曝气池设计计算

说明：

本装置污水原水为石油炼制污水、生活污水，要求脱氮。污水处理时经隔油、LPC除油、再进行生化处理，采用活性污泥工艺。根据处理要求选用前置反硝工艺——缺氧（A）、一级好氧（O1）、二级好氧（O2）三级串联方式，不设初沉池。

本设计的主要内容是一级好氧装置的曝气池、二沉池及污泥回流系统。

曝气池设计计算 一、工艺计算 （采用污泥负荷法计算） 1．处理效率E 备 注 魏先勋305页 BOD去除率 ELa－LtLr100%100% LaLa E＝90％ NS＝0.3 三废523页 式中 La——进水BOD5浓度，kg/m3, La=0.2kg/m3 Lt——出水BOD5 浓度，kg/m3，Lt＝0.02kg/m3 Lr——去除的BOD5浓度，kg/m3 Lr=0.2－0.02=0.18kg/m3 E2．污水负荷NS的确定 0.20.02100%90% 0.2选取NS＝0.3 kgBOD5／kgMLVSS·d 3．污泥浓度的确定 （1）混合液污泥浓度（混合液悬浮物浓度）X (MLSS) R r103X 1R SVI式中 SVI——污泥指数。根据NS值，取SVI=120 r——二沉池中污泥综合指数，取r=1.2 R——污泥回流比。取R=50% 1 / 15

曝气池设计计算 0.51.2103X3.3kg/m3 12010.5（2）混合液挥发性悬浮物浓度X＇ (MLVSS) X＇＝fX 式中 f——系数，MLVSS/MLSS，取f=0.7 X＇＝0.7×3.3＝2.3 kg/m3 （3）污泥回流浓度Xr 备 注 X＝3.3kg/m3 魏先勋305页 X＇=3.3kg/m3 高俊发137页 Xr＝10 kg/m3 高俊发137页 R＝50% 魏先勋305页 Nv＝0.69 魏先勋305页 V＝376m3 103XrrSVI 310 1.210 kg/m31204．核算污泥回流比R X1R R3.3(1R)10 RXrR＝49%，取50% 5．容积负荷Nv Nv＝X＇Ns ＝2.3×0.3＝0.69 kgBOD5/m3·d 6．曝气池容积V VQLrX'Ns 60240.18 376 m32.30.3式中 Q——设计流量，m3/d。 2 / 15

7．水力停留时间 3 / 15

曝气池设计计算 7.水力停留时间 （1）名义水力停留时间tm 备 注 魏先勋305页 tm＝6.26 h ts＝4.08 h 高俊发156页 △X=112.28 高俊发156页 tmVQ 3760.26 d6.26 h6024（2）实际水力停留时间ts Vts(1R)Q 3760.17 d4.08 h(10.5)60248．剩余污泥量△X △X＝a Q Lr－bVX＇ 式中 a——污泥产率系数，取a＝0.6 b——污泥自身氧化率，取b＝0.05 △X＝a Q Lr－bVX＇ ＝0.6×60×24×0.18-0.05×376×2.3 ＝112.28 kg/d 9．污泥龄θC θC＝7.7 d CVX'X 3762.37.7 d112.28 二、池体结构设计 选用推流式曝气池，廊道式、鼓风曝气。 确定曝气池各部分尺寸。 1．曝气面积 4 / 15 曝气池设计计算 设2组曝气池，每组容积为V/n 备 注 魏先勋305页 F1＝125m2 魏先勋303页 B=2.5m 魏先勋314页 L＝50m 王燕飞116页 Lˊ=16.67m Hˊ＝2 m V376188m3 n2取池有效水深H=1.5m 则每组曝气池的面积F1 VnH 188 125m21.5F12．曝气池宽度B 取池宽B=2.5m B2.51.67 H1.5介于1～2之间，符合要求。 3．池长L F1B 125 50m2.5LL502010 符合要求 B2.54．曝气池的平面形式 设曝气池为三廊道式，则每廊道长 L'L5016.67 m 33具体尺寸见图1。 5．曝气池总长度Hˊ 取超高为0.5m 5 / 15

Hˊ＝H +0.5＝1.5+0.5＝2 m 6 / 15

曝气池设计计算 6．进水方式 为使曝气池在运行中具有灵活性，在进水方式上设计成既可集中从池首进水，按传统活性污泥法运行，又可沿配水槽多点分散进水，按阶段曝气法进行，还可沿配水槽集中从池中部某点进水，按生物吸附再生法运行。 60 5 备 注 36 图1 曝气池的平面形式 7 / 15

曝气池设计计算 三、曝气系统的设计计算 1．需氧量计算 （1）日平均需氧量O2 O2＝a′QLr + b′VX′ 式中 a′——微生物氧化分解有机物过程中的需氧率； b′——污泥自身氧化需氧率。 取a′= 0.5 b′= 0.15 O2 = 0.5×60×24×0.18 + 0.15×376×2.3 =259.32 kgO2/d =10.8kg/h （2）去除每公斤BOD5需氧量ΔO2 备 注 魏先勋305页 O2 =10.8kg/h ΔO2＝1 O2max=11.89 kg/h b'Ns0.15 0.50.31 kgO2/kgBOD5O2a'（3）最大需氧量O2max O2max＝a′QLrK + b′VX′ 考虑BOD5负荷变化，最大需氧量变化系数K=1.2 O2max = 0.5×60×24×0.18×1.2+0.15×376×2.3 =285.24 kgO2/d =11.89 kg/h 曝气池设计计算 8 / 15

备 注 2．供气量 采用膜片式微孔曝气装置，距池底0.2m，故淹没水沉为3.3m，最高水温采用30℃。 （1）溶解氧饱和度CS 查三废P500表得：水温20℃时，CS（20）=9.17mg/L 水温30℃时，CS（30）=7.63mg/L （2）曝气器出口绝对压力Pb Pb = P + 9.8×103H 式中 P——标准大气压，P=1.013×105Pa H——曝气器安置深度，H =3.3m Pb =1.013×105+9.8×103×3.3 =1.337×105Pa （3）空气离开曝气池面时，氧的百分比Ot 此部分公式见三废500至505页 Pb = 1.337×105Pa Ot＝17.9％ Csb(30)= 8.29mg/L Ot21(1EA)100% 7921(1EA)式中 EA——氧转移率，%，对膜片式微孔曝气器，选EA=18% Ot21(118%)100%17.9% 7921(118%)（4）曝气池混合液平均饱和浓度Csb(T) 按最不利温度考虑 T=30℃ CSb(30)CS(30)(Pb1709)5422.026101.33710517.9 7.63() 5422.02610 8.29 mg/L曝气池设计计算 9 / 15

备 注 （5）20℃条件下，脱氧清水充氧量R0 R0=38.75kg/h R0CSb(30)C1.024(T20)RCS(20) R0max= 46.49kg/h GS= 717.59m3/h GSmax= 860.93m3/h 式中 R——实际条件下充氧量，O2=216kgO2/h α——废水液相传质系数KLa的修正系数，取α=0.8 β——废水CS的修正系数，取β=0.9 ρ——压力修正系数，取ρ=1 C——氧实际浓度，取C = 2 mg/L 23.49.170.80.918.292.01.024(3020) 38.75 kg/hR0（6）最大时需氧的充氧量R0max 28.089.170.80.918.292.01.024(30220) 46.49 kg/hR0max（7）曝气池平均时供气量GS GS R00.3EA38.75 717.59 m3/h0.30.18 （8）最大时供气量GSmax GSmax R0max0.3EA46.49860.93 m3/h0.30.18 （9）去除每公斤BOD5的供气量 10 / 15

曝气池设计计算 GS717.5966.44m3/kgBOD5 QLr600.18（10）每m3污水的供气量 备 注 66.44m3/kg 11.96m3/ m3 此部分设计参考高俊发141页、魏先勋305、三废505、512页 曝气器总数2160个 曝气器的配气量3.67m2/h GS717.5911.96 m3/m3污水 Q603．空气管计算 按曝气池平面图布置空气管道，在相邻两个廊道的隔墙上设一根空气干管，共六根干管。在每根干管上设六对配气竖管，共12条配气竖管。全曝气池共设72条配气竖管。 （1）每根竖管的供气量 GSmax860.9311.96 m3/h 7272（2）空气扩散器总数 曝气池平面面积36×60=2160m2 取微孔曝气器服务面积1m2 曝气器总数：21602160个 1（3）每根竖管上安设的曝气器数目 216030个 72（4）每个曝气器的配气量 GSmax3.67m3/h 2160在膜片式曝气器范围内。 （5）空气管道计算 将已布置的空气管路及曝气器绘制成空气管路计算图，用以计算。 11 / 15

曝气池设计计算 管道采用焊接钢管，风管接入曝气池时，管顶应高出水面至少0.5m， 以免回水。选择一条从鼓风机开始的最远最长的管路作为计算管路，管路图见图2。进行空气管路计算见列表。 图2 空气管路计算图 10 备 注 1 10 5 5 10 10 12 / 15

空气管路计算表

管 段 编 号 管段长度L(m) 流量 m3/h 空气流速(m/s) 管径D(mm) 配 件 管道当量管道计算长度L0(m) 长度L+L0 压力损失 i h1+h2 17~16 16~15 15~14 14~13 13~12 12~11 0.5 0.5 0.5 0.5 0.25 1.8 3.67 7.34 11.01 14.68 18.35 36.7 5.19 23 23 23 23 23 50 弯头1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个异形管1个 闸门1个弯0.45 1.19 1.19 1.19 1.19 2.14 0.95 1.69 1.69 1.69 1.44 3.94 0.65 1.30 3.726 6.316 9.669 1.044 0.61 2.16 6.17 10.46 13.64 4.03 11~10 6.45 110.1 4.00 100 头3个四通1个异形管1个 8.58 15.03 0.249 3.67 10~9 9~8 8~7 7~6 6~5 5~4 4~3 3~2 2~1 总计 5.5 5.5 5.5 5.5 5.5 17.8 10 5 30 220.2 440.4 660.6 880.8 1101 1322 8.00 15.58 10.34 13.85 9.74 11.69 100 100 150 150 200 200 250 350 450 三通1个 四通1个 四通1个异形管1个 四通1个 四通1个异形管1个 弯头2个四通1个 三通1个异形管1个 三通1个异形管1个 三通1个异形管1个 4.65 2.10 3.99 3.42 5.63 12.87 20.29 30.39 41.09 14.08 0.968 7.6 9.49 8.92 3.582 1.150 1.684 13.36 26.68 10.69 14.72 6.56 25.43 30.46 13.77 28.84 211.25 11.13 0.601 30.67 0.846 30.29 1.026 35.39 0.397 71.09 0.414 2643.9 14.97 3965.8 11.46 7931.5 13.86 100.8 7931.5 13 / 15

曝气池设计计算 空气管总压头损失∑(h1+h2) =211.25×9.8 =2.07 KPa 膜片式曝气头压力损失为5KPa 总压头损失：2.07 + 5 = 7.07 KPa 为安全计算，取9.8 Kpa。 4．鼓风机的选用 （1）总风量确定 污泥提升不用空气提升器，不消耗空气。考虑缺氧、二级好氧及其他非工艺设备用气，总供气量为 最大时：GSTmax=3Gsmax=3×7931.5=23794.5m3/h=396.6 m3/min 平均时：GST=3Gs=3×6609.3=19827.9m3/h=330.5 m3/min （2）风压确定 曝气器安装在距池底0.2m H = (h1 + h2 + h3 + h4) ×9.8 式中 h1——空气管道沿程损失，mH2O h2——空气局部阻力，mH2O h3——曝气头安置深度 h4——空气扩散阻力（曝气装置） H——鼓风机所需压力 KPa H =（3.5－0.2 +1.0）×9.8 = 42.14 Kpa （3）选型号 根据所需压力及空气量，选用（ ）型离心鼓风机（ ）台，该型风机风压（ ）Kpa，风量（ ）m3/min，正常条件下，（ ）台工作，（ ）台备用。高负荷时，（ ）台工作，（ ）台备用。 14 / 15

备 注 总压头损失9.8 Kpa

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