水污染控制工程_第八章_生物膜法4—BAF計(jì)算.ppt

1、曝氣生物濾池工藝設(shè)計(jì),曝氣生物濾池工藝設(shè)計(jì),曝氣生物濾池的設(shè)計(jì)與計(jì)算內(nèi)容包括：濾池池體、水力停留時(shí)間、水力負(fù)荷、曝氣系統(tǒng) 、反沖洗系統(tǒng)等參數(shù)。,曝氣生物濾池工藝設(shè)計(jì),1濾池池體的設(shè)計(jì)與計(jì)算 濾池池體的設(shè)計(jì)與計(jì)算主要包括濾料體積的確定以及濾池各部分尺寸的確定。目前比較流行的計(jì)算方法為有機(jī)容積負(fù)荷計(jì)算法，主要采用BOD負(fù)荷或NH3-N負(fù)荷作為計(jì)算依據(jù)。 在進(jìn)行曝氣生物濾池的計(jì)算時(shí)，首先需計(jì)算出濾池內(nèi)濾料的體積，然后再計(jì)算其它部分尺寸。 曝氣生物濾池的有機(jī)容積負(fù)荷是指每立方米濾料每天所能接受并降解BOD或NH3-N的量，以kgBOD/m3濾料d或kgNH3-N/m3濾料d表示。,1濾池池體的設(shè)計(jì)與計(jì)

2、算 1）濾料的體積可根據(jù)容積負(fù)荷率Nw按計(jì)算：,QS W = （1-1） 1000Nw 式中： W濾料的總有效體積，m3； Q進(jìn)入濾池的日平均污水量, m3/d； S進(jìn)出濾池的BOD5或NH3-N差值，mg/l； NwBOD5或NH3-N容積負(fù)荷率，kgBOD/m3d BOD5容積負(fù)荷率： 25kgBOD/m3濾料d； NH3-N容積負(fù)荷率： 0.51.0kgNH3-N/m3d。,2） 曝氣生物濾池總面積為：,W A= （1-2） H 式中： A曝氣生物濾池的總面積，m2； H濾料層高度，m； 一般濾池中濾料層高度H為2.5m4.5m，但這要根據(jù)工程實(shí)際情況確定。高度過高則所需鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓較高

3、，能耗較大；高度過低則所需鼓風(fēng)機(jī)的風(fēng)壓較小，能耗也較低，但濾池總面積增大。,接上頁(yè),考慮到單座濾池面積過大將會(huì)增加反沖洗時(shí)的供水、供氣量，同時(shí)不利于布水、布?xì)獾木鶆颍栽跒V池總面積過大時(shí)必須分格。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，單格濾池的截面積a一般應(yīng)控制100m2。所以在采用n座（n2）曝氣生物濾池并聯(lián)時(shí)，則每座濾池的面積為： A a = （1-3） n 式中： A曝氣生物濾池的總面積，m2； a單格濾池的截面積，m2； n濾池座數(shù)，無量綱；,3） 曝氣生物濾池總高度：,曝氣生物濾池的總高度應(yīng)包括配水室、承托層、濾料層、清水區(qū)、超高等高度。即曝氣生物濾池的總高度為 H0 = H+h1+h2+h3+h4 （1-4

4、） 式中： H0曝氣生物濾池的總高度，m； H濾料層高度，m； h1配水室高度，m； h2承托層高度，m； h3清水區(qū)高度，m； h4超高，m；,4）污水流過濾料層高度的停留時(shí)間：,a. 空塔停留時(shí)間 AH t1= 24 Q 式中：t1污水流過濾料層高度的空塔停留時(shí)間，h； b 實(shí)際停留時(shí)間： AH t = 24 Q 式中：t污水流過濾料層的實(shí)際停留時(shí)間，h； 濾料層的空隙率，圓形陶粒濾料=0.5； 對(duì)于采用曝氣生物濾池處理生活污水或類似水質(zhì)，其t1一般不小于30min。,5）水力負(fù)荷,Q q= （1-7） A24 水力負(fù)荷一般在25m3/m2h為宜。 停留時(shí)間及水力負(fù)荷一般用來對(duì)計(jì)算進(jìn)行 復(fù)

5、核。,6）舉例 一座日處理20000m3污水的城市污水處理廠，采用曝氣生物濾池進(jìn)行對(duì)BOD的降解，進(jìn)水BOD5=153mg/l，要求出水BOD5=20mg/l，計(jì)算DC曝氣生物濾池的尺寸。 解： 采用BOD5有機(jī)負(fù)荷計(jì)算法進(jìn)行計(jì)算： 取BOD容積負(fù)荷率Nw=3kgBOD/m3濾料d，則所需濾料體積為： W=QS/1000Nw=20000（153-20）/(10003)=886.7 m3 取濾料層高度H=4m，則曝氣生物濾池總面積為： A= W /H= 886.7/4= 221.7 m2,接上頁(yè),濾池共分成4格，每格面積為： a= A / n= 221.7/4 =55.43 m2 考慮到方型池最

6、節(jié)省，所以單格濾池定為方形池， 每格尺寸為7.45m7.45m。 取配水室高度h1=1.2m，承托層高度h2=0.3m， 清水區(qū)高度h3=1.0m，超高h(yuǎn)4=0.5m，則濾池總高度為： H0=H+h1+h2+h3+h4=4+1.2+0.3+1+0.5=7m 污水流過濾料層的實(shí)際停留時(shí)間： t=AH24/Q= 221.74240.5/20000=0.532(h) 水力負(fù)荷： q= Q/ A24= 20000/221.724=3.76 m3/m2h,2供氣量的計(jì)算與供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) （1）微生物需氧量（R） 根據(jù)理論研究和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于除碳濾池總結(jié)出曝氣生物濾池中微生物的需氧量（R）可用下式計(jì)算出：

7、 R=0.82（BOD/BOD）+0.32（X0/BOD） (1-8) 式中：R單位質(zhì)量的BOD所需的氧量，無量綱（kg/kg） BOD濾池單位時(shí)間內(nèi)去除的BOD量，kg； BOD濾池單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入的BOD量，kg； X0濾池單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入的懸浮物的量，kg；,（2）供氣量(Gs),根據(jù)（1-8）公式計(jì)算出的曝氣生物濾池實(shí)際需氧量R后，還需換算成實(shí)際所需的空氣量G，G與曝氣裝置和濾池的總體氧的利用率E有關(guān)，按下式計(jì)算： Gs= R/0.3 E （1-9） 根據(jù)（1-9）式計(jì)算出的空氣量即為曝氣生物濾池供氣系統(tǒng)所需的供氣量。 在曝氣生物濾池的運(yùn)行過程中，曝氣不僅提供微生物所需的溶解氧，還起到了對(duì)

8、濾料層的紊動(dòng)，促進(jìn)微生物膜的脫落和更新，防止濾料堵塞，有利于污水中有機(jī)物和微生物代謝產(chǎn)物的擴(kuò)散傳遞。同時(shí)對(duì)于上向流生物濾池來說，由于空氣的攜帶作用，使進(jìn)水中的SS被帶入濾床深處，對(duì)SS的截留起到了生物過濾作用。,曝氣生物濾池的曝氣類型為鼓風(fēng)曝氣，鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)由鼓風(fēng)機(jī)、空氣擴(kuò)散裝置（曝氣器）和一系列連通的管道組成。 空氣擴(kuò)散裝置的選定和設(shè)計(jì) 對(duì)于曝氣生物濾池來說，由于其特殊的池形結(jié)構(gòu)而導(dǎo)致空氣擴(kuò)散裝置常用穿孔管曝氣或?qū)Ｓ闷貧馄鳌？諝鈹U(kuò)散裝置必須根據(jù)計(jì)算出的總供氣量和每個(gè)空氣擴(kuò)散裝置的通氣量、服務(wù)面積、安裝位置處的平面形狀等數(shù)據(jù)，經(jīng)過計(jì)算確定空氣擴(kuò)散裝置的數(shù)目，并對(duì)其進(jìn)行布置。,（3）供氣系統(tǒng)的設(shè)

9、計(jì), 鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 空氣管道系統(tǒng)指從鼓風(fēng)機(jī)的出口到空氣擴(kuò)散裝置的空氣管道?？諝夤艿赖膲毫p失（h）為空氣管道的沿程損失（h1）與空 氣管道的局部阻力損失（h2）之和，此三者的單位為Pa h= h1+ h2 (1-10) 鼓風(fēng)機(jī)所需壓力（H）為： H= h1+ h2+ h3+ h4 （1-11） 式中： h1、h2意義同前，Pa; h3空氣擴(kuò)散裝置安裝深度，計(jì)算時(shí)單位換算成Pa; h4空氣擴(kuò)散裝置的阻力，Pa;,2供氣量的計(jì)算與供氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 鼓風(fēng)機(jī)的選定與鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)計(jì),鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)用鼓風(fēng)機(jī)供應(yīng)壓縮空氣，常用的有羅茨鼓風(fēng)機(jī)和離心式鼓風(fēng)機(jī)兩種。羅茨鼓風(fēng)機(jī)的氣量小但噪音大，一般用于中、小型的污

10、水處理及工業(yè)廢水處理較多。離心式鼓風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是氣量大、噪音小、效率高、空氣量容易控制，只要調(diào)節(jié)出氣管上的控制閥門即可，適用于大、中型的污水處理廠?，F(xiàn)在在一些大、中型的污水處理廠常采用帶變頻器的變速率離心式鼓風(fēng)機(jī)，可根據(jù)出水混合液中溶解氧的濃度自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)啟動(dòng)臺(tái)數(shù)和轉(zhuǎn)速，節(jié)省能耗。在進(jìn)行鼓風(fēng)機(jī)房的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采取防止噪聲的措施，使其符合工業(yè)企業(yè)廠界噪聲標(biāo)準(zhǔn)和城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)。,3配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 曝氣生物濾池的配水系統(tǒng)一般采用小阻力配水系統(tǒng)，并根據(jù)反沖洗形式以采用濾頭、格柵式、平板孔式較多。這一部分的設(shè)計(jì)可參照給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第三冊(cè)中有關(guān)過濾章節(jié)。,4反沖洗系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 曝氣生物濾池與一般濾池的反

11、沖洗方式大致相同，主要采用氣水聯(lián)合反沖洗。 曝氣生物濾池進(jìn)水中的顆粒物質(zhì)或膠體物質(zhì)以及運(yùn)行過程中脫落的生物膜被截留在濾料間的孔隙中，在一定情況下，這些物質(zhì)起到了生物截留作用。但隨著處理過程的持續(xù)進(jìn)行，填料的孔隙度減小，一方面加大了濾池的水頭損失，另一方面加大了對(duì)水流的剪切應(yīng)力。在達(dá)到或接近濾池的設(shè)計(jì)流量時(shí)，當(dāng)總的水頭損失接近通過曝氣生物濾池所必須的水頭損失或出現(xiàn)截留物質(zhì)穿透濾層時(shí)，曝氣生物濾池應(yīng)停止運(yùn)行并進(jìn)行反沖洗。,反沖洗是保證曝氣生物濾池正常運(yùn)行的關(guān)鍵， 其目的是在較短的反沖洗時(shí)間內(nèi)，使濾料得到適當(dāng)?shù)那逑矗謴?fù)其截污功能，但也不能對(duì)濾料進(jìn)行過分沖刷，以免沖洗掉濾池正常運(yùn)行必要的生物膜。反沖

12、洗的質(zhì)量對(duì)出水水質(zhì)、運(yùn)行周期、運(yùn)行狀況的影響很大。采用氣水聯(lián)合反沖洗的順序通常為：先單獨(dú)用氣反沖洗，再氣水聯(lián)合反沖洗，最后用清水反沖洗。整個(gè)反沖洗過程由計(jì)算機(jī)程序控制，通過計(jì)算機(jī)自動(dòng)開啟或關(guān)閉進(jìn)出水管和空氣管道上的自動(dòng)閥門。,曝氣生物濾池的反沖洗周期應(yīng)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)或在線儀表檢測(cè)的數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行。濾池通常運(yùn)行2448hr反沖洗一次，濾池截面上的反沖洗水速為1525m/h，氣速為6080m/h，沖洗后的排水中SS的濃度為8001200mg/l。對(duì)于曝氣生物濾池，控制好氣水反沖洗強(qiáng)度顯得尤為重要，過低達(dá)不到反沖洗的目的，過高會(huì)使微生物膜過分沖刷而導(dǎo)致脫落，造成填料層內(nèi)微生物量的減少，以至影

13、響處理效果，并增加不必要的反沖洗耗水量、耗電量。,5曝氣生物濾池污泥產(chǎn)量的計(jì)算 在污水生物處理過程中，污泥產(chǎn)量表示去除單位重量的TBOD所產(chǎn)生的TSS量。污泥產(chǎn)量與進(jìn)水TSS/TBOD比值有密切關(guān)系。進(jìn)水TSS/TBOD比值越大，污泥產(chǎn)量也就越多。,污泥產(chǎn)量可按下式計(jì)算： （0.6SBOD+0.8X0） Y= (1-13) TBOD 式中： Y污泥產(chǎn)量，kgTSS/kgTBOD； SBOD濾池進(jìn)出水中可溶性BOD濃度之差，mg/l； TBOD濾池進(jìn)出水中總的BOD濃度之差，mg/l； X0濾池進(jìn)水中懸浮物濃度，mg/l。,從式（1-13）可以看出，在曝氣生物濾池中，進(jìn)水中被去除的懸浮物有一些不能被降解。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為：在曝氣生物濾池中，懸浮物停留的時(shí)間較短，它們被過濾后只是暫時(shí)被停留在濾料層中，不象在活性污泥系統(tǒng)中與活性生物充分混合，而且一些被截留的懸浮