第7章 生物膜法—BAF计算

第5章 污水好氧生物处理—生物膜法第11节 曝气生物滤池工艺设计

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第5章 污水好氧生物处理—生物膜法第11节 曝气生物滤池工艺设计

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曝气生物滤池的设计与计算内容包括：滤池池体、水力停 留时间、水力负荷、曝气系统 、反冲洗系统等参数。 1.滤池池体的设计与计算 滤池池体的设计与计算主要包括滤料体积的确定以及滤池 各部分尺寸的确定。目前比较流行的计算方法为有机容积 负荷计算法，主要采用BOD负荷或NH3-N负荷作为计算依据。 在进行曝气生物滤池的计算时，首先需计算出滤池内滤料 的体积，然后再计算其它部分尺寸。 曝气生物滤池的有机容积负荷是指每立方米滤料每天所能 接受并降解BOD或NH3-N的量，以kgBOD/m3滤料· d或kgNH3N/m3滤料· d表示

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1.滤池池体的设计与计算 1)滤料的体积可根据容积负荷率Nw计算：W Q Sr 1000 N W

式中：

W—滤料的总有效体积，m3; Q—进入滤池的日平均污水量, m3/d; Sr—进出滤池的BOD5或NH3-N差值，mg/l; Nw—BOD5或NH3-N容积负荷率，kgBOD/m3· d BOD5容积负荷率 —2~5kgBOD/m3滤料· d; NH3-N容积负荷率—0.5~1.0kgNH3-N/m3· d。

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2) 曝气生物滤池总面积为：

A 式中：

W H

A—曝气生物滤池的总面积，m2; H—滤料层高度，m; 一般滤池中滤料层高度H为2.5m~4.5m,但这要根据工程实 际情况确定。高度过高则所需鼓风机的风压较高，能耗较大； 高度过低则所需鼓风机的风压较小，能耗也较低，但滤池总 面积增大。

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考虑到单座滤池面积过大将会增加反冲洗时的供水、供气 量，同时不利于布水、布气的均匀，所以在滤池总面积过大 时必须分格。根据经验，单格滤池的截面积a一般应控制 ≤100m2。所以在采用n座(n≥2)曝气生物滤池并联时，则 每座滤池的面积为：a A n

式中：

A—曝气生物滤池的总面积，m2; a—单格滤池的截面积，m2; n—滤池座数，无量纲；

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3) 曝气生物滤池总高度： 曝气生物滤池的总高度应包括配水室、承托层、滤料层、 清水区、超高等高度。即曝气生物滤池的总高度为 H0 = H+h1+h2+h3+h4 式中： H0—曝气生物滤池的总高度，m; H—滤料层高度，m; h1—配水室高度，m; h2—承托层高度，m; h3—清水

区高度，m; h4—超高，m;

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4)污水流过滤料层高度的停留时间： a. 空塔停留时间 A Ht1 24 Q

式中：t1—污水流过滤料层高度的空塔停留时间，h; b. 实际停留时间： A Ht 24 e Q

式中：t—污水流过滤料层的实际停留时间，h; е—滤料层的空隙率，圆形陶粒滤料е=0.5; 对于采用曝气生物滤池处理生活污水或类似水质，其t1一般 不小于30min。

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5)水力负荷 水力负荷一般在2~5m3/m2· h为宜。

q

Q A 24

(1-7) 停留时间及水力负荷一般用来对计算进行 复核。

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6)举例 一座日处理20000m3污水的城市污水处理厂，采用曝气生 物滤池进行对BOD的降解，进水BOD5=153mg/l,要求出水 BOD5=20mg/l,计算DC曝气生物滤池的尺寸。 解： 采用BOD5有机负荷计算法进行计算： 取BOD容积负荷率Nw=3kgBOD/m3 滤料· d,则所需滤料体积 为： W=Q·r/1000Nw=[20000× ( 153-20 ) ]/(1000×3)=886.7 S m3 取滤料层高度H=4m,则曝气生物滤池总面积为： A= W /H= 886.7/4= 221.7 m2

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滤池共分成4格，每格面积为： a= A / n= 221.7/4 =55.43 m2 考虑到方型池最节省，所以单格滤池定为方形池， 每格尺寸为7.45m×7.45m。 取配水室高度h1=1.2m,承托层高度h2=0.3m, 清水区高度h3=1.0m,超高h4=0.5m,则滤池总高度为： H0=H+h1+h2+h3+h4=4+1.2+0.3+1+0.5=7m 污水流过滤料层的实际停留时间： t=A· H×24×е/Q= 221.7×4×24×0.5/20000=0.532(h) 水力负荷： q= Q/ A· 20000/221.7×24=3.76 m3/m2· 24= h

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2.供气量的计算与供气系统的设计 (1)微生物需氧量(R) 根据理论研究和实践经验，对于除碳滤池总结出曝气 生物滤池中微生物的需氧量(R)可用下式计算出： R=0.82×(△BOD/BOD)+0.32×(X0/BOD) (1-8) 式中：R—单位质量的BOD所需的氧量，无量纲(kg/kg) △BOD—滤池单位时间内去除的BOD量，kg; BOD—滤池单位时间内进入的BOD量，kg; X0—滤池单位时间内进入的悬浮物的量，kg;

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(2)供气量(Gs) 根据(5-8)公式计算出的曝气生物滤池实际需氧量R后， 还需换算成实际所需的空气量G,G与曝气装臵和滤池的 总体氧的利用率E有关

,按下式计算： Gs= R/0.3 E (5-9) 根据(5-9)式计算出的空气量即为曝气生物滤池供气系 统所需的供气量。 在曝气生物滤池的运行过程中，曝气不仅提供微生物所 需的溶解氧，还起到了对滤料层的紊动，促进微生物膜 的脱落和更新，防止滤料堵塞，有利于污水中有机物和 微生物代谢产物的扩散传递。同时对于上向流生物滤池 来说，由于空气的携带作用，使进水中的SS被带入滤床 深处，对SS的截留起到了生物过滤作用。

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曝气生物滤池的曝气类型为鼓风曝气，鼓风曝气系统由鼓 风机、空气扩散装臵(曝气器)和一系列连通的管道组 成。 ① 空气扩散装臵的选定和设计 对于曝气生物滤池来说，由于其特殊的池形结构而导 致空气扩散装臵常用穿孔管曝气或专用曝气器。空气扩 散装臵必须根据计算出的总供气量和每个空气扩散装臵 的通气量、服务面积、安装位臵处的平面形状等数据， 经过计算确定空气扩散装臵的数目，并对其进行布臵。

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(3)供气系统的设计 ② 鼓风机风压的计算 空气管道系统指从鼓风机的出口到空气扩散装臵的空气管 道。空气管道的压力损失(h)为空气管道的沿程损失 (h1)与空 气管道的局部阻力损失(h2)之和，此三者 的单位为Pa h= h1+ h2 (5-10) 鼓风机所需压力(H)为： H= h1+ h2+ h3+ h4 (5-11) 式中： h1、h2意义同前，Pa; h3—空气扩散装臵安装深度，计算时单位换算成Pa; h4—空气扩散装臵的阻力，Pa;

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2.供气量的计算与供气系统的设计 ③ 鼓风机的选定与鼓风机房的设计 鼓风曝气系统用鼓风机供应压缩空气，常用的有罗茨鼓风 机和离心式鼓风机两种。罗茨鼓风机的气量小但噪音大， 一般用于中、小型的污水处理及工业废水处理较多。离心 式鼓风机的特点是气量大、噪音小、效率高、空气量容易 控制，只要调节出气管上的控制阀门即可，适用于大、中 型的污水处理厂。现在在一些大、中型的污水处理厂常采 用带变频器的变速率离心式鼓风机，可根据出水混合液中 溶解氧的浓度自动调整风机启动台数和转速，节省能耗。 在进行鼓风机房的设计时，应采取防止噪声的措施，使其 符合《工业企业厂界噪声标准》和《城市区域环境噪声标 准》。

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3.配水系统的设计 曝

气生物滤池的配水系统一般采用小阻力配水系统，并 根据反冲洗形式以采用滤头、格栅式、平板孔式较多。 这一部分的设计可参照《给水排水设计手册》第三册中 有关过滤章节。