曝气生物滤池计算

曝气生物滤池计算5．主要构筑物与设备参数(一)格栅见草图：1.栅条的间隙数：设栅前水深h＝0.1m ，栅前流速u1 ＝0.4m /S过栅流速u = 0.6 m/S,栅条间宽度e=20mm，格栅安装倾斜角a=60on=Qmax×（Sina）1/2/(bhv)= 0.00463×（Sin60o）1/2/（0.018×0.1×0.6）≈42.栅条宽度：设栅条宽度为S=0.01mB=S(n－1)+bn=0.01×（4－1）＋0.018×4＝0.102m3.进水水渠道渐宽部分长度：设进水水渠宽B1=0.06m，渐宽部分展开角a1＝20ol1=(B-B1)/(2tga1)＝（0.102-0.06）/（2tg20o）＝0.06m4.栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度l2＝l1/2＝0.06/2＝0.03m5.通过格栅的水头损失：设栅条为矩形断面，取k＝2.5h1=β（s/b）4/3sinαk(v2/2g)＝2.5×2.42×（0.01/0.018）4/3×0.866×(0.62/19.6)= 0.044 m6.槽后槽总高度：取栅前渠道超高h2=0.1m，有总高度H=h+h1+h2=0.1+0.1+0.044=0.244m7.栅槽总长度：L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tga=0.06+0.03+0.5+0.8+0.2/tg60o≈1.413m8.每日渣量：取W1＝0.07m3/103m3（污水）所以，W＝Qmax×W1×86400/K2/1000＝0.0463×0.07×86400/2.5/1000≈0.0112m3/d≤0.2m3/d栅渣量极小，适宜人工清渣。

(二) 水解酸化池体的计算（1）水解（酸化）池有效池容V有效是根据污水在池内的水力停留时间计算的。

水解（酸化）池内水力停留时间需根据污水可生化性、进水有机物浓度、当地的平均气温情况综合而定，一般为2.5-4.5h.考虑综合情况，本工程设计中水力停留时间取T = 4 h,本工程设计流量Q = 400 m3/d =16.67 m3/h,取T = 4 h,则有效池容为：水解酸化池的有效容积V有效= QT式中V有效——水解酸化池的有效容积，m3 ,Q----进入水解酸化池的废水平均流量,m3/h ;T----废水在水解酸化池中的水力停留时间, h本工程Q = 16.67 m3/h,T = 4 h,代入公式后:V有效= 16.67 ×4 = 66.68 m3 ,对于水解酸化反应器,为了保持其处理的高效率,必须保持池内足够多的活性污泥,同时要使进入反应器的废水尽量快地与活性污泥混合,增加活性污泥与进水有机物的接触,这就要求上升流速越高越好。

但过高的上升流速又会破坏活性污泥层对进水中SS的生物截留作用,并对活性污泥床进行冲刷,从而将活性污泥带入反应器的出水系统中,使活性污泥流失并使出水效果变差,所以保持合适的上升流速是必要的。

根据实际工程经验，水解酸化池内上升流速V上升一般控制在0.8-1.8 m/h 较合适。

本工程的上升流速V上升取0.8 m/h ，所以水解酸化池的有效高度为：H1 = V上升×T = 0.8 ×4 = 3.2 m为了保证污水进入池内后能与活性污泥层快速均匀地混合，所以本设计在池体下部专门设有多槽布水区。

每条布水槽的截面为上宽下窄的梯形，其高度为0.4 m ，下部水力流速为1.4 m/h ，上部水力流速为0.8 m/h 。

池内实际有效高度为H有效= H1 + 0.4 = 3.2 + 0.4 = 3.6 m ,加上池内超高取0.4 m ,水解池实际总高度为H = H有效+ 0.4 = 3.6 +0.4 = 4 m 。

按有效池容计算，水解池有效截面积为：S截面1 = V有效/ H 有效= 66.68 / 3.6 = 18.52 m2 按上升流速计算，水解池有效截面积为：S截面2 = Q / V上升= 16.67 / 0.8 = 20.84 m2 由于S截面2 大于S截面1 ，水解池实际截面积取S截面= 20.84 m2 ，实际取S截面= 20 m2 ，取池宽4 m ,则池长5 m 。

（2）水解（酸化）反应池布水系统设计水解酸化反应器良好运行的重要条件之一是保障污泥与废水之间的充分接触，为了布水均匀与克服死区，水解酸化池底部按多槽布水区设计，并且反应器底部进水布水系统应该尽可能地布水均匀。

水解酸化池的布水系统形式有多种，布水系统兼有配水和水力搅拌的功能，为了保证这两个功能的实现，需要满足以下原则。

1、确保各单位面积的进水量基本相同，以防止发生短路现象；2、尽可能满足水力搅拌需要，保证进水有机物与污泥迅速混合；3、易观察到进水管的堵塞，并当堵塞发生后很容易被清除。

（三）C / N 曝气生物滤池C / N 上向流曝气生物滤池将水解（酸化）池出水中的碳化有机物进行好氧生物降解，并将TKN转化为氨氮并进行氨氮的部分硝化。

上向流曝气生物滤池主要包括缓冲配水室，曝气系统，承托层和滤料层，出水系统，反冲洗系统等，所以曝气生物滤池的计算主要包括上述各部分的计算。

表1－1第169面（1）C / N 曝气生物滤池池体的设计在本工程中，由于处理对象为医疗废水，曝气生物滤池的作用包括对污水中有机物的去除和对污水中的营养物质如氨氮、磷的去除。

C / N 曝气生物滤池主要用于去除污水中的有机污染物并进行部分硝化脱氮，其池体的设计计算分按有机负荷法计算与按有机物降解动力学公式计算两种方法，由于按有机负荷法计算方法比较成熟，所以本工程滤池池体按有机负荷法计算。

按有机负荷法计算的设计参数主要是BOD有机负荷，COD有机负荷和水力负荷。

设计时根据BOD有机负荷进行计算，并用COD有机负荷和水力负荷进行校核。

当进水BOD为71-140 mg/L 时，BOD容积负荷可达1.3 - 2.6 kgBOD/(m3 滤料·d ，而其COD有机负荷一般控制在6 kgCOD/(m3 滤料·d 以下，空塔水力负荷一般为1.5 - 3.5 m3 /(m2 ·h)之间。

C / N 曝气生物滤池按有机负荷法计算的计算公式见下表：在本工程中，经水解（酸化）池每天进入C / N 曝气生物滤池的污水量Q = 400 m3/d,在C / N 曝气生物滤池中，每天所要求去除的BOD5 的重量为：△WBOD = (Q △CBOD)/1000代入数据后，则：△WBOD = [400 ×（121-30）]/1000 = 36.4 kg/d取BOD有机负荷qBOD = 1.3 kgBOD/(m3 滤料d ,则所需滤料体积V滤料= △WBOD / qBOD = 36.4 / 1.3 = 28 m3采用COD有机负荷进行校核：当滤料体积为28 m3 时，每天经C / N 曝气生物滤池去除的COD的重量为：△WCOD = (Q △CCOD)/1000 式中△WBOD ——在曝气生物滤池中每天需去除的COD重量，kg/dQ -—每天进入曝气生物滤池的废水量，m3/d；△CBOD ——进入曝气生物滤池的COD浓度差，mg/L.代入数据后，则：△WBOD = [400 ×（300 - 100）]/1000 = 80 kg/d实际上，C / N 曝气生物滤池内COD的有机负荷为：qBOD = △WCOD/ V滤料= 80/28 = 2.86 kgCOD/(m3 滤料·d所以，C / N 曝气生物滤池内的实际COD有机负荷小于6 kgBOD/(m3 滤料·d ,满足要求。

一般来说，曝气生物滤池内的滤料层高度H滤料在2.5-4.5 m 之间。

在水力负荷一定的条件下，滤料层高则污水与微生物的接触时间长，出水效果好，但相对所需鼓风机的压头也较高，能耗相对也大；滤料层低则污水与微生物的接触时间短，出水效果相对差些，但所需鼓风机的压头也低些，能耗相对也小些。

根据国内外已建成运行的曝气生物滤池实际情况，本工程取滤料层高度H滤料= 2.5 m ，则曝气生物滤池的截面积S截面计算如下：S截面= V 滤料/ H滤料= 28/2.5 = 11.2 m2滤池结构一般可采用圆形，正方形和矩形结构，对于圆形结构在同样的面积下，其周长比正方形少12% ，因此，本设计截面采用圆形布置，则半径为1.89 m ，实际取R = 2 m 。

当滤池总截面积为11.2 m2 时，空塔水力负荷复核如下：实际q水力= Q / S截面= 400 / 11.2 / 24 = 1.50 m3 /(m2 ·h),满足要求。

为考虑进入滤池的废水均匀流过滤料层，在滤料承托层下部设计有缓冲配水室，其高度H配水一般为1.2 - 1.5 m ，考虑到滤头和配水室内布水，布气管的安装方便，以及便于配水室的清洗，本工程取H配水= 1.2 m ，并在配水室池壁考虑设置检修入孔；另外，考虑到滤池反冲洗时滤料的膨胀，在滤料层上部保证有0.8 - 1.0 m 的清水区，本工程取清水区高度H清水=0.8 m ；滤池的超高取H超高= 0.3 m，承托层高H承托= 0.3 m，则滤池的总高为：H = H滤料+ H配水+ H清水+ H超高+ H承托= 2.5 + 1.2 + 0.8 + 0.5 + 0.3 = 5.3 m污水在曝气生物滤池滤料层高度中的空塔停留时间t = 2.5/1.5 =1.67 h，而根据运行经验，滤池在装满滤料后废水在滤料层中的实际停留时间约为空塔停留时间的1/2左右，即0.83 h。

（2）曝气生物滤池配水系统一般滤池的配水系统有大阻力，中阻力和小阻力等三种形式，曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力形式。

考虑到曝气生物滤池采用气水联合反冲洗，所以滤头采用长柄滤头，长柄滤头在正常运行时起均匀布水作用，在反冲洗时起布水，布气作用。

曝气生物滤池所选用的长柄滤头在结构形式上与给水滤头有差别，由于良种滤头所作用的介质和选用的滤料不一样，所以其缝隙的尺寸和开缝方向也不一样，滤头结构也有差别。

曝气生物滤池所选用的长柄滤头为EPT-1型，滤水帽，滤水管为一体成型，每个滤头共有滤缝20条，每条滤缝L ×B = （8mm ×2mm）+ 0.05mm，滤缝总面积为3.2 cm2/个。

每平方米布置36个滤头，开孔比β= 1.152%，流量系数a = 0.8，滤池的水力负荷μ B = 0.8 L/(cm2·S),则滤池中水通过配水系统的水头损失为：h1 =[( μ B /aβ)2 ÷ 2 g ] × 10-6 = 3.85 × 10-4 m本工程设计中，滤池每平方米布置长柄滤头36个，每个间距为150mm.（3）布气系统在曝气生物滤池设计中，布气系统包括在滤池正常工作时的曝气系统和滤池反冲洗时的布气系统。