污水处理系统曝气池设计

1、课程设计题目某城市14X104m3/d污水处理厂设计一一曝气池设计学院资源与环境学院专业环境工程姓名学号指导教师二O 一二年六月十五日学院专业 姓名赵昕 学号J48题目某城市14 X 104m3/d污水处理厂设计一一曝气池设计一、课程设计的内容污水处理厂的工艺流程比选，并对工艺构筑物选型做说明；主要处理设施曝气池的工艺计算；确定污水处理厂平面和高程布置；绘制主要构筑物图纸。二、课程设计应完成的工作确定合理的污水处理厂的工艺流程，并对所选择工艺构筑物选型做适当 说明；确定主要处理构筑物曝气池的尺寸，完成设计计算说明书;绘制主要处理构筑物曝气池的设计图纸。学院资源与环境学院 专业 姓名 学号J48

2、题目指导小组或指导教师评语：评定成绩2012年6月20日 指导教师 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1总论2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 曝气分类2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 鼓风曝气2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 机械曝气2 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 深井曝气2 HYPERLINK l b

3、ookmark34 o Current Document 纯氧曝气2 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 曝气设备2 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 曝气原理3 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 2曝气池设计计算4 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 工艺计算4 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 池体结构设计6 HYPERLINK l bookmar

4、k89 o Current Document 曝气系统设计计算7 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 需氧量计算7供氧量计算8 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 空气管计算9 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 鼓风机选用12结论13 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 参考文献141总论曝气池(aeration tank)利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一 定污水停留时间，满足好氧微

5、生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混 合条件。曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。池体一般用钢筋 混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。曝气分类鼓风曝气又称压缩空气曝气,主要由曝气风机及专用曝气器组成。采用这种方法的曝气 池，多为长方形混凝土池，池内用隔墙分为几个单独进水的隔间，每一隔间又分成 几条廊道。污水入池后顺次在廊道内流动，至另一端排出。空气是用空气压缩机通 过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶 入水中。扩散装置有多孔管、固定螺旋曝气器、水射器和微孔扩散板等四种不同型 式。机械曝气一般是利用装在曝气池内的机械叶轮转动，剧

6、烈搅动池内废水，使空气 中的氧溶入水中。叶轮装在池内废水表面进行曝气的，称为。这种装置通过叶 轮的提水作用，促使池内废水不断循环流动，不断更新气液接触面以增大吸氧 量。叶轮旋转时在形成水跃，可有效地裹入空气；叶片后侧产生负压，可吸入 空气，所以充气效果较好。叶轮浸水深度和转速可以调节，以保证最佳效果。 典型的机械曝气池有圆形表面加速曝气池、标准型加速曝气池、IO型加速曝气 池和方形加速曝气池等。鼓风曝气和机械曝气两种方法有时也可联用，以提高 充氧能力，这适用于有机物浓度较高的污水。深井曝气一般用直径16米、深达50150米的曝气池，利用水压来提高水中氧的移转 速率，以高效去除污水中BOD (生

7、化需氧量)。这种曝气池已在英国、德意志联邦共 和国、法国、加拿大、美国、日本先后投入运行或实验运行。纯氧曝气按鼓风曝气方法向水中鼓入纯氧或富氧空气，池型一般如鼓风曝气池，上 加密封盖，以充分提高充氧效率。曝气设备常用的曝气器有：微孔膜片曝气器、悬挂链曝气器、曝气头、曝气软管、曝气机、 曝气盘，曝气管等曝气原理曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中， 或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之，它是促进气体与液 体之间物质交换的一种手段。它还有其他一些重要作用，如混合和搅拌。空气中的 氧通过曝气传递到水中，氧由气相向液相进行传质转移，这种传质扩散的理论，

8、目 前应用较多的是刘易斯和惠特曼提出的双膜理论。双膜理论认为，在“气-水”界面上存在着气膜和液膜，气膜外和液膜外有空气和液体流动，属紊流状态；气膜 和液膜间属层流状态，不存在对流，在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度。如 果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，空气中的氧继续向内扩散透过液膜进入 水体，因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍，这就是双膜理论。显然，克服液膜障 碍最有效的方法是快速变换“气-液”界面。曝气搅拌正是如此，具体的做法就是: 减少气泡的大小，增加气泡的数量，提高液体的紊流程度，加大曝气器的安装深度， 延长气泡与液体的接触时间。曝气设备正是基于这种做法而在污水处理中被广泛采 用的

9、。2曝气池设计计算工艺计算处理效益E = LaLt x 100%La式中La进水BOD5浓度，La=250Mg/LLt出水 BOD5 浓度，Lt = 20Mg/L250 - 20E = x 100% = 92%250污泥负荷N = kgBOD / kgMLVSS - d污泥浓度5混合液污泥浓度Rr x103=G + R)SVI式中SVI污泥指数。根据NS值，取SVI=120r二沉池中污泥综合指数，取r二R污泥回流比。取R=50%0.5 x 1.2 x 103120 x + 0. 5)=3333. 3Mg / L混合液挥发性悬浮物浓度(MLVSS)X = fX式中f系数，MLVSS/MLSS，取

10、f二X =X=L污泥回流浓度Y10Y103Xr =SVI103-rx 1.2 = 10000Mg / L120污泥回流比核算XrR=49%R=50%5.容积负荷XrR=49%R=50%5.容积负荷NVNjX，Ns二 X=m3 d6.曝气池容积V = Q (La Lt)= 46666. 7m3XNs式中Q设计流量7.水力停留时间（1）理想停留时间46666. 746666. 7140000=0. 33d = 7. 92h（2）实际停留时间 Vt =s (1 + R)Q46666. 7(1 + 46666. 7(1 + 0.5) x 140000=0. 22 d = 5.33h8.剩余污泥量X =

11、 a Q Lr bVX，式中式中a污泥产率系数，取a=b污泥自身氧化率，取b=X=X140000X 污泥龄VX,X46666. 7 X 2.3、13953.33=7.7 d13953.33池体结构设计采用推流式鼓风曝气曝气池积设计5曝气池，每组容积Vj5二设计曝气池深6m1每组曝气池面积S =V/H=6= m2 1曝气池宽度取池宽6米曝气池长度1555.566259.26 m曝气池平面形式设计其为三廊道式则每廊道长L=3 = 90m1如图90曝气系统设计计算需氧量计算日平均需氧量O =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 = b=O =

12、 X140000X + XX=d=h2去除每公斤BOD5需氧量AO2八 ，bAO = a + 0. 50. 15+ 0. 50.31 kgO /kgBOD最大需氧量O2maxO =a QLrK + b VX取最大需氧量变化系数之畚O2 =X 140000 XX + XX =h=1610kg/h2.2.2供氧量计算采用膜片式微孔曝气装置，距池底，故淹没水沉为，最高水温采用30C溶解氧饱和度CS查三废P50表得：水温20C时，CS(20)=L水温 30C 时，Cs(30)=L曝气器出口绝对压力PbPb = P + X 103H式中 P标准大气压，P=X105PaH曝气器安置深度Pb =X 105+

13、X 103X = X 105Pa空气离开曝气池面时，氧的百分比OtO =21(1 x 100%t 79 + 21(1 - Ea )选 EA=18%式中EA选 EA=18%21 x21 x (1 -18%)79 + 21(1-18%)x 100% = 17.9%(4)曝气池混合液平均饱和浓度Csb(T)按最不利温度考虑T=30CCSb(30)(4)曝气池混合液平均饱和浓度Csb(T)按最不利温度考虑T=30CCSb(30)=C ( Pb + 甄)S(30) 2. 026 x 105424.5814 x 10517.9、=7. 63 x (+ )2. 026 x 10542=9. 21 mg/L(

14、5) 20C条件下，脱氧清水充氧量R0RCR = S(2 0)0 a- C 板 1.024(t-20)式中R实际条件下充氧量，a废水液相传质系数KLa的修正系数，取B废水Cs的修正系数取B 二P压力修正系数，取P=1C一氧实际浓度，取C = 2 mg/Lr =1341.67 x 9.十70 _ 0.8)0.9 x 1 x 8.29 2.0 x 1. 024-=2221. 54 kg/h(6)最大时需氧的充氧量R0max20)(7)1610 x 9. 170.8h.9 x 1 x 8. 29 2. 0(7)1610 x 9. 170.8h.9 x 1 x 8. 29 2. 0 x 1. 024(

15、30-2。)=2665. 84 kg/h曝气池平均时供气量GSG = R0S0.3EA2221 54.=41139. 63 m3/h 0.3 x 0. 18(8)最大时供气量GSmaxG = 0 maxS max 0. 3EA2665. 84=49367. 41m3/h0. 3 x 0. 18(9)去除每公斤bod5的供气量=30. 7m3/kgBOD5m3/m3污水GSma = 13549367. 41135=365. 68m3/hGS =41139.63x 24QLr 140000 x 0. 23(10)每m3污水的供气量Gs = 41139.63 = 7.05 Q 140000 / 24

16、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 八根干管。在每根干管上设九对配气竖管，共18条配气竖管。全曝气池共设135 条配气竖管。每根竖管的供气量空气扩散器总数曝气池平面面积90X90=8100m2取微孔曝气器服务面积1m2曝气器总数：8100个每根竖管上安设的曝气器数目8100/135=60 个每个曝气器的配气量8100=m3 / h空气管路计算管段编号管段长度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+L 0阻力 损失222350弯头1 个2202150三通1个3192050三通1个3181

17、950三通1个3171850三通1个3161780三通1个异形管1 个1516100三通1 个异形 管1个1415150闸门1 个弯头3 个四通1 个异形 管1个131150三通194个121200四通1 个异形 管1个111220四通1 个异形 管1个10119,5260四通1 个异形 管1个109300四通1 个异形 管1个98320四通1 个异形 管1个87360四通1 个异形 管1个76360四通1 个65400四通1 个异形 管1个5412550弯头2 个四通1 个44564312700三通1个异形管1个326760三通1 个异形 管1个21101100三通1 个异形 管1个总计空气

18、管总压头损失为X二膜片式曝气头压力损失为5KPa总压头损失为KPa,取12 KPa鼓风机选用总风量确定最大时：Gst =3G =3Xh= ms/min平均时：Gst=3G =3 X h=min风压确定H = (h + h + h + h ) X式中hi空气管道沿程损失，mH2Oh2空气局部阻力，mH2Oh3曝气头安置深度2h；空气扩散阻力(曝气装置)H鼓风机所需压力H = (h + h + h + h ) X=( + )X =选型号234选用高速空气悬浮离心鼓风机5台，风机风压为70KPa，风量15万m3/min，正 常条件下3台工作2台备用。参考文献高廷耀，顾国维，周琪.水污染控制工程（第三版）（下册）高等教育出版社，何文学.水力学 中国水利水电出版社2002,21Zhang X W, Zhao F L,