生化處理一般采用活性污泥法，其主要工藝流程包括預(yù)處理>；初次沉淀>；混合>；曝氣>；二次沉淀，曝氣是活性污泥法處理廢水的重要環(huán)節(jié)，曝氣在曝氣池中完成。因此，曝氣池的設(shè)計(jì)在整個(gè)生化處理技術(shù)的設(shè)計(jì)中也占有非常重要的地位。

根據(jù)曝氣方式的不同，曝氣池的分類(lèi)也不同，一般分為推流式曝氣池和完全混合型曝氣池，各種曝氣方式設(shè)計(jì)的參數(shù)也不同，這主要是根據(jù)實(shí)際條件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。曝氣設(shè)備的選擇則是經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行成本控制的關(guān)鍵。

曝氣池的設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：①曝氣池容積的計(jì)算；②池體設(shè)計(jì)；③需氧量和供氧量的計(jì)算。

一、曝氣池容積的計(jì)算

1、有機(jī)負(fù)荷計(jì)算法

計(jì)算曝氣區(qū)容積，常用的是有機(jī)負(fù)荷計(jì)算法。負(fù)荷有污泥負(fù)荷和容積負(fù)荷兩種表示方法。一般采用污泥負(fù)荷，計(jì)算過(guò)程如下:

(1)確定污泥負(fù)荷

污泥負(fù)荷一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值確定，可參考成熟經(jīng)驗(yàn)中的數(shù)值。

表1:部分活性污泥技術(shù)參數(shù)和特點(diǎn)

(2)確定所需微生物的量

微生物的量(XV)由處理的有機(jī)物的總量和單位微生物在單位時(shí)間內(nèi)處理有機(jī)物的能力(即污泥負(fù)荷)決定。

根據(jù)污泥負(fù)載的定義:Ns=Q(SO-Se)/(XV)，可以得到的公式如下:

(XV)=Q(SO-Se)/p>

公式:

V-曝氣池容積、m3

Q-供水設(shè)計(jì)流量、m3/d

SO-供水的BOD5濃度、mg/L

Se-供水的BOD5濃度、mg/L

<污泥濃度根據(jù)所用工藝的污泥濃度的經(jīng)驗(yàn)值選擇，一般在3000—6000mg/L之間。通過(guò)實(shí)驗(yàn)或其他方式確定回流比、SVI值后，也可以根據(jù)下一種方式計(jì)算:

X=Rrf106/SVI(1+R)

式中:

R-污泥回流比、%

R-二次沉淀池中的污泥綜合系數(shù)，一般為1.2左右

f-MLVSS/MLSSS/p>

曝氣池容積的計(jì)算深度如下:

V=(VX)/Q(SO-SE)/平面)

2、動(dòng)力學(xué)方法

也可以通過(guò)動(dòng)力學(xué)方法計(jì)算曝氣池的容積。計(jì)算過(guò)程如下:

(1)確定所需動(dòng)力學(xué)常數(shù)值值

包括Y、Kd、Ks、umax，沒(méi)有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)可以根據(jù)表2、表3選擇合適的值。

表2:生活污水的y、Kd值

表3:一些工業(yè)廢水的y、Kd值

(2)確定污泥年齡

公式1/min=(Y×umax×SO/SO+Ks)-Kd可以確定父母的值。

<×umax-Kd)

式:umax-基質(zhì)達(dá)到飽和濃度時(shí)，微生物的最大比增殖率，d-1

實(shí)際活性污泥處理系統(tǒng)工程中采用的

(3)確定所需微生物量

根據(jù)公式的1/max=[Y×umax×(SO-Se)/(SO-Se)+KsInSO/Te)-Kd確定微生物量，可以獲得微生物量的計(jì)算公式:

(XV)=Q3CY(SO-Se)/(1+KDC)

(4)確定曝氣池容積

首先確定微生物濃度

V=(VX)/X

(5)根據(jù)有關(guān)公司檢查出水濃度，或根據(jù)污泥負(fù)荷的定義檢查污泥負(fù)荷。這兩種方法取其中一種即可。

二、氧氣供應(yīng)量的計(jì)算

1、氧氣供應(yīng)量

活性污泥的正常運(yùn)行除了需要性能良好的活性污泥外，還需要充分的氧氣供應(yīng)，活性污泥法處理系統(tǒng)的日平均氧氣供應(yīng)量(O2)可以根據(jù)公式的1/㎡

△O2=/Ns

廢水a(chǎn)¤、b¤值和部分工業(yè)廢水a(chǎn)¤、b¤值可以從表4、表5中選擇。

表4:活性污泥法處理城市廢水時(shí)的廢水a(chǎn)、b和△O2的值

表5:部分工業(yè)廢水的a、b值

2、供氣量

需氧量確定后，取得一定的安全系數(shù)，取得實(shí)際需氧量(Ra)，轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量(Ro)。公式如下:

Ro=Racs/[α(β)CS(T)-CT)×1.024(T-20)]

公式:

CS-在1.03×105Pa條件下氧氣飽和濃度、mg/L

X-混合液揮發(fā)性懸浮固體(MLVSS)濃度mg/L

在實(shí)際工程中，所需的空氣量比標(biāo)準(zhǔn)條件下所需的空氣量多33%~61%，具體工程中所需的空氣量可根據(jù)實(shí)際情況確定。氧氣量確定后，根據(jù)制造商的不同樣本設(shè)備，計(jì)算機(jī)器的空氣量�？偰芎拇_定后，可確定曝氣器的數(shù)量。

鼓風(fēng)曝氣必須確定其供氣量。公式為

Gs=Ro/0.3×EA

式:

Gs-空氣量

EA-曝氣系統(tǒng)的充氧效果

計(jì)算空氣量后，可根據(jù)鼓風(fēng)機(jī)的樣本確定鼓風(fēng)機(jī)的數(shù)量和型號(hào)。

三、曝氣設(shè)備的選擇

(1)曝氣設(shè)備所具有的效果

①產(chǎn)生并維持有效的氣水接觸，在生物氧化作用持續(xù)消耗氧氣的情況下，保持水中一定的溶解氧濃度

②在曝氣區(qū)內(nèi)產(chǎn)生充分的混合作用和水的循環(huán)流動(dòng)

③維持液體的充分速度，使水中的生物固體處于懸浮狀態(tài)。

各種曝氣設(shè)備的特點(diǎn)是各不相同的，因此曝氣設(shè)備的用途和使用的范圍也就有各種不同，因此，在工藝設(shè)計(jì)中，要根據(jù)實(shí)際的需要和企業(yè)所能夠承擔(dān)的成本來(lái)選擇曝氣設(shè)備，現(xiàn)有的曝氣設(shè)備分為兩大類(lèi)：淹沒(méi)式曝氣器和表面曝氣器（表6：廢水處理中的曝氣設(shè)備）

表6：廢水處理中的曝氣設(shè)備

曝氣設(shè)備的主要技術(shù)性能指標(biāo)如下：

①動(dòng)力效率（EP） 每消耗1KW電能轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量，以kg/（KW.h）計(jì)；

②氧的利用效率（EA） 通過(guò)鼓風(fēng)曝氣轉(zhuǎn)移到混合液的氧量，占總供氧量的百分比（%）；

③氧的轉(zhuǎn)移效率（EL）也稱(chēng)為充氧能力，通過(guò)機(jī)械曝氣裝置，在單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)移到混合液中的氧量，以kg/h計(jì)。

鼓風(fēng)曝氣設(shè)備的性能根據(jù)①、②兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，機(jī)械曝氣裝置根據(jù)①、③兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。在工藝設(shè)計(jì)和設(shè)備選擇上，除了要考慮性能、特點(diǎn)外，還要考慮葉輪直徑和曝氣池直徑的比例，一般比例在1/3-1/5左右，過(guò)大可能會(huì)損傷污泥，過(guò)小則缺氧，葉輪和水深的比例一般采用2/5-1/4，池深過(guò)

，影響氧氣和泥水混合。

由于各種鼓風(fēng)機(jī)的型號(hào)和性能不同，噪音也不同，對(duì)應(yīng)的機(jī)房設(shè)計(jì)也各有不同的要求，根據(jù)實(shí)際需要和性能考慮，在技術(shù)中一般選擇同一型號(hào)的設(shè)備，需要備用機(jī)，備用機(jī)數(shù)的選擇在工作機(jī)≤3臺(tái)時(shí)，備用機(jī)≥4臺(tái)時(shí)，備用機(jī)為2臺(tái)電源，最大負(fù)荷設(shè)置

每臺(tái)機(jī)的基礎(chǔ)間隔必須保持1.5米