浅谈曝气池的设计与设备选择

浅谈曝气池的设计与设备选择摘要：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。关键字：曝气池设计计算活性污泥法设备选择20世纪后后期，我国许许多城市饱尝尝了供水不足足和水质污染染的双重苦果果；21世纪初期，更更多的城市将将面临水危机机的严峻挑战战。为此，各各界人士纷纷纷建言献策，以以寻找化解水水危机的“灵丹妙药”，这显然是是个跨世纪的的难题，因为为导致水危机机的原因及过过程非常复杂杂，化解水危危机便成了一一项更加复杂杂的系统工程程。目前我们们主要从两个个方面着手处处理水污染和和供水不足的的问题：一是是加强保护现现有的淡水资资源，进行节节水工程改建建项目，将使使用水的量控控制在最小化化，大力发展展中水回用技技术；二是加加强污水处理理力度，维持持越来越紧缺缺的水资源，这这就需要坚强强污水处理工工艺的设计和和研究，强化化处理效果。由由于一般的物物理处理或者者化学出理，对对于污染物质质的降解效果果十分有限，并并且还经常带带来二次污染染，因此生化化处理方式将将是污水处理理方式发展的的方向，并且且由于基本没没有二次污染染因此值得大大力推广。生化处理中中一般采用活活性污泥法，其其主要的工艺艺流程包括：：预处理——初次沉淀——混合——曝气——二次沉淀，曝曝气是活性污污泥法处理废废水的重要环环节，曝气在在曝气池中完完成。因此曝曝气池的设计计在整个生化化处理工艺设设计中也就占占到十分重要要的地位。按照曝气的的方式不同，曝曝气池的分类类也各不相同同，一般情况况下，我们可可以分为推流流式曝气池和和完全混合型型曝气池两种种，各种不同同的曝气方式式设计的参数数也是不相同同的，这主要要是根据实际际条件来进行行相应的调整整。曝气设备备的选择则是是经济效益和和运行成本控控制的关键。曝气池的设设计计算主要要包括：①曝气池容积积的计算；②池体设计；③需氧量和供供氧量的计算算。（一）曝气气池容积的计计算计算曝气区区容积，常用用的是有机负负荷计算法。负负荷有两种表表示方法，即即污泥负荷和和容积负荷。一一般采用污泥泥负荷，计算算过程如下：：（1）确定定污泥负荷

污泥负荷一一般根据经验验值确定，可可以参照有关关成熟经验中中的数值。表1：部分活性性污泥工艺参参数和特点工艺类型污泥龄/d污泥负荷kgBBOD5/kgMLLSS容积负荷kgBBOD5/m3.dMLSSmg//L水力停留时间//h回流比BOD5去除率率/%备注传统活性污泥法法5--150.2—0.440.3—0.881500--330004--80.25—0..7585--95用于低浓度生活活污水、易受受冲击负荷的的影响完全混合法5--150.2—0.660.6—2.442500--440003--50.25—1..085--95可用于一般污水水，耐冲击负负荷；易发生生丝状菌膨胀胀阶段进水5--150.2—0.440.4—1.442000--335003--50.25—0..7585—95应用范围广泛改良曝气0.2—0.551.5—5.000.2—2.44200--100001.5--30.05—0..2560--75用于中等浓度的的污水，出水水中可能含有有细胞组织接触稳定5--150.2—0.660.9—1.22（1000—33000）注（4000—10000）释（0.5—1..0）（3—6）0.5—1.5580--90用于现有处理系系统的改扩建建和小型处理理厂延时曝气20--300.05—0..150.15—0..253000--6600018—360.5—1.5575--95工艺灵活，适用用于小城镇、小小型处理厂和和需要消化的的场合高负荷法5--100.4—1.551.6--1664000-1000002--41.0—5.0075--90适用于用涡轮曝曝气机供氧且且控制絮体大大小的一般污污水处理厂纯氧曝气3--100.25—1..02000--550001--30.25—0..585--95适用于高浓度废废水且可用空空间狭窄的地地方，能抵抗抗冲击负荷氧化沟10--300.05—0..300.1—0.223000--660008--360.75—1..575--95适用于小城镇，有有大片可用土土地，供氧灵灵活SBR/0.05—0..30.1—0.2241500—50000.备注12--50/85--95适用于小城镇，可可用土地较小小的地方，供供氧灵活深井曝气/0.5—5.00//0.5--5/85--95适用于一般的高高浓度废水，该该工艺可抵抗抗冲击负荷合并硝化工艺0.10—0..25（0.02—0.20）0.1—0.3322000-255006--150.5—1.5585--95常用的生物脱氮氮工艺单独硝化工艺0.05—0..20（0.04—0.15）0.05—0..162000--335003--60.50—2..0085--95适用于现有处理理系统的升级级及氮的排放放标准严格的的地方注：接触迟

释：污泥稳稳定池解：TKN/MMLVSS

备注：MLVSSS/m变化决定于于运行周期（2）确定定所需要微生生物的量微生物的量量（XV）是由所要处处理的有机物物的总量和单单位微生物在在单位时间内内处理有机物物的能力（即即污泥负荷）决决定的。根据污泥负负荷的定义：：Ns=Q（SO-Se）/（XV）,可得公式如如下：（XV）=QQ（SO-Se）/Ns

式中：VV——曝气池容积积，m3Q——进水水设计流量，m3/dSO——进进水的BOD5浓度，mg/LLSe——出出水的BOD5浓度，mg/LLX——混合合液挥发性悬悬浮固体，（MLVSS）浓度mg/LLNs——污污泥负荷，kgBODD5/（kgMLVVSS.d）.(3)计算算曝气池的有有效池容

确定了微生生物的总量后后，需要有污污泥浓度的数数值才能计算算曝气池的容容积。污泥浓浓度根据所用用工艺的污泥泥浓度的经验验值选择，一一般在3000—6000mmg/L之间。经过过实验或其他他方式确定了了回流比、SVI值后也可以以根据下式计计算：X=Rrf1006/SVII(1+R))式中：R———污泥回流比比，%

r———二次沉淀池池中污泥综合合系数，一般般为1.2左右

f———MLVSSS/MLSSS曝气池容积积的计算公式式如下：V=（VX）//X=Q（SO-Se）/（XNS）式中：Q———废水量，m3/dQ（SO--Se）——每天的有机机基质降解量量，kg/d

V———曝气池有效效容积，m3（4）确定定曝气池的主主要尺寸主要确定曝曝气池的个数数、池深、长长度以及曝气气池的平面形形式等。按照照每日的处理理量来确定池池体的个数，同同时，由于工工艺的不同，曝曝气池的式样样和个数各不不相同，因此此在实际的设设计中需要我我们有现场的的实际地形图图和整体效果果图来做依据据，这样设计计出来的池体体才可以满足足工艺处理需需要，并且与与周围的环境境和谐一致。2、动力学学方法也可用动力力学方法计算算曝气池的容容积。计算过过程如下：（1）确定定所需的动力力学常数的值值

包括Y、KKd、Ks、umax,在没有实验验数据时可以以根据表2、表3选择适当的的数值。表2：生活污水水的Y、Kd值产率系数（Y）衰减系数（Kdd）0.4—0.88mgVSSS/mgBOOD50.25—0.45mmgVSS//mgCODD0.0020——0.00229h-1表3：几种工业业废水的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纸浆和造纸废水水0.760.016亚硫酸盐浆粕废废水0.550.13制药废水0.77/含酚废水0.70/酿造废水0.93/（2）确定定污泥龄

根据公式11/θmin=(Y×ummax×SOO/SO+Ks)-Kd可以确定θmin值。θmin=1//(Y×ummax-Kdd)式中：ummax——基质达到饱饱和浓度时，微微生物的最大大比增殖速率率，d-1实际活性污污泥处理系统统工程中所采采用的θC(污泥龄.d)值，应大于于θmin值，实实际取值按公公式1/θmin=YY×umaxx-Kd乘以安全系系数。安全系系数一般在2—20。也可以根根据经验进行行取值，参照照表1数据。（3）确定定所需的微生生物量根据公式11/θC=[Y×uumax×((SO-Se)//(SO-Se)++KsInSO/Se]]-Kd来确定微生生物的量，可可以得到微生生物量的计算算公式：（XV）=QθθCY(SO-Se)//(1+KddθC)（4）确定定曝气池的容容积首先确定微微生物浓度，其其方法与前面面的负荷设计计法相同。V=(VX)//X（5）根据据有关公司对对出水浓度进进行校核；或或者根据污泥泥负荷的定义义对污泥负荷荷进行校核。这这两种方法取取其中一种就就可以。（二）需氧氧量和供气量量的计算1、需氧量量活性污泥的的正常运行，除除需要有性能能良好的活性性污泥以外，还还需要进行充充足的氧气供供应，活性污污泥法处理系系统的日平均均需氧量（O2）可按公式式1/θC=YNs-Kd计算，去除1kgBOOD5的需氧量（ΔO2）根据下式式计算，也可可根据经验数数据选用。ΔO2=/NNs废水a’、b’的值和部分分工业废水的的a’、b’值可以从表4、表5选取。表4：活性污泥泥法处理城市市废水时的废废水a’、b’和ΔO2的值表5：部分工业业废水的a’、b’值污水名称a’b’污水名称a’b’石油化工废水0.750.16炼油废水0.550.12含酚废水0.56——亚硫酸浆帛废水水0.400.185漂染废水0.5—0.660.065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、供气量量在需氧量确确定以后，取取一定的安全全系数，得到到实际需氧量量（Ra），并转化化为标准状态态需氧量（Ro）。公式如如下：Ro=RaCCs/[α(βρCS(T)-CCT)×1.0024(T-20))]式中：CSS——在1.03××105Pa条件下氧的的饱和浓度，mg/LX——混合合液挥发性悬悬浮固体，（MLVSS）浓度mg/LL在实际工程程中，所需要要的空气量比比标准条件下下所需要的空空气量要多33%～61%，具体在工工程中需要的的空气量可以以根据实际情情况来确定，在标准状态态需氧量确定定之后，根据据不同设备厂厂家的曝气机机样本和手册册，计算出总总的能耗。总总能耗确定后后，就可以确确定曝气器的的数量。鼓风曝气要要确定其供气气量，公式为为：Gs=Ro/00.3×EAA式中:GGs——空气量EA——曝曝气系统的充充氧效益计算出空气气量后，根据据鼓风机的样样本便可以确确定鼓风机的的数量和型号号。（三）曝气气设备的选择择（1）曝气气设备所具有有的功效①产生并维维持有效的气气水接触，并并且在生物氧氧化作用不断断消耗氧气的的情况下保持持水中一定的的溶解氧浓度度；②在曝气区区内产生足够够的混合作用用和水的循环环流动；③维持液体体的足够速度度，以使水中中的生物固体体处于悬浮状状态。各种曝气设设备的特点是是各不相同的的，因此曝气气设备的用途途和使用的范范围也就有各各种不同，因因此，在工艺艺设计中，要要根据实际的的需要和企业业所能够承担担的成本来选选择曝气设备备，现有的曝曝气设备分为为两大类：淹淹没式曝气器器和表面曝气气器（表6：废水处理理中的曝气设设备）表6：废水处理理中的曝气设设备设备特

点用

途（1）淹没式曝曝气器鼓风机细气泡系统中等等气泡系统粗粗气泡系统用多孔扩散板或或者扩散管产产生气泡各种活性污泥法法用塑料或者布包包管子产生气气泡各种活性污泥法法用孔口、喷射器器或喷嘴产生生气泡各种活性污泥法法叶轮分布器由叶轮及压缩空空气注入系统统组成各种活性污泥法法静态管式混合器器射流式竖管中设档板以以使底部进入入的空气与水水混合活性污泥法压缩空气与带压压力的混合液液在射流设备备中混合各种活性污泥法法（2）表面曝气气器低速叶轮曝气器器高速浮式曝曝气器转刷曝曝气器用大直径叶轮在在空气中搅起起水滴并卷入入空气常规活性污泥法法用小直径叶桨在在空气中搅起起水滴并卷入入空气桨板通过水中旋旋转促进水的的循环并曝气气氧化沟、渠道曝曝气

曝气气设备的主要要技术性能指指标如下：①动力效效率（EP）

每消耗1KW电能转移到到混合液中的的氧量，以kg/（KW.h）计；②氧的利利用效率（EA）

通过鼓风曝曝气转移到混混合液的氧量量，占总供氧氧量的百分比比（%）；③氧的转转移效率（EL）也称为充充氧能力，通通过机械曝气气装置，在单单位时间内转转移到混合液液中的氧量，以kg/h计。鼓风曝气设设备的性能按按照①、②两项指标评评定，机械曝曝气装置则按按照①、③两项指标评评定。在工艺艺设计和设备备选择中我们们需要考虑性性能、特点以以外，还需要要考虑有关叶叶轮直径和曝曝气池直径的的比例，一般般比值在1/3---1/5左右，过大大可能伤害污污泥，过小则则充氧量不足足，叶轮和水水深的比值一一般采用2/5—1/4，池深过大大，将影响充充氧和泥水混混合。由于各种鼓鼓风机的型号号和性能各不不相同，因此此所产生的噪噪声也就不相相同，相对应应的机房设计计也就各自有有不同的要求求，根据实际际需要和性能能考虑，在工工艺中一般选选择同一型号号的设备并