污水UASB+反硝化+硝化計算書8642

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進水流量垃圾滲瀝液進水流量為200（m3/d）。1.3設(shè)計計算進水水質(zhì)CODcrBOD5(mg/L)(mg/L)SSTNNH3-N項目水量（m/d）PH6-93(mg/L)(mg/L)(mg/L)進水水質(zhì)2002000012000850300025001.4設(shè)計計算出水水質(zhì)序號1控制污染物排放濃度限值色度（稀釋倍數(shù)）40100302化學(xué)需氧量（CODCr）（mg/L）生化需氧量（BOD5）（mg/L）懸浮物（mg/L）34305總氮（mg/L）406氨氮（mg/L）257總磷（mg/L）38糞大腸菌群數(shù)（個/L）100000.0010.010.19總汞（mg/L）總鎘（mg/L）總鉻（mg/L）六價鉻（mg/L）總砷（mg/L）總鉛（mg/L）10111213140.050.10.11.5各工藝單元去除效果水量CODcrBOD5NH3-N(mg/L)1500TN(mg/L)2000SS(mg/L)500項目（m3/d）(mg/L)(mg/L)120004800進水200出水20020000800015002000250UASBMBRNF去除率60%60%————50%進水200出水200去除率8000<8004800<241500<152000<40250<5＞90%＞99.5%＞99%＞98%＞98%進水200出水150去除率<80080<2410<15<15<40<40<50<90%100<58%30————<100%30排放要求25402UASB的設(shè)計計算UASB反應(yīng)器進水條件1）pH值宜為6.5～7.8。2）常溫厭氧溫度宜為20℃～25℃，中溫厭氧溫度宜為30℃～35℃，高溫厭氧溫度宜為50℃～55℃。3）COD:N:P=200:5:1。4）UASB反應(yīng)器進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）廢水中COD濃度宜為2000mg/L～20000mg/L。8）嚴格限制重金屬、堿土金屬、三氯甲烷、氰化物、酚類、硝酸鹽和氯氣等有II/17毒物質(zhì)進入?yún)捬醴磻?yīng)器。2.1UASB反應(yīng)池的有效容積式中：Q——設(shè)計計算處理量，Q=200m3/d=8.33m3/h；C0——進水COD濃度，mg/L；NV——COD容積負荷，kgCOD/(m3·d)，取4kg/m3?d（中溫負荷）。A——反應(yīng)器橫截面積，H——反應(yīng)器有效高度，t——水力停留時間，m2mh2.2UASB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1～3之間。[1][1]《UASB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——反應(yīng)池的有效橫截面積，m；2有效h——UASB反應(yīng)器的高度，一般為4~9m，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)池體積有效系數(shù)一般為70~95%，故本次設(shè)計計算符合要求。III/17

2.3進水分配系統(tǒng)的設(shè)計計算壓力流進水，分支狀穿孔管，設(shè)逆止閥，當水力篩縫隙為3mm～5mm時，出水孔大于15mm，一般在15mm～25mm之間；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/cm2～2.0kg/cm2，3～5倍；（2）采用重力流布水方式(一管一孔如果進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c.需考慮設(shè)液體反沖洗或清堵流量為正常進水量的)塞現(xiàn)象。因為進水水頭不足以消除阻塞。當水箱中的水位（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，b.廢水0.3m/s速度上升，在管c.上部管下部，可適當?shù)乇苊獯蟮膁.反應(yīng)器底部較小直徑可以產(chǎn)生高的流從而產(chǎn)生較強的擾動，使進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150mm～250mm的距離。點的設(shè)置據(jù)下表，由于所取容積負荷為4.0kg/m3?d，因此每個點的布水負荷面積為0.5~2m2。本次設(shè)計計算池中共設(shè)置40個布水點，則每點的負荷面積為：。從布水器到布水口應(yīng)盡可能少地采用彎頭等非直管；通過布水器進入池內(nèi)時會吸入空氣，直徑大于2.0mm氣泡會以0.2m/s～道垂直段（或頂部）流低于這一數(shù)值；速應(yīng)徑應(yīng)大于空氣泡進入反應(yīng)器；速，接觸，建議進水點距反應(yīng)器池底保持布水：S38.471.6（m）S2n24i配水系統(tǒng)形式：采用一管設(shè)計計算參數(shù)：總管管徑取200mm，流配水管的直徑取100mm，流速約為2m/s；中心距池底一般為200~250mm，取250mm；徑一般為10~20mm，取15mm；距為1.0~2.0m。多孔式。進水速約為1.7m/s；配水管出水孔孔出水孔孔IV/172.4三相分離器尺寸設(shè)計計算dθv2θb1b2v1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——下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液上升流速，V宜小于下下0.5m/h，取V=0.4m/h。下下三角形集氣罩之間的直徑距離：實際流速V=0.39m/h下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×tanθ式中：θ——三角形集氣罩斜面的水平夾角，一般為55°~60°，取θ=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S(CFEQ)CE(圓臺側(cè)面積公式)2上式中：S——上三角形集氣罩回流縫面積（m2）；上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=0.82mEQ=2EH+CF=2×0.82+4=5.64mV<V<2m/h,符合要求。上下上三角形集氣罩高度：CF4tan552.86(m)tanh5=22復(fù)核：當混合液上升到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：CE1式中：BC1.74(m)cos55cos55IG=CH=CE×cos55=1×cos55=0.57mEH=CE×sin55=1×sin55=0.82mVI/17HG=CI=CF-b=4-3.7=0.3m2EG=EH+HG=0.82+0.3=1.12mGA=EG×tan55=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要使氣泡分離后進入沉淀區(qū)的必要條件是：在消化溫度為25℃，沼氣密度=1.12g/L；水的密度=997.0449kg/m3；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/s2）β—碰撞系數(shù)，取0.95μ—廢水的動力粘度系數(shù)，g/(cm.s)???μ=vβ水流速度,Va=V2=0.55m/hVBC滿足＞，符合要求bVABa1.7三相分離器與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h1=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。VII/172.5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1/3～1/2的高度范圍內(nèi)污泥固體濃度高達40～80gVSS/L或60～120gVSS/L，稱為污泥床層。污泥床層以上約占反應(yīng)區(qū)總高度的1/3～1/2的區(qū)域范圍內(nèi)污泥濃度較小，約為5～25gVSS/L或5～30gVSS/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ρ1=0.5gSS/L；懸浮區(qū)高2.16m，污泥濃度ρ=2.0gSS/L；污泥床高2m，污泥濃度2ρ3=15.0gSS/L。①反應(yīng)池內(nèi)污泥總量②BOD污泥負荷污泥負荷表示反應(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。③產(chǎn)泥量計算一般情況下，可按每去除1kgCOD產(chǎn)生0.05～0.10kgVSS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，m/d3Sr——去除的COD濃度，kgCOD/m3取VSS/SS=0.8，則污泥含水率P為98%，因含水率＞95%，取ρs=1000kg/m3，則污泥產(chǎn)量為④污泥齡的計算⑤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。VIII/17

2.6出水系統(tǒng)的設(shè)計計算①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bc＝0.3m反應(yīng)池流量:設(shè)出水槽槽口附近水流速度V=0.2m/s,c則槽口附近水深h:cf取，槽口附近水槽深h為0.25m，出水槽坡度為0.01c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=20000×60%×200×10-3×0.35=840m3/d2.10厭氧循環(huán)泵的選擇表面水力負荷：式中：Q——單池流量，Q=4.17m3/h；S——反應(yīng)池實際截面積，S=38.47m2。表面水力負荷一般小于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0.4m/hQ’=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H——靜揚程，吸水井的最枯水位（或最低水位）與凈化構(gòu)筑物進口水面STIX/17標高差，為8m∑h——吸水管路水頭損失s∑h——輸水管路水頭損失d∑h+∑h=0.5mdsh’——安全水頭，一般為1～2m取揚程為15m。3MBR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VDiX*RDiVDi=NH4NMLVSS*qdn,T式中：XNH4-N——設(shè)計計算進水NH4-N負荷總量XNH4-N=2001500103300kgRDi——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，MLVSS0.7，則揮發(fā)性懸浮污泥濃度為2800mgMLVSS/Lf=MLSSqdn,T——設(shè)計計算反硝化速率qdn,20——20℃時反硝化速率常數(shù)，取0.12kgNO3--N/(kgMLVSS·d)θ——溫度系數(shù)，取1.08T——設(shè)計計算溫度25℃dn,20qq0.121.0825200.18(kgNO--N/kgMLVSS)3T20dn,T3000.950.18565.5m3X*RDiNH4NVDi=MLVSS*q2800103dn,T取600m3。6007.7取有效高度為7.7m，則橫截面積S=V有效h77.92(m2)X/17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=Π(d/2)2H=3.14*(10/2)2*9=706.5m3，有效容積為588.75m3，3.1.2硝化池有效容積VNia*Vs2VNi=s+Di1KAdae其中a、b為經(jīng)驗公式參數(shù)：a=3.17m3/db=218.42m3/dKd=0.0086*1.1(T-15)=0.0223abK*Vs=dDi12*(K)Adae式中：A——硝化污泥所需泥齡ae硝化菌比增長速率式中——硝化菌最大比增長速率：NmaxN——出水氨氮濃度，為150mg/LkO2——氧的半速系數(shù)，為1.3mg/LO2——反應(yīng)池中溶解氧濃度，為2mg/LpH=7.2c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1900m3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。XI/17反應(yīng)池的總?cè)莘eV=Π(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324.66m2，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3.2.1反硝化池有效容積VDiXVDi=NON3MLVSS*qNi式中：qNi——設(shè)計計算反硝化速率，為一級反硝化速率的0.2~0.5倍，取qNi=0.35qdn,T=0.35╳0.18=0.063(kgNO-3-N/kgMLVSS)超濾進水比=8XNO3-N——硝氮去除總量10410328000.063589.57m3VDi=取600m3V600=84.5（m2）。h7.1取有效高度為7.1m，則橫截面積S==有效則反應(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VNi2=Quf*t=(200/24)*10*6583.1m3t——水力停留時間，為取600m3式中：7hV600=88.24（m2）。取有效高度為6.8m，則橫截面積S==有效h6.8則反應(yīng)池直徑約為10.6m，取11。XII/17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的氧當量（此部分用于細胞合成，并未耗氧），同時還應(yīng)考慮反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量。①碳化需氧量D1式中k——BOD的分解速度常數(shù)，d,取k=0.23-1t——BOD5實驗的時間，取t=5d②硝化需氧量D2式中N0——進水總氮濃度，kg/m3Ne——出水NH3-N濃度，kg/m3③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總氮N:W被氧化的NH3-N=進水總氮量―出水氨氮量―用于合成的總氮量=2000―25―573.69=1401.31（mg/L）=進水總氮量―出水總氮量所需脫硝量―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N=200×1386.31×10-3=277.26（kg/d）T故總需氧量AOR=D1+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=1.4×112.14=157（kgO2/h）XIII/17

去除1kgBOD5的需氧量4.2標準需氧量將設(shè)計計算需氧量AOR換算成標準狀態(tài)下的需氧量SOR:C——水溫20℃時清水中溶解氧的飽和度，mg/LT℃時好氧平均溶解氧的飽和度，式中s(20)Csm(T)——設(shè)計計算水溫反應(yīng)池中mg/LT——設(shè)計計算CL——好氧溶解氧濃度，取2mg/L速率之比，取0.82污水溫度，T=25℃反應(yīng)池中α——污水傳氧速率與清水傳氧工程所在地區(qū)大氣壓1.013105ρ——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ρ=1β——污水中與清水中飽和溶解氧之比，取0.95溶解氧飽和度：Cs(20)=9.17mg/L，Cs(25)=8.38mg/L飽和溶解氧查表得水中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7.5mP——大氣壓力，p=1.013×105Pa空氣離開好氧反應(yīng)池時氧的百分比Ot:式中E為空氣擴散裝置的氧的轉(zhuǎn)移效率，取EA=35