污水UASB-反硝化-硝化计算书

某市生活垃圾填埋场渗沥液处理站工程计算书(200m3/d)二零一二年三月1概况1.2进水流量垃圾渗沥液进水流量为200（m3/d）。1.3设计计算进水水质项目水量（m3/d）CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)PH进水水质2002000012000850300025006-91.4设计计算出水水质序号控制污染物排放浓度限值1色度（稀释倍数）402化学需氧量（CODCr）（mg/L）1003生化需氧量（BOD5）（mg/L）304悬浮物（mg/L）305总氮（mg/L）406氨氮（mg/L）257总磷（mg/L）38粪大肠菌群数（个/L）100009总汞（mg/L）0.00110总镉（mg/L）0.0111总铬（mg/L）0.112六价铬（mg/L）0.0513总砷（mg/L）0.114总铅（mg/L）0.1II1.5各工艺单元去除效果项目水量（m3/d）CODcr(mg/L)BOD5(mg/L)NH3-N(mg/L)TN(mg/L)SS(mg/L)UASB进水200200001200015002000500出水2008000480015002000250去除率60%60%————50%MBR进水2008000480015002000250出水2008002415405去除率＞90%＞99.5%＞99%＞98%＞98%NF进水2008002415405出水150801015400去除率90%58%————100%排放要求100302540302UASB的设计计算UASB反应器进水条件1）pH值宜为6.5～7.8。2）常温厌氧温度宜为20℃～25℃，中温厌氧温度宜为30℃～35℃，高温厌氧温度宜为50℃～55℃。3）COD:N:P=200:5:1。4）UASB反应器进水中悬浮物的含量宜小于1500mg/L。5）废水中氨氮浓度应小于800mg/L。6）废水中硫酸盐浓度应小于1000mg/L、COD/SO42-比值应大于10。7）废水中COD浓度宜为2000mg/L～20000mg/L。8）严格限制重金属、碱土金属、三氯甲烷、氰化物、酚类、硝酸盐和氯气等有III毒物质进入厌氧反应器。2.1UASB反应池的有效容积tQAHNQCVV0有效式中：Q——设计计算处理量，Q=200m3/d=8.33m3/h；C0——进水COD浓度，mg/L；NV——COD容积负荷，kgCOD/(m3·d)，取4kg/m3・d（中温负荷）。A——反应器横截面积，m2H——反应器有效高度，mt——水力停留时间，h)(6000.410)800020000(20033mV有效2.2UASB反应池的形状和尺寸升流式厌氧污泥床的池形有矩形、方形和圆形。圆形反应池具有结构稳定的特点，因此本次设计计算选用圆形池。圆形反应器具有结构稳定的优点，同时建造费用比具有相同面积的矩形反应器至少要低12%，但圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。单个或小的反应器可以建成圆形的，高径比应在1～3之间。[1][1]《UASB升流式厌氧污泥床污水处理工程技术规范（编制说明）》反应池有效横截面积：IVh=S有效有效V式中：S有效——反应池的有效横截面积，m2；h——UASB反应器的高度，一般为4~9m，取8m。)(758600=S2m有效取2座相同的UASB池，池面积为37.5m2。反应池直径：)(9.614.35.3744s=dm取反应池直径为d=7m。反应池实际横截面积：)(47.3847.1434d=S222m反应池的高度：)(8.7238.47600S=hmV取反应池高度h=8m。设反应池超高为0.5m，则反应池实际高度H为：H=h+0.5=8+0.5=8.5(m)单个反应池的实际容积：)(95.3265.847.1434d=V322mH反应池的体积有效系数：%922326.95600V=k有效V据相关资料，反应池体积有效系数一般为70~95%，故本次设计计算符合要求。V2.3进水分配系统的设计计算压力流进水，分支状穿孔管，设逆止阀，当水力筛缝隙为3mm～5mm时，出水孔大于15mm，一般在15mm～25mm之间；c.需考虑设液体反冲洗或清堵装置，可以采用停水分池分段反冲，用液体反冲时，压力为1.0kg/cm2～2.0kg/cm2，流量为正常进水量的3～5倍；（2）采用重力流布水方式(一管一孔)如果进水水位差仅仅比反应器的水位稍高（水位差小于10cm）会经常发生堵塞现象。因为进水水头不足以消除阻塞。当水箱中的水位（三角堰的底部）与反应器中的水位差大于30cm时很少发生堵塞现象。a.采用布水器布水时，从布水器到布水口应尽可能少地采用弯头等非直管；b.废水通过布水器进入池内时会吸入空气，直径大于2.0mm气泡会以0.2m/s～0.3m/s速度上升，在管道垂直段（或顶部）流速应低于这一数值；c.上部管径应大于下部，可适当地避免大的空气泡进入反应器；d.反应器底部较小直径可以产生高的流速，从而产生较强的扰动，使进水与污泥之间充分接触；e.为了增强底部污泥和废水之间的接触，建议进水点距反应器池底保持150mm～250mm的距离。布水点的设置：据下表，由于所取容积负荷为4.0kg/m3・d，因此每个点的布水负荷面积为0.5~2m2。本次设计计算池中共设置40个布水点，则每点的负荷面积为：6.12447.38nSSi（m2）配水系统形式：采用一管多孔式。设计计算参数：VI进水总管管径取200mm，流速约为1.7m/s；配水管的直径取100mm，流速约为2m/s；配水管中心距池底一般为200~250mm，取250mm；出水孔孔径一般为10~20mm，取15mm；出水孔孔距为1.0~2.0m。布水简图：2.4三相分离器尺寸设计计算θθv1v2b1b2dVII图三相分离器设计计算图图中：h1——上部液面距反应池顶部高度，取0.5m；h2——集气罩顶以上的覆盖水深，取0.5m。下三角形集气罩回流缝的总面积：下下VQS式中：V下——下三角形集气罩之间污泥回流缝中混合液上升流速，V下宜小于0.5m/h，取V下=0.4m/h。)(34.85.017.42mS下下三角形集气罩之间的直径距离：）（下msb26.314.334.8442实际流速V下=0.39m/h下三角形集气罩底水平宽度：)(87.1226.37221mbdb下三角形集气罩斜面高度：h3=b1×tanθ式中：θ——三角形集气罩斜面的水平夹角，一般为55°~60°，取θ=55°。h3=1.65×tan55=2.36（m）上下三角形集气罩之间回流缝流速V上：上上SQVVIII2)(CEEQCFS上(圆台侧面积公式)式中：S上——上三角形集气罩回流缝面积（m2）；CE——上三角形集气罩回流缝的宽度，CE0.2m，取CE=1.0m；CF——上三角形集气罩底宽，上三角形集气罩底宽与下三角形集气罩底宽的差值需大于200mm，取CF=4m；EH=CE×sin55=1×sin55=0.82mEQ=2EH+CF=2×0.82+4=5.64m)(13.1521)64.54(14.3mS上)/(28.013.1517.4hmV上V上V下2m/h,符合要求。上三角形集气罩高度：h5=)(86.255tan24tan2mCF复核：当混合液上升到A点后将沿着AB方向斜面流动，并设流速为Va，同时假定A点的气泡以速度Vb垂直上升，所以气泡的运动轨迹将沿着Va和Vb合成速度的方向运动，根据速度合成的平行四边形法则，则有：ABBCABADVVab式中：)(74.155cos155cosmCEBCIG=CH=CE×cos55=1×cos55=0.57mIXEH=CE×sin55=1×sin55=0.82mHG=CI=CF-b2=4-3.7=0.3mEG=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=0.52m35.352.074.1ABBC要使气泡分离后进入沉淀区的必要条件是：在消化温度为25℃，沼气密度=1.12g/L；水的密度=997.0449kg/m3；水的运动粘滞系数V=0.0089×10^-4m2/s；取气泡直径d=0.01cm根据斯托克斯（Stokes）公式可得气体上升速度Vb为：18)(221dgVb式中Vb—气泡上升速度（cm/s）g—重力加速度（cm/s2）β—碰撞系数，取0.95μ—废水的动力粘度系数，g/(cm.s)μ=vβhmscmVb/96.21/616.095.00089.01801.010)12.10449.997(8.995.023水流速度,Va=V2=0.55m/hX93.3955.096.21abVV8.53.074.1ABBC满足abVV＞ABBC，符合要求1.7三相分离器与UASB高度设计计算三相分离器总高h=h5+h4=2.86+2.17=5.03mUASB反应池总高为8m，超高h1=0.5m分离出流区高4.84m，反应区高4.16m，其中污泥床高2m，悬浮层高2.16m。2.5排泥系统的设计计算UASB池反应区的污泥沿高程呈两种分布状态，下部约1/3～1/2的高度范围内污泥固体浓度高达40～80gVSS/L或60～120gVSS/L，称为污泥床层。污泥床层以上约占反应区总高度的1/3～1/2的区域范围内污泥浓度较小，约为5～25gVSS/L或5～30gVSS/L，称为污泥悬浮层。本设计计算中，反应池最高液面为8.5m，其中沉淀区高4.84m，污泥浓度ρ1=0.5gSS/L；悬浮区高2.16m，污泥浓度ρ2=2.0gSS/L；污泥床高2m，污泥浓度ρ3=15.0gSS/L。①反应池内污泥总量)(2.2939)152216.25.084.4(80)(332211kgSShhhSM②BOD污泥负荷污泥负荷表示反应池内单位容量的活性污泥在单位时间内承受的有机质质量。XI)]/([49.02.2939200)8.412(55dkgSSkgBODMSMFBOD③产泥量计算一般情况下，可按每去除1kgCOD产生0.05～0.10kgVSS计算。本工程取X=0.07kgVSS/kgCOD，则产泥量为：rXQSX式中Q——设计计算处理量，m3/dSr——去除的COD浓度，kgCOD/m3)/(168)820(20007.0dkgVSSX取VSS/SS=0.8，则)/(2108.0168'dkgSSX污泥含水率P为98%，因含水率＞95%，取ρs=1000kg/m3，则污泥产量为)/(5.10%)981(1000210)1('3dmXQss④污泥龄的计算)(5.171682.2939dXMc⑤排泥系统设计计算在USAB池池底设排泥管，每3个月排泥一次，污泥返回垃圾填埋场。排泥管选DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管。XII2.6出水系统的设计计算①溢流堰设计计算沉淀区的出水系统一般采用出水渠，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，池中设有2个单元三相分离器，出水槽共有2条，槽宽bc＝0.3m反应池流量:smQ/0023.03600242003设出水槽槽口附近水流速度Vc=0.2m/s,则槽口附近水深hcf:mbVQhcccf038.03.02.00023.0取，槽口附近水槽深hc为0.25m，出水槽坡度为0.01溢流堰设计计算90°三角堰，堰高100mm，堰口宽200mm。2.7沼气收集系统设计计算设4根沼气收