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1、课 程 设 计题目某城市 14104m3/d 污水处理厂设计 曝气池 设计学院资源与环境学院专业环境工程姓名学号指导教师二 O 一二年六月十五日名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 20 页 - - - - - - - - - 课程设计任务书济 南 大 学学院 资源与环境学院专业 环境工程姓名 赵昕学号 20090223148 题目 某城市 14104m3/d 污水处理厂设计曝气池设计一、课程设计的内容（1）污水处理厂的工艺流程比选，并对工艺构筑物选型做说明；（
2、2）主要处理设施 曝气池 的工艺计算；（3）确定污水处理厂平面和高程布置；（4）绘制主要构筑物图纸。二、课程设计应完成的工作（1）确定合理的污水处理厂的工艺流程，并对所选择工艺构筑物选型做适当说明；（2）确定主要处理构筑物 曝气池 的尺寸，完成设计计算说明书；（3）绘制主要处理构筑物 曝气池 的设计图纸。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 20 页 - - - - - - - - - 课程设计评语济 南 大 学学院 资源与环境学院专业 环境工程姓名 赵昕学号
3、20090223148 题目 某城市 14104m3/d 污水处理厂设计曝气池设计指导小组或指导教师评语：评定成绩2012年 6 月 20 日指导教师名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 1 页 共 20 页济南大学课程设计用纸目录1 总论,2 1.1 曝气分类,2 1.1.1 鼓风曝气 ,2 1.1.2 机械曝气 ,2 1.1.3 深井曝气 . ,2 1.1.4 纯氧曝气 ,2 1.2 曝气设备
4、 ,21.3 曝气原理 ,3 2 曝气池设计计算 ,4 2.1 工艺计算 ,4 2.2 池体结构设计 ,6 2.3 曝气系统设计计算 ,7 2.3.1 需氧量计算 ,7 2.3.2 供氧量计算 ,8 2.3.3 空气管计算 ,9 2.3.4 鼓风机选用 ,12 结论,13 参考文献 ,14 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 2 页 共 20 页济南大学课程设计用纸1 总论曝气池（ aerati
5、on tank ）利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。 曝气池主要由池体、 曝气系统和进出水口三个部分组成。池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。1.1 曝气分类1.1.1 鼓风曝气又称压缩空气曝气 , 主要由曝气风机及专用曝气器组成。采用这种方法的曝气池，多为长方形混凝土池，池内用隔墙分为几个单独进水的隔间，每一隔间又分成几条廊道。污水入池后顺次在廊道内流动，至另一端排出。空气是用空气压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中。扩散装置有多
6、孔管、固定螺旋曝气器、水射器和微孔扩散板等四种不同型式。1.1.2 机械曝气一般是利用装在曝气池内的机械叶轮转动，剧烈搅动池内废水，使空气中的氧溶入水中。叶轮装在池内废水表面进行曝气的，称为表面曝气 。这种装置通过叶轮的提水作用, 促使池内废水不断循环流动, 不断更新气液接触面以增大吸氧量。叶轮旋转时在周缘 形成水跃，可有效地裹入空气；叶片后侧产生负压，可吸入空气，所以充气效果较好。叶轮浸水深度和转速可以调节，以保证最佳效果。典型的机械曝气池有圆形表面加速曝气池、标准型加速曝气池、IO 型加速曝气池和方形加速曝气池等。鼓风曝气和机械曝气两种方法有时也可联用，以提高充氧能力，这适用于有机物浓度较
7、高的污水。1.1.3 深井曝气一般用直径 16 米、 深达 50150 米的曝气池 , 利用水压来提高水中氧的移转速率, 以高效去除污水中BOD （生化需氧量）。这种曝气池已在英国、德意志联邦共和国、法国、加拿大、美国、日本先后投入运行或实验运行。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 3 页 共 20 页济南大学课程设计用纸1.1.4 纯氧曝气按鼓风曝气方法向水中鼓入纯氧或富氧空气，池型一般如鼓风
8、曝气池, 上加密封盖 , 以充分提高充氧效率。1.2 曝气设备常用的曝气器有： 微孔膜片曝气器、 悬挂链曝气器、 曝气头、曝气软管、曝气机、曝气盘，曝气管等1.3 曝气原理曝气是使空气与水强烈接触的一种手段，其目的在于将空气中的氧溶解于水中，或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。换言之，它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。它还有其他一些重要作用，如混合和搅拌。空气中的氧通过曝气传递到水中，氧由气相向液相进行传质转移，这种传质扩散的理论，目前应用较多的是刘易斯和惠特曼提出的双膜理论。双膜理论认为， 在“气- 水”界面上存在着气膜和液膜，气膜外和液膜外有空气和液体流动，属紊流状态；
9、气膜和液膜间属层流状态，不存在对流，在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度。如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度，空气中的氧继续向内扩散透过液膜进入水体，因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍，这就是双膜理论。显然，克服液膜障碍最有效的方法是快速变换“气-液”界面。曝气搅拌正是如此，具体的做法就是：减少气泡的大小， 增加气泡的数量， 提高液体的紊流程度， 加大曝气器的安装深度，延长气泡与液体的接触时间。曝气设备正是基于这种做法而在污水处理中被广泛采用的。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -
10、- - 第 6 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 4 页 共 20 页济南大学课程设计用纸2 曝气池设计计算2.1 工艺计算1. 处理效益%100LaLtLaE式中 La 进水 BOD5浓度, La=250Mg/L Lt出水 BOD5 浓度， Lt 20Mg/L %92%10025020250E2. 污泥负荷NS0.3 kgBOD5kgMLVSS d 3. 污泥浓度（1）混合液污泥浓度SVI1103RrRX式中 SVI 污泥指数。根据NS值，取 SVI=120 r二沉池中污泥综合指数，取r=1.2 R污泥回流比。取R=50% LMgX/3.33335.0
11、1120102.15.03 (2)混合液挥发性悬浮物浓度（MLVSS ）X= f X 式中f 系数， MLVSS/MLSS，取 f =0.7 X=0.73333.3=2333.3mg/L （3）污泥回流浓度/100002. 1120101033LMgrSVIXr名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 5 页 共 20 页济南大学课程设计用纸4. 污泥回流比核算RRXXr1R=49% R=50% 5.
12、 容积负荷 NV NV=XNS=0.32333.3=0.69kgBOD5/m3d 6. 曝气池容积3m7.46666)(NsXLtLaQV式中 Q 设计流量7. 水力停留时间（1）理想停留时间h92.7d33.01400007.46666QVtm（2）实际停留时间5.33hd22.0140000)5.01(7.46666)1(QRVts8. 剩余污泥量Xa Q Lr bVX 式中式中a污泥产率系数，取a0.6 b污泥自身氧化率，取b0.05 X=0.61400000.23-0.05 46666.72.3 =13953.33kg/d 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -
13、- - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 6 页 共 20 页济南大学课程设计用纸9. 污泥龄d7.733.139532.37.46666XXVC2.2 池体结构设计采用推流式鼓风曝气1. 曝气池积设计 5 曝气池，每组容积V1=46666.7/5=9333.34m设计曝气池深 6m 每组曝气池面积 S1=V/H=9333.34/6=1555.56 m22. 曝气池宽度取池宽 6 米166HB3. 曝气池长度 m26.259656.15551BSL4. 曝气池平
14、面形式设计其为三廊道式则每廊道长 L1=259.26/3 90m 如图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 7 页 共 20 页济南大学课程设计用纸 90 2.3 曝气系统设计计算2.3.1 需氧量计算（1）日平均需氧量 O2aQLr + bVX 式中 a 微生物氧化分解有机物过程中的需氧率； b污泥自身氧化需氧率。取 a= 0.5 b= 0.15 O20.5 1400000.23+0.15 46
15、666.72.3=32200.01kg/d=1341.67kg/h （2）去除每公斤 BOD5需氧量O2 522/kgBODkgO13. 015. 05.0NsbaO（3）最大需氧量 O2maxO2maxaQ LrK + bVX 取最大需氧量变化系数K=1.4 O2max=0.51400000.23 1.4+0.15 46666.72.3=38640.01kg/h=1610kg/h 2.2.2 供氧量计算采用膜片式微孔曝气装置，距池底0.2m，故淹没水沉为5.8m，最高水温采用名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师
16、精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 8 页 共 20 页济南大学课程设计用纸30（1）溶解氧饱和度 CS查三废 P500表得：水温 20时， CS（20）=9.17mg/L 水温 30时， CS （30）=7.63mg/L （2）曝气器出口绝对压力Pb Pb = P + 9.8103H 式中 P 标准大气压， P=1.013105Pa H 曝气器安置深度Pb =1.013 105+9.81035.8=1.5814 105Pa （3）空气离开曝气池面时，氧的百分比Ot %100)1(2179)1(21AAtEE
17、O式中 EA氧转移率， % ，对膜片式微孔曝气器，选EA=18% %9.17%100%)181 (2179%)181(21tO（4）曝气池混合液平均饱和浓度Csb(T) 按最不利温度考虑 T=30 mg/L21.9)429.1710026.2105814.1(63.7)42170910026.2(555)30()30(PbCCSSb（5）20条件下，脱氧清水充氧量R0 )20()30()20(0024. 1TSbSCCRCR式中 R 实际条件下充氧量，废水液相传质系数KLa的修正系数，取 =0.8 废水 CS的修正系数，取 =0.9 压力修正系数，取 =1 C氧实际浓度，取C = 2 mg/L
18、 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 9 页 共 20 页济南大学课程设计用纸kg/h54.2221024. 10.229. 819.08. 017. 967.1341)2030(0R（6）最大时需氧的充氧量R0max kg/h84.2665024. 10.229. 819.08. 017. 91610)2030(0R（7）曝气池平均时供气量GS /h m63.4113918.03.054.2
19、2213.030ASERG（8）最大时供气量GSmax /hm41.4936718.03.084.26653. 03max0maxASERG（9）去除每公斤 BOD5的供气量53/kgBODm7.302423.014000063.41139QLrGS（10）每 m3污水的供气量污水/m m05.724/14000063.4113933QGS2.2.3 空气管计算按曝气池平面图布置空气管道， 在相邻两个廊道的隔墙上设一根空气干管，共八根干管。在每根干管上设九对配气竖管，共18 条配气竖管。全曝气池共设135条配气竖管。（1）每根竖管的供气量/hm68.36513541.493671353SmaG
20、名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 10 页 共 20 页济南大学课程设计用纸（2）空气扩散器总数曝气池平面面积9090=8100m2 取微孔曝气器服务面积1m2 曝气器总数： 8100 个（3）每根竖管上安设的曝气器数目 8100/135=60个（4）每个曝气器的配气量 49367.41/8100=6.09h/m3（5）空气管路计算管 段编 号管 段 长度 L(m) 流量m3/h 空气流速(
21、m/s) 管 径D(mm) 配件管 道 当量 长 度L0(m) 管 道 计算 长 度L+L0阻力损失2223 0.5 6.86 50 弯头 1个1.5 2 0.241 2021 0.5 13.72 50 三通 1个3 3.5 0.791 1920 0.5 20.58 50 三通 1个3 3.5 1.597 1819 0.5 27.44 50 三通 1个3 3.5 2.640 1718 0.25 34.29 50 三通 1个3 3.25 1.952 1617 1.2 68.57 3.79 80 三通 1个异4.904 6.104 3.369 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -
22、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 11 页 共 20 页济南大学课程设计用纸形管 1个1516 1.2 137.14 4.85 100 三通 1个异形管 1个6.13 7.33 3.952 1415 9.3 342.83 5.39 150 闸门 1个弯头 3个四通 1个异形管 1个17.895 27.295 22.442 1314 9.5 685.66 10.78 150 三通 1个9 18.5 79.717 1213 9.5 1371.32
23、12.13 200 四通 1个异形管 1个4.26 13.76 69.728 1119.5 2056.98 15.03 220 四4.686 14.186 91.953 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 12 页 共 20 页济南大学课程设计用纸2 通 1个异形管 1个1011 9,5 2742.64 14.36 260 四通 1个异形管 1个5.538 15.038 69.164 109
24、9.5 3428.30 13.48 300 四通 1个异形管 1个6.39 15.89 51.949 98 9.5 4113.96 14.22 320 四通 1个异形管 1个6.816 16.316 53.010 87 9.5 4799.62 13.10 360 四通 1个异形管 1个7.668 17.168 39.695 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 13 页 共 20 页济南大学课程
25、设计用纸76 9.5 5465.28 14.92 360 四通 1个7.2 16.7 50.340 65 16.5 6170.93 13.65 400 四通 1个异形管 1个8.52 25.02 65.499 54 12 12341.86 14.44 550 弯头 2个四通 1个44 56 36.188 43 12 18512.79 13.37 700 三通 1个异形管 1个42.91 54.91 23.628 32 6 24683.71 15.12 760 三通 1个异形管 1个46.5885 52.588 13.448 21 10 49367.41 14.44 1100 三通 1个异67.
26、43 77.43 13.322 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 14 页 共 20 页济南大学课程设计用纸形管 1个总计144.95 694.625 空气管总压头损失为567.6919.8=6.8KPa 膜片式曝气头压力损失为5KPa 总压头损失为 11.8 KPa ，取 12 KPa 2.3.4 鼓风机选用（1）总风量确定最大时： GSTmax=3Gsmax=349367.41m3/h=
27、148102.23 m3/min 平均时： GST=3Gs=341139.63m3/h=123418.89m3/min （2）风压确定H = (h1 + h2 + h3 + h4) 9.8 式中 h1空气管道沿程损失，mH2O h2空气局部阻力， mH2O h3曝气头安置深度h4空气扩散阻力（曝气装置）H 鼓风机所需压力H = (h1 + h2 + h3 + h4) 9.8=（6-0.2+1.0 ）9.8=66.64KPa （3）选型号选用高速空气悬浮离心鼓风机5 台，风机风压为 70KPa ，风量 15 万 m3/min ，正常条件下 3 台工作 2 台备用。名师资料总结 - - -精品资料
28、欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 15 页 共 20 页济南大学课程设计用纸结论名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 16 页 共 20 页济南大学课程设计用纸参 考 文 献1 高廷耀 , 顾国维 , 周琪. 水污染控制工程
29、 ( 第三版) （下册）高等教育出版社, 2007.7 2 何文学 . 水力学中国水利水电出版社2002,21 3 Zhang X W, Zhao F L, Li K A. Fluoromertric method for the microdetermination of protein using indigo carmineJ. Microchemical, 2001,(68):53-59. 说明1 课程设计说明书中字体均为小四，字体为宋体，所有字母、数字均为英文格式下的，中文为宋体，标准字符间距。文章段落应两端对齐、首行缩进2 字符、1.25 倍行距。名师资料总结 - - -精品资料欢
30、迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 19 页，共 20 页 - - - - - - - - - 济南大学课程设计第 17 页 共 20 页济南大学课程设计用纸2 课程设计封面、 课程设计评阅人评语、 课程设计任务书中， 只需要替换红色的XXX即可，其它的地方一律不要动。3 表格、插图应该居中，表头置于表的上方；插图置于图的下方，一律按顺序编号。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 20 页 - - - - - - - - -