曝气池的设计

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XVQSLs0XLVQSLSV0)1(103RSVIRrfX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）。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。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BOD5R：回流比；r：二沉池中污泥综合系数，一般为1.2；f：MLVSS/MLSSXVSQLs）（’e0S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考虑内容：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80～150范围内，污泥负荷应在0.2～0.5kg／kg·d范围内。要求氮达到硝化阶段时，则Ls常采用0.3kg／kg·d；混合液悬浮固体浓度Xo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2～6g／L。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。曝气池体积计算公式：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VSLQSXLQSV00VeVXbSSQaO')('02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/kg·d；a’，b’可以由经验获得，见下页表运行方式a’b’O2完全混合0.420.530.110.1880.7－1.1生物吸附0.7－1.1传统0.8－1.1延时曝气1.4－1.8污水种类a’b’污水种类a’b’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0.5－0.60.065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’、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污染物转化的需氧量（理论BOD，称作BODL）0()0.68VSSLqBOD50.68LBODBOD因为形成剩余污泥的需氧量：1.42Px01.420.68VSSxqP总需氧量总需氧量总需气量=23%氧的密度总需气量实际需气量=安全系数氧利用量Px=VX/cFCCsCsOOtLtS)20()()20(2024.1)(ASEOGs28.0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；ρ：海拔不同引起的压力系数，ρ＝p/1.043*106CL：曝气池平均溶解氧浓度，一般取2mg/Lα，β：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：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-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。rSVI10X6rd/kgMLSSkgBOD25.09.075.06.180185.0L52fSKes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=1.013×105+9.8×103H（水深)=1.013×105+9.8×103×4.0=1.405×105Pamax17827XXXRr池体工艺尺寸的确定单元数：不小于2组；廊道数：不少于3个有效水深（h2）：3.5-4.5m廊道长宽比L/b：5-10廊道宽深比b/h2:1-2池长L：30（50-70）总高度H：超高h10.3-0.5m；h2；扩散器按照高度h30.1-0.2m设4组曝气池,每组容积:10682/4=2670m3.池深取4m,则每池面积S=2670/4=668m2,池宽取5m:规定宽深比1-2.则池长668/5=134m,:规定长宽比10.设5廊道,单廊道长134/5=27m,池总高为4+0.5(超高)=4.5m5廊道式曝气池来自初次沉淀池来自空压机站回流污泥井来自污泥泵站回流污泥去二次沉淀池中间配水渠后配水渠前配水渠回流污泥井出水ⅠⅡⅢⅣⅤⅤⅣⅢⅡⅠ进水空气干管空气干管图17-38曝气池平面图曝气管道系统设计空气量、管径、流速、管道阻力损失、风机压力、风机台数等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：10~15m/s。竖管、小支管：4~5m/s4）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21hhh管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，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0.330.42~0.671.330.4~0.70.1~0.22.00.90.25【例】已知曝气池的供气量Gs＝5040m3／h，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Gs＝5040m3／h和v＝15m／s，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+55.2＝99．2(m)。计算水温为30℃，管内空气压力为60kPa，查图，空气量84m3／min管径350mm温度30℃空气压力60kPa摩擦损失h，得h＝5.3kPa／1000m。故管道压力损失：kPa根据P111的表得到：0.635*99.2*9.8/1000=5）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=254.6m3/h曝气池平面面积为：27×5×2×5=1350m2每个空气扩散器的服务面积按0.50m2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=13.2m3/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45m36m4.5m45个曝气头9*54.5m5m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)=284.72×9.8=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1.330.42-0.670.330.4-0.70.1-0.22.00.90.25长度换算系数网状膜空气扩散器的压力损失为12.42kPa（一般4.9~9.8），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)空压机的选定空气扩散器安装在距曝气池池底0.2m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=16112m3/h=268.5m3/min平均时：6611+8334=14945m3/h=249m3/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60m3/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。4321hhhhH321hhhKPa8.9H5.1h4台数来确定鼓风机的型号与根据hhhhHGQ4321s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（m＝9.8×103Pa）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P554321hhhhhhP管段编号管段长度Lm空气流量空气流速vm/s管径Dmm配件管段当量长度L0m管段计算长度L0+Lm压力损失h1+h2m3/hm3/min9.8Pa/m9.8(Pa)123456789101121-200.503.160.0532弯头1个0.621.120.1800.2020-190.506.320.1132三通1个1.181.680.3200.5419-180.509.480.1632三通1个1.181.680.6501.0918-170.5012.640.2132三通1个1.181.680.9001.5117-160.2515.800.2632三通1个异形管1个1.271.521.2501.9016-150.9028.440.476.3040三通1个异形管1个1.672.5722.21057.0815-140.9056.880.953.5875四通1个异形管1个3.544.440.3011.3414-136.75139.042.324.91100闸门1个弯头3个三通1个11.3018.050.3887.0013-124.80278.084.639.83100四通1个异形管1个6.4111.211.47916.5812-114.80556.169.278.75150四通1个异形管1个10.2515.050.69610.4711-104.80834.2413.9013.13150四通1个异形管1个10.2515.051.52322.9210-94.801112.3218.549.83200四通1个异形管1个14.4819.280.61211.809-82.401390.4023.1712.61200三通1个异形管1个11