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1、水污染控制工程课程设计设计题目：传统活性污泥推流曝气池的设计专 业: 环境工程班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 化学与环境工程系目 录1. 课程设计指导书1 1.1设计的目的和任务11.1.1设计题目11.1.2设计目的11.1.3设计任务1 1.2设计基础资料1 1.3设计内容11.3.1设计说明书（计算书）内容11.3.2设计图纸内容2 1.4设计要求21.4.1 对说明书的要求21.4.2 对图纸的要求2 1.5 成绩考核3 1.6时间分配与计划进度3 1.7 主要参考资料32. 推流曝气池系统设计说明书4 2.1 前言4 2.2 设计计算52.2.1 相关参数的选取52.2.2
2、 推流曝气池的设计计算62.2.3 进出水系统设计计算82.2.4 鼓风曝气系统的设计计算103. 总结114. 致谢125. 参考文献129水污染处理中推流式曝气池的设计1. 课程设计指导书1. 1 设计的目的和任务1.1.1设计题目活性污泥推流曝气池的设计1.1.2 设计目的通过课程设计，掌握传统活性污泥处理推流曝气池的设计计算方法，掌握设计说明书（计算书）的学做规范，熟练水处理图纸的绘制。本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。1.1.3设计任务根据已知资料，计算无额定曝气池工艺尺寸；计算
3、设计鼓风曝气系统。1.2设计基础资料某城市污水处理厂，采用传统活性污泥法处理工艺，沉淀池型式为辐流式，曝气池采用鼓风曝气，进入曝气池的总污水量为50000m3/d，污水的时变化系数为1.4，进入曝气池污水的BOD5为215mg/L，处理出水总BOD520mg/L。1.3设计内容 设计完成后应提交设计说明书（含计算书）一份，设计图纸3张1.3.1设计说明书（计算书）内容设计任务；设计资料；设计流量、处理效率等计算；污水处理流程说明。包括处理流程的阐述，主要处理构筑物的选型及理由，绘出工艺流程示意图；推流曝气池的设计计算，包括设计流量计算、参数选择（负荷、污泥浓度、回流比等）、平面尺寸计算，进出水
4、系统的设计计算过程、计算草图；鼓风曝气系统的设计计算，包括需氧量、空气量，空气管道系统的设计计算及空压机的选定等；1.3.2设计图纸内容（1）推流曝气池平面布置图一张（3号图纸）（2）空气管道布置图一张（3）进、出水系统工艺图1.4 设计要求1.4.1 对说明书的要求计算步骤要详细，先给出完整的计算公式和列出设计参数，然后带入公式进行认真计算。书写认真、语句通顺。要杜绝字迹潦草的现象。封面及正文用纸规格、格式要符合学校的规定。说明书采用左侧装订（一律用订书机装订）。严禁抄袭。特别提示：对于计算错误、书写不认真、字迹潦草、用纸及装订不规范、不符合要求的说明书，一律要求进行重新计算和重写；对于雷同
5、的说明书全部返回重做。否则不能考核成绩。1.4.2 对图纸的要求图纸规格、绘图基本要求必须符合有关制图标准。绘图纸要选用绘图专用白纸。绘图要认真。绘制线条前要主要铅笔尖的粗细，线条的宽度要均一，绘制线条用力力度要适度。线条宽度从粗到细的顺序（参考）是：管线、构筑物、其他线条及尺寸标注线等。所有线条（包括直线、圆弧、圆圈、标注线和标注符号）均须用绘图工具绘制，不允许徒手绘制。图中所有文字和数字标注采用仿宋体，要求字体大小一致，排列整齐（可轻轻打格，书写在格内，以保证文字字体的大小均一）。严禁抄袭。对于图面（平面图、流程高程图）雷同的图纸全部返回重做。对于设计错误较多、绘图不认真、不符合要求者要求
6、重画，否则不能考核成绩。1.5 成绩考核课程设计结束后，学生提交设计成果，由指导教师对设计成果评阅，雷同者按零分处理。成绩考核按学校及学院的有关管理办法执行。1.6时间分配与计划进度时间分配（2周）阶 段时间(1)指导教师讲解污水处理系统的设计原则与程序，布置设计任务1天(2)查阅资料，拟定工艺流程、制定方案、熟悉了解和掌握设计原理3天(3)构筑物设计参数计算3天(4)绘制设计图1天(5)整理编写设计说明书1天(6)答辩准备1天(7)答辩1天合计10天1.7 主要参考资料简明排水设计手册，北京市市政设计研究院主编，中国建筑工业出版社中华人民共和国国家标准 给水排水制图标准，GBJ106-87中
7、华人民共和国国家标准 建筑给水排水设计规范，GBJ15-88水污染控制工程下册，高廷耀主编，高教出版社污水处理构筑物设计与计算，哈尔滨工业大学出版社水处理设备使用手册，宋业林、宋襄翎主编，中国石化出版社三废处理工程技术手册 废水卷，化学工业出版社 2.推流曝气池系统设计说明书2. 1 前言（一） 活性污泥法：活性污泥法工艺是一种广泛应用而行之有效的传统污水生物处理法，也是一项极具发展前景的污水处理技术，这体现在它对水质水量的广泛适应性，灵活多样的运行方式，良好的可控制性，以及通过厌氧或缺氧区的设这使之具有生物脱氮、除磷的效能等方面。活性污泥法工艺能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以
8、及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能被部分去除，类似的工业废水也可用活性污泥法处理。活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似，两者都是好氧生物过程，只是活性污泥法的净化强度大,因而可认为是天然水体自净作用的人工强化。（二） 活性污泥降解物水中有机物的过程：活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段和稳定阶段。在吸附阶段，主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上又含有多糖类的粘性物体所致。在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上的有机物被微生物所利用。吸附阶段很短，一般在1545min左右就可完成吸附过程，而稳
9、定阶段较长。污水中处于悬浮状态和胶体状态的有机物浓度越高，吸附效果越明显。（三） 传统推流式活性污泥法：传统推流式活性污泥法工艺流程（图1），污水和回流污泥在曝气池的前段进入，在池内呈推流形式流动至池的末端，由鼓风机通过扩散设备火机械曝气机曝气并搅拌，因为廊道的长宽比要求在510，所以一般采用35条廊道。在曝气池内进行吸附、絮凝和有机污染物的氧化分解，最后进入二沉池进行处理后的污水和活性污泥的分离，部分污泥回流至曝气池，部分污泥作为剩余污泥排放。出水曝气池平面回流活性污泥初沉污泥进水二沉池剩余污泥图1 推流曝气池工艺流程图（四） 传统推流试运行中存在的主要问题：一是池内流态呈推流式，首端有机污
10、染负荷高，耗氧速率高：二是污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量的变化能力差；三是混合液的需氧量是在长度方向逐渐下降的，而充氧设备通常是沿池长均匀布置的，这样会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需要的现象。2.2 设计计算2.2.1 相关参数的选取曝气池污水温度为20参考水污染控制工程下册，高廷耀主编，一般生活污水处理厂曝气池混合液MLVSS/MLSS在0.70.8，故选取设计曝气池中MLVSS/MLSS为0.7。参考水污染控制工程下册，高廷耀主编，回流污泥浓度应满足下式：式中：SVI污泥体积指数通常认为SVI值为100150时，污泥沉
11、降性能良好，即（XR）max为670010000 mg/L，故选取回流污泥悬浮固体浓度为8500mg/L参考水污染控制工程下册，高廷耀主编，常用活性污泥法的典型设计参数如下表：表1 常用活性污泥法的典型设计参数运行方式泥龄/d污泥负荷/kgBOD5(kg MLSSd)-1容积负荷/kgBOD5(m3d)-1MLSS/(mgL-1)停留时间/ h回流比QR/Q传统推流式350.20.40.40.915002500480.250.75故曝气池中的MLSS取2200mg/L，污泥负荷Ls=0.3 kg BOD5/(kg MLSSd)，污泥龄=5d。参考水污染控制工程下册【1】，高廷耀主编，设二沉池出
12、水中含14mg/L，总悬浮固体（TSS），其中VSS占65%、修正系数值的选定。参考水污染控制工程下册，高廷耀主编，对于鼓风曝气的扩散设备，值在0.40.8范围内，值约在0.700.98之间变化，通常取0.95。故取=0.7，=0.95。参考水污染控制工程下册，高廷耀主编，空气扩散装置的氧转移效率EA，微孔曝气器一般取15%25%。2.2.2 推流曝气池的设计计算由设计基础资料知污水的时变化系数为1.3，则处理污水流量Q=500001.3=65000m3/d 估算出水中溶解性BOD5浓度出水中BOD5有两部分组成，一是没有被生物降解的溶解性BOD5，二是没有沉淀下来随出水漂走的悬浮固体。悬浮固
13、体所占BOD5计算：悬浮固体中可生物降解部分为 0.6514mg/L=9.1mg/L可生物降解悬浮固体最终BODL=9.11.42mg/L=12.9mg/L其中1.42为污泥的氧当量系数，完全氧化1个单位的细胞（以C5H7NO2表示细胞分子式）需要1.42单位的氧。可生物降解悬浮固体BOD5的转换为BODL=0.6812.9mg/L=8.8mg/L确定经生物降解处理后要求的溶解性有机污染物，即Se8.8mg/LSe20mg/L, Se11.2mg/L 计算曝气池容积按污泥负荷计算：式中：Q处理污水的设计流量，m3/d 进入曝气池污水的溶解性有机污染物浓度，mg/L 处理后溶解性有机污染物浓度，
14、mg/L 污泥负荷，kgBOD5 (kg MLSSd)-1 7X 曝气池中的MLSS浓度，mg/L按污泥龄计算：取Y=0.6kgMLSS/kg BOD5, Kd=0.08 d-1 式中：污泥龄，d Y 产率系数，kgMLSS/kg BOD5 内源代谢系数，d-1 曝气池中的MLVSS浓度，mg/L 经上述计算，取曝气池容积V=20080计算曝气池的水力停留时间：符合表1中的停留时间。计算每天排除剩余污泥量按表现污泥产率计算：计算系统排除的以挥发性悬浮固体计的干污泥量：计算总排泥量按污泥泥龄计算：计算污泥回流比R：曝气池中悬浮固体（MLSS）浓度2500mg/L,回流污泥浓度10000mg/L,
15、计算曝气池的需氧量：曝气池主要尺寸确定：设曝气池有四座，池深h=5m, 每座曝气池的面积设曝气池宽度B=6m， B/H=1.2，在12之间，参考三废处理工程技术手册 废水卷符合要求。曝气池长度L=F/B=167.3m，每条廊道长/3=167.33=55.7m，取为60m。/B=9,在510之间，参考三废处理工程技术手册 废水卷符合要求。曝气池超高取0.8m，则池子总高H为：H=5+0.8=5.8 m2.2.3 进出水系统设计计算（1）曝气池进水设计 初沉池的出水通过管道送入曝气池进水装置，污水在管道内的流速 式中 污水在管道内的流速（m/s）； Q污水的最大流量（m）； d进水管管径（m）。
16、设计中取d=1.2m， 0.75 最大流量时，污水在渠道内的流速为 式中 污水在渠道内的流速（m/s）； b渠道的宽度（m）； 渠道的有效水深（m）。 设计中取b=1.0m，=1.0m 曝气池采用淹没式潜孔进水，所需孔口总面积 式中 A所需孔口总面积（）； 孔口流速（m/s），一般采用0.20.4m/s。设计中取=0.20m/s 设每个孔口尺寸为0.5m0.5m，则孔口数式中 n孔口数（个）；a 每个孔口的面积（）。 取n=4。 那么，实际所需孔口面积 实际孔口流速，符合要求。 在孔口布置时，应使孔口整个置于水面下，设计中取孔口中心高度 （2）曝气池出水设计 曝气池出水设计采用矩形薄壁堰，跌落
17、出水，堰上水头 式中 堰上水头（m）; 曝气池内总流量（），指污水最大流量（）和回流污泥量（）之和； m流量系数，一般采用0.40.5； b堰宽（m）；一般等于曝气池宽。 设计中取m=0.4，b=6.0m，=QR= 每组曝气池的出水管管径为1000mm，管内的流速 式中 每组曝气池出水管管内流速（m/s）； 出水管管径（m）。 设计中取=1.0m 两条出水管道汇成一条直径为DN2000mm的总管，送往二次沉淀池，总管内流速为2.2.4 鼓风曝气系统的设计计算空气量计算曝气扩散器安装距池底0.2m，则扩散器上静水压4.8m，其他相关数据选择：扩散器压力损失5kPa，20水中溶解氧饱和度为Cs=9
18、.17mg/L, 采用管式微孔扩散设备，EA=18%。扩散器绝对压力：空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数：20时曝气池混合液中平均氧饱和度：将计算需氧量换算为标准条件下（20，脱氧清水）充氧量：曝气池供气量：空气管路系统的计算按图2所示的曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共6根干管。在每根干管上设11对曝气竖管，共22条配气竖管。曝气池共设132条配气竖管，每根竖管的供气量为：20426.6132=154.7曝气池平面面积：5472=3888每个空气扩散器的服务面积按0.5计，则所需空气扩散器的总数为：38880.5=7776个每个竖管上安装的空气扩散器的数目为
19、：7776132=58.9，取为65个每个空气扩散器的配气量为：20426.613265=2.38鼓风机出口风压计算：选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路沿程损失5.5k Pa，扩散器压力损失 4 k Pa，出口风压p：P=H+ hd + hf =4.89.8+4+5.5+3(安全余量)=59.54 k Pa空压机的供气量为：20426.660=340.4根据所需压力和空气量，参看水处理设备使用手册（宋业林、宋襄翎主编），决定采用RE-190型鼓风机，当转速为1250r/min，风压为68.6 k Pa 时，风量为71，选用6台，一台备用。3. 总结 本次活性污泥推流
20、曝气池的设计是大三的最后一项任务，两周的时间虽然不长，但是我们很珍惜这一次将理论知识实际运用的机会。 在接到任务书之后，我们小组的同学在网上收集了基本信息，又去图书馆借了相关书籍，经历反复的修改终于完成此次设计，到看到成稿，有一点小小的成就感，毕竟是我们小组八个人十几天的心血。 设计完成，我们也有了极大的收获。除了对推流式污泥曝气池在水污染处理中的作用有了更深刻的认识，同时也加深了对上一次生产实习的印象，使从前专业相关的所见所学更加系统。这次设计也让我明白，很多东西都不是我们看到的那么简单，污水处理设备大到曝气池小到管道管径都需要细心地设计和计算，一点小错误就可能导致前功尽弃，这提醒我们做事情需要细心。特别是在环境工程领域，一点点粗心就可能导致严重的环境污染，给自然带来不可扭转的伤害。所以，我们要认真学好专业知识，为今后的步入社会的实践打下良好的基础。4. 致谢 本次课程设计的完成首先要感谢的是指导老师。设计前期，是张丽和张艳两位老师耐心地给我们讲解过程中的注意事项及相关要求。任务分配之后，我们小组的张艳老师给了我们细心的指导，才让我们的设计得以顺利进行。同时也感谢校图书馆给我们提供了充足的资源。还要感谢的是小组成员，没有大家齐心协力的出谋划策，本次设计也不可能在如此短的时间内完成。5.参考文献【1】水污染控制工程下册，高廷耀主编，高教出版社12