SBR反应池的设计计算

第3章设计计算第3章设计计算3.1原始设计参数原水水量Q=5000m3/d=208.33m3/h=57.87L/s，取流量总变化系数KT=1.72，设计流量Qmax=KTQ=0.05787×1.72=0.1m3/s。3.2格栅3.2.1设计说明格栅一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到10～15厘米时就该清洗。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50～100mm），中格栅（10～40mm），细格栅（3～10mm）三种。根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可达到保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点。3.2.2设计参数（1）变化系数：KT=1.72；（2）平均日流量：Qd=5000m3/d；（3）最大日流量：Qmax=0.1m3/s；（4）设过栅流速：v=0.9m/s；（5）栅前水深：h=0.4m；（6）格栅安装倾角：α=60°。第3章设计计算3.2.3设计计算（1）格栅间隙数：maxsin0.1sin60130.0210.90.4Qθnbvh（3—1）Qmax——最大废水设计流量m3/sӨ——格栅安装倾角，取60°h——栅前水深mb——栅条间隙宽度，取21mmv——过栅流速m/s（2）栅渠尺寸：B2=s(n-1)+nb=0.01×(13-1)+13×0.021=0.403m（3—2）s——栅条宽度取0.01mB2——格栅宽度mmax10.10.321m0.780.4QBv'h（3—3）B1——进水渠宽mv’——进水渠道内的流速设为0.78m/s栅前扩大段：2110.4030.3210.12m2tan2tan20BBLα（3—4）——渐宽部分的展开角，一般采用20栅后收缩段：L2=0.5×L1=0.06m（3—5）通过格栅的水头损失h1：4231423)sin20.010.92.42()sin6030.097m0.02119.6Svh=β(kαbg（3—6）栅后槽总高度H：设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3=0.8m（3—7）栅槽总长度L：第3章设计计算L=L1+L2+1.0+0.5+2tanh+hα=0.12+0.06+1.0+0.5+0.40.3tan60=2.09m（3—8）（3）每日栅渣量W：max1T864001000QWWK33864000.10.070.35m/d0.2m/d10001.72（3—9）W1——栅渣量（333m/10m污水），取0.07宜采用机械清渣，选用NC—300型机械格栅：设备宽度300mm，有效栅宽200mm，有效栅隙21mm，运动速度3m/min，电机功率0.18kw，水流速度≤1m/s，安装角度60°，支座长度960mm，格栅地下深度500mm，格栅地面高度360mm，格栅进深250mm。生产厂商：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。3.3平流式沉砂池3.3.1设计说明平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。它具有截留无颗粒效果好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。3.3.2设计参数（1）最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s；（2）最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30～60s；（3）效水深应不大于1.2m，一般采用0.25～1m，每格宽度不宜小于0.6m；（4）水头部应采取消能和整流措施；（5）底坡度一般为0.01～0.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。3.3.3设计计算（1）池子长度L：设最大设计流量时的流速v=0.25m/s，流行时间t=30s第3章设计计算L=vt=0.25×30=7.5m（3—10）（2）水流断面积A：max20.10.4m0.25QAv（3—11）（3）池子总宽度B：设n=2格，每格宽b=0.6mB=nb=1.2m（3—12）（4）有效水深：20.40.33m1.2AhB（3—13）（5）砂池所需容积V：清除沉砂的时间间隔T=2dmax366T864000.1302864000.3m101.7210QXTVK（3—14）X——城市污水沉砂量[363m/10m(污水)]取30KT——生活污水流量总变化系数（6）每个砂斗容积V0：设每个分格有两个沉砂斗300.30.075m2222VV（3—15）（7）沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a1=0.4m，斗壁与水平面的倾角70°，斗高h3’=0.3m沉砂斗上口宽：312'20.30.40.62mtan702.75haa（3—16）砂斗容积：2231102233'(222)60.3(20.6220.620.420.4)0.079m0.075m6haaaaV（3—17）（8）沉砂室高度h3：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗3327.520.620.2'0.060.30.060.48m2hhL（3—18）（9）池总高度：设超高h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+0.33+0.48=1.11m（3—19）3.4SBR反应池3.4.1设计说明设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法，本工艺采用负荷设计法。第3章设计计算根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。污水连续按顺序进入每个池，SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反应器来说,在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。（1）进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。（2）反应期在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程。虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。（3）沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也第3章设计计算避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。（4）排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。（5）闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。3.4.2SBR反应池容积计算设计参数：表3—1处理要求项目进水水质mg/L出水水质mg/LCODcrBOD5NH3-NTPSS6003004010~12350≤60≤20≤15≤1≤20设SBR运行每一周期时间为6h，进水时间1.5h，反应时间2.0h，沉淀时间1.0h，排水时间1.5h：周期数：2446n根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置4个。SBR处理污泥负荷设计为Ns=0.35kgBOD/(kgMLSSd)，设f=0.85，SVI=90（SVI在100以下沉降性良好），则（1）污泥沉降体积为：635000(30020)10905.5t90495m0.850.3（3—20）（2）每池的有效容积为：350006495312.5123.75436.25m4244（3—21）（3）选定每池尺寸L×B×H=15×7.5×4.5=506.25m3436.25m3（3—22）第3章设计计算采用超高0.5m，故全池深为5.0m（4）池内最低水位：312.5123.754.51.72m1.1m157.5157.5（3—23）3.4.3排泥量及排泥系统（1）SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为rrxaQSbXV=rrsQSaQSbN=sr()abNQS（3—24）式中：a——微生物代谢增系数，kgVSS/kgBODb——微生物自身氧化率，l/d根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有：30.05(0.70)500028010742kg/d0.3x（3—25）假定排泥含水率为P=99.2%，则排泥量为：3s3374292.75m/d10(1)10(10.992)xQP（3—26）考虑一定安全系数，则每天排泥量为95m3/d。3.4.4需氧量及曝气系统设计计算（1）需氧量计算SBR反应池需氧量O2计算式为O2=r'aQSbXV=rrs''()aQSbQSN（3—27）式中：a’——微生物代谢有机物需氧率，kg/kgb’——微生物自氧需氧率，l/dSr——去除的BOD5(kg/m3)经查有关资料表，取a’=0.50，b’=0.190,需氧量为：3320.1950002800.50500028010100.3O221587kgO/d=66.13kgO/h（3—28）找到相应的原始公式第3章设计计算（2）供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。查表知20℃，30℃时溶解氧饱和度分别为s(20)9.17mg/LC，s(30)7.63mg/LC空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：53b1.013109.810PH5351.013109.8104.51.45410Pa（3—29）空气离开反应池时，氧的百分比为：Ot=AA21(1)7921(1)EE=21(18%)7921(18%)=19.6%（3—30）反应池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算）btsb(30)s5()2.0661042POCC=7.63(551.4541019.62.0661042)=1.177.63=8.93(mg/)（3—31）水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：sb(20)C=1.179.17=10.73(mg/L)（3—32）20℃时脱氧清水充氧量为：sb(20)020sbj[()]1.024TRCRCTC（3