1、課程設計題目某城市14X104m3/d污水處理廠設計一一曝氣池設計學院資源與環境學院專業環境工程姓名學號指導教師二O 一二年六月十五日學院專業 姓名趙昕 學號J48題目某城市14 X 104m3/d污水處理廠設計一一曝氣池設計一、課程設計的內容污水處理廠的工藝流程比選，并對工藝構筑物選型做說明；主要處理設施曝氣池的工藝計算；確定污水處理廠平面和高程布置；繪制主要構筑物圖紙。二、課程設計應完成的工作確定合理的污水處理廠的工藝流程，并對所選擇工藝構筑物選型做適當 說明；確定主要處理構筑物曝氣池的尺寸，完成設計計算說明書;繪制主要處理構筑物曝氣池的設計圖紙。學院資源與環境學院 專業 姓名 學號J48

2、題目指導小組或指導教師評語：評定成績2012年6月20日 指導教師 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 1總論2 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 曝氣分類2 HYPERLINK l bookmark25 o Current Document 鼓風曝氣2 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 機械曝氣2 HYPERLINK l bookmark31 o Current Document 深井曝氣2 HYPERLINK l b

3、ookmark34 o Current Document 純氧曝氣2 HYPERLINK l bookmark37 o Current Document 曝氣設備2 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 曝氣原理3 HYPERLINK l bookmark43 o Current Document 2曝氣池設計計算4 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 工藝計算4 HYPERLINK l bookmark64 o Current Document 池體結構設計6 HYPERLINK l bookmar

4、k89 o Current Document 曝氣系統設計計算7 HYPERLINK l bookmark92 o Current Document 需氧量計算7供氧量計算8 HYPERLINK l bookmark113 o Current Document 空氣管計算9 HYPERLINK l bookmark121 o Current Document 鼓風機選用12結論13 HYPERLINK l bookmark127 o Current Document 參考文獻141總論曝氣池(aeration tank)利用活性污泥法進行污水處理的構筑物。池內提供一 定污水停留時間，滿足好氧微

5、生物所需要的氧量以及污水與活性污泥充分接觸的混 合條件。曝氣池主要由池體、曝氣系統和進出水口三個部分組成。池體一般用鋼筋 混凝土筑成，平面形狀有長方形、方形和圓形等。曝氣分類鼓風曝氣又稱壓縮空氣曝氣,主要由曝氣風機及專用曝氣器組成。采用這種方法的曝氣 池，多為長方形混凝土池，池內用隔墻分為幾個單獨進水的隔間，每一隔間又分成 幾條廊道。污水入池后順次在廊道內流動，至另一端排出?？諝馐怯每諝鈮嚎s機通 過管道輸送到設在池底的空氣擴散裝置，成為氣泡彌散逸出，在氣液界面把氧氣溶 入水中。擴散裝置有多孔管、固定螺旋曝氣器、水射器和微孔擴散板等四種不同型 式。機械曝氣一般是利用裝在曝氣池內的機械葉輪轉動，劇

6、烈攪動池內廢水，使空氣 中的氧溶入水中。葉輪裝在池內廢水表面進行曝氣的，稱為。這種裝置通過葉 輪的提水作用，促使池內廢水不斷循環流動，不斷更新氣液接觸面以增大吸氧 量。葉輪旋轉時在形成水躍，可有效地裹入空氣；葉片后側產生負壓，可吸入 空氣，所以充氣效果較好。葉輪浸水深度和轉速可以調節，以保證最佳效果。 典型的機械曝氣池有圓形表面加速曝氣池、標準型加速曝氣池、IO型加速曝氣 池和方形加速曝氣池等。鼓風曝氣和機械曝氣兩種方法有時也可聯用，以提高 充氧能力，這適用于有機物濃度較高的污水。深井曝氣一般用直徑16米、深達50150米的曝氣池，利用水壓來提高水中氧的移轉 速率，以高效去除污水中BOD (生

7、化需氧量)。這種曝氣池已在英國、德意志聯邦共 和國、法國、加拿大、美國、日本先后投入運行或實驗運行。純氧曝氣按鼓風曝氣方法向水中鼓入純氧或富氧空氣，池型一般如鼓風曝氣池，上 加密封蓋，以充分提高充氧效率。曝氣設備常用的曝氣器有：微孔膜片曝氣器、懸掛鏈曝氣器、曝氣頭、曝氣軟管、曝氣機、 曝氣盤，曝氣管等曝氣原理曝氣是使空氣與水強烈接觸的一種手段，其目的在于將空氣中的氧溶解于水中， 或者將水中不需要的氣體和揮發性物質放逐到空氣中。換言之，它是促進氣體與液 體之間物質交換的一種手段。它還有其他一些重要作用，如混合和攪拌。空氣中的 氧通過曝氣傳遞到水中，氧由氣相向液相進行傳質轉移，這種傳質擴散的理論，

8、目 前應用較多的是劉易斯和惠特曼提出的雙膜理論。雙膜理論認為，在“氣-水”界面上存在著氣膜和液膜，氣膜外和液膜外有空氣和液體流動，屬紊流狀態；氣膜 和液膜間屬層流狀態，不存在對流，在一定條件下會出現氣壓梯度和濃度梯度。如 果液膜中氧的濃度低于水中氧的飽和濃度，空氣中的氧繼續向內擴散透過液膜進入 水體，因而液膜和氣膜將成為氧傳遞的障礙，這就是雙膜理論。顯然，克服液膜障 礙最有效的方法是快速變換“氣-液”界面。曝氣攪拌正是如此，具體的做法就是: 減少氣泡的大小，增加氣泡的數量，提高液體的紊流程度，加大曝氣器的安裝深度， 延長氣泡與液體的接觸時間。曝氣設備正是基于這種做法而在污水處理中被廣泛采 用的

9、。2曝氣池設計計算工藝計算處理效益E = LaLt x 100%La式中La進水BOD5濃度，La=250Mg/LLt出水 BOD5 濃度，Lt = 20Mg/L250 - 20E = x 100% = 92%250污泥負荷N = kgBOD / kgMLVSS - d污泥濃度5混合液污泥濃度Rr x103=G + R)SVI式中SVI污泥指數。根據NS值，取SVI=120r二沉池中污泥綜合指數，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混合液揮發性懸浮物濃度(MLVSS)X = fX式中f系數，MLVSS/MLSS，取

10、f二X =X=L污泥回流濃度Y10Y103Xr =SVI103-rx 1.2 = 10000Mg / L120污泥回流比核算XrR=49%R=50%5.容積負荷XrR=49%R=50%5.容積負荷NVNjX，Ns二 X=m3 d6.曝氣池容積V = Q (La Lt)= 46666. 7m3XNs式中Q設計流量7.水力停留時間（1）理想停留時間46666. 746666. 7140000=0. 33d = 7. 92h（2）實際停留時間 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污泥產率系數，取a=b污泥自身氧化率，取b=X=X140000X 污泥齡VX,X46666. 7 X 2.3、13953.33=7.7 d13953.33池體結構設計采用推流式鼓風曝氣曝氣池積設計5曝氣池，每組容積Vj5二設計曝氣池深6m1每組曝氣池面積S =V/H=6= m2 1曝氣池寬度取池寬6米曝氣池長度1555.566259.26 m曝氣池平面形式設計其為三廊道式則每廊道長L=3 = 90m1如圖90曝氣系統設計計算需氧量計算日平均需氧量O =a，QLr + b VX式中a微生物氧化分解有機物過程中的需氧率;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取最大需氧量變化系數之畚O2 =X 140000 XX + XX =h=1610kg/h2.2.2供氧量計算采用膜片式微孔曝氣裝置，距池底，故淹沒水沉為，最高水溫采用30C溶解氧飽和度CS查三廢P50表得：水溫20C時，CS(20)=L水溫 30C 時，Cs(30)=L曝氣器出口絕對壓力PbPb = P + X 103H式中 P標準大氣壓，P=X105PaH曝氣器安置深度Pb =X 105+

13、X 103X = X 105Pa空氣離開曝氣池面時，氧的百分比OtO =21(1 x 100%t 79 + 21(1 - Ea )選 EA=18%式中EA選 EA=18%21 x21 x (1 -18%)79 + 21(1-18%)x 100% = 17.9%(4)曝氣池混合液平均飽和濃度Csb(T)按最不利溫度考慮T=30CCSb(30)(4)曝氣池混合液平均飽和濃度Csb(T)按最不利溫度考慮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條件下，脫氧清水充氧量R0RCR = S(2 0)0 a- C 板 1.024(t-20)式中R實際條件下充氧量，a廢水液相傳質系數KLa的修正系數，取B廢水Cs的修正系數取B 二P壓力修正系數，取P=1C一氧實際濃度，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)最大時需氧的充氧量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曝氣池平均時供氣量GSG = R0S0.3EA2221 54.=41139. 63 m3/h 0.3 x 0. 18(8)最大時供氣量GSmaxG = 0 maxS max 0. 3EA2665. 84=49367. 41m3/h0. 3 x 0. 18(9)去除每公斤bod5的供氣量=30. 7m3/kgBOD5m3/m3污水GSma = 13549367. 41135=365. 68m3/hGS =41139.63x 24QLr 140000 x 0. 23(10)每m3污水的供氣量Gs = 41139.63 = 7.05 Q 140000 / 24

16、空氣管計算按曝氣池平面圖布置空氣管道，在相鄰兩個廊道的隔墻上設一根空氣干管，共 八根干管。在每根干管上設九對配氣豎管，共18條配氣豎管。全曝氣池共設135 條配氣豎管。每根豎管的供氣量空氣擴散器總數曝氣池平面面積90X90=8100m2取微孔曝氣器服務面積1m2曝氣器總數：8100個每根豎管上安設的曝氣器數目8100/135=60 個每個曝氣器的配氣量8100=m3 / h空氣管路計算管段編號管段長度L(m)流量m3/h空氣 流速 (m/s)管徑D(mm)配 件管道當量長度L0 (m)管道 計算長 度L+L 0阻力 損失222350彎頭1 個2202150三通1個3192050三通1個3181

17、950三通1個3171850三通1個3161780三通1個異形管1 個1516100三通1 個異形 管1個1415150閘門1 個彎頭3 個四通1 個異形 管1個131150三通194個121200四通1 個異形 管1個111220四通1 個異形 管1個10119,5260四通1 個異形 管1個109300四通1 個異形 管1個98320四通1 個異形 管1個87360四通1 個異形 管1個76360四通1 個65400四通1 個異形 管1個5412550彎頭2 個四通1 個44564312700三通1個異形管1個326760三通1 個異形 管1個21101100三通1 個異形 管1個總計空氣

18、管總壓頭損失為X二膜片式曝氣頭壓力損失為5KPa總壓頭損失為KPa,取12 KPa鼓風機選用總風量確定最大時：Gst =3G =3Xh= ms/min平均時：Gst=3G =3 X h=min風壓確定H = (h + h + h + h ) X式中hi空氣管道沿程損失，mH2Oh2空氣局部阻力，mH2Oh3曝氣頭安置深度2h；空氣擴散阻力(曝氣裝置)H鼓風機所需壓力H = (h + h + h + h ) X=( + )X =選型號234選用高速空氣懸浮離心鼓風機5臺，風機風壓為70KPa，風量15萬m3/min，正 常條件下3臺工作2臺備用。參考文獻高廷耀，顧國維，周琪.水污染控制工程（第三版）（下冊）高等教育出版社，何文學.水力學 中國水利水電出版社2002,21Zhang X W, Zhao F L,