2曝气池设计计算.docx

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2曝气池设计计算

第二部分：

生化装置设计计算书

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

备注

一、工艺计算（采用污泥负荷法计算）

魏先勋305页

BOD去除率

E＝90％

NS＝0.3

三废523页

1．处理效率E

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

2．污水负荷NS的确定

选取NS＝0.3kgBOD5／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）

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%

曝气池设计计算

备注

kg/m3

（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＝2.3kg/m3

（3）污泥回流浓度Xr

4．核算污泥回流比R

R＝49%，取50%

5．容积负荷Nv

Nv＝X＇Ns

＝2.3×0.3＝0.69kgBOD5/m3·d

6．曝气池容积V

式中Q——设计流量，m3/d。

7．水力停留时间

X＝3.3kg/m3

魏先勋305页

X＇=3.3kg/m3

高俊发137页

Xr＝10kg/m3

高俊发137页

R＝50%

魏先勋305页

Nv＝0.69

魏先勋305页

V＝7513m3

曝气池设计计算

备注

（1）名义水力停留时间tm

（2）实际水力停留时间ts

8．剩余污泥量△X

△X＝aQLr－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＝aQLr－bVX＇

＝0.6×1200×24×0.18-0.05×7513×2.3

＝2246.6kg/d

9．污泥龄θC

魏先勋305页

tm＝6.26h

ts＝4.08h

高俊发156页

△X=2246.6

高俊发156页

θC＝7.7d

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

曝气池设计计算

备注

设4组曝气池，每组容积为V/n

取池有效水深H=3.5m

则每组曝气池的面积F1

2．曝气池宽度B

取池宽B=5m

介于1～2之间，符合要求。

3．池长L

符合要求

4．曝气池的平面形式

设曝气池为三廊道式，则每廊道长

具体尺寸见图1。

5．曝气池总长度Hˊ

取超高为0.5m

Hˊ＝H+0.5＝3.5+0.5＝4m

魏先勋305页

F1＝536.7m2

魏先勋303页

B=5m

魏先勋314页

L＝107.3m

王燕飞116页

Lˊ=36m

Hˊ＝4m

曝气池设计计算

备注

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

36

图1曝气池的平面形式

曝气池设计计算

备注

三、曝气系统的设计计算

魏先勋305页

O2=216kg/h

ΔO2＝1

O2max=259.2kg/h

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′=0.5b′=0.15

O2=0.5×1200×24×0.18+0.15×7513×2.3

=5184kgO2/d

=216kg/h

（2）去除每公斤BOD5需氧量ΔO2

（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=1.4

O2max=0.5×1200×24×0.18×1.4+0.15×7513×2.3

=6220.8kgO2/d

=259.2kg/h

曝气池设计计算

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

式中EA——氧转移率，%，对膜片式微孔曝气器，选EA=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℃

此部分公式见三废500至505页

Pb=

1.337×105Pa

Ot＝17.9％

Csb（30）=

8.29mg/L

曝气池设计计算

备注

（5）20℃条件下，脱氧清水充氧量R0

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=2mg/L

（6）最大时需氧的充氧量R0max

（7）曝气池平均时供气量GS

（8）最大时供气量GSmax

（9）去除每公斤BOD5的供气量

R0=356.9kg/h

R0max=

428.3kg/h

GS=

6609.3m3/h

GSmax=

7931.5m3/h

曝气池设计计算

备注

（10）每m3污水的供气量

3．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

（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：

（3）每根竖管上安设的曝气器数目

（4）每个曝气器的配气量

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。

30.6m3/kg

5.51m3/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

曝气池设计计算

备注

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

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

管道当量长度L0（m）

管道计算长度L+L0

压力损失

i

h1+h2

17~16

0.5

3.67

23

弯头1个

0.45

0.95

0.65

0.61

16~15

0.5

7.34

23

三通1个

1.19

1.69

1.30

2.16

15~14

0.5

11.01

23

三通1个

1.19

1.69

3.726

6.17

14~13

0.5

14.68

23

三通1个

1.19

1.69

6.316

10.46

13~12

0.25

18.35

23

三通1个

1.19

1.44

9.669

13.64

12~11

1.8

36.7

5.19

50

三通1个异形管1个

2.14

3.94

1.044

4.03

11~10

6.45

110.1

4.00

100

闸门1个弯头3个四通1个异形管1个

8.58

15.03

0.249

3.67

10~9

5.5

220.2

8.00

100

三通1个

4.65

14.08

0.968

13.36

9~8

5.5

440.4

15.58

100

四通1个

2.10

7.6

3.582

26.68

8~7

5.5

660.6

10.34

150

四通1个异形管1个

3.99

9.49

1.150

10.69

7~6

5.5

880.8

13.85

150

四通1个

3.42

8.92

1.684

14.72

6~5

5.5

1101

9.74

200

四通1个异形管1个

5.63

11.13

0.601

6.56

5~4

17.8

1322

11.69

200

弯头2个四通1个

12.87

30.67

0.846

25.43

4~3

10

2643.9

14.97

250

三通1个异形管1个

20.29

30.29

1.026

30.46

3~2

5

3965.8

11.46

350

三通1个异形管1个

30.39

35.39

0.397

13.77

2~1

30

7931.5

13.86

450

三通1个异形管1个

41.09

71.09

0.414

28.84

总计

7931.5

曝气池设计计算

备注

空气管总压头损失∑（h1+h2）=211.25×9.8=2.07KPa

膜片式曝气头压力损失为5KPa

总压头损失：

2.07+5=7.07KPa

为安全计算，取9.8Kpa。

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=396.6m3/min

平均时：

GST=3Gs=3×6609.3=19827.9m3/h=330.5m3/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=42.14Kpa

（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。

总压头损失9.8Kpa