曝气生物滤池处理生活污水课程设计

目录第1章绪论··································································11.1研究背景及意义·······················································11.2国内外研究现状及发展趋势········································21.3设计内容································································3第2章设计说明····························································32.1设计资料································································32.2工艺流程及其说明·····················································42.3主要设备及构筑物·····················································4第3章污水处理构筑物设计计算················································63.1污水预处理部分的设计计算········································63.2曝气生物滤池的设计计算··········································113.3其它部分的设计计算···············································18第4章管道系统的设计计算·················································20第5章高程计算表·······················································24结论···········································································25参考文献·····································································25致谢···········································································25第1章绪论1.1研究背景及意义曝气生物滤池（BiologicalAeratedFilter）简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺，于90年代初得到较大发展，最大规模达几十万吨每天，并发展为可以脱氮除磷。它属于生物膜法的范畴，又兼具有活性污泥法某些特点。滤池内放置直径只有几个毫米的多孔滤料作为生物群落的附着繁殖介质，通过设在滤层下面的配气系统（也有置于滤层中间者）向生物群落供气（鼓风机作气源）。对污水的净化除主要依靠滤料上的生物膜外，滤层内还截留了大量类似活性污泥的悬浮生物，对污染物质也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式，即池底进水池顶出水，有的也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水，钢筋混凝土滤板及滤头则安装于池的顶部，以阻挡滤料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系统。轻质多孔滤料粒径小、比表面积大，容积负荷可以很高，滤池面积可大大缩小。由于水流方向与滤料压密方向一致，可同时完成生物接触氧化与固液分离，通常可省去后续的二沉池。随着过滤进程，生物膜不断增厚、老化、脱落，滤层截留的悬浮物也逐渐增多，过滤阻力同步增加，需定期进行反冲洗以恢复其净化能力。冲洗方式为三段式气水反冲洗，即先气洗，气水联合冲洗然后单独水洗。反洗空气由鼓风机通过池底的配气系统提供。反洗水流方向则自上而下（上向流滤池）或自下而上（下向流滤池）。上向流滤池的冲洗水贮存于滤板之上，利用同组滤池的出水进行重力冲洗，可省去冲洗水泵。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用。BAF的主要特点：①投资省,一次性投资比传统方法低1/4，运行费低1/5；②占地面积小，是普通活性污泥法的1/3；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BOD5mg/LCODcrmg/LNH3-Nmg/LPO43--Pmg/LSSmg/LPHmg/L进水指标30050025122506-9出水指标20608(15)1206-9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=1.45Qmax=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。粗格栅沉砂池水解池初沉池清水接触消毒内回流砂滤细格栅原污水提升泵房DN、C/N、N滤池污泥池脱水泵房池图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