曝气是活性污泥法处理废水的重要环节，曝气在曝气池中完成。因此曝气池的设计在整个生化处理工艺设计中也就占到十分重要的地位。曝气池容积的计算有两种算法，如下：
1、有机负荷计算法
计算曝气区容积，常用的是有机负荷计算法。负荷有两种表示方法，即污泥负荷和容积负荷。一般采用污泥负荷，计算过程如下：
1）确定污泥负荷
污泥负荷一般根据经验值确定，可以参照有关成熟经验中的数值。
表1：部分活性污泥工艺参数和特点
工艺类型 | 污泥龄/d | 污泥负荷kgBOD5/kgMLSS | 容积负荷kgBOD5/m3.d | MLSSmg/L | 水力停留时间/h | 回流比 | BOD5去除率/% | 备注 |
传统活性污泥法 | 5--15 | 0.2—0.4 | 0.3—0.8 | 1500--3000 | 4--8 | 0.25—0.75 | 85--95 | 用于低浓度生活污水、易受冲击负荷的影响 |
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，耐冲击负荷；易发生丝状菌膨胀 |
阶段进水 | 5--15 | 0.2—0.4 | 0.4—1.4 | 2000--3500 | 3--5 | 0.25—0.75 | 85—95 | 应用范围广泛 |
改良曝气 | 0.2—0.5 | 1.5—5.0 | 0.2—2.4 | 200--1000 | 1.5--3 | 0.05—0.25 | 60--75 | 用于中等浓度的污水，出水中可能含有细胞组织 |
接触稳定 | 5--15 | 0.2—0.6 | 0.9—1.2 | （1000—3000）注（4000—10000）释 | （0.5—1.0）（3—6） | 0.5—1.5 | 80--90 | 用于现有处理系统的改扩建和小型处理厂 |
延时曝气 | 20--30 | 0.05—0.15 | 0.15—0.25 | 3000--6000 | 18—36 | 0.5—1.5 | 75--95 | 工艺灵活，适用于小城镇、小型处理厂和需要消化的场合 |
高负荷法 | 5--10 | 0.4—1.5 | 1.6--16 | 4000-10000 | 2--4 | 1.0—5.0 | 75--90 | 适用于用涡轮曝气机供氧且控制絮体大小的一般污水处理厂 |
纯氧曝气 | 3--10 | 0.25—1.0 | 1.6--.3.2 | 2000--5000 | 1--3 | 0.25—0.5 | 85--95 | 适用于高浓度废水且可用空间狭窄的地方，能抵抗冲击负荷 |
氧化沟 | 10--30 | 0.05—0.30 | 0.1—0.2 | 3000--6000 | 8--36 | 0.75—1.5 | 75--95 | 适用于小城镇，有大片可用土地，供氧灵活 |
SBR | / | 0.05—0.3 | 0.1—0.24 | 1500—5000.备注 | 12--50 | / | 85--95 | 适用于小城镇，可用土地较小的地方，供氧灵活 |
深井曝气 | / | 0.5—5.0 | / | / | 0.5--5 | / | 85--95 | 适用于一般的高浓度废水，该工艺可抵抗冲击负荷 |
合并硝化工艺 | 0.10—0.25（0.02—0.20）解 | 0.1—0.32 | 2000-2500 | 6--15 | 0.5—1.5 | 85--95 | 常用的生物脱氮工艺 | |
单独硝化工艺 | 0.05—0.20（0.04—0.15） | 0.05—0.16 | 2000--3500 | 3--6 | 0.50—2.00 | 85--95 | 适用于现有处理系统的升级及氮的排放标准严格的地方 | |
注：接触池 释：污泥稳定池 解：TKN/MLVSS 备注：MLVSS/m变化决定于运行周期 | ||||||||
2）确定所需要微生物的量
微生物的量（XV）是由所要处理的有机物的总量和单位微生物在单位时间内处理有机物的能力（即污泥负荷）决定的。
根据污泥负荷的定义：Ns=Q（SO-Se）/（XV）,可得公式如下：
（XV）= Q（SO-Se）/ Ns
式中：
V——曝气池容积，m3
Q——进水设计流量，m3/d
SO——进水的BOD5浓度， mg/L
Se——出水的BOD5浓度， mg/L
X——混合液挥发性悬浮固体，（MLVSS）浓度 mg/L
Ns——污泥负荷，kgBOD5/（kgMLVSS.d）.
3）计算曝气池的有效池容
确定了微生物的总量后，需要有污泥浓度的数值才能计算曝气池的容积。污泥浓度根据所用工艺的污泥浓度的经验值选择，一般在3000—6000mg/L之间。经过实验或其他方式确定了回流比、SVI值后也可以根据下式计算：
X=Rrf106/SVI(1+R)
式中：
R——污泥回流比，%
r——二次沉淀池中污泥综合系数，一般为1.2左右
f——MLVSS/MLSS
曝气池容积的计算公式如下：
V=（VX）/X=Q（SO-Se）/（XNS）
式中：
Q——废水量，m3/d
Q（SO-Se）——每天的有机基质降解量，kg/d
V——曝气池有效容积，m3
4）确定曝气池的主要尺寸
主要确定曝气池的个数、池深、长度以及曝气池的平面形式等。按照每日的处理量来确定池体的个数，同时，由于工艺的不同，曝气池的式样和个数各不相同，因此在实际的设计中需要我们有现场的实际地形图和整体效果图来做依据，这样设计出来的池体才可以满足工艺处理需要，并且与周围的环境和谐一致。
2、动力学方法
也可用动力学方法计算曝气池的容积。计算过程如下：
1）确定所需的动力学常数的值
包括Y、Kd、Ks、umax,在没有实验数据时可以根据表2、表3 选择适当的数值。
表2：生活污水的Y、Kd值
产率系数（Y） | 衰减系数（Kd） |
0.4—0.8mgVSS/mgBOD50.25—0.45mgVSS/mgCOD | 0.0020—0.0029h-1 |
表3：几种工业废水的Y、Kd值
工业废水名称 | Y | Kd | 工业废水名称 | Y | Kd |
合成纤维废水 | 0.38 | 0.10 | 纸浆和造纸废水 | 0.76 | 0.016 |
亚硫酸盐浆粕废水 | 0.55 | 0.13 | 制药废水 | 0.77 | / |
含酚废水 | 0.70 | / | 酿造废水 | 0.93 | / |
2）确定污泥龄
根据公式1/θmin= (Y×umax×SO/ SO+Ks)-Kd可以确定θmin 值。
θmin=1/(Y×umax-Kd)
式中：umax——基质达到饱和浓度时，微生物的最大比增殖速率，d-1
实际活性污泥处理系统工程中所采用的θC(污泥龄.d)值，应大于θmin值，实际取值按公式1/θmin= Y×umax-Kd乘以安全系数。安全系数一般在2—20。也可以根据经验进行取值，参照表1数据。
3）确定所需的微生物量
根据公式1/θC=[Y×umax×(SO-Se)/ (SO-Se)+KsIn SO/ Se]-Kd来确定微生物的量，可以得到微生物量的计算公式：
（XV）=QθCY(SO-Se)/(1+KdθC)
4）确定曝气池的容积
首先确定微生物浓度，其方法与前面的负荷设计法相同。
V=(VX)/X
根据有关公司对出水浓度进行校核；或者根据污泥负荷的定义对污泥负荷进行校核。这两种方法取其中一种就可以。
