(完整版)卡鲁塞尔氧化沟设计计算

卡罗塞尔氧化沟 .1设计参数

1) 氧化沟座数：1座

2) 氧化沟设计流量：max Q =183 L/s 3) 进水水质：5BOD =220 mg/L COD=300 mg/L SS=300 mg/L 3NH -N ≤35 mg/L T-P=4 mg/L T-N=30 mg/L 4) 出水水质：5BOD ≤20 mg/L COD ≤60 mg/L SS ≤20 mg/L 3NH -N ≤8 mg/L T-P ≤1 mg/L T-N ≤20 mg/L 5) 最不利温度：T= 100C 6) 污泥停留时间：d Q c = 7) MLSS= 8) f=

9) 反应池中的溶解氧浓度： 10) 氧的半速常数： 11) 污泥负荷： 12) 水流速： .2计算

.2.1碱度平衡计算

（1）由于设计的出水BOD ，为20mg/L ，处理水中非溶解性5BOD ,值可用下列公

式求得，此公式仅适用于氧化沟。 f BOD 5 = 0.7)e 1(42.15-0.23e ?-???C = 0.7 ? 20 ?1.42 (5-0.23e 1?-) =13.6 m g / L

式中 e C —出水中5BOD 的浓度 mg/L

因此，处理水中溶解性 5BOD 为: 20-13.6=6.4 mg/L （2）采用污泥龄20d ，则日产泥量据公式

/921kg = d

式中 Q —氧化沟设计流量 m 3/s ；

a---污泥增长系数，一般为0.5~0.7，这里取0.6； b---污泥自身氧化率，一般为0.04~0.1，这里取0.06； t L ---)(e 0L L -去除的5BOD 浓度 mg/L ； m t --污泥龄 d ；

0L ---进水5BOD 浓度 mg/L ； e L ---出水溶解性5BOD 浓度 mg/L ；

一般情况下，设其中有12.4％为氮，近似等于TKN 中用于合成部分为： 0.124?921=114.22 kg/d 即：TKN 中有

2.72

.158111000

22.114=?mg/L 用于合成。

需用于氧化的NH 3-N =35-7.2-8=19.8 mg/L 需用于还原的NO 3-N =19.8mg/L

为了保证脱硝效果，可适当放大脱硝 3NH -N 至20 mg/L

( 3 ) 一般去除5BOD ，所产生的碱度( 以3a CO C 计)约为 1 mg 碱度/ 去除1mg 5BOD 进水中碱度为220 mg / L 。 所需碱度一般为7.1mg 碱度/mg NH3-N 氧化，还原为硝酸盐; 氮所产生碱度3.0mg 碱度/ mg

）

（）（2006.0110004.6-220246060183.06.01t ?+?????=

+m bt aQL

N03一N 还原。

剩余碱度= 220-7.1 ?20+ 3.0?20 + 0.1?（220-6.4）

=159.36 mg / L > 100 mg / L

（2）硝化区容积计算： 硝化速率为 N

N

N K N T n n n +=+=-158.1051.0max n max

10)()(μμμ

()

[

]

???

?

????+???????+?=--22158.105.015098.021047.0O K O N N e O T T 式中：

n μ---硝化菌的生长率（1d -）

max )(n μ---硝化菌的最大生长率（1d -）

N---出水中N NH -+

4

的浓度（mg/L ）取15 mg/L n K ---硝化的半速常数

T---温度（取最不利温度10℃）

2O ---氧化沟中溶解氧浓度（mg/L ）取2.0 mg/L 2Ko ---氧的半速常数（mg/L ）取1.3 mg/L

()[]

??

?

???+???????+?=-?-23.12108847.0158.11005.01510098.0e n μ =0.166 L/d

故泥龄：02.6166

.01

1

==

=

n

w t μ d 采用安全系数为3.0，故设计污泥龄为：3.0?6.02=18.06 d 原假定污泥龄为20d ，则硝化速率为： 05.020

1

==n μd -1 单位基质利用率：

22.05

.006

.005.0=+=

+=

a

b

u n μkg 5BOD /kgMLVSS.d

式中：

n μ---硝化速率1/d ;

a---污泥增长系数一般为 0.5~0.7，取0.6；

b---污泥自身氧化率，一般为0.04~0.1， 取0.05(1/d) ;

活性污泥浓度 MLSS 一般为20000 mg/L 一 40000mg/L (也可采用高达 60000 mg /L) ，这里取MLSS =40000mg/L ，在一般情况下， MLVSS ( 混合液可挥发性悬浮固体浓度) 与 MLSS 的比值是比较的固定的， 在0.75左右。在这里取 0.7. 故 MLVSS=f ×MLSS=0.7?4000=2800 mg/L

所需的MLVSS 总量=

kg 131951000

22.02

.15811)4.6190(=??-

硝化容积：5.471210002800

13195=?==MLVSS MLSS V n m 3

水力停留时间：15.7242.158115

.4712=?=n t h

（3）反硝化区容积： 缺氧区设计水温15℃，

反硝化速率：0.06mg NO 3-N/kgMLVSS.d

还原NO 3-N 的总量=

22.31615811100020

=?kg 脱氮所需MLVSS=3.527006

.022

.316=kg

脱氮所需池容：25.1882823.5270==。dn V m 3

水力停留时间：3242

.1581125

.1882=?=dn t h

（4）氧化沟的总容积： 总水力停留时间：

h 2.1032.7=+=+=dn n t t t

符合水力停留时间10h~24h 之间。 总容积：

7.65942.18825.4712=+=+=dn n V V V m 3

（5）氧化沟的尺寸：

氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m ，宽7m ，则氧化沟总长:

m 2.26975.37.6594=?。其中好氧段长度为m 3.1927

5.35

.4712=?，缺氧段长度为

m 8.767

5.32

.1882=?。 弯道处长度:m 6621221

27

3==?+

??

πππ

则单个直道长:m 8.50466

2.269=- (取51m)

故氧化沟总池长=51+7+14=72m ，总池宽=7?4=28m （未计池壁厚）。 （6）循环比计算：

根据规范，氧化沟中污水的流速大于0.25m/s ，本设计取流速V=0.28m/s

0t =L/V=269.2/0.28=961s=16min HRT=10.2h=612min

循环比：n=HRT/0t =612/16=38.3 （7）需氧量计算：

采用如下经验公式计算:

326.26.4)/(NO N MLSS B S A d kg O r r ?-?+?+?=

式中 A — 经验系数取0.5 ;

r S — 去除的BOD , 浓度 mg/L ; B — 经验系数取0.1 ;

MLSS —混合液悬浮固体浓度 mg/L ;

r N —需要硝化的氧量为20?15811.2?3-10=316.2

其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。 经验系数：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量：

N r =20?15811.2?10-3=316.2.kg/d

R=0.5?15811.2?(0.19-0.0064)+0.1?4712.5?4

+4.6?316.2-2.6?316.2 =3969kg/d=165.4kg/h

取T=30℃，查表得α=0.8,β=0.9,氧的饱和度)30(?s C =7.63 mg/L ，

)20(?s C =9.17 mg/L

采用表面机械曝气时，20℃时脱氧清水的充氧量为： [](

)

20)

()

20(0024.1-??-=

T T s s C C

RC R βρα

式中 a — 经验系数，取0.8 ; R — 经验系数，取0.9 ; P — 密度， 取1.0 ;

)20(?s C 一 2 0℃时水中溶解氧饱和度9.17 mg/L ; )20(?s C 一 30℃时水中溶解氧饱和度 7.63mg/L ;

C 一 混合液中溶解氧浓度大约2~3mg/L ，本设计取2 mg/L ; T 一温度取 30℃

0R []()h

kg /3.307024.1263.719.080.017

.94.1652030=?-????=

-

查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径Ф＝3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO 2/h ，每座氧化沟所需数量为n,则 46.2125

3

.3071250===

R n 取n=3台 （8）回流污泥量：

活性污泥的计算是以固体总量为基础的 由式：X Q Q X Q QX R R R )(0+=+ 式中： Q---污水厂设计流量（m 3/d ） R Q ---回流污泥量（m 3/d ）

0X ---进水中SS 浓度（mg/L ）取厌氧池出水浓度150 mg/L R X ---回流污泥中SS 浓度（mg/L ）取9000 mg/L

X ---氧化沟中活性污泥SS 浓度（mg/L ）取4000 mg/L

4000)(9000150R R Q Q Q Q +=+

回流比：R=R Q /Q=77%

考虑到回流至厌氧池的污泥回流液浓度R X =10g/L ，则回流比计算为：

X X X R r -=

?100%=0.674

-104

=

式中：X---氧化沟中混合液污泥浓度mg/L R X ---二沉池回流污泥浓度mg/L 回流污泥量：R Q =RQ=0.67?15811.2=10594m 3/d （9）剩余污泥量： 1000

max Q SS f Q w ?+=进水日产泥量

d kg Q w /2269158111000

67.03.03007.0921=???+=

如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L ，则每个氧化沟产泥量为：

d m /9.22610

2269

3= （10）进、出水管径： 进水水管控制流速：V s m /1≤ 由Q D v =?

4

2

π得 v

4πQ

D =

取v=1.2m/s ，则D=0.441m=441mm 取进、出水管径：D=500mm 校核进出水管流速：

s m A Q V /123.05.0183.02?≈==π

(合格)

（11）出水堰： 根据BLv=max Q

B: 跌水高度 L ：堰长 v ：水流速度 V=0.28 m/s ，max Q =0.183m 3/s ，令B=0.3m 得L=

2.23

.028.0183

.0=?m ，取L=2.5m

（12）氧化沟计算草草图如下：

图5 氧化沟计算草图