竖流沉淀池及BAF设计计算

说明：计算之前先将浅兰色单元内的数据确定，浅绿色单元内的数据为设计沉淀池时结构参考尺寸处理量Q=50m3/d2.50m3/h0.00069m3/s沉淀池中的上升流速v=u0=1.5~3.0m/h0.42~0.83mm/s0.00042m/s沉淀时间t=一般采用1.0~2.0h1.5h进水悬浮物浓度C0=1000mg/L1000mg/L出水悬浮物浓度Cc=100mg/L80mg/L污泥容重r=1000kg/m31t/m3污泥含水率p=97~98%97%中心管内流速为v0≯30mm/s≯0.03m/s0.03m/s沉淀区有效面积f2=Q/v=m21.65344m2中心管有效面积f1=Q/v0=m20.02315m2中心管直径d0=√4*f1/3.14=m0.17168m喇叭口直径d1=1.35*d0=0.23m反射板直径d2=1.30*d1=0.30m喇叭口与反射板间缝隙流出速度v1一般不大于20mm/s0.005m/s喇叭口与反射板间高度h3=Q/(v1*d1*3.14)=0.19075m沉淀池直径D=√4(f2+f1)/3.141.46m沉淀区高度h2=v*t*3600=m2.268m直径与沉淀区高度之比值D/h2=0.64沉淀池有效体积v=f2*h2=m33.75m3放空时间t'=≯6h3.00h放空排泥管d=√0.7*v/t'/3600=m0.0156m污泥量计算G=Q(C0-Cc)/106=t/d0.046t/d污泥有效容积V'=100G/r(100-p)=m31.53m3污泥斗有效高度h4'=3V'/3.14*(R2+Rr+r2)2.37m污泥斗尺寸计算污泥斗上部半径R=D/2=m0.73m污泥斗下部半径r=m0.1m污泥斗圆锥部分高度h4=tgα*(R-r)0.75m污泥斗倾角为α=50~60050度污泥斗实际容积V=3.14*h4(R2+Rr+r2)/30.4853m3水面超高一般h1=≮0.3m0.5m缓冲层高度h5=0.3~0.5m0.3m沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h54.01m沉淀池出水堰沉淀池排水槽周长为L=D*3.14m4.59m出水堰负荷Q/L=4m3/(m·h)=1.11L/(m·s)推荐参数0.15L/(m·s)竖流式沉淀池结构计算说明：计算之前先将浅兰色单元内的数据确定，浅绿色单元内的数据为设计沉淀池时结构参考尺寸设计取值设计取值设计取值设计确定一般为0.3~0.5m＜3设计取值设计确定设计取值设计取值设计取值＜1.11L/(m·s)竖流式沉淀池结构计算工程名称：处理水量（Q），m³/dCODcrBOD5氨氮SSCODcr(△S)SS40000200127.54580.0015056.00容积负荷率（Nw）kgBOD5／（m³滤料.ｄ）CODcrBOD5氨氮SSBOD5(△S)氨氮45031.882424.0095.6221.00实际水力负荷m³/㎡.hBAF格数(个)每隔平均面积㎡BAF的总面积（A），㎡BAF的总高度（H0）m6.973.0100.00239.057.0055.881、滤池池体的设计与计算1.1、BOD的有机负荷法（Nw）计算:（kgBOD/m³滤料.d）一级处理503010542公式中:W---滤料的总有效体积,m³;Q---进入滤池的日平均污水量,m³/d;△S---进出滤池的BOD5的差值,mg/l;Nw---BOD5容积负荷率，kgBOD5／（m³滤料.ｄ）。公式中:A---BAF的总面积，㎡；H---滤料层的高度，（m），一般取2.5-4.5米。　　BAF-曝气生物滤池设计计算(除碳/除氮（DC/DN))基础数据进水(mg/l)进出差值mg/l出水(mg/l)进出差值mg/l计算结果滤料的总有效体积（W）,m³956.20出水CODcr预测值mg/l:不合格，不达标！Nw的适用范围：1.1.1、对城市二级处理出水BOD（mg/l)的要求:表1-1BAF处理城市生活污水时的有机负荷要求二级处理三级处理出水BOD指标（mg/l)10Nw（kgBOD/m³滤料.d）0.12-0.181.1.2、首先计算滤池内滤料的体积（m³）:W=Q△S/(1000Nw)1.1.3、BAF的总面积为:A=W/HA=nan---划分的格数，a---每个小格的面积，㎡，一般每个小格的面积≤100㎡。H0=H+h1+h2+h3+h4公式中:H0---BAF的总高度，m；H0---BAF的总高度H---滤料高度，m；H------滤料高度h1---配水室高度，m；h1---配水室高度h2---承托层高度，m；h2---承托层高度h3---清水区高度，m；h3---清水区高度h4---超高，m。h4---------超高t1=AH×24/Q公式中:各个符号的意义同前。t=AH×24e/Q公式中:e---滤料层的空隙率，对于圆形陶粒滤料，一般e=0.5。1.２、接触时间计算法:　　　∵BOD的去除率与其浓度成一级反应方程式，即：dS/dt=-kS公式中:S---滤池内任一时刻有机物的浓度，mg/l;t---接触反应时间，h;k---反应速度常数，h-1。积分整理后得：t=k-1ln(S0/Se)公式中:S0---原水的BOD浓度，mg/l;Se---出水的BOD浓度，mg/l;k----常数，与进水的BOD浓度及滤料的充填率有关。　　　∴t与S0成正比而与Se成反比。1.3、按BOD去除速率计算t=1400×(εV/Q)Nv=(S0Q×10-3)/V公式中:NV---BOD5容积负荷率，kgBOD5／（m³滤料.ｄ）;S0---原水的BOD浓度，mg/l;Se---t分钟后的BOD浓度，mg/l;t---停留时间，min;k---BOD去除的速度常数，min-1,一般为(0.001-0.002);A=na1.1.4、BAF的总高度为:BAF高度结构表（m)1.1.5、污水流过滤料层高度空塔停留时间:t1,(h）:1.1.6、污水流过滤料层高度实际停留时间t(h）:Se/S0=-ktV---滤料层的容积，m³；Q---进入滤池的日平均污水量,m³/d;ε---滤料层的空隙率，对于圆形陶粒滤料，一般取0.52、供气量的计算与供气系统的设计2.1、微生物耗氧量:①、R=a'△BOD+b'P△BODR-------微生物膜的耗氧量,kg/d;△BOD---BAF内单位时间去除的BOD量,kg/d;P-------活性生物膜数量,kg;a',b'---系数。a'------通常取1.46左右（生物膜内源呼吸的量）;b'------通常取0.18（生物膜内源呼吸的量，在实际应用中采用下面的经验公式计算：ΣRC=Q×△BOD×Rc/1000公式中:ΣRC----每天去除的BOD所需要的总氧气量，kg/d;Q------每天的进水量，t/d;△BOD----BAF内单位时间去除的BOD量,kg/d;Rc----去除单位质量BOD所需的氧量,无量纲(kg/kg);Rc=0.82×(△BOD/TBOD)+0.32×(X0/TBOD)公式中:TBOD-----滤池单位时间内进入的BOD量，kg;X0------滤池单位时间内进入的悬浮物的量，kg。ΣRN=Q×4.57RN/1000公式中:ΣRN------每天硝化部分氨氮所需的氧量,无量纲(kg/kg);RN----滤池实际去除的氨氮量，mg/l;2.2、实际所需供氧量Rs：实际需氧量取决于微生物的需氧量（R或OR）和曝气装置氧的总转移系数Kla当缺乏Kla资料时，建议采用下面的公式：公式中:Rs------实际所需供氧量，kg/d；R(OR)-------微生物膜的耗氧量,kg/d;K-------需氧量不均匀系数;α------氧的水质转移系数，需经过试验确定，一般生活污水为0.8，印染污水0.35-0.5；β------饱和的溶解氧修正系数，需经过试验确定，一般生活污水为0.9-0.95，印染污水为0.78；γ------不同温度的充氧系数，见下表；ΣR=ΣRC+ΣRNRs=RK/(αβγ)（2-1)51015202501.041.030.9711.0410.960.940.880.890.9220.880.850.780.770.7930.80.760.680.670.6740.720.680.590.560.5450.630.580.490.460.42根据经验，可视为标态下每天的需氧量（kg/d),因而：Rs=ΣR.Csm(T)/((α×1.024t-20)×(βρCs(T)-C1))(2-2)公式中:ΣR------同前；α------氧的水质转移系数，需经过试验确定，一般生活污水为0.8，印染污水0.35-0.5；β------饱和的溶解氧修正系数，需经过试验确定，一般生活污水为0.9-0.95，印染污水为0.78；ρ------修正系数,对于生活污水ρ=1;T-------最不利水温,℃;Csm(T)---水温T℃时曝气装置在水下深度处至液面的平均溶解氧浓度.mg/l;Cs(T)---水温T℃时清水中的饱和溶解氧浓度.mg/l;C1------滤池出水中的剩余溶解氧浓度，mg/l。其中：Csm(T)=Cs(T)×（Qt/42+Pb/(2.026X105))公式中:Qt-----当滤池氧的利用率为EA时,从曝气池中一出气体的百分比,%;可按下式计算:　　　Qt=(21×(1-EA))/(79+21×(1-EA))公式中:EA-----滤池氧的利用率,%;Pb----当滤池水面压力P时,曝气装置安装在滤池液面下H米深度时的绝对压力,Pa。可按下式计算:　Pb=P+9.8×103×H公式中:P-----滤池水面压力,Pa;H-----曝气装置安装在滤池液面下的深度,m。2.3、实际供气量（Gs）,m³/min：Gs=Rs/(0.3EA)（2-3)公式中:Gs---实际供气量，(m³/min):Q----污水量，t/d;不同温度下溶解氧的充氧系数(γ值)溶解氧(mg/l)温度（℃）根据经验,实际供氧量Rs应换算为最不利水温T时的供氧量:Rs----单位质量BOD的实际耗氧量，kg/d;EA----滤池氧的利用率,%;0.3---每天耗氧量与需要空气的换算系数；2、滤池截面上的反冲洗水流速为15-25m/h，气速为30-80m/h;3、反冲洗排水中的SS为800-1200mg/l。4、反冲洗水量/处理水量大约在4-6%；4.1、用公式计算：Y=(0.6×△SBOD+0.8X0)/△TBOD公式中:Y---------污泥产量,kgTSS/kg△TBOD;△SBOD----滤池进出水中可溶性BOD浓度之差,mg/l;X0--------滤池进水中悬浮物浓度,mg/l;△TBOD----滤池进出水中总的BOD浓度之差,mg/l4.1、用经验数据计算（见下表）：BOD负荷kg/m³.d1.001.502.002.503.00污泥产量kg/kg0.180.370.450.520.58曝气生物滤池的产泥量表3、反冲洗系统的设计重点现阶段BAF的反冲洗主要有单一反冲洗和气-水联合反冲洗两种形式。其中，气-水联合反冲洗又分为先气后水与气水同时两种。1、反冲洗周期应根据实际经验或在线仪表检测的数据由计算机进行。通常情况下，24-48小时进行一次,每次需要10-20分钟；4、BAF的产泥量行业：CODcrBOD5氨氮SS进水B/C出水B/C25.000.7575.0046.6770.000.640.64滤料高度m实际停留时间（t），h水流实际流速(m/sec)实际所需供风量（Gs），m³/min气水比反冲洗风，m³/min反冲洗水，m³/h4.000.290.0019123.164.93106.241195W=956.20Q=40000.00△S=95.62Nw=4.00A=239.05H=4.00　　BAF-曝气生物滤池设计计算(除碳/除氮（DC/DN))基础数据进水不利水温，℃去除率（%）B/C计算结果表1-1BAF处理城市生活污水时的有机负荷三