 由總進(jìn)水槽分配至每格生物濾池進(jìn)水管，每格生物濾池進(jìn)水管將污水 送至濾池底部，污水自下而上以一定的流速流經(jīng)生物濾料， 濾料上長 滿生物膜，污水與生物膜相接觸，在生物膜微生物的作用下，消耗有 機(jī)物碳源，分解污水中的硝態(tài)氮、亞硝態(tài)氮，從而使污水得到凈化， 達(dá)到脫碳、 脫氮的目的。 同時充滿濾料的濾床可以有效的截留水中的 懸浮物質(zhì)，去除SS從而使污水能得到進(jìn)一步澄清。系統(tǒng)設(shè)有碳源 投加系統(tǒng)， 當(dāng)碳源不足時， 可通過投加少量的甲醇來彌補(bǔ)， 確保脫氮 所需碳源，保證脫氮效果。由于微生物的不斷繁殖，生物膜逐漸增厚，超過一定厚度后，吸 附的有機(jī)物，在傳

7、遞到濾料表面的微生物之前已被代謝。此時，濾料 表面的內(nèi)層微生物因得不到有機(jī)營養(yǎng)而進(jìn)入內(nèi)源代謝，失去其粘附在 濾料上的性能， 脫落下來。這時濾池則需要進(jìn)行沖洗。本反硝化生物 濾池沖洗采用氣水聯(lián)合沖洗， 沖洗水采用生物濾池出水， 由反沖洗水 泵進(jìn)行沖洗， 沖洗空氣則采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)供氣。沖洗水排至反沖洗廢 水池，回流繼續(xù)處理。沖洗強(qiáng)度通過自動控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，確保沖 洗得有效、徹底，又保證濾床及生物群不被破壞， 從而在沖洗結(jié)束11后， 系統(tǒng)可以盡快的回復(fù)其工藝性能。 每格濾池交替進(jìn)行沖洗， 反沖洗周 期大于12小時。系統(tǒng)自控設(shè)有沖洗有2種形式：正常強(qiáng)度的沖洗和超強(qiáng)度的沖洗， 兩種沖洗的沖洗時間、沖洗

8、流量不同，超強(qiáng)度沖洗流量更大，時間更 長，這此參數(shù)均可通過電腦進(jìn)行調(diào)節(jié)。 沖洗是在與正常過濾的相同方 向進(jìn)行的，使用已過濾的清水。反沖洗水泵提供反沖洗水，工藝鼓風(fēng) 機(jī)提供沖洗空氣。系統(tǒng)設(shè)有布水系統(tǒng)，確保反硝化濾池進(jìn)水及沖洗水及沖洗空氣配 水配氣均勻。布水系統(tǒng)整體混凝土濾板和調(diào)節(jié)濾頭的布水系統(tǒng)，濾頭 及底模采用聚苯乙烯材質(zhì)， 材料耐腐蝕強(qiáng)。 并且濾頭具有保證氣水共 同沖洗時空氣的均勻分配。濾頭系統(tǒng)的設(shè)計，除了考慮空氣沖洗時， 整個濾板上的分配均勻外， 還考慮風(fēng)機(jī)了起動時空氣進(jìn)流涌動的脈沖。系統(tǒng)設(shè)有循環(huán)水泵， 當(dāng)處理水量低時， 可通過處理水循環(huán)來保證 濾池的水負(fù)荷滿足要求， 從保證不同原水流量情況

9、下濾池的正常運行。系統(tǒng)的控制總控制臺以協(xié)調(diào)濾池控制臺及反沖洗設(shè)備的工作狀 態(tài)。反硝化濾池的控制系統(tǒng)采用“分散控制、集中管理” ，各單格濾 池旁設(shè)分控柜（就地柜）一個，控制濾池的過濾及其閥門，包括反沖 洗時的相關(guān)閥門。整個濾池設(shè)公共柜一個，安裝于濾池集中控制室，處理各分控柜的反沖洗申請，以及反沖洗設(shè)備的控制。各分控柜和公 共柜通過工業(yè)控制網(wǎng)連接起來，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 并設(shè)上位機(jī)監(jiān)控站 一臺，動態(tài)顯示濾池工藝工作狀況、設(shè)備運行狀況、反沖洗參數(shù)設(shè)置 等。該系統(tǒng)可實現(xiàn)整個濾池工藝的無人職守、 全自動化控制。 該控制 系統(tǒng)具備運行穩(wěn)定、安全、可靠、能耗低、操作簡單、明了、維護(hù)方 便、快捷、適應(yīng)性強(qiáng)等特點

10、。此系統(tǒng)是建立在PLC基礎(chǔ)上，由濾池控制單元和公共控制單元組 成。濾池控制單元可實現(xiàn)下列功能： 自動控制無人操作的濾池的過濾和反沖洗一旦出現(xiàn)故障，將生產(chǎn)損失限于故障單元 使操作員能人工或自動啟動反沖洗 用計時器和/或水頭損失的啟動自動反沖洗 濾池控制單元向負(fù)責(zé)控制和故障排除工作的操作人員顯示最多 的數(shù)據(jù)，包括但不限于：12濾池水頭損失 濾池狀態(tài)：反沖洗、等候反沖洗、生產(chǎn)中、停止或故障 已經(jīng)反沖洗的上一個濾池自各個濾池上一次沖洗的過濾時間 閥門狀態(tài)：開、關(guān)或故障 反沖洗廢水泵狀態(tài)：可用、開、關(guān)或故障 氣洗鼓風(fēng)機(jī)狀態(tài)：可用、開、關(guān)或故障 當(dāng)一個濾池需要時， 公共控制單元負(fù)責(zé)在對下列各項進(jìn)行檢查后

11、自動開始反沖洗：壓縮空氣壓力高 反沖洗泵和鼓風(fēng)機(jī)為可用狀態(tài) 無其它沖洗濾池 濾池上設(shè)有反映出各濾池的進(jìn)水水質(zhì)、液位、堵塞狀況、反沖洗 過程控制液位計等自動控制儀表。具體詳見自動控制5.2系統(tǒng)自動控控制系統(tǒng)技術(shù)性能描述（1）反硝化濾池所需濾料計算 濾料體積按下式計算VDN=Q（N0-Ne）/1000qND式中：VDN：所需反硝化濾料體積（m3）Q:進(jìn)入濾池的日平均污水量(m3/d)No：進(jìn)水中硝態(tài)氮濃度(mg/l)Ne：出水中硝態(tài)氮濃度(mg/l)qND:濾料的反硝化負(fù)荷，kg NQN/m3濾料.d,城市污水一般 取o.8-4.o由招標(biāo)文件給定的進(jìn)水水質(zhì)條件：Q=500000X 1.3=6500

12、00(m3/d)(注：1.3為小時變化系數(shù)。)No=57(mg/l)Ne= 15(TN)-5(NH4-N)=10(mg/l)qND=2.82(針對城市污水反硝化特性取值) 故反硝化濾料體積為：VDN=Q(N0-Ne)/1000qND=650000X (57-10) - (1000 X 2.82)33=10833 m3取10860 m3(2)反硝化濾池平面設(shè)計濾池總面積按下式計算：A= VDN/H13H:濾料層的高度：2.5-4.5m根據(jù)招標(biāo)文件提供土建條件,取濾料層高度為：H=3.0m則濾池總面積A= VDN/H32=10860 m3.0m=3290.9m為保證濾池配水均勻,濾池按28格設(shè)計。

13、則單格池的面積為A單=3290.9mi-28=117.5卅取長邊12.68m,則濾池短邊：9.27單池尺寸：12.68mX 9.27m(3)反硝化濾池高度設(shè)計?。号渌畢^(qū)高度：0.95m承托層高度：0.3m濾料層高度：3.3m清水區(qū)高度：1.1m超高：0.94m濾池總高: H總=0.95+0.3+3.0+1.1+0.94=6.29m與招標(biāo)文件提供的土建條件圖相符(4)濾池循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計 回流比取日平均水量的60%，平均小時回流水量為：500000mVd - 24h/d x 60%=12500鬲設(shè)計選用8臺回流水泵，6用2備，每臺回流水泵參數(shù)為： 流量Q=2083m3/h， 揚(yáng)程H=4m(5)濾池水

14、沖洗系統(tǒng)計算 濾池水沖洗系統(tǒng)分為四組，每組分別負(fù)責(zé)7格濾池的沖洗，每組沖洗系統(tǒng)每次只反沖一個濾池，依次輪流進(jìn)行。濾池水沖洗強(qiáng)度取：5.4L/(m2.s)一般5-6 L/(m2.s)每格濾池需要的沖洗水量為：5.4L/(m2.s) x 1 2 1 .2 m2(單格濾池面積)x 3.6=2356.128 m2/h根據(jù)現(xiàn)場高差條件、濾池水頭損失、管道及局部阻力損件，確 定水泵揚(yáng)程為12m。故每組沖洗系統(tǒng)選三臺Q=1180mh TMH=12m的離心泵，兩用1備。四組共需反沖洗水泵12臺(8用4備)(6)氣沖洗系統(tǒng)計算考濾到氣水聯(lián)合反沖洗，而水沖洗分四組設(shè)計。故氣沖洗系統(tǒng) 按同時對14四格濾池進(jìn)行沖洗考

15、濾。氣沖洗強(qiáng)度取：13.45L/(m2.s) 一般12-18 L/(m2.s)則需要的沖洗空氣量為：13.45 L/(m2.s) x 121.2m2x 4x 3.6=23474 m3/h選4臺羅茨鼓風(fēng)機(jī)同時工作， 單臺風(fēng)量為：23474 m3/h-4=5868.5 m3/h,取5880 m3/h。根據(jù)濾池水位、阻力損失、管道沿程及局部阻力損失，風(fēng)壓選900 mbar。氣沖洗選用Q=5880 nm/h P=900 mbar羅茨鼓風(fēng)機(jī)6臺，4用2備。（1）進(jìn)水碳源校核由于反硝化需要消耗碳源，每將1mg的N03-N轉(zhuǎn)化為氮氣，需要消耗2.86mg有機(jī)物（溶解性COD。反硝化生物濾池進(jìn)水COD濃 度小

16、于等于70mg/l,般溶解性COD僅占65%。，故進(jìn)水中的有機(jī)物 最多僅夠去除硝態(tài)氮的量為：70X 0.65-2.86=15.9mg/l?？紤]到進(jìn)水濃度在70mg/l的下限及 其他因素影響。這部份有機(jī)物于去除的硝態(tài)氮按13mg/l計算。因此，要保證污水中所有硝態(tài)氮完全完全成反硝化，必須投加碳 源。（2）完全反硝化需甲醇投加量的計算采用投加甲醇的方法來補(bǔ)充碳源。由于進(jìn)水中NOJ-N為57mg/l（NC2-N）含量按0計），出水中 剩余NOJ-N按10mg/l,廢水中溶解氧濃度按0.5mg/l。需投加甲醇的 量按下式計算：15Cm=2.47NO3-N+1.53NO2-N+0.87DO=2.47X（57-13-10）+1.53 X0+0.87X0.5=84.5 mg/l考濾30%的余量，實際每天需投加的甲醇量為：84.5 x 1.3=109.85mg/l故甲醇用量按110mg/l投加計算由于滿負(fù)荷按高效沉淀池處理出水為日處理廢水50萬m,考慮到濾池反洗，沉淀池排泥等因素影響，考濾損失水量為5%，因此反硝化濾池實際處理水量為：33500000m3x (1+5%)=525000 m3故系統(tǒng)每天需投加的甲醇總量為：33525000 m x 120 g/ m - 1000=63000kg按高效沉淀池處理出水500000m3/d考慮，噸水甲醇投加量為：63000kg-500000n