奥贝尔氧化沟设计计算

4.4.2奥贝尔氧化沟的设计
4.4.2.1基本设计参数
设计污泥龄θc ：
由于点源曝气，氧化沟中存在缺氧区域，在奥贝尔氧化沟的外沟，由于亏氧，缺氧区更大，因此，当只要求硝化时，泥龄应取10d ，再加上除磷要求的厌氧区，以及增加污泥同步稳定的要求，氧化沟总泥龄取20d 。

θc =20d
污泥产率系数Y ：
()()()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∙+∙⨯⨯--+=--151500072.117.01072.175.017.02.016.075.0T C T C S X K Y θθ ()()()⎥⎦
⎤⎢⎣⎡∙⨯+∙⨯⨯⨯--+=--151********.12017.01072.12075.017.02.011501606.075.09.0 =0.87 KgSS/kgBOD
查表知，混合液悬浮固体浓度 （MLSS ）X = 4500 mg/L 。

由MLVSS/MLSS=0.75可知，混合挥发性悬浮固体浓度 （MLVSS ）Xv = 3375 mg/L
进水水质：BOD 5浓度S 0=160mg/l SS=160mg/l TN=32mg/l TP=3mg/l NH 3-N =20mg/l COD Cr =320mg/l 最低水温10摄氏度， 最高水温25摄氏度
出水水质： BOD 5浓度S e =10mg/l SS=10mg/l TN=15mg/l TP=0.5mg/l NH 3-N =5mg/l COD Cr =50mg/l
内源呼吸系数K d =0.055，200C 时脱氮率q dn =0.035kg(还原的NO 3—N/(kgMLVSS •d)
4.4.2.2 去除BOD 计算
1.氧化沟中BOD 5浓度S
)1(42.1523.0⨯--⨯⨯⨯-=e TSS TSS
VSS S S e = 10-1.42×0.7×10× （523.01⨯--e ）
=3.23mg/l
2.好氧区容积V 1
()()3
0max 121361)
20055.01(375.300323.016.087.02055500)1(m K X S S Y Q V c d v c =⨯+⨯-⨯⨯⨯=+-=θθ
3.好氧区水力停留时间t 1
385.055500
21361max 11===Q V t d=9.24h 4.剩余污泥量ΔX
剩余污泥量为：
d
kg K Y
S S Q X c
d /59.360420055.0187.0)00323.016.0(555001)(0=⨯+⨯
-⨯=+-=∆θ
每去除1kgBOD 5产生的干污泥量
)/(433.0)
01.016.0(5550059.3604)(50max kgBOD kgDS S S Q X e =-=-∆
4.4.2.3 脱氮量计算
（a ）氧化沟的氨氮量
氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮
量为：
l mg k S S Y N c d /1.520055.01)23.3160(55.0124.01)(124.000=⨯+-⨯⨯=+-⨯=θ
需要氧化的氨氮量N 1=进水TN-出水NH 3-N-生物合成氮量N 0
=32-5-5.1=21.9（mg/l ）
（a ） 脱氮量N r =进水总氮量TN-出水总氮量TN-生物合成所需的氮N o
=32-15-5.1=11.9（mg/L ）
（c ）脱氮所需容积V 2及停留时间t 2
脱硝率 20)20()(08.1-⨯=T dn t dn q q
10℃时 )]/([02.008.1035.052010d kgVSS kgBOD q dn ∙=⨯=- 脱氮所需容积4.97843375
02.09.1155500max 2=⨯⨯==V dn r X q N Q V m 3 停留时间18.055500
4.9784max 22===Q V t d=4.32h （b ） 氧化沟总容积V 及停留时间t
V=V 1+V 2=21361+9784.4=31145.4m 3
t=t 1+t 2=9.24+4.32=13.56 h 校核污泥负荷084.0375.34.3114516.055500Q =
F 0max W =⨯⨯=V VX S kgBOD 5/Kg VSS ·d 规定氧化沟污泥负荷在0.05~0.1kgBOD 5/Kg VSS ·d ，故符合规范。

4.4.2.4需氧量计算
（a ）设计需氧量AOR 。

氧化沟设计需氧量AOR=去除BOD 5需氧量-剩余污泥中BOD 5的需氧量-剩
余污泥中NH 3-N 的耗氧量+去除NH 3-N 的需氧量-脱氮产氧量
（b ）去除BOD 5需氧量D 1
D 1=a ×Q(S 0-S)+bVX v
其中a ——微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.50；
b ——活性污泥自身氧化需氧率，取0.10；
D 1=0.50×55500（0.16-0.00323）+0.10×31145.4×3.375＝14861.94kg/d （c ）剩余污泥量BOD 需氧量D2（用于合成的那一部分）
D 2=1.42×YQ （S 0-S ）/(1+K d θc )
=1.42×0.87×55500×（0.16-0.00323）/(1+0.055×20)=5118.5kg/d （d ）剩余污泥中NH 3-N 的耗氧量D 3
D 3=4.6 x 污泥含氮率x 氧化沟剩余污泥
=4.6 x 0.124 x3604.59 =2056 kg/d
（e ）去除NH 3-N 的需氧量D 4
D 4=4.6 X （进水TN-出水后NH 3-N ）x Q max /1000
= 4.6 X （32-5）x 55500/1000=6893.1kg/d
（f ）脱N 产氧量D 5
D 5=2.86×脱氮量x Q max /1000
=2.86 x 11.9 x 55500/1000=1888.89 kg/d
总需氧量＝D 1-D 2-D 3+D 4-D 5=14861.94-5118.5-2056+6893.1-1888.89=12691.65kg/d 考虑安全系数1.4，则AOR ＝1.4×12691.65＝17768.31kg/d=740.35kg/h 校核去除每1kgBOD5的需氧量
＝17768.31/[55500×（0.16-0.00323）]＝2.04kgO 2/kgBOD 5
氧化沟设计值在1.2-2.5 kgO 2/kgBOD 5之间，设计合格。

（g ）标准状态下需氧量SOR
0(20)(20)(())1.024T A O R C s S O R C s T C βρ-⨯=∂-⨯ 式中Cs （20）－20℃氧的饱和度，取Cs （20）＝9.17mg/L
Cs （25）－25℃氧的饱和度，取Cs （25）＝8.38mg/L
C-溶解氧浓度
α－修正系数，取0.85
β－修正系数，取0.95
ρ=0.900
T-进水最高温度，℃
奥贝尔氧化沟采用三沟通道系统，计算溶解氧浓度C 按照外沟：中沟：内沟＝0.2：1：2。

充氧量分配按照外沟：中沟：内沟＝65:25:10来考虑，则供氧量分别为：
外沟道AOR 1=0.65AOR=0.65×17768.31=11549.4kg/d
中构道AOR 2＝0.25AOR ＝0.25×17768.31＝4442.08kg/d
内沟道AOR 3＝0.1AOR ＝0.1×17768.31＝1776.831kg/d
各构道标准需氧量分别为：
d k g O R S /15889024
.1)2.038.89.095.0(85.017.94.115490251=⨯-⨯⨯⨯⨯= d kgO R S /16.6904024.1)138.89.095.0(85.017.908.44420252=⨯-⨯⨯⨯⨯=
d k g O R S /36.3296024
.1)238.89.095.0(85.017.983.17760253=⨯-⨯⨯⨯⨯=
SOR=SOR 1+SOR 2+SOR 3=15889+6904.16+3296.36=26089.52kgO 2/d=1087.06kgO 2/h 校核去除每1kgBOD 5的标准需氧量
26089.52/[55500×(0.16-0.00323)]=3.0kgO 2/ kgBOD 5
4.4.2.5氧化沟尺寸计算：
氧化沟的沟型设计要看二沉池的尺寸，故需要先设计二沉池。

（1）沉淀部分水面面积F
根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷q=0.9m 3/(m 2·h)，设2座沉淀池 n=2。

2m a x 7.12849
.025.2312m nq Q F =⨯== （2）池子直径D
m F
D 45.407
.128444=⨯==ππ ，取D=40m 。

此二沉池直径较大，不宜采用合建式。

同时为了使氧化沟总宽接近二沉池直径，沟形采用棒形。

氧化沟设二座,M=2
则单座氧化沟容积：V 1=V/2＝31145.4/2=15572.7m 3
氧化沟弯道容积按总容积的80％算，直线容积按总容积的20％算
V W =0.8×15572.7=12458.16m 3
V Z =0.2×15572.7=3114.54m 3
设计有效水深：h=4.0m ，超高0.8m 则沟深H=4.8m
设外沟，中沟，内沟宽分别为B 1=10m ，B 2=8m ，B 3=8m 。

隔墙宽：d=0.3m
A W =V W /H=12458.16/4.8=2595.45m 2
A Z =V Z /H=3114.54/4.8=648.86m 2
直线段长度：L=m B B B A Z 48.12)8810(286.648)(2321=++=++
取L=14m
由此可得，氧化沟外沟内侧圆弧半径为：
R 1=B 1+B 2+B 3+r+2d=10+8+8+r+0.6=26.6+r
中沟外侧圆弧半径为：R 2=B 2+B 3+r+2d=8+8+r+2×0.3=16.6+r
内沟外侧圆弧半径为：R 3=B 3+r+d=8+r+0.3=8.3+r
外沟圆弧段面积：][222
1R R -π 中沟圆弧段面积：])3.0[(2
322R R --π
外沟圆弧段面积：])3.0[(223r R --π
则W A r R R R R R =--+--+-])3.0[(])3.0[(][22323222221πππ
解得 r=2.56m 取r=3m
则外沟，中沟，内沟面积分别为：
222188.17688142)6.196.29(14.3m A =⨯⨯+-=
2222672.9928142)3.113.19(14.3m A =⨯⨯+-= 222368.5758142)311(14.3m A =⨯⨯+-= 外沟面积占总面积的比例为：
53.068
.575672.99288.176888.1768=++ 30.068
.575672.99288.1768672.992=++ 17.068
.575672.99288.176868.575=++ 外沟，中沟，内沟面积分配比例分别为：53%，30%，17%。

基本符合奥贝尔氧化沟各沟道容积比,可行。

4.4.2.6 出水管及调节堰的计算
出水堰计算
氧化沟出水设出水竖井，井内装电动可调节堰。

估计δ/H < 0.67,按照薄壁堰计算。

Q=1.86bH 3/2
取堰上水头高H=0.2m ，则堰宽)(86.32
.086.1642.086.12/32/3m H Q b =⨯=⨯= 取b=3.9m
根据可调节堰的安装要求（每边留0.3米），则出水井长度
L=0.3×2+b=0.6+3.9=4.5m
出水竖井宽度B 取2m （考虑安装高度），则出水井平面尺寸为
L ×B=4.5m ×2m
出水井出水孔尺寸为b ×h=2.8×0.5m,正常运行时，堰顶高出孔口底边0.1m ，调节堰上下调节范围为0.3m 。

出水竖井位于中心岛，曝气转碟上游。

出水管管径用DN700
4.4.2.7转碟的计算与安装
选用转碟式氧化沟曝气机，转碟直径为1.4m 的转盘，每碟供氧1.3kgO 2/（h ·ds) ，需功率0.69kw ，盘间距一般不小于0.2m 。

转碟台数根据转盘总片数，沟道宽度和池形布置决定，一般选用双数。

配置电机时，原则上外沟单配电机，中，内沟可共用电机。

1. 外沟道。

SOR 1=15889/(24×2)=331(kgO 2/h)
需要碟片数量n= SOR 1/1.3=331/1.3=254.6（片），取255片。

每米安装碟片
数4个（最外侧碟片距离池内壁0.25m ），则
需要曝气转碟组数=5.639
2551410==-⨯n ，取8组。

每组转碟安装碟片数=255/8=31.88（片） 取32片
校核：每米安装碟片数=3.32
25.010132=⨯--（片）<5（片），满足。

所以，外沟共安装碟片数8组，每组安装32片
校核单碟充氧能力=331/（32×8）=1.29kgO 2/（h ·ds)<1.3kgO 2/（h ·ds),满足
1. 中沟道
SOR 2=6904.16/(24×2)=143.84(kgO 2/h)
需要碟片数量n= SOR 2/1.3=143.84/1.3=110.64（片），取111片。

每米安装
碟片数4个（最外侧碟片距离池内壁0.25m ），则：
需要曝气转碟组数=58.331
111148==-⨯n ，取4组。

每组转碟安装碟片数=111/4=27.75（片） 取28片
校核：每米安装碟片数=6.32
25.08128=⨯--（片）<5（片），满足。

所以，中沟共安装碟片数4组，每组安装28片
校核单碟充氧能力=143.84/（28×4）=1.28kgO 2/（h ·ds)<1.3kgO 2/（h ·ds),满足
2. 内沟道
SOR 3=3296.36/(24×2)=68.67(kgO 2/h)
需要碟片数量n= SOR 3/1.3=68.67/1.3=52.83（片），取53片。

每米安装碟片
数4个（最外侧碟片距离池内壁0.25m ），则
需要曝气转碟组数=71.131
53148==-⨯n ，取2组。

每组转碟安装碟片数=53/2=26.5（片） 取27片
校核：每米安装碟片数=47.32
25.08127=⨯--（片）<5（片），满足。

所以，中沟共安装碟片数2组，每组安装27片
校核单碟充氧能力=68.67/（27×2）=1.27kgO 2/（h ·ds)<1.3kgO 2/（h ·ds),满足
根据上述计算，每座氧化沟共设A 型（短轴）转碟8组，轴长10米。

B 型(长轴)转碟2组，轴长（8+8）米。

C 型（短轴）转碟2组，轴长8米。