陶粒生物濾料廠家曝氣池污水處理廠設(shè)計(jì)計(jì)算書

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　　一、工程概況

　　某城市污水處理廠，采用傳統(tǒng)活性污泥法處理工藝，沉淀池型式為輻流式，曝氣池采用鼓風(fēng)曝氣，進(jìn)入曝氣池的總污水量為50000m/d，污水的時變化系數(shù)為1.28，進(jìn)入曝氣池污水的BOD為215mg/L，處理出水總BOD20mg/L。

　　二、曝氣池的設(shè)計(jì)

　　1.污水處理程度的計(jì)算

　　進(jìn)入曝氣池污水的BOD值(S)為215mg/L，計(jì)算去除率，首先按下式計(jì)算處理水中非溶解性BOD值，即

　　BOD=7.1bXC

　　式中C——處理水中懸浮固體濃度，取值為25mg/L;

　　b——微生物自身氧化率，一般介于0.05~0.1之間，取值0.09;

　　X——活性微生物在處理水中所占比例，取值0.4;

　　代入各值

　　BOD=7.1×0.09×0.4×25=6.39≈6.4

　　處理水中溶解性BOD值為：

　　20-6.4=13.6mg/L

　　去除率

　　=(215-13.6)/215=0.938≈0.94

　　2.曝氣池的計(jì)算與各部位尺寸的確定

　　曝氣池按BOD-污泥負(fù)荷法計(jì)算

　　(1) BOD-污泥負(fù)荷率的確定

　　擬定采用的BOD-污泥負(fù)荷率為0.3kgBOD/(kgMLSS·d)。但為穩(wěn)妥計(jì)，按下式加以較核：

　　N=KSf/

　　K值取0.0280 S=13.6mg/L =0.94 f=MLVSS/MLSS=0.75

　　代入各值

　　N=0.0280×13.6×0.75/0.94=0.30 kgBOD/(kgMLSS·d)

　　計(jì)算結(jié)果確證，取值0.3是適宜的。

　　(2) 確定混合液污泥濃度(X)

　　根據(jù)已確定的N值，查圖4-7得相應(yīng)的SVI值為100-120，取值120。

　　按下式確定混合液污泥濃度值X。對此r=1.2，R=50%，代入各值，得：

　　X=R·r·10/[(1+R)SVI]=0.5×1.2×10/[(1+0.5)×120]=3333mg/L≈3300mg/L

　　(3) 確定曝氣池容積，按下式計(jì)算，即：

　　V=QS/(NX)

　　代入各值：

　　V=50000×215/(0.30×3300)=10858.59≈10859m

　　(4) 確定曝氣池各部位尺寸

　　設(shè)4組曝氣池，每組容積為

　　10859/4=2715m

　　池深取4.2m，則每組曝氣池的面積為

　　F=2715/4.2=646.43m

　　池寬取4.5m，B/H=4.5/4.2=1.07，介于1-2之間，符合規(guī)定。

　　池長：

　　F/B=646.43/4.5=143.7

　　L/B=143.7/4.5=31.92>10，符合規(guī)定。

　　設(shè)三廊道式曝氣池，廊道長：

　　L1=L/3=143.7/3=47.9≈48m

　　取超高0.5m，則池總高度為

　　4.2+0.5=4.7m

　　在曝氣池面對初次沉淀池和二次沉淀池的一側(cè)，各設(shè)橫向配水渠道，并在兩池中部設(shè)縱向中間配水渠道與橫向配水渠道相連接，在兩側(cè)橫向配水渠道上設(shè)進(jìn)水口，每組曝氣池共有三個進(jìn)水口。

　　在面對初次沉淀池的一側(cè)(前側(cè))，在每組曝氣池的一端，廊道Ⅰ進(jìn)水口處設(shè)回流污泥井，井內(nèi)設(shè)污泥提升器，回流污泥由污泥泵站送入井內(nèi)，由此通過空氣提升器回流曝氣池。

　　3.曝氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算

　　本設(shè)計(jì)采用鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)。

　　(1) 平均時需氧量的計(jì)算

　　O2=aQS+bVX

　　其中a=0.5;b=0.15

　　代入各值

　　O=0.5×50000(215-20)/1000+0.15×10859×2500/1000=8947.125kg/d=373kg/h

　　(2) 最大時需氧量的計(jì)算

　　根據(jù)原始數(shù)據(jù) k=1.28

　　代入各值：

　　O=0.5×50000×1.28(215-20)/1000+0.15×10859×2500/1000=10312.125kg/d=429.67kg/h

　　(3) 每日去除的BOD值

　　BOD=50000×(215-20)/1000=9750kg/d

　　(4) 去除每kgBOD的需氧量

　　△O=8947.125/9750=0.92kgO/kgBOD

　　(5) 最大時需氧量與平均時需氧量之比

　　O/ O=429.67/373=1.15

　　4.供氣量的計(jì)算

　　采用網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴(kuò)散器，敷設(shè)于距池底0.2m處，淹沒水深4.0m，計(jì)算溫度定為30℃。

　　水中溶解氧飽和度：

　　C=9.17mg/L;C=7.63mg/L

　　(1) 空氣擴(kuò)散器出口處的絕對壓力(P)計(jì)算如下：

　　P=1.013×10+9.8×10H

　　=1.013×10+9.8×10×4.0

　　=1.405×10P

　　(2) 空氣離開曝氣池面時，氧的百分比按下式計(jì)算：

　　O=21(1-E)/[79+21(1-E)]×100%

　　E——空氣擴(kuò)散器的氧轉(zhuǎn)移效率，對網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴(kuò)散器，取值12%。

　　代入E值，得：

　　O=21(1-0.12)/[79+21(1-0.12)]×100%=18.96%

　　(3) 曝氣池混合液中平均氧飽和度(按最不利的溫度條件考慮)按下式計(jì)算，即：

　　C=C(P/2.026×10+O/42)

　　最不利溫度條件按30℃考慮，代入各值，得：

　　C=7.63×(1.405/2.026+18.96/42)=8.74mg/L

　　(4) 換算為在20℃條件下，脫氧清水的充氧量，按下式計(jì)算，即：

　　R=RC/[(··C-C)·1.024]

　　取值=0.82;=0.95;C =2.0;=1.0

　　代入各值，得：

　　R=373×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.74-2.0)×1.024]=522kg/h

　　相應(yīng)的最大時需氧量為：

　　R=429.67×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.74-2.0)×1.024]=601 kg/h

　　(5) 曝氣池平均時供氣量按下式計(jì)算，即：

　　G=R/(0.3E)×100

　　代入各值，得：

　　G=522/(0.3×12)×100=14500m/h

　　(6) 曝氣池最大時供氣量

　　G=601/(0.3×12)×100=16695 m/h

　　(7) 去除每kgBOD的供氣量：

　　14500/9750×24=35.69m空氣/kgBOD

　　(8) 每m污水的供氣量：

　　14500/50000×24=6.96 m空氣/ m污水

　　(9) 本系統(tǒng)的空氣總用量：

　　除采用鼓風(fēng)曝氣外，本系統(tǒng)還采用空氣在回流污泥井提升污泥，空氣量按回流污泥量的8倍考慮，污泥回流比R取值50%，這樣提升污泥所需空氣量為：

　　8×0.5×50000/24=8334m/h

　　總需氣量：

　　16695+8334=25029 m/h

　　5.空氣管系統(tǒng)計(jì)算

　　按附圖所示曝氣池平面圖布置空氣管道，在相鄰的兩個廊道的隔墻上設(shè)一根干管，共6根干管。在每根干管上設(shè)10對配氣豎管，共20條配氣豎管。全曝氣池共設(shè)120條配氣豎管。每根豎管的供氣量為：

　　16695/120=139.125 m/h

　　曝氣池平面面積為：

　　48×4.5×3×4=2592m

　　每個空氣擴(kuò)散器的服務(wù)面積按0.50 m計(jì)，則所需空氣擴(kuò)散器的總數(shù)為：

　　2592/0.50=5184個

　　為安全計(jì)，本設(shè)計(jì)采用5280個空氣擴(kuò)散器，每個豎管上安設(shè)的空氣擴(kuò)散器的數(shù)目為：

　　5280/120= 44個

　　每個空氣擴(kuò)散器的配氣量為：

　　16695/5280=3.16 m/h

　　將已布置的空氣管路及布設(shè)的空氣擴(kuò)散器繪制成空氣管路計(jì)算圖如下，用以計(jì)算。

　　選擇一條從鼓風(fēng)機(jī)房開始的最遠(yuǎn)最長的管路作為計(jì)算管路。在空氣流量變化處設(shè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)一編號后列表進(jìn)行空氣管道計(jì)算。

　　空氣干管和支管以及配氣豎管的管徑，根據(jù)通過的空氣量和相應(yīng)的流速按附錄2加以確定。計(jì)算結(jié)果列入計(jì)算表中第6項(xiàng)。

　　空氣管路的局部阻力損失，根據(jù)配件的類型按式R=RC/[(··C-C)·1.024]折算成當(dāng)量長度損失l，并計(jì)算出管道的計(jì)算長度l+l(m)，(l為管段長度)計(jì)算結(jié)果列入計(jì)算表中的第8、9兩項(xiàng)。

　　空氣管道的沿程阻力損失，根據(jù)空氣管的管徑(D)mm、空氣量m/min、計(jì)算溫度℃和曝氣池水深，查附錄3求得，結(jié)果列入計(jì)算表的第10項(xiàng)。

　　9項(xiàng)與10項(xiàng)相乘，得壓力損失h+h，結(jié)果列入計(jì)算表第11項(xiàng)。

　　將表中11項(xiàng)各值累加，得空氣管道系統(tǒng)的總壓力損失為：

　　∑(h+h)=284.72×9.8=2.790kPa

　　網(wǎng)狀膜空氣擴(kuò)散器的壓力損失為12.42kPa，則總壓力損失為：

　　2.790+12.42=15.210kPa

　　為安全計(jì)，設(shè)計(jì)取值16kPa。

　　6.空壓機(jī)的選定

　　空氣擴(kuò)散器安裝在距曝氣池池底0.2 m處，因此，空壓機(jī)所需壓力為

　　P=(4.2-0.2+1.5)×9.8=53.9kPa

　　空壓機(jī)供氣量：

　　最大時：16695+8334=25029 m/h=417.15 m/min

　　平均時：14500+8334=22834 m/h=380.57 m/min

　　根據(jù)所需壓力及空氣量，決定采用LG60型空壓機(jī)8臺。該型空壓機(jī)風(fēng)壓70kPa，風(fēng)量60 m/min。

　　正常條件下6臺工作，2臺備用，高負(fù)荷時7臺工作，1臺備用。

　　空氣管路計(jì)算圖(2)

　　三、二沉池的設(shè)計(jì)

　　1.已知條件

　　本設(shè)計(jì)采用普通輻流式沉淀池。設(shè)計(jì)流量Q=50000 m/d=2083.33 m/h，污水的時變化系數(shù)為1.28，即最大設(shè)計(jì)流量為2083.33×1.28=2666.67 m/h，曝氣池中懸浮固體濃度X=3300mg/L，二沉池底微生物固體濃度X=10/SVI·r=10/120×1.2=10mg/L，污泥回流比R=50%。

　　2.設(shè)計(jì)計(jì)算

　　(1) 沉淀池部分水面面積F

　　根據(jù)活性污泥法處理特性，選取表面負(fù)荷q=1.2m/(m·h)，設(shè)4座沉淀池n=4，則單池面積為：

　　F=Q/(n·q)=2666.67/(4×1.2)=555.56 m

　　(2)池子直徑

　　D=(4F/π)=(4×555.56/π) =26.60m

　　(3) 校核固體負(fù)荷G

　　G=24(1+R)·Q·X/F=24×(1+0.5)×2666.67×3.3/(555.56×4)=142.56kg/(m·d)，符合要求。

　　(4) 沉淀部分有效水深h，設(shè)沉淀時間t=2h，則

　　h=qt=1.2×2=2.4m

　　(5) 污泥區(qū)的容積V

　　設(shè)計(jì)采用周邊傳動的刮吸泥機(jī)排泥，污泥區(qū)容積按2h貯泥時間確定：

　　V=2T(1+R)·Q·X/[24(X+X)]=2×2×1.5×50000×3300/[24×(3300+10000)=3308.27 m

　　每個沉淀池污泥區(qū)的容積為

　　V=3308.27/4=827.07 m

　　(6) 污泥區(qū)高度h

　　a 污泥斗高度

　　設(shè)池底的徑向坡度為0.05，污泥斗底部直徑D=1.5m，上部直徑D=3.0m，傾角60°，則

　　h=(D- D)tan60°/2=(3.0-1.5) tan60°/2=1.3m

　　V=πh(D+ DD+ D)/12=1.3π(9+3×1.5+1.5×1.5)/12=5.36 m

　　b 圓錐體高度

　　h=(D- D)×0.05/2=(26.6-3.0)×0.05/2=0.59m

　　V=πh (D+ D D+ D)/12=0.59π(26.6×26.6+26.6×3.0+9)/12=123 m

　　c 豎直段污泥部分的高度

　　h=(V-V-V)/F=(827.07-5.36-123)/555.56=1.26m

　　污泥區(qū)總高度h=h+h+h=1.3+0.59+1.26=3.15m

　　(7) 沉淀池的總高度H

　　設(shè)超高h(yuǎn)=0.3m，緩沖層高度h=0.5m，則

　　H= h+h+h+h=0.3+2.4+0.5+3.15=6.35

管段編號	管段長度L       m	空氣流量		空氣流速    v       m/s	管徑    D       mm	配件	管段當(dāng) 量長度  L0      m	管段計(jì) 算長度  L0+L    m	壓力損失h1+h2
		m3/h	m3/min						9.8     Pa/m	9.8     (Pa)
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
21-20	0.50	3.16	0.05		32	彎頭1個	0.62	1.12	0.180	0.20
20-19	0.50	6.32	0.11		32	三通1個	1.18	1.68	0.320	0.54
19-18	0.50	9.48	0.16		32	三通1個	1.18	1.68	0.650	1.09
18-17	0.50	12.64	0.21		32	三通1個	1.18	1.68	0.900	1.51
17-16	0.25	15.80	0.26		32	三通1個 異形管1個	1.27	1.52	1.250	1.90
16-15	0.90	28.44	0.47	6.30	40	三通1個 異形管1個	1.67	2.57	22.210	57.08
15-14	0.90	56.88	0.95	3.58	75	四通1個 異形管1個	3.54	4.44	0.301	1.34
14-13	6.75	139.04	2.32	4.91	100	閘門1個 彎頭3個 三通1個	11.30	18.05	0.388	7.00
13-12	4.80	278.08	4.63	9.83	100	四通1個 異形管1個	6.41	11.21	1.479	16.58
12-11	4.80	556.16	9.27	8.75	150	四通1個 異形管1個	10.25	15.05	0.696	10.47
11-10	4.80	834.24	13.90	13.13	150	四通1個 異形管1個	10.25	15.05	1.523	22.92
10-9	4.80	1112.32	18.54	9.83	200	四通1個 異形管1個	14.48	19.28	0.612	11.80
9-8	2.40	1390.40	23.17	12.61	200	三通1個 異形管1個	11.52	13.92	0.733	10.20
8-7	9.00	2780.80	46.35	11.09	300	四通1個 異形管1個	23.96	32.96	0.928	30.59
7-6	9.00	5561.60	92.69	13.25	450	四通1個 異形管1個	38.97	47.97	0.454	21.78
6-5	9.00	8342.40	139.04	13.36	500	四通1個 異形管1個	44.22	53.22	0.594	31.61
5-4	9.00	11123.20	185.39	12.31	600	四通1個 異形管1個	55.04	64.04	0.388	24.85
4-3	9.00	13904.00	231.73	13.01	600	四通1個 異形管1個	55.04	64.04	0.229	14.67
3-2	5.00	16695.00	278.25	12.21	700	彎頭一個	25.14	30.14	0.200	6.03
2-1	30.00	25029.00	417.15	14.56	800	彎頭一個	29.51	59.51	0.211	12.56
合計(jì)										284.72

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