煤制氣工藝廢水處理的曝氣生物濾池設(shè)計(jì)計(jì)算經(jīng)過(guò)A/O生物處理后的廢水再通過(guò)二沉池的沉淀后，水質(zhì)得到極大改善，BOD5、COD、氨氮等污染物都大大降低，但為達(dá)到再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，還需經(jīng)過(guò)三級(jí)處理，為了保證濾池的正常運(yùn)行以及最終水質(zhì)的達(dá)標(biāo)，本設(shè)計(jì)將該生物濾池拆分為兩個(gè)濾池，分別起碳化和硝化作用，讓二沉池出水先后經(jīng)過(guò)DC型曝氣生物濾池和N型曝氣生物濾池，最終達(dá)標(biāo)排放。以上的DC型和N型生物濾池都分別設(shè)計(jì)兩座完全相同的，并聯(lián)運(yùn)行。1.1DC型曝氣生物濾池1、設(shè)計(jì)參數(shù)假設(shè)廠區(qū)溫度最低溫度10℃，最高氣溫28℃，年平均氣溫20℃。（1）設(shè)計(jì)參數(shù)表3-32DC型曝氣生物濾池設(shè)計(jì)參數(shù)類別經(jīng)驗(yàn)值設(shè)計(jì)值處理流量/m3/h-250池?cái)?shù)n/座-2濾料高/m2~4.53BOD5容積負(fù)荷NV/kgBOD5/（m3·d）2~43過(guò)濾速率/m3/（m2·h）2~83.5曝氣速率/m3/（m2·h）4~159.74沖洗水強(qiáng)度/m3/（m2·h）20~8020沖洗氣強(qiáng)度/m3/（m2·h）20~8030（2）進(jìn)/出水水質(zhì)

表3-33DC型曝氣生物濾池進(jìn)/出水水質(zhì)污染物類別CODBOD5氨氮總酚揮發(fā)酚石油類氰化物硫化物懸浮物進(jìn)水濃度（mg/L）2421083612.14.4211.51.227出水濃度（mg/L）6114322.70.664.20.60.611去除率（%）7587107885806050602、尺寸設(shè)計(jì)整個(gè)DC曝氣生物濾池設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示。圖3-13DC型生物曝氣濾池（上：俯視圖，下：剖視圖）（1）填料體積V本設(shè)計(jì)選擇陶粒填料，NV=3kgBOD5/（m3·d），則：V=（2）濾池面積A濾池填料高度取3.0m，則：A=（3）邊長(zhǎng)尺寸a=取h1=0.5m，h2=1.0m，h3=3.5m，h4=0.3m，h5=1.2m，則H=（4）停留時(shí)間t無(wú)填料時(shí)，停留時(shí)間為：t=設(shè)濾池填料孔隙率ε=0.5，則實(shí)際的停留時(shí)間為：t（5）水力負(fù)荷Nq校核N水力負(fù)荷介于2~8m3、曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）需氧量OROR=0.82×①溶解性BOD計(jì)算冬季最低溫（10℃）時(shí)：K出水SS中BOD5含量為：S出水溶解性BOD5含量為：S設(shè)進(jìn)水溶解性BOD5占進(jìn)水總BOD5的50%，則去除的溶解性BOD5為：ΔBO同理，夏季最高溫時(shí)（28℃），去除的溶解性BOD5含量為52.45mg/L。②AOR計(jì)算冬季：OR=0.82×則：AOR=1.4×OR×同理，夏季AOR=18.1kgO2/h③標(biāo)準(zhǔn)需氧量換算SOR=式中各符號(hào)意義同前1.11.9中式（3-74）。C取氧氣利用率EA=16%，則，O設(shè)曝氣裝置距離水面4m，則：pO冬季：CSOR=夏季：CSOR=通過(guò)比較，選取較大的需氧量作為設(shè)計(jì)需氧量，為33.81kgO2/h。（2）需氣量G曝氣負(fù)荷校核：N介于4~15m（3）產(chǎn)泥量Y=式中：ΔBOD——進(jìn)、出水的BOD5差值，94mg/L。Y=故污泥產(chǎn)量為：W（4）曝氣系統(tǒng)布置曝氣裝置選用單孔膜曝氣器，安裝密度設(shè)定為40個(gè)/m2，設(shè)計(jì)個(gè)數(shù)共2880個(gè)。設(shè)干管和支管管徑分別為100mm、25mm，各支管之間相距0.5m，故，總支管數(shù)為36根。4、反沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)反沖洗系統(tǒng)采用氣水聯(lián)合的方式。（1）空氣反沖洗設(shè)計(jì)Q（2）水反沖洗計(jì)算Q設(shè)一次工作周期為一天計(jì)，每次沖洗耗時(shí)40min，則沖洗水量占進(jìn)水量比為：1445×2/35、進(jìn)/出水設(shè)計(jì)（1）布水設(shè)施采用長(zhǎng)柄濾頭進(jìn)行布水，單個(gè)濾頭縫隙寬2mm，面積320mm2/個(gè)，共布置濾頭2952個(gè)，密度為41個(gè)/m2。（2）進(jìn)水水管單座曝氣生物池進(jìn)出水設(shè)計(jì)流量為250m3/h=69.4L/s，取管徑為350mm，管道設(shè)計(jì)成充滿度0.6[27]的碳鋼管道，則流速為：υ=6、設(shè)備選型（1）反沖洗風(fēng)機(jī)選型綜合反沖氣風(fēng)量，設(shè)計(jì)選用3臺(tái)RE-150型羅茨鼓風(fēng)機(jī)（兩用一備），參數(shù)如下。表3-34RE-150型羅茨鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)[26]型號(hào)進(jìn)口流量/(m3/min)轉(zhuǎn)速/(r/min)電動(dòng)機(jī)功率/(kW)出口管徑/(mm)RE-15037.5125045150（2）反沖洗離心泵選型考慮反沖洗水水量，設(shè)計(jì)選用3臺(tái)350S16型單級(jí)雙吸離心泵（兩用一備），參數(shù)如下。表3-35350S16型離心泵參數(shù)[26]型號(hào)運(yùn)行流量/（m3/h）揚(yáng)程/（m）轉(zhuǎn)速/（r/min）電機(jī)功率/（kW）進(jìn)口直徑/（mm）出口直徑/（mm）350S16144013.4145075350350（3）曝氣鼓風(fēng)機(jī)選型考慮單池所需曝氣量，設(shè)計(jì)選用3臺(tái)RD-125型羅茨鼓風(fēng)機(jī)（兩用一備），參數(shù)如下。表3-36RD-125型羅茨鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)[26]型號(hào)進(jìn)口流量/(m3/min)轉(zhuǎn)速/(r/min)電動(dòng)機(jī)功率/(kW)出口管徑/(mm)RD-12512.5145018.51251.2N型曝氣生物濾池1、設(shè)計(jì)參數(shù)（1）設(shè)計(jì)參數(shù)表3-37N型曝氣生物濾池設(shè)計(jì)參數(shù)類別經(jīng)驗(yàn)值設(shè)計(jì)值處理流量/m3/h-250池?cái)?shù)n/座-2濾料高/m2~4.53NH3-N容積負(fù)荷NV/kgNH3-N/（m3·d）0.4~0.80.72過(guò)濾速率/m3/（m2·h）2~83.3曝氣速率/m3/（m2·h）4~1514.1沖洗水強(qiáng)度/m3/（m2·h）20~8020沖洗氣強(qiáng)度/m3/（m2·h）20~8030（2）進(jìn)/出水水質(zhì)表3-38N型曝氣濾池進(jìn)/出水水質(zhì)污染物類別CODBOD5氨氮總酚揮發(fā)酚石油類氰化物硫化物懸浮物進(jìn)水濃度（mg/L）6114322.70.664.20.60.611出水濃度（mg/L）559.89.62.00.32.30.180.54去除率（%）1030702555457018602、尺寸設(shè)計(jì)（1）濾料體積V由于陶粒的比表面積為1200m2/m3，故填料體積為V=由于氨氮的去除率為70%，所以選擇該濾池的面積負(fù)荷為NA=0.75NH3-N/（m2·d），故該濾池的NH3-N容積負(fù)荷為：N介于0.6-0.8之間，符合設(shè)計(jì)要求。（2）濾池尺寸設(shè)計(jì)取填料高度為3.5m，則單格面積為：A=設(shè)過(guò)濾池為正方形，則該正方形濾池尺寸為：a=濾池總高度H為（符號(hào)含義同1.1中）：H=（3）無(wú)填料時(shí)停留時(shí)間tt=實(shí)際停留時(shí)間為：t（4）水力負(fù)荷NqN在2~8m3、曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)（1）需氧量這里為我們估算分解BOD5所需氧量為1.2kgO2/kgBOD5，因此消化BOD5所需需氧量為：AOR硝化氨氮所需氧量為：AOR式中：S0——進(jìn)水氨氮含量，32mg/L；Se——出水氨氮含量，9.6mg/L故AOR所以，總需氧量為：AOR=（2）標(biāo)準(zhǔn)需氧量計(jì)算SOR=根據(jù)4.11.1中DC曝氣生物濾池計(jì)算可得:CSOR=（3）需氣量G校核：N介于4~15m（4）污泥產(chǎn)量Y=式中：ΔBOD5——夏季去除溶解性BOD5的量，通過(guò)計(jì)算為2.24mg/L（假設(shè)進(jìn)水溶解性BOD5：進(jìn)水總BODY——污泥產(chǎn)率，kg/kgBOD；ΔBOD——BOD降解量，mg/L，4.2mg/L。Y=故污泥產(chǎn)量為：W（5）曝氣裝置設(shè)計(jì)曝氣裝置同樣選用單孔膜曝氣器，共需3029個(gè)。安裝密度約為40個(gè)/m2。曝氣管設(shè)計(jì)安裝方式同DC型曝氣生物濾池。4、反沖洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)同樣采用水氣聯(lián)用的反沖洗方式。根據(jù)4.11.1中DC曝氣生物濾池公式計(jì)算可得：QQ工作周期及沖洗時(shí)間同DC型濾池，則沖洗水量占進(jìn)水量比為：1514×2/35、進(jìn)/出水設(shè)計(jì)采用長(zhǎng)柄濾頭，濾頭縫隙寬2mm，面積320mm2/個(gè)，共設(shè)置濾頭3104，密度41個(gè)/m2。進(jìn)出水管都選用管徑為350mm的碳鋼水管即可。6、設(shè)備選型（1）反沖洗風(fēng)機(jī)選型考慮反沖氣洗風(fēng)量，我們選用3臺(tái)RE-150型羅茨鼓風(fēng)機(jī)（兩用一備），參數(shù)如下。表3-39RE-150型羅茨鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)[26]型號(hào)進(jìn)口流量/(m3/min)轉(zhuǎn)速/(r/min)電動(dòng)機(jī)功率/(kW)出口管徑/(mm)RE-15041.2135055150（2）反沖洗離心泵選型考慮反沖洗水量，我們選用3臺(tái)550S13型單級(jí)雙吸離心泵（兩用一備），參數(shù)如下。表3-40550S13型離心泵參數(shù)[26]型號(hào)運(yùn)行流量/（m3/h）揚(yáng)程/（m）轉(zhuǎn)速/（r/min）電機(jī)功率/（kW