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浅谈曝气池的设计与设备选择

浅谈曝气池的设计与设备选择

 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展的方向,并且由于基本没有二次污染因此值得大力推广。

  生化处理中一般采用活性污泥法,其主要的工艺流程包括:预处理——初次沉淀——混合——曝气——二次沉淀,曝气是活性污泥法处理废水的重要环节,曝气在曝气池中完成。因此曝气池的设计在整个生化处理工艺设计中也就占到十分重要的地位。

  按照曝气的方式不同,曝气池的分类也各不相同,一般情况下,我们可以分为推流式曝气池和完全混合型曝气池两种,各种不同的曝气方式设计的参数也是不相同的,这主要是根据实际条件来进行相应的调整。曝气设备的选择则是经济效益和运行成本控制的关键。

  曝气池的设计计算主要包括:①曝气池容积的计算;②池体设计;③需氧量和供氧量的计算。

  (一)曝气池容积的计算

  计算曝气区容积,常用的是有机负荷计算法。负荷有两种表示方法,即污泥负荷和容积负荷。一般采用污泥负荷,计算过程如下:

  (1)确定污泥负荷   

  污泥负荷一般根据经验值确定,可以参照有关成熟经验中的数值。

表1:部分活性污泥工艺参数和特点


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工艺类型
污泥龄/d
污泥负荷kgbod5/kgmlss
容积负荷kgbod5/m3.d
mlssmg/l
水力停留时间/h
回流比
bod5去除率/%
备注
传统活性污泥法
5--15
0.2—0.4
0.3—0.8
1500--3000
4--8
0.25—0.75
85--95
用于低浓度生活污水、易受冲击负荷的影响
完全混合法
5--15
0.2—0.6
0.6—2.4
2500--4000
3--5
0.25—1.0
85--95
可用于一般污水,耐冲击负荷;易发生丝状菌膨胀
阶段进水
5--15

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Re:楼主

(2)确定所需要微生物的量  

  微生物的量(xv)是由所要处理的有机物的总量和单位微生物在单位时间内处理有机物的能力(即污泥负荷)决定的。

  根据污泥负荷的定义:ns=q(so-se)/(xv),可得公式如下:

  (xv)= q(so-se)/ ns

   式中:v——曝气池容积,m3

  q——进水设计流量,m3/d

  so——进水的bod5浓度, mg/l

  se——出水的bod5浓度, mg/l

  x——混合液挥发性悬浮固体,(mlvss)浓度 mg/l

  ns——污泥负荷,kgbod5/(kgmlvss.d).

  (3)计算曝气池的有效池容   

  确定了微生物的总量后,需要有污泥浓度的数值才能计算曝气池的容积。污泥浓度根据所用工艺的污泥浓度的经验值选择,一般在3000—6000mg/l之间。经过实验或其他方式确定了回流比、svi值后也可以根据下式计算:

  x=rrf106/svi(1+r)

  式中:r——污泥回流比,%

        r——二次沉淀池中污泥综合系数,一般为1.2左右

        f——mlvss/mlss

  曝气池容积的计算公式如下:

  v=(vx)/x=q(so-se)/(xns)

  式中:q——废水量,m3/d

  q(so-se)——每天的有机基质降解量,kg/d

        v——曝气池有效容积,m3

  (4)确定曝气池的主要尺寸  

  主要确定曝气池的个数、池深、长度以及曝气池的平面形式等。按照每日的处理量来确定池体的个数,同时,由于工艺的不同,曝气池的式样和个数各不相同,因此在实际的设计中需要我们有现场的实际地形图和整体效果图来做依据,这样设计出来的池体才可以满足工艺处理需要,并且与周围的环境和谐一致。

  2、动力学方法

  也可用动力学方法计算曝气池的容积。计算过程如下:

  (1)确定所需的动力学常数的值   

  包括y、kd、ks、umax,在没有实验数据时可以根据表2、表3 选择适当的数值。

 表2:生活污水的y、kd

产率系数(y)
衰减系数(kd
0.4—0.8mgvss/mgbod5
0.25—0.45mgvss/mgcod
0.0020—0.0029h-1

  表3:几种工业废水的y、kd



工业废水名称
y
kd
工业废水名称
y
kd
合成纤维废水
0.38
0.10
纸浆和造纸废水
0.76
0.016
亚硫酸盐浆粕废水
0.55
0.13
制药废水
0.77
/
含酚废水

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Re:楼主

(2)确定污泥龄 

  根据公式1/θ min= (y×umax×so/ so+ks)-kd可以确定θmin 值。

  θmin=1/(y×umax-kd)

  式中:umax——基质达到饱和浓度时,微生物的最大比增殖速率,d-1

  实际活性污泥处理系统工程中所采用的θc(污泥龄.d)值,应大于θmin值,实际取值按公式1/θmin= y×umax-kd乘以安全系数。安全系数一般在2—20。也可以根据经验进行取值,参照表1数据。

  (3)确定所需的微生物量  

  根据公式1/θc=[y×umax×(so-se)/ (so-se)+ksin so/ se]-kd来确定微生物的量,可以得到微生物量的计算公式:

  (xv)=qθcy(so-se)/(1+kdθc)

  (4)确定曝气池的容积  

  首先确定微生物浓度,其方法与前面的负荷设计法相同。

  v=(vx)/x

  (5)根据有关公司对出水浓度进行校核;或者根据污泥负荷的定义对污泥负荷进行校核。这两种方法取其中一种就可以。

  (二)需氧量和供气量的计算

  1、需氧量

  活性污泥的正常运行,除需要有性能良好的活性污泥以外,还需要进行充足的氧气供应,活性污泥法处理系统的日平均需氧量(o2)可按公式1/θc=yns-kd计算,去除1kgbod5的需氧量(δo2)根据下式计算,也可根据经验数据选用。

  δo2= /ns

  废水a、b的值和部分工业废水的a、b 值可以从表4、表5选取。

  表4:活性污泥法处理城市废水时的废水a、bδo2的值

  

  表5:部分工业废水的a、b

污水名称
a
b
污水名称
a
b
石油化工废水
0.75
0.16
炼油废水
0.55
0.12
含酚废水


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Re:楼主

2、供气量

  在需氧量确定以后,取一定的安全系数,得到实际需氧量(ra),并转化为标准状态需氧量(ro)。公式如下:

  ro= racs/[α(βρcs(t)-ct)×1.024(t-20)]

  式中:cs——在1.03×105pa条件下氧的饱和浓度,mg/l

  x——混合液挥发性悬浮固体,(mlvss)浓度 mg/l

  在实际工程中,所需要的空气量比标准条件下所需要的空气量要多33%~61%,具体在工程中需要的空气量可以根据实际情况来确定,

  在标准状态需氧量确定之后,根据不同设备厂家的曝气机样本和手册,计算出总的能耗。总能耗确定后,就可以确定曝气器的数量。

  鼓风曝气要确定其供气量,公式为:

  gs=ro/0.3×ea

  式中: gs——空气量

  ea——曝气系统的充氧效益

  计算出空气量后,根据鼓风机的样本便可以确定鼓风机的数量和型号。

  (三)曝气设备的选择

  (1)曝气设备所具有的功效

  ①产生并维持有效的气水接触,并且在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度;

  ②在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动;

  ③维持液体的足够速度,以使水中的生物固体处于悬浮状态。

  各种曝气设备的特点是各不相同的,因此曝气设备的用途和使用的范围也就有各种不同,因此,在工艺设计中,要根据实际的需要和企业所能够承担的成本来选择曝气设备,现有的曝气设备分为两大类:淹没式曝气器和表面曝气器(表6:废水处理中的曝气设备)

  表6:废水处理中的曝气设备

设   备
特              点
用    途
(1)淹没式曝气器
鼓风机
细气泡系统中等气泡系统粗气泡系统
用多孔扩散板或者扩散管产生气泡
各种活性污泥法
用塑料或者布包管子产生气泡
各种活性污泥法
用孔口、喷射器或喷嘴产生气泡
各种活性污泥法
叶轮分布器
由叶轮及压缩空气注入系统组成


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Re:楼主

好文章  给奖励   继续努力



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好资料,收藏来用


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资料不错,就是版面搞得受不了  哈哈 总之多谢


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有道理


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