第7章-生物膜法—BAF设计计算例题课件.ppt
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1、第第7章章 污水好氧生物处理污水好氧生物处理生物膜法生物膜法第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题 表表2 N2 N池水质表池水质表 表表1 C/N1 C/N池水质表池水质表第第7章章 污水好氧生物处理污水好氧生物处理生物膜法生物膜法1C/N曝气生物滤池的计算曝气生物滤池的计算 C/N曝气生物滤池将水解(酸化)池出水中的碳化有机物进行好氧生曝气生物滤池将水解(酸化)池出水中的碳化有机物进行好氧生物降解,并将物降解,并将TKN转化为氨氮并进行氨氮的部分硝化。转化为氨氮并进行氨氮的部分硝化。包括包括缓冲配水室、曝气系统、承托层和滤料层、出水系统、反冲洗系缓冲配水室、曝气
2、系统、承托层和滤料层、出水系统、反冲洗系统等的计算。统等的计算。(1)C/N曝气生物滤池池体的设计曝气生物滤池池体的设计 在本工程中,处理对象为城市生活污水,曝气生物滤池的作用包括对在本工程中,处理对象为城市生活污水,曝气生物滤池的作用包括对污水中有机物的去除和对污水中的营养物质如氨氮的去除。污水中有机物的去除和对污水中的营养物质如氨氮的去除。C/N曝气生物曝气生物滤池主要用于去除污水中的有机污染物并进行部分硝化脱氮,其池体的滤池主要用于去除污水中的有机污染物并进行部分硝化脱氮,其池体的设计计算分按有机负荷法计算与按有机物降解动力学公式计算两种方法设计计算分按有机负荷法计算与按有机物降解动力学
3、公式计算两种方法,由于按有机负荷法计算方法比较成熟,所以本工程滤池池体按有机负荷由于按有机负荷法计算方法比较成熟,所以本工程滤池池体按有机负荷法计算。法计算。按有机负荷法计算的按有机负荷法计算的设计参数主要是设计参数主要是BOD有机负荷、有机负荷、COD有机负荷和有机负荷和水力负荷。水力负荷。设计时应根据设计时应根据BOD有机负荷进行计算,并用有机负荷进行计算,并用COD有机负荷和有机负荷和水力负荷进行校核。水力负荷进行校核。第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第7章 污水好氧生物处理生物膜法 在曝气生物滤池的计算中,在曝气生物滤池的计算中,BOD有机负荷有机负荷
4、是单位容积的滤料上的是单位容积的滤料上的微生物在单位时间内所能处理的有机物数量微生物在单位时间内所能处理的有机物数量。BOD有机负荷的确定有机负荷的确定与被处理水的可生化性以及被处理水中的污染物质有关,也与处理与被处理水的可生化性以及被处理水中的污染物质有关,也与处理出水的水质要求有关。对于可生化性较好的出水的水质要求有关。对于可生化性较好的工业废水工业废水,因一般不考,因一般不考虑脱氮问题,曝气生物滤池的作用主要用于去除有机物,所以虑脱氮问题,曝气生物滤池的作用主要用于去除有机物,所以曝气曝气生物滤池的生物滤池的BOD有机负荷一般在有机负荷一般在36kgBOD/m3滤料滤料d,COD有机有机
5、负荷一般在负荷一般在610kgCOD/m3滤料滤料d,空塔水力负荷一般在空塔水力负荷一般在35m3/(m2h)。而对于而对于城市生活污水城市生活污水,考虑到硝化脱氮对有机负荷的考虑到硝化脱氮对有机负荷的要求,其要求,其BOD有机负荷一般控制在有机负荷一般控制在13kgBOD/m3滤料滤料d范围内范围内,当当BOD有机负荷超过有机负荷超过3kgBOD/m3滤料滤料d时,其同步硝化作用受到时,其同步硝化作用受到抑制,抑制,所以对需要进行除碳和同步硝化的所以对需要进行除碳和同步硝化的C/N曝气生物滤池进行计曝气生物滤池进行计算时,其算时,其BOD有机负荷的选取一般小于有机负荷的选取一般小于3kgBO
6、D/m3滤料滤料d,而其而其COD有机负荷一般控制在有机负荷一般控制在6kgCOD/m3滤料滤料d以下,空塔水力负荷以下,空塔水力负荷一般为一般为1.53.5m3/(m2h)之间。之间。第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第7章 污水好氧生物处理生物膜法 在本工程中,经水解(酸化)池每天进入在本工程中,经水解(酸化)池每天进入C/N滤池的污水量滤池的污水量Q=40000m3/d,在在C/N曝气生物滤池中,每天所要求去除的曝气生物滤池中,每天所要求去除的BOD5的重量为:的重量为:WBOD=(QCBOD)/1000式中:式中:WBOD在曝气生物滤池中每天需去除的在曝
7、气生物滤池中每天需去除的BOD重量,单位重量,单位kg/d;Q每天进入曝气生物滤池的废水量,单位每天进入曝气生物滤池的废水量,单位m3/d;CBOD进出曝气生物滤池的进出曝气生物滤池的BOD浓度差,单位浓度差,单位mg/l;代入数据后,则:代入数据后,则:WBOD=(QCBOD)1000=40000(127.5-31.88)1000=3824.(kg/d)取取BOD有机负荷有机负荷qBOD=1.8kgBOD/m3滤料滤料d,则所需滤料体积计算如下:则所需滤料体积计算如下:V滤料滤料=WBODqBOD=3824.81.8=2124.9(m3)采用采用COD有机负荷进行校核:有机负荷进行校核:当滤
8、料体积为当滤料体积为2124.9m3时,每天经时,每天经C/N曝气生物滤池去除的曝气生物滤池去除的COD的重量为:的重量为:WCOD=(QCCOD)/1000式中:式中:WCOD在曝气生物滤池中每天需去除的在曝气生物滤池中每天需去除的COD重量,单位重量,单位kg/d;Q每天进入曝气生物滤池的废水量,单位每天进入曝气生物滤池的废水量,单位m3/d;CCOD进出曝气生物滤池的进出曝气生物滤池的COD浓度差,单位浓度差,单位mg/l;第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第7章 污水好氧生物处理生物膜法 代入数据后,则:代入数据后,则:WCOD=(QCCOD)1000=
9、40000(200-60)1000=5600(kg/d)实际上,实际上,C/N曝气生物滤池内的曝气生物滤池内的COD有机负荷为:有机负荷为:qCOD=WCODV滤料滤料=56002124.9=2.64 kgCOD/m3滤料滤料d所以,所以,C/N曝气生物滤池内的实际曝气生物滤池内的实际COD有机负荷小于有机负荷小于6 kgBOD/m3滤料滤料d,满足要求。满足要求。一般来说,曝气生物滤池内的滤料层高度一般来说,曝气生物滤池内的滤料层高度H滤料滤料在在2.54.5m之间。之间。根据国内外已建成运行的曝气生物滤池实际情况,本工程取滤料层高度根据国内外已建成运行的曝气生物滤池实际情况,本工程取滤料层
10、高度H滤料滤料=3.7m,则曝气生物滤池的截面积则曝气生物滤池的截面积S截面截面计算如下:计算如下:S截面截面=V滤料滤料H滤料滤料=2124.93.7=574.3m2 考虑到单座滤池面积过大将会增加反冲洗时的供水、供气量,同时不利于考虑到单座滤池面积过大将会增加反冲洗时的供水、供气量,同时不利于布水、布气的均匀,所以本设计中将布水、布气的均匀,所以本设计中将C/N曝气生物滤池分为曝气生物滤池分为8格,则每格截格,则每格截面积为面积为574.38=71.8m2。第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第7章 污水好氧生物处理生物膜法 本设计每格截面按正方形布置,则每格
11、尺寸应为本设计每格截面按正方形布置,则每格尺寸应为8.47x8.47m,实际取实际取8.5x8.5m。当滤池总截面积为当滤池总截面积为574.3 m2时,空塔水力负荷复核如下:时,空塔水力负荷复核如下:实际实际q水力水力=QS截面截面=40000574.324=2.9m3/m2h,满足要求。满足要求。为考虑进入滤池的废水均匀流过滤料层,在滤料承托层下部设计有缓冲配为考虑进入滤池的废水均匀流过滤料层,在滤料承托层下部设计有缓冲配水室,其高度水室,其高度H配水配水一般为一般为1.21.5m,考虑到滤头和配水室内布水、布气管考虑到滤头和配水室内布水、布气管的安装方便,以及便于配水室的清洗,本工程取的
12、安装方便,以及便于配水室的清洗,本工程取H配水配水=1.5m,并在配水室池并在配水室池壁考虑设置检修人孔;另外,考虑到滤池反冲洗时滤料的膨胀,在滤料层上壁考虑设置检修人孔;另外,考虑到滤池反冲洗时滤料的膨胀,在滤料层上部保证有部保证有0.81.0m的清水区,本工程取清水区高度的清水区,本工程取清水区高度H配水配水=1.0m;滤池的超滤池的超高取高取H超高超高=0.5m,承托层高承托层高H承托承托=0.3m,则滤池的总高为:则滤池的总高为:H=H滤料滤料+H配水配水+H清水清水+H超高超高+H承托承托=3.7+1.5+1+0.5+0.3=7m 污水在曝气生物滤池滤料层高度中的空塔停留时间污水在曝
13、气生物滤池滤料层高度中的空塔停留时间t=3.72.9=1.28hr,而而根据运行经验,滤池在装满滤料后废水在滤料层中的实际停留时间约为空塔根据运行经验,滤池在装满滤料后废水在滤料层中的实际停留时间约为空塔停留时间的停留时间的1/2左右,即左右,即0.64hr。第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第7章 污水好氧生物处理生物膜法(2)曝气生物滤池配水系统曝气生物滤池配水系统 曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力形式。对于小型工业废曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力形式。对于小型工业废水处理用曝气生物滤池一般采用小阻力配水形式中的水处理用曝气生物滤池一般采用小阻力配
14、水形式中的格栅式、平板格栅式、平板孔式孔式,而对于城市污水处理厂则采用小阻力配水形式中的,而对于城市污水处理厂则采用小阻力配水形式中的滤头配水滤头配水形式形式,考虑到曝气生物滤池采用气水联合反冲洗,所以滤头采用长,考虑到曝气生物滤池采用气水联合反冲洗,所以滤头采用长柄滤头,长柄滤头在正常运行时起均匀布水作用,在反冲洗时起布柄滤头,长柄滤头在正常运行时起均匀布水作用,在反冲洗时起布水、布气作用。水、布气作用。曝气生物滤池所选用的长柄滤头为滤水帽、滤水管一体成型,每曝气生物滤池所选用的长柄滤头为滤水帽、滤水管一体成型,每个滤头共有滤缝个滤头共有滤缝20条,每条滤缝条,每条滤缝LB=8mm2mm0.
15、05mm,滤滤缝总面积为缝总面积为3.2cm2/个。每平方米布置个。每平方米布置36个滤头,开孔比个滤头,开孔比=1.152%,流量系数流量系数=0.8,每格滤池的水力负荷每格滤池的水力负荷B=0.8l/m2s则每格滤池中水通过配水系统的水头损失为:则每格滤池中水通过配水系统的水头损失为:h1=(B/)22g10-6=3.8510-4m 在本工程设计中,每格滤池每平方米布置长柄滤头在本工程设计中,每格滤池每平方米布置长柄滤头36个,每个间个,每个间距为距为150mm。第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第第7章章 污水好氧生物处理污水好氧生物处理生物膜法生物膜法第
16、第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第第7章章 污水好氧生物处理污水好氧生物处理生物膜法生物膜法第第7章章 污水好氧生物处理污水好氧生物处理生物膜法生物膜法第7章 污水好氧生物处理生物膜法(3)布气系统布气系统 在曝气生物滤池设计中,布气系统包括在滤池正常工作时的在曝气生物滤池设计中,布气系统包括在滤池正常工作时的曝气系统曝气系统和滤和滤池池反冲洗时的布气系统反冲洗时的布气系统。曝气系统曝气系统 曝气生物滤池的曝气系统早期采用的主要是穿孔管曝气,但由于穿孔管曝曝气生物滤池的曝气系统早期采用的主要是穿孔管曝气,但由于穿孔管曝气氧的利用率低,同时在滤池中较易堵塞。本工程
17、设计中采用了生物滤池专气氧的利用率低,同时在滤池中较易堵塞。本工程设计中采用了生物滤池专用单孔膜空气扩散器,该扩散器是针对曝气生物滤池的特点专门研制的,具用单孔膜空气扩散器,该扩散器是针对曝气生物滤池的特点专门研制的,具有空气扩散效果好、氧的利用率高、在滤料中不易堵塞的特点。有空气扩散效果好、氧的利用率高、在滤料中不易堵塞的特点。C/N曝气生物滤池的供氧量包括去除污水中曝气生物滤池的供氧量包括去除污水中BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量两部分。的需氧量两部分。C/N曝气生物滤池去除污水中单位重量曝气生物滤池去除污水中单位重量BOD的需氧量为:的需氧量为:R0=0.82S
18、BOD/TBOD+0.32S0/TBOD=0.82(127.5-31.88)127.5+0.32(80127.5)=0.816kg 即去除即去除1kgBOD需要提供需要提供0.816kgO2,则,则C/N曝气生物滤池每天去除曝气生物滤池每天去除BOD需提供的总氧量为:需提供的总氧量为:R0=QSBODR0=40000(127.5-31.88)10000.816=3121.04kg第第1212节节 曝气生物滤池设计计算例题曝气生物滤池设计计算例题第7章 污水好氧生物处理生物膜法 在在C/N曝气生物滤池中曝气生物滤池中TKN将转化成氨氮将转化成氨氮,使得污水中实际的氨氮浓,使得污水中实际的氨氮浓度
19、升高。根据试验结果,在度升高。根据试验结果,在C/N曝气生物滤池处理生活污水时,滤池污曝气生物滤池处理生活污水时,滤池污水中的实际氨氮量约为水中的实际氨氮量约为45mg/l,出水要求氨氮量为出水要求氨氮量为24mg/l,则氨氮部则氨氮部分硝化每天的需氧量为:分硝化每天的需氧量为:RN=Q4.57N0=400004.57(45-24)=3838.8kg则去除污水中则去除污水中BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量(标态)合计为:的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量(标态)合计为:R=R0+RN=3121.04+3838.8=6959.84kg当滤池氧的利用率为当滤池氧的利用率为EA=30%时,从滤池中逸
20、出气体中含氧量的百分率时,从滤池中逸出气体中含氧量的百分率Qt为:为:当滤池水面压力当滤池水面压力P=1.013105Pa,曝气器安装在滤池水面下曝气器安装在滤池水面下H=4.85m深度时,深度时,曝气器处的绝对压力为:曝气器处的绝对压力为:Pb=P+9.8103H=1.013105+9.81034.85=1.488105Pa%7.153.0121793.0121121791211AAEEQ第7章 污水好氧生物处理生物膜法 则当水温为则当水温为25时,清水中的饱和溶解氧浓度为时,清水中的饱和溶解氧浓度为Cs=8.4mg/l,则,则25时滤池内混合液溶解氧饱和浓度的平均值时滤池内混合液溶解氧饱和
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