曝气生物滤池处理生活污水课程设计Word格式文档下载.doc
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③处理效果好，可达到中水水质标准或生活杂用水水质标准；
④处理效果稳定，曝气生物滤池抗冲击负荷的能力强，气候、水量、水质的变化一般不会对其处理效果产生太大的影响；
⑤工艺流程短，氧的传输效率高，供氧动力消耗低，处理单位污水的电耗低；
⑥自动运行，随着水量的变化，可以自动调节曝气生物滤池的运行个数，维护管理方便；
⑦可建成封闭式厂房，减少臭气、噪声对周围环境的影响，视觉感官效果好；
⑧全部为模块化结构，便于进行后期的改扩建。
曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小、基建投资少、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点。
但是，它对进水SS要求较严，一般为SS≤100mg/L，最好SS≤60mg/L。
因此，需要对进水需要进行预处理。
同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大。
另外，曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体的新工艺，节省了后续沉淀池，即二沉池。
同时，它还具有水力负荷大，水力停留时间短，运行能耗低，运行费用少的特点。
综上所述，曝气生物滤池作为一种较新型的水处理工艺有广阔的研究应用及发展的前景。
1.2国内外研究现状及发展趋势
曝气生物滤池是二十世纪八十年代开发的一种污水处理新工艺。
它因为克服了活性污泥法占地面积大、易散发臭气及运行不稳定等缺点而备受关注。
世界上第一座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。
美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺，日本、韩国和中国台湾也先后引进了此项技术。
目前世界上较大的环保公司如法国得利满公司、德国菲力普穆勒公司、法国VEOLIA公司均把它作为拳头产品在全世界推广。
目前全世界建成运行的曝气生物滤池已达几百座。
在我国国内，曝气生物滤池正处于推广阶段。
国内许多科研设计单位对曝气生物滤池也进行了试验研究。
随着曝气生物滤池在世界范围内不断推广和普及，很多学者在其结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了具体的研究，取得了很多成果。
近年来我国建设了若干座上向流曝气生物滤池（UBAF），形式有所变化，其构造类似给水V型滤池。
配水配气系统设于滤池底部，采用钢筋混凝土滤板和长柄滤头。
为防止滤料流失，在出水堰前加设栅形稳流板，出水堰顶面做成斜坡。
冲洗方式仍为三段式气水反冲洗，需设反洗水泵。
当对出水有脱氮要求时，一般需采用两级曝气生物滤池，通过控制供氧在滤层内分别造就缺氧或好氧环境，令生物膜上繁殖的优势菌种分别为好氧异养菌或硝化菌、反硝化菌，从而达到除碳及脱氮目的。
除磷则以化学絮凝法为主（滤前投加铁盐或铝盐），滤池内聚磷菌在厌氧与好氧交替情况下对污水中磷的过剩摄取能力进行生物除磷为辅。
此外，我国还有在给水预处理上应用曝气生物滤池的范例。
它成功地降低了微污染原水的COD、NH3-N、NO2和AOC，提高出厂水的水质和生物稳定性。
曝气生物滤池具有流程筒单，水力负荷及容积负荷大，占地小，投资省，运行成本较低，出水水质好等优点，适用于大中小型的城市生活污水以及某些工业废水的处理，如：
啤酒废水、印染废水等。
曝气生物滤池作为一种崭新的水处理工艺正处在推广之中。
根据目前的研究情况，今后的重点研究方向为：
①生物膜的特点及其快速启动的方式；
②生物氧化功能和过滤功能之间的相互关系；
③反冲洗过程中生物膜的脱落规律；
进一步拓宽曝气生物滤池的应用范围，研究其在水深度处理、微污染源水预处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理问题中如何与其他工艺相结合及其处理效果。
特种滤料的的研究与生产的国产化将是曝气生物滤池在国内大范围的应用的关键。
1.3设计内容
本课程设计的生活污水流量为30000m3/d，采用水解酸化-上流式曝气生物滤池组合工艺为处理方法，通过设计计算得出流程中各构筑物的建筑体积及主要构筑物的辅助设施，设置合理的构筑物高程，安排各个构筑物在整个污水处理厂中的结构布局。
用上流式曝气生物滤池工艺处理后，出水达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，处理后的污水直接排入附近河流。
第2章设计说明
2.1设计资料
该废水处理工艺处理水量为30000m3/d，出水执行GB18918-2002一级B标准，处理后的污水直接排入附近河流，设计进水水质及排放标准见表2-1。
表2-1设计进水水质及排放标准
BOD5
mg/L
CODcr
NH3-N
PO43--P
SS
PH
进水
指标
300
500
25
12
250
6-9
出水
20
60
8（15）
1
注：
①括号外数值为水温>
12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
②当进水COD＞350mg/L时，去除率应＞60%；
BOD＞160mg/L时，去除率应＞50%。
Q=30000m3/d=1250m3/h=0.347m3/s=347L/s,Kz=1.45
Qmax=0.347×
1.45≈0.5m3/s（2-1）
2.2工艺流程及其说明
本工程的设计流程如图2-1所示。
图2-1BAF工艺流程图
污水经格栅和沉砂池取出大量的漂浮杂物和悬浮物，沉砂池出水汇同反冲洗排水进入水解酸化池，进行水解酸化反应后进入初沉池。
初沉池出水依次进入DN曝气生物滤池、C/N曝气生物滤池和N曝气生物滤池，去除废水中的有机物、悬浮物和氨氮以及废水中的磷。
2.3主要设备及构筑物
本工程的主要构筑物的特点、参数和其主要功能和特点如下：
1、粗格栅
设置粗格栅的目的主要是截留污水中的大块悬固体，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。
2、污水提升泵房
从本设计方案的工艺高程图可以看出，污水只考虑一次提升后依次自流通过沉砂池、水解酸化池、初沉池、DN反硝化池、C/N曝气生物滤池、N曝气生物滤池，所以在泵的选取上将要充分考虑个单元构筑物的阻力损失，以确定水泵的最佳扬程。
3、细格栅
细格栅可去除原水中的细小漂浮物以及杂物，保证后续处理流程的通常。
细格栅安装于旋流沉砂池的进水总渠上，通过超声波液位差计测定其前后水位差自动开停，栅渣被自动耙至渣斗，由渣车人工清运。
4、沉砂池
沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种。
平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点；
竖流式沉砂池是污水由中心管进入池内后由下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；
曝气沉砂池是在池的一侧鼓入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生主流垂直的向恒速环流；
旋流式沉砂池使利用水力涡流使砂和有机物分开，以达到除砂目的。
该池型具有投资省、运行费用低和除砂效果好等优点。
由于平流式沉砂池占地大，竖流式沉砂池效果差，而曝气沉砂池预曝气对后续生化处理可能产生影响，本方案采用旋流沉砂池的钟式沉砂池结构。
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体悬浮物、胶体物质及生物滤池的剩余微生物膜，将其中的固体有机物水解为可溶性有机物并对污水中的有机物进行一定程度的降解。
污水在水解作用下，将复杂、大分子有机物断链，难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质。
改善污水的可生化性，降解部分BOD5与CODcr，以减轻后续生物滤池的处理负荷。
6、初沉池
初沉池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。
按水流方向可分为：
平流式、辐流式、竖流式、斜板式4种形式。
平流式沉淀效果好、抗冲击性好、施工简单、造价较低；
竖流式排泥方便、管理简单、占地面积小；
辐流式多为机械排泥，运行较好、管理较简单、排泥设备已趋定型；
斜板式沉淀效果好、占地小、排泥方便。
由于竖流式适用水量不大、造价较高；
辐流式的排泥设备复杂、对施工质量要求高；
斜板式易堵塞、造价高，故本次设计采用平流式初沉池。
7、DN反硝化池
在DN反硝化池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3--N和NO2--N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3--N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。
对于BOD5充足且需要进行脱氮的城市污水，从运行成本的角度考虑，前置反硝化工艺更为优越。
8、C/N曝气生物滤池
C/N上流式曝气生物滤池将水解酸化池出水中的碳化有机物进行好氧生物降解，并将TKN转化为氨氮进行氨氮的部分硝化。
9、N曝气生物滤池（硝化滤池）
N上流式曝气生物滤池主要用于对污水中的氨氮进行硝化脱氮。
虽然他与C/N上流式曝气生物滤池的处理功能不同，但结构基本相同。
10、砂滤
砂滤是以天然石英砂作为滤料，对经以上处理后污水做深度处理的水过滤处理工艺过程。
它能有效地去除沉淀技术不能去除的水中微小离子和细菌。
在其中添加化学除磷剂来除磷，以达到出水指标对磷酸根浓度的要求。
11、清水及接触池
清水及接触池主要用于进行加药消毒及储藏一定量的处理后达标水，以提供给C/N曝气生物滤池和N曝气生物滤池进行反冲洗。
12、污泥浓缩池
污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。
污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。
污泥浓缩的方法有沉降法、气浮法和离心法。
本次课设采用污泥浓缩池。
在浓缩池中,固体颗粒借重力下降,水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出。
13、污泥脱水泵房
脱水的方法，主要有自然干化法、机械脱水法和造粒法。
本次设计采用机械脱水法进行污泥脱水。
第3章污水处理构筑物设计计算
3.1污水预处理部分的设计计算
格栅尺寸计算图见图3-1。
取栅条净间隙b=20mm,栅前水深h=0.5m,过栅流速v=0.9m/s,格栅倾角=60°
（1）格栅间隙数（n）
（3-1-1-1）
格栅条数n-1=51（个）
（2）栅槽宽度（B）
设栅条宽度S=0.01m,则
（3-1-1-2）
（3）进水渠道渐宽部分长度（l1）
设进水渠宽B1=1.5m,=20°
（3-1-1-3）
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度（l2）
（3-1-1-4）
（5）通过格栅的水头损失（h1）
栅条断面为锐边矩形断面,
（3-1-1-5）
（6）栅后槽总高度（H）
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=h+h1+h2=0.5+0.103+0.3=0.903m（3-1-1-6）
（7）栅槽总长度（L）
（栅前渠道深H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m）
（3-1-1-7）
（8）每日栅渣量（W）
在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.08m3
（3-1-1-8）
因W>
0.2m3/d，所以宜采用机械清渣。
2、细格栅
取栅条净间隙b=8mm,栅前水深h=0.3m,过栅流速v=0.8m/s,格栅倾角=60°
（1）格栅间隙数（n）
（3-1-2-1）
格栅条数n-1=241（个）
（3-1-2-2）
设进水渠宽B1=4m,=20°
（3-1-2-3）
（3-1-2-4）
（3-1-2-5）
H=h+h1+h2=0.3+0.276+0.3=0.876m（3-1-2-6）
（7）栅槽总长度（L）
（3-1-2-7）
在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3
（3-1-2-8）
0.2m3/d，所以宜采用机械清渣。
3、沉砂池
本方案采用旋流沉砂池的钟式沉砂池结构。
本工程设计流量为Qd=347L/s,Qmax=500L/s,因此选用型号550的钟式沉砂池2个，尺寸图及各部分具体尺寸见表3-1和图3-2。
表3-1钟式沉砂池各部分尺寸表
单位：
m
型号
流量（L/S）
A
B
C
D
E
550
530
3.65
1.5
0.750
1.50
0.40
F
G
H
J
K
L
1.70
0.60
0.51
0.58
0.80
1.45
4、水解酸化池
水解酸化池进、出水主要指标及去除率预计如下表3-2。
表3-2水解酸化池进、出水主要指标及去除率
项目
CODCr
进水水质
出水水质
270
425
200
去除率（%）
10
15
—
（1）水解酸化池池体计算
取水力停留时间HRT=4h,Q=30000m3/d=1250m3/h
水解酸化池有效容积：
（3-1-4-1）
池内上升流速一般控制在0.8～1.8m/h，本设计取=1.2m/h，则有效高度为：
（3-1-4-2）
为保证污水进入池内后能与活性污泥层快速均匀地混合，所以本设计在池体下部专门设有多槽布水区，每条布水槽的截面为上宽下窄的体型，高度为0.9m，下部水力流速为2.2m/h，上部水力流速为1.6m/h。
实际有效高度为
（3-1-4-3）
取超高为0.5m，则实际总高度为
（3-1-4-4）
按有效池容计算，水解池有效截面积为：
（3-1-4-5）
按上升流速计算，水解池有效截面积为：
（3-1-4-6）
取较大值，则截面积为877.2m2，2格池子，矩形共壁，则：
长×
宽=22m×
20m；
（2）水解酸化池的排泥系统
污泥含水率为99%，取Y=0.15kgss/BOD5，ρ=1g/cm3，则污泥的体积为：
13.5m3/d。
5、初沉池
初沉池进、出水主要指标及去除率预计如下表3-3。
表3-3初沉池进、出水主要指标及去除率
243
340
40
80
设计人口250000人，沉淀时间1.5h,采用链带式刮泥机。
⑴池子总面积
设表面负荷q′=2.0m3/（m2·
h），设计流量Qmax=0.503m3/s，则
（3-1-5-1）
⑵沉淀部分有效水深
设沉淀时间1.5h，则
（3-1-5-2）
⑶沉淀部分有效容积
（3-1-5-3）
⑷池长
设水平流速v=4.60mm/s，则
（3-1-5-4）
⑸池子总宽
（3-1-5-5）
设每个池子宽b=4.5m，则池子个数
（3-1-5-6）
校核长宽比和长深比
＞4（符合要求）
＞8（符合要求）
⑹污泥部分需要的总容积
设T=2d，污泥量为25g/（人·
d），污泥含水率95%，则
（3-1-5-7）
（3-1-5-8）
每格池污泥所需容积
（3-1-5-9）
⑺污泥斗容积
污泥斗底采用500×
500mm，上口采用4500×
4500mm，污泥斗斜壁与水平面夹角为60°
，则污泥斗高度
（3-1-5-10）
污泥斗容积
（3-1-5-11）
⑻污泥斗以上梯形部分污泥容积，设池底坡度为0.01，则
梯形部分高度（3-1-5-12）
梯形上底边长（3-1-5-13）
梯形下底边长（3-1-5-14）
梯形部分污泥容积（3-1-5-15）
⑼污泥斗和梯形部分污泥容积
＞32m3（3-1-5-16）
⑽池子总高度
设超高，缓冲层高度，
，则
（3-1-5-17）
3.2曝气生物滤池的设计计算
1、C/N曝气生物滤池
（1）C/N曝气生物滤池池体的设计
C/N曝气生物滤池池体的设计按有机负荷法计算，并用COD有机负荷和水力负荷进行校核。
C/N上向流曝气生物滤池进出水主要指标及设计去除率如表3-4。
表3-4C/N上向流曝气生物滤池进出水主要指标及设计去除率
单位：
60.75
102
75
70
50
本设计中的污水量为Q=30000m3/d，在C/N曝气生物滤池中，每天所要去除的BOD5量为：
（3-2-1-1）
取BOD5有机负荷q=2kgBOD/，则所需的滤料体积为：
（3-2-1-2）
采用COD有机负荷进行校核：
当滤料体积为2733.75m3时，每天经C/N曝气生物滤池去除的COD重量为：
（3-2-1-3）
C/N曝气生物滤池内的COD负荷为：
（3-2-1-4）
因，满足要求。
根据国内外已建成并运行的曝气生物滤池的实际情况，该工程取滤料层高度为H滤料=4.5m,则曝气生物滤池的截面积计算如下：
（3-2-1-5）
设8格池子，则单池面积：
（3-2-1-6）
矩形共壁，长×
宽=10m×
7.6m。
空塔水力负荷校核：
（3-2-1-7）
满足要求。
为考虑进入滤池废水均匀地流过滤料层，在滤料承托层下部设计缓冲配水室，取H配水=1.2m，并在配水室池壁考虑设置检修人孔；
另外考虑到滤池反冲洗时滤料膨胀，在滤料层上部保证有0.8~1.0m的清水区，本设计取清水区高度H清水=0.8m；
取滤料层超高H超高=0.5m，承托层高H承托=0.3m，则滤池总高为：
（3-2-1-8）
污水在曝气生物滤池滤料层的空塔停留时间为:
t0=4.5/2.06≈2.2h（3-2-1-9）
根据实际运行经验，滤池在装满滤料后，废水在滤料层中的实际停留时间约为空塔停留时间的1/2左右，即1.1h。
（2）C/N曝气生物滤池配水系统的设计
一般滤池的配水系统有大阻力、中阻力和小阻力三种形式，曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力形式。
对于城市污水处理厂，采用小阻力配水形式中的滤头配水形式，考虑到曝气生物滤池采用气水联合反冲洗，所以滤头采用长柄滤头，长柄滤头在正常运行时起均匀布水、布气作用。
曝气生物滤池所选用的长柄滤头为HQ-1型，滤水帽、滤水管为一体成型，每个滤头共有滤缝20条，每条滤缝，滤缝总面积为3.2cm2/个。
每平方米布置36个滤头，开孔率β=1.152%，流量系数α=0.8。
每格滤池的水力负荷μB=0.8L/（m2·
s），则滤池中污水通过配水系统的水头损失为：
（3-2-1-10）
本设计中，滤池每平方米布置36个滤头，每格间距为150mm。
（3）C/N曝气生物滤池布气系统的设计
在曝气生物滤池的设计中，布气系统包括正常工作时的曝气系统和滤池反冲洗时的布气系统。
①曝气系统
本工程设计采用生物滤池专用的单孔曝气器，该曝气器是针对曝气生物滤池的特点专门研制的，具有空气扩散效果好，氧的利用率高，在滤料中不易堵塞的特点。
C/N曝气生物滤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两部分。
C/N曝气生物滤池去除污
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