某1.8万方反硝化深床滤池设计计算书

反硝化深床滤池设备
设计计算书
目录
1、设计依据
2、滤池格数计算
3、设计滤速与空床停留时间
4、单位TN所需碳源量
5、PAC投加量计算
6、反冲洗水泵
7、反冲洗罗茨鼓风机
8、阀门及管道流速
9、混合池、清水池、废水池设计
10、滤池总水头损失计算
11、海拔高度影响
1、设计依据
反硝化深床滤池是具有同步去除TN、SS和TP功能的滤池，其设计控制条件为去除TN。

因为去除TN是生物过程，需要控制反硝化速率、负荷和一定的接触反应时间，在此称之为空床停留时间。

对于该项目，设计依据如下：
设计水量为1.8万m3/d，K z= 1.40；
平均水量为750m3/h，最大日最大时设计水量1050m3/h。

•反硝化深床滤池设计进水、出水水质：(单位：mg/L)
TN去除量：5mg/L。

设计最低水温10℃-12℃设计最高水温25℃。

2、滤池格数计算
滤池设计限制条件多为冬天，此时水温低，反硝化菌活性较差，反硝化滤池
设计负荷远低于夏天，但是冬季水量一般较小，按平均日水量计算。

夏天水温高
反硝化菌的活性较高，但是水量较大，最大日最大时水量多发生在夏天，
因此用夏天最大日最大时水量进行核算。

（1）冬季计算
当在设计最低水温10℃时，取NO3-N去除负荷0.3kgNO3-N/(m3·d)，水量为1.8万m3/d ，NO3-N去除总量为：
G = 18000m3/d×5g/m3×0.001 kg/g =90kgNO3-N/d
则滤料容积V：
V = 90kgNO3-N/d÷0.3kgNO3-N/(m3·d) =300m3。

此处单格滤池，滤料层厚度h=1.9m，池宽B=2.9m, 则滤池总长度为：
L总=V/(B×h)=300÷( 2.9×1.9)=54.45m，
取4格滤池：
单池长度L=54.45/4= 13.61m。

为便于滤砖布置，取池长13.82m。

（2）夏季计算
按照水温25℃，按照最大日最大时水量核算；夏天进水TN一般较低，为保险考虑，仍以去除NO3-N 5mg/L进行复核。

NO3-N去除量为：
G = 18000 m3/d×5g/m3×0.001 kg/g×1.40=126kgNO3-N/d
取NO3-N去除负荷为0.65 kgNO3-N/(m3·d)
滤料容积为：
V = 126kgNO3-N/d÷0.65kgNO3-N/(m3·d) =193.85m3。

以单格L×B= 13.82×2.9m，滤层厚度h取1.9m，则滤池格数为：
n=V/(LBh)=193.85÷(13.82×2.9×1.9)=2.55格，符合要求。

综上计算，反硝化深床滤池共设置4格，每格L×B=13.82×2.9m，滤层厚度1.9m。

3、设计滤速与空床停留时间
深床滤池稳定运行的水力条件一般为：设计滤速一般为4m/h~10 m/h，强制滤速不大于12 m/h，停留时间为12 min ~30 min。

a.设计平均滤速为
V a=18000 m3/d÷24h/d÷(13.82×2.9×4) = 4.68m/h；
b.设计最大滤速为
V b= 4.68m/h×1.40=6.55m/h；
c.设计平均水量时强制滤速为：
V c= 4.68m/h×4÷（4-1)=6.24m/h；
d.设计最大水量时强制滤速为：
V d =6.55m/h×4÷（4-1)=8.73m/h；
e.平均水量时空床停留时间为：
T=13.82×2.9×1.9×4÷( 18000 m3/d÷1440 min/d) =24.37min
f.最大日最大时水量时空床停留时间为：
T'=24.37min÷1.40=17.41min，大于12分钟，合格。

4、单位TN所需碳源量计算
投加的碳源采用乙酸钠。

根据反硝化的反应动力学方程可知，根据工程经验去除每克NO3-N需要6克乙酸钠。

按去除NO3-N5mg/L计算，那么，理论上乙酸钠的吨水投加量为：
5×6 =30mg/L
按市售20%乙酸钠溶液，密度1150kg/m3，则每天需要的乙酸钠溶液的体积为总量为：
18000×30×0.001÷20%=2700kg/d，即2.35m3
为保证7天的储存用量，储罐容积为：
2.35×7=16.45m3，配置1只20m3的储罐，总容积20m3。

配置2台乙酸投加计量泵，1用1备，单台流量为2.35÷24×1000=98L/h
计量泵采用300L/h，0.5bra。

5、PAC投加量计算
混凝剂投加系统用于化学除磷，投加药剂选用PAC。

微生物中磷的含量为1%，则需要在反硝化滤池中去除TP为：
1.0-(20-10)*1%-0.5=0.4g/吨水
在不考虑生物合成的情况下，即不投加碳源情况下，计算如下：
按照投加系数β=2.5，市售固体PAC的有效物质Al2O3含量为10%，
发生如下的化学除磷反应：
则固体PAC的吨水投加量用为：
0.4 g/吨水×(27÷31)×2.5×((54+16×3)÷54)÷10%= 16.45g/吨水=16.45mg/L
则固体PAC投加量为：
16.45g/吨×18000吨/天= 296.1kg/天
6、反冲洗水泵
（1）反冲洗水泵流量
反冲洗水强度为：14.9m3/m2·h
反冲洗水泵流量为：
Q w=14.9m3/m2·h×2.9m×13.82m=597m3/h；
（2）反冲洗水泵扬程
反冲洗进出水管段损失（局部损失+沿程损失）h1：0.77m；
清水池水位差损失h2：3.63m；
滤层水头损失h3=1.2 m；
配水系统水头损失h4=0.9 m；
富余扬程h4取2.5 m；
水泵扬程H=9 m；
反冲洗水泵采用2台，1用1备，流量为600m3/h，扬程为9m，功率30kw。

（3）反洗水量计算
反冲洗水泵流量为600m3/h，1用1备。

反冲洗过程：气冲3~5 min，气水混冲15 min，单水冲5 min；
每24h反冲洗一次，因此单格反洗水量计算为：
Q=600m3/h×(15+5) min/60 min =200m3 4格反冲洗水量为：
200m3×4=800m3
反冲洗水量比为：
800m3 /18000 m3 ×100%=4.44%
7、反冲洗罗茨鼓风机
(1) 风量的计算
为保证反冲洗强度不变，采用罗茨鼓风机。

反冲洗气体强度为91.4m3/m2·h，反冲洗风量为：
Q a=91.4m3/m2·h×2.9m×13.82m=3663m3/h
(2) 风压的计算
滤池水深h1=4.33m；
风管阻力损失h2= 0.50m；
曝气装置损失h3= 0.80 m；
滤料层损失h4=1.17m；
消音器损失及富余压力h5= 0.2m；
风机绝对压力H= 7m；
因罗茨鼓风机压力为每1 m H2O一档，故采用70kPa的风机。

故采用风量为1831m3/h，风压为70kPa，功率55kw的罗茨鼓风机3台。

8、阀门及管道流速
a、滤池进水渠进水气动阀门，取DN400，流速为：
V=750m3/h÷3600 s/h÷4÷(3.14×0.42/4)=0.41m/s。

b、出水管流速一般不大于0.8m/s，出水管取DN400，流速为：
V=750m3/h÷3600 s/h÷4÷(3.14×0.42/4)=0.41m/s。

c、反冲洗进水管流速一般为1.5 m/s ~2.5 m/s左右，反冲进水管取DN350，流速为：
V=600m3/h÷3600 s/h÷(3.14×0.352/4)=1.73m/s。

d、反冲洗排水管流速一般为0.8 m/s ~1.5 m/s左右，反冲洗排水管取DN450，排水管流速为：
V=600m3/h÷3600 s/h÷(3.14×0.452/4)=1.05m/s。

e、反冲洗气管流速＜21m/s，反冲进气管取DN250，流速为：
V=1831m3/h×2÷3600 s/h÷(3.14×0.252/4)=20.73m/s。

9、混合池、清水池、废水池设计
混合池：池长2.35m，池宽2.2m，池高5.98m，有效容积57.7m3，停留时间277s；
清水池：有效池面积88.2m2，水深3.37m，容积297m3；
废水池：有效池面积69.1m2，水深3.48m，容积240m3；
10、滤池总水头损失计算
滤池系统内进水到清水池水头损失如下：
截留SS造成的损失：0.60m
反硝化氮气积累造成的损失：0.81m
出水管的损失(1格反冲洗时)：0.24m；
清水池出水堰跌落损失为: 0.2m；
滤池进水至最高运行水位要有高差0.5~0.8m，取0.75m 即系统内总水头损失为2.6m
11、海拔高度影响
已海拔高度的影响，已考虑四季变化温度的影响。