曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算

1、曝氣系統(tǒng)設(shè)計計算方法一（1）設(shè)計需氧量 AORAOR=去除 BOD5需氧量 - 剩余污泥中 BODu氧當(dāng)量 +NH4+-N 消化需氧量 - 反消化產(chǎn)氧量碳化需氧量：Q S0 Se 1.42P440000.2480.0031.42 4399 9607 kgO / dD1x 20.680.68Px =YQ S0Se -K dVX ML VSS=0.6 44000（ 0.248-0.003 ） - 4434.1 41.75/15=4399kg/d消化需氧量：D2 4.57 Q N0N e4.5712.4 00x P4.57440005614.5712.4%4399210008365 kgO 2 /

2、dD1碳化需氧量2kgO / dD2消化需氧量kgO2 / dPx 剩余污泥產(chǎn)量kg/dY污泥增值系數(shù)，取0.6 。kd污泥自身氧化率， 0.05 。S0 總進(jìn)水 BOD 5(kg/m3)Se 二沉出水BOD 5(kg/m3)X MLVSS 揮發(fā)性懸浮固體( kg/m3)N0 總進(jìn)水氨氮Ne 二沉出水氨氮3Q總進(jìn)水水量m/d每氧化1mgNH4+-N需消耗堿度 7.14mg；每還原 1mgNO3-N產(chǎn)生堿度3.57mg；去除 1mgBOD5產(chǎn)生堿度 0.1mg。剩余堿度 SALK1=進(jìn)水堿度 - 消化消耗堿度 +反消化產(chǎn)生堿度 +去除 BOD5產(chǎn)生堿度假設(shè)生物污泥中含氮量以12.4 計，則：每日

3、用于合成的總氮 =0.124*4399=545即，進(jìn)水總氮中有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： （進(jìn)水氨氮量出水氨氮量）用于合成的總氮量=56-2-12.4=41.6mg/L所需脫硝量=（進(jìn)水總氮 - 出水總氮） -28=68-12-12.4=43.6mg/L需還原的硝酸鹽氮量 :N T44000545.6 mg / L12.41000因此，反消化脫氮產(chǎn)生的氧量：D32.86NT2.86 545.61560kgO2 / d總需氧量：AORD1D2D3=9607+8365-1560=16412kgO2 / d最大需氧

4、量與平均需氧量之比為1.4 ，則AOR max1.4R1.41641222977 kgO 2 / d957 kgO 2 / h去除每 1kgBOD5的需氧量AORQ S0 Se1641244000 0.2480.0031.5kgO2 / kgBOD5（2）標(biāo)準(zhǔn)需氧量采用鼓風(fēng)曝氣，微孔曝氣器。曝氣器鋪設(shè)于池底，距池底0.2m，淹沒深度7.8m，氧轉(zhuǎn)移效率 EA=20，計算溫度 T=25，將實際需氧量AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量 SOR。SORAORCs 20C sm TC L 1.024 T 20式中：氣壓調(diào)整系數(shù)，所在地區(qū)實際大氣壓為1.00 105 Pa所在地區(qū)實際氣壓0.9871.013

5、105CX 曝氣池內(nèi)平均溶解氧，取CX =2mg/L；查得水中溶解飽和度： Cs(20) =9.1mg/L微孔曝氣器的空氣擴(kuò)散氣出口處絕對壓為：53535pb 1.013 109.8 10H 1.013 109.8 105.5 1.552 10 Pa空氣離開好氧反應(yīng)池時氧的百分比：好氧211 EA1000211 20000 100017.540Ot00079 211 EA79 211 200反應(yīng)池中平均溶解氧飽和度：Csm(20)CS 20Pb105Ot2.066429.11.552 10517.542.066 1054210.6mg/ L標(biāo)準(zhǔn)需氧量為 SOR164129.120 200.95

6、0.98710.620.821.024SOR=22941/ d=956kgO2/ hkgO2相應(yīng)最大時標(biāo)準(zhǔn)需氧量：SORmax1.4SOR =1338kgO2 / h好氧反應(yīng)池平均時供氣量：SOR100975G s0.3 200.3 EA1003/ h15933 m最大時供氣量：Gsmax1.4Gs1.4 1593322306m3 / h方法二：（1） 曝氣池的需氧量曝氣池中好氧微生物為完成有機(jī)物的降解轉(zhuǎn)化作用，必須有足夠量的溶解氧的參與。好氧生物處理含碳有機(jī)物可用兩種方法計算。第一種方法，將好氧微生物所需的氧量分為兩部分：即微生物對有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分解代謝和微生物本身的內(nèi)源呼吸過程所需要的氧，見

7、式（ 2- 2- 41）和（ 2- 2- 43）。這兩部分氧量之和即為生物處理需氧，見式（ 2- 2- 48）。/（2- 2- 48）O2 a Q ( S0Se ) b XV V=0.47544000（ 0.248-0.003）+0.1491.7510601=7884式中： O2曝氣池混合液需要的氧量，kg O2/d；Q處理的污水量， m3/d；S0曝氣池進(jìn)水BOD 5 濃度， kg BOD5/m3；Se處理出水 BOD 5 濃度， kg BOD5/m3；V曝氣池體積， m3；XV曝氣池?fù)]發(fā)性懸浮固體，kg MLVSS /m3；a/微生物分解代謝單位重量 BOD 5 的需氧量， kg O2/

8、kg BOD 5，對生活污水 a/值的范圍為 0.42 0.53；b/單位重量微生物內(nèi)源呼吸自身氧化的需氧量，kgO2/kgMLVSSd，b/值的范圍為 0.110.188d -1。第二種方法可以從污水的BOD5和每日排放的剩余污泥量來進(jìn)行估算。假設(shè)所去除的 BOD5最后都轉(zhuǎn)變成最終產(chǎn)物，總需氧量可由BODu來計算（ BODu是總碳氧化需氧量），由于部分 BOD5轉(zhuǎn)變?yōu)槭Ｓ辔勰嘀械男录?xì)胞，所以剩余污泥中BODu必須從總需氧量中扣除，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 ）計算去除含碳有機(jī)物的需氧量。O2Q ( S0 Se )1.42 XV Vfc（2-2-49

9、 ）=14096kgO2 / d式中：O2曝氣池混合液需要的氧量，kg O2/d ；Q處理的污水量， m3/d；S0曝氣池進(jìn)水BOD5濃度， kg BOD5/m3；Se處理出水 BOD5濃度， kg BOD5/m3；曝氣池體積（3）V=2650.25*4=10601 mXV曝氣池?fù)]發(fā)性懸浮固體，kg MLVSS/m3；f BOD5和 BODu的轉(zhuǎn)化系數(shù)，約為0.68 ；1.42 細(xì)菌細(xì)胞的氧當(dāng)量； c設(shè)計污泥齡， 14?？紤]到減輕好氧污染物質(zhì)對水體污染，國家對排入水體的NH4+-N的濃度做出了限制，在城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)中對出水的NH4+-N的濃度有明確要求

10、，如對城市污水，一級標(biāo)準(zhǔn)A： NH4+-N的濃度5mg/L（以氮計，水溫 12，）和 8mg/L（以氮計，水溫 12；）一級標(biāo)準(zhǔn) B：NH4+-N的濃度 8mg/L（以氮計，水溫 12），和 15mg/L（以氮計，水溫12）。在好氧生物處理中，降低 NH4+-N的濃度的方法是硝化，即把 NH4+-N氧化為NO3-N。硝化過程的需氧，以化學(xué)計量為依據(jù)，轉(zhuǎn)換每kg 的 NH4+-N，理論上需要 4.57kg 的氧。此外，在生物處理系統(tǒng)設(shè)計時中，常需要進(jìn)行反硝化脫氮，即，將NO3-N將轉(zhuǎn)化 N2。此過程中由于 NO3-N 作為電子受體，自然降低了氧在系統(tǒng)中的需要量，化學(xué)計量系數(shù)為 2.86kgO2/

11、kgNO3-N 。因此，硝化和反硝化，即為 NH4+-N 轉(zhuǎn)化為 N2 過程中凈的需氧量可表示為式。O2 N DN 4.57Q (N0Ne ) 2.86Q(N0 NeNO 3)（ 2-2-50）=5070/ dkgO2式中： O2 N-DN生物反應(yīng)池進(jìn)行硝化反硝化需要的凈氧量，kg O2/d ；3Q處理的污水量， m/d ；N0進(jìn)水可氧化的氮濃度， kg/m3；56Ne出水可氧化的氮濃度， kg/m3；3-3NO 出水中的 NO3-N濃度， kg/m ；4.57 化學(xué)計量系數(shù)，單位為24+kg O /kg NH -N；2.86 化學(xué)計量系數(shù)，單位為23kgO / kg NO-N 。在污水中由于

12、還有一些還原性物質(zhì)的存在，當(dāng)它們的濃度較高時，要詳細(xì)計算氧的消耗量。例如，當(dāng)水中出現(xiàn)硫化氫時，其氧化關(guān)系H2S 2O2 H 2SO4綜上所述，當(dāng)生物處理以含碳有機(jī)物去除為目的時，需氧量采用式（2-2-48 ）或式（ 2-2-49 ）計算；當(dāng)生物處理既要求去除含碳有機(jī)物，又要求去除氮時，需氧量采用式（ 2-2-48 ）或式（ 2-2-49 ）與式（ 2-2-50 ）相加，此時總的需氧量 O2 total 采用式（ 2-2-52 ）進(jìn)行計算。O2 totalO2O2NDN（ 2-2-52）=（ 14096+5070=19167方法二） kgO2 / d （7884+5070=12954方法一）（2

13、）標(biāo)準(zhǔn)需氧量采用鼓風(fēng)曝氣，微孔曝氣器。曝氣器鋪設(shè)于池底，淹沒深度5.5m，氧轉(zhuǎn)移效率 EA=20，計算溫度 T=20，將實際需氧量AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量 SOR。SORAORCs 20C sm TC L 1.024 T 20式中： 氣壓調(diào)整系數(shù)，Cs(20) 水中飽和溶解度CX 曝氣池內(nèi)平均溶解氧，取CX =2mg/L；H曝氣器淹沒深度， m。所在地區(qū)實際大氣壓為1.0 105 Pa因此所在地區(qū)實際氣壓0.9871.013105查得水中溶解飽和度： Cs(20) =9.1mg/L微孔曝氣器的空氣擴(kuò)散氣出口處絕對壓為：pb1.013 1059.8 103H1.013 1059.8 103

14、5.51.552 105 Pa空氣離開好氧反應(yīng)池時氧的百分比：Ot211 EA211 200000100001000 0 17.5479211 EA79 211 20 00好氧反應(yīng)池中平均溶解氧飽和度：Csm(20) CS 20Pb105Ot2.066421.552517.549.1102.0661054210.6mg/ LSORAORCs 20C sm TC L 1.024 T 2019167 9.120 200.820.95 0.987 10.621.024SOR=26792/ d=1116kgO2/ hkgO2相應(yīng)最大時標(biāo)準(zhǔn)需氧量：SORmax1.4SOR =15632kgO / h好氧

15、反應(yīng)池平均時供氣量：SOR10011163G s0.310018600 m / h0.3 EA20最大時供氣量：3Gsmax1.4Gs1.4 1208326040m / h（三）室外排水規(guī)范生物反應(yīng)池中好氧區(qū)的污水需氧量，根據(jù)去除的五日生化需氧量、氨氮的硝化和除氮等要求，宜按下列公式計算：O2 = 0.001aQ(SoSe)cXV+b0.001Q(Nk Nke)0.12XV 0.62b0.001Q(Nt NkeNoe)0.12 XV 式中： O2 污水需氧量（ kgO2/d）；Q 生物反應(yīng)池的進(jìn)水流量（ m3/d）；44000So生物反應(yīng)池進(jìn)水五日生化需氧量濃度（mg/L ）；248Se生物反

16、應(yīng)池出水五日生化需氧量濃度（mg/L ）；3XV 排出生物反應(yīng)池系統(tǒng)的微生物量； （ kg/d）；Nk生物反應(yīng)池進(jìn)水總凱氏氮濃度（mg/L ）；68Nke生物反應(yīng)池出水總凱氏氮濃度（ mg/L）；12Nt 生物反應(yīng)池進(jìn)水總氮濃度（ mg/L ）；68Noe生物反應(yīng)池出水硝態(tài)氮濃度（mg/L）；8XV 排出生物反應(yīng)池系統(tǒng)的微生物中含氮量（kg/d）；a碳的氧當(dāng)量，當(dāng)含碳物質(zhì)以BOD5 計時，取 1.47；b常數(shù)，氧化每公斤氨氮所需氧量（kgO2/kgN），取4.57；c常數(shù)，細(xì)菌細(xì)胞的氧當(dāng)量，取1.42。Yt 污泥產(chǎn)率系數(shù)（ kgMLSS kgBOD5），宜根據(jù)試驗資料確定。無試驗資料時，系統(tǒng)有

17、初次沉淀池時取0.3，無初次沉淀池時取0.61.0；yMLSS 中 MLVSS 所占比例；O2 = 0.001aQ(So Se)cXV +b0.001Q(NkNke)0.12XV 0.62b0.001Q(Nt NkeNoe)0.12XV=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+0.340X

18、V=21159-1.628VXXV y*Q* （ SoSe）*0.001*y t因此 O2 =17473 kgO2 / d（2）標(biāo)準(zhǔn)需氧量采用鼓風(fēng)曝氣，微孔曝氣器。曝氣器鋪設(shè)于池底，淹沒深度5.5m，氧轉(zhuǎn)移效率 EA=20，計算溫度 T=20，將實際需氧量AOR換算成標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的需氧量 SOR。SORAORCs 20C sm TC L 1.024 T 20式中： 氣壓調(diào)整系數(shù)，Cs(20) 水中飽和溶解度CX 曝氣池內(nèi)平均溶解氧，取CX =2mg/L；H曝氣器淹沒深度， m。所在地區(qū)實際大氣壓為1.0 105 Pa因此所在地區(qū)實際氣壓0.9871.013105查得水中溶解飽和度： Cs(20) =9.1mg/L微孔曝氣器的空氣擴(kuò)散氣出口處絕對壓為：pb1.013 1059.8 103H1.013 1059.8 1035.51.552 105 Pa空氣離開好氧反應(yīng)池時氧的百分比：好氧211 EA1000211 2000100017.540Ot00079 211 EA79 211 2000反應(yīng)池中平均溶解氧飽和度：Csm(20)CS 20Pb105Ot2.0664259.11.552 1017.542.066 1054210.6