CASS池设计计算文档格式.docx
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(2)BOD-污泥负荷(或称BOD-SS负荷率)(Ns)
KSf
Ns——BOD污-泥负荷(或称BOD-SS负荷率),kgBOD5/(kgMLSS·
d);
K2——有机基质降解速率常数,L/(mg·
d),生活污水K2取值范围为,本水厂取值;
η——有机基质降解率,%;
η=SaSeSa
f——混合液中挥发性悬浮固体与总悬浮固体浓度的比值,一般在生活污水中,f
值为本水厂设计选用。
代入数值,得
η=12010
%,之后把本数值代入得Ns=K2Sef=
120
5
kgBOD/(kgMLSS·
d)
(3)曝气时间TA
TA
24S0
24
NsmNw
1.8h
0.22.53200
式中TA—曝气时间,h
S0—进水平均BOD5,㎎/L
m—排水比1/m=1/
Nw—混合液悬浮固体浓度(MLSS):
X=3200mg/L
(4)沉淀时间TS
活性污泥界面的沉降速度与MLSS浓度、水温的关系,可以用下式进行计算。
Vmax=×
104×
t×
XO(MLSS≤3000)
(MLSS≥3000)
式中Vmax—活性污泥界面的初始沉降速度。
t—水温,℃
X0—沉降开始时MLSS的浓度,X0=Nw=3200mg/L,
则
3200=1.76m/s
沉淀时间TS用下式计算
H
1
4
1.2
TS
m
2.5
1.58h取TS=
Vmax
1.76
式中TS—沉淀时间,h
H—反应池内水深,m—安全高度,取1.2m
(5)排水时间TD及闲置时间Tf
根据城市污水处理厂运行经验,本水厂设置排水时间TD取为,闲置时间取为。
运行周期T=TA+TS+TD+Tf=4h
每日运行周期数n=24=6
(6)CASS池容积V
CASS池容积采用容积负荷计算法确定,并用排水体积进行复核。
(ⅰ)采用容积负荷法计算:
V
式中:
Q(SaSe)
NeNwf
33
Q—城市污水设计水量,m/d;
Q=14400m/d;
Nw—混合液MLSS污泥浓度(kg/m3),本设计取3.2kg/m3;
Ne—BOD5污泥负荷(kgBOD5/kgMLSS·
d),本设计取kgMLSS·
d;
Sa—进水BOD5浓度(kg/L),本设计Sa=120mg/L;
Se—出水BOD5浓度(kg/L),本设计Se=10mg/L;
f—混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值,本设计
取;
则:
V14400(12010)1033300m3
0.23.20.75
本水厂设计CASS池四座,每座容积Vi=3300=825m3
(ⅱ)排水体积法进行复核
单池容积为
Vi
14400
1500
Q
6
(m)
nN
反应池总容积
4Vi
6000
)
(m
式中Vi—单池容积,m
n—周期数;
m—排水比1/m=1/N—池数;
Q—平均日流量,m/d
由于排水体积法计算所得单池容积大于容积负荷法计算所得,因此单池容积
应按最大容积值计,否则将不满足水量运行要求,则单池容积
Vi=1500m,反应
池总容积V=6000m。
(7)CASS池的容积负荷
CASS池工艺是连续进水,间断排水,池内有效容积由变动容积(V1)和固定
容积组成,变动容积是指池内设计最高水位至滗水器最低水位之间高度(H1)决
定的容积,固定容积由两部分组成,一是活性污泥最高泥面至池底之间高度(H3)
决定的容积(V3),另一部分是撇水水位和泥面之间的容积,它是防止撇水时污
泥流失的最小安全距离(H2)决定的容积(V2)。
CASS池总有效容积V(m):
V=
n1×
(V1+V2+V3)
(ⅰ)池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度,H1(m);
QH
H1
NV
N—一日内循环周期数,N=6;
H——池内最高液位H(m),本设计H=4.0m。
1.6m
(ⅱ)滗水结束时泥面高度,H3(m)
已知撇水水位和泥面之间的安全距离,H2==1.2m;
H3=H-(Hl+H2)=1.2mSVI—污泥体积指数,(ml/g)
SVI=
H3
NW
代入数值,则SVI=1.2
103
93(ml/g),
此数值反映出活性污泥的凝聚、
3.2
沉降性能良好。
(8)CASS池外形尺寸
(ⅰ)LBH
B—池宽,m,B:
H=1—2,取B=8m,8/4=2,满
N
足要求;
L=
m,取L=47m.L/B=47/8=,L:
B=4
—6,满
BH
484
46.8
足要求。
(ⅱ)CASS池总高,H0(m)
取池体超高0.5m,则H0=H+=4.5m
(ⅲ)微生物选择区L1,(m)
CASS池中间设1道隔墙,将池体分隔成微生物选择区(预反应区)和主反
应区两部分。
靠进水端为生物选择区,其容积为CASS池总容积的10%左右,另
一部分为主反应区。
选择器的类别不同,对选择器的容积要求也不同。
L1=10﹪L=10%47=4.7m
(ⅳ)反应池液位控制
排水结束时最低水位h1
2.51
2.4(m)
基准水位h2为4.0m;
超高0.5m;
保护水深
=1.2m。
污泥层高度
hs
h1
2.4
1.21.2
()
撇水水位和泥面之间的安全距离,H2=hs=1.2m
图2-5CASS外形尺寸图
(9)连通孔口尺寸
隔墙底部设连通孔,连通两区水流,因单格宽8m,根据设计规范要求,此时连通孔的数量取为3。
(ⅰ)连通孔面积A1
A1按下式进行计算:
A1
BL1
24n
NU
U
—孔口流速,取U=70m/h
将各数值代入,计算得:
(
70
84.71.6)1
0.86m2
(ⅱ)孔口尺寸设计
孔口沿墙均布,孔口宽度取0.7m,孔高为=1.2m。
为:
0.7m×
1.2m
(10)复核出水溶解性BOD5
处理水中非溶解性BOD5的值:
DOD5=
Ce——处理水中悬浮固体浓度10mg/L
Xa——活性微生物在处理水中的所占比例取
b——微生物自身氧化速率
普通负荷:
高负荷:
延时曝气系统:
本设计取
DOD5=故水中溶解性DOD5要求小于10-=mg/L
而该设计出水溶解性DOD5:
S
’
=
e
K2NWfTAn
0.0244
3200
0.75
1.8
=mg/L
设计结果满足设计要求。
(11)计算剩余污泥量
理论分析,知温度较低时,产生生物污泥量较多。
本设计最冷时是冬季平均
最冷温度是0.2℃。
0.2℃时活性污泥自身氧化系数:
K
d()
=K
T20
t
d(20)
=×
(-20)
剩余生物污泥量:
△
S0Se'
XV=YQ
-Kd()Vi
f
1000
14400×
1204.38-×
1500×
3200
×
1.8×
6×
=817.52kg/d
剩余非生物污泥量:
△XS=Q(1-fbf)×
C0
Ce
=14400
(×
)×
28610
=1887.84kg/d
公式中,fb——进水VSS中可生化部分比例,取
fb=;
C0——设计进水SS,m/d;
Ce——设计出水SS,m/d;
剩余污泥总量:
X=△XV+△XS=+=2705kg/d
剩余污泥浓度NR:
N=
5333mg/L5.333kg/m
R
0.4
剩余污泥含水率按%计算,湿污泥量为2705
510.4m3/d
5.3
(12)复核污泥龄
c=
YNSKd
c——污泥龄
Y——污泥产率系数,一般为~取
Kd——衰减系数,一般为~取
代入数值,c=
YNSKd
0.50.20.07
=33d
硝化所需最小污泥龄:
c?
N=(1/)×
(15-T)×
fs
-1
N——硝化所需最小污泥龄d;
——硝化细菌的增长速率d-1:
T=摄氏度时,取为;
fs——安全系数:
为保证出水氨氮小与5mg/L取~;
T——污水温度:
取冬季最不利温度摄氏度。
N=(1/)×
(15-T)×
fs
=(1/×
()×
=28d
经校核,污泥龄满足硝化要求。
(13)需氧量
设计需氧量包括氧化有机物需氧量,污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量及出
水带走的氧量。
设计需氧量考虑最不利情况,按夏季时高水温计算设计需氧量。
(ⅰ)氧化有机物需氧量,污泥自身需氧量O1以每去除1㎏BOD需要㎏Oa
的经验法计算。
Oa
a'
QSO
Se
b'
VNW
0.48
10
0.14
=3448(
㎏O2/d)
式中
Oa—需氧量,㎏O2/d;
—活性污泥微生物每代谢1㎏BOD需氧量,一般生活污水取为㎏~
㎏,本设计取㎏;
—1㎏活性污泥每天自身氧化所需要的氧量,一般生活污水取为
㎏~㎏,本设计取㎏。
(ⅱ)氨氮硝化需氧量Ob按下式计算;
Ob
VNWf
4.57QNkNke0.12
C
[14400×
(36-5)×
10-3-0.12×
60003.20.75]
33
=1801(
—氨氮的氧当量系数;
k—进水总凯氏氮浓度,g/L;
Nke—出水总凯氏氮浓度,g/L;
XV—系统每天排出的剩余污泥量,㎏/d;
总需氧量
O总OaOb344818015249㎏/d=㎏/h
(14)标准需氧量标准需氧量计算公式:
AORCs(20)
SOR=
C)1.024(T
20)
(CSb(T)
Csb(T)=Cs(T)(
pb
+Ot
2.026
42
O=t21(1EA)
7921(1EA)
Pa
1.013105
式中SOR——水温20℃,气压×
105pa时,转移到曝气池混合液的总氧量,㎏/h;
AOR——在实际条件下,转移到曝气池混合液的总氧量,㎏/h;
Cs(20)——20℃时氧在清水中饱和溶解度,取Ca(20)=L;
——杂质影响修正系数,取值范围=~,本例选用=;
——含盐量修正系数,本例取=;
——气压修正系数;
Pa——所在地区大气压力,Pa;
T——设计污水温度,本设计考虑最不利水温,夏季T=27.3℃;
CSb(T)——设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度mg/L;
Cs(T)——设计水温条件下氧在清水中饱和溶解度,水温27.3℃时,CS()=;
Pb——空气扩散装置处的绝对压力,pa,Pb=P+×
103H;
P——大气压力,P=×
105;
H——空气扩散装置淹没深度,取微孔曝气装置安装在距池底0.5m处,淹
没深度3.5m;
Ot——气泡离开水面时,氧的百分比,%;
EA——空气扩散装置氧转移效率,本设计选用水下射流式扩散装置,氧转移
效率EA按26%计算;
C——曝气池内平均溶解氧浓度,取C=2mg/L。
工程所在地(郑州地区)海拔高度110m,大气压力p为×
105pA,压力修正系
数:
p
=1.013105
=0.99105=
1.01310
Pb=P+×
103H
105+×
103×
105(Pa)
O=
21(1EA)
100%=%
7921(1
EA)
CSb()=Cs()(
2.066
(1.356
105
16.4)
105
=L
标准需氧量SOR:
AORCS(20)
(CSb(20)C)1.02410(27.320)
218.78.02
0.90(0.950.908.402)1.024(27.320)
=㎏/h
空气扩散装置的供气量,可通过下式确定:
G=
SOR=
316.3
=4055m/h
0.3EA
0.30.26
(15)空气管系统设计
曝气系统管道布置方式为,相邻的两个廊道的隔墙上设两根干管,共四根
干管,在每根干管上设5条配气竖管,全曝气池共设4×
5=20条配气竖管。
每根
竖管的配气量为:
4055202.75m3/h
20
曝气池平面面积为:
48(474.7)1353.6m3
每个空气扩散器的服务面积按1.0m3计,则所需空气扩散器的总数为:
1353.6
1.0
1354个
为安全计,本设计采用1400个空气扩散器,每个竖管上安设的空气扩散器
的数目为:
1400
70个
每个空气扩散器的配气量为
4055
/h
2.90m
图2-6曝气系统管道布置图
空气管道的流速,一般规定为:
干、支管为10~15m/s,通向空气扩散装置的
竖管、小支管为4~5m/s。
根据对于管道流速的规定,确定本设计管道系统各管段管径为:
1~2段
DN50mm,2~3段DN75mm,3~4段DN100mm,4~5段DN150mm,5~6段DN200mm,6~7
段DN300mm。
空气管道一般敷设在地面上,接入曝气池的管道,应高出池水面0.5m以免产
生回水现象。
(16)污泥回流系统、剩余污泥系统排出系统设计(ⅰ)污泥回流系统
污泥回流比按50%设计,每天回流污泥量Q50%144007200m3/d
每周期回流污泥量
1200
3,而每周期
,本设计回流污泥进泥
Q'
T=4h
时间每周期取t=2h,回流污泥泵在运行过程中是间歇运行的。
则单格
CASS池进
泥流量为q
Q'
150m3/h,根据流量选用污泥回流泵型号:
T
2
150QW150-15-15,出口直径150mm,重量360kg,每座CASS池内设该种泵一台。
出泥管管径取d=250mm。
(ⅱ)剩余污泥排出系统
由上述计算知道,剩余污泥产生量Q=m3/d,每个周期单个池体产生的污泥
量q
510.4
21.3m3,每个周期排泥时间利用周期后,则泵的流量为:
n
46
m3/h。
根据流量选用剩余污泥泵型号:
50QW42-9-22,出口直径d=50mm,重量70kg,每座CASS池内设该种泵一台。
出泥管管径取150mm。