曝气池的设计讲解

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1、 5、 曝气池工艺设计计算 理论方法和经验方法的结合, 理论方法所需要 的参数可以经过试验确定或根据经验确定; 经验方法直接以经验数据,无理论依据. 1 -有机负荷率设计法 有两种方法，即：活性污泥负荷率（简称污泥负荷）和曝气区容积 负荷率（简称容积负荷）。 l污泥负荷：单位重量活性污泥在单位时间内所承受/降解的BOD量。 l容积负荷：单位容积曝气区在单位时间内所承受/降解的BOD量 曝气池中污泥浓度 曝气池进水平均BOD5 R：回流比； r：二沉池中污泥综合系数，一般为1.2； f ：MLVSS/MLSS 以有机物去除量为基础 在计算曝气池容积时，耍正确确定Ls和X 。 污泥负荷Ls o 考

2、虑内容：处理水质的要求，污泥的沉降性能。一般欲得90以 上的去除率，SVI若在80150范围内，污泥负荷应在0.20.5kg kgd范围内。 o 要求氮达到硝化阶段时，则Ls常采用0.3kgkgd； 混合液悬浮固体浓度X o 采用较高的污泥浓度可以缩小曝气池容积，但要使浓度保持在较高的水平，至少 要考虑曝气系统和污泥回流系统（二沉池的浓缩能力及污泥回流设备的能力）能 否满足要求。 o 污泥浓度(MLSS)随运行方式而异，一般采用26gL。 采用曝气池容积负荷及曝气时间作为设计参数，应注明曝气池混合液所需 维持的污泥浓度。 采用曝气时间作为设计参数时，还应注明是否包括回流污泥量。 n曝气池体积计

3、算公式： n需氧量计算公式： （1）根据有机物降解和内源代谢需氧率计算 a 平均转化1kg的BOD的需氧量，kg/kg；b微生物(以VSS计)自身 氧化的需氧量，kg/kgd；a，b可以由经验获得，见下页表 运行方式abO2 完全混合 0.42 0.53 0.11 0.188 0.71.1 生物吸附0.71.1 传统0.81.1 延时曝气1.41.8 污水种类ab污水种类ab 石油化工废水0.750.16炼油废水0.550.12 含酚废水0.56制药废水0.350.354 漂染废水0.50.60.065造纸废水0.380.092 合成纤维废水0.550.142 活性污泥法处理城市污水时废水的a

4、、b值 部分工业废水的a、b值 （2）根据微生物对有机物的氧化分解需氧量率计算 l污染物转化的需氧量（理论BOD，称作BODL） 因为 l形成剩余污泥的需氧量：1.42Px Px=VX/c EA：曝气系统的充氧效率。空气量： 标准状态需氧量： Cs：不同温度下的溶解氧饱和浓度； ：海拔不同引起的压力系数， p/1.043*106 CL：曝气池平均溶解氧浓度，一般取2mg/L ，：修正系数，一般分别取0.85、0.95。 F:曝气扩散设备堵塞系数，一般0.65-0.9 设计计算过程如下：设计计算过程如下： 1. 确定污泥负荷：一般根据经验确定，可以参看表； 2. 确定所需微生物的量：即污泥浓度-

5、X； 3. 计算曝气池有效容积； 4. 确定曝气池的主要尺寸； 5. 确定所需空气量。 例题1：某城市日废水排放量为60000m3，时变化系数为1.3，BOD5 为235mg/L，拟采用活性污泥法进行处理，要求处理后出水BOD5为 25mg/L，试计算该活性污泥法处理系统的曝气池体积、需氧量、供气量 、鼓风机出口风压、污泥回流比、剩余污泥量。 校核 最大时需氧量与平均时需氧量之比 (a) 空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）计算如下： Pb=1.013105+9.8103H（水深) =1.013105+9.81034.0 =1.405105Pa max 17827 池体工艺尺寸的确定 n单元数：

6、不小于2组； n廊道数：不少于3个 n有效水深（h2）：3.5-4.5m n廊道长宽比L/b：5-10 n廊道宽深比b/h2:1-2 n池长L：30（50-70） n总高度H：超高h10.3-0.5m； h2；扩散器按照高度h30.1-0.2m n设4组曝气池,每组容积 :10682/4=2670m3. n池深取4m,则每池面积 S=2670/4=668m2, n池宽取5m:规定宽深比1-2. n则池长668/5=134m,:规定长宽比 10. n设5廊道,单廊道长134/5=27m, n池总高为4+0.5(超高)=4.5m 5廊道式曝气池 曝气管道系统设计 n空气量、管径、流速、管道阻力损失

7、、风 机压力、风机台数等 n风管系统的计算 1）风管系统包括由风机出口到充氧装置的管道，一般 用焊接钢管。 2）曝气池的风管联成环网（大中型水厂，小厂为枝状 ），以增加灵活性。管端高出水面0.5m。 3）风管中空气流速： 干、支管：1015m/s。 竖管、小支管：45m/s 4）根据经济流速和通过的空气流量，按图确定空气管 径。 5）管路计算包括：布置管道系统，确定每段最大输气量，根据 流量和经济流速计算管径；计算压力损失。 空气管道的压力损失=摩擦损失+局部损失 流速 流量 管径 空气管计算图 空气管道的压力损失包括摩擦损失（沿程）和局部损失两部分。摩擦损失 根据直管长度及流速按下图进行计算

8、，计算时必须按管内温度和该段管内 压力进行修正。局部损失应根据各配件特征，换算成相应的折算长度，再 按图 计算 空气管计算 图 各配件的折算长度L0按下式计算： D-配件的直径，m； K-折算系数(表 表 长度折算系数 配件名 称 等径直流三 通 异径直流三 通 转弯三 通 弯头大小头球阀角阀闸阀 K值0.330.420.671.330.40.70.10.22.00.90.25 【例】 已知曝气池的供气量Gs5040m3h，鼓风机房至曝气池干管 总长44m，管段上有弯头5个，闸阀2个，计算输气于管的直径和压力损 失。 解 干管上无支管，故采用同一直径。查图，通过Gs5040m3h和v 15ms

9、，两点作一直线，交管径线于一点，得管径为350mm。配件 折算长度为： 故干管计算长度为：44+55.2992(m)。计算水温为30，管内空气 压力为60kPa，查图，空气量84m3min 管径350mm 温度30 空气压 力60kPa 摩擦损失h，得h5.3kPa1000m。故管道压力损失：kPa 根据P111的表得到：0.635*99.2*9.8/1000= v5）空气管系统计算： 按附图所示曝气池平面图布置空气管道，在相邻的5个廊道的隔 墙上设一根干管，共5根干管。在每根干管上设7对配气竖管 ，共14条配气竖管。全曝气池共设70条配气竖管。每根竖管 的供气量为： 17827/70=254

10、.6 m3/h 曝气池平面面积为： 27525=1350m2 每个空气扩散器的服务面积按0.50 m2计，则所需空气扩散器的 总数为： 1350/0.50=2718个 为安全计，本设计采用2718个空气扩散器，每个竖管上安设的 空气扩散器的数目为： 2718/70= 54个 每个空气扩散器的配气量为： 17827/1350=13.2 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 如下，用以计算。 空气管路计算图(1) 空气管路计算图 (2) 5根 7对 45m 36m 4.5m 45个曝气头 9*5 4.5m 5m 选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路。在空

11、气 流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管道计算。 空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应 的流速按附录2加以确定。计算结果列入计算表中第6项。 风管中流速一般：干、支管 10-15m/s； 竖管、小支管 4-5m/s。 空气管路的局部阻力损失，根据配件的类型按式 L0=55.5KD1.2 ；K-长度换算系数 折算成当量长度损失l0，并计算出管道的计算长度l0+l(m)，（l为管 段长度）计算结果列入计算表中的第8、9两项。 空气管道的沿程阻力损失，根据空气管的管径（D）mm、空气 量m3/min、计算温度和曝气池水深，查附录3求得，结果列入 计算表的第10项。 9项

12、与10项相乘，得压力损失h1+h2，结果列入计算表第11项。 将表中11项各值累加，得空气管道系统的总压力损失为： (h1+h2)=284.729.8=2.790kPa （一般小于4.9） 配件 长度换算系数 三通：气流转变 直流异口径 直流等口径 弯头 大小头 球阀 角阀 闸阀 1.33 0.42-0.67 0.33 0.4-0.7 0.1-0.2 2.0 0.9 0.25 长度换算系数 网状膜空气扩散器的压力损失为12.42kPa（一般4.99.8），则 总压力损失为： 2.790+12.42=15.210kPa（小于14.7，及 1.5m水柱） 为安全计，设计取值16kPa。 (6)空压

13、机的选定 空气扩散器安装在距曝气池池底0.2 m处，因此，空压机所需压力 为 P=（H+1.5）=(4.2-0.2+1.5)9.8=53.9kPa 空压机供气量： 最大时：7778+8334=16112 m3/h=268.5 m3/min 平均时：6611+8334=14945 m3/h=249 m3/min 根据所需压力及空气量，决定采用LG60型空压机6台。该型空压机 风压70kPa，风量60 m3/min。 正常条件下4台工作，2台备用，高负荷时5台工作，1台备用。 式中：h1管路沿程阻力损失（Pa） h2管路局部阻力损失（Pa） h3曝气器的阻力损失（Pa） 查产品样本 h4曝气器安装深度（m9.8103Pa） h5所在地区的大气压（Pa） （4）空压机所需压力H 估算空压机所需压力P= （5）鼓风机的选择 同型号：3台 备用1台 4台 备用2台 1.5mH2O柱 鼓风曝气压缩空气的绝对压力P 管段 编号 管段 长度L m 空气流量 空气 流速 v m/s 管径 D mm 配件 管段 当 量 长度 L0 m 管段计 算长度 L0+L m 压力损失h