生物接触氧化池设计、剩余污泥量计算

生物接触氧化池设计、剩余污泥量计算接触氧化池主要由池体、填料床、曝气装置及进出水装置等构成，具体结构如图所示。图3-3生物接触氧化池的构造示意图生物接触氧化池设计要点：（1）生物接触氧化池一般不应少于2座；（2）设计时采用的BOD5负荷最好通过实际确定。也可以采用经验数据，一般处理城市污水可用1.0～1.8kgBOD5/(m3·d)，处理BOD5≤500mg/L的污水时可用1.0～3.0kgBOD5/(m3·d)；（3）污水在池中的停留时间不应小于1～2h（按有效容积计）；（4）进水BOD5浓度过高时，应考虑设出水回流系统；（5）填料层高度一般大于3.0m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高度为1m，蜂窝孔径不小于25mm；当采用小孔径填料时，应加大曝气强度，增加生物膜脱落速度；（6）每单元接触氧化池面积不宜大于25m2，以保证布水、布气均匀；（7）气水比控制在(10～15)：1。因废水的有机物浓度较高，本次设计采用二段式接触氧化法。设计一氧池填料高取3.5m，二氧池填料高取3m。3.5.1填料容积负荷Nv=0.2881Se0.7246=0.2881*200.7246=1.443[kgBOD5/(m3*d)]式中Nv—接触氧化的容积负荷,kgBOD5/(m3*d);Se—出水BOD5值,mg/l3.5.2污水与填料总接触时间t=24*S0/(1000*Nv)=24*231/(1000*1.443)=3.842(h)式中S0——进水BOD5值，mg/L。设计一氧池接触氧化时间占总接触时间的60％：t1=0.6t=0.6*3.842=2.305(h)设计二氧池接触氧化时间占总接触时间的40％：t2=0.4t=0.4*3.842=1.537(h)3.5.3接触氧化池尺寸设计一氧池填料体积V1V1=Qt1=1500*2.305/24=144m3一氧池总面积A1-总:A1-总=V1/h1-3=144/3.5=41.2(m2)25m2一氧池格数n取2格,设计一氧池宽B1取4米,则池长L1:L1=144/(3.5*4)=10.3m剩余污泥量：在《生物接触氧化池设计规程》中推荐该工艺系统污泥产率为0.3～0.4kgDS/kgBOD5，含水率96％～98％。本设计中，污泥产率以Y＝0.4kgDS/kgBOD5，含水率97％。则干污泥量用下式计算：WDS=YQ(S0-Se)+(X0-Xh-Xe)Q式中WDS——污泥干重，kg/d；Y——活性污泥产率，kgDS/kgBOD5；Q——污水量，m3/d；S0——进水BOD5值，kg/m3；Se——出水BOD5值，kg/m3；X0——进水总SS浓度值，kg/m3；Xh——进水中SS活性部分量，kg/m3；Xe——出水SS浓度值，kg/m3；。设该污水SS中60％可为生物降解活性物质，泥龄SRT取5d，则一氧池污泥干重：WDS＝0.4*1500*5*（0.231－0.0462）+（0.126－0.126*0.6－0.027）*1500×5=648.9（kg/5d）污泥体积：QS=WDS/(1-97%)=648.9/(1000*0.03)=21.62m3泥斗容积计算公式Vs=(1/3)*h(A’+A’’+sqr(A’*A’’)式中Vs——泥斗容积，m3；h——泥斗高，m；A’——泥斗上口面积，m2；A’’——泥斗下口面积，m2；设计一氧池泥斗高2.0m，泥斗下口取1.0m×1.0m，则一氧池泥斗体积：Vs1=(1/3)*2.0*(41.2+1.0+sqr(41.2*1.0)=32.4(m3)21.63m3一氧池超高h1-1取0.5m，稳定水层高h1-2取0.5m，底部构造层高h1-4取0.8m，则一氧池总高H1：H1=h1-1+h1-2+h1-3+h1-4+h泥斗=0.5+0.5+3.5+0.8+2.0=7.3(m)则一氧池尺寸：L1*B1*H1=10.3m*4.0m*7.3m二氧池填料体积V1V2=Qt2=1500*1.573/24=98.3m3二氧池总面积A1-总:A2-总=V2/h2-3=98.3/3=32.8(m2)25m2二氧池格数n同样取2格,设计二氧池宽B1取4米,则池长L2:L2=32.8/4=8.2m设该污水SS中60％可为生物降解活性物质，泥龄SRT取5d，则二氧池污泥干重：WDS＝0.4*1500*5*（0.0462－0.00924）+（0.0378－0.0378*0.6－0.01134）*1500×5=139.23（kg/5d）污泥体积：QS=WDS/(1-97%)=139.23/(1000*0.03)=4.64m3本设计接触氧化池泥斗高0.9m，泥斗下口取0.5m×0.5m，则二氧池泥斗体积：Vs2=(1/3)*0.9*(32.8+0.25+sqr(32.8*0.25)=10.77(m3)4.64m3二氧池超高h2-1取0.5m，稳定水层高h2-2取0.5m，底部构造层高h2-4取0.8m，则一氧池总高H2：H2=h2-1+h2-2+h2-3+h2-4+h泥斗2=0.5+0.5+3+0.8+0.9=5.7(m)则二氧池尺寸：L2*B2*H2=8.2m*4.0m*5.7m一氧池污泥和二氧池污泥汇合。污泥量＝21.63＋4.64＝26.27m3，选用DN175mm排污管，流速=0.7m/s，i＝0.56%，排泥时间＝3.57min。3.5.4校核BOD负荷BOD容积负荷为：I=QS0/[(V1+V2)*1000]=1500*231/[(144+98.3)*1000]=1.43[kg/(m3*d)]BOD去除负荷为：I’=Q(S0-Se)/[(V1+V2)*1000]=1500*(231-9.24)/[(144+98.3)*1000]=1.37[kg/(m3*d)]均符合设计要求。3.5.5填料选择计算本设计采用YCDT立体弹性填料,YCDT型立体弹性填料筛选的聚烯烃类和聚酰胺中的几种耐腐、耐温、耐老化的优质品种，混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂，采用特殊的拉丝，丝条制毛工艺，将丝条穿插着固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬挂式立体弹性填料的单体，填料在有效区域内能立体全方位舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，又能进行良好的新陈代谢，这一特征与现象是国内目前其他填料不可比拟的。由于该填料独特的结构形式和优良的材质工艺选择，使其具有使用寿命长、充氧性能好、耗电小、启动挂膜快、脱膜更新容易、耐高负荷冲击，处理效果显著、运行管理简便、不堵塞、不结团和价格低廉等优点。YCDT型立体填料与硬性类蜂窝填料相比，孔隙可变性大，不易堵塞；与软性类填料相比，材质寿命长，不粘连结团；与半软性填料相比，比表面积大，挂膜迅速、造价低廉。因此，该填料可确认是继各种硬性类填料、软性类填料和半软性填料后的第四代高效节能新颖填料。YCDT型立体填料材质特征[26]如表3-2所示。表3-2YCDT填料材质特性主要技术参数：填料单元直径：150mm丝条直径：0.35mm安装距离：150mm成膜后重量：50～100kg/m3填料上容积负荷：2-3kgCOD/m3·d比表面积：50～300m2/m3空隙率：99％填料安装：一段接触氧化池内填料安装的根数：长：0.15*(n+1)=5.15n=34宽：0.15*(n+1)=4.0n=26则一段接触氧化池填料安装根数：(34*26)*2＝1768根二段接触氧化池内填料安装的根数：长：0.15*(n+1)=4.1n=27宽：0.15*(n+1)=4.0n=26则二段接触氧化池填料安装根数：(27*26)*2＝1404根氧化池共有填料:1768+1404=3172根填料安装：采用悬挂支架，将填料用绳索或电线固定在氧化池上下两层支架（10cm）上，以形成填料层。用于固定填料的支架可用塑料管焊接而成，栅孔尺寸与栅条距离与填料安装尺寸相配合。3.5.6接触氧化池需气量计算Q气=D0*Q=18*1500=27000(m3/d)=18.75(m3/min)式中Q气—需气量,m3/d,D0—1m3污水需气量，m3/m3，一般为15～20m3/m3；Q—污水日平均流量，m3/d一氧池需气量：Q1-气=0.6Q气=0.6*18.75=11.25(m3/min)二氧池需气量：Q2-气=0.4Q气=0.4*18.75=7.5(m3/min)结构部件材质比重断裂强力拉伸强度(MPa)连续耐热温度(℃)脆化温度(℃)耐酸碱稳定性丝条中心绳聚烯烃类(聚酰胺)0.930.95120N71.4DaN≥30≥1580-10080-100-15-15稳定稳定接触氧化池曝气强度校核：一氧池曝气强度：Q1-气/A1=5.25/(41.2/2)=0.25[m3/(m2*min)]=15.3[m3/(m2*h)]二氧池曝气强度：Q2-气/A1=32.8/2=16.4[m3/(m2*min)]=12.8[m3/(m2*h)]二池均满足《生物接触氧化法设计规程》要求范围的[10～20m3/(m2*h)].综合以上计算，接触氧化池总需气量Q气＝18.75m3/min，加上15%的工程预算QS=18.75*(1+15%)=21.56m3/min