奥贝儿氧化沟设计计算书 (2)

奥贝尔氧化沟工艺设计计算

1.已知条件

33（1）设计水量Q=100000m3/d =4166.7m/h =1.157m/s=1157L/s

（2）设计进水水质BOD5浓度S0?150mg/L；TSS浓度X0?25m，0g/LVSS?175mg/L(VSS/TSS=0.7)；TKN?45mg/L(进水中认为不含硝态氮)；

NH3-N=35mg/L；TKN?45mg/L；最低水温14℃；最高水温25℃。

（3）设计出水水质BOD5浓度Se=20mg/L；TSS浓度X0?20mg/L；TKN1?20mg/L；

NH3-N=15mg/L

2.设计计算

（1） 基本设计参数 污泥产率系数 Y=0.55

混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=4000mg/L,混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS） XV=3000mg/L (MLVSS/MLSS=0.75)；通常的泥龄取值为10～30d。本设计污泥龄

，对于城市污水，一般采用0.05～0.1。 ?c?30d。污泥自身氧化率（1/d）

设计中取Kd=0.05, 20℃时脱氮率qdn?0.035kg（还原的NO3—N/（kgMLXSS·d）

去除BOD5计算

① 氧化沟出水溶解性BOD5浓度S。为了保证二级出水BOD5浓度Se≤20mg/L，必须控

制氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度。 S?SC?1.42?(VSS)?TSS?(1?e?0.23?5） TSS?0.23?5 ?20?1.42?0.7?20?(1?e ）（mg/L） ?6.41

② 好氧区容积V1，m3

V1?

YQ?S0?Se??c

Xv?1?Kd?c?式中 V1——好氧区有效容积（m3）；

Y——污泥净产率系数（kgMLSS/kgBOD5）,一般采用0.5～0.65之间；

S0、Se——分别为进、出水BOD5浓度（mg/L）； X——污泥浓度（mg/L）； ?c——污泥龄（d）；

Kd——污泥自身氧化率（1/d），对于城市污水，一般采用0.05～0.1。

设计中取Y=0.55, Kd=0.05 V1?

③ 好氧区水力停留时间t1, h

t1?0.55?100000??150?10??30

?66956.52（m3）3000??1?0.05?30?V166956.52 ??0.669d?16.07（h）Q1000000④ 剩余污泥量?X, kg/m3

?X?Q(S0?S)Y?Q(X1?XC)

?1?Kd?c?式中X1——进水悬浮固体惰性部分(进水TSS一进水vss)的浓度;

3

X1=250一0.7 ?250=75mg/L=0. 075(kg/m) X2——TSS的浓度。本式中XC=20mg/L=0.02kg/m3

故 ?X?Q(S0?S)Y?Q(X1?XC)

?1?Kd?c?0.55?100000(0.075?0.02)

?1?0.05?30??100000(0.2?0.00641) ?9758.98（kg/m3）去除每1kg BOD5产生的干污泥量

?X9758.98??0.54（kgDs/kgB5O DQ(S0?Se)100000?（0.2?0.02）（3）脱氮计算

①氧化的氨氮量。假设总氮中非氨态氮没有硝酸盐的存在形式，而是大分子中的化合态氮，其在生物氧化过程中需要经过氨态氮这一形式。另外，氧化沟产生的剩余生物污泥中含氮率为12. 4% 。则用于生物合成的总氮为:

N0?0.124?Y?S0?S?0.55(150?6.41) ?0.124??3.92(mg/L)1?Kd?c1?0.05?30需要氧化的氨氮量N1=进水TKN一出水NH 3-N一生物合成 所需氮量N0

N1?45?15?3.92?26.08(mg/L）②脱氮量Nr。需要的脱氮Nr=进水总氮量一出水总氮量一生物合成所需的氮量

Nr?45?20?3.92?21.08(mg/L）③碱度平衡。氧化1mg NH3-N需消耗7. 14mg/L碱度;每氧化1mg BOD5产生0. lmg/L

碱度，每还原lmg NO3--N产生3. 57mg/L碱度。

剩余碱度SALK1=原水碱度一硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度 ?280?7.14?24.44?3.57?21.08?0.1?(150?6.41)

?205.82(mg/L）

④计算脱氮所需池容V2及停留时间T2

（T?20）脱硝率qdn（t）?qdn（20）?1.08

（14?20）-14℃时qdn?0.035?1.08?0.022[kg（还原的NO3-N)/kgMLVSS]

脱氮所需的容积V2?QNr100000?21.08 ??31939.39（m3）Xvqdn3000?0.022停留时间t1?V231939.39 ??0.319d?7.67（h）Q1000000（4）氧化沟总容积V总及停留时问t总

V总?V1?V2?66956.52?31939.39?98895.91(m3) t总?16.07?7.67?23.74 （h）校核污泥负荷N?QSa100000?0.2 ??0.0674（m3）XvV3?98895.91设计规程规定氧化沟污泥负荷应为0.05～ 0. 1kg BOD5/ kgVSS·d)

（5）需氧量计算

①设计需氧量AOR。氧化沟设计需氧量AOR=去除BOD5需氧量﹣剩余污泥中

BOD5 的需氧量+去除NH3-N耗氧量﹣剩余污泥中N H3-N的耗氧量﹣脱氮产氧量

a. 去除BOD5需氧量D1 D1?a?Q(S0?S)?b?VX

式中 a?——微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0. 5 2

b?——活性污泥微生物自身氧化的需氧率，取0. 12

D1?a?Q(S0?S)?b?VX

21000?0(00.2?0.0064)?10.1?298895?.93 1 ?0.5?.21（kg/d） ?45669

b. 乘余污泥BOD5需氧量D2

D2?1.42?X?1.42? ?1.42?YQ?S

1?Kd?c0.55?100000?（0.2?0.00641）

1?0.05?30.75（kg/d） ?6047

c. 去除氨氮的需氧量D3。每lkg NH3-N硝化需要消耗4. 6kgO2

D3?4.6?(进水KTN?出水NH3-N） ?4.6?45?15?10000 01000（kg/d） ?13800

d. 剩余污泥中NH3-N耗氧量D4

D4?4.6?0.124(污泥中得含氮率）? ?4.6?0.124?YQ?S

1?Kd?c0.55?100000?（0.2?0.00641）

1?0.05?30.32（kg/d） ?2429

e. 脱氮产氧量D5。每还原1kgN03--N产生2. 86 kgO2 D5?2.86?21.08?100000?6028.88（kg/d） 1000总需氧量=D1+D2+D3+D4+D5=45669.21+6047.75+13800+2429.32+6028.88 =73975.16(kg/d)

考虑安全系数1.3，则

.16?96167.71(kg/d) AOR=1.3?73975②标准状态下需氧量SOR SOR?AOR?CS(20)?(?ρCs(T)?1)?1.024(T?20)

式中 CS(20)——20℃时氧的饱和度，取CS(20)=9.17mg/L

CS(25)——25℃时氧的饱和度，取CS(20)=8.38mg/L

C——溶解氧浓度

?——修正系数，取0.85

?——修正系数，取0.95 T——进水最高温度，℃

所在地区实际气压1.000?105??0.987 ρ=

1.013?1051.013?105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AOR1=0.65·AOR=0.65×96167.71=62509.01（kg/d） 中沟道AOR2=0.25·AOR=0.25×96167.71=24041.93（kg/d） 内沟道AOR3=0.10·AOR=0.10×96167.71=9616.77（kg/d）

各哥道标准需氧量分别为： SOR1?62509.01?9.17

0.85?(0.95?0.987?8.38?0.2)?1.024(25?20).84（kg/d）?3259.08（kg/h） ?78217

SOR2?24041.93?9.17 (25?20)0.85?(0.95?0.987?8.38?1)?1.024.38（kg/d）?1399.72（kg/h） ?33593

SOR3?9616.77?9.17 (25?20)0.85?(0.95?0.987?8.38?2)?1.024.39（kg/d）?655.47（kg/h） ?15731

总的标准需氧量：

SOR?78217.84?33593.38?15731.39?127542.61(kg/d）?5314.27（kg/h）

（6）氧化沟尺寸计算 设氧化沟五座

单座氧化沟的容积V??V98895.91??19779.18(m3） 55 氧化沟弯道部分按占总容积的80%考虑，直线部分按占总容积的20%考虑。

则

V湾?0.8?19779 .18?15823.34(m） V直?0.2?19779 .18?3955.84(m）33

氧化沟有效水深h取4.5 m，超高0.5 m；外、中、内三沟道之间隔墙厚

度为。.25m。 A湾?V湾h?15823.34?3516.30(m2） 4.5 A直?

V直3955.84??879.08(m2） h4.5① 直线段长度L，取内沟、中沟、外沟宽度分别为13m、13m、13m

则 L=

V直879.08 ??11.27(m2）（2B外?B中?B内)2?（13?13?13）② 中心岛半径r

A湾?A外?A中?A内（式中所指面积为各沟道弯道面积）

r?13?0.25?13?0.25?13r?13?0.25?13）?2??13?（）?2??13?

22r?13（）?2??13

2 即r=2.46m 3516.30?（

③ 校核各沟道的比例

（2.46?13?0.25?13?0.25?13）?3.14?13]×2=3718.63（m2）外沟道面积= [13?11.27? （2.46?13?0.25?13）?3.14?13]×2=2636.90（m2） 中沟道面积= [13?11.27?（2.46?13）?3.14?13]×2=1555.17（m2） 内沟道面积= [13?11.27?

3718.63?0.4956?49.56%

3718.63?2636.90?1555.182636.90?0.33?33% 中沟道占总面积的比例=

3718.63?2636.90?1555.181555.17?0.17.44?17.44% 内沟道占总面积的比例=

3718.63?2636.90?1555.18外沟道占总面积的比例=

基本符合奥贝尔氧化沟各沟道容积比（一般为50:33:17左右） （7）进出水管及调节堰计算 ①进出水管

污泥回流比R=100%，进出水管流量Q＇= 5×20000（m3/d），进出水管控制流速≤1.0m/s 进出水管直径D?4Q?4?20000 取0.6m（600mm） ??0.54（m）??u3.14?1?3600?24 校核进出水管流速u?Q?20000??0.82m/s≤1.0m/s（满足要求） A3600?24?0.32?3.14 ②出水堰计算。为了能够调节曝气转碟的淹没深度，氧化沟出水处设置出水竖井，竖井内安装电动可调节堰。初步估计为

?H?0.67,因此按照薄壁堰来计算。

Q?1.86?bH3/2 取堰上水头高度H=0.2m 则堰b?Q20000??1.38m 取b=1.4m

1.86H3/23600?24?1.86?0.23/2考虑可调节堰的安装要求(每边留0. 3 m )则出水竖井长度L=0.3×2+b=0.6+1.4=2.0（m） 出水竖井宽度B取1. 2m(考虑安装高度)，则出水竖井平面尺寸为L×B=2.0×1.2（m）

出水井出水孔尺寸为l×h=1.4m×0. 5m，正常运行时，堰顶高出孔口底边0. 1 m，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。

(8)曝气设备选择。曝气设备选用转碟式氧化沟曝气机，转碟直径D= 1400mm，单碟(ds)充氧能力为2.0kgO2/（h·ds)，每米轴安装碟片不多于5片。

①外沟道

3259.08?651.82（kgO2/h） 5SOR1651.82??325.9片 取326片 所需碟片数量n?2.02.0单池外沟道标准需氧量 SOR1?每米轴安装碟片数为4个(最外侧碟片距池内壁0. 25m)

n326??7.95（组） 取8组

13?4?141n326?40.75（片）每组转碟安装的碟片数?? 取41片

8841-1?3.28（片）校核每米车由安装碟片数?＜5片 满足要求

13?0.25?2故外沟道共安装8组曝气转碟，每组上共有碟片41片。

651.82?1.99[kgO2/（h·ds）] ＜2.0[kgO2/（h·ds）]校核单碟充氧能力?41?8满足要求

②中沟道

1399.72?279.74（kgO2/h）单池外沟道标准需氧量 SOR2? 5SOR2279.94??139.97片 取140片 所需碟片数量n?2.02.0则所需曝气转碟组数?每米轴安装碟片数为4个(最外侧碟片距池内壁0. 25m)

n140??3.51（组） 取4组

13?4?141n140?35（片）每组转碟安装的碟片数??

4435-1?2.72（片）校核每米车由安装碟片数?＜5片 满足要求

13?0.25?2则所需曝气转碟组数?故中沟道共安装4组曝气转碟，每组上共有碟片35片。

279.74?1.99[kgO2/（h·ds）] ＜2.0[kgO2/（h·ds）]校核单碟充氧能力?35?4满足要求

③内沟道

655.47?131.09（kgO2/h）单池外沟道标准需氧量 SOR3? 5SOR3131.09??65.55片 取66片 所需碟片数量n?2.02.0每米轴安装碟片数为4个(最外侧碟片距池内壁0. 25m) 则所需曝气转碟组数?n66??1.61（组） 为了与中沟道匹配便于设备

13?4?141安装取4组。

n66??16.（片）5 取17片 4417-1?1.28（片）校核每米车由安装碟片数?＜5片 满足要求

13?0.25?2故内沟道共安装4组曝气转碟，每组上共有碟片17片。

131.09?1.93[kgO2/（h·ds）] ＜2.0[kgO2/（h·ds）]校核单碟充氧能力?17?4满足要求

每组转碟安装的碟片数?为了使表面较高流速转入池底，同时降低混合液表面流速，在每组曝气转碟下游2.5m处设置导流板与水平成45o。角倾斜安装，板顶部距水面0. 2m。导流板采用玻璃钢，宽为0. 9 m，长度与渠道宽度相同。为防止导流板翻转或变形，在每块倒流板后设两根Φ80mm的钢管进行支撑。

根据上述计算，每座氧化沟共设A型(短轴)转碟8组轴长13m， B型(长轴)转碟4组，轴长(13+13) m。

碟片数：外沟=41×8=328（片） 中沟=35×4=140（片） 内沟=17×4=68（片）

单座氧化沟所需电机功率N?

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