生物接觸氧化設備設計

1、第1章 設計任務書一、設計題目 150m3/h某小區(qū)生活污水中生物接觸氧化設備的設計二、原始資料 Q=150m3/h，進水 BOD5=300mg/L，CODcr=500mg/L，出水BOD5=20mg/L，CODcr=60mg/L，容積負荷3.0kg/m3.d。 三、設計內(nèi)容1.方案確定與工藝說明按照原始資料數(shù)據(jù)進行處理方案的確定，擬定處理工藝流程，選擇設備和構筑物，說明選擇理由，工藝說明包括原理、結構特點、設計原則等，論述其優(yōu)缺點，編寫設計說明書。 2.設計計算（1）計算需氧量、空氣量，（2）計算生物接觸氧化池有效容積、尺寸（3）計算穿孔布氣空氣管道（4）計算剩余污泥量3.制圖（1）. 生物

2、接觸氧化池曝氣及空氣管道平面、剖面圖（A2）（2）進水布水器平面、剖面布置圖。（A2）（3）填料支架及填料安裝圖 （A2）（4）生物接觸氧化池平面、剖面布置圖（A2） 4.編寫設計說明書、計算書四、設計成果（1）. 生物接觸氧化池曝氣及空氣管道平面、剖面圖（A2）（2）進水布水器平面、剖面布置圖。（A2）（3）填料支架及填料安裝圖 （A2）（4）生物接觸氧化池平面、剖面布置圖（A2）（5）設計說明書、計算書五、時間分配表（第19周）序號教學內(nèi)容時間備注1下達設計任務書1天由指導老師講授設計任務與要求2查閱資料，進行設計計算2天3繪制CAD設計圖紙2天4編寫設計說明書，裝訂成冊2天5總計時間7天

3、七、成績考核辦法 根據(jù)設計說明書、設計圖紙的質(zhì)量及平常考核情況由指導教師按優(yōu)、良、中、及格、不及格評定成績。 指導教師：CCC、AAAA 化學與生物工程學院環(huán)境工程教研室 2011年11月第2章 方案確定與工藝說明2.1確定方案污水處理中對小區(qū)的概念外延加以拓寬，泛指居民住宅區(qū)、療養(yǎng)院、商業(yè)中心、機關學校等由一種或多種功能構成的相對獨立的區(qū)域，而該區(qū)域的排水系統(tǒng)通常不在城市市政管網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)。根據(jù)環(huán)境要求，需建造獨立的污水處理系統(tǒng)。小區(qū)污水水量較小，水質(zhì)水量變化較大，由于土地昂貴等原因對環(huán)境質(zhì)量提出的要求較高(如氣味、噪聲、建筑風格等)。因此污水處理工藝力求簡單實用，管理方便，操作可靠，維護

4、工作量小，并盡可能地采用高效、節(jié)能的污水處理技術。小區(qū)污水的處理工藝依據(jù)其尾水排放水體的功能不同而異，常用處理方法有化糞池、一級處理(初次沉淀池)、生物二級處理及二級處理后再經(jīng)消毒回用等。在國外，小區(qū)污水的處理基本上采用二級生化、人工濕地或土地處理系統(tǒng)以及亞表層砂濾床處理等方法。其中二級生化處理大多數(shù)都采用氧化溝法、生物濾池法(包括滴濾池)。人工濕地、地表漫流和亞表層砂濾床法近20 a來發(fā)展較快。一些經(jīng)濟發(fā)達國家為了防止水體的富營養(yǎng)化，在傳統(tǒng)二級處理的基礎上，增加了三級處理單元，使污水得到深度凈化，達到回用水水質(zhì)標準，但基建投資和運行成本都比較高 J。小區(qū)污水處理工藝的選擇在滿足小區(qū)污水處理特

5、點的前提下，應結合小區(qū)的特點和氣候特征，合理選用。但應選擇投資省、處理效率高、能耗低、占地面積少、環(huán)境影響小和能再生利用、易于實現(xiàn)設備化的污水處理工藝，而生物接觸氧化工藝在小區(qū)污水處理中的應用正符合上述目標要求。國內(nèi)外一般都采用生化方法處理生活污水，因為生活污水的BOD5/CODcr0.5，可生化性強。本設計中，BOD5/CODcr=300/500=0.6，可生化性很強，宜用生化法處理。而生物接觸氧化法具有容積負荷高，停留時間短，有機物去除效果好，運行簡單和占地面積小等優(yōu)點。為此，我們選用了工藝成熟、運行可靠的接觸氧化法。.1生物接觸氧化法概述生物接觸氧化法又名“淹沒式生物濾池法” 、“接觸曝

6、氣法”和“固著式活性污泥法”，由生物濾池和接觸曝氣氧化池演變而來，它兼有活性污泥法與生物膜法的特點。所謂生物接觸氧化就是在池內(nèi)填充一定密度的填料，從池下通入空氣進行曝氣，污水浸沒全部填料并與填料上的生物膜廣泛接觸，在微生物新陳代謝功能的作用下，污水中的有機物得以去除，污水得到凈化。該工藝是介于活性污泥法與生物濾池兩者之間的生物處理技術，在一定意義上兼有二者的優(yōu)點。一般生物接觸氧化池前要設初沉池，以去除懸浮物，減輕氧化池負荷；生物接觸氧化池后要設二沉池進行固液分離。到目前為止，該法已在我國城市污水和食品、釀造、造紙、紡織、煤炭、電力、醫(yī)藥、化工等工業(yè)的廢水二級處理和深度處理中應用，并取得良好效果

7、。實踐證明，生物接觸氧化法具有容積負荷高、占地小、不需污泥回流、不產(chǎn)生污泥膨脹、氣耗電耗低、便于維護管理等優(yōu)點。污水進入生物接觸氧化系統(tǒng)前，應經(jīng)過格柵、沉砂。初沉處理。當進水水質(zhì)或水量波動大時，宜設均化設施。生物接觸氧化系統(tǒng)宜采取二段式（見圖2.1），即第一段接觸氧化（簡稱一氧）第一段接觸沉淀（簡稱一沉）第二段接觸氧化（簡稱二氧）第二段接觸沉淀（簡稱二沉）。圖2.1二段式接觸氧化系統(tǒng)的構造示意圖.2工藝流程生物接觸氧化工藝流程應根據(jù)進水水質(zhì)和處理程度確定采用單級式、二級式和多級式。在一級處理流程中，原污水經(jīng)預處理后進入接觸氧化池，出水經(jīng)過二沉池分離脫落的生物膜，實現(xiàn)泥水分離。在二級處理流程中，

8、兩級接觸氧化池串聯(lián)運行，必要時中間可以設置中沉池。本設計采用單級式生物接觸氧化池，其工藝流程示意圖見圖2.2初沉池生物接觸氧化池二沉池出水排泥格柵進水消毒池圖2.2 生物接觸氧化法流程.3設備和構筑物（1）格柵用以截留廢水中粗大污物的預處理設施。是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上，或泵站集水池的進口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取決于縫隙寬度和水的性質(zhì)。格柵柵條間的空隙寬度可根據(jù)清除污物的方式和水泵的要求來設定，人工清除格柵間隙一般為1625mm。沉砂池或沉淀池前的格柵一般采用15-30mm，最大為40mm。常用

9、的機械清渣設備有三種，即鏈條式、移動式及鋼絲繩牽引式格柵清污機。格柵是一組(或多組)相平行的金屬柵條與框架組成,傾斜安裝在進水的渠道,或進水泵站集水井的進口處,以攔截污水中較大的懸浮物及雜質(zhì),以保證后續(xù)處理構筑物或設備的正常工作。按格柵柵條間距的大小不同,格柵分為粗格柵、中格柵和細格柵3類。按格柵的清渣方法，有人工格柵、機械格柵和水力清除格柵三種。按格柵構造特點不同可分為抓耙式、循環(huán)式、弧形、回轉式、轉鼓式、旋轉式、齒耙式和階梯式等多種形式。格柵設備一般用于污水處理的進水渠道上或提升泵站集水池的進口處，主要作用是去除污水中較大的懸浮或漂浮物，以減輕后續(xù)水處理工藝的處理負荷，并起到保護水泵、管道

10、、儀表等作用。當攔截的柵渣量大于0.2m3/d時，一般采用機械清渣方式；柵渣量小于0.2m3/d時，可采用人工清渣方式，也可采用機械清渣方式。本設計中采用人工清渣的細格柵，柵條間距為20mm。（2）初沉池初沉池可除去廢水中的可沉物和漂浮物。廢水經(jīng)初沉后，約可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除單位質(zhì)量BOD或固體物計算，初沉池是經(jīng)濟上最為節(jié)省的凈化步驟，對于生活污水和懸浮物較高的工業(yè)污水均易采用初沉池預處理。初沉池的主要作用如下。 1） 去除可沉物和漂浮物，減輕后續(xù)處理設施的負荷。 2） 使細小的固體絮凝成較大的顆粒，強化了固液分離效果。 3） 對膠體物質(zhì)具有一定的吸附去除

11、作用。 4） 一定程度上，初沉池可起到調(diào)節(jié)池的作用，對水質(zhì)起到一定程度的均質(zhì)效果。減緩水質(zhì)變化對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊。 5） 有些廢水處理工藝系統(tǒng)將部分二沉池污泥回流至初沉池，發(fā)揮二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和膠體態(tài)有機物，提高初沉池的去除效率。 另外，還可在初沉池前投加含鐵混凝劑，強化除磷效果。含鐵的初沉池污泥進入污泥消化系統(tǒng)后，還可提高產(chǎn)甲烷細菌的活性，降低沼氣中硫化的含量，從而既可增加沼氣產(chǎn)量，又可節(jié)省沼氣脫硫成本（3）生物接觸氧化池 生物接觸氧化池是本工藝中的主題構筑物，結構包括池體，填料，布水裝置，曝氣裝置。工作原理為：在曝氣池中設置填料，將其作為生物膜的載體。待處理的

12、廢水經(jīng)充氧后以一定流速流經(jīng)填料，與生物膜接觸，生物膜與懸浮的活性污泥共同作用，達到凈化廢水的作用。（4）二沉池二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，其作用主要是使污泥分離，使水澄清和進行污泥濃縮。（5）消毒池是使消毒劑與污水混合，進行消毒的構筑物。 主要功能是殺死處理后污水中的病原性微生物。 常用消毒試劑：NaClO、液氯、CaClO等，其有效成分均為次氯酸根。本設計采用加液氯消毒。.生物接觸氧化池的結構與分類2.2.1氧化池結構接觸氧化池主要由池體、填料床、曝氣裝置及進出水裝置等構成，池體用于容納處理水量和設置填料、布水布氣裝置、支撐填料的格柵和柵板，采用鋼板焊接或用鋼筋混凝土建造，形狀采用圓

13、形、矩形或方形。由于池中流速較低，從填料上脫落的殘膜總有一部分沉積于池底，池底一般做成多斗或設置集泥設備，以便排泥。具體結構如圖所示。圖3-3 生物接觸氧化池的構造示意圖2.2.2填料填料是生物膜賴以棲息的場所, 是生物膜的載體。因此, 載體填料是氧化池的關鍵, 直接影響著生物接觸氧化法的效能。對于載體填料通常的要求是: 有一定的生物膜附著能力; 比表面積大; 空隙率大, 水流阻力小; 強度大, 化學和生物穩(wěn)定性好, 經(jīng)久耐用; 截留懸浮物質(zhì)能力強; 不溶出有害物質(zhì), 不引起二次污染; 與水的比重相差不大, 以免過分地增大氧化池荷重; 外形規(guī)則, 尺寸均一, 使之在填料間形成均一的流速; 貨源

14、充足, 價格便宜, 運輸和施工安裝方便等。污水處理站氧化池內(nèi)選用生物膜附著能力強、水力學特性好和價格便宜的尼龍纖維填料, 填料層高度為3米, 填料成立體狀上下固定在填料支架上。2.2.3 生物接觸氧化池的分類 曝氣裝置是氧化池的重要組成部分，有充氧、充分攪拌以及形成紊流、防止填料堵塞、促進生物膜更新等三個作用。按曝氣裝置位置的不同可分為分流式也稱內(nèi)循環(huán)式和直流式兩種，分流式的曝氣裝置設在池的一側，填料設在另一側，污水在氧化池內(nèi)循環(huán)；直流式接觸氧化池在填料下直接布氣，國內(nèi)一般多采用直流式接觸氧化池，其特點是在填料底部曝氣，在填料上產(chǎn)生向上氣流，生物膜受到氣流的沖擊、攪動，加速脫落、更新，使生物膜

15、經(jīng)常保持較高的活性，而且能夠避免堵塞現(xiàn)象發(fā)生。此外，上升氣流不斷的與填料撞擊，使氣泡反復切割，粒徑減少，增加了氣泡與污水的接觸面積，提高了氧氣的轉移速率。表2-1 生物接觸氧化池構造型式曝氣系統(tǒng)特征分流式中心曝氣式中心表面曝氣適用范圍：BOD5100mg/L優(yōu)點：廢水在一單獨的格內(nèi)充氧，實現(xiàn)曝氣和氧的轉移過程，在另一個內(nèi)，廢水緩慢、安靜地流經(jīng)填料，與生物膜接觸，有利于微生物的生長繁殖；缺點：生物膜自行脫落，更新速度慢，易堵塞中心鼓風曝氣單側曝氣式鼓風曝氣直 流 式鼓風曝氣適用范圍：BOD5=100 300mg/L優(yōu)點：在填料底部直接布氣進行鼓風曝氣，生物膜受到上升氣流的沖擊、攪動，加速脫落、更

16、新，使其經(jīng)常保持較好的活性，可避免堵塞 本設計采用直流式鼓風曝氣型接觸氧化池。.生物接觸氧化池設計原則（1）生物接觸氧化系統(tǒng)中各處理構筑物不應少于兩個（格），且按并聯(lián)系列設計；（2）設計時采用的BOD5負荷最好通過實際確定。也可以采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一般處理城市污水可用1.01.8kgBOD5/(m3·d)，處理BOD5500mg/L的污水時可用1.03.0 kgBOD5/(m3·d)；（3）污水在池中的停留時間不應小于12h（按有效容積計）；（4）進水BOD5濃度過高時，應考慮設出水回流系統(tǒng)；（5）填料層高度一般大于3.0 m，當采用蜂窩填料時，應分層裝填，每層高度為1 m，蜂

17、窩孔徑不小于25 mm；當采用小孔徑填料時，應加大曝氣強度，增加生物膜脫落速度；（6）每單元接觸氧化池面積不宜大于25m2，以保證布水、布氣均勻；（7）氣水比控制在(1015)：1；（8）生物接觸氧化池每個（格）平面形狀宜采用矩形，沿水流方向池長不宜大于10m。其長寬比宜采用1：21：1，（9）當采用穿孔管曝氣時，每根穿孔管的水平長度不宜大于5m；水平誤差每根不宜大于±2mm，全池不宜大于±3mm，且應有調(diào)節(jié)氣量和方便維修的設施；（10）生物接觸氧化池由下至上應包括構造層、填料層、穩(wěn)水層和超高。其中，構造層層高宜采用0.61.2m，填料層高宜采用2.53.5m，穩(wěn)水層高宜采

18、用0.40.5m，超高不宜小于0.5m。（11）生物接觸氧化池進水端宜設導流槽，其寬度不宜小于0.8m。導流槽與生物接觸氧化池應采用導流墻分隔。導流墻下緣至填料底面的距離宜為0.30.5m，至池底的距離宜不小于0.4m。（12）生物接觸氧化池的氣水比宜通過試驗或參照相似條件的運行資料確定。當進水BOD5為60180 mg/L，且采用穿孔管在填料下方滿平面均勻曝氣時，二段式系統(tǒng)的總氣水比可采用3：17：1，其中，一氧池的氣水比為2：14：1，二氧池的氣水比為1：13：1.（13） 生物接觸氧化池曝氣強度宜采用1020m3/(m2·h)。（14） 生物接觸氧化系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量可按去除每公

19、斤BOD5產(chǎn)生0.350.4kg干污泥計算。（15）生物接觸氧化池應在填料下方滿平面均勻曝氣（16）生物接觸氧化池底部應有放空設施。（17） 當生物接觸氧化池水面可能產(chǎn)生大量泡沫時，應有消除泡沫措施。（18）生物接觸氧化池應有檢測溶解氧的設施。.生物接觸氧化法的優(yōu)缺點生物接觸氧化法是介于活性污泥法和生物濾池二者之間的污水生物處理技術，兼有活性污泥法和生物膜法的特點，具有下列優(yōu)點：優(yōu)點1、BOD負荷高，MLSS量大，相對地說效率較高，并且對負荷的急劇變動適應性強，由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好。生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體含量高于活性污泥法曝氣池及生物濾池。因此，生物接觸氧化池具

20、有較高的容積負荷。2、由于生物固體量多，水流又屬于完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質(zhì)水量的驟變有較強的適應能力。3、處理時間短。在處理水量相同的條件下，所需裝置設備小，因而占地面積小。4、維護管理方便，無污泥回流，沒有活性污泥法中所容易產(chǎn)生的污泥膨脹。5、易于培菌馴化，較長時期停運后，若再運轉時生物膜恢復快。6、生物接觸氧化池有機負荷較高時，其F/M保持在較低水平，污泥產(chǎn)率較低。缺點、填料上的生物膜的量需視BOD負荷而異。BOD負荷高，則生物膜數(shù)量多；反之亦然。因此不能借助于運轉條件的變化任意地調(diào)節(jié)生物量和裝置的效能。、生物膜量隨負荷增加而增加，負荷過高，則生物膜過厚，易于堵塞填料。所以，必

21、須要有負荷界限和必要的防堵塞沖洗措施。、大量產(chǎn)生后生動物（如輪蟲類等）。若生物膜瞬時大塊地脫落，則易影響處理水水質(zhì)。、組合狀的接觸填料會影響均勻地曝氣與攪拌。2.5 生物接觸氧化法維護管理要點與活性污泥法相比較，生物接觸氧化法的運轉管理有其特殊性。在活性污泥法處理中，整個處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)可通過曝氣池、二次沉淀池和處理水水質(zhì)來檢測判斷。當曝氣池效能降低時，處理水質(zhì)急劇地惡化，因而在變化初期就可以發(fā)現(xiàn)異常情況。但在生物接觸氧化法處理中，即使氧化池污泥蓄積，填料局部發(fā)生堵塞，經(jīng)沉淀池處理的處理水水質(zhì)變化仍然是緩慢的，而不是簡單地惡化。生物接觸氧化系統(tǒng)的工況變化首先表現(xiàn)在氧化池出水中懸浮物質(zhì)增加，水

22、質(zhì)混濁。同時由于流經(jīng)填料的水流阻力增大，氧化池水位上升。 生物接觸氧化池比活性污泥法維護管理方便，其要點是防止剩余生物膜堵塞填料。為此，在運轉管理上應注意如下幾點。1、原水生物接觸氧化法對沖擊負荷的適應能力是強的，但仍需調(diào)節(jié)好原水水質(zhì)與水量。盡量除去原水中的各種懸浮物，特別是纖維狀懸浮物，以防填料堵塞。測定氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)含量，特別是處理生產(chǎn)廢水時，要充分調(diào)查生產(chǎn)狀況，掌握排水量和濃度的變化幅度。2、氧化池要仔細地觀察氧化池內(nèi)的顏色、氣泡、臭氣、懸浮污泥和曝氣等狀況。一旦發(fā)現(xiàn)不正常，應立即采取相應措施。通風量瞬時增大易引起生物膜脫落，因此，通風量宜徐徐增加。氧化池反沖洗排泥時，特別是氧化池幾乎

23、排空的時候如反沖洗不充分，會使填料支架上附著污泥增加荷重，因此必須在排水的同時，用壓力水沖洗填料支架，使附著污泥完全沖掉。3、沉淀池與曝氣池相同，要仔細地觀察工況，及早發(fā)現(xiàn)狀態(tài)變化。實施活性污泥法的維護管理辦法，如堅持少排泥、勤排泥和定期排泥等。第3章 設計計算3.1設計題目 150m3/h某小區(qū)生活污水中生物接觸氧化設備的設計3.2原始資料Q=150m3/h，進水 BOD5=300mg/L，CODcr=500mg/L，出水BOD5=20mg/L，CODcr=60mg/L，容積負荷3.0kg/m3.d。 3.3設計計算3.3.1生物接觸氧化池有效容積、尺寸的計算（1）生物接觸氧化池的有效容積V

24、式中，Q平均日污水流量，m3/d，本設計中Q=150m3/h=3600 m3/d;La、Le進水、出水BOD5值，g/m3，本設計中La =300 g/m3，Le=20 g/m3;Fv容積負荷，gBOD5/(m3.d) 本設計中為300g/m3.d則（2）水力停留時間t，校核合格。（3）生物接觸氧化池總面積Ah為濾層總高度3m，設計取3.5m則 A=3360/3.5=96m2(4)氧化池格數(shù)式中 n氧化池格數(shù)，一般n2;f每格氧化池面積，一般f25m2，本設計取24m2;則 n=96/24=4池體尺寸為 L×B=6m×4m（5）接觸氧化池總高度H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4 =3.5+0.5+0.5+(1-1)×0.2+0.5=5.0m式中H0接觸氧化池的總高度，m； H填料層高度，m，取5.0m； h1池體超高，m，一般為0.50.6m，取0.5m； h2填料上部的穩(wěn)定水層深，m，一般取0.40.5m，取0.5m； h3填料層間隙高