1、第 1 页 共 12 页沈 阳 化 工 大 学 水污染 课程设计题 目：院 系：专 业：班 级：学生姓名：指导教师：第 2 页 共 12 页2011 年 8 月 25 日第 3 页 共 12 页曝气池工艺设计计算一、 设计目的近几十年来，随着现代工业和城市建设的发展，我国城市的环境污染特别是水污染问题日趋严重，同时水资源问题也日趋紧张。我国是一个人均水资源占有量匮乏的国家，仅为世界人均值的 14,而且时空分布不均，开发利用难度大。于此同时，我国水体污染状况严重。2005 年，全国废水排放总量为 524.5 亿吨；化学需氧量排放量为 1414.2 万吨；氨氮排放量为 149.8 万吨。工业废水排
2、放达标率为 91.2%，比上年提高 0.5 个百分点。 2005 年，七大水系总体水质与上年基本持平。其中，珠江、长江水质较好，辽河、淮河、黄河、松花江水质较差，海河污染严重。2005 年，28 个国控重点湖（库）中，满足类水质的湖（库）2 个、类水质 6 个、类水质 3 个、类水质 5 个、劣类水质的湖（库）12 个。2005 年，113 个环保重点城市月均监测取水总量为 16.1 亿吨，达标水量占 80%；不达标水量占 20%。 有毒有害废水已严重危害人们的健康。寻求工艺合理，运行稳定，维护管理方便，能最大限度的体现社会，经济。环境效益的工艺技术，是以后 亟待研究的方向和思路。而目前来说，
3、绝大多数的废水都是通过污水处理厂来处理。建设一个现代化的，符合当地实际情况的污水处理厂是一个城市不可避免的问题。二、 设计工艺设计总流程图为：2.1格栅格栅是有一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在废水流经的渠道内，或在泵站集水池的进口处，或在取水口的进口端。格栅的作用：用以阻截水中粗大的漂浮物和悬浮物，以免堵塞水泵及沉淀池的排泥管。其中格栅按栅条的间隙可以分为粗(coarse)格栅（50-100mm） ，中(medium)格栅（10-40mm） ，细(fine)格栅（1.5-10mm 。第 4 页 共 12 页72.2沉砂池沉砂池的作用：从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的无机颗粒，以免这些杂质
4、影响后续处理构筑物的正常运行。沉砂池的工作原理：以重力或离心力分离为基础，将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。沉砂池的几种型式：平流式、曝气沉砂池、旋流式(钟式及比式) 、Doer 沉砂池等、竖流式已经很少使用。第 5 页 共 12 页2.3初沉池沉淀池按按使用功能分能分为初沉池和二沉池。其中初沉池是生物处理法中的预处理，去除约 30%的 BOD5，55%的悬浮物。按 去 除 单 位 质 量 BOD 或 固 体 物 计 算 ， 初沉 池 是 经 济 上 最 为 节 省 的 净 化 步 骤 ， 对 于 生 活 污 水 和 悬 浮 物 较 高 的 工
5、 业 污 水 均 易采 用 初 沉 池 预 处 理 。初 沉 池 的 主 要 作 用 如 下 。 （ 1） 去 除 可 沉 物 和 漂 浮 物 ， 减 轻 后 续 处 理 设 施 的 负 荷 。 （ 2） 使 细 小 的 固 体 絮 凝 成 较 大 的 颗 粒 ， 强 化 了 固 液 分 离 效 果 。 （ 3） 对 胶 体 物 质 具 有 一 定 的 吸 附 去 除 作 用 。 （ 4） 一 定 程 度 上 ， 初 沉 池 可 起 到 调 节 池 的 作 用 ， 对 水 质 起 到 一 定 程 度 的 均质 效 果 。 减 缓 水 质 变 化 对 后 续 生 化 系 统 的 冲 击 。 （
6、5） 有 些 废 水 处 理 工 艺 系 统 将 部 分 二 沉 池 污 泥 回 流 至 初 沉 池 ， 发 挥 二 沉 池 污 泥的 生 物 絮 凝 作 用 ， 可 吸 附 更 多 的 溶 解 性 和 胶 体 态 有 机 物 ， 提 高 初 沉 池 的 去 除 效 率 。2.4曝气池初沉池的主要作用如下。 （1） 去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。 （2） 使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。 （3） 对胶体物质具有一定的吸附去除作用。 （4） 一定程度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果。减缓水质变化对后续生化系统的冲击。 （5） 有些废水处理
7、工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初沉池的去除效率。曝气的作用：充氧：向活性污泥微生物提供足够的溶解氧，以满足其在代谢过程中所需的氧第 6 页 共 12 页量。搅动混合：使活性污泥在曝气池内处于剧烈搅动的悬浮状态能够与废水充分接触。2.5二沉池沉淀池按功能分的另一个部分，是生物处理构筑物后，是生物处理工艺的组成部分。2.6计量槽为了提高污水厂的工作效率和运转管理水平，并积累技术资料以总结技术经验为以后的处理厂提供可靠的依据必须设置计量设施准确掌握污水量，污泥量，以及动力耗量；常采用巴氏计量槽，其优点是水头损失小，不易发生沉
8、淀，精确度可达到 95%以上，缺点是施工技术要求高。2.7回流污泥泵房污泥回流泵房，它的作用就是在泵房内设污泥回流泵，将污泥提升到生物反应池的前端。因为二沉池的出泥点要比反应池的高程低，所以会用到泵。再就是，在污泥回流泵房中也可以设置剩余污泥泵，将剩余污泥提到污泥处理系统2.8浓缩池初步降低废水污泥含水率的废水处理构筑物。一般为圆形或方形池。含水率约从99.299.5降至 9698。浓缩的目的是减少污泥体积，便于后续处理。按第 7 页 共 12 页工作方式有连续式和间歇式。(1)连续式运行的浓缩池一般建立竖流式或辐流式池型。污泥从中心筒连续配入，竖向或径向流往周边集水槽，污泥浓缩于池底，并连续
9、排出；清水从集水槽连续排出。竖流式池采用重力排泥法，适用于污泥量不大的场所。辐流式池采用机械排泥法，并安装转动栅条强化泥水分离过程，适用于污泥量大的场所。浓缩池的水力停留时间为 86h。连续式浓缩池构造见图。(2)间歇式运行的浓缩池建成圆形或方形。污泥从一边进入，待充满池子后，静止沉降浓缩。经过510h 后，在不同高度处放掉上清液，然后从池底排出浓污泥，排泥采用重力式。除沉降式浓缩池外，还有气浮式浓缩池。将溶气水送入池内，依靠其产生的细小气泡将污泥固体浮载于池面，形成泡沫层，用刮板刮出，为浓缩污泥，清水从底部排出。气浮法浓缩的污泥含水率较低，约 9597。2.9消化池污泥厌氧消化的等级按其消化
10、池的串联使用数量分为单级消化和二级消化。单级消化只设置一个池子，污泥在一个池中完成消化过程。而二级消化，消化过程分在两个串联的消化池内进行。一般，在二级消化的一级消化池内主要进行有机物的分解，只对一级消化池进行混合搅拌和加热，不排上清液和浮渣。污泥在一级消化池进行主要分解后，排入二级消化池。二级消化池不再进行混合搅拌和加热，使污泥在低于最佳温度的条件下完成进一部的消化。在二级消化的过程排上清液和浮渣。1 污泥厌氧消化的目的（1）减少污泥体积减少污泥中可降的有机物含量，使污泥的体积减少。与消化前相比，消化污泥的体积一般可减少 1/21/3。（2）稳定污泥性质减少污泥中可分解、易腐化物质的数量，使
11、污泥性质稳定。（3）提高污泥的脱水效果未消化的污泥呈粘性胶状结构，不易脱水。消化过的污泥，胶体物质被气化、液化或分解，使污泥中的水分与固体易分离。（4）利用产生的甲烷气体污泥在消化过程中产生沼气，沼气中有用的甲烷气体约占 2/3，可做为燃料用来发电、烧锅炉、驱动机械等。（5）消除恶臭第 8 页 共 12 页污泥在厌氧消化过程，硫化氢分离出硫分子或与铁结合成为硫化铁，因此消化后的污泥不会再发出恶臭。（6）提高污泥的卫生质量污泥中含有很多有毒物质如细菌、病原微生物、寄生虫卵，极不卫生。污泥在消化过程中，产生的甲烷菌具有很强的抗菌作用，可杀死大部分病原菌以及其它有害微生物，使污泥卫生化。三、 设计计
12、算3.1确定设计参数由设计项目得日污水量（ /d）3 50000时变化系数 1.3（mg/l）BOD5 200要求处理水 （mg/l）BOD5 30溶解性 (mg/l)BOD5 20经沉淀可去除数（%） 20根据经验现确定以下参数参数 符号 范围 现取值BOD-污泥负荷率 Ns (kgBOD/kgMLSS*d)0.20.6 0.5曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS) X （mg/l） 30006000 5000水质修正系数 0.81.0 0.8氧饱和度修正系数 0.90.97 0.9压力修正系数 120 摄氏度水温下溶解氧饱和度 （mg/l）(20) 9.1725 摄氏度水温下溶解氧饱和度
13、（mg/l）(25) 8.38 R（kg /kg ）2 BOD5 1.0 R 500%第 9 页 共 12 页停留时间 t (h) 2.02.5 2.03.2计算曝气区容积（1）计算曝气池进水 浓度BOD5So=200（ 1-0.2） =160（2）计算曝气区容积V= = =3200QSoXNs5000016050000.5 （ 3）采用 16 座曝气沉淀池，单池曝气区容积为3200/16=200（ 3）3.3确定沉淀区面积和容积沉淀区按最大时流量设计，上升流速采用 0.3mm/s，停留时间为 2h（1）沉淀区面积A= = =156 ( )3.6500001.33.6240.316 2（2）沉
14、淀区容积= = =338 V2 5000021.31624 （ 3）（3）沉淀区高度= /A=338/156=2.17(m)1V23.4需氧量及充氧量计算需氧量：R= = =18(kg /h)R 50000(16020)24161000 2充氧量：Ro= 32(kg /h)(20)()1.02420= 189.170.8(0.98.382)1.0242520= 2第 10 页 共 12 页3.5确定曝气池各部分尺寸采用 d/ =1/6，曝气区直径为：1 1=6=61=6（ )曝气区面积：=3.14 =28.26 ( )1 664 23.6导流区直径与宽度计算本设计采用鼓风曝气系统。污水在导流区
15、下降流速取 =15mm/s，导流区面积为：2= ( )2（ 1+)3.62 =50000(1+5)3.6151624=14.5m2导流区外直径：=7.4(m)2=4（ 1+2） =4（ 28.26+14.5）3.14导流区宽度：B= (7.4-6)/2=0.7(m)(21)/2=3.7曝气沉淀池直径(m)=4（ 1+2+3） =4(28.26+14.5+156)3.14 =15.91163.8曝气沉淀池各主要部分尺寸（1）曝气区直壁高= +0.414B=2.17+0.414 0.7=2.5(m)21 曝气沉淀池直壁高 取 2.5(m)3（2）曝气沉淀池斜壁与水平面夹角采用 。450（3）曝气沉
16、淀池深取 4m。（4）曝气沉淀池斜壁高=H- =4-2.5=1.5(m)4 3第 11 页 共 12 页（5）曝气沉淀池池底直径=D-2 =16-2 (m)3 4 1.5=133.9回流窗尺寸确定污水通过回流窗的流速取 =100mm/s，则回流窗孔面积为1= = =2.17( )3(1+)3.61 50000(1+5)3.61001624 2每池开 20 个回流窗孔，每个窗孔面积为：= /20=2.17/20=0.11( )43 23.10 回流缝尺寸确定曝气区底直径大于池底 0.2m，则= =13+0.2=13.243+0.2回流缝宽 b 取 0.2m，顺流圈长取 0.5m，则回流缝过水面积
17、为;= )=3.14 )=8.6( )5(4+1.41 0.2(13.2+0.5+0.21.41 2回流缝内污水流速：= (mm/s)43.65= 5000053.6248.616=21(由 40mm/s，所以符合要求)废 水 处 理理 论 与 设计 中得， 污 泥回流 缝 流速 203.11 曝气沉淀池实际容积核算曝气沉淀池总容积：=3(2)2+34(2)2+232+(32)2=3.142.5(162)2+3.143 1.5(162)2+162132+(132)2=750（ 3）曝气沉淀池结构容积系数取 5%，实际有效容积为：V=V(1-5%)=712.5（ 3）第 12 页 共 12 页沉
18、淀区实际有效容积为：=2(222)14 =3.14(1627.42)2.54=399（ 3）曝气区（包括导流区和回流区）的实际有效容积为：1=2=712.5399=313.5（ 3）本设计采用 16 座圆形曝气沉淀池，每座直径为 16m，水深 4m，超高取 1.2m，曝气筒总高度为 5.2m。见表 1区域计算所需/ （ 3） 实际有效/ （ 3）总容积曝气区沉淀区200+338=538200338712.5313.5399四、 参考文献尹士君，李亚峰等编著.水处理构筑物设计与计算.北京.化学工业出版社.2004张子杰主编.废水处理理论与设计.北京.中国建筑出版社。2003潘涛，田刚主编.废水处理工程技术手册.北京.化学工业出版社.2010郑俊，吴浩汀编著.曝气生物滤池工艺的理论与工程应用.化学工业出版社.韩洪军编著.污水处理构筑物设计与计算.哈尔滨.哈尔滨工业大学出版社.2002董华编著.环境工程设计.北京.化学工业出版社.2009
