生化处理中的合建式曝气池

安庆石化炼油厂污水处理中合建式曝气沉淀池应用实例

安庆石化总厂炼油厂污水处理场合建式曝气池始建于1973年，1976年与炼油装置一同投产。由于当时炼油厂炼制的原油是大庆原油，同时在污水治理要求上对污水中的氨氮尚无特殊要求，因此，污水生物处理采用合建式曝气沉淀工艺。炼油加工原油为大庆原油的数年里，污水治理后出水水质尚能达到当时国家要求的污水排放指标。

基本条件
(1)池型：合建式曝气沉淀池；
(2)曝气方式：泵E型曝气机；
(3)进水BOD5含量为：250mg/L；出水BOD5含量为：25mg/L；
(4)污泥负荷：N=0.5kgBOD5/(kgMLSS·d)；
(5)污泥浓度：4000mg/L；
(6)澄清区分离速度：0.0003m/s；
(7)导流区下降速度：0.02m/s；
(8)回流水量/进水流量=4/1；
(9)设计水量：700m3/h；
(10)进出水设计指标，见表4-3。

进水出水设计指标表4-3
污水中成分	进水/(mg/L)	出水/(mg/L)
酚	100	＜0.5
硫	＜50	＜1.0
油	＜25	＜10
BOD5	250	25(去除90%)

基本工艺计算
(1)容积计算
①曝气区容积计算
日处理BOD5量为：BOD5=700*24*0.25*0.9=3780kg/d
日处理污泥量为：MLSSd=BOD5/N=3780/0.5=7560kg/d
采用污泥浓度为：4000mg/L，计算曝气区容积为：V1=MLSSd/MLSS=7560/4=1890m3
②澄清区容积计算
设澄清分离时间为：t1=1.5h，则澄清区容积为：V2=700*1.5=1050m3
③曝气沉淀池总容积
V=V1+V2=1890+1050=2940mm3
增加结构所占容积为总容积的2%，实际曝气沉淀池总容积为：1.02V=1.02*2940=3000m3
将曝气沉淀池分为四座，则每座的容积为：V0=3000/4=750m3
设曝气沉淀池上部圆柱体和下部圆锥体之比为：1/2.3，则圆柱体和园锥体的容积分别为：圆柱体容积325m3，圆锥体容积425m3。
上部圆住体直径D1=17m，下部圆锥体直径D2=11m，上部园柱体高度H1=1.45m，下部圆锥体高度H2=3.00m，曝气沉淀池总高H=H1+H2=4.45m。
(2)各部位面积计算
①澄清区面积计算
每座曝气沉淀池处理水量：Q0=175m3/h。F0=Q0/v1=175/(0.0003*3600)=162m2
②曝气沉淀池上表面积计算 F0=πd2/4=3.14*172/4=227m2
③导流筒面积计算D2=2√2(227-162)/8sin45°=9.6m
将导流筒作成正八角形，其外接口直径为：
设导流筒壁厚为0.08m，则内径为：D'2=D2-2δ=9.6-0.16=9.45m，取9.5m。
导流简有效面积为：F'2=175(4+1)/36000*0.02=12m2
取结构面积5%计时，实际面积为：F2=1.02F'2=1.05*12=12.6m2
曝气筒上部表面积为：F0=F-F01=227-162=65m2
曝气筒外接圆直径为：D0=2√2(64-12.6)/8*0.75=8.28m
④导流筒内壁调节窗口面积计算
取通过调节窗口流速为：V2=0.1m/s，则其面积为：f=(k+1)Q0/v2=5*175/3600*0.1=2.43m2
八个边的每一边开三个调节窗口，共计24个，则每个调节窗口面积为：f0=f/24=2.43/24=0.1m2
设每个调节窗口规格为：300*300mm，调节窗口净面积为0.09m2。其流速为：V2=0.11m/s。
⑤导流区进澄清区的最小过流面积计算f1=[64-8/2*(7.9/2)2*sin45°]√2/2=13.7m2
⑥回流缝面积计算
回流缝宽度取250mm，顺流板长取600mm，则回流缝处最小断面积为：f2=π(12.43-0.6*2/√2)*0.25=9.1m2
回流缝内流速：V3=4*175/3600*9.1=0.02m/s
(3)出水系统计算
每座池体拟设置一圈三角堰作为出水堰。
三角堰的角度设为90°，间距设为200mm，三角堰高度设为50mm。堰个数为：n=π·D/l0=3.14*17/0.2=267个
因污水在曝气沉淀池内分离时间设定为1.4h，堰上水头核算：H=(Q0/3600nt)1/2.5=(175/360*267*1.4)1/2.5=0.025m
出水环槽高度：b=0.9(175/3600*2)0.4=0.19m 实际取0.4m
设进水管、出水管和放空管均为自流满管运行。管内流速为：v=0.85m/s，则进水管、出水管和放空管均采用相同规格管径，管径均为DN300。
(4)排泥系统计算
设污泥最大增长速率为0.9BOD5，其含水率为99%，则污泥量为：Qn=0.25*0.9*0.5*175/100-99/100=1970L/h
根据实际运行情况由底部排放剩余污泥。
(5)曝气设备
①理论需氧量
O2L=a△BOD5+bMLSS
设a=0.5，b=0.05
O2=O2·V/V0=2260*1000*750/1890*24=37368g/h=37.4kg/h
O2L=0.5*3780+0.05*7560=2260kg/d
取用O2=50kg/hd
②曝气设备的选择
按理论需氧量的取用值，查安徽合肥纺织机械一厂有关曝气设备实验资料，选用泵E型叶轮，其直径为Ф1400mm，线速度为v=4.4m/s。因此，计算叶轮转数为：η=(2~5)60/πD=(2~5)60/3.14*1.4=27~68r/min
查泵型叶轮曝气机的输氧效率为3.91kg/(kW·h)，则曝气机的轴功率N0=50/3.91=14kW
因此，选用曝气机电机功率N=20kW。
(6)生物反应所需营养物计算
曝气沉淀池生物反应过程所需营养物质，主要是含有磷(P)和氮(N)物质。这些物质与污水中有机物成分的比例为：BOD5:P:N=100:1:5
①氮(N)物质投加量 250*0.9*0.05=11mg/L>7mg/L。
纯氮投加量为：N=0.25*0.9*0.05*600=6.76kg/h。
折合成(NH4)2SO4投加量为：QN=132*6.76/28=27kg/h
②磷(P)物质投加量250*0.*0.01=2.25mg/L
纯磷投加量为：P=0.25*0.9*0.01*600=1.35kg/h
折合成NaHPO4·12H2O投加量为：QP=358*1.35/31=15.6kg/h
折合成工业产品NaHPO4·12H2O的量为：15.6/0.96=16.3kg/h
图4-4为安庆石化总厂炼油厂污水处理场合建式曝气沉淀池立面图。

工程量
工程量见表4-4。

合建式曝气式沉淀池工程量表4-4
序号	名称	规格	单位	数量
1	合建式曝气沉淀池	Ф17m*4.45m	间	4
2	泵E型表面曝气机	Ф1400m	套/间	4

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