脫氮除磷SBR工藝的經典設計實例

時間：2007-07-26 來源： 作者：孫新成

某城市污水日均流量Q=80000m3 ，日最大變化系數KZ=1.5，設計水溫15℃。
單位：mg/l
項目 BOD5 COD SS TN NH4-N TP
進水水質 400 700 240 60 40 12
出水水質 20 60 20 10 15 0.5
設計一個無貯水池的連續交替進水的SBR處理池。

設計流量Qmax=80000*1.5=120000m3/d=5000 m3 /h
1 硝化所需要的最低好氧污泥齡 θS,N (d)
µ — 硝化細菌比生長速率（d-1），t=15℃時，µ=0.47 d-1。
fs — 安全系數，取fs=2.0。
T — 污水溫度（15℃），T=15℃。
θS,N=（1/µ）*1.103（15-T）*fs=2/0.47=4.26d。
2 系統所需要的反硝化能力（NO3-ND）/BOD5 kgN/kg BOD5
TNi — 進水總氮濃度，TNi=60mg/l。
TNe — 出水總氮濃度，TNe=10mg/l。
S0 — 進水BOD5濃度，S0=400mg/l。
NO3-ND= TNi- TNe-0.04* S0=60-10-0.04*400=34mg/l。
（NO3-ND）/BOD5=34/400=0.085kgN/kg BOD5。
3 反硝化所需要的時間比例tan/(tan+ta)
一般認為約有75%的異氧微生物具有反硝化能力，在缺氧階段微生物的呼吸代謝能力為好氧階段的80%左右。
tan—缺氧階段所經歷的時間，h。
ta —好氧階段所經歷的時間，h。
tan/(tan+ta)= [（NO3-ND）/BOD5*2.9]/（0.8*0.75*1.6）=0.257
4 各部分處理時間的確定
進水時間ti= tan=1h
曝氣時間ta=3h
有效反應時間tR= ti+ ta=1+3=4h
沉淀時間ts=1h
潷水時間td=0.5h
除磷厭氧時間tp=0.5h
一個周期TN=6h
5 硝化反硝化的有效污泥齡θS,R(d)
總污泥齡 θS,T(d)
θS,R(d)= θS,N*[(tan+ta)/ tan]=5.7d
θS,T(d)= θS,R*（TN/ tR）=8.55d
6 日產污泥量Sp kg/d(以干污泥計）
S0 — 進水BOD5濃度，S0=400mg/l=0.4kg/m3。
SSi— 進水SS濃度，SSi=0.24kg/m3。
SSe— 出水SS濃度，SSe=0.02 kg/m3。
YH—異養微生物的增殖速率，YH=0.5kgDS/kg BOD5。
bH—異養微生物的內源呼吸速率，bH=0.08 d-1。
YSS—不能水解的SS的分率，YSS=0.5。
fT,H—異養微生物的生長溫度修正，fT,H=1.072（t-15）。
Sp,chemical—加藥產生的污泥量。Sp,chemical=0
Sp= Qmax* S0{ YH-(0.96* bH*YH*fT,H)/[(1/θS,R)+ bH+ fT,H]}+ Qmax*(SSi-SSe)+ Sp,chemical=35808kg/d
設池子數n=6
則每個池子的污泥總量ST,Pkg/池(以干污泥計)
ST,P= Sp*θS,T/n=35808*8.55/6=51026 kg/池
7 每個池子的貯水容積V0水m3。
V0水m3= Qmax* TN/n=5000 m3。
設V0水占池子總體積V0的31.25%，則，
V0= V0水/31.25%=16000 m3。
8 潷水高度ΔH m3。
沉淀時間t一般是從曝氣結束后10min開始，至潷水結束時止，所以t= ts+td10/60 h。
為了保證出水水質，潷水水位與污泥面之間要求有一個最小安全高度Hs，一般為0.6-0.9m，取Hs=0.7m。
污泥濃度MLSS= ST,P/ V0=51026/16000=3.2kg/ m3=3200mg/l。
取污泥沉降指數SVI=120ml/g
污泥沉降速度Vs=650/（MLSS*SVI）
因為ΔH+Hs= Vs*t，則，ΔH=650/（3.2*120）*（1.5-10/60）-0.7=1.56m
9 確定單個池子表面積A0(m2)，尺寸L*B，總高H總(m)，最低水位HL（m)。
A0= V0水/ΔH=5000/1.56=3200 m2。
L*B=80*40m
B總=6*40=240m
池子有效水深H0= V0/ A0=16000/3200=5.0m
設超高h\\\'=0.5m
H總(m)= H0+ h\\\'=5+0.5=5.5m
HL（m)=5.0-ΔH=3.44m
10 所需空氣量R0m3/d
(1)活性污泥代謝需氧量Ro2 kgO2/d
a\\\' —異養需氧率0.42-0.53kgO2/kgBOD5.d
b\\\' —自養需氧率0.11-0.188kgO2/kgMLSS.d
V有效=V0*ta/tN=16000*3/6=8000m3
Ro2 =a\\\'* Qmax*(S0-Se)+b\\\'MLSS*n* V有效
=0.42*120000*(0.4-0.02)+0.11*3.2*6*8000
=36048kgO2/d
(2)反硝化所需要氧量Ro2,N kgO2/d
d —反硝化需氧率 d=4.6kgO2/kgNH4-N
TNH4-Ni—進水氨氮濃度，TNH4-Ni=0.04kg/ m3
TNH4-Ne—出水氨氮濃度，TNH4-Ne=0.015 kg/ m3
Ro2,N kgO2/d=d* Qmax*( TNH4-Ni- TNH4-Ne)=13800 kg O2/ d
(3)硝化產生的氧量R\\\' kgO2/d
d\\\' —硝化產氧率，d\\\'=2.6kgO2/kgNO3-N
TNO3-N=0.02 kg/ m3
R\\\'=d\\\'* Qmax* TNO3-N=6240 kg O2/ d
(4)標準狀況下的所需空氣量R0 m3/d
采用微孔曝氣，氧轉移效率EA=25%。
氧氣質量比MO2=0.23
空氣密度ρ=1.29kg/m3 。
R0=[（Ro2 + Ro2,N- R\\\'）/（EA* MO2）]*（293/273）/ρ
=630977 m3/d
=26290 m3/h
=438 m3/min
=7.3 m3/s
11 風機選型
風壓P=5.0m

12 曝氣裝置
采用膜片式微孔曝氣器，每個服務面積Af=0.5m2。
則，曝氣頭個數N=n*A0/Af=6*3200/0.5=38400個
13 潷水器選型
潷水高度ΔH=1.56m
潷水速度Qd= V0水/td=5000/30=167m3/min=2.78 m3/s
14 自控設備PLC的設計
每個周期為6小時，6個池子交替進水，每池進水1小時，正好完成連續交替進水。