曝气池的设计

CL：曝气池平均溶解氧浓度，一般取2mg/L
α ，β ：修正系数，一般分别取0.85、0.95。
空气量： Gs
OS EA：曝气系统的充氧效率。 0.28E A
F:曝气扩散设备堵塞系数，一般0.65-0.9
设计计算过程如下：
1. 确定污泥负荷：一般根据经验确定，可以参看表；
2. 确定所需微生物的量：即污泥浓度-X； 3. 计算曝气池有效容积； 4. 确定曝气池的主要尺寸； 5. 确定所需空气量。
空 气 管 计 算 图
各配件的折算长度L0按下式计算：
D--配件的直径，m；
K--折算系数(表
表 长度折算系数 配件名 称 等径直流三 通 异径直流三 通 转弯三 通
弯头 0.4~0.7
大小头 0.1~0. 2
球阀 2.0
角阀 0.9
闸阀 0.25
K值
0.33
0.42~0.67
1.33
【例】 已知曝气池的供气量Gs＝5040m3／h，鼓风机房至曝气池干管 总长44m，管段上有弯头5个，闸阀2个，计算输气于管的直径和压力损 失。 解 干管上无支管，故采用同一直径。查图，通过Gs＝5040m3／h和v ＝15m／s，两点作一直线，交管径线于一点，得管径为350mm。配件 折算长度为：
(6)空压机的选定
空气扩散器安装在距曝气池池底0.2 m处，因此，空压机所需压力 为 P=（H+1.5）=(4.2-0.2+1.5)×9.8=53.9kPa 空压机供气量： 最 大 时 ： 7778+8334=16112 m3/h=268.5 m3/min 平均时：6611+8334=14945 m3/h=249 m3/min 根据所需压力及空气量，决定采用LG60型空压机6台。该型空压机 风压70kPa，风量60 m3/min。 正常条件下4台工作，2台备用，高负荷时5台工作，1台备用。
同型号：≤3台 备用1台 ≥4台 备用2台
空气流Biblioteka Baidu 管段 长度L m
段 号
m3/h
m3/mi n
空气 流速 v m/s
管径 D mm
配件
管段 当量 长度 L0 m
管段计 算长度 L0+L m
压力损失h1+h2
9.8 Pa/m
9.8 (Pa)
2
3
4
5
6
32
7
8
0.62
9
1.12
10
0.180
11
0.20
QS 0 Ls XV
QS 0 LV LS X V
曝气池进水平均BOD5 曝气池中污泥浓度
以有机物去除量为基础
Q（S 0 Se） Ls’ XV
容积负荷：单位容积曝气区在单位时间内所承受/降解的BOD量
10 Rrf X SVI (1 R)
3
R：回流比； r：二沉池中污泥综合系数，一般为1.2； f ：MLVSS/MLSS
H h1 h 2 h 3 h 4
估算空压机所需压力P=
h 1 h 2 h 3 h 4 1.5 H 9.8 KPa
1.5mH2O柱
（5）鼓风机的选择
Q G s 根据 来确定鼓风机的型号与 台数 H h h h h 1 2 3 4
例题1：某城市日废水排放量为60000m3，时变化系数为1.3，BOD5
为235mg/L，拟采用活性污泥法进行处理，要求处理后出水BOD5为 25mg/L，试计算该活性污泥法处理系统的曝气池体积、需氧量、供气 量、鼓风机出口风压、污泥回流比、剩余污泥量。
10 6 Xr r SVI
校核
Ls K 2 Se f
0
0.50
3.16
0.05
弯头1个
9
0.50
6.32
0.11
32
三通1个
1.18
1.68
0.320
0.54
8
0.50
9.48
0.16
32
三通1个
1.18
1.68
0.650
1.09
7
0.50
12.64
0.21
32
总需氧量 总需气量= 23% 氧的密度
实际需气量=
Px=VX/c
总需气量 安全系数 氧利用量
Cs：不同温度下的溶解氧饱和浓度；
标准状态需氧量：
ρ ：海拔不同引起的压力系数，
OS
O2Cs( 20)
ρ ＝p/1.043*106
(Cs(t ) CL ) 1.024(t 20) F
去二次沉淀池 中间配水渠 出水 后配水渠
Ⅰ 空 气 干 管 来自污泥泵站
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
Ⅰ
空 气 干 管 回流污泥
回流污泥井 回流污泥井
进水
前配水渠 来自空压机站 来自初次沉淀池
图17-38 曝气池平面图
曝气管道系统设计

空气量、管径、流速、管道阻力损失、风 机压力、风机台数等
风管系统的计算 1）风管系统包括由风机出口到充氧装置的管道，一般 用焊接钢管。 2）曝气池的风管联成环网（大中型水厂，小厂为枝 状），以增加灵活性。管端高出水面0.5m。 3）风管中空气流速： 干、支管：10~15m/s。 竖管、小支管：4~5m/s 4）根据经济流速和通过的空气流量，按图确定空气管 径。 5）管路计算包括：布置管道系统，确定每段最大输气量，根据
5）空气管系统计算： 按附图所示曝气池平面图布置空气管道，在相邻的5个廊道的隔 墙上设一根干管，共5根干管。在每根干管上设7对配气竖管， 共14条配气竖管。全曝气池共设70条配气竖管。每根竖管的 供气量为： 17827/70=254.6 m3/h 曝气池平面面积为： 27×5×2×5=1350m2 每个空气扩散器的服务面积按0.50 m2计，则所需空气扩散器的 总数为： 1350/0.50=2718个 为安全计，本设计采用 2718个空气扩散器，每个竖管上安设的 空气扩散器的数目为： 2718/70= 54个 每个空气扩散器的配气量为： 17827/1350=13.2 m3/h 将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图 如下，用以计算。
o 采用较高的污泥浓度可以缩小曝气池容积，但要使浓度保持在较高的水平，至少 要考虑曝气系统和污泥回流系统（二沉池的浓缩能力及污泥回流设备的能力）能 否满足要求。
o 污泥浓度(MLSS)随运行方式而异，一般采用2～6g／L。
采用曝气池容积负荷及曝气时间作为设计参数，应注明曝气池混合液所需 维持的污泥浓度。 采用曝气时间作为设计参数时，还应注明是否包括回流污泥量。
故干管计算长度为：44+55.2＝99．2(m)。计算水温为30℃，管内空气 压力为60kPa，查图，空气量84m3／min 管径350mm 温度30℃ 空气压 力60kPa 摩擦损失h，得h＝5.3kPa／1000m。故管道压力损失：kPa
根据P111的表得到：0.635*99.2*9.8/1000=
活性污泥法处理城市污水时废水的a’、b’值
运行方式 完全混合 生物吸附 传统 延时曝气 0.53 0.188 a’ 0.42 b’ 0.11 O2 0.7－1.1 0.7－1.1 0.8－1.1 1.4－1.8
部分工业废水的a’、b’值
污水种类 石油化工废水 含酚废水 漂染废水 合成纤维废水 a’ 0.75 0.56 0.5－0.6 0.55 b’ 0.16 － 0.065 0.142 污水种类 炼油废水 制药废水 造纸废水 a’ 0.55 0.35 0.38 b’ 0.12 0.354 0.092


0.018518.6 0.75 0.25 kgBOD5 /kgMLSS d 0.9
最大时需氧量与平均时需氧量之比
(a) 空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）计算如下： Pb=1.013×105+9.8×103H（水深) =1.013×105+9.8×103×4.0 =1.405×105Pa

曝气池体积计算公式：
QS0 QS0 V LS X LV

需氧量计算公式： （1）根据有机物降解和内源代谢需氧率计算
O2 a' Q(S0 Se ) b'VX V
a‘ —平均转化1kg的BOD的需氧量，kg/kg；b’—微生物(以VSS计)自身 氧化的需氧量，kg/kg· d；a’，b’可以由经验获得，见下页表

空气管路计算图(1)
7对
45m
5根
36m
空气管路计算图(2)
45个曝气头 9*5 4.5m 4.5m 5m
选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路。在空气 流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管道计算。 空气干管和支管以及配气竖管的管径，根据通过的空气量和相应 的流速按附录2加以确定。计算结果列入计算表中第6项。
风管中流速一般：干、支管 10-15m/s； 竖管、小支管 4-5m/s。
空气管路的局部阻力损失，根据配件的类型按式 L0=55.5KD1.2 ；K-长度换算系数 折算成当量长度损失 l0，并计算出管道的计算长度 l0+l(m)，（l为管 段长度）计算结果列入计算表中的第8、9两项。 空气管道的沿程阻力损失，根据空气管的管径（ D） mm、空气 量m3/min、计算温度℃和曝气池水深，查附录 3求得，结果列入 计算表的第10项。 9项与10项相乘，得压力损失h1+h2，结果列入计算表第11项。 将表中11项各值累加，得空气管道系统的总压力损失为： ∑(h1+h2)=284.72×9.8=2.790kPa （一般小于4.9）

流量和经济流速计算管径；计算压力损失。
空气管道的压力损失=摩擦损失+局部损失
h 管 h1 h 2
管径
流量
流速
空 气 管 计 算 图
空气管道的压力损失包括摩擦损失（沿程）和局部损失两部分。摩擦损失 根据直管长度及流速按下图进行计算，计算时必须按管内温度和该段管内 压力进行修正。局部损失应根据各配件特征，换算成相应的折算长度，再 按图 计算
在计算曝气池容积时，耍正确确定Ls和X 。
污泥负荷Ls 考虑内容：处理水质的要求，污泥的沉降性能。一般欲得90％以 上的去除率，SVI若在80～150范围内，污泥负荷应在0.2～0.5kg ／kg· d范围内。 要求氮达到硝化阶段时，则Ls常采用0.3kg／kg· d； 混合液悬浮固体浓度X
（2）根据微生物对有机物的氧化分解需氧量率计算
污染物转化的需氧量（理论BOD，称作BODL）
qV ( S 0 S ) BODL 0.68
因为 BOD5 0.68BODL
形成剩余污泥的需氧量：1.42Px
qV S 0 S 总需氧量 1.42 Px 0.68




设4组曝气池,每组容 积:10682/4=2670m3. 池深取4m,则每池面积 S=2670/4=668m2, 池宽取5m:规定宽深比1-2. 则池长668/5=134m,:规定长宽比>10. 设5廊道,单廊道长134/5=27m, 池总高为4+0.5(超高)=4.5m
5廊道式曝气池
max
17827
R
X Xr X
池体工艺尺寸的确定
单元数：不小于2组； 廊道数：不少于3个 有效水深（h2）：3.5-4.5m 廊道长宽比L/b：5-10 廊道宽深比b/h2:1-2 池长L：30（50-70） 总高度H：超高h10.3-0.5m； h2；扩散器按照高度h30.1-0.2m
5、 曝气池工艺设计计算
理论方法和经验方法的结合, 理论方法所需要
的参数可以经过试验确定或根据经验确定;
经验方法直接以经验数据,无理论依据.
1 ---有机负荷率设计法
有两种方法，即：活性污泥负荷率（简称污泥负荷）和曝气区容积 负荷率（简称容积负荷）。
污泥负荷：单位重量活性污泥在单位时间内所承受/降解的BOD量。
长度换算系数
配件 三通：气流转变 直流异口径 直流等口径 弯头 大小头 球阀 角阀 闸阀
长度换算系数
1.33 0.42-0.67 0.33 0.4-0.7 0.1-0.2 2.0 0.9 0.25
网状膜空气扩散器的压力损失为12.42kPa（一般4.9~9.8），则 总压力损失为： 2.790+12.42=15.210kPa （ 小 于 14.7 ， 及 1.5m水柱） 为安全计，设计取值16kPa。
鼓风曝气压缩空气的绝对压力P
h1 h 2 h 3 h 4 h 5 P h5
式中：h1——管路沿程阻力损失（Pa） h2——管路局部阻力损失（Pa） h3——曝气器的阻力损失（Pa） 查产品样本 h4——曝气器安装深度（m＝9.8×103Pa） h5——所在地区的大气压（Pa） （4）空压机所需压力H