曝气系统设计计算.docx

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曝气系统设计计算

曝气系统设计计算

方法一

（1）设计需氧量AOR

AOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧当量+NH4+-N消化需氧量-反消化产氧量

碳化需氧量：

=0.6×44000×（0.248-0.003）-4434.1×4×1.75/15=4399kg/d

消化需氧量：

D1——碳化需氧量

D2——消化需氧量

——剩余污泥产量kg/d

Y——污泥增值系数，取0.6。

kd——污泥自身氧化率，0.05。

——总进水BOD5（kg/m3）

——二沉出水BOD5（kg/m3）

——挥发性悬浮固体（kg/m3）

——总进水氨氮

——二沉出水氨氮

Q——总进水水量m3/d

每氧化1mgNH4+-N需消耗碱度7.14mg；每还原1mgNO3—-N产生碱度3.57mg；去除1mgBOD5产生碱度0.1mg。

剩余碱度SALK1=进水碱度-消化消耗碱度+反消化产生碱度+去除BOD5产生碱度

假设生物污泥中含氮量以12.4％计，则：

每日用于合成的总氮=0.124*4399=545

即，进水总氮中有545*1000/44000=12.4mg/L被用于合成被氧化的NH4+-N。

用于合成被氧化的NH4+-N：

=56-2-12.4

=41.6mg/L

所需脱硝量=（进水总氮-出水总氮）-28=68-12-12.4=43.6mg/L

需还原的硝酸盐氮量:

因此，反消化脱氮产生的氧量：

总需氧量：

AOR

=9607+8365-1560=16412

最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则

去除每1kgBOD5的需氧量

（2）标准需氧量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。

曝气器铺设于池底，距池底0.2m，淹没深度7.8m，氧转移效率EA=20％，计算温度T=25℃，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。

式中：

ρ—气压调整系数，

所在地区实际大气压为1.00×105Pa

—曝气池内平均溶解氧，取

=2mg/L；

查得水中溶解饱和度：

Cs（20）=9.1mg/L

微孔曝气器的空气扩散气出口处绝对压为：

空气离开好氧反应池时氧的百分比：

好氧

反应池中平均溶解氧饱和度：

Csm（20）

标准需氧量为SOR

SOR=22941

=956

相应最大时标准需氧量：

=1338

好氧反应池平均时供气量：

最大时供气量：

方法二：

（1）曝气池的需氧量

曝气池中好氧微生物为完成有机物的降解转化作用，必须有足够量的溶解氧的参与。

好氧生物处理含碳有机物可用两种方法计算。

第一种方法，将好氧微生物所需的氧量分为两部分：

即微生物对有机物质进行分解代谢和微生物本身的内源呼吸过程所需要的氧，见式（2-2-41）和（2-2-43）。

这两部分氧量之和即为生物处理需氧，见式（2-2-48）。

（2-2-48）

=0.475×44000×（0.248-0.003）+0.149×1.75×10601

=7884

式中：

O2——曝气池混合液需要的氧量，kgO2/d；

Q——处理的污水量，m3/d；

S0——曝气池进水BOD5浓度，kgBOD5/m3；

Se——处理出水BOD5浓度，kgBOD5/m3；

V——曝气池体积，m3；

XV——曝气池挥发性悬浮固体，kgMLVSS/m3；

a/——微生物分解代谢单位重量BOD5的需氧量，kgO2/kgBOD5，对生活污水a/值的范围为0.42～0.53；

b/——单位重量微生物内源呼吸自身氧化的需氧量，kgO2/kgMLVSS·d，b/值的范围为0.11～0.188d-1。

第二种方法可以从污水的BOD5和每日排放的剩余污泥量来进行估算。

假设所去除的BOD5最后都转变成最终产物，总需氧量可由BODu来计算（BODu是总碳氧化需氧量），由于部分BOD5转变为剩余污泥中的新细胞，所以剩余污泥中BODu必须从总需氧量中扣除，剩余污泥的需氧量等于1.42×剩余污泥量。

因此，采用式（2-2-49））计算去除含碳有机物的需氧量。

（2-2-49）

=14096

式中：

O2——曝气池混合液需要的氧量，kgO2/d；

Q——处理的污水量，m3/d；

S0——曝气池进水BOD5浓度，kgBOD5/m3；

Se——处理出水BOD5浓度，kgBOD5/m3；

V——曝气池体积=（2650.25*4=10601m3）

XV——曝气池挥发性悬浮固体，kgMLVSS/m3；

f——BOD5和BODu的转化系数，约为0.68；

1.42——细菌细胞的氧当量；

θc——设计污泥龄，14。

考虑到减轻好氧污染物质对水体污染，国家对排入水体的NH4+-N的浓度做出了限制，在《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中对出水的NH4+-N的浓度有明确要求，如对城市污水，一级标准A：

NH4+-N的浓度≤5mg/L（以氮计，水温＞12℃），和≤8mg/L（以氮计，水温≤12℃）；一级标准B：

NH4+-N的浓度≤8mg/L（以氮计，水温＞12℃），和≤15mg/L（以氮计，水温≤12℃）。

在好氧生物处理中，降低NH4+-N的浓度的方法是硝化，即把NH4+-N氧化为NO3--N。

硝化过程的需氧，以化学计量为依据，转换每kg的NH4+-N，理论上需要4.57kg的氧。

此外，在生物处理系统设计时中，常需要进行反硝化脱氮，即，将NO3--N将转化N2。

此过程中由于NO3--N作为电子受体，自然降低了氧在系统中的需要量，化学计量系数为2.86kgO2/kgNO3--N。

因此，硝化和反硝化，即为NH4+-N转化为N2过程中净的需氧量可表示为式。

（2-2-50）

=5070

式中：

O2N-DN——生物反应池进行硝化反硝化需要的净氧量，kgO2/d；

Q——处理的污水量，m3/d；

N0——进水可氧化的氮浓度，kg/m3；56

Ne——出水可氧化的氮浓度，kg/m3；

NO3-——出水中的NO3--N浓度，kg/m3；

4.57——化学计量系数，单位为kgO2/kgNH4+-N；

2.86——化学计量系数，单位为kgO2/kgNO3--N。

在污水中由于还有一些还原性物质的存在，当它们的浓度较高时，要详细计算氧的消耗量。

例如，当水中出现硫化氢时，其氧化关系

综上所述，当生物处理以含碳有机物去除为目的时，需氧量采用式（2-2-48）或式（2-2-49）计算；当生物处理既要求去除含碳有机物，又要求去除氮时，需氧量采用式（2-2-48）或式（2-2-49）与式（2-2-50）相加，此时总的需氧量O2total采用式（2-2-52）进行计算。

（2-2-52）

=（14096+5070=19167方法二）

（7884+5070=12954方法一）

（2）标准需氧量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。

曝气器铺设于池底，淹没深度5.5m，氧转移效率EA=20％，计算温度T=20℃，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。

式中：

ρ——气压调整系数，

Cs（20）——水中饱和溶解度

——曝气池内平均溶解氧，取

=2mg/L；

H——曝气器淹没深度，m。

所在地区实际大气压为1.0×105Pa

因此

查得水中溶解饱和度：

Cs（20）=9.1mg/L

微孔曝气器的空气扩散气出口处绝对压为：

空气离开好氧反应池时氧的百分比：

好氧

反应池中平均溶解氧饱和度：

Csm（20）

SOR=26792

=1116

相应最大时标准需氧量：

=1563

好氧反应池平均时供气量：

最大时供气量：

（三）室外排水规范

生物反应池中好氧区的污水需氧量，根据去除的五日生化需氧量、氨氮的硝化和除氮等要求，宜按下列公式计算：

O2=0.001aQ（So－Se）－c△XV+b[0.001Q（Nk－Nke）－0.12△XV]

－0.62b[0.001Q（Nt－Nke－Noe）－0.12△XV]

式中：

O2—污水需氧量（kgO2/d）；

Q—生物反应池的进水流量（m3/d）；44000

So—生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mg/L）；248

Se—生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mg/L）；3

△XV—排出生物反应池系统的微生物量；（kg/d）；

Nk—生物反应池进水总凯氏氮浓度（mg/L）；68

Nke—生物反应池出水总凯氏氮浓度（mg/L）；12

Nt—生物反应池进水总氮浓度（mg/L）；68

Noe—生物反应池出水硝态氮浓度（mg/L）；8

△XV—排出生物反应池系统的微生物中含氮量（kg/d）；

a—碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；

b—常数，氧化每公斤氨氮所需氧量（kgO2/kgN），取4.57；

c—常数，细菌细胞的氧当量，取1.42。

Yt—污泥产率系数（kgMLSS∕kgBOD5），宜根据试验资料确定。

无试验

资料时，系统有初次沉淀池时取0.3，无初次沉淀池时取0.6～1.0；

y—MLSS中MLVSS所占比例；

O2=0.001aQ（So－Se）－c△XV+b[0.001Q（Nk－Nke）－0.12△XV]

－0.62b[0.001Q（Nt－Nke－Noe）－0.12△XV]=21123-2.31△XV

=0.001*1.47*44000*（248-3）-1.42*△XV+4.57*0.001*44000*（68-12）-4.57*0.12△XV-0.62*4.57*0.001*44000*（68-12-8）+0.62*4.57*0.12△XV

=15847-1.42*△XV+11260-0.548△XV-5984+0.340△XV

=21159-1.628△XV

△XV＝y*Q*（So－Se）*0.001*yt

=0.7*44000*0.245*0.3=2264kg/d

因此O2=17473

（2）标准需氧量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。

曝气器铺设于池底，淹没深度5.5m，氧转移效率EA=20％，计算温度T=20℃，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。

式中：

ρ——气压调整系数，

Cs（20）——水中饱和溶解度

——曝气池内平均溶解氧，取

=2mg/L；

H——曝气器淹没深度，m。

所在地区实际大气压为1.0×105Pa

因此

查得水中溶解饱和度：

Cs（20）=9.1mg/L

微孔曝气器的空气扩散气出口处绝对压为：

空气离开好氧反应池时氧的百分比：

好氧

反应池中平均溶解氧饱和度：

Csm（20）

SOR=24425

=1018

相应最大时标准需氧量：

=1425

好氧反应池平均时供气量：

最大时供气量：

好氧反应池平均时供气量：

方法一结果：

=15933m3/h

方法二结果：

=18600m3/h

方法三结果：

=16967m3/h