课程设计指导书2-A2O曝气池

环境工程专业课程设计指导书

题 目 某化工园区污水处理厂工程设计 学 院 化学与环境工程学院 班 级 10环境2W 指导教师 程洁红 设计地点 化学与环境工程学院

2013年6月

一、原始资料

（1）水量

设计流量 Q=10万m3/d（不考虑变化系数） 设计进水水质 COD=370mg/L BOD5浓度S0=210 mg/L TSS浓度X0=180 mg/L

VSS浓度=130 mg/L（MLVSS/MLSS=0.7） TN=40 mg/L NH4+-N=31 mg/L TP=5 mg/L 碱度SALK=298 mg/L pH=7.0-7.5

最低水温14℃；最高水温25℃ （2）设计出水水质 COD=60 mg/L BOD5浓度Se=20 mg/L TSS浓度Xe=20 mg/L TN=15 mg/L NH4+-N=8 mg/L TP=1.5 mg/L

二、设计内容

该工业区污水处理厂主要是用于处理石油化工废水和区内生活污水。

由于各个企业都具有不定量不定时排放废水，并且水质变化很大，污水厂所处理的废水水量波动都较大，根据这一特征，可见对污水必须进行较好的预处理，活性污泥法的处理效果较好。

1

工艺流程图如下

提升泵站 粗格栅 调节池 细格栅 沉砂池 排渣 排渣 排渣

初沉池 A2/O 曝气池 二沉池 消毒池回流污泥

1 A2/O曝气池

4.5.1设计计算

1.判断是否可采用A2/O法

CODTN?37040?9.25?8

TPBOD?5/210? 0.02?0.065 符合要求 2.有关设计参数

（1） BOD5 污泥负荷 N = 0.13 kgBOD5/(kgMLSSd) （2）回流污泥浓度 XR = 6600mg/L （3）污泥回流比 R = 100%

(4) 混合液悬浮固体浓度

X?RR?1X1R?1?1?6600?3300mg/L2

排放

4-28）

4-29） 4-30）

（（（

（5）混合液回流比 TN去除率

TN0?TNe40?15?TN??100%??100%?62.5% （4-31）

TN040 混合液回流比

R?TN0.625内??100

1??%??100%?167%TN1?0.625取R内=200% 3. 反应池容积

V?QS0?100000?210?48951m3 NX0.13?3300反应池总水力停留时间：

t?VQ?48951100000?0.49d?11.76h各段水力停留时间和容积：

厌氧：缺氧：好氧=1：1：2 厌氧池水力停留时间

1 t厌?4?11.76?2.94h

池容V厌?14?48951?12237.75m3 缺氧池水力停留时间

t缺?14?11.76?2.94h（4-37） （4-32）

4-33） （4-34）

（4-35） （4-36）

（

1 （4-38） 34

好氧池水力停留时间

池容V缺??48951?12237.75mt好1??11.76?5.88h2 （4-39）

池容V好?12?48951?24475.5m3 4.校核氮磷负荷

好氧段总氮负荷 ?Q?TN0

XV好100000?40 ?3300?29371

?0.041[kgTN/(kgMLSS?d)]?符合要求?

厌氧段总磷负荷 ?Q?TP0

XV厌 ?100000?53300?9790

?0.015[kgTN/(kgMLSS?d)]?符合要求?5. 剩余污泥量

???Px?Ps

Px?YQ?S0?Se??kdVXR

Ps??TSS?TSSe??50%

（4-40） （4-41） （4-42） 4-43） 4-44）

4-45） （（（

取污泥增值系数Y=0.6,污泥自身氧化率kd=0.05,将各值带入：

P??0.21?0.02??0.05?48951?3.3?0.7x?0.6?100000 = 11400 – 5654

= 5746 kg/d （4-46）

P?5000?8000kg/ds??0.18?0.02??100000 （4-47） （4-48） ?X?5746?8000?13746kg/d 6.碱度校核

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1mgBOD5产生碱度0.1mg。

剩余碱度SALK1=进水碱度-消化消耗碱度+反消化产生碱度+去除BOD5产生碱度 假设生物污泥中含氮量以12.4％计，则：

每日用于合成的总氮 （4-49） ?0.124?5746?712.50kg/d即，进水总氮中有 （4-50） 712.50?1000

100000?7.13mg/L，用于合成被氧化的NH4+-N： （4-51） ?进水总氮量?用于合成的总氮量

?31?8?7.13?15.87mg/L

所需脱硝量 ?40?16?7.13?16.87mg/L （4-52） 需还原的硝酸盐氮量:

100000?16.87?1NT??1687mg/L （4-53）

1000将各值代入：

剩余碱度：SAKL1 ?298?7.14?15.87?3.57?16.87?0.1??210?20?

?263.49mg/L?100mg/L

可维持PH≥7.2 7.反应池主要尺寸

反应池总容积 V=48951m3； 设反应池三组，单组池容：

V48951??16317m3 （4-55） 33V单? 有效水深h=6m； 单组有效面积：

V16317 （4-56）

S单?单??2719.5m2h6

采用8廊道式推流式反应池，廊道宽b=9m；

S2719.5单组反应池长度 （4-57） L?单??37.78m

校核： b/h = 9 / 6 = 1.5 ( 满足b/h = 1 – 2 ) （4-58） L/h =37.78 / 6 = 6.3( 满足L/h = 5 – 10 ) （4-59） 取超高为1.0m，则反应池总高H =6+1=7m （4-60） 8. 曝气系统设计计算 （1）设计需氧量AOR

AOR=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：

D1?QS0?SB8?9??0.68消化需氧量：

?1.42Px?100000??0.21?0.02??kgO2/d?（4-61） ?1.42?5746?197820.68?4.6Q?N0?Ne??4.6?12.400?PxD2 （4-62）

?4.6?100000??31?8??1?4.6?0.124?57461000

反消化脱氮产生的氧量 ：D （4-63） .1kgO2/d3?2.86NT?2.86?1685?4819 总需氧量：

?D1?D2?D3AOR （4-64）

?19782?7303?4819.1?22265.3kgO2/d?927.7kgO2/h 最大需氧量与平均需氧量之比为1：4，则

AORmax?1.4R?1.4?22265.3?31171.4kgO2/d?1298.8kgO2/h（4-65）

AOR去除每1kgBOD5的需氧量 （4-66） ?Q?S0?Se?

?22265.3?0.21?0.02?100000?1.06kgO2/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EA=20％，计算温度T=25℃，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。

???Csm?T??CL?1.024

SOR??AOR?Cs?20???T?20?所在地区实际气压??1.013?105（4-68）

式中：ρ —气压调整系数，

工程所在地区实际大气压为0.912×105 Pa CL —曝气池内平均溶解氧，取CL=2 mg/L； 查得水中溶解饱和度：Cs(20)=9.17mg/L， Cs(25)=8.38mg/L 微孔曝气器的空气扩散气出口处绝对压为：

（4-69） 53535pb?1.013?10?9.8?10?H?1.013?10?9.8?10?7.8?1.785?10Pa

空气离开好氧反应池时氧的百分比：

O21?1?EA?79?21?1?E10021?1?2000?t??00??10000?17.A?79?21?1?20054000? 好氧反应池中平均溶解氧饱和度：

Csm(25) ?C?PbOt?S?25?? ?2.066?105?42?? ?8.38??? ?1.785?10517.54??2.066?105?42???

?10.73mg/L 标准需氧量为：

SOR ?22265.28?9.170.82??0.95?0.909?10.73?2??1.024?25?20?

?30436.5kgO2/d?1268.2kgO2/h相应最大时标准需氧量：

SORmax?1.4SOR?1.4?30346.5?42611.1kgO2/d?1775.4kgO2/h好氧反应池平均时供气量：

G?SOR0.3E?100?1268.2?100?21136.7m3s/hA0.3?20（4-70）

（4-71） 4-72）

4-73） 4-74） （（（

最大时供气量：

（4-75） Gsmax?1.4Gs?1.4?21136.7?29591.3m3/h 9.供风管道计算 供风干管采用环状布置

流量 Qs?12?Gsmax?12?29591.3?14795.7m3/h?4.1m3/s流速v=15m/s；

管径： d?4Qs4?4.1取干管径为600mm

???3.14?15?0.59m单侧供气（向单侧廊道供气）支管：

Q1s单??Gmax2?29591.312?2465.94m36/h?0.685m3/s

流速v=15m/s；

4Q管径： d?s单???4?0.6853.14?15?0.24m 取支管管径为DN250mm 双侧供气（向两侧廊道供气）

Q1Gsmax29591.3s双?3?2?6?4931.88m3/h?1.37m3/s 流速v=15m/s；

管径： d?4Qs双?4?1.37 ??3.14?15?0.34m取支管管径为DN3500mm

（4-76）(4-77)

（4-78）（4-79）（4-80）（4-81）

10.进水管路计算

11流量 ： （4-82） Ql??Qmax??1562.5?781.25m3/h?0.3m3/s22 设流速v=2m/s

4Qmax4?0.3d???0.44m管径： （4-83） l??3.14?2 进水管管径取700mm.

11.厌氧池设备选择（单组反应池计算）

厌氧池设导流墙，将厌氧池分为3格，每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/m3

池容计算。

厌氧池有效容积 （4-84） V厌?61.2?10?8?4896m3 混合全池污水所需功率为 5?4896?24480W 12.缺氧池设备选择（单组反应池计算）

缺氧池设导流墙，将缺氧池分为3格，每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/m3

池容计算。

V缺?61.2?10?8?4896m缺氧池有效容积 （4-85）

混合全池污水所需功率为 13.污泥回流设备

污泥回流比 R=100％；

污泥回流量 QR?RQ?1?100000?100000m3/d?4166.67m3/h（4-86） 设回流污泥泵房一座，内设2台单螺杆泵，型号为FG105-1；控制闸门为电动蝶阀。

单泵流量

11Q??Q??4166.67?2083.33m3/h(g (4-87) RR单225?4896?24480W

水泵扬程根据竖向流程确定。

14.混合液回流设备 混合液回流泵

混合液回流比R内 =200％； 混合液回流泵

设混合液回流泵2座，每座泵房内设3台潜污泵（2用1备）；

113Q??Q??8333.33?2083.33m/hR单泵流量 （4-88） R单44

（4-89） QR?RQ?2?100000?200000m3/d?8333.33m3/h 4.5.2 本系统的空气量计算

除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥的8倍考虑，污泥回流比R=100％，这样提升回流污泥所需的空气量为

8?1.0?100000/24?33333.33m3/h （4-90） 33333.33?29591.3?62924.6m3/h总需氧量 （4-91）

按停留时间，第一廊道为厌氧区，第二廊道为缺氧区，第三至五廊道为好氧区。按图所示的曝气平面图布置空气管道。

单池曝气池的平面面积为：61.2×10 = 612 m2

每个空扩散器的服务面积按0.68m2计，则每个好氧池所需空气扩散器的总数为：

612?3/0.68?2700个

为安全计，本设计采用6720个空气扩散器。

29591.3/6720?2?2.2?3.5m3/h每个空气扩散器的配气量为： （4-92）

满足要求

??h?h??108.31?9.8?1.06kPa12 （4-93）

网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa，则总的压力损失为： 5.88+1.06=6.94kPa为安全计，设计值选用9.8kPa。 空压机的选定：

空气扩散器安装在距曝气池池底0.2m处，因此空压机所需压力为

P=（6.0-0.2+1.0）×9.8=67kpa （4-94） 空压机供气量最大时33333.33+29591.3=62924.6m3/h=1048.7m3/min （4-95）

曝气头数目的确定

每个微孔曝气头出气量（5 m3/h.个），需微孔曝气头6720个。三组好氧池，每组设20个曝气支管，每个支管上设置1个竖管，每个竖管设14个横管。每个横管上设置8个曝气头，曝气头间距0.51m×0.97m。

根据所需要的压力机空气量，决定采用LG480×665-2型罗茨鼓风机，该空压机风压49 kPa，风量116m3/min，选用9台。

正常条件下，7台工作，2台备用；高负荷时，8台工作，1台备用。

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