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/L）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）0.11.5 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200<800<24<15<40<5去除率90%99

3、.5%99%98%98%NF進(jìn)水200<800<24<15<40<5出水1508010<15<400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2025，中溫厭氧溫度宜為3035，高溫厭氧溫度宜為5055。3）COD:N:P=200:5:1。4）UASB 反應(yīng)器進(jìn)水中懸浮物的含量宜小于1500mg/L。5）廢水中氨氮濃度應(yīng)小于800mg/L。6）廢水中硫酸鹽濃度應(yīng)小于1000mg/L、COD/SO42-比值應(yīng)大于10。7）

4、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，Q=200m3/d=8.33 m3/h；C0進(jìn)水COD濃度，mg/L；NVCOD容積負(fù)荷，kgCOD/(m3·d)，取4kg/m3d（中溫負(fù)荷）。A反應(yīng)器橫截面積，m2H反應(yīng)器有效高度，mt水力停留時間，h2.2 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

5、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。11UASB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； hUASB 反應(yīng)器的高度，一般為49m，取8m。取2座相同的UASB池，池面積為37.5m2。反應(yīng)池直徑：取反應(yīng)池直徑為d=7m。反應(yīng)池實際橫截面積：反應(yīng)池的高度：取反應(yīng)池高度h=8m。設(shè)反應(yīng)池超高為0.5m，則反應(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：反應(yīng)池的體積有效系數(shù)：據(jù)相關(guān)資料，反應(yīng)池

6、體積有效系數(shù)一般為7095%，故本次設(shè)計計算符合要求。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

7、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/s0.3m/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)生較強的擾動，使進(jìn)水與污泥之間充分接觸；e. 為了增強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150mm250mm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/m3d，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：（m2）配

8、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：2.4 三相分離器尺寸設(shè)計計算dv2v1b2b1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。下三角形集氣罩之間的直徑距離：實

9、際流速V下=0.39 m/h下三角形集氣罩底水平寬度：下三角形集氣罩斜面高度：h3=b1×tan式中：三角形集氣罩斜面的水平夾角，一般為55°60°，取=55°。h3= 1.65×tan55=2.36（m）上下三角形集氣罩之間回流縫流速V上：(圓臺側(cè)面積公式)式中：S上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，CE>0.2m，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=CE×sin55=1×sin55=0.82mE

10、Q=2EH+CF=2× 0.82+4 =5.64mV上< V下<2m/h , 符合要求。上三角形集氣罩高度：h5= 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，所以氣泡的運動軌跡將沿著Va和Vb合成速度的方向運動，根據(jù)速度合成的平行四邊形法則，則有：式中：IG=CH=CE×cos55=1×cos55=0.57mEH= CE×sin55=1×sin55=0.82mHG=CI=CF-b2=4-3.7=0.3mEG=EH+HG=0.82+0.3=1.12mGA=EG×t

11、an55=1.12×tan55=1.6mh4=IG+GA=0.57+1.6=2.17mAE=EG/cos55=1.12/cos55=1.95mBE=CE×tan55=1×tan55=1.43mAB=AE-BE=1.95-1.43=0.52m要使氣泡分離后進(jìn)入沉淀區(qū)的必要條件是：l 在消化溫度為25，沼氣密度 =1.12g/L；水的密度 =997.0449kg/m3；l 水的運動粘滯系數(shù)V=0.0089×10-4m2/s；取氣泡直徑d=0.01cm根據(jù)斯托克斯（Stokes）公式可得氣體上升速度Vb為：式中 Vb氣泡上升速度（cm/s）g 重力加速度（cm

12、/s2） 碰撞系數(shù)，取0.95 廢水的動力粘度系數(shù)，g/(cm.s)    =v水流速度 ,Va=V2=0.55m/h 滿足 ，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(yuǎn)=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

13、/31/2的區(qū)域范圍內(nèi)污泥濃度較小，約為525gVSS/L或530gVSS/L，稱為污泥懸浮層。 本設(shè)計計算中，反應(yīng)池最高液面為8.5m，其中沉淀區(qū)高4.84m，污泥濃度1=0.5gSS/L；懸浮區(qū)高2.16m，污泥濃度2=2.0gSS/L；污泥床高2m，污泥濃度3=15.0gSS/L。反應(yīng)池內(nèi)污泥總量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)承受的有機質(zhì)質(zhì)量。產(chǎn)泥量計算一般情況下，可按每去除1kgCOD產(chǎn)生0.050.10kgVSS計算。本工程取X=0.07kgVSS/kgCOD，則產(chǎn)泥量為：式中 Q設(shè)計計算處理量，m3/d Sr去除的COD濃度，kgCOD/m3取VS

14、S/SS=0.8，則污泥含水率P為98%，因含水率95%，取s=1000kg/m3，則污泥產(chǎn)量為污泥齡的計算排泥系統(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，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bc0.3m反應(yīng)池流量:設(shè)出水槽槽口附近水流速度Vc=0.2m/s,則 槽口附近水深hcf: 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1

15、00mm，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=20000×60%×200×10-3×0.35=840m3/d2.10 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 m2。表面水力負(fù)荷一般小于0.7m3/(m2·h)，故符合要求。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=

16、s·v=38.47×0.4=15.39 (m3/h)循環(huán)泵流量=15.39-4.17=11.22 (m3/h)，取15(m3/h)揚程為：式中 HST靜揚程，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)高差，為8mhs吸水管路水頭損失hd輸水管路水頭損失hs+hd=0.5mh安全水頭，一般為12m取揚程為15m。3 MBR池的設(shè)計計算3.1 一級反硝化、硝化池設(shè)計計算 反硝化池有效容積VDi VDi = 式中：XNH4-N設(shè)計計算進(jìn)水NH4-N負(fù)荷總量XNH4-N=RDi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/

17、L，f=，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qdn,2020時反硝化速率常數(shù)，取0.12kgNO3-N/(kgMLVSS·d)溫度系數(shù)，取1.08T設(shè)計計算溫度25 VDi = 取600 m3。取有效高度為7.7m，則橫截面積S=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=(d/2)2H=3.14*(10/2)2*9=706.5m3，有效容積為588.75m3， 硝化池有效容積VNiVNi = s + 其中a、b為經(jīng)驗公式參數(shù)：a = 3.17m³/db = 218.42m³/dK

18、d = 0.0086 * 1.1(T-15) = 0.0223s = 式中：Aae硝化污泥所需泥齡硝化菌比增長速率式中：硝化菌最大比增長速率N出水氨氮濃度，為150mg/LkO2氧的半速系數(shù)，為1.3 mg/LO2反應(yīng)池中溶解氧濃度，為2 mg/LpH=7.2硝化污泥所需最小泥齡硝化污泥所需泥齡式中：選用安全系數(shù)K=3取1900 m3取有效高度為7.4m，橫截面積為1900/7.4=256.76m2，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eV=(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.

19、66 m2，半徑為10.2m，取10m，則一級反硝化池短弧圓心角約為128°。3.2 二級反硝化、硝化池設(shè)計計算 反硝化池有效容積VDi VDi = 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=0.350.18=0.063超濾進(jìn)水比=8XNO3-N硝氮去除總量VDi = 取600 m3取有效高度為7.1m，則橫截面積S=84.5（m2）。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。 二級硝化池有效容積VNi2 = Quf*t= (200/24)*10*6式中：t水力停留時間，為7h取600 m3取有效高度

20、為6.8m，則橫截面積S=88.24（m2）。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。碳化需氧量D1式中 kBOD的分解速度常數(shù)，d-1,取k=0.23 tBOD5實驗的時間，取t=5d硝化需氧量D2式中 N0進(jìn)水總氮濃度，kg/m3 Ne出水NH3-N濃度，kg/m3反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量D3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

21、總氮NW:被氧化的NH3-N=進(jìn)水總氮量出水氨氮量用于合成的總氮量=200025573.69=1401.31（mg/L）所需脫硝量=進(jìn)水總氮量出水總氮量用于合成的總氮量=200040573.69=1386.31（mg/L）需還原的硝酸鹽氮量NT=200×1386.31×10-3=277.26（kg/d）故總需氧量AOR= D1 +D2 -D3 =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=1.4×112.14=157（kgO2/h）去除1kgBOD5的需氧量4.2 標(biāo)準(zhǔn)需氧量將設(shè)計計

22、算需氧量AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量SOR:式中 Cs(20)水溫20時清水中溶解氧的飽和度，mg/L Csm(T)設(shè)計計算水溫T時好氧反應(yīng)池中平均溶解氧的飽和度，mg/L T設(shè)計計算污水溫度，T=25 CL好氧反應(yīng)池中溶解氧濃度，取2mg/L 污水傳氧速率與清水傳氧速率之比，取0.82壓力修正系數(shù)，；本例工程所在地區(qū)大氣壓為1.013×105（Pa），故=1污水中飽和溶解氧與清水中飽和溶解氧之比，取0.95查表得水中溶解氧飽和度：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L空氣擴散器出口處絕對壓力：式中 H空氣擴散器的安裝深度，本工程選用拉法爾射流曝氣器，安裝深度為7.5m