材料科学与工程学院毕业论文（设计） 6设备选择与计算 6.5.4 曝气系统 （1）曝气量q
q?3600dQmax?3600?2?1.389?1000m3/h
（2）风机选择
选用两台RE?145型罗茨鼓风机（一备一用），配以JO271?6型电动机（功率为17kW），鼓风机性能见表6。
表6 RE-145型罗茨鼓风机性能
Table 6 RE-145 -type Roots blower performance
口径/mm
转速 /(r/min-1)
排气压力/kPa
流量Qs/m3·min-1
轴功率La/kW
电机功率P0/kW
150A 970 39.2 21.5 21 30
（3）空气管道计算
按风机实际风量计算 干管管径D1
21.54q60?0.195m，取D?200mm。 D1??1?v13.14?124? 验算气流速度v1
??v14q4?0.36??11.4m/s，符合要求。 ?D123.14?0.22q2?0.3636?0.01m/s。
' 每隔一米分出两格支管，则总支管数为n?2?18?36个，每一支管气量 取支管气流速度为v2?4.5m/s，则
支管管径
D2?验算气流速度
4q24?0.01??0.05m，取D2为50mm。 ?v23.14?4.5??v24q4?0.01??5.10m/s，符合要求。 223.14?0.05?D226
材料科学与工程学院毕业论文（设计） 6设备选择与计算 6.6 氧化沟
拟用卡鲁赛尔（Carrousel）2000型氧化沟，去除BOD5与CODcr之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N达到排放要求。 6.6.1 设计参数
(1) 设计水量 Q=120000m3/d；
(2) BOD5 浓度 S0=200mg/L， Se≤15 mg/L；
(3) TSS浓度 X0=190×(1-50%)=95mg/L，VSS=66.5 mg/L (VSS/TSS=0.7)，Xe≤20 mg/L；
(4) 进水NH3-N=28 mg/L，出水NH3－N≤5mg/L； (5) 进水TN=48mg/L，出水TN≤12mg/L； (6) 有效水深h≥5m；
(7) 污泥负荷N=0.03～0.15kgBOD5/(kgMLVSS·d)； (8) 污泥泥龄θC = 25 ~ 30d ； (9) 水力停留时间18～48h； (10) 污泥产率系数Y＝0.55；
(11) 混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=4000 mg/L； (12) 混合挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）XV=3000 mg/L(MLVSS/MLSS=0.75)； (13) 污泥龄QC=30d；
(14) 内源呼吸系数Kd=0.055； (15) 20℃ 时脱氮率qdn=0.035kg。 6.6.2 设计计算 (1) 去除BOD5计算
① 氧化沟进水BOD5浓度S0，为了保证二级出水BOD5浓度Se ≤ 15mg/L,必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度S
VSS)?TSS?(1?e?0.23?5)TSS?15?1.42?0.7?15?(1?e?0.23?5) ?4.81S?Se?S1?15?1.42?(
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材料科学与工程学院毕业论文（设计） 6设备选择与计算 式中，S1为沉淀池出水中的VSS所构成的BOD5浓度 ② 好氧区容积V1
Y?cQ(S0?S)0.55?30?1.2?105?(0.2?0.00481)V1???36460m3
Xv(1?Kd?c)4(1?0.055?30)③ 水力停留时间t1
t1?V136460??0.304d?7.3h 5Q1.2?10④ 剩余污泥量ΔX
?X?Q?SY?QX1?QXe1?Kd?c0.55?120000?(0.19?0.0665)?120000?0.02
1?0.055?30?120000?(0.2?0.00481)?4861.34?14820?2400?17281.34kg/d去除每1kg BOD5产生的干污泥量
=
(2) 脱氮
① 需氧化的氨氮量N1
氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%,则用于生物合成的总氮量为
N0=0.124×0.55×（200-4.81）/(1+0.055×30)=5.03mg/L
需要氧化的氨氮量N1=进水TKN-出水NH3-N - 生物合成所需氮量N0
则：N1=48-5-5.03=37.97mg/L ② 脱氮量Nr
Nr=进水TKN-出水TN-用于生物合成所需的氮N0
=48-12-5.03=30.97mg/L
③ 碱度平衡
一般认为，剩余碱度达到100mg/L(以CaCO3计)，即可保持pH≥7.2，生物反应能够正常进行。
每氧化1mgNH3-N 需消耗7.14mg/L碱度； 每氧化1mg/LBOD5产生0.1mg/L碱度； 每还原1mgNO3--N 产生3.75mg/L碱度。
剩余碱度SALK1=原水碱度－硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生
=280-7.14×37.97+3.57×30.97+0.1×（200-4.81） =314.65mg/L
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?X17281.34??0.778kgDs/kgBOD5
Q(S0?Se)120000?(0.20?0.015)材料科学与工程学院毕业论文（设计） 6设备选择与计算 此值可保持pH≥7.2，硝化和反硝化反应能够正常进行。 ④ 脱氮所需池容V2 及脱氮水力停留时间T2 脱硝率qdn（t）= qdn（20）×1.08（T-20） 考虑最不利的条件水温，最低水温为5℃ qdn（5）= qdn（20）×1.08（T-20）
=0.035×1.08（5-20）=0.011 kg(还原的NO3--N）/kgMLVSS
QNr120000?30.97??84463.64m3 脱氮所需容积V2?qdnXV0.011?4000 停留时间t2?V270386.4??0.704d?16.9h Q120000(3）氧化沟总容积V及停留时间t
V=V1+V2=36460+84463.64=120923.64m3
t=V/Q=120923.64/120000=1.008d=24.2h
QS0120000?0.2校核污泥负荷N???0.05kgBOD5/(kgMLVSS?d)
XVV4?120923.64设计规程规定氧化沟污泥负荷应为0.05～0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d) (4) 需氧量计算 设计需氧量AOR
AOR=去除BOD5需氧量－剩余污泥中BODu的需氧量+去除NH3-N 耗
氧量－剩余污泥中NH3-N 的耗氧量－脱氮产氧量
① 去除BOD5 需氧量D1
D1?a'Q(S0?S)?b'VXV
式中：a‵—微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.52；
b‵—活性污泥自身氧化需氧率，取0.12；
D1?0.52?120000?(0.2?0.00481)?0.12?120923.64?4?70223.2kg/d
② 剩余污泥量BOD 需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD需氧量）
D2?1.42??X?1.42?4861.34?6903.1kg/d ③ 去除氨氮的需氧量D3
每1kgNH3-N 硝化需要消耗4.6kg O2
D3=4.6×（TKN-出水NH3-N）×Q/1000 =4.6×（48-5）×120000/1000 =23736 kg/d ④ 剩余污泥中NH3-N 耗氧量D4
D4=4.6×0.124（污泥含氮率）×氧化沟剩余污泥量ΔX1 =4.6×0.124×4861.34
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材料科学与工程学院毕业论文（设计） 6设备选择与计算 =2772.9 kg/d ⑤ 脱氮产氧量D5
每还原1kg N2产生2.86kg O2
D5=2.86×30.97×120000/1000=10628.9 kg/d 总需氧量AOR＝D1-D2+D3-D4-D5
=70223.2-6903.1+23736-2772.9-10628.9=73654.3 kg/d 考虑安全系数1.4，则
AOR＝1.4×73654.3＝103116.02 kg/d
去除每1kgBOD5 的需氧量＝AOR/Q(S0-S)=103116.02/(120000×（0.2-0.00481)）
=4.4 kgO2/kgBOD5 ⑥ 标准状态下需氧量SOR SOR?AOR?Cs(20)?(??Cs(T)?C)?1.024(T?20)
式中：Cs（20）－20℃氧的饱和度，取Cs（20）＝9.17mg/l； T—取25℃；
Cs（T）—25℃时氧的饱和度，取Cs（25）＝8.38mg/l； C-溶解氧浓度； α－修正系数，取0.85； β－修正系数，取0.95；
所在地区实际气压0.983?105????0.970
1.013?1051.013?105103116.02?9.170.85?(0.95?0.97?8.38?2)?1.024(25?20)
?172669.65kgO2/d?7194.57kgO2/hSOR?去除每1 kgBOD5的标准需氧量
SOR172669.65 SOR/BOD5???7.37kgO2/kgBOD5
Q(S0?S)120000?(0.2?0.00481)(5) 氧化沟尺寸
设计4座氧化沟
单座氧化沟有效容积容积
V单?V/4?120923.644?30230.91m3
取氧化沟有效水深H=5m，超高1m，氧化沟深度h=5+1=6m，中间分隔墙厚度为0.25m。
氧化沟面积A=V单/ h=30230.91/ 5=6046.182m2
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