曝氣生物濾池處理生活污水課程設(shè)計(jì)

1、第1章緒論 11.1 研究背景及意義 11.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 21.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容3第2章設(shè)計(jì)說(shuō)明 32.1 設(shè)計(jì)資料32.2 工藝流程及其說(shuō)明 42.3 主要設(shè)備及構(gòu)筑物 4第3章污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算 63.1 污水預(yù)處理部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 63.2 曝氣生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算 113.3 其它部分的設(shè)計(jì)計(jì)算 18第4章管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 20第5章高程計(jì)算表 24結(jié)論25參考文獻(xiàn)25致謝25第 1 章 緒論1.1 研究背景及意義曝氣生物濾池（Biological Aerated Filter）簡(jiǎn)稱(chēng)BAF ,是80年代末在歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型生物膜法污水處理工藝，于 90 年代初得到較

2、大發(fā)展，最大規(guī)模達(dá)幾十萬(wàn)噸每天，并發(fā)展為可以脫氮除磷。它屬于生物膜法的范疇，又兼具有活性污泥法某些特點(diǎn)。濾池內(nèi)放置直徑只有幾個(gè)毫米的多孔濾料作為生物群落的附著繁殖介質(zhì)，通過(guò)設(shè)在濾層下面的配氣系統(tǒng)（也有置于濾層中間者）向生物群落供氣（鼓風(fēng)機(jī)作氣源） 。 對(duì)污水的凈化除主要依靠濾料上的生物膜外，濾層內(nèi)還截留了大量類(lèi)似活性污泥的懸浮生物，對(duì)污染物質(zhì)也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式，即池底進(jìn)水池頂出水，有的也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水，鋼筋混凝土濾板及濾頭則安裝于池的頂部，以阻擋濾料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系統(tǒng)。輕質(zhì)多孔濾料粒徑小、比表面積大，容積負(fù)荷可以很高，濾

3、池面積可大大縮小。由于水流方向與濾料壓密方向一致，可同時(shí)完成生物接觸氧化與固液分離，通?？墒∪ズ罄m(xù)的二沉池。隨著過(guò)濾進(jìn)程，生物膜不斷增厚、老化、脫落，濾層截留的懸浮物也逐漸增多，過(guò)濾阻力同步增加，需定期進(jìn)行反沖洗以恢復(fù)其凈化能力。沖洗方式為三段式氣水反沖洗，即先氣洗，氣水聯(lián)合沖洗然后單獨(dú)水洗。反洗空氣由鼓風(fēng)機(jī)通過(guò)池底的配氣系統(tǒng)提供。反洗水流方向則自上而下 （上向流濾池）或自下而上（下向流濾池）。 上向流濾池的沖洗水貯存于濾板之上，利用同組濾池的出水進(jìn)行重力沖洗，可省去沖洗水泵。該工藝具有去除SS、 COD 、 BOD 、 硝化、 脫氮、 除磷、 去除 AOX （有害物質(zhì)）的作用。BAF 的主要

4、特點(diǎn)： 投資省 , 一次性投資比傳統(tǒng)方法低1/4，運(yùn)行費(fèi)低1/5； 占地面積小，是普通活性污泥法的1/3； 處理效果好，可達(dá)到中水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)或生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)； 處理效果穩(wěn)定，曝氣生物濾池抗沖擊負(fù)荷的能力強(qiáng)，氣候、水量、水質(zhì)的變化一般不會(huì)對(duì)其處理效果產(chǎn)生太大的影響；工藝流程短，氧的傳輸效率高，供氧動(dòng)力消耗低，處理單位污水的電耗低；自動(dòng)運(yùn)行，隨著水量的變化，可以自動(dòng)調(diào)節(jié)曝氣生物濾池的運(yùn)行個(gè)數(shù)，維護(hù)管理方便； 可建成封閉式廠房，減少臭氣、噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，視覺(jué)感官效果好； 全部為模塊化結(jié)構(gòu)，便于進(jìn)行后期的改擴(kuò)建。曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小、基建投資少、不會(huì)產(chǎn)生

5、污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)。但是，它對(duì)進(jìn)水 SS要求較嚴(yán)，一般為 SSwi00mg/L,最好SSW 60mg/L。因 此，需要對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同時(shí)，它的反沖洗水量、水頭損失都較大。另外， 曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體于一體的新工藝，節(jié)省了后續(xù)沉淀池，即二沉池。同時(shí)，它還具有水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)間短，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少的特點(diǎn)。綜上所述，曝氣生物濾池作為一種較新型的水處理工藝有廣闊的研究應(yīng)用及發(fā)展的前景。1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)曝氣生物濾池是二十世紀(jì)八十年代開(kāi)發(fā)的一種污水處理新工藝。它因?yàn)榭朔嘶钚晕勰喾ㄕ嫉孛娣e大、易散發(fā)臭氣及運(yùn)行不穩(wěn)定等缺點(diǎn)而備受關(guān)

6、注。世界上第一座曝氣生物濾池于1981 年在法國(guó)投產(chǎn)，隨后在歐洲各國(guó)得到廣泛應(yīng)用。美國(guó)和加拿大等美洲國(guó)家在20 世紀(jì) 80 年代末引進(jìn)此工藝，日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣也先后引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)。目前世界上較大的環(huán)保公司如法國(guó)得利滿公司、德國(guó)菲力普穆勒公司、法國(guó)VEOLIA 公司均把它作為拳頭產(chǎn)品在全世界推廣。目前全世界建成運(yùn)行的曝氣生物濾池已達(dá)幾百座。在我國(guó)國(guó)內(nèi)，曝氣生物濾池正處于推廣階段。國(guó)內(nèi)許多科研設(shè)計(jì)單位對(duì)曝氣生物濾池也進(jìn)行了試驗(yàn)研究。隨著曝氣生物濾池在世界范圍內(nèi)不斷推廣和普及，很多學(xué)者在其結(jié)構(gòu)形式、功能、啟動(dòng)和濾料等方面進(jìn)行了具體的研究，取得了很多成果。近年來(lái)我國(guó)建設(shè)了若干座上向流曝氣生物濾池（

7、 UBAF ） ，形式有所變化，其構(gòu)造類(lèi)似給水V 型濾池。配水配氣系統(tǒng)設(shè)于濾池底部，采用鋼筋混凝土濾板和長(zhǎng)柄濾頭。為防止濾料流失，在出水堰前加設(shè)柵形穩(wěn)流板，出水堰頂面做成斜坡。沖洗方式仍為三段式氣水反沖洗，需設(shè)反洗水泵。當(dāng)對(duì)出水有脫氮要求時(shí)，一般需采用兩級(jí)曝氣生物濾池，通過(guò)控制供氧在濾層內(nèi)分別造就缺氧或好氧環(huán)境，令生物膜上繁殖的優(yōu)勢(shì)菌種分別為好氧異養(yǎng)菌或硝化菌、反硝化菌，從而達(dá)到除碳及脫氮目的。 除磷則以化學(xué)絮凝法為主（濾前投加鐵鹽或鋁鹽）， 濾池內(nèi)聚磷菌在厭氧與好氧交替情況下對(duì)污水中磷的過(guò)剩攝取能力進(jìn)行生物除磷為輔。此外，我國(guó)還有在給水預(yù)處理上應(yīng)用曝氣生物濾池的范例。它成功地降低了微污染原水

8、的 COD、NH3-N、NO2和AOC,提高出廠水的水質(zhì)和生物穩(wěn)定性。曝氣生物濾池具有流程筒單，水力負(fù)荷及容積負(fù)荷大，占地小，投資省，運(yùn)行成本較低，出水水質(zhì)好等優(yōu)點(diǎn)，適用于大中小型的城市生活污水 以及某些工業(yè)廢水的處理，如：啤酒廢水、印染廢水等。曝氣生物濾池作為一種嶄新的水處理工藝正處在推廣之中。根據(jù)目前 的研究情況，今后的重點(diǎn)研究方向?yàn)椋荷锬さ奶攸c(diǎn)及其快速啟動(dòng)的方式；生物氧化功能和過(guò)濾功能之間的相互關(guān)系；反沖洗過(guò)程中生物膜的脫落規(guī)律；進(jìn)一步拓寬曝氣生物濾池的應(yīng)用范圍，研究其在水深度處理、微污染 源水預(yù)處理、難降解有機(jī)物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理問(wèn) 題中如何與其他工藝相結(jié)合及其處

9、理效果。特種濾料的的研究與生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化將是曝氣生物濾池在國(guó)內(nèi)大范圍的 應(yīng)用的關(guān)鍵。1.3 設(shè)計(jì)內(nèi)容本課程設(shè)計(jì)的生活污水流量為30000 m3/d,采用水解酸化-上流式曝氣生物濾池組合工藝為處理方法，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得出流程中各構(gòu)筑物的建筑 體積及主要構(gòu)筑物的輔助設(shè)施，設(shè)置合理的構(gòu)筑物高程，安排各個(gè)構(gòu)筑物 在整個(gè)污水處理廠中的結(jié)構(gòu)布局。用上流式曝氣生物濾池工藝處理后，出 水達(dá)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918-2002)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，處理后的污水直接排入附近河流。第2章設(shè)計(jì)說(shuō)明2.1 設(shè)計(jì)資料該廢水處理工藝處理水量為30000 m3/d,出水執(zhí)行 GB18918-2002 級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，處理后的

10、污水直接排入附近河流，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn) 表 2-1。表2-1設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)BOD5 mg/LCODcr mg/LNH3-N mg/LPO43-P mg/LSS mg/LPH mg/L進(jìn)水指標(biāo)30050025122506-9出水指標(biāo)20608(15)1206-9注：括號(hào)外數(shù)值為水溫12 時(shí)的控制指標(biāo)，括號(hào)內(nèi)數(shù)值為水溫 0 12c時(shí)的控制指標(biāo)。當(dāng)進(jìn)水 COD> 350mg/L時(shí)，去除率應(yīng)>60% BOD> 160mg/L時(shí)，去除率應(yīng)>50%Q = 30000 m 3/d =1250 m 3/h= 0.347m 3/s = 347L/s, K z=1.45Qm

11、ax = 0.347 X 1.45 = 0.5m3/s(2-1)2.2 工藝流程及其說(shuō)明本工程的設(shè)計(jì)流程如圖2-1所示。原污水粗格柵提升泵房細(xì)格柵沉砂池水解池脫水泵房圖2-1 BAF工藝流程圖污水經(jīng)格柵和沉砂池取出大量的漂浮雜物和懸浮物，沉砂池出水匯同 反沖洗排水進(jìn)入水解酸化池，進(jìn)行水解酸化反應(yīng)后進(jìn)入初沉池。初沉池出 水依次進(jìn)入 DN曝氣生物濾池、C/N曝氣生物濾池和 N曝氣生物濾池，去 除廢水中的有機(jī)物、懸浮物和氨氮以及廢水中的磷。2.3 主要設(shè)備及構(gòu)筑物本工程的主要構(gòu)筑物的特點(diǎn)、參數(shù)和其主要功能和特點(diǎn)如下：1、粗格柵設(shè)置粗格柵的目的主要是截留污水中的大塊懸固體，以免其對(duì)后續(xù)處 理單元的機(jī)泵

12、或工藝管線造成損害。2、污水提升泵房從本設(shè)計(jì)方案的工藝高程圖可以看出，污水只考慮一次提升后依次自流通過(guò)沉砂池、水解酸化池、初沉池、DN反硝化池、C/N曝氣生物濾池、N曝氣生物濾池，所以在泵的選取上將要充分考慮個(gè)單元構(gòu)筑物的阻力損 失，以確定水泵的最佳揚(yáng)程。3、細(xì)格柵細(xì)格柵可去除原水中的細(xì)小漂浮物以及雜物，保證后續(xù)處理流程的通 常。細(xì)格柵安裝于旋流沉砂池的進(jìn)水總渠上，通過(guò)超聲波液位差計(jì)測(cè)定其 前后水位差自動(dòng)開(kāi)停，柵渣被自動(dòng)耙至渣斗，由渣車(chē)人工清運(yùn)。4、沉砂池沉砂池有平流式、豎流式、曝氣式和旋流式四種。平流式沉砂池具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、處理效果好的優(yōu)點(diǎn)；豎流式沉砂池是污水由中心管進(jìn)入池內(nèi)后由下而上流動(dòng)，無(wú)

13、機(jī)物顆粒借重力沉于池底，處理效果一般較差；曝氣沉砂池是在池的一側(cè)鼓入空氣，使污水沿池旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，從而產(chǎn)生主流垂直的向恒速環(huán)流；旋流式沉砂池使利用水力渦流使砂和有機(jī)物分開(kāi)，以達(dá)到除砂目的。該池型具有投資省、運(yùn)行費(fèi)用低和除砂效果好等優(yōu)點(diǎn)。由于平流式沉砂池占地大，豎流式沉砂池效果差，而曝氣沉砂池預(yù)曝氣對(duì)后續(xù)生化處理可能產(chǎn)生影響，本方案采用旋流沉砂池的鐘式沉砂池結(jié)構(gòu)。5、水解酸化池水解酸化池的主要用于截留污水中大部分固體懸浮物、膠體物質(zhì)及生物濾池的剩余微生物膜，將其中的固體有機(jī)物水解為可溶性有機(jī)物并對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行一定程度的降解。污水在水解作用下，將復(fù)雜、大分子有機(jī)物斷鏈，難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易

14、于生物降解的物質(zhì)。改善污水的可生化性，降解部分 BOD5與COD%以減輕后續(xù)生物濾池的處理負(fù)荷。6、初沉池初沉池的作用是對(duì)污水中的以無(wú)機(jī)物為主體的比重大的固體懸浮物進(jìn)行沉淀分離。按水流方向可分為：平流式、輻流式、豎流式、斜板式4 種形式。平流式沉淀效果好、抗沖擊性好、施工簡(jiǎn)單、造價(jià)較低；豎流式排泥方便、管理簡(jiǎn)單、占地面積??；輻流式多為機(jī)械排泥，運(yùn)行較好、管理較簡(jiǎn)單、排泥設(shè)備已趨定型；斜板式沉淀效果好、占地小、排泥方便。由于豎流式適用水量不大、造價(jià)較高；輻流式的排泥設(shè)備復(fù)雜、對(duì)施工質(zhì)量要求高；斜板式易堵塞、造價(jià)高，故本次設(shè)計(jì)采用平流式初沉池。7、 DN 反硝化池在 DN 反硝化池中，反硝化菌利用

15、污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3-N 和 NO2-N 還原為N 2釋放至空氣，因此BOD5濃度下降，NO3-N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。對(duì)于 BOD5充足且需要進(jìn)行脫氮的城市污水，從運(yùn)行成本的角度考慮，前置反硝化工藝更為優(yōu)越。8、 C/N 曝氣生物濾池C/N 上流式曝氣生物濾池將水解酸化池出水中的碳化有機(jī)物進(jìn)行好氧生物降解，并將TKN轉(zhuǎn)化為氨氮進(jìn)行氨氮的部分硝化。9、 N 曝氣生物濾池（ 硝化濾池）N 上流式曝氣生物濾池主要用于對(duì)污水中的氨氮進(jìn)行硝化脫氮。雖然他與 C/N 上流式曝氣生物濾池的處理功能不同，但結(jié)構(gòu)基本相同。10、砂濾砂濾是以天然石英砂作為濾料，對(duì)經(jīng)以上

16、處理后污水做深度處理的水過(guò)濾處理工藝過(guò)程。它能有效地去除沉淀技術(shù)不能去除的水中微小離子和 細(xì)菌。在其中添加化學(xué)除磷劑來(lái)除磷，以達(dá)到出水指標(biāo)對(duì)磷酸根濃度的要求。11、清水及接觸池清水及接觸池主要用于進(jìn)行加藥消毒及儲(chǔ)藏一定量的處理后達(dá)標(biāo)水， 以提供給C/N曝氣生物濾池和N曝氣生物濾池進(jìn)行反沖洗。12、污泥濃縮池污泥濃縮是降低污泥含水率、減少污泥體積的有效方法。污泥濃縮主 要減縮污泥的間隙水。污泥濃縮的方法有沉降法、氣浮法和離心法。本次 課設(shè)采用污泥濃縮池。在濃縮池中，固體顆粒借重力下降，水分從泥中擠出，濃縮污泥從池底排出。13、污泥脫水泵房脫水的方法，主要有自然干化法、機(jī)械脫水法和造粒法。本次設(shè)計(jì)

17、采 用機(jī)械脫水法進(jìn)行污泥脫水。第3章 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算3.1污水預(yù)處理部分的設(shè)計(jì)計(jì)算格柵尺寸計(jì)算圖見(jiàn)圖3-1。1、粗格柵取柵條凈間隙b=20mm,柵前水深h=0.5m,過(guò)柵流速v=0.9m/s,格柵 傾角 =60°0.5 sin60 52 個(gè) (3-1-1-1)0.02 0.5 0.90.01 51 0.02 52 1.55m (3-1-1-2)(1)格柵間隙數(shù)(n)Qmax '' sin n bhv格柵條數(shù)n-1=51 (個(gè))(2)柵槽寬度(B)設(shè)柵條寬度S=0.01m,則B S(n 1) bn(3)進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度(l 1)設(shè)進(jìn)水渠寬B1=1.5m, 1

18、 =20 °llB B12tg-71.55 1.52tg200.07m(3-1-1-3)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分的長(zhǎng)度(12),1 ,12-110.035m(3-1-1-4)2(5)通過(guò)格柵的水頭損失(h1)柵條斷面為銳邊矩形斷面，2.42兒2.420.02sin k0.922 9.8sin 60(3-1-1-5)0.103m(6)柵后槽總高度(H) 設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3mH = h+h 1+h2 = 0.5+0.103+0.3 = 0.903m柵槽總長(zhǎng)度(L)(柵前渠道深 Hi = h +h2 = 0.5+0.3 = 0.8m )(3-1-1-6)L 1il2 1.0

19、0.5Hi tg0.07 0.035 1.00.50.8 tg60(3-1-1-7)2.07m(8)每日柵渣量(W)在格柵間隙20mm的情況下，設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)0.08m386400QmaxW11000 Kz86400 0.5 0.081000 1.4532.38m3/d(3-1-1-8)因W>0.2m3/d,所以宜采用機(jī)械清渣。2、細(xì)格柵取柵條凈間隙b=8mm,角 =60(1)格柵間隙數(shù)(n)柵前水深h=0.3m,過(guò)柵流速v=0.8m/s,格柵傾n Qmax sinbhv0.5 . sin 600.0080.3 0.8242個(gè)(3-1-2-1)格柵條數(shù)n-1=241 (個(gè)

20、)(2)柵槽寬度(B)設(shè)柵條寬度S=0.01m,則B S(n 1) bn 0.01 241 0.008 242 4.346m (3-1-2-2)(3)進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度(11)設(shè)進(jìn)水渠寬B1=4m, 1 =20 °1iB Bi 4.346 42tg 1 2tg 200.48m(3-1-2-3)(4)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分的長(zhǎng)度1l21i 0.24m2(5)通過(guò)格柵的水頭損失(h1)(3-1-2-4)柵條斷面為銳邊矩形斷面2.42h12v 一.一 sinc0.012.420.0082g4 30.82 9.8sin 60(3-1-2-5)24 / 250.276m(6)柵后槽總

21、高度(H)(3-1-2-6)設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3mH = h+h1+h2 = 0.3+0.276+0.3 = 0.876m柵槽總長(zhǎng)度(L)L 11 l2 1.0 0.5-tg 0.3 03 0.48 0.24 1.0 0.5 (3-1-2-7)tg602.57m(8)每日柵渣量(W)在格柵間隙20mm的情況下，設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)0.1m386400QmaxW1(3-1-2-8)1000 Kz 86400 0.5 0.1 1000 1.45 3 2.98m /d因W>0.2 m 3/d,所以宜采用機(jī)械清渣。3、沉砂池本方案采用旋流沉砂池的鐘式沉砂池結(jié)構(gòu)。本工程設(shè)計(jì)流量為Q

22、d=347L/s, Q max =500L/s,因此選用型號(hào) 550的鐘式沉砂池2個(gè)，尺寸圖及各部分具體尺寸見(jiàn)表3-1和圖3-2。表3-1鐘式沉砂池各部分尺寸表單位：m型號(hào)流里(L/S)ABCDE5505303.651.50.7501.500.40型號(hào)FGHJKL5501.700.600.510.580.801.454、水解酸化池水解酸化池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及去除率預(yù)計(jì)如下表3-2。表3-2水解酸化池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及去除率項(xiàng)目BOD5 mg/LCODCr mg/LNH3-N mg/LPO43-P mg/LSS mg/LPH進(jìn)水水質(zhì)30050025122506-9出水水質(zhì)270425251220

23、06-9去除率(%)1015一一20一(1)水解酸化池池體計(jì)算取水力停留時(shí)間 HRT = 4h,Q = 30000m 3/d = 1250m3/h水解酸化池有效容積：3V有效QT 1250 4 5000m3(3-1-4-1)池內(nèi)上升流速V上升一般控制在0.81.8m/h,本設(shè)計(jì)取v上升=1.2m/h, 則有效高度為：H1v上升 HRT 1.2 4 4.8m(3-1-4-2)為保證污水進(jìn)入池內(nèi)后能與活性污泥層快速均勻地混合，所以本設(shè)計(jì) 在池體下部專(zhuān)門(mén)設(shè)有多槽布水區(qū)，每條布水槽的截面為上寬下窄的體型， 高度為0.9m,下部水力流速為 2.2m/h,上部水力流速為 1.6m/h。實(shí)際有效高度為H 有

24、效 H10.9 4.8 0.9 5.7m(3-1-4-3)取超高為0.5m,則實(shí)際總高度為H H 有效 0.5 5.7 0.5 6.2m(3-1-4-4)按有效池容計(jì)算，水解池有效截面積為：2S截面 1 V有效 /H有效 5000/5.7 877.2m(3-1-4-5)按上升流速計(jì)算，水解池有效截面積為：S 截面2Q/v上升1250/1.6 781.25m2(3-1-4-6)取較大值，則截面積為877.2m2, 2格池子，矩形共壁，則：長(zhǎng) X 寬=22m x 20m；(2)水解酸化池的排泥系統(tǒng)污泥含水率為 99%,取Y=0.15kgss/BOD 5, p=1g/cm3,則污泥的體積 為：13.

25、5 m3/d。5、初沉池初沉池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及去除率預(yù)計(jì)如下表3-3。表3-3初沉池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及去除率項(xiàng)目BOD5 mg/LCODCr mg/LNH3-N mg/LPO43-P mg/LSS mg/LPH進(jìn)水水質(zhì)27042525122006-9出水水質(zhì)2433402512406-9去除率（）1020一一80一設(shè)計(jì)人口 250000人，沉淀時(shí)間1.5h,采用鏈帶式刮泥機(jī)。池子總面積設(shè)表面負(fù)荷 q' =2.0 m3/（ m2 - h）,設(shè)計(jì)流量 Qmax =0.503m3/s ,則匚 Qmax 36000.5 36002F 900 mq'2.0(3-1-5-1)沉淀部分有效

26、水深設(shè)沉淀時(shí)間1.5h,則h2q't 2 1.5 3.0m(3-1-5-2)沉淀部分有效容積VQmaxt 3600 0.5 1.5 3600 2700m3(3-1-5-3)池長(zhǎng)設(shè)水平流速v=4.60mm/s ,則L vt 3.6 4.6 1.5 3.6 25m(3-1-5-4)池子總寬(3-1-5-5)B F/L 900/25 36m設(shè)每個(gè)池子寬b=4.5m,則池子個(gè)數(shù)n B/b 36/4.5 8（個(gè)）（3-1-5-6）校核長(zhǎng)寬比和長(zhǎng)深比L/b 25/4.5 5.6 >4（符合要求）L/h2 25/3 8.3 >8（符合要求）污泥部分需要的總?cè)莘e設(shè)T=2d ,污泥量為25g

27、/（人 d）,污泥含水率95%,則c 25 100,S L/(人 d) 0.50L/(人 d)(100-95) 1000SNT33V'0.5 250000 2.0/1000m3250m31000每格池污泥所需容積V'3V'' 一 250/8 32m3 n污泥斗容積污泥斗底采用 500 x 500mm,上口采用 4500 x 4500mm, 與水平面夾角為 60° ,則污泥斗高度4.5 0.5h4'' tan 603.46m2污泥斗容積1V1h4''(f1f2f1f2)3122)223.46 (4.50.54.50.5 )

28、326m3污泥斗以上梯形部分污泥容積，設(shè)池底坡度為0.01 ,梯形部分高度 h4'' (25 0.3 0.45) 0.01 0.208m梯形上底邊長(zhǎng)l1 25 0.3 0.5 25.8m梯形下底邊長(zhǎng)l2 b 4.5m梯形部分污泥容積 V2' (LA)h4'b 14m32(3-1-5-7)(3-1-5-8)(3-1-5-9)污泥斗斜壁(3-1-5-10)(3-1-5-11)W(3-1-5-12)(3-1-5-13)(3-1-5-14)(3-1-5-15)污泥斗和梯形部分污泥容積V1' V2' 26 14 40m3>32m3(3-1-5-16)

29、(10)池子總高度設(shè)超高h(yuǎn)10.3m ,緩沖層高度h3' 0.5m ,h4h4'h4'' 0.2083.46 3.67m,則H%h2h3 h40.3 3.0 0.5 3.677.47m (3-1-5-17)3.2曝氣生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算1、C/N曝氣生物濾池(1) C/N曝氣生物濾池池體的設(shè)計(jì)C/N曝氣生物濾池池體的設(shè)計(jì)按有機(jī)負(fù)荷法計(jì)算，并用 COD有機(jī)負(fù) 荷和水力負(fù)荷進(jìn)行校核。C/N上向流曝氣生物濾池進(jìn)出水主要指標(biāo)及設(shè)計(jì)去除率如表3-4。表3-4 C/N上向流曝氣生物濾池進(jìn)出水主要指標(biāo)及設(shè)計(jì)去除率單位：mg/L項(xiàng)目BOD5CODCrNH3-NSS進(jìn)水水質(zhì)2433

30、402540出水水質(zhì)60.751022020去除率()75702050本設(shè)計(jì)中的污水量為 Q=30000m3/d,在C/N曝氣生物濾池中， 每天所 要去除的BOD5量為：Wbod (Q Cbod)/1000 30000 (243 60.75)/1000(3-2-1-1)5467.5kg/d取BOD5有機(jī)負(fù)荷qBOD =2kgBOD/ (m3濾料d),則所需的濾料體積 為：3VWMWBOD / qBOD5467-5/ 2 2733.75m(3-2-1-2)采用COD有機(jī)負(fù)荷進(jìn)行校核： 當(dāng)濾料體積為2733.75 m3時(shí)，每天經(jīng)C/N曝氣生物濾池去除的 COD 重量為：WCOD(Q CCOD)/1

31、00030000 (340 102)/1000(3-2-1-3)7140kg /dC/N 曝氣生物濾池內(nèi)的COD 負(fù)荷為：qCODWCOD /V濾料7140/2733.75(3-2-1-4)2.61kgCOD/(m3濾料 d)因qcoD6kgBOD/(m3濾料d),滿足要求。根據(jù)國(guó)內(nèi)外已建成并運(yùn)行的曝氣生物濾池的實(shí)際情況，該工程取濾料層高度為H濾料=4.5m,則曝氣生物濾池的截面積計(jì)算如下：2St 面V 濾*/H 濾料2733.75/4.5 607.5m(3-2-1-5)設(shè) 8 格池子，則單池面積：%/n晶面/n 607.5/8 76m3(3-2-1-6)矩形共壁，長(zhǎng) 型=10nm< 7

32、.6m。 空塔水力負(fù)荷校核：q 7K 力Q / St 面30000 /(607.5 24)(3-2-1-7)2.06m3 /( m2 h) 4.5m3 /(m2 h)滿足要求。為考慮進(jìn)入濾池廢水均勻地流過(guò)濾料層，在濾料承托層下部設(shè)計(jì)緩沖配水室，取H配水=1.2m,并在配水室池壁考慮設(shè)置檢修人孔；另外考慮到濾池反沖洗時(shí)濾料膨脹，在濾料層上部保證有0.81.0m 的清水區(qū)，本設(shè)計(jì)取清水區(qū)高度H 清水 =0.8m； 取濾料層超高H 超高 =0.5m， 承托層高H 承托 =0.3m，則濾池總高為：H H 濾料 H 配水 H 清水 H 超高 H 承托4.5 1.2 0.8 0.5 0.3(3-2-1-8

33、)7.3m污水在曝氣生物濾池濾料層的空塔停留時(shí)間為:t0=4.5/2.06 2.2h(3-2-1-9)根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，濾池在裝滿濾料后，廢水在濾料層中的實(shí)際停留時(shí)間約為空塔停留時(shí)間的1/2左右，即1.1h。(2) C/N曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般濾池的配水系統(tǒng)有大阻力、中阻力和小阻力三種形式，曝氣生物濾池的配水系統(tǒng)一般采用小阻力形式。對(duì)于城市污水處理廠，采用小阻力 配水形式中的濾頭配水形式，考慮到曝氣生物濾池采用氣水聯(lián)合反沖洗， 所以濾頭采用長(zhǎng)柄濾頭，長(zhǎng)柄濾頭在正常運(yùn)行時(shí)起均勻布水、布?xì)庾饔?。曝氣生物濾池所選用的長(zhǎng)柄濾頭為HQ-1型，濾水帽、濾水管為一體成型，每個(gè)濾頭共有濾縫 20條，每

34、條濾縫L B (8 2) 0.05mm,濾縫總面積為3.2cm2/個(gè)。每平方米布置 36個(gè)濾頭，開(kāi)孔率3 =1.152%,流量系數(shù)a =0.8o每格濾池的水力負(fù)荷B=0.8L/(m 2 - s),則濾池中污水通過(guò)配水系統(tǒng)的水頭損失為：h1 B /2/2g10 63.85 10 4m(3-2-1-10)本設(shè)計(jì)中，濾池每平方米布置36個(gè)濾頭，每格間距為 150mm。(3)C/N曝氣生物濾池布?xì)庀到y(tǒng)的設(shè)計(jì)在曝氣生物濾池的設(shè)計(jì)中，布?xì)庀到y(tǒng)包括正常工作時(shí)的曝氣系統(tǒng)和濾 池反沖洗時(shí)的布?xì)庀到y(tǒng)。曝氣系統(tǒng)本工程設(shè)計(jì)采用生物濾池專(zhuān)用的單孔曝氣器，該曝氣器是針對(duì)曝氣生 物濾池的特點(diǎn)專(zhuān)門(mén)研制的，具有空氣擴(kuò)散效果好，

35、氧的利用率高，在濾料 中不易堵塞的特點(diǎn)。C/N曝氣生物濾池的供氧量包括去除污水中BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量?jī)刹糠?。C/N曝氣生物濾池去除污水中單位重量的BOD的需氧量為：Ro 0.82 Sbod /Tbod 0.32So/Tbod(3-2-1-11)0.82 (243 60.75)/243 0.32 40/2431.1kg即去除1kgBOD需提供需提供的總氧量為：1.1kgO2,則C/N曝氣生物濾池每天去除BOD)Q SBOD R0(3-2-1-12)30000 (243 60.75) 1 11000.6014.25kg在C/N曝氣生物濾池中TKN將轉(zhuǎn)化成氨氮，使得污水中實(shí)際的氨氮濃

36、度升高，約為 38mg/L,要求出水氨氮量為20mg/L,則氨氮部分硝化每天的需氧量為：Rn Q 4.57N。30000 4.57 (38 20)/1000(3-2-1-13)2467.8kg則去除污水中的BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量標(biāo)態(tài)(合計(jì))為：R R0 Rn 6014.25 2467.8 8482.05 kg(3-2-1-14)當(dāng)濾池氧的利用率為Ea=30%時(shí)，從濾池中逸出氣體中含氧量的百分率為：C 21(1 Ea)21 (1 0.3)0t - 15.7%(3-2-1-15)79 21(1 Ea)79 21(1 0.3)當(dāng)濾池水面壓力為 P=1.013 X 105Pa,曝氣器安裝

37、在濾池水面下H=4.5m時(shí)，曝氣器處的絕對(duì)壓力為：_3PbP 9.8 10 H531.013 109.8 104.5(3-2-1-16)1.454 105 Pa則當(dāng)水溫為25c時(shí)，清水中的飽和溶解氧濃度為Cs=8.4mg/L,則25c時(shí)濾池內(nèi)混合液溶解氧飽和濃度的平均值為：Csm( 25)PbCs(O2 2.026 10c , /15.78.4 (429.17mg/L1.4542.026)(3-2-1-17)當(dāng)水溫為25c時(shí),C/N曝氣生物濾池實(shí)際需氧量R為:對(duì)于城市生活污水，08,0.9,1.0,且假定出水溶解氧濃度為 3mgL,R Csm(25)1.024(T 20)Cs(25)Ci848

38、2.05 9.170.8 1.024(25 20) (0.9 1.0 8.4 3)18924.67kg/dC/N曝氣生物濾池總供氣量為：Gs R 0.3Ea18924.67 “人 1000.3 30210274.11m3/d8761.42m3/h146.02m3/min(3-2-1-19)0.20.3m3/(個(gè)h),取曝氣器供每格單孔膜濾池專(zhuān)用曝氣器供氣量為 氣量為0.25 m3/(個(gè)h),則C/N曝氣生物濾池需曝氣器數(shù)量為:n Gs/0.25 8761.42/0.25 35045.68個(gè)(3-2-1-18)(3-2-1-20)反沖洗布?xì)庀到y(tǒng)C/N曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗，反沖洗

39、過(guò)程通過(guò)EPT-1型長(zhǎng)柄濾頭完成。(4)濾料層、承托層本次課程設(shè)計(jì)的曝氣生物濾池中選用了球形陶粒作為濾料。由于進(jìn)入C/N曝氣生物濾池的污水為水解酸化池出水，其中含有一定量的懸浮物，C/N曝氣生物濾池的作用除了去除污水中的有機(jī)物和部分氨氮硝化外，還需對(duì)懸浮物進(jìn)行截留，所以選用直徑 35mm的球形陶粒濾料， 按級(jí)配填裝。由于陶粒粒徑較小，為防止濾頭堵塞，須在陶粒層下部設(shè)置承托層， 選用鵝卵石。(5)濾池出水系統(tǒng)C/N曝氣生物濾池出水系統(tǒng)采用單側(cè)出水，并在出水口設(shè)計(jì)為 60°斜坡和設(shè)置柵形穩(wěn)流板。2、N曝氣生物濾池(硝化濾池)N曝氣生物N曝氣生物濾池主要用于對(duì)污水中的氨氮進(jìn)行硝化脫氮。 濾

40、池與C/N曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)完全相同。(1) N曝氣生物濾池池體的設(shè)計(jì)N曝氣生物濾池的設(shè)計(jì)按硝化負(fù)荷法計(jì)算。N曝氣生物濾池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及設(shè)計(jì)去除率見(jiàn)表3-5。表3-5 N曝氣生物濾池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及設(shè)計(jì)去除率單位：mg/L項(xiàng)目BOD5CODCrNH3-NSS進(jìn)水水質(zhì)60.751022020出水水質(zhì)24.351810去除率(%)60506050N曝氣生物濾池中每天所以去除的氨氮重量為：WNH3 nQ CNH3 n/100030000 (20 8)/1000(3-2-2-1)360kg / d則所需濾料體積計(jì)算如下：對(duì)于一般城市污水，濾料表面負(fù)荷qNH3 N 0.4g/(m3 d)3V濾料W

41、NH3 N /qNH3 N360/ 0.4 900m(3-2-2-2)取濾料層高度為 H濾料=2.5m,則N曝氣生物濾池的截面積計(jì)算如下：2Sit面 V濾料 /H 濾料 900 / 2.5 360m(3-2-2-3)設(shè)8格池子，則單池面積：3fNS®面/n 360/8 45m(3-2-2-4)設(shè)成矩形池，長(zhǎng)X寬 =7.5 mX6 m。水力負(fù)荷校核如下：q7K力Q/S截面 30000/(360 24) 3.47m3 /(m2 h) (3-2-2-5)滿足要求。濾料承托層下部設(shè)緩沖配水室，取H配7K=1.2m,清水區(qū)高度H清水=0.8m ,濾池超高H超高=0.4m ,承托層高 H承托=0

42、.2m ,則濾池總高為：H H濾料H配水H清水 H超高H承托2.5 1.2 0.8 0.4 0.2(3-2-2-6)5.1m空塔水力停留時(shí)間t1=5.1/3.47=1.47h實(shí)際水力停留時(shí)間t2=1/2ti=0.735h(2) N曝氣生物濾池配水系統(tǒng)N曝氣生物濾池系統(tǒng)的作用與C/N曝氣生物濾池相同，也采用 EPT-1型長(zhǎng)柄濾頭，每平方米布置36個(gè)濾頭，開(kāi)孔率3 =1.152%流量系數(shù)a =0.8 每格濾池的水力負(fù)荷陽(yáng)=0.964L/ (m2 s),則濾池中污水通過(guò)配水系統(tǒng)的水頭損失為：2hi=( b /) /2g ¥06=5.58 10-4m(3-2-2-7)濾池每平方米布置 36個(gè)

43、濾頭，每格間距為 150mm。(3) N曝氣生物濾池布?xì)庀到y(tǒng)曝氣系統(tǒng)N曝氣生物濾池的供氧量包括氨氮硝化的需氧量和去除污水中剩余 BOD的需氧量?jī)刹糠?。N曝氣生物濾池去除污水中單位重量的BOD的需氧量為：Ro 0.82 Sbod /Tbod 0.32S0 /Tbod0.82 (60.75 24.3)/60.75 0.32 20/60.75(3-2-2-8)0.597kg即去除1kgBOD需提供0.501kgO2,則N曝氣生物濾池每天去除BOD需提供的總氧量為：RoQSBODRo30000 (60.75 24.3)10000.597(3-2-2-9)652.82kg氨氮硝化每天的需氧量為:Rn Q

44、 4.57N。(3-2-2-10)30000 4.57 (20 8)/10001645.2kg則去除污水中的 BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量標(biāo)態(tài)(合計(jì))為：R Ro Rn 652.82 1645.2 2298.02kg(3-2-2-11)當(dāng)濾池氧的利用率為 Ea=30%時(shí)，從濾池中逸出氣體中含氧量的百分 率為：21(1 Ea)21 (1 0.3)0t -15.7%(3-2-2-12)79 21(1 Ea)79 21(1 0.3)當(dāng)濾池水面壓力為 P=1.013X105Pa,曝氣器安裝在濾池水面下H=3.8m時(shí)，曝氣器處的絕對(duì)壓力為：_3PbP 9.8 10 H1.013 105 9.8

45、103 3.8(3-2-2-13)1.385 105 Pa則當(dāng)水溫為25c時(shí)，清水中的飽和溶解氧濃度為Cs=8.4mg/L,則25c時(shí)濾池內(nèi)混合液溶解氧飽和濃度的平均值為：Csm(25)OtPbCs(-42 2.026 108.4 (15.7 1.385422.026(3-2-2-14)8.88mg/L當(dāng)水溫為25c時(shí),C/N曝氣生物濾池實(shí)際需氧量R為:對(duì)于城市生活污水,0.8,0.9,1.0,且假定出水溶解氧濃度為4mgL ,則:R Csm(25)1.024(T 20)Cs(25)Ci2298.02 8.880.8 1.024(25 20) (0.9 1.0 8.4 4)(3-2-2-15)

46、6357.14kg/dN曝氣生物濾池總供氣量為:Gs0.3Ea(3-2-2-16)布置間距為 150mm,6357.14 彳1000.3 3070634.89m3 / d2943.12m3/h3 .49.05m /minN曝氣生物濾池內(nèi)曝氣器按每平方米36個(gè)布置,則N曝氣生物濾池需曝氣器數(shù)量為：n Gs 362943.12 36 12960個(gè)(3-2-2-17)實(shí)際每個(gè)曝氣器供氣量為0.227m3/(個(gè)h)o反沖洗布?xì)庀到y(tǒng)N曝氣生物濾池的反沖洗采用氣-水聯(lián)合反沖洗，反沖洗過(guò)程通過(guò)HQ-1型長(zhǎng)柄濾頭完成。(4)濾料層、承托層：同C/N相同。(5)濾池出水系統(tǒng)：同C/N相同。3、DN濾池(反硝化濾

47、池)DN濾池在進(jìn)行反硝化反應(yīng)來(lái)脫氮的同時(shí)也降低了污水中的有機(jī)物質(zhì)，為后續(xù)的硝化反應(yīng)創(chuàng)造了條件。DN濾池不需要曝氣系統(tǒng)，除此以外其與N曝氣生物濾池的結(jié)構(gòu)基本相同。(1) DN濾池池體的設(shè)計(jì)由硝化反應(yīng)可知 N池去除的NH3-N轉(zhuǎn)化為N03N的比例是1:0.98, 則DN池進(jìn)水的N03 N為11.76 mg/L。DN濾池的設(shè)計(jì)按反硝化負(fù)荷法計(jì)算。 DN濾池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及 設(shè)計(jì)去除率見(jiàn)表 3-5。表3-5 DN濾池進(jìn)、出水主要指標(biāo)及設(shè)計(jì)去除率單位：mg/L項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)去除率()N03-N11.761.17690DN濾池中每天所以去除的硝氮重量為：WNO3 NQCNO3 N /1000300

48、00 (11.76 1.176)/1000(3-2-3-1)317.52kg/d所需濾料體積，取濾料容積負(fù)荷為0.8kg/ (m3/d),則：3V濾料WNH3 N / qNH3 N317.52/ 0.8 396.9m(3-2-3-2)取濾料層高度為 H濾料=0.8m,則DN濾池的截面積計(jì)算如下： 2S截面 V濾料 /H 濾料 396.9/ 0.8 496m(3-2-3-3)設(shè)8格池子，設(shè)成矩形池，則單池面積為：fDNS截面/n 496/8 62m2(3-2-3-4)每格池的長(zhǎng)X寬=9mX7m。 水力負(fù)荷校核如下：32q水力 Q/S截面30000/(496 24) 2.5m /(m h) (3-2-3-5)滿足要求。濾料承托層下部也設(shè)有緩沖配水室，取H配水=1.2m,清水區(qū)高度 H清水=0.8m ,濾池超高H超高=0.4m ,承托層高H承托=0.2m ,則濾池總高 為：H H濾料H配水H清水H超高H承托(3-2