水污染控制工程生物膜法5BAF设计计算例题课件市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

设计计算举例设计计算举例 例例例例广广东东新新会会污污水水处处理理厂厂工工程程，日日处处理理市市政政污污水水Q=40000mQ=40000m3 3/d/d，采采取取：预预预预处处处处理理理理水水水水解解解解酸酸酸酸化化化化C/NC/NC/NC/N曝曝曝曝气气气气生生生生物物物物滤滤滤滤池池池池 N N N N曝曝曝曝气气气气生生生生物物物物滤滤滤滤池池池池消消消消毒毒毒毒排排排排放放放放工工艺艺流流程程，两两级滤池进出水水质要求分别见表级滤池进出水水质要求分别见表1 1和表和表2 2。试进行。试进行BAFBAF池计算。池计算。表表1 C/N1 C/N池水质表池水质表 表表2 N2 N池水质表池水质表项目COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)氨氮(mg/L)进水水质200127.58030出水水质6031.882424去除率70%75%70%20%项目COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)氨氮(mg/L)进水水质6031.882424出水水质3012.75129.6去除率50%60%50%60%第1页1 1 1 1C/NC/NC/NC/N曝气生物滤池计算曝气生物滤池计算曝气生物滤池计算曝气生物滤池计算 C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池将将水水解解（酸酸化化）池池出出水水中中碳碳化化有有机机物物进进行行好好氧氧生生物物降降解，并将解，并将TKNTKN转化为氨氮并进行氨氮部分硝化。转化为氨氮并进行氨氮部分硝化。包含包含缓冲配水室、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、反冲洗系统等等计算。计算。（1 1 1 1）C/N C/N C/N C/N曝气生物滤池池体设计曝气生物滤池池体设计曝气生物滤池池体设计曝气生物滤池池体设计 在在本本工工程程中中，处处理理对对象象为为城城市市生生活活污污水水，曝曝气气生生物物滤滤池池作作用用包包含含对对污污水水中中有有机机物物去去除除和和对对污污水水中中营营养养物物质质如如氨氨氮氮去去除除。C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池主主要要用用于于去去除除污污水水中中有有机机污污染染物物并并进进行行部部分分硝硝化化脱脱氮氮，其其池池体体设设计计计计算算分分按按有有机机负负荷荷法法计计算算与与按按有有机机物物降降解解动动力力学学公公式式计计算算两两种种方方法法,因因为为按按有有机机负负荷荷法法计计算算方方法比较成熟，所以本工程滤池池体按有机负荷法计算。法比较成熟，所以本工程滤池池体按有机负荷法计算。按按有有机机负负荷荷法法计计算算设设计计参参数数主主主主要要要要是是是是BODBODBODBOD有有有有机机机机负负负负荷荷荷荷、CODCODCODCOD有有有有机机机机负负负负荷荷荷荷和和和和水水水水力力力力负负负负荷荷荷荷。设设设设计计计计时时时时应应应应依依依依据据据据BODBODBODBOD有有有有机机机机负负负负荷荷荷荷进进进进行行行行计计计计算算算算，并并并并用用用用CODCODCODCOD有有有有机机机机负负负负荷荷荷荷和和和和水水水水力力力力负负负负荷荷荷荷进进进进行行行行校核。校核。校核。校核。第2页 在在曝曝气气生生物物滤滤池池计计算算中中，BODBODBODBOD有有有有机机机机负负负负荷荷荷荷是是单单位位容容积积滤滤料料上上微微生生物物在在单单位位时时间间内内所所能能处处理理有有机机物物数数量量。BODBOD有有机机负负荷荷确确实实定定与与被被处处理理水水可可生生化化性性以以及及被被处处理理水水中中污污染染物物质质相相关关，也也与与处处理理出出水水水水质质要要求求相相关关。对对于于可可生生化化性性很很好好工工工工业业业业废废废废水水水水，因因普普通通不不考考虑虑脱脱氮氮问问题题，曝曝气气生生物物滤滤池池作作用用主主要要用用于于去去除除有有机机物物，所所以以曝曝气气生生物物滤滤池池BODBOD有有机机负负荷荷普普通通在在3 36kgBOD/m6kgBOD/m3 3滤滤料料dd，CODCOD有有机机负负荷荷普普通通在在6 610kgCOD/m10kgCOD/m3 3滤滤料料dd，空空塔塔水水力力负负荷荷普普通通在在3 35m5m3 3/(m/(m2 2h)h)。而而对对于于城城城城市市市市生生生生活活活活污污污污水水水水考考虑虑到到硝硝化化脱脱氮氮对对有有机机负负荷荷要要求求，其其BODBOD有有机机负负荷荷普普通通控控制制在在1 13kgBOD/m3kgBOD/m3 3滤滤料料dd范范围围内内，当当BODBOD有有机机负负荷荷超超出出3kgBOD/m3kgBOD/m3 3滤滤料料dd时时，其其同同时时硝硝化化作作用用受受到到抑抑制制，当当BODBOD有有机机负负荷荷超超出出4kgBOD/m4kgBOD/m3 3滤滤料料dd时时，其其同同时时硝硝化化作作用用受受到到显显著著抑抑制制，所所以以对对需需要要进进行行除除碳碳和和同同时时硝硝化化C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池进进行行计计算算时时，其其BODBOD有有机机负负荷荷选选取取普普通通小小于于3kgBOD/m3kgBOD/m3 3滤滤料料dd，而而其其CODCOD有有机机负负 荷荷 普普 通通 控控 制制 在在 6kgCOD/m6kgCOD/m3 3滤滤 料料 dd以以 下下，空空 塔塔 水水 力力 负负 荷荷 普普 通通 为为 1.51.53.5m3.5m3 3/(m/(m2 2h)h)之间。之间。第3页 在在本本工工程程中中，经经水水解解（酸酸化化）池池天天天天进进入入C/NC/N滤滤池池污污水水量量Q=40000mQ=40000m3 3/d/d，在在C/NC/N曝曝气气生生物滤池中，天天所要求去除物滤池中，天天所要求去除BODBOD5 5重量为：重量为：WWWWBODBODBODBOD=（QCQCQCQCBODBODBODBOD）/1000/1000/1000/1000式中：式中：W WBODBOD在曝气生物滤池中天天需去除在曝气生物滤池中天天需去除BODBOD重量，单位重量，单位kg/dkg/d；Q Q天天进入曝气生物滤池废水量，单位天天进入曝气生物滤池废水量，单位m m3 3/d/d；C CBODBOD进出曝气生物滤池进出曝气生物滤池BODBOD浓度差，单位浓度差，单位mg/lmg/l；代入数据后，则：代入数据后，则：WWBODBOD=（QCQCBODBOD）1000=1000=4000040000（127.5-3188127.5-31.88）1000=3824.1000=3824.（kg/dkg/d）取取BODBOD有机负荷有机负荷q qBODBOD=1.8kgBOD/m=1.8kgBOD/m3 3滤料滤料dd，则所需滤料体积计算以下：，则所需滤料体积计算以下：V V V V滤料滤料滤料滤料=W=W=W=WBODBODBODBODqqqqBODBODBODBOD=3824.81.8=2124.9(m=3824.81.8=2124.9(m3 3)采取采取CODCOD有机负荷进行校核：有机负荷进行校核：当滤料体积为当滤料体积为2124.9m2124.9m3 3时，天天经时，天天经C/NC/N曝气生物滤池去除曝气生物滤池去除CODCOD重量为：重量为：WWWWCODCODCODCOD=（QCQCQCQCCODCODCODCOD）/1000/1000/1000/1000式中：式中：W WCODCOD在曝气生物滤池中天天需去除在曝气生物滤池中天天需去除CODCOD重量，单位重量，单位kg/dkg/d；Q Q天天进入曝气生物滤池废水量，单位天天进入曝气生物滤池废水量，单位m m3 3/d/d；C CCODCOD进出曝气生物滤池进出曝气生物滤池CODCOD浓度差，单位浓度差，单位mg/lmg/l；第4页 代入数据后，则：代入数据后，则：WWWWCODCODCODCOD=（QCQCQCQCCODCODCODCOD）1000100010001000=4000040000（200-60200-60）1000=56001000=5600（kg/dkg/d）实际上，实际上，C/NC/N曝气生物滤池内曝气生物滤池内CODCOD有机负荷为：有机负荷为：q q q qCODCODCODCOD=W=W=W=WCODCODCODCODVVVV滤料滤料滤料滤料=56002124.9=2.64 kgCOD/m=56002124.9=2.64 kgCOD/m3 3滤料滤料dd所以，所以，C/NC/N曝气生物滤池内实际曝气生物滤池内实际CODCOD有机负荷小于有机负荷小于6 kgBOD/m6 kgBOD/m3 3滤料滤料dd，满足要求。，满足要求。普普通通来来说说，曝曝气气生生物物滤滤池池内内滤滤料料层层高高度度H H滤滤料料在在2.52.54.5m4.5m之之间间。在在水水力力负负荷荷一一定定条条件件下下，滤滤料料层层高高则则污污水水与与微微生生物物接接触触时时间间长长，出出水水效效果果好好，但但相相对对所所需需鼓鼓风风机机压压头头也也较较高高，能能耗耗相相对对也也大大；滤滤料料层层低低则则污污水水与与微微生生物物接接触触时时间间短短，出出水水效效果果相相对对差差些些，但但所所需需鼓鼓风风机机压压头头也也低低些些，能能耗耗相相对对也也小小些些。依依据据国国内内外外已已建建成成运运行行曝曝气气生生物物滤滤池池实实际情况，本工程取滤料层高度际情况，本工程取滤料层高度H H滤料滤料=3.7m=3.7m，则曝气生物滤池截面积，则曝气生物滤池截面积S S截面截面计算以下：计算以下：S S S S截面截面截面截面=V=V=V=V滤料滤料滤料滤料HHHH滤料滤料滤料滤料=2124.93.7=574.3m=2124.93.7=574.3m2 2 考考虑虑到到单单座座滤滤池池面面积积过过大大将将会会增增加加反反冲冲洗洗时时供供水水、供供气气量量，同同时时不不利利于于布布水水、布布气气 均均 匀匀，所所 以以 本本 设设 计计 中中 将将 C/NC/N曝曝 气气 生生 物物 滤滤 池池 分分 为为 8 8格格，则则 每每 格格 截截 面面 积积 为为574.38=71.8m574.38=71.8m2 2。第5页 本设计每格截面按正方形布置，则每格尺寸应为本设计每格截面按正方形布置，则每格尺寸应为8.47x8.47m8.47x8.47m，实际取，实际取8.5x8.5m8.5x8.5m。当滤池总截面积为当滤池总截面积为574.3 m574.3 m2 2时，空塔水力负荷复核以下：时，空塔水力负荷复核以下：实际实际实际实际q q q q水力水力水力水力=QS=QS=QS=QS截面截面截面截面=40000574.324=2.9m=40000574.324=2.9m3 3/m/m2 2h,h,满足要求。满足要求。为为考考虑虑进进入入滤滤池池废废水水均均匀匀流流过过滤滤料料层层，在在滤滤料料承承托托层层下下部部设设计计有有缓缓冲冲配配水水室室，其其高高度度H H配配水水普普通通为为1.21.21.5m1.5m，考考虑虑到到滤滤头头和和配配水水室室内内布布水水、布布气气管管安安装装方方便便，以以及及便便于于配配水水室室清清洗洗，本本工工程程取取H H配配水水=1.5m=1.5m，并并在在配配水水室室池池壁壁考考虑虑设设置置检检修修人人孔孔；另另外外，考考虑虑到到滤滤池池反反冲冲洗洗时时滤滤料料膨膨胀胀，在在滤滤料料层层上上部部确确保保有有0.80.81.0m1.0m清清水水区区，本本工工程程取取清清水水区高度区高度H H配水配水=1.0m=1.0m；滤池超高取；滤池超高取H H超高超高=0.5m,=0.5m,承托层高承托层高H H承托承托=0.3m=0.3m，则滤池总高为：，则滤池总高为：H=HH=HH=HH=H滤料滤料滤料滤料+H+H+H+H配水配水配水配水+H+H+H+H清水清水清水清水+H+H+H+H超高超高超高超高+H+H+H+H承托承托承托承托=3.7+1.5+1+0.5+0.3=7m=3.7+1.5+1+0.5+0.3=7m 污污水水在在曝曝气气生生物物滤滤池池滤滤料料层层高高度度中中空空塔塔停停留留时时间间t=3.72.9=1.28hrt=3.72.9=1.28hr，而而依依据据运运行行经经验验，滤滤池池在在装装满满滤滤料料后后废废水水在在滤滤料料层层中中实实际际停停留留时时间间约约为为空空塔塔停停留留时时间间1/21/2左左右右，即即0.64hr0.64hr。第6页（2 2 2 2）曝气生物滤池配水系统曝气生物滤池配水系统曝气生物滤池配水系统曝气生物滤池配水系统 曝曝气气生生物物滤滤池池配配水水系系统统普普通通采采取取小小阻阻力力形形式式。对对于于小小型型工工业业废废水水处处理理用用曝曝气气生生物物滤滤池池普普通通采采取取小小阻阻力力配配水水形形式式中中格格栅栅式式、平平板板孔孔式式，而而对对于于城城市市污污水水处处理理厂厂则则采采取取小小阻阻力力配配水水形形式式中中滤滤头头配配水水形形式式，考考虑虑到到曝曝气气生生物物滤滤池池采采取取气气水水联联合合反反冲冲洗洗，所所以以滤滤头头采采取取长长柄柄滤滤头头，长长柄柄滤滤头头在在正正常常运运行行时时起起均均匀匀布布水水作作用用，在在反反冲冲洗洗时时起起布布水水、布布气气作作用。用。曝曝气气生生物物滤滤池池所所选选取取长长柄柄滤滤头头为为滤滤水水帽帽、滤滤水水管管一一体体成成型型，每每个个滤滤头头共共有有滤滤缝缝2020条条，每每条条滤滤缝缝LB=8mm2mm0.05mmLB=8mm2mm0.05mm，滤滤缝缝总总面面积积为为3.2cm3.2cm2 2/个个。每每平平方方米米布布置置3636个个滤头，开孔比滤头，开孔比=1.152%=1.152%，流量系数，流量系数=0.8=0.8，每格滤池水力负荷，每格滤池水力负荷B B=0.8l/m=0.8l/m2 2ss则每格滤池中水经过配水系统水头损失为：则每格滤池中水经过配水系统水头损失为：h h h h1 1 1 1=(B B B B/)/)/)/)2 2 2 22g2g2g2g10101010-6-6-6-6=3.8510=3.8510-4-4m m 在本工程设计中，每格滤池每平方米布置长柄滤头在本工程设计中，每格滤池每平方米布置长柄滤头3636个，每个间距为个，每个间距为150mm150mm。第7页第8页第9页第10页（3 3 3 3）布气系统布气系统布气系统布气系统 在在曝曝气气生生物物滤滤池池设设计计中中，布布气气系系统统包包含含在在滤滤池池正正常常工工作作时时曝曝气气系系统统和和滤滤池池反反冲冲洗洗时布气系统时布气系统。曝气系统曝气系统曝气系统曝气系统 曝曝气气生生物物滤滤池池曝曝气气系系统统早早期期采采取取主主要要是是穿穿孔孔管管曝曝气气，但但因因为为穿穿孔孔管管曝曝气气氧氧利利用用率率低低，同同时时在在滤滤池池中中较较易易堵堵塞塞。本本工工程程设设计计中中采采取取了了生生物物滤滤池池专专用用单单孔孔膜膜空空气气扩扩散散器器，该该扩扩散散器器是是针针对对曝曝气气生生物物滤滤池池特特点点专专门门研研制制，含含有有空空气气扩扩散散效效果果好好、氧氧利利用用率率高高、在在滤料中不易堵塞特点。滤料中不易堵塞特点。C/N C/N C/N C/N曝气生物滤池供氧量包含曝气生物滤池供氧量包含曝气生物滤池供氧量包含曝气生物滤池供氧量包含去除污水中去除污水中去除污水中去除污水中BODBODBODBOD需氧量需氧量需氧量需氧量和和和和氨氮部分硝化需氧量氨氮部分硝化需氧量氨氮部分硝化需氧量氨氮部分硝化需氧量两部分。两部分。两部分。两部分。C/N C/N曝气生物滤池去除污水中单位重量曝气生物滤池去除污水中单位重量BODBOD需氧量为：需氧量为：RRRR0 0 0 0=0.82SBOD/TBOD+0.32S=0.82SBOD/TBOD+0.32S=0.82SBOD/TBOD+0.32S=0.82SBOD/TBOD+0.32S0 0 0 0/TBOD/TBOD/TBOD/TBOD=0.82=0.82（127.5-31.88127.5-31.88）127.5127.5+0.32(80127.5)=0.816kg+0.32(80127.5)=0.816kg 即即去去除除1kgBOD1kgBOD需需要要提提供供0.816kgO0.816kgO2 2，则则C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池天天天天去去除除BODBOD需需提提供供总总氧氧量为：量为：R R0 0=QSBODR=QSBODR0 0=4000040000（127.5-31.88127.5-31.88）100010000.816=3121.04kg0.816=3121.04kg第11页 在在C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池中中TKNTKN将将转转化化成成氨氨氮氮，使使得得污污水水中中实实际际氨氨氮氮浓浓度度升升高高。依依据据试试验验结结果果，在在C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池处处理理生生活活污污水水时时，滤滤池池污污水水中中实实际际氨氨氮氮量量约约为为45mg/l45mg/l，出水要求氨氮量为出水要求氨氮量为24mg/l24mg/l，则氨氮部分硝化天天需氧量为：，则氨氮部分硝化天天需氧量为：R R R RN N N N=Q4.57N=Q4.57N=Q4.57N=Q4.57N0 0 0 0=400004.57(45-24)=3838.8kg=400004.57(45-24)=3838.8kg 则去除污水中则去除污水中BODBOD需氧量需氧量和和氨氮部分硝化需氧量氨氮部分硝化需氧量（标态）累计为：（标态）累计为：R=RR=RR=RR=R0 0 0 0+R+R+R+RN N N N=3121.04+3838.8=6959.84kg=3121.04+3838.8=6959.84kg=3121.04+3838.8=6959.84kg=3121.04+3838.8=6959.84kg当滤池氧利用率为当滤池氧利用率为E EA A=30%=30%时，从滤池中逸出气体中含氧量百分率时，从滤池中逸出气体中含氧量百分率Q Qt t为：为：21 21（1-E1-EA A）21 21（1-0.31-0.3）Q Qt t=15.7%=15.7%79+21 79+21（1-E1-EA A）79+21 79+21（1-0.31-0.3）当当滤滤池池水水面面压压力力P=1.01310P=1.013105 5PaPa，曝曝气气器器安安装装在在滤滤池池水水面面下下H=4.85mH=4.85m深深度度时时，曝曝曝曝气器处绝对压力为：气器处绝对压力为：气器处绝对压力为：气器处绝对压力为：P P P Pb b b b=P+9.810=P+9.810=P+9.810=P+9.8103 3 3 3H=H=H=H=1.013101.013105 5+9.810+9.8103 34.85=1.488104.85=1.488105 5PaPa第12页 则则当当水水温温为为2525时时，清清水水中中饱饱和和溶溶解解氧氧浓浓度度为为Cs=8.4mg/lCs=8.4mg/l，则则2525时时滤滤池池内内混混合合液液溶溶解解氧氧饱饱和浓度平均值和浓度平均值C Csm(25)sm(25)为：为：Qt P Qt Pb b 15.7 1.48815.7 1.488C Csm(25)sm(25)=Cs=Cs（+）=8.4=8.4（+）=9.31(mg/l)=9.31(mg/l)42 2.02610 42 2.026105 5 42 2.02642 2.026当水温为当水温为2525时时,C/N,C/N曝气生物滤池实际需氧量曝气生物滤池实际需氧量R R为：为：R R0 0 C Csm(25)sm(25)R=R=1.024 1.024T-20T-20CCs(25)s(25)-C-Cl l 对对于于城城市市生生活活污污水水，=0.8=0.8，=0.9=0.9，=1=1，而而且且假假定定滤滤池池出出水水溶溶解解氧氧浓浓度度为为3mg/l3mg/l，代代入入公式后：公式后：RC RCsm(25)sm(25)6959.849.31 6959.849.31R=15788.53(kg/d)R=15788.53(kg/d)1.024 1.024T-20T-20CCs(25)s(25)-C-Cl l 0.81.024 0.81.02425-2025-20(0.918.4-3)(0.918.4-3)第13页C/NC/N曝气生物滤池总供气量为：曝气生物滤池总供气量为：R 15788.53R 15788.53GGs s=100=100=175428.07m=100=100=175428.07m3 3/d=7309.5 m/d=7309.5 m3 3/h=121.83 m/h=121.83 m3 3/min/min 0.3 E 0.3 EA A 0.3300.330 每每个个单单孔孔膜膜滤滤池池专专用用曝曝气气器器供供气气量量为为0.20.20.3 0.3 m m3 3/个个hh，取取曝曝气气器器供供气气量量为为0.25 0.25 m m3 3/个个hh，则则C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池需需曝曝气气器器数数量量为为n=Gn=Gs s600.25=121.83600.25=29240600.25=121.83600.25=29240个个，为为安安装装方方便便，实实际际选选取取曝曝气气器器2832228322个，曝气器布置间距为个，曝气器布置间距为125mm125mm。反冲洗布气系统反冲洗布气系统反冲洗布气系统反冲洗布气系统 C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池反反冲冲洗洗采采取取气气水水联联合合反反冲冲洗洗，反反冲冲洗洗过过程程经经过过EPT-1EPT-1型型长长柄柄滤滤头头完成，其反冲洗布气系统可参考给水排水设计手册给水快滤池设计。完成，其反冲洗布气系统可参考给水排水设计手册给水快滤池设计。第14页（4 4 4 4）滤料层、承托层）滤料层、承托层）滤料层、承托层）滤料层、承托层 此此次次设设计计曝曝气气生生物物滤滤池池中中选选取取了了球球形形陶陶粒粒作作为为滤滤料料。在在设设计计中中，因因为为进进入入C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池污污水水为为水水解解酸酸化化池池出出水水，其其中中含含有有一一定定量量悬悬浮浮物物，C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池作作用用除除去去除除污污水水中中有有机机物物和和部部分分氨氨氮氮硝硝化化外外，还还需需对对悬悬浮浮物物进进行行截截留留，所所以以选选取取了了直直径径4mm4mm6mm6mm球形陶粒滤料，按一定级配填装。球形陶粒滤料，按一定级配填装。因因为为陶陶粒粒粒粒径径较较小小，为为预预防防滤滤头头堵堵塞塞而而不不能能直直接接填填装装在在承承托托滤滤板板上上，所所以以在在陶陶粒粒层层下下部部宜宜设设置置有有承承托托层层。承承托托层层选选取取鹅鹅卵卵石石，并并按按一一定定级级配配布布置置，总总高高度度为为0.30m0.30m，其级配见表，其级配见表9 9：表表表表9 9 9 9 卵石承托层级配卵石承托层级配卵石承托层级配卵石承托层级配自上而下卵石直径卵石层高度48mm100mm816mm100mm1632mm100mm第15页（5 5 5 5）滤池出水系统）滤池出水系统）滤池出水系统）滤池出水系统 C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池出出水水系系统统采采取取单单侧侧出出水水，并并在在出出水水口口设设计计为为6060。斜斜坡坡和和设设置置栅栅形形稳稳流流板板，以以降降低低出出水水口口处处水水流流流流速速，在在反反冲冲洗洗时时有有可可能能被被带带至至出出水水口口处处陶陶粒粒与与稳稳流板碰撞，造成流速降低而在该处沉降，并沿斜坡下滑回滤池中。流板碰撞，造成流速降低而在该处沉降，并沿斜坡下滑回滤池中。因因为为采采取取单单侧侧出出水水,所所以以正正常常运运行行时时出出水水槽槽与与反反冲冲洗洗排排水水槽槽在在同同一一侧侧，其其结结构构示意图见图示意图见图2020：第16页2 2 2 2 N N N N曝气生物滤池（硝化滤池）曝气生物滤池（硝化滤池）曝气生物滤池（硝化滤池）曝气生物滤池（硝化滤池）N N曝曝气气生生物物滤滤池池主主要要用用于于对对污污水水中中氨氨氮氮进进行行硝硝化化脱脱氮氮。即即使使N N曝曝气气生生物物滤滤池池与与C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池处处理理功功效效不不一一样样，但但N N曝曝气气生生物物滤滤池池结结构构与与C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池结结构构完完全全相相同同，也也包包含含缓缓冲冲配配水水室室、曝曝气气系系统统、承承托托层层和和滤滤料料层层、出出水水系系统统、反反冲冲洗洗系系统等统等，所以其计算主要包含上述各部分计算。，所以其计算主要包含上述各部分计算。（1 1 1 1）N N N N曝气生物滤池池体设计曝气生物滤池池体设计曝气生物滤池池体设计曝气生物滤池池体设计 因因为为按按硝硝化化负负荷荷法法计计算算方方法法比比较较成成熟熟，所所以以N N曝曝气气生生物物滤滤池池池池体体设设计计普普通通按按硝硝化化负荷法计算。负荷法计算。按按硝硝化化负负荷荷法法计计算算设设计计参参数数主主要要是是硝硝化化负负荷荷。依依据据国国内内外外N N曝曝气气生生物物滤滤池池实实际际运运行行情情况况来来看看，硝硝化化负负荷荷普普通通在在0.30.30.8kgNH0.8kgNH3 3-N/m-N/m3 3滤滤料料dd，本本工工程程依依据据试试验验结结果果取取硝化负荷为硝化负荷为0.4kgNH0.4kgNH3 3-N/m-N/m3 3滤料滤料dd作为设计参数。作为设计参数。第17页 在在本本工工程程中中，进进入入 N N曝曝气气生生物物滤滤池池污污水水量量为为Q=40000mQ=40000m3 3/d/d，在在N N曝曝气气生生物物滤滤池池进进水水中氨氮为中氨氮为24mg/l24mg/l，出水中氨氮为，出水中氨氮为9.6mg/l9.6mg/l计，天天所要求去除氨氮重量为：计天天所要求去除氨氮重量为：WWWW氨氮氨氮氨氮氨氮=（QCQCQCQC氨氮氨氮氨氮氨氮）/1000/1000/1000/1000式中：式中：W W氨氮氨氮在在N N曝气生物滤池中天天需去除氨氮重量，单位曝气生物滤池中天天需去除氨氮重量，单位kg/dkg/d；Q Q天天进入曝气生物滤池废水量，单位天天进入曝气生物滤池废水量，单位m m3 3/d/d；C C氨氮氨氮进出进出N N曝气生物滤池氨氮浓度差，单位曝气生物滤池氨氮浓度差，单位mg/lmg/l；代入数据后，则：代入数据后，则：WWWW氨氮氨氮氨氮氨氮=（QCQCQCQC氨氮氨氮氨氮氨氮）1000100010001000=4000040000（24-9.624-9.6）1000=5761000=576（kg/dkg/d）取氨氮负荷取氨氮负荷q q氨氮氨氮=0.4kgNH=0.4kgNH3 3-N/m-N/m3 3滤料滤料dd，则所需滤料体积计算以下：，则所需滤料体积计算以下：V V V V滤料滤料滤料滤料=W=W=W=W氨氮氨氮氨氮氨氮qqqq氨氮氨氮氨氮氨氮=5760.4=1440(m=5760.4=1440(m3 3)取滤料层高度取滤料层高度H H滤料滤料=3.0m=3.0m，则，则N N曝气生物滤池截面积曝气生物滤池截面积S S截面截面计算以下：计算以下：S S S S截面截面截面截面=V=V=V=V滤料滤料滤料滤料HHHH滤料滤料滤料滤料=14403=480m=14403=480m2 2 本本设设计计中中将将N N曝曝气气生生物物滤滤池池分分为为8 8格格，则则每每格格截截面面积积为为4808=60m4808=60m2 2，每每格格截截面面按按正方形布置，则每格尺寸应为正方形布置，则每格尺寸应为7.75x7.75m7.75x7.75m。第18页 当滤池总截面积为当滤池总截面积为480 m480 m2 2时，时，水力负荷复核以下：水力负荷复核以下：实际实际实际实际q q q q水力水力水力水力=QS=QS=QS=QS截面截面截面截面=4000048024=3.47m=4000048024=3.47m3 3/m/m2 2h,h,满足要求。满足要求。为为考考虑虑进进入入滤滤池池废废水水均均匀匀流流过过滤滤料料层层，在在滤滤料料承承托托层层下下部部也也设设计计有有缓缓冲冲配配水水室室，因因为为C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池出出水水水水质质较较稳稳定定，所所以以其其高高度度H H配配水水可可小小些些，普普通通为为1.01.01.2m1.2m，考考虑虑到到滤滤头头和和配配水水室室内内布布水水、布布气气管管安安装装方方便便，以以及及便便于于配配水水室室清清洗洗，本本工工程程取取H H配配水水=1.2m=1.2m，并并在在配配水水室室池池壁壁考考虑虑设设置置检检修修人人孔孔；另另外外，考考虑虑到到滤滤池池反反冲冲洗洗时时滤滤料料膨膨胀胀，在在滤滤料料层层上上部部确确保保有有0.80.81.0m1.0m清清水水区区，本本工工程程取取清清水水区区高高度度H H配配水水=1.0m=1.0m；滤滤池池超超高高取取H H超高超高=0.5m,=0.5m,承托层高承托层高H H承托承托=0.3m=0.3m，则滤池总高为：，则滤池总高为：H=HH=HH=HH=H滤料滤料滤料滤料+H+H+H+H配水配水配水配水+H+H+H+H清水清水清水清水+H+H+H+H超高超高超高超高+H+H+H+H承托承托承托承托=3.0+1.2+1+0.5+0.3=6m=3.0+1.2+1+0.5+0.3=6m 污水在污水在N N曝气生物滤池曝气生物滤池滤料层高度中停留时间滤料层高度中停留时间滤料层高度中停留时间滤料层高度中停留时间t=3.03.47=0.865hrt=3.03.47=0.865hrt=3.03.47=0.865hrt=3.03.47=0.865hr，第19页（2 2 2 2）N N N N曝气生物滤池配水系统曝气生物滤池配水系统曝气生物滤池配水系统曝气生物滤池配水系统 N N曝曝气气生生物物滤滤池池配配水水系系统统作作用用与与C/NC/N曝曝气气生生物物滤滤池池相相同同，也也采采取取长长柄柄滤滤头头配配水水，每每平方米布置平方米布置3636个滤头，开孔比个滤头，开孔比=1.152%=1.152%，流量系数，流量系数=0.8=0.8，每格滤池水力负荷，每格滤池水力负荷B B=0.964l/m=0.964l/m2 2ss，则每格滤池中水经过配水系统水头损失为：，则每格滤池中水经过配水系统水头损失为：h h h h1 1 1 1=(B B B B/)/)/)/)2 2 2 22g2g2g2g10101010-6-6-6-6=5.5810=5.5810-4-4m m 在在N N曝曝气气生生物物滤滤池池中中，每每格格滤滤池池每每平平方方米米布布置置长长柄柄滤滤头头3636个个，每每个个间间距距为为150mm150mm，其布置示意图及滤头形式可参见其布置示意图及滤头形式可参见C/NC/N曝气生物滤池设计。曝气生物滤池设计。（3 3 3 3）布气系统布气系统布气系统布气系统 在在N N曝曝气气生生物物滤滤池池设设计计中中，布布气气系系统统包包含含在在滤滤池池正正常常工工作作时时曝曝气气系系统统和和滤滤池池反反冲冲洗洗时布气系统两部分。时布气系统两部分。曝气系统曝气系统曝气系统曝气系统 N N曝气生物滤池供氧量曝气生物滤池供氧量包含氨氮硝化需氧量和去除污水中剩下包含氨氮硝化需氧量和去除污水中剩下包含氨氮硝化需氧量和去除污水中剩下包含氨氮硝化需氧量和去除污水中剩下BODBODBODBOD需氧量需氧量需氧量需氧量两部分。两部分。N N曝曝气气生生物物滤滤池池进进水水中中氨氨氮氮浓浓度度为为24mg/l24mg/l，出出水水氨氨氮氮浓浓度度为为9.6mg/l9.6mg/l，氨氨氮氮硝硝化化天天天需氧量为：天需氧量为：R RN N=Q4.57N=Q4.57N0 0=400004.57(24-9.6)=2632.32kg=400004.57(24-9.6)=2632.32kg第20页 N N曝气生物滤池去除污水中单位重量曝气生物滤池去除污水中单位重量BODBOD需氧量为：需氧量为：RRRR0 0 0 0=0.82SBOD/TBOD+0.32S=0.82SBOD/TBOD+0.32S=0.82SBOD/TBOD+0.32S=0.82SBOD/TBOD+0.32S0 0 0 0/TBOD/TBOD/TBOD/TBOD=0.82=0.82（31.88-12.7531.88-12.75）31.8831.88+0.32(2431.88)=0.733kg+0.32(2431.88)=0.733kg 即即去去除除1kgBOD1kgBOD需需要要提提供供0.733kgO0.733kgO2 2，则则N N曝曝气气生生物物滤滤池池天天天天去去除除BODBOD需需提提供供总氧量为：总氧量为：R R0 0=QSBODR=QSBODR0 0=4000040000（31.88-12.7531.88-12.75）100010000.733=560.89kg0.733=560.89kg 则去除污水中则去除污水中BODBOD需氧量和氨氮部分硝化需氧量（标态）累计为：需氧量和氨氮部分硝化需氧量（标态）累计为：R=RR=RR=RR=R0 0 0 0+R+R+R+RN N N N=2632.32+560.89=3193.21kg=2632.32+560.89=3193.21kg当滤池氧利用率为当滤池氧利用率为E EA A=30%=30%时，从滤池中逸出气体中含氧量百分率时，从滤池中逸出气体中含氧量百分率Q Qt t为：为：21 21（1-E1-EA A）21 21（1-0.31-0.3）Q Qt t=15.7%=15.7%79+21 79+21（1-E1-EA A）79+21 79+21（1-0.31-0.3）当当滤滤池池水水面面压压力力P=1.01310P=1.013105 5PaPa，曝曝气气器器安安装装在在滤滤池池水水面面下下H=4.1mH=4.1m深深度度时，曝气器处绝对压力为：时，曝气器处绝对压力为：P Pb b=P+9.810=P+9.8103 3H=1.01310H=1.013105 5+9.810+9.8103 34.1=1.415104.1=1.415105 5PaPa第21页 则则当当水水温温为为2525时时，清清水水中中饱饱和和溶溶解解氧氧浓浓度度为为Cs=8.4mg/lCs=8.4mg/l，则则2525时时滤滤池池内内混混合合液液溶溶解解氧氧饱饱和和浓浓度平均值度平均值C Csm(25)sm(25)为：为：Q Qt t P Pb b 15.7 1.41515.7 1.415C Csm(25)sm(25)=Cs=Cs（+）=8.4=8.4（+）=9.01(mg/l)=9.01(mg/l)42 2.02610 42 2.026105 5 42 2.02642 2.026 当水温为当水温为2525时时,C/N,C/N曝气生物滤池实际需氧量曝气生物滤池实际需氧量R R为：为：R R0 0 C Csm(25)sm(25)R=R=1.024 1.024T-20T-20CCs(25)s(25)-C-Cl l 对对于于城城市市生生活活污污水水，=0.8=0.8，=0.9=0.9，=1=1，而而且且假假定定滤滤池池出出水水溶溶解解氧氧浓浓度度为为4mg/l4mg/l，代代入入公公式式后：后：RCRCsm(25)sm(25)3193.219.01 3193.219.01R=8979.66(kg/d)R=8979.66(kg/d)1.024 1.024T-20T-20CCs(25)s(25)-C-Cl l 0.81.024 0.81.02425-2025-20(0.918.4-4)(0.918.4-4)第22页 N N曝气生物滤池总供气量为：曝气生物滤池总供气量为：R 8979.66 R 8979.66GGs s=100=100=99773.97m=100=100=99773