生物反应池（SBR、AAO、AAC等）与高程计算
一、SBR生物反应池
平均水量40000T/d,Kz=1.37 Qmax=54800 T/d，主要设计参数：生物选择池反应时间：1hr；生物主反应池：进水同时曝气，其中进水时间0.5 hr，曝气反应时间2.8 hr，沉淀时间1 hr，排水时间0.5 hr，一个周期共4.8 hr，每天有24/4.8=5个周期。
设排出比1/m=1/4，（选取） 反应池MLSS=3500 mg/L，
BOD污泥负荷0.07kgBOD/kgMLSS.d, 单池反应器容积：
m
V=
nN
q
4=
5⨯4
⨯40000=8000m3
有效水深：6m,故所需水面积为1333 m2, 设主曝气区单格平面尺寸（组）：长55.0×宽24.0m，则所需表面积为1320 m2。
反应器运行水位计算如下：（反应器水位概念图如图3.4） h1（LWL排水结束后的水位） =6⨯
11.125
⨯
4-14
1
=4m
h2（MWL
的水位）=6⨯
1.125
=5.33m
h3（HWL1个周期的最大污水量进水结束后的水位）=6m,
h4（ HHWL超过1个周期最大污水量的报 图3.4 反应器水位概念图 警、溢流水位）=6+0.5=6.5m,
hs（污泥界面）=4-0.5=3.5m.
生物选择池容积为：40000/24 1=1667 m3
有效水深：6m（与主反应区同深）,故所需表面积为278 m2 生物选择池数量：2池，每池与两主反应区对应 净尺寸约为：2池×3.0×48.0m 实际有效容积：1728m3
生物反应池计算简图
生物选择池搅拌功率：3～5 w/m3 设剩余污泥产率为0.9kgDS/kgBOD5
原污水BOD5为150mg/L,经预处理后降低25%，则进入反应池的污水， 其BOD5为：150（1-25%）=112.5mg/L 水中非溶解性BOD5值：
BOD5=7.1bXaCe
式中 Ce——处理水中悬浮固体浓度，取值20mg/L
Xa——活性微生物在处理水中所占的比例，取值0.4
b——微生物自身氧化率，一般介于0.05～0.1之间，取0.1 代入各值，BOD5=7.1⨯0.1⨯0.4⨯20=5.7 mg/L 处理水中溶解性BOD5值为20-5.7=14.3 mg/L 去除了112.5-14.3=98.2 mg/L ，去除率为98.2/112.5=87%
剩余污泥量：0.9⨯98.2⨯54800/1000=4843kgDS/d 污泥龄：
31680⨯3.54843/0.7=16d
SBR需氧量：
OD=a⨯Lr+b∑MLVSS⨯∑T +4.57NO -2.86ND
A
式中 OD——每周期需氧量，kg O2/周期；
Lr——BOD去除量，kg BOD/周期； ∑MLVSS——反应器内的生物量，kg； TA——曝气时间， h/周期； No——硝化量，kg N/周期； ND——脱氮量，kg N/周期； a——系数，kgO2/kg BOD5，取1；
b——污泥自身氧化需氧率，kgO2/（kg MLVSS·h），取0.07；
OD=1⨯98.2⨯54800/(5⨯1000)+0.07⨯3.5⨯2283⨯2.8+4.57⨯3⨯54800/(5⨯1000)-2.86⨯30⨯54800/(5⨯1000)
=1778 kg O2/周期 =635 kg O2/h
635
最大需气量：1.4⨯21.5%⨯20%=10548m3/h=176 m3/min
176⨯60⨯24
气水比：
40000
=6.3︰1
混合液回流比：R1=20%；
上清夜排出装置：每池的排水负荷
Qd=
QNnT
D
=
400004⨯5⨯1
⨯
=33.3 m3/min 60
1
每池设一台滗水器，则排水负荷为33.3 m3/min，
54800
考虑到流量变化系数为
40000
=1.37，
则滗水器的最大排水负荷为33.3×1.37=45.6 m3/min=2737 m3/h。
滗水器采用机械旋转式滗水器，每台滗水量为Q＝1500～3000m3/h，适用水位升降范围不小于1000mm，单台电机功率N=2.2kW，当好氧池需要排水时，滗水器通过机械驱动装置以一定的速度下降至预设高度滗水；完成排水过程后，撇水器上升，回到待机状态，直到下一个排水周期。
主反应池的末段设置2台内回流泵，在反应进水阶段将混合液泵送至选择池。
内回流泵采用潜水离心泵，总数量为4台（每座反应池2台），
单台流量Q=340m3/h，扬程H=3.0m，电机功率N=9.0kW。
生物反应池的污泥渠设置4台潜水离心泵（每座反应池2台），通过泵将剩余污泥提升至污泥均质池。
潜水离心泵单台流量Q=67.5m3/h，扬程H=5.0m，电机功率N=4.0kW。
3.2.6 空气管线设计与鼓风机房
图3.6 主曝气区中空气管线布置图
按图3.6所示的空气管线布置，在相邻的两个廊道上设一根干管，该干管上20对配气竖管,设40根配气竖管，，一组曝气池共80根配气竖管。每根配气竖管的供气量为：
176⨯
6080⨯2
=66m3/h
一组主曝气区平面面积为： 48⨯55=2640 m2
每个空气扩散器服务面积按0.5 m2计，则所需空气扩散器的总数为：
2640
0.5=5280个
为安全计，采用5600个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器数目为：
560080
=70个
每个空气扩散器的配气量为： 176⨯
605600⨯2
=0.94 m3/h
将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图，用以进行计算。空气管的计算尺寸简图如图3.7、图3.8： (1) 管道布置及压力损失计算如下：
沿程损失，局部损失（转化成沿程损失相当的管线长度）
管段当量长度为构配件局部损失折合管段长度，按如下公式进行计算：λ=55.5KD
1.2
；
式中参数K取值见表3.3所示； 空气管线压力损失计算见表3.4所示。
图3.7空气管的计算尺寸简图
图3.8 空气管的计算尺寸简图
表3.3 K值取值
《给水排水设计手册》5 P324-328 或按《给水排水快速设计手册》2 P120-121 确定管径及损失。张自杰 ， 排水工程损失计算查图 在最后的附录中，中国建筑工业出版社
管径确定
流量Q m3/h 经济流速 v m/s(小管4～5 m/s 大管10～15
m/s)
手册损失计算表
排水工程损失计算表
定温度：摄氏30度；初估风机压力P=(1.5+H)×9.8
KPa
表3.4 空气管路计算表
续表
3.4
合计： 261.91⨯9.8＝2567Pa＝2.567Kpa； 微孔膜式空气扩散器的压力损失为10Kpa； 压力损失为2.567+10=12.567Kpa； 为安全起见，设计值取13Kpa； (2) 总压损的确定：
空气扩散装置安装在距曝气池底0.2m处。所需压力为： 水压 P=5.8⨯9.8=56.84Kpa；
总压损：管线损失+曝气头损+水压=56.84＋13＝69.84Kpa； 为安全起见取70Kpa； (3) 设备选型：
采用微孔膜式空气扩散器，适用水深：H＝3～6m，服务面积S＝0.5m2，氧利用率大于20％，生产厂家：江都环保器材厂。 （4）鼓风机房
鼓风机房按一期规模建设，内设离心鼓风机3台（2用1备），用于生物反应池供气。 数量： 1座
生化反应池总需气量： 176 m3/min 贮泥池污泥搅拌需气量：4 m3/min 平面尺寸：36×12 m2
设备类型：离心鼓风机C125-1.5 设备数量：3台（2用1备）
单机风量：Q=125 m3/min；风压：H=0.07 Mpa；电机功率：N=180 kW
生产厂家：陕西鼓风机厂
二.AAO生化池 A/A/O池设计
管
管
管
图3-4 A/A/O计算简图
1、 设计参数：
1）水力停留总时间HRT: t=12.1hr
2)BOD污泥负荷：NS=0.080kgBoD5/(kgMLSS.d) 3)回流污泥浓度：Xr=10000mg/L 4)污泥回流比：50% 5）曝气池混合液浓度
X=R/R+1×Xr=0.5/1+0.5×10000=3333mg/L=3.3kg/m3 6)确定内回流比RN =100%
2、 A2/O曝气池容积（设4个池，以单位3.75 m3/d计算流量） 1） 各段停留时间 厌氧区（A1）：缺氧区（A2）：好氧区（O）=1：2：4.5 厌氧区t1=1.61h 缺氧区t2=3.2h 好氧区t3=7.2h
2)单池有效容积 V=Qt=1562.5×7.2=11250m3
3)池有效深度 H1=6.0m 4)曝气池有效面积
S总=V/H1=11250/6.0=1875m2 5)设3廊道曝气池，廊宽7m.
曝气池长度L1=S/3×b=1875/3×7=89.29m 取90m 厌氧区和缺氧区尺寸分别为15m×15m和15m×15m。 3、 剩余污泥量W
W=a(LO-Le)Q-bVxv+(so-se)Q×0.5
1) 降解BOD生成污泥量
W1=a(Lo-Le)Q=0.55×160×80%-20/1000×15000=8910 kg/d
2) 内源呼吸分解泥量
Xv=f×x=0.8x=3.333×0.8=2.666kg/m3
W2=b×v×Xv=0.05×11250×2.67=6007.5 kg/d 3) 不可生物降解和惰性悬浮物物量（NVSS），该部分占总TSS的约50%
W3=(So-Se)Q×50%=150000×0.5×110-20/1000=6750kg/d 4) 剩余污泥量
W=W1-W2+W3=8910-6007.5+6750=9652.5kg/d 每日生成活性污泥量
Xw=W1-W2=8910-6007.5=2902.5kg/d 5) 湿污泥量 Qs=W/(1-P)×1000=9652.5/(1-0.992)×1000=1206.656m3/d 6) 硝化泥龄Qc
Qc=XV/W=3.3×11250×4/9652.5=15.3d
4、 需氧量计算：
02= a'QLr+b'Nr-b'ND-c'Xw a’b’c’1 4.6 1.42 Nr 氨氮去除量 ND 硝态氮去除量 Xw剩余活性污泥量
Gs
故需空气量
O20.3EA
三.A/A/C氧化沟
主要设计参数如下： 总停留时间为：18.85hr 选择区停留时间：0.4hr 厌氧区停留时间：0.9hr 缺氧区停留时间：8.4hr 好氧区停留时间：8.95hr 污泥浓度：3.5g/l 硝化段泥龄：9.3d
总BOD5污泥负荷：0.073kg BOD5/ kg MLSS/d 外回流比：100% ⑴氧化沟池容： 6万吨，3池 已知：Q1则：
好氧区容积：V1则A=
=20000m/d=834m/h，H取5.35m，
33
=Q1t好=834*8.95=7465m
2
3
，
V1h
=
74655.35
≈1396m，
缺氧区容积：V2=Q1t缺=834*8.4=7006m
≈1310m
2
3
，
则
A=
V2h
=
70065.35
厌氧区容积：V3=Q1t厌=834*0.9=751m
3
，则
A=
选
V3h
=
7515.35
择
≈141m
区
2
容
积
3
：
V4=Q1t选=834*0.4=334m
A=
V4h=3345.35
Vh
，则
≈63m
2
单池总容积:15556m3 单池面积A=
=155565.35
≈2908m，
2
考虑变化系数1.41及最大水量工程扩到最大面积4100 m2 单座外形尺寸约为120m×40m（面积扩大到4800 m2），水深5.35m。每座氧化沟由选择区、厌氧区、缺氧区、好氧区组成，采用高速表曝机曝气（不仅给混合液供应足够的氧，还要保证沟渠内不小于0.3m/s的水流速度以维持活性污泥的悬浮状态），具有脱氮除磷功能。外回流污泥来自于回流及剩余污泥泵房，内回流污泥量通过内回流渠道闸门控制。
表观合成系数：yobs=
y1+Kdθc
=
0.81+0.07*9.3
=0.485
单池产剩余活性污泥量为：
考虑到之前的初沉池已去除部分BOD5，所以ρS0=200mg/l，故
Px=yobs qV(ρS0-ρS)=0.485*20000(200-20)*10
-3
=1746(kg/d)
需=
a'qv(ρs0-ρs)+b'ρxvV=1.5*20000*0.18+0.3*1746*3.5≈7276=303.17(kg/h)
氧量
总需氧量（标况）：909.5kgO2/h 设计表曝气充氧效率：1.8kgO2/kwh
四、 污水高程计算如下: 地面标高2.5m
水位标高m 排放管出水井水位 1.97 出水井至消毒池管线水头损失=0.001×30=0.03m 跌水0.9m 消毒池局部损失0.4m（查手册）
消毒池水位: 3.30 消毒池至生化池水头损失0.0008×100×(1+0.3)
=0.10m
生物反应池局损失0.5m
自由跌水0.1～1.5m
生化池的水位 4.0选择池堰上水头0.3m
生物选择池水位: 5.70 沉砂池至生物选择池入流管道损失
0.0011×60×(1+0.3)=0.09m 沉砂池堰上水头0.2m 自由跌水0.15m 沉砂池局损0.4m
～5.40
沉砂池水位: 6.54 沉砂池至配水井水头损失0.1m
配水井水位 6.64 配水井至细格栅渠道损失 0.004×10=0.04m
细格栅后水位 6.68 过栅水头损失0.13m 渠道闸门局部损失：0.07m
进水渠水位 6.82 进水泵房进水水位:
进水管标高-3.00m-粗格栅局部水头损失0.2m=-3.20 水泵扬程:6.82+3.20=10m,取12m 五、污泥高程计算如下： 污泥在管内水头损失：f
h=2.49(L/D
1.17
)(v/CH)
1.85
污泥从SBR生物反应池或二沉池进入贮泥池，贮泥池进浓缩池或浓缩脱水机房。