專利名稱：污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。

背景技術(shù)：
城市污水處理廠擴(kuò)容的含義是指現(xiàn)有城市污水處理廠的處理水量已達(dá)到原設(shè)計(jì)的水量，但進(jìn)水量還在不斷增加，現(xiàn)有處理設(shè)備的容量已滿足不了要求，需要進(jìn)行技術(shù)改造和擴(kuò)建或現(xiàn)有城市污水處理廠由于各種原因，出水水質(zhì)達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，需要對(duì)現(xiàn)有處理工藝進(jìn)行技術(shù)改造或增設(shè)部分處理設(shè)備，以改善出水水質(zhì)，或兩者兼有之。
城市人口和工業(yè)生產(chǎn)都隨著社會(huì)的發(fā)展，相應(yīng)的城市污水量(包括生活污水和進(jìn)入城市污水管網(wǎng)的生產(chǎn)廢水)也會(huì)相應(yīng)增多，特別是從改革開(kāi)放以來(lái)，隨著我國(guó)工業(yè)化和人口城市化進(jìn)程的加快，城市污水量的增加趨勢(shì)日益加快。此外，城市污水的水質(zhì)也在不斷變化。但是，城市污水處理廠的設(shè)計(jì)處理容量(包括水量和水質(zhì))是有一定設(shè)計(jì)年限的。設(shè)計(jì)年限是指城市污水處理廠的設(shè)計(jì)容量?jī)H能滿足達(dá)到某一年限預(yù)測(cè)的容量，超過(guò)此年限，污水處理廠現(xiàn)有設(shè)備將達(dá)不到設(shè)計(jì)的出水水質(zhì)，需要擴(kuò)容或另建新的污水處理廠。
國(guó)家對(duì)城市污水處理廠的出水水質(zhì)有嚴(yán)格的要求，與世界其它各國(guó)一樣，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的要求也相應(yīng)的提高，要求處理后的出水水質(zhì)越來(lái)越嚴(yán)格。
我國(guó)最早城市污水處理廠的水質(zhì)指標(biāo)主要是生化需氧量BOD5和懸浮物SS兩項(xiàng)。1988年頒布的《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—88)中開(kāi)始增加化學(xué)需氧量COD，氨氮NH3-N等主要水質(zhì)指標(biāo)。1996年制訂的《污水綜合排入標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)中對(duì)總磷TP提出了要求，對(duì)化學(xué)需氧量COD、生化需氧量BOD5、氨氮NH3-N、懸浮物SS均有新的規(guī)定。其中COD的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為60mg/L，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為120mg/L；BOD5一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為20mg/L，BOD5二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為30mg/L；NH3-N一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為15mg/L，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為25mg/L；SS一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為20mg/L，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為30mg/L。
2003年又頒布了專門針對(duì)城市污水處理廠的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918—2002)，對(duì)出水中的總氮TN提出了要求，并對(duì)出水中的氨氮NH3-N提出了更高的要求，其中出水排向III類水域執(zhí)行的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，氨氮NH3-N的濃度為8mg/L(水溫低于12℃的為15mg/L)，二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為25mg/L。隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷更新和要求越來(lái)越嚴(yán)格，一些早期建成的城市污水處理廠一直面臨著不斷擴(kuò)容和技改的任務(wù)，以適應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)不斷更新的需要。
增加城市污水處理量和改善出水水質(zhì)有兩種不同的做法，建設(shè)新的污水處理廠或?qū)ΜF(xiàn)有城市污水處理廠進(jìn)行擴(kuò)容。前者在技術(shù)上較為簡(jiǎn)單，但在經(jīng)濟(jì)上的耗費(fèi)很大；后者可充分利用現(xiàn)有設(shè)備，進(jìn)行挖潛改造和采用新的先進(jìn)技術(shù)，盡量減少新建的處理設(shè)備，降低建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行成本，這在經(jīng)濟(jì)上是合理的，當(dāng)為首選方案，但因受現(xiàn)有污水處理廠各種條件的限制，尤其是受原污水處理廠占地面積的限制，給擴(kuò)容帶來(lái)較大的難度。
本發(fā)明人于2003年9月9日專利號(hào)為03263211.8公開(kāi)了“一種生物曝氣濾池”，并于2004年5月11日專利號(hào)為200410026149.3又申請(qǐng)了一種“一種污水處理方法及濾池”。這種A/O型生物曝氣濾池作為城市污水處理的設(shè)備，可以提高現(xiàn)有城市污水處理廠的處理水量和改善出水水質(zhì)，尤其是在2003年以后，國(guó)家頒布了新的《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)，國(guó)內(nèi)不少現(xiàn)有的城市污水處理廠都面臨著進(jìn)一步去除氨氮NH3-N、總氮TN或還需改善其它出水水質(zhì)指標(biāo)的要求。該項(xiàng)技術(shù)可為現(xiàn)有污水處理廠增加處理水量和全面改善出水水質(zhì)，包括COD、BOD5、SS、NH3-N、TN等各種水質(zhì)指標(biāo)，提供一項(xiàng)先進(jìn)的新技術(shù)，具有占地面積少，經(jīng)濟(jì)節(jié)省等優(yōu)點(diǎn)。
目前將A/O型生物曝氣濾池用于現(xiàn)有城市污水處理廠進(jìn)行三級(jí)處理擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，本發(fā)明人于2005年10月13日專利號(hào)為200510096195.5公開(kāi)了“采用A/O型生物曝氣濾池進(jìn)行污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法”。該專利申請(qǐng)首次提出的計(jì)算方法，解決了部分設(shè)備的設(shè)計(jì)參數(shù)的計(jì)算，但也還存在一些問(wèn)題。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供一種污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。在給定現(xiàn)有二沉池出水水量和二沉池、初沉池出水水質(zhì)下，要求擴(kuò)容后做到出水水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)，計(jì)算出所需引入的初沉池出水流量、出水循環(huán)流量、缺氧段的容積、好氧段的容積等主要設(shè)計(jì)參數(shù)。
本發(fā)明的目的可以通過(guò)采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是計(jì)算步驟為 A. (1)判斷是否引入初沉池(2)的流量Q2 若C1，COD-CCODN<ba(C1，TN-C3，TN)引入初沉池(2)出水，否則不引入； 其中a為缺氧段反硝化去除每mg/L硝氮消耗COD mg/L數(shù)，a＝4；b為引入初 沉池出水流量的安全系數(shù)1.1—1.4 (2)確定引入初沉池(2)的流量Q2 其中安全系數(shù)b為1.1-1.4；污水中難生物降解的化學(xué)需氧量COD濃度CCODN為20—35mg/L B. (1)判斷是否引入三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)循環(huán)水流量Q3 Q1C1，NOX-N≤c[Q1C1，TN+Q2C2，TN—(Q1+Q2)C3，TN]引入循環(huán)水，否則不引入； (3)確定引入三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)循環(huán)水量Q3 其中C為循環(huán)水量的安全系數(shù)，C＝1.1—1.3。
C.確定好氧段(36)容積V0 其中K2為好氧段出水氨氮濃度與氨氮容積負(fù)荷的比值，K2＝8.3d—9.3d； D.確定缺氧段(35)容積VA 其中K1為缺氧段出水硝氮濃度與硝氮容積負(fù)荷的比值K1＝8.5d—9.5d；E為好氧段對(duì)總氮的去除率E＝0.05—0.10。
所述的污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法， 出水COD濃度的校核 其中K3為好氧段出水出水中易生物降解COD濃度與COD容積負(fù)荷的比值，K3＝3.0d—4.0d。
本發(fā)明主要適用于采用A/O型生物曝氣濾池進(jìn)行污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，工藝流程包括有一級(jí)污水處理的初沉池2，二級(jí)污水處理的二沉池1，在二沉池1的出水端連接有入水調(diào)節(jié)池4，三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池3與入水調(diào)節(jié)池4相連通。從初沉池2的出水端引入出水Q2或/和從A/O型生物曝氣濾池3出水端引入的循環(huán)水Q3。
本發(fā)明污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法包括有設(shè)計(jì)參數(shù)二沉池1引入水水量Q1、初沉池2引入水量Q2及三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池3引入水水量Q3，其水質(zhì)為化學(xué)需氧量濃度Cn，COD、生化需氧量濃度Cn，BOD5、總氮濃度Cn，TN、氨氮濃度Cn，，NH3-N、硝氮濃度Cn，NOX-N及懸浮物濃度Cn，SS。其中下標(biāo)中的第一個(gè)n為1—3，分別代表二沉池1、初沉池2和三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池3循環(huán)水的各項(xiàng)水質(zhì)濃度值。
本發(fā)明采用A/O型生物曝氣濾池進(jìn)行污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法是發(fā)明人利用試驗(yàn)確定了A/O型生物曝氣濾池三級(jí)處理設(shè)計(jì)的特性參數(shù)為 各特征參數(shù)的物理意義及確定依據(jù) a缺氧段反硝化去除每mg/L硝氮消耗COD mg/L數(shù)。試驗(yàn)得出，a＝4。
表1 缺氧段ΔCOD與ΔTN的比值

表1和附圖2表示缺氧段去除的COD和TN，缺氧段去除的總氮為ΔTN，消耗的COD為ΔCOD，ΔTN和ΔCOD有明顯的相關(guān)性，ΔCOD/ΔTN值幾乎為一定值，平均為4.0。即在缺氧段去除1mg/L的TN，約需要4mg/L的COD。此值略大于理論值3.7。由此可見(jiàn)，缺氧段去除的COD主要用于反硝化，此外還有吸附過(guò)濾作用去除非溶解性和難被微生物利用的COD，以及細(xì)胞合成消耗的的COD，實(shí)際的ΔCOD/ΔTN值要略大于理論值。
a去除每mg/L TN消耗的COD mg/L數(shù)，從以上試驗(yàn)得出a＝4。
b引入初沉池出水流量的安全系數(shù)，b＝1.1-1.4，若初沉池出水水質(zhì)變化較大，采用較大的b值，若水質(zhì)較為穩(wěn)定，則采用低值。
c循環(huán)水量的安全系數(shù)。C＝1.1—1.3，若污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)變化較大，采用高值，變化較小采用低值。
K1缺氧段出水硝氮濃度與硝氮容積負(fù)荷的比值，與污水的性質(zhì)和水溫有關(guān)，可通過(guò)試驗(yàn)求得。對(duì)于一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出K1＝8.5d—9.5d。
表2 缺氧段出水硝氮濃度與硝氮容積負(fù)荷關(guān)系
若忽略TKN在缺氧段的變化，缺氧段去除TN主要是反硝化作用，反硝化是在缺氧條件下將硝氮還原成氮?dú)?，從水中釋放出?lái)。去除硝氮的數(shù)量應(yīng)與去除總氮的數(shù)量相等。去除硝氮的效果與反硝化的速率有關(guān)。表2和附圖3表示缺氧段出水硝氮濃度與硝氮容積負(fù)荷之間的關(guān)系。附圖3顯示了兩者的線性關(guān)系，直線的方程為 式中

——缺氧段出水硝氮濃度，mg/L； NA，NOX—N——缺氧段硝氮的容積負(fù)荷， kg NOX—N/m3.d；

———進(jìn)水硝氮濃度mg/L； Q0————進(jìn)水流量，m3/d； VA————缺氧段的容積，m3； K1————系數(shù)，d； 由附圖3得出直線的斜率為K1＝8.9d。
K2——好氧段出水氨氮濃度與氨氮容積負(fù)荷的比值，與污水的性質(zhì)和水溫有關(guān)，可通過(guò)試驗(yàn)求得。對(duì)于一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出K2＝8.3d—9.3d。
表3好氧段出水氨氮濃度與氨氮容積負(fù)荷的關(guān)系

好氧段通過(guò)硝化作用可將氨氮氧化去除，生成硝氮。去除氨氮的效果與反應(yīng)速率和容積負(fù)荷有關(guān)。表3和附圖4表示好氧段出水氨氮濃度與氨氮的容積負(fù)荷之間的關(guān)系。附圖4顯示兩者的線性關(guān)系的方程為 式中 C3，NH3—N——好氧段出水氨氮濃度，mg/L； N3，NH3—N——好氧段氨氮的容積負(fù)荷，kg NH3—N/m3.d；

——缺氧段出水(好氧段進(jìn)水)氨氮濃度，mg/L； V0————好氧段的容積，m3； K2————系數(shù)，d； 附圖4直線的斜率為K2＝8.8d。
由附圖4可以得出，若要求出水氨氮濃度低于8mg/L，滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)好氧段的氨氮容積負(fù)荷應(yīng)不大于約0.9kg NH3—N/m3.d。
K3——好氧段出水出水中易生物降解COD濃度與COD容積負(fù)荷的比值，與污水的性質(zhì)和水溫有關(guān)，可通過(guò)試驗(yàn)求得。對(duì)于一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出K3＝3.0d—4.0d。
表4 好氧段出水COD濃度與COD容積負(fù)荷

表4和附圖5表示好氧段出水COD濃度C3，COD與容積負(fù)荷N3，COD的關(guān)系。
考慮到COD中存在難降解的CODN，好氧段去除COD的動(dòng)力學(xué)方程為 式中 C3，COD——好氧段出水COD濃度，mg/L； N3，COD——好氧段COD的容積負(fù)荷，kg COD/m3.d； CA，COD——缺氧段出水(好氧段進(jìn)水)COD濃度，mg/L； V0————好氧段的容積，m3； K3————系數(shù)，d； CCODN———污水中難生物降解的COD。
附圖5中直線的斜率為系數(shù)K3＝3.6d。
直線在縱坐標(biāo)上的截距表示污水中所含的難生物降解COD的近似值，此值約為22.7mg/L。
好氧段去除COD的效果很好，出水的COD濃度很低。A/O型生物曝氣濾池的三級(jí)處理，進(jìn)水的COD值本來(lái)已較低，為滿足反硝化脫氮所需的有機(jī)碳，有時(shí)還需引入部分初沉池的出水，故出水COD并不是A/O型生物曝氣濾池出水水質(zhì)的控制指標(biāo)。
E——好氧段對(duì)總氮的去除率?？赏ㄟ^(guò)試驗(yàn)求得。對(duì)一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出E＝0.05—0.10。
表5 好氧段去除總氮的效果
表5表示好氧段去除總氮的效果。好氧段對(duì)總氮也有一些去除效果，但十分微小。表5的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，好氧段對(duì)總氮的平均去除效果約為8％，好氧段去除總氮是由于微生物細(xì)胞的合成和生物膜內(nèi)側(cè)缺氧段的反硝化作用產(chǎn)生，這些作用對(duì)總氮去除的影響不大。
q——A/O型生物曝氣濾池的水力負(fù)荷，濾料層的總高H建議一般可取為2～3m，太低會(huì)影響處理效果，太高反沖洗不易干凈。
濾料層的截面積 水力負(fù)荷 生物曝氣濾池的水力負(fù)荷不宜采用太大，否則會(huì)引起水頭損失增長(zhǎng)過(guò)快，縮短反沖周期，造成反沖用水增大，這還與選用濾料的性質(zhì)和粒徑有關(guān)，由試驗(yàn)得出q不宜超過(guò)3.5m3/m2.h。
本發(fā)明的有益效果是 1.傳統(tǒng)的城市污水三級(jí)處理是混凝沉淀和過(guò)濾。這些方法主要是去除二級(jí)處理出水中的懸浮固體和膠體物質(zhì)，并相應(yīng)的可去除這些污染物質(zhì)所產(chǎn)生的BOD5和COD，但這些方法對(duì)去除污水中的氨氮和總氮卻無(wú)顯著的效果，當(dāng)需要進(jìn)一步去除氨氮和總氮時(shí)，這些傳統(tǒng)的三級(jí)處理方法已不能使用。好氧型生物曝氣濾池具有很好的去除氨氮的效果，并對(duì)COD、BOD5、SS等污染物也有相當(dāng)好的去除效果，出水BOD5和SS可降到10mg/L以下，但對(duì)總氮仍無(wú)理想的效果。A/O型生物曝氣濾池是傳統(tǒng)的的好氧型生物曝氣濾池的改進(jìn)，保持了好氧型生物曝氣濾池的各種優(yōu)點(diǎn)外，還具有脫氮的功能，與其他三級(jí)處理方法相比，適合現(xiàn)有城市污水處理廠擴(kuò)容，滿足新排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)出水總氮要求的同時(shí)，其他主要水質(zhì)指標(biāo)，如COD、BOD5、氨氮、SS、等都會(huì)大幅度的下降，可以全面改善現(xiàn)有二級(jí)處理出水的水質(zhì)。當(dāng)有需要時(shí)，可使出水中的上述各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到各種再生水利用的水質(zhì)要求。采用A/O型生物曝氣濾池三級(jí)處理作為現(xiàn)有城市污水處理廠擴(kuò)容的工程措施較改造和擴(kuò)建曝氣池以及增加二次沉淀池要簡(jiǎn)單。
2.A/O型生物曝氣濾池對(duì)各種污染物質(zhì)去除的效率高，水力停留時(shí)間短，容積小，占地面積少。經(jīng)估算，用于不同情況的城市污水處理廠擴(kuò)容的三級(jí)處理，所需的水力停留時(shí)間，一般約0.5—2小時(shí)左右，包括其附屬設(shè)備如提升泵房，鼓風(fēng)機(jī)房等在內(nèi)，相當(dāng)于或不超過(guò)一級(jí)處理所需的占地面積，這對(duì)土地緊張的現(xiàn)有污水處理廠擴(kuò)容方案的選擇具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
3.A/O型生物曝氣濾池用作污水處理廠擴(kuò)容三級(jí)處理的費(fèi)用，因各種具體情況不同，難于進(jìn)行確切的計(jì)算，但可作出一些簡(jiǎn)單的分析。生物曝氣濾池的建設(shè)費(fèi)用要比容積相同的砂濾池要貴，主要是生物曝氣濾池所用的濾料價(jià)格較高，但隨著國(guó)內(nèi)生物曝氣濾池的使用日漸廣泛，專門用于生物曝氣濾池的濾料產(chǎn)量也在不斷增加，價(jià)格也在下降。該公司研制和生產(chǎn)的鑫橋2號(hào)生物濾料具有性能好、價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)，將可使生物曝氣濾池與其他生物處理工藝一樣，除了要求進(jìn)一步除磷以外，不需要投加任何藥劑，運(yùn)行費(fèi)用主要是電耗。用作三級(jí)處理，進(jìn)水中的有機(jī)物濃度不高，而且較多的有機(jī)物在缺氧段的反硝化過(guò)程中被去除，好氧段的工藝用氣量很少，所需的氣水比很低，鼓風(fēng)機(jī)的電耗不多。A/O型生物曝氣濾池的電耗主要用于污水的提升。如污水處理廠的地勢(shì)平坦，現(xiàn)有二沉池出水或初沉池出水的水位較底，若需要出水回流，包括循環(huán)水在內(nèi)，都需要水泵提升至生物曝氣濾池，約需數(shù)米的提升水頭，但這部份的電耗并不多。
4.本設(shè)計(jì)計(jì)算方法準(zhǔn)確，參數(shù)可靠，可供采用的A/O型生物曝氣濾池用于現(xiàn)有城市污水處理廠三級(jí)處理擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算。



以下結(jié)合附圖所示之最佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳述 圖1為A/O型生物曝氣濾池用作污水處理廠擴(kuò)容三級(jí)處理的流程示意圖； 圖2為本發(fā)明的缺氧段去除的COD和TN的關(guān)系； 圖3為本發(fā)明的缺氧段出水硝氮濃度與硝氮容積負(fù)荷之間的關(guān)系； 圖4為本發(fā)明的好氧段出水氨氮濃度與氨氮的容積負(fù)荷之間的關(guān)系； 圖5為本發(fā)明的表示好氧段出水COD濃度C3COD與容積負(fù)荷N3COD的關(guān)系。

具體實(shí)施例方式 見(jiàn)圖1，A/O型生物曝氣濾池用作污水處理廠擴(kuò)容三級(jí)處理的流程，一級(jí)污水處理的初沉池2，二級(jí)污水處理的二沉池1，在二沉池1的出水端連接有入水調(diào)節(jié)池4，三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池3與入水調(diào)節(jié)池4相連通。從初沉池2的出水端引入出水Q2或/和從A/O型生物曝氣濾池3出水端引入的循環(huán)水Q3。
采用的三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池3在其底部設(shè)有卵石承托層34，其上設(shè)有用氣曝氣系統(tǒng)391，用氣曝氣系統(tǒng)391的上部為好氧段36及出水段37，其下部為缺氧段35；在缺氧段35和好氧段36內(nèi)填充有濾料；在卵石承托層34還設(shè)有反沖用氣進(jìn)氣裝置392；在出水段37的出水口設(shè)有出水閥371，其一端連通消毒接觸池31，另一端連通入水調(diào)節(jié)池4；在消毒接觸池31與三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池的底部卵石承托層34之間設(shè)有反沖水泵5。
實(shí)施例1 某城市污水處理廠，處理水量2萬(wàn)m3/d。出水水質(zhì)達(dá)不到新排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。要求采用A/O型生物曝氣濾池進(jìn)行擴(kuò)容，計(jì)算該工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，給出二沉池1、初沉池2和擴(kuò)容后的水質(zhì)指標(biāo)如下 (1)a.測(cè)定二沉池1出水水質(zhì)C1，COD＝50mg/L；C1，BOD5＝20mg/L；C1，TN＝28mg/L；C1NH3-N＝18mg/L；C1，NOX-N＝8mg/LC1，SS＝30mg/L。
b.測(cè)定初沉池2出水水質(zhì)C2，COD＝220mg/L；C2，BOD5＝110mg/L；C2，TN＝35mg/L；C2，NH3-N＝30mg/L；C2，NOX-N＝1mg/L；C2，SS＝80mg/L。
c.需要達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，C3，COD＝60mg/L；C3，TN＝20mg/L；C3NH3-N＝8mg/L；C3，BOD5＝20mg/L；C3，SS＝20mg/L。
(2)確定A/O型生物曝氣濾池3三級(jí)處理設(shè)計(jì)的特性參數(shù) CODN＝22.7mg/L；a＝4；b＝1.3；c＝1.2；K1＝8.9d；K2＝8.8d； K3＝3.5d； E＝0.08； q<3.5m3/m2.h。
由已知條件C1，TN＝28mg/L；C1NH3-N＝18mg/L，C1，SS＝30mg/L均大于排放標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
(3)引入初沉池2的流量Q2通過(guò)下式計(jì)算 C1，COD-CCODN＝50-22.7＝27.3mg/L ba(C1，TN-C3，TN)＝1.3×4×(28-20)＝41.6mg/L C1，COD-CCODN<ba(C1，TN—C3，TN) 所以需引入初沉池出水， 最低的流量Q2通過(guò)下式計(jì)算 Q1＝20000—890＝19110m3/d。
考慮到Q2很小，進(jìn)入原曝氣池和二沉池的水量變化不大，可以認(rèn)為經(jīng)擴(kuò)容改造后，原二沉池出水水質(zhì)不變。
(4)循環(huán)水量Q3 Q1C1，NOX-N＝19110×8＝152080 c[Q1C1，TN+Q2C2，TN—(Q1+Q2)C3，TN] ＝1.2[19110×28+890×35—(19110+890)×20] ＝199400m3/d Q1C1，NOX-N<c[Q1C1，TN+Q2C2，TN—(Q1+Q2)C3，TN] 所以需出水回流，回流量應(yīng)為 C3，NOX-N的最低值為12mg/L。這里取16mg/L。
(5)好氧段容積V0的計(jì)算 C3，NH3-N＝C3，TN—C3，NOX-N＝20—16＝4mg/L Q0＝Q1+Q2+Q3＝20000+1001＝21001m3/d 其中K2＝8.8d。
(6)缺氧段容積VA的計(jì)算 其中K1＝8.9d。
(7)出水COD濃度的校核 其中K3為3.5d。
(8)其它出水水質(zhì)指標(biāo)都能達(dá)到要求 (9)濾料層總體積和水力負(fù)荷 1)濾料層總體積V V＝VA+V0＝800+824＝1624m3 2)水力負(fù)荷q 濾料層的總高H建議一般可取為2～3m，太低會(huì)影響處理效果，太高反沖洗不易干凈，這里取2.5m。
濾料層的截面積 2)水力負(fù)荷 q<3.5m3/m2.h 3)水力停留時(shí)間T＝V×24×60/(Q1+Q2) ＝1624×24×60/20000＝117min 實(shí)施例2 某城市污水處理廠，處理水量1萬(wàn)m3/d。出水水質(zhì)達(dá)不到新排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，要求采用A/O型生物曝氣濾池進(jìn)行擴(kuò)容，計(jì)算該工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，給出二沉池1、初沉池2和擴(kuò)容后的水質(zhì)指標(biāo)如下 二沉池出水水質(zhì)C1，COD＝45mg/L；C1，TN＝28mg/L；C1，NH3-N＝11mg/L； C1，NOX-N＝16mg/L；C1，SS＝30mg/L。
初沉池出水水質(zhì)C2，COD＝275mg/L；C2，TN＝34mg/L；C2，NH3-N＝28mg/L； C2，NOX-N＝1mg/L；C2，SS＝80mg/L。
排放標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)， C3，COD＝60mg/L；C3，TN＝20mg/L；C3，NH3-N＝8mg/L；C3，BOD5＝20mg/L； C3，SS＝30mg/L。
已知A/O型生物曝氣濾池三級(jí)處理設(shè)計(jì)的特性參數(shù)CODN＝22.7mg/L； a＝4；b＝1.3；c＝1.2； K1＝8.9d；K2＝8.8d；K3＝3.5d； E＝0.08；q<3.5m3/m2.h。
由已知條件C1，TN＝28mg/L；C1，NH3-N＝12mg/L； C1，SS＝30mg/L。均大于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
(1)引入初沉池2出水流量Q2 C1，COD-CCODN＝45—22.7＝22.3mg/L。
ba(C1，TN-C3，TN)＝1.3×4×(28—20)＝41.6mg/L。
C1，COD-CCODN<ba(C1，TN-C3，TN) 所以需引入的初沉池出水，最低的流量Q2，可通過(guò)下式計(jì)算 Q1＝10000—642＝9358m3/d 考慮到Q2很小，進(jìn)入原曝氣池和二沉池的水量變化不大，可以認(rèn)為經(jīng)擴(kuò)容改造后，原二沉池出水水質(zhì)不變。
(2)循環(huán)水量Q3 Q1C1，NOX-N＝9358×16＝149700 c[Q1C1，TN+Q2C2，TN—(Q1+Q2)C3，TN]＝1.2[9358×28+642×34—10000×20] ＝100600 Q1C1，NOX-N≥Q1C1，TN+Q2C2，TN—(Q1+Q2)C3，TN 所以不需出水回流。Q3＝0 (3)好氧段容積V0的計(jì)算 (4)缺氧段容積VA的計(jì)算 (5)出水COD濃度的校核 (6)其它出水水質(zhì)指標(biāo)都能達(dá)到要求 (7)濾料層總體積、水力負(fù)荷和水力停留時(shí)間 1)濾料層總體積V V＝VA+V0＝160+133＝293m3 2)水力負(fù)荷q 濾料層的總高H取2.2m。
濾料層的截面積 2)水力負(fù)荷 3)水力停留時(shí)間 實(shí)施例3 某城市污水處理廠，處理水量3萬(wàn)m3/d。出水水質(zhì)達(dá)不到新排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，要求采用A/O型生物曝氣濾池進(jìn)行擴(kuò)容，計(jì)算該工藝的主要設(shè)計(jì)參數(shù)，給出二沉池、初沉池和擴(kuò)容后的水質(zhì)指標(biāo)如下 二沉池出水水質(zhì)C1，COD＝80mg/L；C1，BOD5＝30mg/L；C1，TN＝26mg/L；C1，NH3-N＝20mg/L；C1，NOX-N＝4mg/L；C1，SS＝40mg/L。
初沉池出水水質(zhì)C2，COD＝275mg/L；C2，BOD5＝150mg/L；C2，TN＝32mg/L；C2，NH3-N＝27mg/L；C2，NOX-N＝1mg/L；C2，SS＝80mg/L。
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)C3，COD＝60mg/L；C3，TN＝20mg/L；C3，NH3-N＝8mg/L；C3，BOD5＝20mg/L；C3，SS＝20mg/L。
A/O型生物曝氣濾池三級(jí)處理設(shè)計(jì)的特性參數(shù)CODN＝22.7mg/L；a＝4；b＝1.3；c＝1.2；K1＝8.9d；K2＝8.8d；K3＝3.5d；E＝0.08；q<3.5m3/m2.h。
由已知條件C1，TN＝26mg/L；C1NH3-N＝30mg/L；C1，BOD5＝30mg/L；C1NH3-N＝20mg/L；C1，SS＝40mg/L均大于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)。
引入初沉池出水流量Q2 C1，COD-CCODN＝80—22.7＝57.3mg/L。
ba(C1，TN-C3，TN)＝1.3×4×(26—20)＝31.2mg/L。
C1，COD-CCODN>ba(C1，TN-C3，TN) Q2＝0，Q1＝3000m3/d 所以不需引入初沉池出水。
其余計(jì)算步驟同上例。
權(quán)利要求
1.一種污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是計(jì)算步驟為
A.
(1)判斷是否引入初沉池(2)的流量Q2
若C1，COD-CCODN<ba(C1，TN-C3，TN)引入初沉池(2)出水，否則不引入；
其中a為缺氧段反硝化去除每mg/L硝氮消耗COD mg/L數(shù)，a＝4；b為引入初
沉池出水流量的安全系數(shù)1.1—1.4；
(2)確定引入初沉池(2)的流量Q2
其中安全系數(shù)b為1.1-1.4；污水中難生物降解的化學(xué)需氧量COD濃度CCODN為20—35mg/L；
B.
(1)判斷是否引入三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)循環(huán)水流量Q3
Q1C1，NOX-N≤c[Q1C1，TN+Q2C2，TN—(Q1+Q2)C3，TN]引入循環(huán)水，否則不引入；
(2)確定引入三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)循環(huán)水量Q3
其中C為循環(huán)水量的安全系數(shù)，C＝1.1—1.3；
C.確定好氧段(36)容積V0
其中K2為好氧段出水氨氮濃度與氨氮容積負(fù)荷的比值，K2＝8.3d—9.3d；
D.確定缺氧段(35)容積VA
其中K1為缺氧段出水硝氮濃度與硝氮容積負(fù)荷的比值K1＝8.5d—9.5d；E為好氧
段對(duì)總氮的去除率E＝0.05—0.10。
2.如權(quán)利要求1所述的污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，
其特征是出水COD濃度的校核
其中K3為好氧段出水出水中易生物降解COD濃度與COD容積負(fù)荷的比值，K3＝3.0d—4.0d。
3.如權(quán)利要求1所述的污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，其特征是包括有A/O型生物曝氣濾池三級(jí)處理設(shè)計(jì)的特性參數(shù)為
a缺氧段反硝化去除每mg/L硝氮消耗COD mg/L數(shù)，試驗(yàn)得出，a＝4；
b引入初沉池出水流量的安全系數(shù)，b＝1.1-1.4，若初沉池出水水質(zhì)變化較大，采用較大的b值，若水質(zhì)較為穩(wěn)定，則采用低值；
c循環(huán)水量的安全系數(shù)，C＝1.1—1.3，若污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)變化較大，采用高值，變化較小采用低值；
K1缺氧段出水硝氮濃度與硝氮容積負(fù)荷的比值，與污水的性質(zhì)和水溫有關(guān)，可通過(guò)試驗(yàn)求得，對(duì)于一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出K1＝8.5d—9.5d；
K2好氧段出水氨氮濃度與氨氮容積負(fù)荷的比值，與污水的性質(zhì)和水溫有關(guān)，可通過(guò)試驗(yàn)求得，對(duì)于一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出K2＝8.3d—9.3d；
K3好氧段出水出水中易生物降解COD濃度與COD容積負(fù)荷的比值，與污水的性質(zhì)和水溫有關(guān)，可通過(guò)試驗(yàn)求得，對(duì)于一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出K3＝3.0d—4.0d；
E好氧段對(duì)總氮的去除率，可通過(guò)試驗(yàn)求得，對(duì)一般的城鎮(zhèn)污水處理廠，水溫為12～25℃，試驗(yàn)得出E＝0.05—0.10；
QA/O型生物曝氣濾池的水力負(fù)荷，試驗(yàn)確定q<3.5m3/m2.h。
全文摘要
本發(fā)明主要涉及一種污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法。一種污水處理廠擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算方法，包括有一級(jí)污水處理的初沉池(2)，二級(jí)污水處理的二沉池(1)，其主要特點(diǎn)是在二沉池(1)的出水端連接有入水調(diào)節(jié)池(4)，三級(jí)污水處理的A/O型生物曝氣濾池(3)與入水調(diào)節(jié)池(4)相連通。本發(fā)明在給定現(xiàn)有二沉池出水水量和二沉池、初沉池出水水質(zhì)下，要求擴(kuò)容后做到出水水質(zhì)全面達(dá)標(biāo)，計(jì)算出所需引入的初沉池出水流量、出水循環(huán)流量、缺氧段的容積、好氧段的容積等主要設(shè)計(jì)參數(shù)。本設(shè)計(jì)計(jì)算方法準(zhǔn)確，參數(shù)可靠，可供采用的A/O型生物曝氣濾池用于現(xiàn)有城市污水處理廠三級(jí)處理擴(kuò)容的設(shè)計(jì)計(jì)算。
文檔編號(hào)C02F3/30GK101417849SQ20081015109
公開(kāi)日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月16日
發(fā)明者邱熔處, 剛 王 申請(qǐng)人:甘肅金橋給水排水設(shè)計(jì)與工程(集團(tuán))有限公司