水污染控制工程生物膜法4BAF计算课件市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

曝气生物滤池工艺设计曝气生物滤池工艺设计第1页第2页 曝气生物滤池工艺设计曝气生物滤池工艺设计曝气生物滤池工艺设计曝气生物滤池工艺设计q曝气生物滤池设计与计算内容包含：滤池池体、水力停留时间、水力负荷、曝气系统、反冲洗系统等参数。第3页 曝气生物滤池工艺设计曝气生物滤池工艺设计1 1滤池池体设计与计算滤池池体设计与计算q滤池池体设计与计算主要包含滤料体积确实定以及滤池各部分尺寸确实定。当前比较流行计算方法为有机容积负荷计算法，主要采取BOD负荷或NH3-N负荷作为计算依据。q在进行曝气生物滤池计算时，首先需计算出滤池内滤料体积，然后再计算其它部分尺寸。q曝气生物滤池有机容积负荷是指每立方米滤料天天所能接收并降解BOD或NH3-N量，以kgBOD/m3滤料d或kgNH3-N/m3滤料d表示。第4页 1滤池池体设计与计算 1 1）滤料体积可依据容积负荷率）滤料体积可依据容积负荷率N Nw w按计算：按计算：QS QS W=W=（1-11-1）1000N1000Nw w 式中：式中：W W滤料总有效体积，滤料总有效体积，m m3 3；Q Q进入滤池日平均污水量进入滤池日平均污水量,m,m3 3/d/d；S S进出滤池进出滤池BODBOD5 5或或NHNH3 3-N-N差值，差值，mg/lmg/l；N Nw wBODBOD5 5或或 NHNH3 3-N-N容容 积积 负负 荷荷 率率，kgBOD/mkgBOD/m3 3dd BOD BOD5 5容积负荷率：容积负荷率：2 25kgBOD/m5kgBOD/m3 3滤料滤料dd；NH NH3 3-N-N容积负荷率：容积负荷率：0.5 0.51.0kgNH1.0kgNH3 3-N/m-N/m3 3dd。第5页 2 2）曝气生物滤池总面积为：曝气生物滤池总面积为：l Wl A=（1-2）l Hl式中：A曝气生物滤池总面积，m2；l H滤料层高度，m；l普通滤池中滤料层高度H为2.5m4.5m，但这要依据工程实际情况确定。高度过高则所需鼓风机风压较高，能耗较大；高度过低则所需鼓风机风压较小，能耗也较低，但滤池总面积增大。第6页接上页接上页q考虑到单座滤池面积过大将会增加反冲洗时供水、供气量，同时不利于布水、布气均匀，所以在滤池总面积过大时必须分格。依据经验，单格滤池截面积a普通应控制100m2。所以在采取n座（n2）曝气生物滤池并联时，则每座滤池面积为：A A a=a=（1-31-3）n n 式中：A曝气生物滤池总面积，m2；a单格滤池截面积，m2；n滤池座数，无量纲；第7页 3）曝气生物滤池总高度：l曝气生物滤池总高度应包含配水室、承托层、滤料层、清水区、超高等高度。即曝气生物滤池总高度为l H0=H+h1+h2+h3+h4 （1-4）l式中：H0曝气生物滤池总高度，m；l H滤料层高度，m；l h1配水室高度，m；l h2承托层高度，m；l h3清水区高度，m；l h4超高，m；第8页 4）污水流过滤料层高度停留时间：a.空塔停留时间 AH t1=24 Q 式中：t1污水流过滤料层高度空塔停留时间，h；b 实际停留时间：AH t=24 Q 式中：t污水流过滤料层实际停留时间，h；滤料层空隙率，圆形陶粒滤料=0.5；l对于采取曝气生物滤池处理生活污水或类似水质，其t1普通大于30min。第9页 5）水力负荷 Q q=（1-7）A24l水力负荷普通在25m3/m2h为宜。l停留时间及水力负荷普通用来对计算进行 复核。第10页6）举例举例 一座日处理0m3污水城市污水处理厂，采取曝气生物滤池进行对BOD降解，进水BOD5=153mg/l，要求出水BOD5=20mg/l，计算DC曝气生物滤池尺寸。解：采取BOD5有机负荷计算法进行计算：l取BOD容积负荷率Nw=3kgBOD/m3滤料d，则所需滤料体积为：W=QS/1000Nw=0（153-20）/(10003)=886.7 m3 l取滤料层高度H=4m，则曝气生物滤池总面积为：A=W/H=886.7/4=221.7 m2 第11页接上页接上页滤池共分成4格，每格面积为：a=A/n=221.7/4=55.43 m2 考虑到方型池最节约，所以单格滤池定为方形池，每格尺寸为7.45m7.45m。取配水室高度h1=1.2m，承托层高度h2=0.3m，清水区高度h3=1.0m，超高h4=0.5m，则滤池总高度为：H0=H+h1+h2+h3+h4=4+1.2+0.3+1+0.5=7m污水流过滤料层实际停留时间：t=AH24/Q=221.74240.5/0=0.532(h)水力负荷：q=Q/A24=0/221.724=3.76 m3/m2h 第12页 2 2供气量计算与供气系统设计供气量计算与供气系统设计 （1 1）微生物需氧量（）微生物需氧量（R R）依据理论研究和实践经验，对于除碳滤池总结出曝气生物滤池中微生物需氧量（R）可用下式计算出：R=0.82 R=0.82（BOD/BODBOD/BOD）+0.32+0.32（X X0 0/BOD/BOD）(1-8)(1-8)式中：式中：RR单位质量单位质量BODBOD所需氧量，无量纲（所需氧量，无量纲（kg/kgkg/kg）BOD BOD滤池单位时间内去除滤池单位时间内去除BODBOD量，量，kgkg；BOD BOD滤池单位时间内进入滤池单位时间内进入BODBOD量，量，kgkg；X X0 0滤池单位时间内进入悬浮物量，滤池单位时间内进入悬浮物量，kgkg；第13页（2 2）供气量）供气量(G(Gs s)q依据（1-8）公式计算出曝气生物滤池实际需氧量R后，还需换算成实际所需空气量G，G与曝气装置和滤池总体氧利用率E相关，按下式计算：G Gs s=R/0.3 E=R/0.3 E （1-91-9）依据（1-9）式计算出空气量即为曝气生物滤池供气系统所需供气量。q在曝气生物滤池运行过程中，曝气不但提供微生物所需溶解氧，还起到了对滤料层紊动，促进微生物膜脱落和更新，预防滤料堵塞，有利于污水中有机物和微生物代谢产物扩散传递。同时对于上向流生物滤池来说，因为空气携带作用，使进水中SS被带入滤床深处，对SS截留起到了生物过滤作用。第14页 曝气生物滤池曝气类型为鼓风曝气，鼓风曝气系统由鼓风机、空气扩散装置（曝气器）和一系列连通管道组成。空气扩散装置选定和设计空气扩散装置选定和设计 对于曝气生物滤池来说，因为其特殊池形结构而造成空气扩散装置惯用穿孔管曝气或专用曝气器。空气扩散装置必须依据计算出总供气量和每个空气扩散装置通气量、服务面积、安装位置处平面形状等数据，经过计算确定空气扩散装置数目，并对其进行布置。第15页（3 3）供气系统设计）供气系统设计 鼓风机风压计算鼓风机风压计算l 空气管道系统指从鼓风机出口到空气扩散装置空气管道。空气管道压力损失（h）为空气管道沿程损失（h1）与空气管道局部阻力损失（h2）之和，此三者单位为Pah=h1+h2 (1-10)l鼓风机所需压力（H）为：l H=h1+h2+h3+h4 （1-11）l式中：h1、h2意义同前，Pa;lh3空气扩散装置安装深度，计算时单位换算成Pa;lh4空气扩散装置阻力，Pa;l第16页2 2供气量计算与供气系统设计供气量计算与供气系统设计 鼓风机选定与鼓风机房设计鼓风机选定与鼓风机房设计鼓风机选定与鼓风机房设计鼓风机选定与鼓风机房设计鼓风曝气系统用鼓风机供给压缩空气，惯用有罗茨鼓风机和离心式鼓风机两种。罗茨鼓风机气量小但噪音大，普通用于中、小型污水处理及工业废水处理较多。离心式鼓风机特点是气量大、噪音小、效率高、空气量轻易控制，只要调整出气管上控制阀门即可，适合用于大、中型污水处理厂。现在在一些大、中型污水处理厂常采取带变频器变速率离心式鼓风机，可依据出水混合液中溶解氧浓度自动调整风机开启台数和转速，节约能耗。在进行鼓风机房设计时，应采取预防噪声办法，使其符合工业企业厂界噪声标准和城市区域环境噪声标准。第17页3 3配水系统设计配水系统设计q曝气生物滤池配水系统普通采取小阻力配水系统，并依据反冲洗形式以采取滤头、格栅式、平板孔式较多。这一部分设计可参考给水排水设计手册第三册中相关过滤章节。第18页l4反冲洗系统设计l曝气生物滤池与一般滤池反冲洗方式大致相同，主要采用气水联合反冲洗。l曝气生物滤池进水中颗粒物质或胶体物质以及运行过程中脱落生物膜被截留在滤料间孔隙中，在一定情况下，这些物质起到了生物截留作用。但随着处理过程持续进行，填料孔隙度减小，一方面加大了滤池水头损失，其次加大了对水流剪切应力。在达到或接近滤池设计流量时，当总水头损失接近经过曝气生物滤池所必须水头损失或出现截留物质穿透滤层时，曝气生物滤池应停顿运行并进行反冲洗。第19页v反冲洗是确保曝气生物滤池正常运行关键，其其目目标标是在较短反冲洗时间内，使滤料得到适当清洗，恢复其截污功效，但也不能对滤料进行过分冲刷，以免冲洗掉滤池正常运行必要生物膜。反冲洗质量对出水水质、运行周期、运行情况影响很大。采取气气水水联联合合反反冲冲洗洗次次序序通常为：先单独用气反冲洗，再气水联合反冲洗，最终用清水反冲洗。整个反冲洗过程由计算机程序控制，经过计算机自动开启或关闭进出水管和空气管道上自动阀门。第20页v曝气生物滤池反冲洗周周期期应依据实际运行经验或在线仪表检测数据由计算机自动进行。滤池通常运行2448hr反冲洗一次，滤池截面上反冲洗水速为1525m/h，气速为6080m/h，冲洗后排水中SS浓度为8001200mg/l。对于曝气生物滤池，控制好气水反冲洗强度显得尤为主要，过低达不到反冲洗目标，过高会使微生物膜过分冲刷而造成脱落，造成填料层内微生物量降低，以至影响处理效果，并增加无须要反冲洗耗水量、耗电量。第21页 5曝气生物滤池污泥产量计算q 在污水生物处理过程中，污泥产量表示去除单位重量TBOD所产生TSS量。污泥产量与进水TSS/TBOD比值有亲密关系。进水TSS/TBOD比值越大，污泥产量也就越多。第22页q污泥产量可按下式计算：（0.6SBOD+0.8X0.6SBOD+0.8X0 0）Y=(1-13)Y=(1-13)TBOD TBOD 式中：式中：Y Y污泥产量，污泥产量，kgTSS/kgTBODkgTSS/kgTBOD；SBODSBOD滤滤池池进进出出水水中中可可溶溶性性BODBOD浓浓度度之之差差，mg/lmg/l；TBODTBOD滤滤池池进进出出水水中中总总BODBOD浓浓度度之之差差，mg/lmg/l；X X0 0滤池进水中悬浮物浓度，滤池进水中悬浮物浓度，mg/lmg/l。第23页q 从式（1-13）能够看出，在曝气生物滤池中，进水中被去除悬浮物有一些不能被降解。有一个观点认为：在曝气生物滤池中，悬浮物停留时间较短，它们被过滤后只是暂时被停留在滤料层中，不象在活性污泥系统中与活性生物充分混合，而且一些被截留悬浮物充满了滤料小孔以及滤料之间空隙，阻止了氧传递和水流动，也限制了悬浮物降解。第24页q曝气生物滤池产泥量除了按照式（1-13）计算外，也能够参考下表进行估算。曝气生物滤池产泥量q从上表中能够看出，因为曝气生物滤池中污泥浓度可达10g/l以上，所以其BOD负荷可比其它传统工艺高35倍，滤料上微生物膜上除生长着真菌、丝状菌和菌胶团外，还有各种捕食细菌原生动物和后生动物，形成了稳定食物链，因而产泥量较少。BODBOD污泥负荷（污泥负荷（kg/m.dkg/m.d3 3)1.01.522.533.63.9污泥产量污泥产量(kg/kg)(kg/kg)0.180.370.450.520.580.70.75第25页