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1、摘要：生物处理技术是目前十分普遍的一种水处理方法，目前我们应用的生物方法包括：活性污泥法、生物膜法、生物塘法、 厌氧生物法等，其中活性污泥法最主要的生物处理方法，大多数的活性污泥法中都要有曝气这个环节，因此曝气池的建设就显 的十分重要。现实设计中，曝气池的设计需要注意许多的问题，并且要根据有关公式和实际污水处理的要求以及水质条件来确 定和计算。关键词：曝气池设计计算 活性污泥法 设备选择20世纪后期，我国许多城市饱尝了供水不足和水质污染的双重苦果；21世纪初期，更多的城市将面临水危机的严峻挑战。 为此，各界人士纷纷建言献策，以寻找化解水危机的灵丹妙药”，这显然是个跨世纪的难题，因为导致水危机的
2、原因及过程非 常复杂，化解水危机便成了一项更加复杂的系统工程。目前我们主要从两个方面着手处理水污染和供水不足的问题：一是加强 保护现有的淡水资源，进行节水工程改建项目，将使用水的量控制在最小化，大力发展中水回用技术；二是加强污水处理力度， 维持越来越紧缺的水资源，这就需要坚强污水处理工艺的设计和研究，强化处理效果。由于一般的物理处理或者化学出理，对 于污染物质的降解效果十分有限，并且还经常带来二次污染，因此生化处理方式将是污水处理方式发展的方向，并且由于基本 没有二次污染因此值得大力推广。生化处理中一般采用活性污泥法，其主要的工艺流程包括：预处理一一初次沉淀一一混合一一曝气一一二次沉淀，曝气是
3、 活性污泥法处理废水的重要环节，曝气在曝气池中完成。因此曝气池的设计在整个生化处理工艺设计中也就占到十分重要的地 位。按照曝气的方式不同，曝气池的分类也各不相同，一般情况下，我们可以分为推流式曝气池和完全混合型曝气池两种，各 种不同的曝气方式设计的参数也是不相同的，这主要是根据实际条件来进行相应的调整。曝气设备的选择则是经济效益和运行 成本控制的关键。曝气池的设计计算主要包括：曝气池容积的计算；池体设计；需氧量和供氧量的计算。（一）曝气池容积的计算计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。一般采用污泥负荷，计算过 程如下：（1）确定污泥负荷污泥负荷一般根
4、据经验值确定，可以参照有关成熟经验中的数值。表1 ：部分活性污泥工艺参数和特点.、一、污泥负荷容积负荷水力停留时间BOD5去kgBOD5/kgMLSSkgBOD5/m3.d/h除率/%用于低浓度生活传统活性污泥法完全混合5-150.20.40.30.81500-30004-80.250.75 85-95污水、易受冲击负荷的影响可用于一般污 水，耐冲击负荷;法5-150.20.60.62.42500-40003-50.251.0 85-95易发生丝状菌膨胀阶段进水5-150.20.40.41.42000-35003-50.250.75 8595应用范围广泛用于中等浓度的改良曝气0.20.51.5
5、5.00.22.4200-1000(10003000)注1.5-3(0.51.0)0.050.25 60-75污水，出水中可能含有细胞组织用于现有处理系接触稳定5-150.20.60.91.2(400010000)释（36）0.51.5 80-90统的改扩建和小型处理厂工艺灵活，适用于小城镇、小型延时曝气20-300.050.150.150.253000-600018360.51.5 75-95处理厂和需要消化的场合适用于用涡轮曝气机供氧且控制高负荷法5-100.41.51.6-164000-100002-41.05.0 75-90絮体大小的一般污水处理厂适用于高浓度废水且可用空间狭纯氧曝气3
6、-100.251.01.6-.3.22000-50001-30.250.5 85-95窄的地方，能抵抗冲击负荷适用于小城镇，氧化沟10-300.050.300.10.23000-60008-360.751.5 75-95有大片可用土地，供氧灵活适用于小城镇，SBR/0.050.30.10.2415005000.备注12-50/85-95可用土地较小的地方，供氧灵活适用于一般的高深井曝气/0.55.0/0.5-5/85-95浓度废水，该工艺可抵抗冲击负荷合并硝化0.100.25常用的生物脱氮0.10.322000-25006-150.51.5 85-95工艺（0.020.20）解工艺适用于现有处
7、理单独硝化0.050.20系统的升级及氮0.050.162000-35003-60.502.00 85-95工艺（0.040.15）的排放标准严格的地方注：接触迟释：污泥稳定池 解：TKN/MLVSS 备注：MLVSS/m变化决定于运行周期（2）确定所需要微生物的量微生物的量（XV）是由所要处理的有机物的总量和单位微生物在单位时间内处理有机物的能力（即污泥负荷）决定的。根据污泥负荷的定义：Ns=Q（SO-Se）/（XV），可得公式如下：（XV）= Q（So-Se）/ Ns式中：V曝气池容积，m3Q进水设计流量，m3/dSO进水的BOD5浓度，mg/LSe出水的BOD5浓度，mg/LX混合液挥发
8、性悬浮固体，（MLVSS）浓度mg/LNs污泥负荷，kgBOD5/（kgMLVSS.d）.（3）计算曝气池的有效池容确定了微生物的总量后，需要有污泥浓度的数值才能计算曝气池的容积。污泥浓度根据所用工艺的污泥浓度的经验值选择， 一般在30006000mg/L之间。经过实验或其他方式确定了回流比、SVI值后也可以根据下式计算：X=Rrf106/SVI(1+R)式中：R污泥回流比，%r二次沉淀池中污泥综合系数，一般为1.2左右fMLVSS/MLSS曝气池容积的计算公式如下：V=（VX）/X=Q（SOSe）/（XNS）式中：Q废水量，m3/dQ（S-Se） 每天的有机基质降解量，kg/dV曝气池有效容
9、积，m3（4）确定曝气池的主要尺寸主要确定曝气池的个数、池深、长度以及曝气池的平面形式等。按照每日的处理量来确定池体的个数，同时，由于工艺的 不同，曝气池的式样和个数各不相同，因此在实际的设计中需要我们有现场的实际地形图和整体效果图来做依据，这样设计出 来的池体才可以满足工艺处理需要，并且与周围的环境和谐一致。2、动力学方法也可用动力学方法计算曝气池的容积。计算过程如下：（1）确定所需的动力学常数的值包括Y、Kd、Ks、umax,在没有实验数据时可以根据表2、表3选择适当的数值。表2：生活污水的Y、Kd值产率系数（Y）衰减系数（Kd）0.40.8mgVSS/mgBOD50.00200.0029
10、h-10.250.45mgVSS/mgCOD表3：几种工业废水的Y、Kd值工业废水名称YKd工业废水名称YKd合成纤维废水0.380.10纸浆和造纸废水0.760.016亚硫酸盐浆粕废水0.550.13制药废水0.77/含酚废水0.70/酿造废水0.93(2) 确定污泥龄根据公式 1/6 min= (YxumaxxSO/ SO+Ks)-Kd可以确定 0min 值。emin=1/(YXUmaX-Kd)式中：umax基质达到饱和浓度时，微生物的最大比增殖速率，d-i实际活性污泥处理系统工程中所采用的6C(污泥龄.d)值，应大于6min值，实际取值按公式1/6min= Yxumax-Kd乘 以安全系
11、数。安全系数一般在220。也可以根据经验进行取值，参照表1数据。(3) 确定所需的微生物量根据公式1/6C=Yxumaxx(SO-Se)/ (SO-Se)+KsIn SO/ Se-Kd来确定微生物的量，可以得到微生物量的计 算公式：(XV)=Q0CY(SO-Se)/(1+Kd6C)(4) 确定曝气池的容积首先确定微生物浓度，其方法与前面的负荷设计法相同。V=(VX)/X(5) 根据有关公司对出水浓度进行校核；或者根据污泥负荷的定义对污泥负荷进行校核。这两种方法取其中一种就可以。(二) 需氧量和供气量的计算1、需氧量活性污泥的正常运行，除需要有性能良好的活性污泥以外，还需要进行充足的氧气供应，活
12、性污泥法处理系统的日平均需 氧量(02)可按公式1/0C=YNs-Kd计算，去除1kgBOD5的需氧量(八02)根据下式计算，也可根据经验数据选用。ao2= /Ns废水a、b的值和部分工业废水的a、b值可以从表4、表5选取。表4：活性污泥法处理城市废水时的废水a、b和AO2的值表5：部分工业废水的a、b值污水名称ab污水名称ab石油化工废水0.750.16炼油废水0.550.12含酚废水0.56亚硫酸浆帛废水0.400.185漂染废水0.50.60.065制药废水0.350.354合成纤维废水0.550.142制浆造纸废水0.380.0922、供气量在需氧量确定以后，取一定的安全系数，得到实际
13、需氧量（Ra），并转化为标准状态需氧量（Ro）。公式如下：Ro= RaCs/a（BpCS（T）-CT）x1024（T-2。）式中：CS在1.03x105Pa条件下氧的饱和浓度，mg/LX混合液挥发性悬浮固体，（MLVSS）浓度mg/L在实际工程中，所需要的空气量比标准条件下所需要的空气量要多33%61%，具体在工程中需要的空气量可以根据实 际情况来确定，在标准状态需氧量确定之后，根据不同设备厂家的曝气机样本和手册，计算出总的能耗。总能耗确定后，就可以确定曝气 器的数量。鼓风曝气要确定其供气量，公式为：Gs=Ro/03XEA式中：Gs 空气量Ea曝气系统的充氧效益计算出空气量后，根据鼓风机的样本
14、便可以确定鼓风机的数量和型号。（三）曝气设备的选择（1）曝气设备所具有的功效 产生并维持有效的气水接触，并且在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度； 在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动； 维持液体的足够速度，以使水中的生物固体处于悬浮状态。各种曝气设备的特点是各不相同的，因此曝气设备的用途和使用的范围也就有各种不同，因此，在工艺设计中，要根据实 际的需要和企业所能够承担的成本来选择曝气设备，现有的曝气设备分为两大类：淹没式曝气器和表面曝气器（表6：废水处 理中的曝气设备表6：废水处理中的曝气设备设备特点用途（1）淹没式曝气器鼓风机细气泡系统中等气泡用多孔扩散板或者扩散管产生气泡各种活性污泥法系统粗气泡系统用塑料或者布包管子产生气泡各种活性污泥法用孔
