曝气池的设计计算

第二部分：生化装置设计计算书

说明：

本装置污水原水为石油炼制污水、生活污水，要求脱氮。污水处理时经隔油、LPC除油、再进行生化处理，采用活性污泥工艺。根据处理要求选用前置反硝工艺——缺氧（A）、一级好氧（O1）、二级好氧（O2）三级串联方式，不设初沉池。

本设计的主要内容是一级好氧装置的曝气池、二沉池及污泥回流系统。

曝气池设计计算 一、工艺计算 （采用污泥负荷法计算） 1．处理效率E 备 注 E?La－LtLr?100%??100% LaLa 魏先勋305页 BOD去除率 E＝90％ NS＝0.3 三废523页 式中 La——进水BOD5浓度，kg/m3, La=0.2kg/m3 Lt——出水BOD5 浓度，kg/m3，Lt＝0.02kg/m3 Lr——去除的BOD5浓度，kg/m3 Lr=0.2－0.02=0.18kg/m3 0.2?0.02E??100%?90% 0.22．污水负荷NS的确定 选取NS＝0.3 kgBOD5／kgMLVSS·d 3．污泥浓度的确定 （1）混合液污泥浓度（混合液悬浮物浓度）X (MLSS) R r?103X? ?1?R? SVI式中 SVI——污泥指数

摘要：文中就曝气池容积的计算方法——BOD污泥负荷率法与污泥龄法进行了分析。指出：这两种方法实质上是属于同一个公式，只是考虑的角度不同而引入的两个不同概念而已。如能将考虑的角度有机地结合，将使曝气池容积的设计计算更趋合理。 关键词：曝气池 容积 污泥负荷率 污泥龄 设计与运行管理

曝气池是活性污泥处理系统中的核心构筑物，其容积的大小不仅关系到整个处理系统的净化效果，同时还关系到建造费用的问题。因此，有必要对曝气池容积的计算方法进行分析，从而得到较佳的设计取值。长期以来，曝气池容积的计算，采用较普遍的是按BOD—污泥负荷率法，但近来也有人建议采用污泥龄法。那么，二者之间有何异同，是否有某种内在的联系、可否将二者有机地结合起来呢？本文就此进行如下的分析讨论。 1 BOD—污泥负荷率(Ns)曝气池容积计算法 1.1 BOD—污泥负荷率(Ns)的物理概念

曝气池内单位重量(千克)的活性污泥，在单位时间内能够接受并将其降解到某一规定额数的BOD5重量值，被称为BOD—污泥负荷率(Ns)。即[1][2]：

⑴

式中 Ns——BOD—污泥负荷率, kg BOD5/kgMLSS·d Q——污水设计流量，m3/d

曝气池的设计与设备选择

简介： 生物处理技术是目前十分普遍的一种水处理方法，目前我们应用的生物方法包括：活性污泥法、生物膜法、生物塘法、厌氧生物法等，其中活性污泥法最主要的生物处理方法，大多数的活性污泥法中都要有曝气这个环节，因此曝气池的建设就显的十分重要。现实设计中，曝气池的设计需要注意许多的问题，并且要根据有关公式和实际污水处理的要求以及水质条件来确定和计算。 关键字：曝气池设计计算 活性污泥法 设备选择

20世纪后期，我国许多城市饱尝了供水不足和水质污染的双重苦果；21世纪初期，更多的城市将面临水危机的严峻挑战。为此，各界人士纷纷建言献策，以寻找化解水危机的“灵丹妙药”，这显然是个跨世纪的难题，因为导致水危机的原因及过程非常复杂，化解水危机便成了一项更加复杂的系统工程。目前我们主要从两个方面着手处理水污染和供水不足的问题：一是加强保护现有的淡水资源，进行节水工程改建项目，将使用水的量控制在最小化，大力发展中水回用技术；二是加强污水处理力度，维持越来越紧缺的水资源，这就需要坚强污水处理工艺的设计和研究，强化处理效果。由于一般的物理处理或者化学出理，对于污染物质的降解效果十分有限，并且还经常带来二次污染，因此生化处理方式将是污水处理方式发

一.污水处理中曝气池泡沫比较多是什么原因？ 你好，个人认为产生泡沫的原因主要有3个：

①启动泡沫。活性污泥工艺运行启动初期，由于污水中含有一些表面活性物质，易引起表面泡沫。但随着活性污泥的成熟，这些表面活性物质经生物降解，泡沫现象会逐渐消失。

②反硝化泡沫。如果污水厂进行硝化反应，则在沉淀池或曝气不足的地方会发生反硝化作用，产生氮等气泡而带动部分污泥上浮，出现泡沫现象。

③生物泡沫。由于丝状微生物的异常生长，与气泡、絮体颗粒混合而成的泡沫具有稳定、持续、较难控制的特点。生物泡沫对污水厂的运行是非常不利的：在曝气池或二沉池中出现大量丝状微生物，水面上漂浮、积聚大量泡沫；造成出水有机物浓度和悬浮固体升高；产生恶臭或不良有害气体；降低机械曝气方式的氧转移效率；可能造成后期污泥消化时产生大量表面泡沫。 泡沫本身只是现象，不会直接导致出水指标升高的。

问题是产生泡沫的原因同时会导致其它运行问题。回过来我们看看如下问题导致的泡沫即可引申出会产生的问题：

1、污泥老化导致的泡沫（使出水含有活性污泥颗粒，导致出水COD、SS上升，通常增加10~20%）

2、负荷过高导致的泡沫（微生物来不及降解，导致处理不完全，出水COD、SS上升）

希望对你有用！

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。

UASB的设计计算

6.1 UASB反应器的有效容积（包括沉淀区和反应区）

设计容积负荷为Nv?5.0kgCOD/(m3/d)

进出水COD浓度C0?11200(mg/L)（去除率85%） (mg/L) ，Ce?1680V=

QC0E1500?11.2?0.85??2856m3 Nv5.03式中Q—设计处理流量m/d

C0—进出水COD浓度kgCOD/m E—去除率

NV—容积负荷，Nv?5.0kgCOD/(m3/d) 6.2 UASB反应器的形状和尺寸

工程设计反应器3座，横截面积为矩形。 （1） 反应器有效高为h?6.0m则 横截面积：S?3V有效h?2856＝476(m2) 6.0单池面积：Si?S476??158.7(m2) n3（2） 单池从布氺均匀性和经济性考虑，矩形长宽比在2：1以下较合适。 设池长l?16m，则宽b?Si158.7??9.9m，设计中取b?10m l16单池截面积：Si'?lb?16?10?160(m2)

（3） 设计反应器总高H?7.5m，其中超高0.5m 单池总容积：Vi?Si?H'?160?(7.5?0.5)?1120(m) 单池有效反应容积：Vi有效?Si?h?160?6?960(m) 单个反应器实际

第四章：轴的设计计算 第一节：输入轴的设计

4.1：输入轴的设计：

4.1.1：选取轴的材料和热处理方法：

选取轴的材料为45钢，经过调质处理，硬度HB?240。 4.1.2：初步估算轴的直径：

dmin?A03P n根据选用材料为45钢，A0的范围为126~103，选取A0值为120，高速轴功率P?7.81kW，n?500r/min， 代入数据：

dmin?120?37.81?41.85.mm 500考虑到轴的外伸端上开有键槽，将计算轴颈增大3%～7%后，取标准直径为45mm。

4.1.3:输入轴的结构设计：

输入轴系的主要零部件包括一对深沟球轴承，考虑到轴的最小直径为45mm，而差速器的输入齿轮分度圆为70mm，设计输入轴为齿轮轴，且外为了便于轴上零件的装卸，采用阶梯轴结构。 （1）外伸段：

输入轴的外伸段与带轮的从动齿轮键连接，开有键槽，选取直径为

45mm，长为78mm。

（2）密封段：

密封段与油封毡圈50JB/ZQ4406?1997配合，选取密封段长度为

60mm，直径为50mm。

（3）齿轮段：

此段加工出轴上齿轮，根据主动轮B?70mm，选取此段的长度为

100mm，齿轮两端的轴颈为12.5mm，轴颈直径为63mm。

（4）左右两端

例题：某一化工设备中的输送装置运转平稳，工作转矩变化很小，以圆锥-圆柱齿轮减速器作为减速装置。试设计该减速器的输出轴。减速器的装置简图如下。输入轴与电动机相联，输出轴通过弹性柱销联轴器与工作机相联，输出轴为单向旋转（从装有联轴器的一端看为顺时针方向）。已知电动机功率P=10kW，转速n1=1450r/min，齿轮机构的参数列于下表： 级 别 z1 高速级 20 低速级 23 z2 75 95 mn(mm) mt(mm) 4 3.5 4.0404 β αn 1 齿 宽(mm) 大圆锥齿轮轮毂长L=50 B1=85,B2=80 解： 1.求输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3

若取每级齿轮传动的效率（包括轴承效率在内）η＝0.97，则

又

2.求作用在齿轮上的力

因已知低速级大齿轮的分度圆直径为

于

是

而

圆周力Ft，径向力Fr及轴向力Fa的方向如图。

3.初步确定轴的最小直径

先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45号钢，调质处理。取A0=112，于是得

输出轴的最小直径显然是安

蜗杆蜗轮的设计计算

一、选择蜗杆传动类型、精度等级

由于传动的功率不大，速度也不高，故选用阿基米德圆柱蜗杆传动，精度为：8C-GB10089-88。

二、选择蜗杆蜗轮材料

考虑到蜗杆传动功率不大，速度中等，故蜗杆用45号钢表面淬火，硬度为45～55HRC，蜗轮边缘采用ZCuSn10P1,金属模铸造。

三、初选几何参数

查参考文献[2]表8-4-4，初定中心距a=50,传动比i=51时，

Z1=1Z2=Z1?i51

m=1.6d1=20 r=4°34′26″

四、确定许用接触应力

查参考文献[2]表8-4-9知,当蜗轮材料为铸青铜时，

[sH]=[sHb]鬃ZSZN

由表8-4-10查得

[sHb]=220Mpa

滑动速度：

1400创203.14 10-3u1==1.47m/s

60us=u11.47==1.47m/s cosrcos4?34'26\采用浸油润滑，由参考文献[2]图8-4-2查得：ZS=0.93

根据参考文献[2]表8-4-4N=60n2t,，设计工作寿命t=12000小时，求得

1400N=60n2t=60创12000=1.97 107

51根据N=1.97 107，由图8-4-4查得ZN=0.91，许用接触应力为

[sH]

CASS池的设计计算 1. BOD------污泥负荷（NS）

NS?k2*Se*f??0.0168*30.0*0.75?0.44kgBOD5/(kgMLSS*d

0.85式中：k2=0.0168，k2------为有机物基质降解速率常数

Se=30.0，se------为混合液中残留成分的有机基质，mg/L

f=0.75，f------为溶液中挥发性悬浮物固体浓度与总悬浮物固体浓度的比值 ?=0.85，?------有机基质降解率

??BOD1?BOD2200?30??0.85

BOD12002.曝气时间

TA?24S024*200??1.45

NS*m*X0.44*3*2500式中 :S0------进水BOD浓度

X------混合污泥浓度，取2500g/m 1/m------排水比，取m=3 3：活性污泥界面的初始沉降速率

3VMAX?7.4*104*t*X?1.7?7.4*104*10*2500?1.7?1.24

水温10℃，MLSS≤3000mg/L

VMAX?4.6*104*X?1.26?2.41

水温20℃，MLSS＞3000mg/L 式中：t------水温，℃