曝气系统设计计算

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1、曝气系统设计计算方法一(1)设计需氧量AORAOR=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: -1.42 P =0.68*44000 x(0.248 - 0.003)068-1.42 x 4399 = 9607 (kgO / d )2P=YQ(S0 - S )-Kd x V x XMLVSS=0.6X44000X(0.248-0.003) -4434.1X4X1.75/15=4399kg/d 消化需氧量:D2 = 4.57 Q (N0 - N )- 4.57 x 12.4 匕 x P1=4.57 x 44000 x(56 - 2)x4.5

2、7 x 12.4% x 43991000=8365 kgO 2 / dD1碳化需氧量(kgO2 / d )D2消化需氧量(kgO2 / d )P剩余污泥产量kg/dY污泥增值系数，取0.6。kd污泥自身氧化率，0.05。S 0总进水 BOD5(kg/m3)Se 二沉出水 BOD5(kg/m3)XMLVSS 挥发性悬浮固体(kg/m3)N一总进水氨氮Ne 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1mgBOD产生碱度0.1mg。5剩余碱度SALK1二进水碱度-消化消耗碱度+反消化产生碱度+去除BOD5产生碱度

3、 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NH+-N。4用于合成被氧化的NH+-N：=（进水氨氮量一出水氨氮量）-用于合成的总氮量4=56-2-12.4=41.6mg/L所需脱硝量二（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：44000 x 12.41000=545.6 mg / L因此，反消化脱氮产生的氧量：D = 2.86N = 2.86 x 545.6 = 1560kgO /d总需氧量：AOR = D1 + D2

4、- D3=9607+8365-1560=16412 kgOJ d最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则AOR = 1.4 R = 1.4 x 16412 = 22977 kgO 2/d = 957 kgO 2/h去除每1kgBOD5的需氧量=q(AORs )0 e1641244000(0.248 - 0.003)=.5kgOJ kgBOD5(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E=20%，计算温度T=25C，将实际需氧量AOR换算成标准状 A态下的需氧量SOR。SORAOR x C(20 )av|3p C ( - C /x 1.

5、024 (t-20)sm (T )L式中：P 气压调整系数，所在地区实际大气压为1.00 X 105 Pa所在地区实际气压 p = 0.9871.013 x105CX 曝气池内平均溶解氧，取CX= 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:Pb = 1.013 x 105 + 9.8 x 103 x H = 1.013 x 105 + 9.8 x 103 x 5.5 = 1.552 x 105 Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比:21(1 - E )21(120。)好氧 O =1 /Eax 1000 = 21V /2000x 100/

6、 = 17.54/t 79 + 21(1 - Ea )0 79 + 21(1 - 2000)%反应池中平均溶解氧饱和度：Csm(20) = cs(20) 2.066乂105 + 还 j=9.1x1.552 x105 17.54)、2.066 x105 + 42 /=10.6mg / L_16412 x 9.1 0.82 x【0.95 x 0.987 x 10.6 2x 1.024(20-20)标准需氧量为SORSOR=22941 kgO2/ d =956 kgOJh相应最大时标准需氧量：SRmax =14SOR =1338 kgO2/h好氧反应池平均时供气量：SOR975G =x 100 =

7、x 100 = 15933 m 3 / hs 0.3 EA0.3 x 20最大时供气量：G= 1.4G = 1.4 x 15933 = 22306 m 3/h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)。O = a/ - Q - ( S0 - S ) + b/ - X V(2-2-48)=

8、0.475 X 44000 X( 0.248-0.003) +0.149X1.75X10601 =7884式中：o2曝气池混合液需要的氧量，kg O2/d；Q处理的污水量，m3/d；S0曝气池进水BOD5浓度，kg BOD5/m3；Se处理出水BOD5浓度，kg BOD5/m3；V曝气池体积，m3；XV曝气池挥发性悬浮固体，kg MLVSS /m3；a微生物分解代谢单位重量BOD5的需氧量，kg O2/kg BOD5,对生活 污水a/值的范围为0.420.53；b/单位重量微生物内源呼吸自身氧化的需氧量，kg O2/ kg MLVSS-d, b/值的范围为0.110.188 d -1。第二种方

9、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1.42X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。心 Q ( s：s ) x vO = 0e1.42 (2-2-49)2f0c= 14096 kgOJ d式中：O2曝气池混合液需要的氧量，kg O2/d；Q处理的污水量，m3/d；So曝气池进水BOD5浓度，kg BOD5/m3；S 处理出水BOD5浓度

10、，kg BOD5/m3；V曝气池体积二（2650.25*4=10601 m3）Xv曝气池挥发性悬浮固体，kg MLVSS /m3；fBOD5和BODu的转化系数，约为0.68；1.42细菌细胞的氧当量；0 c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W5mg/L （以氮计，水温12C），和W8mg/L（以氮计，水温W12C）； 一级标准B： NH4+-N 的浓度W8mg/L（以氮计，水温12C

11、），和W15mg/L（以氮计，水温W12C）。 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NO-N作为电子受体，自然降低了氧在系统中的需要 3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)O2 n dn = 4.57Q - (N0 - N ) - 2.86Q - (N0

12、- N - NO-)=5070 kgOJ d式中：O2 n-dn生物反应池进行硝化反硝化需要的净氧量，kg O2/d；Q处理的污水量，m3/d；N0进水可氧化的氮浓度，kg/m3； 56Ne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kg O2/kg NH4+-N；2.86化学计量系数，单位为kgO / kg NO -No23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H 2 S + 2O2 H 2 SO 4综上所述，当生物处理以含碳有机物去除为目的时，需氧量

13、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O2 total 米用式（2-2-52）进行计算。O2 total = O2 + O2 N-DN（2-2-52）= （14096+5070=19167 方法二）kgO2/d （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E=20%，计算温度T=20C，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量 ASOR。, AORxC.SOR

14、 = ，(2。)-aVpp C- C h 1.024 (t-20)sm (T )L式中：P 气压调整系数，Cs（20）水中饱和溶解度CX 曝气池内平均溶解氧，取CX = 2mg/L；H曝气器淹没深度，m。所在地区实际大气压为1.0X105 Pa因此p=所在地区实际气压=0.9871.013 x105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:pb = 1.013 x 105 + 9.8 x 103 x H = 1.013 x 105 + 9.8 x 103 x 5.5 = 1.552 x 105 Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比:后八 21G - E

15、) m八 21G - 200 )好氧= 79 + 21(1 -AE)乂 1OO0= 79 + 21(1 -20)乂 1。 = 17.5400A0反应池中平均溶解氧饱和度:Csm(20) =C,(P O s (20) 2.066x105 + 42=9.1x1.552 x105 17.54、2.066 x10542 /=10.6mg / LAOR x CSOR(20 )av|3p C ( - C x 1.024 (t-20) sm VT )L19167 x 9.10.82 x【0.95 x 0.987 x 10.6 2x 1.024(20-20)SOR=26792 kgO / d =1116 kg

16、OJh相应最大时标准需氧量：SORmax T.4SOR =1563 kgO2/h好氧反应池平均时供气量：SOR1116G =x 100 =x 100 = 18600 m 3/ hA最大时供气量：G = 1.4G = 1.4 x 12083 = 26040 m 3/h（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）-cAXV+b0.001Q（Nk-Nke）-0.12AXV-0.62b0.001Q（Nt-Nke-Noe）-0.12AXV式中：O2一污水需氧量（kgO2/d）；Q一生物反应池

17、的进水流量（m3/d）； 44000So一生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mg/L）； 248Se一生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mg/L）； 3XV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）； 68Nke一生物反应池出水总凯氏氮浓度（mg/L）； 12Nt一生物反应池进水总氮浓度（mg/L）； 68Noe一生物反应池出水硝态氮浓度（mg/L）； 8XV排出生物反应池系统的微生物中含氮量（kg/d）；a一碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；b一常数，氧化每公斤氨氮所需氧量（kgO2/kgN），取4.57；c一常数，细菌细胞的氧当量

18、，取1.42。Yt一污泥产率系数（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0.61.0；yMLSS中MLVSS所占比例；O2 = 0.001aQ(So - Se) - cXV +0.001 Q(k-ke)-0.12XV -0.620.001Q(t-ke-oe)-0.12A XV=21123-2.31XV =0.001*1.47*44000* ( 248-3 ) -1.42*A XV +4.57*0.001*44000* ( 68-12 ) -4.57*0.12XV -0.62*4.57*0.001*44000* (68-

19、12-8) +0.62*4.57*0.12XV =15847-1.42*A Xv+11260-0.548Xv -5984+0.340Xv =21159-1.628Xv XV=y*Q* (So-Se) *0.001*yt =0.7*44000*0.245*0.3=2264kg/d因此 O2 =17473 (kgOJd)（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E=20%，计算温度T=20C，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量 ASOR。AOR x CSOR(20 )avpp C- C )x1.024 (r-20)sm (T )L式中:气压调整

20、系数，Cs(20)水中饱和溶解度曝气池内平均溶解氧，取CX =2mg/L；H曝气器淹没深度，m。所在地区实际大气压为1.0X105 Pa因此=所在地区实际气压=0987P1.013 X105.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:Pb = 1.013 X105 + 9.8 X103 X H = 1.013 X105 + 9.8 x 103 x 5.5 = 1.552 x 105 Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比:好氧 O =211 了E) x 100/ =2120 00)x 1000= 17.54。，t79 + 21(1 - Ea )勺 79

21、+ 21(1 - 2000)00反应池中平均溶解氧饱和度：Csm(20) =C（P Ob+s（20） 2.066 x105 42=9.1x(1.552 x105 17.54、2.066 x10542 /=10.6mg / L/ AORxJ 、SOR = W)a(3p C ( - C )x 1.024 (t-20) sm (T )L_17473 x 9.1 0.82 x【0.95 x 0.987 x 10.6 - 2x 1.024(20-20)SOR=24425 kgO2/d =1018kgOJh相应最大时标准需氧量：SORmax =14 SOR =1425 kgOJh好氧反应池平均时供气量：SOR1018G = 0 3 e x 100 = 0320 x 100 = 16967 m 3 / hA最大时供气量：G = 1.4G = 1.4 x 16967 = 23753 m 3/h好氧反应池平均时供气量：方法一结果：G =15933m3/h方法二结果：G =18600m3/h方法三结果：G =16967m3/h