排水工程课程设计---污水处理厂鼓风机房设计.doc

哈尔滨理工大学课程设计 1 目录目录 摘摘 要要.2 第第 1 章章 绪论绪论3 1.1 设计目的任务设计目的任务.3 1.2 设计资料设计资料.3 第第 2 章章 曝气系统设计计算曝气系统设计计算 5 2.1 曝气系统的计算与设计曝气系统的计算与设计.5 2.2 供气量计算供气量计算.6 2.3 空气管系统计算空气管系统计算.8 第第 3 章章 风机系统设计计算风机系统设计计算 12 3.1 风量及风压的确定风量及风压的确定.12 3.2 风机的选型风机的选型.15 结论结论.16 致谢致谢.17 哈尔滨理工大学课程设计 2 摘 要 本设计为运城市污水处理厂的设计，设计要求为出水水质为一级 a 标准。 主要任务是完成鼓风机选型及空气管路设计。 该城市排放的污水中 bod5、cod、ss 及总氮总磷超标，依据污水的水质、 水量以及受纳水体的环境容量等相关资料，必须对其进行二级处理方可去 除水中过量的污染物，达到排放标准进而保护环境，本设计采用氧化沟工 艺。 关键字：鼓风机；空气管路 哈尔滨理工大学课程设计 3 第 1 章 绪论 1.1 设计目的任务 目的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。 任务根据已知资料，进行城市污水处理厂的鼓风机及空气管路的初步 设计。 1.2 设计资料 1.城市概况某城镇位于江苏省徐州市 2.自然特征 1、最高温度：40.6 2、最低温度：-22.6 3、年平均温度：14.2 4、冬季平均温度：-4.1 5、结冻期：1-2 个月 6、风向：ene 7、冰冻线：24cm 规划资料该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全 分流制体系。生活污水和工业污水混合后的水质水量预计为： （1） 、设计水量： 近期： 15 万吨日 远期； 15 万吨日 （2） 、设计水质： 进水：cod 298 mg/l bod 135 mg/l 哈尔滨理工大学课程设计 4 ss 66 mg/l nh3-n 34 mg/l tp 6.8 mg/l ph78 tn 45.8 mg/l 该厂污水排入水体前要求达到国家城镇污水污水处理厂污染物排放标准 （gb18918-2002） 一级 a 级标准处理程度。 (3) 设计工艺采用 ao 生物工艺、传统生物处理工艺或其他成熟的工艺。 表 1-1 各污染物进出水指标值 1.3 设计内容 1、供气量计算； 2、空气管路计算图。 指标(mg/l)codbodssphnh3-ntntp 进水298135667-83445.86.8 出水5010106-95150.5 哈尔滨理工大学课程设计 5 第 2 章 曝气系统设计计算 2.1 曝气系统的计算与设计 本设计采用鼓风曝气系统 平均时需氧量的计算 o2=aqsr+bvxv 式中：o2-混合液需氧量（kgo2/d） q-污水平均流量（m3/d） a-活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性 污泥微生物每代谢 1kgbod 所需要的氧量，以 kg 计,查表取 a=0.5 b-活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每 kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以 kg 计，查表取 b=0.15 sr-经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，以 bod 值 v-曝气池容积(m)3 xv-单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体(mlvss)量 kg/m3 代入数值 2 135 103333 0.75 0.5 1500000.15 16106.85593.8/233.1/ 10001000 okg dkg h 最大时需氧量的计算 根据原始数据，k=1.3 2(max) 150000135 103333 0.75 0.51.30.15 16106.8257.3/ 2410001000 24 okg h 每日去除的 bod5值 150000 (135 10) 53875/ 1000 bodkg d 去除每 kgbod5的需氧量 哈尔滨理工大学课程设计 6 o2=3224.8/3075=1.05kgo2/kgbod5 最大时需氧量与平均时需氧量之比 o2(max)/o2=5593/3875=1.44 2.2 供气量计算 采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底 0.2m 处，淹没水深 4.3m，计算温度设为 30，查表得 20和 30水中溶解氧饱和度 cs(20)=9.17mg/l cs(30)=7.63mg/l (1)空气扩散器出口处的绝对压力(pb)计算得 pb=p+9.8h 3 10 式中：p-大气压力 p=1.013pa 5 10 h-空器扩散装置的安装深度 m，取 4.3m。 代入数值 pb=1.013+9.8.3=1.434pa 5 104103 5 10 (2)空气离开曝气池面时，氧的百分比计算 ot=100% )1 (2179 )1 (21 a a e e 式中：ea-空气扩散器的氧转移效率，对网状模型中微孔空器扩散器取 12% ot=100%=18.96% )12 . 0 1 (2179 )12 . 0 1 (21 (3)曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）计算 csb(t)=cs(+) 5 10026 . 2 b p 42 t o 式中 cs-在大气压力条件下氧的饱和度 mg/l , 最不利温度条件按 30考 哈尔滨理工大学课程设计 7 虑，代入各值得 csb(30)=7.63()=8.84mg/l 42 96.18 10026 . 2 10434 . 1 5 5 (4)换算为在 20条件下，脱氧清水的充氧量 r0= 20 )( )20( 024 . 1 t tsb sb cc rc 式中：-修正系数，= (0.8 0.85) 取=0.82 ra ra k k 清水中的 污水中的 -修正系数，= （0.9 0.97）取=0.95 s s c c 清水中的 污水中的 代入数值得 r0=321.4kg/h )2030( 024 . 1 0 . 284 . 8 0 . 195 . 0 82 . 0 17 . 9 1 . 233 相应的最大时需氧量为： r0(max)=354.8kg/h )2030( 024 . 1 0 . 284 . 8 0 . 195 . 0 82 . 0 17 . 9 3 . 257 (5)曝气池平均时供氧量 gs=8928m3/h100 3 . 0 0 a e r 100 123 . 0 4 .321 (6)曝气池最大时供氧量 gs(max)=9856m3/h100 123 . 0 8 . 354 (7)去除每 kgbod5的供气量 =55.30m3空气/kgbod24 3875 8929 哈尔滨理工大学课程设计 8 (8)每 m2污水的供气量 =4.29m3空气/m3污水24 50000 8928 (9)本系统的空气总用量 除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按 回流污泥量的 3-5 倍计算，取 8 倍，污泥回流比 r 取值 50%，这样，提升 回流污泥所需空气量为：=8333m3/h 24 500005 . 08 总需气量：9856+8333=18189m3/h 2.3 空气管系统计算 按图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 5 根干管，在每根干管上设 7 对配器竖管共 14 条，全曝气 池共设 70 条配气竖管， 竖管的供气量为 9856/70=140.8m3/h 曝气池平面面积为 39.455=2167m2 每个空气扩散器的服务面积按 0.49m3计， 则需孔器扩散器的总数为=4423 个， 49 . 0 2167 为安全计，本设计采用 4450 个空器扩散器。 每个竖管上安设的空器扩散器的数目为 4450/70=63.57 个，取 64 个。 每个空气扩散器的配气量为 9856/6470=2.2m3/h 将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路图，如图所示 哈尔滨理工大学课程设计 9 空气管路计算图 2-1 空气管路计算图 22- 哈尔滨理工大学课程设计 10 空 气 流 量 压力损失 h1+h2 管道 编号 管 段 长 度 l/m m3/hm3/min 空气 流速 v /（m/s ） 管 径 d/mm 配 件 管 道 当 量 长 度 l0/m 管段 计算 长度 l0+l/m 9.8/ (pa/m) 9.8/pa 17-160.53.250.05432 三通 1 个 0.291.220.200.244 16-150.56.50.10832 三通 1 个 0.291.780.410.7298 15-140.59.750.162532 三通 1 个 异径 管 1 个 0.291.780.701.246 14-130.513.000.2232 三通 1 个 异径 管 1 个 1.011.781.121.9936 13-120.2516.250.2760 四通 1 个 异径 管 1 个 2.901.621.392.2518 12-110.9 32.500.547.5560 四通 1 个 异径 管 1 个 4.173.890.622.4118 11-100.965.001.0811.3260 弯头 3 个 三通 1 个 闸门 1 个 4.685.530.442.4332 10-98.7162.502.715.22125 三通 1 个 异径 管一个 10.5919.650.7614.934 9-86.6325.005.422.61250 四通 1 个 异径 管一个 7.0013.212.5634.356 8-76.6650.0010.835.22250 四通 1 个 异径 管一个 7.1917.861.4025.004 7-66.6975.0016.257.83250四通 110.1522.360.9521.242 哈尔滨理工大学课程设计 11 个 异径 管一个 6-56.61300.021.6710.44250 四通 1 个 异径 管一个 12.6822.141.25 27.675 5-49.01625.027.0813.04250 四通 1 个 异径 管 1 个 12.6826.871.5240.3054 4-3124625.077.0815.65400 弯头 2 个 四通 1 个 异径管 一个 29.5730.240.5817.542 3-21217527292.1121.74600 三通 1 个 异径 管一个 28.2940.190.6927.731 2-13070111.11168.519.57900 四通 1 个 异径 管一个 12.6880.1306854.49 合 计 2667 表 2-1 空气管路损失计算表 哈尔滨理工大学课程设计 12 第 3 章 风机系统设计计算 3.1 风量及风压的确定 为了维持曝气池内的污泥具有较高的活性，需要向曝气池内曝气充氧。目 前，常用的曝气设备分为鼓风曝气和机械曝气两大类，在活性污泥法中， 应用鼓风曝气的较多。下面 为鼓风曝气系统的设计过程。 (1)平时需氧量： vr vxbqsao 2 式中：o2-混合液需氧量（kgo2/d） ； -活性污泥微生物每代谢 1kgbod 所需的氧气 kg 数，对于生活 a 污水，值一般采用 0.420.53 之间； a q-污水的平均流量（m3/d） ； -被降解的 bod 浓度（g/l） ； r s 每 1kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧气 kg 数，一般采用 b 0.1880.11； -挥发性总悬浮固体浓度（g/l） 。 v x 设计中取=0.5，=0.15，=2500mg/l a b v x 1000 3333 02.1599415.0 1000 2031.140214 619355.0 2 o hkgdkg/2.439/9.10541 (2)最大时需氧量的计算 根据原始数据 k=1.4 代入各值： 哈尔滨理工大学课程设计 13 1000 3333 7.1206615.0) 1000 2031.214 (4.1806455.0(max) 2 o hkgdkg/537/12885 (3)每日去除 bod5的量 bod5=100000（190-10）1000=18000kg/d (4)去除每千克 bod5的需氧量 o2=11195.85/18000=0.74kgo2/kg bod5 (5)最大时需氧量及平均时需氧量的比 o2(max)/o2=553.1/466.5=1.2 采用网状模型中微孔空气扩散器，铺设于距池底 0.2m 处，淹没水深 3.0m，计算温度定为 30 摄氏度。 查表得，水中溶解氧饱和度：cs(20)=9.17mg/l，cs(30)=7.63mg/l； 空气扩散器出口处的绝对压力 pb，设计中取 h =3.2-0.2=3m pb=1.103105+98003=1.307105pa 式中：ot-氧的百分比（%） ea空气扩散器的氧转移效率。 设计中取 ea=12% ot=%96.18%100 )12 . 0 1 (2179 )12 . 0 1 (21 %100 )1 (2179 )1 (21 a a e e (6)曝气池内混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑） ) 42 o 102.066 p (cc t 5 b ssb(30) cs（30）-30时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/l） ； cs-30时，在大气压力条件下，氧的饱和度（mg/l） 。 哈尔滨理工大学课程设计 14 8.271mg/l) 42 18.96 102.066 101.307 (63 . 7 c 5 5 sb(30) 换算为在 20下，脱氧清水充氧量 20t sb(t) s(20) 0 024 . 1 cc rc r 式中：r-混合液需氧量（kg/h） ； 、-修正系数； -压力修正系数； c-曝气池出口处溶解氧浓度（mg/l） 。 设计中取=0.82，=0.95，=1.0，c=2.0 平均时需氧量为： hkg/6.672 024.12271.8195.082.0 9.172.439 r )20(30 0 (7)曝气池供氧量 曝气池内平均供氧量为 gs=hm e r a /67.18769 12.03.0 6.672 3.0 30 (8)本系统的空气总用量 除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按 污泥量的 8 倍考虑，污泥回流比 60%，这样，提升回流污泥所需空气量为 80.6100000/24=20000m3/h 计算管道的总压力损失为 1.98kpa。 空气扩散器的压力损失为 5.88kpa，总压力损失为 p=1.98+5.88=7.86kpa 哈尔滨理工大学课程设计 15 3.2 风机的选型 空气扩散装置安装在距曝气池池底 0.2m 处，因此，空压机所需压力为 p=（3.2-0.2+1.0）9.8=39.2kpa 空压机供气量，平均时： 19516.17+20000=39516.17m3/h=658.6 m3/min 根据所需压力及空气量，决定采用蓝昊牌 lh-dfj-a01 型风机。风量 44000 m3/h，风压 45 kpa。 哈尔滨理工大学课程设计 16 结论 按曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干 管，共 5 根干管，在每根干管上设 7 对配器竖管共 14 条