曝氣生物濾池處理生活污水課程設(shè)計

1、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

2、到較大發(fā) 展，最大規(guī)模達幾十萬噸每天，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

3、很高，濾池面積可大大縮小。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。

4、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

5、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，它對進水 SS要求較嚴，一般為 SSwi00mg/L,最好SSW 60mg/L。因 此，需要對進水需要進行預處理。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)

6、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

7、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，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，我國還有在給水預處理上應(yīng)用曝

8、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 源水預處理、難降解有機物處理、低溫污水的硝化、低溫微污染

9、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 GB

10、18918-2002 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BOD5 mg/LCODcr mg/LNH3-N mg/LPO43-P mg/LSS mg/LPH mg/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12C時的控制指標，括號內(nèi)數(shù)值為水溫 012c時的控制指標。當進水 COD> 350mg/L時，去除率應(yīng)>60% BOD> 160mg/L時，去除率應(yīng)>50%Q = 30000 m 3/d =1250 m 3/h= 0.347m 3/s

11、= 347L/s, K z=1.45Qmax = 0.347 X 1.45 = 0.5m3/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。原污水粗格柵提升泵房細格柵沉砂池脫水泵房水解池內(nèi)回流清水接觸消毒砂濾 DN、C/N、N濾池 初沉池圖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

12、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

13、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。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

14、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COD%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 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??；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)備復雜、對施工質(zhì)量要求高；斜板

15、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 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)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

16、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

17、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°0.5 sin60 52 個 (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)(2)柵槽寬度(B)設(shè)柵條寬

18、度S=0.01m,則B S(n 1) bn(3)進水渠道漸寬部分長度(l 1)設(shè)進水渠寬B1=1.5m, 1 =20 °0.07m(3-1-1-3)llB B12tg-71.55 1.52tg20柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分的長度(12),1 ,12-110.035m(3-1-1-4)2(5)通過格柵的水頭損失(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h2=0.3mH = h+h 1+h2 = 0.5+0.103+0.3 = 0.903m柵槽總長度(L)(柵

19、前渠道深 Hi = h +h2 = 0.5+0.3 = 0.8m )(3-1-1-6)L 1il2 1.0 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,過柵流速角=60°(1)格柵間隙數(shù)(n)v=0.8m/s,格柵傾Qmaxb

20、hv0.5 . sin 600.008 0.3 0.8242個(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B S(n 1) bn 0.01 241 0.008 242(3)進水渠道漸寬部分長度(11)設(shè)進水渠寬B1=4m, 1 =20 °4.346m (3-1-2-2)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度1l21i 0.24m2(5)通過格柵的水頭損失(h1)(l2)(3-1-2-4)柵條斷面為銳邊矩形斷面2.42h12 v 一 sinc0.012

21、.420.0082g4 30.82 9.8sin 60(3-1-2-5)0.276m(6)柵后槽總高度(H)(3-1-2-6)設(shè)柵前渠道超高h2=0.3mH = h+h1+h2 = 0.3+0.276+0.3 = 0.876m柵槽總長度(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

22、m 3/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, Q max =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3-1鐘式沉砂池各部分尺寸表單位：m型號油(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BOD5 mg/LCODCr mg/LNH3-N mg/LPO43-P m

23、g/LSS mg/LPH進水水質(zhì)30050025122506-9出水水質(zhì)27042525122006-9去除率()1015一一20一(1)水解酸化池池體計算取水力停留時間 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

24、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H 有效 H10.9 4.8 0.9 5.7m(3-1-4-3)取超高為0.5m,則實際總高度為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 X 寬=22mX20m；(2)水解酸化池的排泥系統(tǒng)污泥含水率為

25、 99%,取Y=0.15kgss/BOD 5, p=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BOD5 mg/LCODCr mg/LNH3-N mg/LPO43-P mg/LSS mg/LPH進水水質(zhì)27042525122006-9出水水質(zhì)2433402512406-9去除率（）1020一一80一設(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)計流量 Qmax =0.503m3/s ,則匚 Qmax

26、 36000.5 36002F 900 mq'2.0(3-1-5-1)沉淀部分有效水深設(shè)沉淀時間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B F/L 900/25 36m設(shè)每個池子寬b=4.5m,則池子個數(shù)(3-1-5-5)n B/b 36/4.5 8（個）校核長寬比和長深比(3-1-5-6)L/b 25/4.5 5.6 >4(符合要求)L/h2

27、 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/（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&#

28、39;'(f1f2f1f2)3122)223.46 (4.50.54.50.5 )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l1 25 0.3 0.5 25.8m梯形下底邊長l2b 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

29、V1' V2' 26 14 40m3>32m3(3-1-5-16)(10)池子總高度設(shè)超高h10.3m ,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

30、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：Wbod (QCbod)/100030000 (243 60.75)/1000(3-2-1-1)5467.5kg/d取BOD5有機負荷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有機負荷進行校核： 當濾料體積為2733.75 m

31、3時，每天經(jīng)C/N曝氣生物濾池去除的COD重量為：WCOD(Q CCOD)/100030000 (340 102)/1000(3-2-1-3)7140kg /dC/N 曝氣生物濾池內(nèi)的 COD 負荷為：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：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

32、 607.5/8 76m3(3-2-1-6)矩形共壁，長 棧=10nm< 7.6m?？账ω摵尚：耍簈 水力 Q/除面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 =0.3m ，則濾池總高為：H H 濾料 H 配

33、水 H 清水 H 超高 H 承托4.5 1.2 0.8 0.5 0.3(3-2-1-8)7.3m污水在曝氣生物濾池濾料層的空塔停留時間為 :t0=4.5/2.06 2.2h(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

34、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，每個濾頭共有濾縫 20條，每條濾縫L B (8 2) 0.05mm,濾縫總面積為3.2cm2/個。每平方米布置 36個濾頭，開孔率3 =1.152%,流量系數(shù)“=0.8。每格濾池的水力負荷B=0.8L/(m 2 - s),則濾池中污水通過配水系統(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

35、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：Ro0.82 Sbod /Tbod0.32So/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.

36、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：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態(tài)(合計)為：R R0 Rn 6014.25 2467.8 8482.05 kg(3-2-1-14)當濾池氧的利用率為Ea=30%時，從濾池中逸出氣體中含氧量的百分率為：C 21(1 Ea)21 (1 0.3)0t - 15.7%(3-2-1-15)79 21(1 Ea)7

37、9 21(1 0.3)當濾池水面壓力為 P=1.013 X 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： _3PbP 9.8 10 H531.013 109.8 104.5(3-2-1-16)1.454 105 Pa則當水溫為25c時，清水中的飽和溶解氧濃度為Cs=8.4mg/L,則25c時濾池內(nèi)混合液溶解氧飽和濃度的平均值為：C 9 Pb)sm(25) s 42 2.026 1058.4 (15.7421.4542.026)(3-2-1-17)9.17mg/L當水溫為25c時,C/N曝氣生物濾池實際需氧量R為:對于城市生活污水,0.8,0.9,1.0,且假定出水溶

38、解氧濃度為 3mgL,R Csm(25)1.024(T 20)Cs(25)Ci(3-2-1-18)8482.05 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：Gs0.3Ea18924.67 “人 1000.3 30(3-2-1-19)0.20.3m3/(個h),取曝氣器供210274.11m3/d8761.42m3/h146.02m3/min每格單孔膜濾池專用曝氣器供氣量為 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:n Gs/0.25 8761.42/0.25 35045.68個(3-2

39、-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曝氣生物濾

40、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。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：WNH3 n Q CNH3 n/100030000 (20 8)/1000(3-2-2-1)360kg / d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

41、qNH3 N0.4g/(m3 d)3V濾料WNH3 N /qNH3 N 360/ 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算如下：2SWt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X寬 =7.5 mX6 m。水力負荷校核如下：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

42、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2.5 1.2 0.8 0.4 0.2(3-2-2-6)5.1m空塔水力停留時間t1=5.1/3.47=1.47h實際水力停留時間t2=1/2ti=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型長柄濾頭，每平方米布置36個濾頭，開孔率3 =1.152%流量系數(shù)a =0.8 每格濾池的水力負荷陽=0.964L/ (m2 s),則濾池中污水通過配水系統(tǒng)的水頭損失為：2hi=( b /) /2g ¥06=5.58 10-4m(3

43、-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：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)652.8

44、2kg氨氮硝化每天的需氧量為:Rn Q 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態(tài)(合計)為：R Ro Rn 652.82 1645.2 2298.02kg(3-2-2-11)當濾池氧的利用率為 Ea=30%時，從濾池中逸出氣體中含氧量的百分 率為：21(1 Ea)21 (1 0.3)0t -15.7%(3-2-2-12)79 21(1 Ea)79 21(1 0.3)當濾池水面壓力為 P=1.013X105Pa,曝氣器安裝在濾池水面下H=3.8m時，曝氣器處的絕對壓力為：_3PbP 9.8

45、 10 H1.013 105 9.8 103 3.8(3-2-2-13)1.385 105 Pa則當水溫為25c時，清水中的飽和溶解氧濃度為Cs=8.4mg/L,則25c時濾池內(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當水溫為25c時,C/N曝氣生物濾池實際需氧量R為:對于城市生活污水,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 8.88 0.8 1.024(25 20) (0.9

46、1.0 8.4 4)6357.14kg/dN曝氣生物濾池總供氣量為：(3-2-2-15)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(3-2-2-17)實際每個曝氣器供氣量為0.227m3/(個h)o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

47、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)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N03 N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：WN

48、O3 NQCNO3 N /100030000 (11.76 1.176)/1000(3-2-3-1)317.52kg/d所需濾料體積，取濾料容積負荷為0.8kg/ (m3/d),則：3V濾料WNH3 N /qNH3 N317.52/ 0.8 3969m (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： 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X寬=9mX7m。水力負荷校核如下：32q7K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C C(3-2-3-6)0.8 1.2 0.