曝氣生物濾池處理生活污水課程設(shè)計最新整理

1、目 錄第1章 緒論11.1 研究背景及意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢21.3 設(shè)計內(nèi)容3第2章 設(shè)計說明32.1 設(shè)計資料32.2工藝流程及其說明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)計計算63.1 污水預(yù)處理部分的設(shè)計計算63.2曝氣生物濾池的設(shè)計計算113.3 其它部分的設(shè)計計算18第4章 管道系統(tǒng)的設(shè)計計算20第5章 高程計算表24結(jié)論25參考文獻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）簡稱BAF，是80年代末在歐美發(fā)展起來的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大發(fā)展，最大規(guī)模達幾十萬

2、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。濾池內(nèi)放置直徑只有幾個毫米的多孔濾料作為生物群落的附著繁殖介質(zhì)，通過設(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)機作氣源）。對污水的凈化除主要依靠濾料上的生物膜外，濾層內(nèi)還截留了大量類似活性污泥的懸浮生物，對污染物質(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，容積負荷可以很高，濾池面積可大大縮小。由于水流方

3、向與濾料壓密方向一致，可同時完成生物接觸氧化與固液分離，通常可省去后續(xù)的二沉池。隨著過濾進程，生物膜不斷增厚、老化、脫落，濾層截留的懸浮物也逐漸增多，過濾阻力同步增加，需定期進行反沖洗以恢復(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)合沖洗然后單獨水洗。反洗空氣由鼓風(fēng)機通過池底的配氣系統(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的主要特點： 投資省, 一次性投資比傳統(tǒng)方法低1/4，運行費

4、低1/5； 占地面積小，是普通活性污泥法的1/3； 處理效果好，可達到中水水質(zhì)標準或生活雜用水水質(zhì)標準； 處理效果穩(wěn)定，曝氣生物濾池抗沖擊負荷的能力強，氣候、水量、水質(zhì)的變化一般不會對其處理效果產(chǎn)生太大的影響；工藝流程短，氧的傳輸效率高，供氧動力消耗低，處理單位污水的電耗低；自動運行，隨著水量的變化，可以自動調(diào)節(jié)曝氣生物濾池的運行個數(shù)，維護管理方便； 可建成封閉式廠房，減少臭氣、噪聲對周圍環(huán)境的影響，視覺感官效果好； 全部為模塊化結(jié)構(gòu)，便于進行后期的改擴建。 曝氣生物濾池與普通活性污泥法相比，具有有機負荷高、占地面積小、基建投資少、不會產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳輸效率高、出水水質(zhì)好等優(yōu)點。但是，它對進

5、水SS要求較嚴，一般為SS100mg/L，最好SS60mg/L。因此，需要對進水需要進行預(yù)處理。同時，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，它還具有水力負荷大，水力停留時間短，運行能耗低，運行費用少的特點。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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢曝氣生物濾池是二十世紀八十年代開發(fā)的一種污水處理新工藝。它因為克服了活性污泥法占地面積大、易散發(fā)臭氣及運行不穩(wěn)定等缺點而備受關(guān)注。世界上第一座曝氣生物濾池于1981年在法國投產(chǎn)，隨后在歐洲各國

6、得到廣泛應(yīng)用。美國和加拿大等美洲國家在20世紀80年代末引進此工藝，日本、韓國和中國臺灣也先后引進了此項技術(shù)。目前世界上較大的環(huán)保公司如法國得利滿公司、德國菲力普穆勒公司、法國VEOLIA公司均把它作為拳頭產(chǎn)品在全世界推廣。目前全世界建成運行的曝氣生物濾池已達幾百座。在我國國內(nèi)，曝氣生物濾池正處于推廣階段。國內(nèi)許多科研設(shè)計單位對曝氣生物濾池也進行了試驗研究。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、啟動和濾料等方面進行了具體的研究，取得了很多成果。近年來我國建設(shè)了若干座上向流曝氣生物濾池（UBAF），形式有所變化，其構(gòu)造類似給水V型濾池。配水配氣系統(tǒng)設(shè)于濾池底部，

7、采用鋼筋混凝土濾板和長柄濾頭。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)對出水有脫氮要求時，一般需采用兩級曝氣生物濾池，通過控制供氧在濾層內(nèi)分別造就缺氧或好氧環(huán)境，令生物膜上繁殖的優(yōu)勢菌種分別為好氧異養(yǎng)菌或硝化菌、反硝化菌，從而達到除碳及脫氮目的。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污水中磷的過剩攝取能力進行生物除磷為輔。此外，我國還有在給水預(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

8、筒單，水力負荷及容積負荷大，占地小，投資省，運行成本較低，出水水質(zhì)好等優(yōu)點，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，今后的重點研究方向為：生物膜的特點及其快速啟動的方式；生物氧化功能和過濾功能之間的相互關(guān)系；反沖洗過程中生物膜的脫落規(guī)律；進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、難降解有機物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染水處理問題中如何與其他工藝相結(jié)合及其處理效果。特種濾料的的研究與生產(chǎn)的國產(chǎn)化將是曝氣生物濾池在國內(nèi)大范圍的應(yīng)用的關(guān)鍵。1.3 設(shè)計內(nèi)容本

9、課程設(shè)計的生活污水流量為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，通過設(shè)計計算得出流程中各構(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，安排各個構(gòu)筑物在整個污水處理廠中的結(jié)構(gòu)布局。用上流式曝氣生物濾池工藝處理后，出水達城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)一級B標準，處理后的污水直接排入附近河流。第2章 設(shè)計說明2.1 設(shè)計資料該廢水處理工藝處理水量為30000 m3/d，出水執(zhí)行GB18918-2002一級B標準，處理后的污水直接排入附近河流，設(shè)計進水水質(zhì)及排放標準見表2-1。表2-1 設(shè)計進水水質(zhì)及排放標準BOD5mg/LC

10、ODcrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPHmg/L進水指標30050025122506-9出水指標20608(15)1206-9注：括號外數(shù)值為水溫>12 時的控制指標，括號內(nèi)數(shù)值為水溫12時的控制指標。當(dāng)進水COD350mg/L時，去除率應(yīng)60%；BOD160mg/L時，去除率應(yīng)50%。Q = 30000 m3/d =1250 m3/h= 0.347m3/s = 347L/s, Kz=1.45Qmax = 0.347×1.450.5m3/s (2-1)2.2工藝流程及其說明本工程的設(shè)計流程如圖2-1所示。圖2-1 BAF工藝流程圖污水經(jīng)格柵和沉砂池

11、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入水解酸化池，進行水解酸化反應(yīng)后進入初沉池。初沉池出水依次進入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、參數(shù)和其主要功能和特點如下：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，以免其對后續(xù)處理單元的機泵或工藝管線造成損害。2、污水提升泵房從本設(shè)計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單元構(gòu)筑物的阻

12、力損失，以確定水泵的最佳揚程。3、細格柵細格柵可去除原水中的細小漂浮物以及雜物，保證后續(xù)處理流程的通常。細格柵安裝于旋流沉砂池的進水總渠上，通過超聲波液位差計測定其前后水位差自動開停，柵渣被自動耙至渣斗，由渣車人工清運。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)造簡單、處理效果好的優(yōu)點；豎流式沉砂池是污水由中心管進入池內(nèi)后由下而上流動，無機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，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物分開，以達到除砂目的。該池型具有投資省、運行費用低和除砂效果好等優(yōu)點

13、。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，將其中的固體有機物水解為可溶性有機物并對污水中的有機物進行一定程度的降解。污水在水解作用下，將復(fù)雜、大分子有機物斷鏈，難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解的物質(zhì)。改善污水的可生化性，降解部分BOD5與CODcr，以減輕后續(xù)生物濾池的處理負荷。6、初沉池初沉池的作用是對污水中的以無機物為主體的比重大的固體懸浮物進行沉淀分離。按水流方向可分為：平流式、輻流式、豎流式、斜板式4

14、種形式。平流式沉淀效果好、抗沖擊性好、施工簡單、造價較低；豎流式排泥方便、管理簡單、占地面積小；輻流式多為機械排泥，運行較好、管理較簡單、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、造價較高；輻流式的排泥設(shè)備復(fù)雜、對施工質(zhì)量要求高；斜板式易堵塞、造價高，故本次設(shè)計采用平流式初沉池。7、DN反硝化池在DN反硝化池中，反硝化菌利用污水中的有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3-N和NO2-N還原為N2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。對于BOD5充足且需要進行脫氮的城市污水，從運行成本的角度考慮，前置反硝化工藝更為優(yōu)

15、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物進行好氧生物降解，并將TKN轉(zhuǎn)化為氨氮進行氨氮的部分硝化。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污水中的氨氮進行硝化脫氮。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，對經(jīng)以上處理后污水做深度處理的水過濾處理工藝過程。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菌。在其中添加化學(xué)除磷劑來除磷，以達到出水指標對磷酸根濃度的要求。11、清水及接觸池清水及接觸池主要用于進行加藥消毒及儲藏一定量的處理后達標水，以提供給C/N曝氣生物濾池和N曝

16、氣生物濾池進行反沖洗。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、機械脫水法和造粒法。本次設(shè)計采用機械脫水法進行污泥脫水。第3章 污水處理構(gòu)筑物設(shè)計計算3.1 污水預(yù)處理部分的設(shè)計計算格柵尺寸計算圖見圖3-1。1、粗格柵取柵條凈間隙b=20mm, 柵前水深h=0.5m, 過柵流速v=0.9m/s, 格柵傾角=60°(1) 格柵間隙數(shù)(n) (3-1-1-1

17、)格柵條數(shù) n-1=51（個）(2)柵槽寬度(B)設(shè)柵條寬度S=0.01m, 則 (3-1-1-2)(3)進水渠道漸寬部分長度(l1)設(shè)進水渠寬B1=1.5m,=20° (3-1-1-3)(4)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分的長度(l2) (3-1-1-4)(5)通過格柵的水頭損失(h1)柵條斷面為銳邊矩形斷面, (3-1-1-5)(6)柵后槽總高度(H)設(shè)柵前渠道超高h2=0.3mH = h+h1+h2 = 0.5+0.103+0.3 = 0.903m (3-1-1-6)(7)柵槽總長度(L)（柵前渠道深H1 = h +h2 = 0.5+0.3 = 0.8m） (3-1-1-7)(

18、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)0.08m3 (3-1-1-8)因W>0.2m3/d，所以宜采用機械清渣。2、細格柵取柵條凈間隙b=8mm, 柵前水深h=0.3m, 過柵流速v=0.8m/s, 格柵傾角=60°(1)格柵間隙數(shù)(n) (3-1-2-1)格柵條數(shù) n-1=241 (個)(2)柵槽寬度(B)設(shè)柵條寬度S=0.01m, 則 (3-1-2-2)(3)進水渠道漸寬部分長度(l1)設(shè)進水渠寬B1=4m,=20° (3-1-2-3)(4)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分的長度(l2) (3-1-2-4)(5)通過格柵的水頭

19、損失(h1)柵條斷面為銳邊矩形斷面, (3-1-2-5)(6)柵后槽總高度(H)設(shè)柵前渠道超高h2=0.3m H = h+h1+h2 = 0.3+0.276+0.3 = 0.876m (3-1-2-6) (7)柵槽總長度(L) (3-1-2-7)(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)0.1m3 (3-1-2-8)因W>0.2 m3/d，所以宜采用機械清渣。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)計流量為Qd=347L/s, Qmax =500L/s,因此選用型號550的鐘式沉砂池2個，尺寸圖及各部分具體尺寸見表3-1和圖3-2。表

20、3-1 鐘式沉砂池各部分尺寸表單位：m型號流量(L/S)ABCDE5505303.651.50.7501.500.40型號FGHJKL5501.700.600.510.580.801.454、水解酸化池水解酸化池進、出水主要指標及去除率預(yù)計如下表3-2。 表3-2 水解酸化池進、出水主要指標及去除率項目BOD5mg/LCODCrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPH進水水質(zhì)30050025122506-9出水水質(zhì)27042525122006-9去除率（%）101520 (1) 水解酸化池池體計算取水力停留時間HRT = 4h,Q = 30000m3/d = 1250m3

21、/h水解酸化池有效容積： (3-1-4-1)池內(nèi)上升流速一般控制在0.81.8m/h，本設(shè)計取=1.2m/h，則有效高度為： (3-1-4-2)為保證污水進入池內(nèi)后能與活性污泥層快速均勻地混合，所以本設(shè)計在池體下部專門設(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。實際有效高度為 (3-1-4-3)取超高為0.5m，則實際總高度為 (3-1-4-4)按有效池容計算，水解池有效截面積為： (3-1-4-5)按上升流速計算，水解池有效截面積為： (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

22、×寬=22m×20m；(2)水解酸化池的排泥系統(tǒng)污泥含水率為99%，取Y=0.15kgss/BOD5，=1g/cm3，則污泥的體積為：13.5 m3/d。5、初沉池初沉池進、出水主要指標及去除率預(yù)計如下表3-3。 表3-3 初沉池進、出水主要指標及去除率項目BOD5mg/LCODCrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPH進水水質(zhì)27042525122006-9出水水質(zhì)2433402512406-9去除率（%）102080設(shè)計人口250000人，沉淀時間1.5h,采用鏈帶式刮泥機。池子總面積 設(shè)表面負荷q=2.0 m3/( m2·h)，設(shè)計流

23、量Qmax =0.503m3/s，則 (3-1-5-1)沉淀部分有效水深設(shè)沉淀時間1.5h，則 (3-1-5-2)沉淀部分有效容積 (3-1-5-3)池長設(shè)水平流速v=4.60mm/s，則 (3-1-5-4)池子總寬 (3-1-5-5)設(shè)每個池子寬b=4.5m，則池子個數(shù) (3-1-5-6)校核長寬比和長深比4 （符合要求）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/(人·d)，污泥含水率95%，則 (3-1-5-7) (3-1-5-8)每格池污泥所需容積 (3-1-5-9)污泥斗容積污泥斗底采用500×500mm，上口采用4500×4500m

24、m，污泥斗斜壁與水平面夾角為60°，則污泥斗高度 (3-1-5-10)污泥斗容積 (3-1-5-11)污泥斗以上梯形部分污泥容積，設(shè)池底坡度為0.01，則梯形部分高度 (3-1-5-12)梯形上底邊長 (3-1-5-13)梯形下底邊長 (3-1-5-14)梯形部分污泥容積 (3-1-5-15)污泥斗和梯形部分污泥容積32m3 (3-1-5-16)池子總高度設(shè)超高，緩沖層高度，則(3-1-5-17)3.2曝氣生物濾池的設(shè)計計算1、C/N曝氣生物濾池(1) C/N曝氣生物濾池池體的設(shè)計C/N曝氣生物濾池池體的設(shè)計按有機負荷法計算，并用COD有機負荷和水力負荷進行校核。C/N上向流曝氣生物

25、濾池進出水主要指標及設(shè)計去除率如表3-4。表3-4 C/N上向流曝氣生物濾池進出水主要指標及設(shè)計去除率 單位：mg/L項目BOD5CODCrNH3-NSS進水水質(zhì)2433402540出水水質(zhì)60.751022020去除率(%)75702050本設(shè)計中的污水量為Q=30000m3/d，在C/N曝氣生物濾池中，每天所要去除的BOD5量為： (3-2-1-1)取BOD5有機負荷q=2kgBOD/，則所需的濾料體積為： (3-2-1-2)采用COD有機負荷進行校核：當(dāng)濾料體積為2733.75 m3時，每天經(jīng)C/N曝氣生物濾池去除的COD重量為： (3-2-1-3)C/N曝氣生物濾池內(nèi)的COD負荷為：

26、(3-2-1-4)因，滿足要求。根據(jù)國內(nèi)外已建成并運行的曝氣生物濾池的實際情況，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算如下： (3-2-1-5)設(shè)8格池子，則單池面積： (3-2-1-6)矩形共壁，長×寬=10m×7.6m?？账ω摵尚：耍?(3-2-1-7)滿足要求。為考慮進入濾池廢水均勻地流過濾料層，在濾料承托層下部設(shè)計緩沖配水室，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=0.3

27、m，則濾池總高為： (3-2-1-8)污水在曝氣生物濾池濾料層的空塔停留時間為:t0=4.5/2.062.2h (3-2-1-9)根據(jù)實際運行經(jīng)驗，濾池在裝滿濾料后，廢水在濾料層中的實際停留時間約為空塔停留時間的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，所以濾頭采用長柄濾頭，長柄濾頭在正常運行時起均勻布水、布氣作用。曝氣生物濾池所選用的長柄濾頭為HQ-1型，濾水帽、濾水管為一體成型，每個

28、濾頭共有濾縫20條，每條濾縫，濾縫總面積為3.2cm2/個。每平方米布置36個濾頭，開孔率=1.152%，流量系數(shù)=0.8。每格濾池的水力負荷B=0.8L/(m2·s)，則濾池中污水通過配水系統(tǒng)的水頭損失為： (3-2-1-10)本設(shè)計中，濾池每平方米布置36個濾頭，每格間距為150mm。(3)C/N曝氣生物濾池布氣系統(tǒng)的設(shè)計在曝氣生物濾池的設(shè)計中，布氣系統(tǒng)包括正常工作時的曝氣系統(tǒng)和濾池反沖洗時的布氣系統(tǒng)。曝氣系統(tǒng)本工程設(shè)計采用生物濾池專用的單孔曝氣器，該曝氣器是針對曝氣生物濾池的特點專門研制的，具有空氣擴散效果好，氧的利用率高，在濾料中不易堵塞的特點。C/N曝氣生物濾池的供氧量包括

29、去除污水中BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量兩部分。C/N曝氣生物濾池去除污水中單位重量的BOD的需氧量為： (3-2-1-11)即去除1kgBOD需提供1.1kgO2，則C/N曝氣生物濾池每天去除BOD需提供的總氧量為： (3-2-1-12)在C/N曝氣生物濾池中TKN將轉(zhuǎn)化成氨氮，使得污水中實際的氨氮濃度升高，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： (3-2-1-13)則去除污水中的BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量標態(tài)(合計)為： (3-2-1-14)當(dāng)濾池氧的利用率為EA=30%時，從濾池中逸出氣體中含氧量的百分率為： (3-2-1-15)當(dāng)

30、濾池水面壓力為P=1.013×105Pa，曝氣器安裝在濾池水面下H=4.5m時，曝氣器處的絕對壓力為： (3-2-1-16)則當(dāng)水溫為25時，清水中的飽和溶解氧濃度為Cs=8.4mg/L,則25時濾池內(nèi)混合液溶解氧飽和濃度的平均值為： (3-2-1-17)當(dāng)水溫為25時，C/N曝氣生物濾池實際需氧量R為：對于城市生活污水，且假定出水溶解氧濃度為3mgL， (3-2-1-18)C/N曝氣生物濾池總供氣量為： (3-2-1-19)每格單孔膜濾池專用曝氣器供氣量為0.20.3m3/(個·h)，取曝氣器供氣量為0.25 m3/(個·h)，則C/N曝氣生物濾池需曝氣器數(shù)量為

31、： (3-2-1-20)反沖洗布氣系統(tǒng)C/N曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗，反沖洗過程通過EPT-1型長柄濾頭完成。(4)濾料層、承托層本次課程設(shè)計的曝氣生物濾池中選用了球形陶粒作為濾料。由于進入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物和部分氨氮硝化外，還需對懸浮物進行截留，所以選用直徑35mm的球形陶粒濾料，按級配填裝。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)計為60°斜坡和設(shè)置柵形穩(wěn)流板。2、N曝氣生

32、物濾池(硝化濾池)N曝氣生物濾池主要用于對污水中的氨氮進行硝化脫氮。N曝氣生物濾池與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N曝氣生物濾池的設(shè)計按硝化負荷法計算。N曝氣生物濾池進、出水主要指標及設(shè)計去除率見表3-5。表3-5 N曝氣生物濾池進、出水主要指標及設(shè)計去除率單位：mg/L項目BOD5CODCrNH3-NSS進水水質(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： (3-2-2-1)則所需濾料體積計算如下：對于一般城市污水，濾料表面負荷 (3-2-2-2)取濾料層高度為H濾料=2.5m，則

33、N曝氣生物濾池的截面積計算如下： (3-2-2-3)設(shè)8格池子，則單池面積： (3-2-2-4)設(shè)成矩形池，長×寬=7.5 m×6 m。水力負荷校核如下： (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： (3-2-2-6)空塔水力停留時間t1=5.1/3.47=1.47h實際水力停留時間t2=1/2t1=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型長柄濾頭，每平方米布置36個濾頭，開孔率

34、=1.152%，流量系數(shù)=0.8，每格濾池的水力負荷B=0.964L/ (m2·s)，則濾池中污水通過配水系統(tǒng)的水頭損失為：h1=×10-6=5.58×10-4m (3-2-2-7)濾池每平方米布置36個濾頭，每格間距為150mm。(3) N曝氣生物濾池布氣系統(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的需氧量兩部分。N曝氣生物濾池去除污水中單位重量的BOD的需氧量為： (3-2-2-8)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： (3-2-2-9)氨氮硝化每天的需氧量為： (3-2-

35、2-10)則去除污水中的BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量標態(tài)(合計)為： (3-2-2-11)當(dāng)濾池氧的利用率為EA=30%時，從濾池中逸出氣體中含氧量的百分率為： (3-2-2-12)當(dāng)濾池水面壓力為P=1.013×105Pa，曝氣器安裝在濾池水面下H=3.8m時，曝氣器處的絕對壓力為： (3-2-2-13)則當(dāng)水溫為25時，清水中的飽和溶解氧濃度為Cs=8.4mg/L,則25時濾池內(nèi)混合液溶解氧飽和濃度的平均值為： (3-2-2-14)當(dāng)水溫為25時，C/N曝氣生物濾池實際需氧量R為：對于城市生活污水，且假定出水溶解氧濃度為4mgL，則： (3-2-2-15)N曝氣生物濾池總

36、供氣量為： (3-2-2-16)N曝氣生物濾池內(nèi)曝氣器按每平方米36個布置，布置間距為150mm,則N曝氣生物濾池需曝氣器數(shù)量為： (3-2-2-17)實際每個曝氣器供氣量為0.227m3/(個·h)。反沖洗布氣系統(tǒng)N曝氣生物濾池的反沖洗采用氣-水聯(lián)合反沖洗，反沖洗過程通過HQ-1型長柄濾頭完成。(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(反硝化濾池)DN濾池在進行反硝化反應(yīng)來脫氮的同時也降低了污水中的有機物質(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)計由硝化反應(yīng)

37、可知N池去除的NH3-N轉(zhuǎn)化為N03N的比例是1:0.98，則DN池進水的N03N為11.76 mg/L。DN濾池的設(shè)計按反硝化負荷法計算。DN濾池進、出水主要指標及設(shè)計去除率見表3-5。表3-5 DN濾池進、出水主要指標及設(shè)計去除率單位：mg/L項目進水水質(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： (3-2-3-1)所需濾料體積，取濾料容積負荷為0.8kg/（m3/·d）,則： (3-2-3-2)取濾料層高度為H濾料=0.8m，則DN濾池的截面積計算如下： (3-2-3-3)設(shè)8格池子，設(shè)成矩形池，則單池面積為： (3-2-3-4)

38、每格池的長×寬=9m×7m。水力負荷校核如下： (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： (3-2-3-6)空塔水力停留時間t1=3.4/2.51.36h實際水力停留時間t =t2=0.68h (3-2-3-7)(2) DN濾池配水系統(tǒng)DN濾池系統(tǒng)的作用與N曝氣生物濾池相同，也采用EPT-1型長柄濾頭，每平方米布置36個濾頭，開孔率=1.152%，流量系數(shù)=0.8，每格濾池的水力負荷B=0.964L/ (m2·s)，則濾池中污水通過

39、配水系統(tǒng)的水頭損失為： h1=×10-6=5.58×10-4m (3-2-3-8)濾池每平方米布置36個濾頭，每格間距為150mm。(3) DN濾池反沖洗布氣系統(tǒng)DN曝氣生物濾池的反沖洗采用氣-水聯(lián)合反沖洗，反沖洗過程通過HQ-1型長柄濾頭完成。(4)濾料層、承托層： 同N相同。(5)濾池出水系統(tǒng)： 同N相同。3.3 其它部分的設(shè)計計算1、砂濾池添加除磷劑為使出水達到要求的指標，本次課程設(shè)計采用添加鐵鹽的化學(xué)除磷方法。鐵鹽中的鐵離子與磷酸根離子反應(yīng)生成磷酸鐵鹽沉淀物，在N池中沉淀被濾料截留。化學(xué)方法除磷的效果穩(wěn)定、去除率高。表3-6 砂濾池進、出水主要指標及設(shè)計去除率單位：

40、mg/L項目進水水質(zhì)出水水質(zhì)去除率（%）PO43-P120.7294砂濾池池體的計算(1)濾池總面積濾層選用雙層濾料，取濾速為v=12m3/(m2·h)，則： (3-3-1-1)設(shè)4格池子，則單池面積： (3-3-1-2)選擇矩形池，則其長×寬6m×4.4m。(2)砂濾池總深度設(shè)超高H1=0.3m，濾層表面以上水深H2=1.7m，承托層厚度H4=0.45m，濾層厚度H3= h1+ h2= 0.35+0.4=0.75m（h1為無煙煤厚度，h2為石英砂厚度），配水系統(tǒng)的高度H5=0.25m，則： (3-3-1-3)(3)校核強制濾速 (3-3-1-4)滿足要求。2、清

41、水及接觸消毒池反沖洗水速為15m/h，反沖洗最大供水量為對N曝氣生物濾池進行時發(fā)生，則反沖洗水量為 (3-3-2-1)反沖洗進行10min，需水量為112.8m3，清水及接觸消毒池共1座，則： (3-3-2-2)3、反沖洗水泵房、鼓風(fēng)機房沖洗水泵選用250S14A型單級雙吸式清水泵，單臺流量320-504 m3/h ,揚程  ，電機功率為18.5kW，2臺，正常情況下1用1備。C/N曝氣生物濾池、N曝氣生物濾池正常工作時合計需空氣量為： (3-3-3-1)反沖洗時每次只反沖洗1格，反沖洗氣速為60m/h，最大反沖洗氣量對N曝氣生物濾池進行時發(fā)生，則反沖洗

42、氣量為： (3-3-3-2)選用3臺GM20L型離心鼓風(fēng)機，其單機的風(fēng)量為100 m3/min，風(fēng)壓為7.58m H2O，電機功率為160kw。曝氣時2用1備；反沖洗時1用2備。4、污泥處理污泥池本設(shè)計工藝的污泥來自初沉池，預(yù)計每天產(chǎn)泥量大約為320 m3/d，含水率96%，貯泥時間為15h，設(shè)該池體積為：10m×8m×4m，有效容積為320 m3。污泥脫水池有污泥池污泥量預(yù)計脫水進泥量為：320 m3/d，含水率99%，即其量為3.2 t/d，出泥餅的含水率為75%，則泥餅量為12.8 t/d。第4章 管道系統(tǒng)的設(shè)計需要確定各管段的管徑、管長，并計算各管段的水頭損失，管段

43、示意見圖3-3。計流量為347L/s，采用700mm的管徑，由溝道水力學(xué)算圖(不滿流圓形溝道)查得，充滿度為0.7(最大設(shè)計充滿度)時，流速為1.25m/s，坡度為0.0026。該管段流量為Q=347+188=535L/s，若使用900mm的管徑，由溝道水力學(xué)算圖(不滿流圓形溝道)查得，充滿度為0.70(最大設(shè)計充滿度)時，流速為1.15m/s，坡度為0.0015，比較合適。管道的水頭損失包括沿程水頭損失和局部水頭損失，沿程水頭損失的計算公式為： 當(dāng)n=0.014時，取q為秒流量（m3/s），則：該管段長度為L=10m，則該段的沿程損失為：該段有90°彎頭1個，1=0.23；閥門1個

44、，2=0.1；喇叭口1個，3=0.1；則=0.23+0.1+0.1=0.43局部水頭損失為： (4-2-4)該管段流量為Q=347/2=173.5L/s，如取用500mm的管徑，由溝道水力學(xué)算圖(不滿流圓形溝道)查得，充滿度為0.65(最大設(shè)計充滿度)時，流速為1.13m/s，坡度為0.0031，較合適。該管段長度為L=5m，則該段的沿程損失為： 該段有90°彎頭2個，1=0.23；則=0.23×2=0.46局部水頭損失為： (4-3-3)該管段流量為Q=173.5/444L/s，選用350mm的管徑，由溝道水力學(xué)算圖(不滿流圓形溝道)查得，充滿度為0.65(最大設(shè)計充滿度

45、)時，流速為0.67m/s，坡度為0.0019，合適。該管段長度為L=5m，則該段的沿程損失為： 該段有90°彎頭2個，1=0.23；則=0.23×2=0.46局部水頭損失為： (4-4-3)該管段流量為Q=44L/s，采取350mm的管徑，由溝道水力學(xué)算圖(不滿流圓形溝道)查得，充滿度為0.65(最大設(shè)計充滿度)時，流速為0.67m/s，坡度為0.0019，比較合適。該管段長度為L=6m，則該段的沿程損失為： 該管段有90°彎頭2個，1=0.23；有單向閥門1個，2=0.1；喇叭口1個，3=0.1；則其=0.23×2+0.1+0.1=0.66局部水頭損失為： (4-5-3)總水頭損失為：DNC/N池該管段流量為Q=44L/s，取用350mm的管徑，由溝道水力學(xué)算圖(不滿流圓形溝道)查得，充滿度為0.65(最大設(shè)計充滿度)時，流速為0.67m/s，坡度為0.0019，較合適。 (4-6-1)該管段長度為L=5m，則該段的沿程損失為： 該段有90°彎頭個，1=0.23；有單向閥門1個，2=0.1；則該管段=0.23×2+0.1=0.47局部水頭損失為： (4-6-3)C/N池到N該管段流量為Q=44L/s，使用350mm的管