生物接触氧化池设计计算.doc

3.5 生物接触氧化池设计
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1.0～3.0 kgBOD5/(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3.0 m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高度为1 m，蜂窝孔径不小于25 mm；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*9.240.7246=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/l
3.5.2 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V1
V1=Q t1=1500*2.305/24=144m3
一氧池总面积A1-总:
A1-总=V1/h1-3=144/3.5=41.2(m2)>25 m2
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0.3～0.4 kgDS/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，m 2；
A’’——泥斗下口面积，m 2；
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)>21.63 m3
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V1
V2=Q t2=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)>25 m2
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)>4.64 m3
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＝26.27 m3，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。
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)
0.93
0.95
120N
71.4DaN
≥30
≥15　　
80-100
80-100
-15
-15
稳定
稳定
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)=5.15 n=34
宽：0.15*(n+1)=4.0 n=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)=4.1 n=27
宽：0.15*(n+1)=4.0 n=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—1m 3污水需气量，m3/m3，一般为15～20 m3/m3；
Q—污水日平均流量，m3/d
一氧池需气量：
Q1-气=0.6 Q气=0.6*18.75=11.25 (m3/min)
二氧池需气量：
Q2-气=0.4 Q气=0.4*18.75=7.5 (m3/min)
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/( m 2*min)]=15.3[m3/( m 2*h)]
二氧池曝气强度：
Q2-气/A1=32.8/2=16.4[m3/( m 2*min)]=12.8[m3/( m 2*h)]
二池均满足《生物接触氧化法设计规程》要求范围的[10 ～20 m3/( m 2*h) ].
综合以上计算，接触氧化池总需气量Q气＝18.75 m3/min，加上15%的工程预算QS=18.75*(1+15%)=21.56 m3/min