淺談曝氣池的設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇

淺談曝氣池的設(shè)計(jì)與設(shè)備選擇摘要：生物處理技術(shù)是目前十分普遍的一種水處理方法，目前我們應(yīng)用的生物方法包括：活性污泥法、生物膜法、生物塘法、厭氧生物法等，其中活性污泥法最主要的生物處理方法，大多數(shù)的活性污泥法中都要有曝氣這個(gè)環(huán)節(jié)，因此曝氣池的建設(shè)就顯的十分重要?，F(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)中，曝氣池的設(shè)計(jì)需要注意許多的問(wèn)題，并且要根據(jù)有關(guān)公式和實(shí)際污水處理的要求以及水質(zhì)條件來(lái)確定和計(jì)算。關(guān)鍵字：曝氣池設(shè)計(jì)計(jì)算活性污泥法設(shè)備選擇20世紀(jì)后后期，我國(guó)許許多城市飽嘗嘗了供水不足足和水質(zhì)污染染的雙重苦果果；21世紀(jì)初期，更更多的城市將將面臨水危機(jī)機(jī)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)戰(zhàn)。為此，各各界人士紛紛紛建言獻(xiàn)策，以以尋找化解水水危機(jī)的“靈丹妙藥”，這顯然是是個(gè)跨世紀(jì)的的難題，因?yàn)闉閷?dǎo)致水危機(jī)機(jī)的原因及過(guò)過(guò)程非常復(fù)雜雜，化解水危危機(jī)便成了一一項(xiàng)更加復(fù)雜雜的系統(tǒng)工程程。目前我們們主要從兩個(gè)個(gè)方面著手處處理水污染和和供水不足的的問(wèn)題：一是是加強(qiáng)保護(hù)現(xiàn)現(xiàn)有的淡水資資源，進(jìn)行節(jié)節(jié)水工程改建建項(xiàng)目，將使使用水的量控控制在最小化化，大力發(fā)展展中水回用技技術(shù)；二是加加強(qiáng)污水處理理力度，維持持越來(lái)越緊缺缺的水資源，這這就需要堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)污水處理工工藝的設(shè)計(jì)和和研究，強(qiáng)化化處理效果。由由于一般的物物理處理或者者化學(xué)出理，對(duì)對(duì)于污染物質(zhì)質(zhì)的降解效果果十分有限，并并且還經(jīng)常帶帶來(lái)二次污染染，因此生化化處理方式將將是污水處理理方式發(fā)展的的方向，并且且由于基本沒(méi)沒(méi)有二次污染染因此值得大大力推廣。生化處理中中一般采用活活性污泥法，其其主要的工藝藝流程包括：：預(yù)處理——初次沉淀——混合——曝氣——二次沉淀，曝曝氣是活性污污泥法處理廢廢水的重要環(huán)環(huán)節(jié)，曝氣在在曝氣池中完完成。因此曝曝氣池的設(shè)計(jì)計(jì)在整個(gè)生化化處理工藝設(shè)設(shè)計(jì)中也就占占到十分重要要的地位。按照曝氣的的方式不同，曝曝氣池的分類類也各不相同同，一般情況況下，我們可可以分為推流流式曝氣池和和完全混合型型曝氣池兩種種，各種不同同的曝氣方式式設(shè)計(jì)的參數(shù)數(shù)也是不相同同的，這主要要是根據(jù)實(shí)際際條件來(lái)進(jìn)行行相應(yīng)的調(diào)整整。曝氣設(shè)備備的選擇則是是經(jīng)濟(jì)效益和和運(yùn)行成本控控制的關(guān)鍵。曝氣池的設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算主要要包括：①曝氣池容積積的計(jì)算；②池體設(shè)計(jì)；③需氧量和供供氧量的計(jì)算算。（一）曝氣氣池容積的計(jì)計(jì)算計(jì)算曝氣區(qū)區(qū)容積，常用用的是有機(jī)負(fù)負(fù)荷計(jì)算法。負(fù)負(fù)荷有兩種表表示方法，即即污泥負(fù)荷和和容積負(fù)荷。一一般采用污泥泥負(fù)荷，計(jì)算算過(guò)程如下：：（1）確定定污泥負(fù)荷

污泥負(fù)荷一一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)值確定，可可以參照有關(guān)關(guān)成熟經(jīng)驗(yàn)中中的數(shù)值。表1：部分活性性污泥工藝參參數(shù)和特點(diǎn)工藝類型污泥齡/d污泥負(fù)荷kgBBOD5/kgMLLSS容積負(fù)荷kgBBOD5/m3.dMLSSmg//L水力停留時(shí)間//h回流比BOD5去除率率/%備注傳統(tǒng)活性污泥法法5--150.2—0.440.3—0.881500--330004--80.25—0..7585--95用于低濃度生活活污水、易受受沖擊負(fù)荷的的影響完全混合法5--150.2—0.660.6—2.442500--440003--50.25—1..085--95可用于一般污水水，耐沖擊負(fù)負(fù)荷；易發(fā)生生絲狀菌膨脹脹階段進(jìn)水5--150.2—0.440.4—1.442000--335003--50.25—0..7585—95應(yīng)用范圍廣泛改良曝氣0.2—0.551.5—5.000.2—2.44200--100001.5--30.05—0..2560--75用于中等濃度的的污水，出水水中可能含有有細(xì)胞組織接觸穩(wěn)定5--150.2—0.660.9—1.22（1000—33000）注（4000—10000）釋（0.5—1..0）（3—6）0.5—1.5580--90用于現(xiàn)有處理系系統(tǒng)的改擴(kuò)建建和小型處理理廠延時(shí)曝氣20--300.05—0..150.15—0..253000--6600018—360.5—1.5575--95工藝靈活，適用用于小城鎮(zhèn)、小小型處理廠和和需要消化的的場(chǎng)合高負(fù)荷法5--100.4—1.551.6--1664000-1000002--41.0—5.0075--90適用于用渦輪曝曝氣機(jī)供氧且且控制絮體大大小的一般污污水處理廠純氧曝氣3--100.25—1..02000--550001--30.25—0..585--95適用于高濃度廢廢水且可用空空間狹窄的地地方，能抵抗抗沖擊負(fù)荷氧化溝10--300.05—0..300.1—0.223000--660008--360.75—1..575--95適用于小城鎮(zhèn)，有有大片可用土土地，供氧靈靈活SBR/0.05—0..30.1—0.2241500—50000.備注12--50/85--95適用于小城鎮(zhèn)，可可用土地較小小的地方，供供氧靈活深井曝氣/0.5—5.00//0.5--5/85--95適用于一般的高高濃度廢水，該該工藝可抵抗抗沖擊負(fù)荷合并硝化工藝0.10—0..25（0.02—0.20）0.1—0.3322000-255006--150.5—1.5585--95常用的生物脫氮氮工藝單獨(dú)硝化工藝0.05—0..20（0.04—0.15）0.05—0..162000--335003--60.50—2..0085--95適用于現(xiàn)有處理理系統(tǒng)的升級(jí)級(jí)及氮的排放放標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的的地方注：接觸遲

釋：污泥穩(wěn)穩(wěn)定池解：TKN/MMLVSS

備注：MLVSSS/m變化決定于于運(yùn)行周期（2）確定定所需要微生生物的量微生物的量量（XV）是由所要處處理的有機(jī)物物的總量和單單位微生物在在單位時(shí)間內(nèi)內(nèi)處理有機(jī)物物的能力（即即污泥負(fù)荷）決決定的。根據(jù)污泥負(fù)負(fù)荷的定義：：Ns=Q（SO-Se）/（XV）,可得公式如如下：（XV）=QQ（SO-Se）/Ns

式中：VV——曝氣池容積積，m3Q——進(jìn)水水設(shè)計(jì)流量，m3/dSO——進(jìn)進(jìn)水的BOD5濃度，mg/LLSe——出出水的BOD5濃度，mg/LLX——混合合液揮發(fā)性懸懸浮固體，（MLVSS）濃度mg/LLNs——污污泥負(fù)荷，kgBODD5/（kgMLVVSS.d）.(3)計(jì)算算曝氣池的有有效池容

確定了微生生物的總量后后，需要有污污泥濃度的數(shù)數(shù)值才能計(jì)算算曝氣池的容容積。污泥濃濃度根據(jù)所用用工藝的污泥泥濃度的經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)值選擇，一一般在3000—6000mmg/L之間。經(jīng)過(guò)過(guò)實(shí)驗(yàn)或其他他方式確定了了回流比、SVI值后也可以以根據(jù)下式計(jì)計(jì)算：X=Rrf1006/SVII(1+R))式中：R———污泥回流比比，%

r———二次沉淀池池中污泥綜合合系數(shù)，一般般為1.2左右

f———MLVSSS/MLSSS曝氣池容積積的計(jì)算公式式如下：V=（VX）//X=Q（SO-Se）/（XNS）式中：Q———廢水量，m3/dQ（SO--Se）——每天的有機(jī)機(jī)基質(zhì)降解量量，kg/d

V———曝氣池有效效容積，m3（4）確定定曝氣池的主主要尺寸主要確定曝曝氣池的個(gè)數(shù)數(shù)、池深、長(zhǎng)長(zhǎng)度以及曝氣氣池的平面形形式等。按照照每日的處理理量來(lái)確定池池體的個(gè)數(shù)，同同時(shí)，由于工工藝的不同，曝曝氣池的式樣樣和個(gè)數(shù)各不不相同，因此此在實(shí)際的設(shè)設(shè)計(jì)中需要我我們有現(xiàn)場(chǎng)的的實(shí)際地形圖圖和整體效果果圖來(lái)做依據(jù)據(jù)，這樣設(shè)計(jì)計(jì)出來(lái)的池體體才可以滿足足工藝處理需需要，并且與與周圍的環(huán)境境和諧一致。2、動(dòng)力學(xué)學(xué)方法也可用動(dòng)力力學(xué)方法計(jì)算算曝氣池的容容積。計(jì)算過(guò)過(guò)程如下：（1）確定定所需的動(dòng)力力學(xué)常數(shù)的值值

包括Y、KKd、Ks、umax,在沒(méi)有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可以以根據(jù)表2、表3選擇適當(dāng)?shù)牡臄?shù)值。表2：生活污水水的Y、Kd值產(chǎn)率系數(shù)（Y）衰減系數(shù)（Kdd）0.4—0.88mgVSSS/mgBOOD50.25—0.45mmgVSS//mgCODD0.0020——0.00229h-1表3：幾種工業(yè)業(yè)廢水的Y、Kd值工業(yè)廢水名稱YKd工業(yè)廢水名稱YKd合成纖維廢水0.380.10紙漿和造紙廢水水0.760.016亞硫酸鹽漿粕廢廢水0.550.13制藥廢水0.77/含酚廢水0.70/釀造廢水0.93/（2）確定定污泥齡

根據(jù)公式11/θmin=(Y×ummax×SOO/SO+Ks)-Kd可以確定θmin值。θmin=1//(Y×ummax-Kdd)式中：ummax——基質(zhì)達(dá)到飽飽和濃度時(shí)，微微生物的最大大比增殖速率率，d-1實(shí)際活性污污泥處理系統(tǒng)統(tǒng)工程中所采采用的θC(污泥齡.d)值，應(yīng)大于于θmin值，實(shí)實(shí)際取值按公公式1/θmin=YY×umaxx-Kd乘以安全系系數(shù)。安全系系數(shù)一般在2—20。也可以根根據(jù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行行取值，參照照表1數(shù)據(jù)。（3）確定定所需的微生生物量根據(jù)公式11/θC=[Y×uumax×((SO-Se)//(SO-Se)++KsInSO/Se]]-Kd來(lái)確定微生生物的量，可可以得到微生生物量的計(jì)算算公式：（XV）=QθθCY(SO-Se)//(1+KddθC)（4）確定定曝氣池的容容積首先確定微微生物濃度，其其方法與前面面的負(fù)荷設(shè)計(jì)計(jì)法相同。V=(VX)//X（5）根據(jù)據(jù)有關(guān)公司對(duì)對(duì)出水濃度進(jìn)進(jìn)行校核；或或者根據(jù)污泥泥負(fù)荷的定義義對(duì)污泥負(fù)荷荷進(jìn)行校核。這這兩種方法取取其中一種就就可以。（二）需氧氧量和供氣量量的計(jì)算1、需氧量量活性污泥的的正常運(yùn)行，除除需要有性能能良好的活性性污泥以外，還還需要進(jìn)行充充足的氧氣供供應(yīng)，活性污污泥法處理系系統(tǒng)的日平均均需氧量（O2）可按公式式1/θC=YNs-Kd計(jì)算，去除1kgBOOD5的需氧量（ΔO2）根據(jù)下式式計(jì)算，也可可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)選用。ΔO2=/NNs廢水a(chǎn)’、b’的值和部分分工業(yè)廢水的的a’、b’值可以從表4、表5選取。表4：活性污泥泥法處理城市市廢水時(shí)的廢廢水a(chǎn)’、b’和ΔO2的值表5：部分工業(yè)業(yè)廢水的a’、b’值污水名稱a’b’污水名稱a’b’石油化工廢水0.750.16煉油廢水0.550.12含酚廢水0.56——亞硫酸漿帛廢水水0.400.185漂染廢水0.5—0.660.065制藥廢水0.350.354合成纖維廢水0.550.142制漿造紙廢水0.380.0922、供氣量量在需氧量確確定以后，取取一定的安全全系數(shù)，得到到實(shí)際需氧量量（Ra），并轉(zhuǎn)化化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)態(tài)需氧量（Ro）。公式如如下：Ro=RaCCs/[α(βρCS(T)-CCT)×1.0024(T-20))]式中：CSS——在1.03××105Pa條件下氧的的飽和濃度，mg/LX——混合合液揮發(fā)性懸懸浮固體，（MLVSS）濃度mg/LL在實(shí)際工程程中，所需要要的空氣量比比標(biāo)準(zhǔn)條件下下所需要的空空氣量要多33%～61%，具體在工工程中需要的的空氣量可以以根據(jù)實(shí)際情情況來(lái)確定，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)態(tài)需氧量確定定之后，根據(jù)據(jù)不同設(shè)備廠廠家的曝氣機(jī)機(jī)樣本和手冊(cè)冊(cè)，計(jì)算出總總的能耗?？偪偰芎拇_定后后，就可以確確定曝氣器的的數(shù)量。鼓風(fēng)曝氣要要確定其供氣氣量，公式為為：Gs=Ro/00.3×EAA式中:GGs——空氣量EA——曝曝氣系統(tǒng)的充充氧效益計(jì)算出空氣氣量后，根據(jù)據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的樣樣本便可以確確定鼓風(fēng)機(jī)的的數(shù)量和型號(hào)號(hào)。（三）曝氣氣設(shè)備的選擇擇（1）曝氣氣設(shè)備所具有有的功效①產(chǎn)生并維維持有效的氣氣水接觸，并并且在生物氧氧化作用不斷斷消耗氧氣的的情況下保持持水中一定的的溶解氧濃度度；②在曝氣區(qū)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生足夠夠的混合作用用和水的循環(huán)環(huán)流動(dòng)；③維持液體體的足夠速度度，以使水中中的生物固體體處于懸浮狀狀態(tài)。各種曝氣設(shè)設(shè)備的特點(diǎn)是是各不相同的的，因此曝氣氣設(shè)備的用途途和使用的范范圍也就有各各種不同，因因此，在工藝藝設(shè)計(jì)中，要要根據(jù)實(shí)際的的需要和企業(yè)業(yè)所能夠承擔(dān)擔(dān)的成本來(lái)選選擇曝氣設(shè)備備，現(xiàn)有的曝曝氣設(shè)備分為為兩大類：淹淹沒(méi)式曝氣器器和表面曝氣氣器（表6：廢水處理理中的曝氣設(shè)設(shè)備）表6：廢水處理理中的曝氣設(shè)設(shè)備設(shè)備特

點(diǎn)用

途（1）淹沒(méi)式曝曝氣器鼓風(fēng)機(jī)細(xì)氣泡系統(tǒng)中等等氣泡系統(tǒng)粗粗氣泡系統(tǒng)用多孔擴(kuò)散板或或者擴(kuò)散管產(chǎn)產(chǎn)生氣泡各種活性污泥法法用塑料或者布包包管子產(chǎn)生氣氣泡各種活性污泥法法用孔口、噴射器器或噴嘴產(chǎn)生生氣泡各種活性污泥法法葉輪分布器由葉輪及壓縮空空氣注入系統(tǒng)統(tǒng)組成各種活性污泥法法靜態(tài)管式混合器器射流式豎管中設(shè)檔板以以使底部進(jìn)入入的空氣與水水混合活性污泥法壓縮空氣與帶壓壓力的混合液液在射流設(shè)備備中混合各種活性污泥法法（2）表面曝氣氣器低速葉輪曝氣器器高速浮式曝曝氣器轉(zhuǎn)刷曝曝氣器用大直徑葉輪在在空氣中攪起起水滴并卷入入空氣常規(guī)活性污泥法法用小直徑葉槳在在空氣中攪起起水滴并卷入入空氣槳板通過(guò)水中旋旋轉(zhuǎn)促進(jìn)水的的循環(huán)并曝氣氣氧化溝、渠道曝曝氣

曝氣氣設(shè)備的主要要技術(shù)性能指指標(biāo)如下：①動(dòng)力效效率（EP）

每消耗1KW電能轉(zhuǎn)移到到混合液中的的氧量，以kg/（KW.h）計(jì)；②氧的利利用效率（EA）

通過(guò)鼓風(fēng)曝曝氣轉(zhuǎn)移到混混合液的氧量量，占總供氧氧量的百分比比（%）；③氧的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移效率（EL）也稱為充充氧能力，通通過(guò)機(jī)械曝氣氣裝置，在單單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移到混合液液中的氧量，以kg/h計(jì)。鼓風(fēng)曝氣設(shè)設(shè)備的性能按按照①、②兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)評(píng)定，機(jī)械曝曝氣裝置則按按照①、③兩項(xiàng)指標(biāo)評(píng)評(píng)定。在工藝藝設(shè)計(jì)和設(shè)備備選擇中我們們需要考慮性性能、特點(diǎn)以以外，還需要要考慮有關(guān)葉葉輪直徑和曝曝氣池直徑的的比例，一般般比值在1/3---1/5左右，過(guò)大大可能傷害污污泥，過(guò)小則則充氧量不足足，葉輪和水水深的比值一一般采用2/5—1/4，池深過(guò)大大，將影響充充氧和泥水混混合。由于各種鼓鼓風(fēng)機(jī)的型號(hào)號(hào)和性能各不不相同，因此此所產(chǎn)生的噪噪聲也就不相相同，相對(duì)應(yīng)應(yīng)的機(jī)房設(shè)計(jì)計(jì)也就各自有有不同的要求求，根據(jù)實(shí)際際需要和性能能考慮，在工工藝中一般選選擇同一型號(hào)號(hào)的設(shè)備并