陶粒生物濾料廠家曝氣池污水處理廠設計計算書

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　　一、工程概況

　　某城市污水處理廠，采用傳統活性污泥法處理工藝，沉淀池型式為輻流式，曝氣池采用鼓風曝氣，進入曝氣池的總污水量為50000m/d，污水的時變化系數為1.28，進入曝氣池污水的BOD為215mg/L，處理出水總BOD20mg/L。

　　二、曝氣池的設計

　　1.污水處理程度的計算

　　進入曝氣池污水的BOD值(S)為215mg/L，計算去除率，首先按下式計算處理水中非溶解性BOD值，即

　　BOD=7.1bXC

　　式中C——處理水中懸浮固體濃度，取值為25mg/L;

　　b——微生物自身氧化率，一般介于0.05~0.1之間，取值0.09;

　　X——活性微生物在處理水中所占比例，取值0.4;

　　代入各值

　　BOD=7.1×0.09×0.4×25=6.39≈6.4

　　處理水中溶解性BOD值為：

　　20-6.4=13.6mg/L

　　去除率

　　=(215-13.6)/215=0.938≈0.94

　　2.曝氣池的計算與各部位尺寸的確定

　　曝氣池按BOD-污泥負荷法計算

　　(1) BOD-污泥負荷率的確定

　　擬定采用的BOD-污泥負荷率為0.3kgBOD/(kgMLSS·d)。但為穩妥計，按下式加以較核：

　　N=KSf/

　　K值取0.0280 S=13.6mg/L =0.94 f=MLVSS/MLSS=0.75

　　代入各值

　　N=0.0280×13.6×0.75/0.94=0.30 kgBOD/(kgMLSS·d)

　　計算結果確證，取值0.3是適宜的。

　　(2) 確定混合液污泥濃度(X)

　　根據已確定的N值，查圖4-7得相應的SVI值為100-120，取值120。

　　按下式確定混合液污泥濃度值X。對此r=1.2，R=50%，代入各值，得：

　　X=R·r·10/[(1+R)SVI]=0.5×1.2×10/[(1+0.5)×120]=3333mg/L≈3300mg/L

　　(3) 確定曝氣池容積，按下式計算，即：

　　V=QS/(NX)

　　代入各值：

　　V=50000×215/(0.30×3300)=10858.59≈10859m

　　(4) 確定曝氣池各部位尺寸

　　設4組曝氣池，每組容積為

　　10859/4=2715m

　　池深取4.2m，則每組曝氣池的面積為

　　F=2715/4.2=646.43m

　　池寬取4.5m，B/H=4.5/4.2=1.07，介于1-2之間，符合規定。

　　池長：

　　F/B=646.43/4.5=143.7

　　L/B=143.7/4.5=31.92>10，符合規定。

　　設三廊道式曝氣池，廊道長：

　　L1=L/3=143.7/3=47.9≈48m

　　取超高0.5m，則池總高度為

　　4.2+0.5=4.7m

　　在曝氣池面對初次沉淀池和二次沉淀池的一側，各設橫向配水渠道，并在兩池中部設縱向中間配水渠道與橫向配水渠道相連接，在兩側橫向配水渠道上設進水口，每組曝氣池共有三個進水口。

　　在面對初次沉淀池的一側(前側)，在每組曝氣池的一端，廊道Ⅰ進水口處設回流污泥井，井內設污泥提升器，回流污泥由污泥泵站送入井內，由此通過空氣提升器回流曝氣池。

　　3.曝氣系統的設計與計算

　　本設計采用鼓風曝氣系統。

　　(1) 平均時需氧量的計算

　　O2=aQS+bVX

　　其中a=0.5;b=0.15

　　代入各值

　　O=0.5×50000(215-20)/1000+0.15×10859×2500/1000=8947.125kg/d=373kg/h

　　(2) 最大時需氧量的計算

　　根據原始數據 k=1.28

　　代入各值：

　　O=0.5×50000×1.28(215-20)/1000+0.15×10859×2500/1000=10312.125kg/d=429.67kg/h

　　(3) 每日去除的BOD值

　　BOD=50000×(215-20)/1000=9750kg/d

　　(4) 去除每kgBOD的需氧量

　　△O=8947.125/9750=0.92kgO/kgBOD

　　(5) 最大時需氧量與平均時需氧量之比

　　O/ O=429.67/373=1.15

　　4.供氣量的計算

　　采用網狀膜型中微孔空氣擴散器，敷設于距池底0.2m處，淹沒水深4.0m，計算溫度定為30℃。

　　水中溶解氧飽和度：

　　C=9.17mg/L;C=7.63mg/L

　　(1) 空氣擴散器出口處的絕對壓力(P)計算如下：

　　P=1.013×10+9.8×10H

　　=1.013×10+9.8×10×4.0

　　=1.405×10P

　　(2) 空氣離開曝氣池面時，氧的百分比按下式計算：

　　O=21(1-E)/[79+21(1-E)]×100%

　　E——空氣擴散器的氧轉移效率，對網狀膜型中微孔空氣擴散器，取值12%。

　　代入E值，得：

　　O=21(1-0.12)/[79+21(1-0.12)]×100%=18.96%

　　(3) 曝氣池混合液中平均氧飽和度(按最不利的溫度條件考慮)按下式計算，即：

　　C=C(P/2.026×10+O/42)

　　最不利溫度條件按30℃考慮，代入各值，得：

　　C=7.63×(1.405/2.026+18.96/42)=8.74mg/L

　　(4) 換算為在20℃條件下，脫氧清水的充氧量，按下式計算，即：

　　R=RC/[(··C-C)·1.024]

　　取值=0.82;=0.95;C =2.0;=1.0

　　代入各值，得：

　　R=373×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.74-2.0)×1.024]=522kg/h

　　相應的最大時需氧量為：

　　R=429.67×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.74-2.0)×1.024]=601 kg/h

　　(5) 曝氣池平均時供氣量按下式計算，即：

　　G=R/(0.3E)×100

　　代入各值，得：

　　G=522/(0.3×12)×100=14500m/h

　　(6) 曝氣池最大時供氣量

　　G=601/(0.3×12)×100=16695 m/h

　　(7) 去除每kgBOD的供氣量：

　　14500/9750×24=35.69m空氣/kgBOD

　　(8) 每m污水的供氣量：

　　14500/50000×24=6.96 m空氣/ m污水

　　(9) 本系統的空氣總用量：

　　除采用鼓風曝氣外，本系統還采用空氣在回流污泥井提升污泥，空氣量按回流污泥量的8倍考慮，污泥回流比R取值50%，這樣提升污泥所需空氣量為：

　　8×0.5×50000/24=8334m/h

　　總需氣量：

　　16695+8334=25029 m/h

　　5.空氣管系統計算

　　按附圖所示曝氣池平面圖布置空氣管道，在相鄰的兩個廊道的隔墻上設一根干管，共6根干管。在每根干管上設10對配氣豎管，共20條配氣豎管。全曝氣池共設120條配氣豎管。每根豎管的供氣量為：

　　16695/120=139.125 m/h

　　曝氣池平面面積為：

　　48×4.5×3×4=2592m

　　每個空氣擴散器的服務面積按0.50 m計，則所需空氣擴散器的總數為：

　　2592/0.50=5184個

　　為安全計，本設計采用5280個空氣擴散器，每個豎管上安設的空氣擴散器的數目為：

　　5280/120= 44個

　　每個空氣擴散器的配氣量為：

　　16695/5280=3.16 m/h

　　將已布置的空氣管路及布設的空氣擴散器繪制成空氣管路計算圖如下，用以計算。

　　選擇一條從鼓風機房開始的最遠最長的管路作為計算管路。在空氣流量變化處設計算節點，統一編號后列表進行空氣管道計算。

　　空氣干管和支管以及配氣豎管的管徑，根據通過的空氣量和相應的流速按附錄2加以確定。計算結果列入計算表中第6項。

　　空氣管路的局部阻力損失，根據配件的類型按式R=RC/[(··C-C)·1.024]折算成當量長度損失l，并計算出管道的計算長度l+l(m)，(l為管段長度)計算結果列入計算表中的第8、9兩項。

　　空氣管道的沿程阻力損失，根據空氣管的管徑(D)mm、空氣量m/min、計算溫度℃和曝氣池水深，查附錄3求得，結果列入計算表的第10項。

　　9項與10項相乘，得壓力損失h+h，結果列入計算表第11項。

　　將表中11項各值累加，得空氣管道系統的總壓力損失為：

　　∑(h+h)=284.72×9.8=2.790kPa

　　網狀膜空氣擴散器的壓力損失為12.42kPa，則總壓力損失為：

　　2.790+12.42=15.210kPa

　　為安全計，設計取值16kPa。

　　6.空壓機的選定

　　空氣擴散器安裝在距曝氣池池底0.2 m處，因此，空壓機所需壓力為

　　P=(4.2-0.2+1.5)×9.8=53.9kPa

　　空壓機供氣量：

　　最大時：16695+8334=25029 m/h=417.15 m/min

　　平均時：14500+8334=22834 m/h=380.57 m/min

　　根據所需壓力及空氣量，決定采用LG60型空壓機8臺。該型空壓機風壓70kPa，風量60 m/min。

　　正常條件下6臺工作，2臺備用，高負荷時7臺工作，1臺備用。

　　空氣管路計算圖(2)

　　三、二沉池的設計

　　1.已知條件

　　本設計采用普通輻流式沉淀池。設計流量Q=50000 m/d=2083.33 m/h，污水的時變化系數為1.28，即最大設計流量為2083.33×1.28=2666.67 m/h，曝氣池中懸浮固體濃度X=3300mg/L，二沉池底微生物固體濃度X=10/SVI·r=10/120×1.2=10mg/L，污泥回流比R=50%。

　　2.設計計算

　　(1) 沉淀池部分水面面積F

　　根據活性污泥法處理特性，選取表面負荷q=1.2m/(m·h)，設4座沉淀池n=4，則單池面積為：

　　F=Q/(n·q)=2666.67/(4×1.2)=555.56 m

　　(2)池子直徑

　　D=(4F/π)=(4×555.56/π) =26.60m

　　(3) 校核固體負荷G

　　G=24(1+R)·Q·X/F=24×(1+0.5)×2666.67×3.3/(555.56×4)=142.56kg/(m·d)，符合要求。

　　(4) 沉淀部分有效水深h，設沉淀時間t=2h，則

　　h=qt=1.2×2=2.4m

　　(5) 污泥區的容積V

　　設計采用周邊傳動的刮吸泥機排泥，污泥區容積按2h貯泥時間確定：

　　V=2T(1+R)·Q·X/[24(X+X)]=2×2×1.5×50000×3300/[24×(3300+10000)=3308.27 m

　　每個沉淀池污泥區的容積為

　　V=3308.27/4=827.07 m

　　(6) 污泥區高度h

　　a 污泥斗高度

　　設池底的徑向坡度為0.05，污泥斗底部直徑D=1.5m，上部直徑D=3.0m，傾角60°，則

　　h=(D- D)tan60°/2=(3.0-1.5) tan60°/2=1.3m

　　V=πh(D+ DD+ D)/12=1.3π(9+3×1.5+1.5×1.5)/12=5.36 m

　　b 圓錐體高度

　　h=(D- D)×0.05/2=(26.6-3.0)×0.05/2=0.59m

　　V=πh (D+ D D+ D)/12=0.59π(26.6×26.6+26.6×3.0+9)/12=123 m

　　c 豎直段污泥部分的高度

　　h=(V-V-V)/F=(827.07-5.36-123)/555.56=1.26m

　　污泥區總高度h=h+h+h=1.3+0.59+1.26=3.15m

　　(7) 沉淀池的總高度H

　　設超高h=0.3m，緩沖層高度h=0.5m，則

　　H= h+h+h+h=0.3+2.4+0.5+3.15=6.35

管段編號	管段長度L       m	空氣流量		空氣流速    v       m/s	管徑    D       mm	配件	管段當 量長度  L0      m	管段計 算長度  L0+L    m	壓力損失h1+h2
		m3/h	m3/min						9.8     Pa/m	9.8     (Pa)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
21-20	0.50	3.16	0.05		32	彎頭1個	0.62	1.12	0.180	0.20
20-19	0.50	6.32	0.11		32	三通1個	1.18	1.68	0.320	0.54
19-18	0.50	9.48	0.16		32	三通1個	1.18	1.68	0.650	1.09
18-17	0.50	12.64	0.21		32	三通1個	1.18	1.68	0.900	1.51
17-16	0.25	15.80	0.26		32	三通1個 異形管1個	1.27	1.52	1.250	1.90
16-15	0.90	28.44	0.47	6.30	40	三通1個 異形管1個	1.67	2.57	22.210	57.08
15-14	0.90	56.88	0.95	3.58	75	四通1個 異形管1個	3.54	4.44	0.301	1.34
14-13	6.75	139.04	2.32	4.91	100	閘門1個 彎頭3個 三通1個	11.30	18.05	0.388	7.00
13-12	4.80	278.08	4.63	9.83	100	四通1個 異形管1個	6.41	11.21	1.479	16.58
12-11	4.80	556.16	9.27	8.75	150	四通1個 異形管1個	10.25	15.05	0.696	10.47
11-10	4.80	834.24	13.90	13.13	150	四通1個 異形管1個	10.25	15.05	1.523	22.92
10-9	4.80	1112.32	18.54	9.83	200	四通1個 異形管1個	14.48	19.28	0.612	11.80
9-8	2.40	1390.40	23.17	12.61	200	三通1個 異形管1個	11.52	13.92	0.733	10.20
8-7	9.00	2780.80	46.35	11.09	300	四通1個 異形管1個	23.96	32.96	0.928	30.59
7-6	9.00	5561.60	92.69	13.25	450	四通1個 異形管1個	38.97	47.97	0.454	21.78
6-5	9.00	8342.40	139.04	13.36	500	四通1個 異形管1個	44.22	53.22	0.594	31.61
5-4	9.00	11123.20	185.39	12.31	600	四通1個 異形管1個	55.04	64.04	0.388	24.85
4-3	9.00	13904.00	231.73	13.01	600	四通1個 異形管1個	55.04	64.04	0.229	14.67
3-2	5.00	16695.00	278.25	12.21	700	彎頭一個	25.14	30.14	0.200	6.03
2-1	30.00	25029.00	417.15	14.56	800	彎頭一個	29.51	59.51	0.211	12.56
合計										284.72

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