曝氣是活性污泥法處理廢水的重要環(huán)節，曝氣在曝氣池中完成。因此曝氣池的設計在整個(gè)生化處理工藝設計中也就占到十分重要的地位。曝氣池容積的計算有兩種算法，如下：
1、有機負荷計算法
計算曝氣區容積，常用的是有機負荷計算法。負荷有兩種表示方法，即污泥負荷和容積負荷。一般采用污泥負荷，計算過(guò)程如下：
1）確定污泥負荷
污泥負荷一般根據經(jīng)驗值確定，可以參照有關(guān)成熟經(jīng)驗中的數值。
表1：部分活性污泥工藝參數和特點(diǎn)
工藝類(lèi)型 | 污泥齡/d | 污泥負荷kgBOD5/kgMLSS | 容積負荷kgBOD5/m3.d | MLSSmg/L | 水力停留時(shí)間/h | 回流比 | BOD5去除率/% | 備注 |
傳統活性污泥法 | 5--15 | 0.2—0.4 | 0.3—0.8 | 1500--3000 | 4--8 | 0.25—0.75 | 85--95 | 用于低濃度生活污水、易受沖擊負荷的影響 |
完全混合法 | 5--15 | 0.2—0.6 | 0.6—2.4 | 2500--4000 | 3--5 | 0.25—1.0 | 85--95 | 可用于一般污水，耐沖擊負荷；易發(fā)生絲狀菌膨脹 |
階段進(jìn)水 | 5--15 | 0.2—0.4 | 0.4—1.4 | 2000--3500 | 3--5 | 0.25—0.75 | 85—95 | 應用范圍廣泛 |
改良曝氣 | 0.2—0.5 | 1.5—5.0 | 0.2—2.4 | 200--1000 | 1.5--3 | 0.05—0.25 | 60--75 | 用于中等濃度的污水，出水中可能含有細胞組織 |
接觸穩定 | 5--15 | 0.2—0.6 | 0.9—1.2 | （1000—3000）注（4000—10000）釋 | （0.5—1.0）（3—6） | 0.5—1.5 | 80--90 | 用于現有處理系統的改擴建和小型處理廠(chǎng) |
延時(shí)曝氣 | 20--30 | 0.05—0.15 | 0.15—0.25 | 3000--6000 | 18—36 | 0.5—1.5 | 75--95 | 工藝靈活，適用于小城鎮、小型處理廠(chǎng)和需要消化的場(chǎng)合 |
高負荷法 | 5--10 | 0.4—1.5 | 1.6--16 | 4000-10000 | 2--4 | 1.0—5.0 | 75--90 | 適用于用渦輪曝氣機供氧且控制絮體大小的一般污水處理廠(chǎng) |
純氧曝氣 | 3--10 | 0.25—1.0 | 1.6--.3.2 | 2000--5000 | 1--3 | 0.25—0.5 | 85--95 | 適用于高濃度廢水且可用空間狹窄的地方，能抵抗沖擊負荷 |
氧化溝 | 10--30 | 0.05—0.30 | 0.1—0.2 | 3000--6000 | 8--36 | 0.75—1.5 | 75--95 | 適用于小城鎮，有大片可用土地，供氧靈活 |
SBR | / | 0.05—0.3 | 0.1—0.24 | 1500—5000.備注 | 12--50 | / | 85--95 | 適用于小城鎮，可用土地較小的地方，供氧靈活 |
深井曝氣 | / | 0.5—5.0 | / | / | 0.5--5 | / | 85--95 | 適用于一般的高濃度廢水，該工藝可抵抗沖擊負荷 |
合并硝化工藝 | 0.10—0.25（0.02—0.20）解 | 0.1—0.32 | 2000-2500 | 6--15 | 0.5—1.5 | 85--95 | 常用的生物脫氮工藝 | |
單獨硝化工藝 | 0.05—0.20（0.04—0.15） | 0.05—0.16 | 2000--3500 | 3--6 | 0.50—2.00 | 85--95 | 適用于現有處理系統的升級及氮的排放標準嚴格的地方 | |
注：接觸池 釋?zhuān)何勰喾�定池 解：TKN/MLVSS 備注：MLVSS/m變化決定于運行周期 | ||||||||
2）確定所需要微生物的量
微生物的量（XV）是由所要處理的有機物的總量和單位微生物在單位時(shí)間內處理有機物的能力（即污泥負荷）決定的。
根據污泥負荷的定義：Ns=Q（SO-Se）/（XV）,可得公式如下：
（XV）= Q（SO-Se）/ Ns
式中：
V——曝氣池容積，m3
Q——進(jìn)水設計流量，m3/d
SO——進(jìn)水的BOD5濃度， mg/L
Se——出水的BOD5濃度， mg/L
X——混合液揮發(fā)性懸浮固體，（MLVSS）濃度 mg/L
Ns——污泥負荷，kgBOD5/（kgMLVSS.d）.
3）計算曝氣池的有效池容
確定了微生物的總量后，需要有污泥濃度的數值才能計算曝氣池的容積。污泥濃度根據所用工藝的污泥濃度的經(jīng)驗值選擇，一般在3000—6000mg/L之間。經(jīng)過(guò)實(shí)驗或其他方式確定了回流比、SVI值后也可以根據下式計算：
X=Rrf106/SVI(1+R)
式中：
R——污泥回流比，%
r——二次沉淀池中污泥綜合系數，一般為1.2左右
f——MLVSS/MLSS
曝氣池容積的計算公式如下：
V=（VX）/X=Q（SO-Se）/（XNS）
式中：
Q——廢水量，m3/d
Q（SO-Se）——每天的有機基質(zhì)降解量，kg/d
V——曝氣池有效容積，m3
4）確定曝氣池的主要尺寸
主要確定曝氣池的個(gè)數、池深、長(cháng)度以及曝氣池的平面形式等。按照每日的處理量來(lái)確定池體的個(gè)數，同時(shí)，由于工藝的不同，曝氣池的式樣和個(gè)數各不相同，因此在實(shí)際的設計中需要我們有現場(chǎng)的實(shí)際地形圖和整體效果圖來(lái)做依據，這樣設計出來(lái)的池體才可以滿(mǎn)足工藝處理需要，并且與周?chē)沫h(huán)境和諧一致。
2、動(dòng)力學(xué)方法
也可用動(dòng)力學(xué)方法計算曝氣池的容積。計算過(guò)程如下：
1）確定所需的動(dòng)力學(xué)常數的值
包括Y、Kd、Ks、umax,在沒(méi)有實(shí)驗數據時(shí)可以根據表2、表3 選擇適當的數值。
表2：生活污水的Y、Kd值
產(chǎn)率系數（Y） | 衰減系數（Kd） |
0.4—0.8mgVSS/mgBOD50.25—0.45mgVSS/mgCOD | 0.0020—0.0029h-1 |
表3：幾種工業(yè)廢水的Y、Kd值
工業(yè)廢水名稱(chēng) | Y | Kd | 工業(yè)廢水名稱(chēng) | Y | Kd |
合成纖維廢水 | 0.38 | 0.10 | 紙漿和造紙廢水 | 0.76 | 0.016 |
亞硫酸鹽漿粕廢水 | 0.55 | 0.13 | 制藥廢水 | 0.77 | / |
含酚廢水 | 0.70 | / | 釀造廢水 | 0.93 | / |
2）確定污泥齡
根據公式1/θmin= (Y×umax×SO/ SO+Ks)-Kd可以確定θmin 值。
θmin=1/(Y×umax-Kd)
式中：umax——基質(zhì)達到飽和濃度時(shí)，微生物的最大比增殖速率，d-1
實(shí)際活性污泥處理系統工程中所采用的θC(污泥齡.d)值，應大于θmin值，實(shí)際取值按公式1/θmin= Y×umax-Kd乘以安全系數。安全系數一般在2—20。也可以根據經(jīng)驗進(jìn)行取值，參照表1數據。
3）確定所需的微生物量
根據公式1/θC=[Y×umax×(SO-Se)/ (SO-Se)+KsIn SO/ Se]-Kd來(lái)確定微生物的量，可以得到微生物量的計算公式：
（XV）=QθCY(SO-Se)/(1+KdθC)
4）確定曝氣池的容積
首先確定微生物濃度，其方法與前面的負荷設計法相同。
V=(VX)/X
根據有關(guān)公司對出水濃度進(jìn)行校核；或者根據污泥負荷的定義對污泥負荷進(jìn)行校核。這兩種方法取其中一種就可以。
