環(huán)保設(shè)備及課程設(shè)計(jì)[優(yōu)選材料]

1、西安工程大學(xué) 環(huán)保設(shè)備與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)環(huán)境工程02班 41104040203 張永琦 第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目 某小區(qū)生活污水中生物接觸氧化設(shè)備的設(shè)計(jì)二、原始資料 Q=15m3/h，進(jìn)水 BOD5=300mg/L，出水BOD5=20mg/L，容積負(fù)荷0.3kg/m3.d。 三、設(shè)計(jì)內(nèi)容3.1方案確定與工藝說明按照原始資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理方案的確定，擬定處理工藝流程，選擇設(shè)備和構(gòu)筑物，說明選擇理由，工藝說明包括原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、設(shè)計(jì)原則等，論述其優(yōu)缺點(diǎn)，編寫設(shè)計(jì)說明書。3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算生物接觸氧化池有效容積、尺寸；計(jì)算需氧量、空氣量；計(jì)算穿孔布?xì)饪諝夤艿?；?jì)算剩余污泥量3.3 制圖（A3）生物

2、接觸氧化池平面、剖面布置圖；生物接觸氧化池曝氣及空氣管道平面、剖面圖；進(jìn)水布水器平面、剖面布置圖；填料支架及填料安裝圖 3.4 編寫設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書四、設(shè)計(jì)成果（1） 生物接觸氧化池曝氣及空氣管道平面、剖面圖。（2）進(jìn)水布水器平面、剖面布置圖。（3）填料支架及填料安裝圖。（4）生物接觸氧化池曝氣及空氣管道平面、剖面圖。（5）設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書。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(jī)關(guān)學(xué)校等由一種或多種功能構(gòu)成的相對獨(dú)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(dú)立的污水處理系統(tǒng)。小

3、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?qū)Νh(huán)境質(zhì)量提出的要求較高(如氣味、噪聲、建筑風(fēng)格等)。因此污水處理工藝力求簡單實(shí)用，管理方便，操作可靠，維護(hù)工作量小，并盡可能地采用高效、節(jié)能的污水處理技術(shù)。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(jì)發(fā)達(dá)國家為了防止水體的富營養(yǎng)化，

4、在傳統(tǒng)二級處理的基礎(chǔ)上，增加了三級處理單元，使污水得到深度凈化，達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但基建投資和運(yùn)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)污水處理特點(diǎn)的前提下，應(yīng)結(jié)合小區(qū)的特點(diǎn)和氣候特征，合理選用。但應(yīng)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(shí)現(xiàn)設(shè)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(yīng)用正符合上述目標(biāo)要求。國內(nèi)外一般都采用生化方法處理生活污水，因?yàn)樯钗鬯腂OD5/CODcr0.5，可生化性強(qiáng)。本設(shè)計(jì)中，BOD5/CODcr=300/500=0.6，可生化性很強(qiáng)，宜用生化法處理。而生物接觸氧化法具有容積負(fù)荷高，停留時(shí)間短，有機(jī)物

5、去除效果好，運(yùn)行簡單和占地面積小等優(yōu)點(diǎn)。為此，我們選用了工藝成熟、運(yùn)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(diǎn)。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(jìn)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(jī)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(shù)，在一定意義上兼有二者的優(yōu)點(diǎn)。一般生物接觸氧化池前要設(shè)初沉池，以去除懸浮物，減輕氧化池負(fù)荷；生物接觸氧化

6、池后要設(shè)二沉池進(jìn)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(yīng)用，并取得良好效果。實(shí)踐證明，生物接觸氧化法具有容積負(fù)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(hù)管理等優(yōu)點(diǎn)。污水進(jìn)入生物接觸氧化系統(tǒng)前，應(yīng)經(jīng)過格柵、沉砂。初沉處理。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)或水量波動(dòng)大時(shí)，宜設(shè)均化設(shè)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）。.2工藝流程生物接觸氧化工藝流程應(yīng)根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和處理程度確定采用單級式、二級式和

7、多級式。在一級處理流程中，原污水經(jīng)預(yù)處理后進(jìn)入接觸氧化池，出水經(jīng)過二沉池分離脫落的生物膜，實(shí)現(xiàn)泥水分離。在二級處理流程中，兩級接觸氧化池串聯(lián)運(yùn)行，必要時(shí)中間可以設(shè)置中沉池。本設(shè)計(jì)采用單級式生物接觸氧化池。.3設(shè)備和構(gòu)筑物（1）格柵用以截留廢水中粗大污物的預(yù)處理設(shè)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(jìn)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(shè)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，

8、最大為40mm。常用的機(jī)械清渣設(shè)備有三種，即鏈條式、移動(dòng)式及鋼絲繩牽引式格柵清污機(jī)。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(jìn)水的渠道,或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)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(gòu)筑物或設(shè)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(xì)格柵3類。按格柵的清渣方法，有人工格柵、機(jī)械格柵和水力清除格柵三種。按格柵構(gòu)造特點(diǎn)不同可分為抓耙式、循環(huán)式、弧形、回轉(zhuǎn)式、轉(zhuǎn)鼓式、旋轉(zhuǎn)式、齒耙式和階梯式等多種形式。格柵設(shè)備一般用于污水處理的進(jìn)水渠道上或提升泵站集水池的進(jìn)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(fù)荷，

9、并起到保護(hù)水泵、管道、儀表等作用。當(dāng)攔截的柵渣量大于0.2m3/d時(shí)，一般采用機(jī)械清渣方式；柵渣量小于0.2m3/d時(shí)，可采用人工清渣方式，也可采用機(jī)械清渣方式。本設(shè)計(jì)中采用人工清渣的細(xì)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(jì)算，初沉池是經(jīng)濟(jì)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(yù)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(shè)施的負(fù)荷。 2） 使細(xì)小的固體絮凝成較大的顆粒，強(qiáng)化了固液分離效果。 3） 對膠體物

10、質(zhì)具有一定的吸附去除作用。 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(jī)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(qiáng)化除磷效果。含鐵的初沉池污泥進(jìn)入污泥消化系統(tǒng)后，還可提高產(chǎn)甲烷細(xì)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(gòu)筑物，結(jié)構(gòu)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(shè)置填料，將其作為生

11、物膜的載體。待處理的廢水經(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(dá)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(jìn)行污泥濃縮。（5）消毒池是使消毒劑與污水混合，進(jìn)行消毒的構(gòu)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(shè)計(jì)采用加液氯消毒。.生物接觸氧化池的結(jié)構(gòu)與分類2.2.1氧化池結(jié)構(gòu)接觸氧化池主要由池體、填料床、曝氣裝置及進(jìn)出水裝置等構(gòu)成，池體用于容納處理水量和設(shè)置填料、布水布?xì)庋b置、支撐填料的格柵和柵板，采用鋼板焊接或用鋼筋混

12、凝土建造，形狀采用圓形、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(shè)置集泥設(shè)備，以便排泥。具體結(jié)構(gòu)如圖所示。圖3-3 生物接觸氧化池的構(gòu)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(guān)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(qiáng)度大, 化學(xué)和生物穩(wěn)定性好, 經(jīng)久耐用; 截留懸浮物質(zhì)能力強(qiáng); 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

13、成均一的流速; 貨源充足, 價(jià)格便宜, 運(yùn)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(qiáng)、水力學(xué)特性好和價(jià)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?jǐn)嚢枰约靶纬晌闪?、防止填料堵塞、促進(jìn)生物膜更新等三個(gè)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(shè)在池的一側(cè)，填料設(shè)在另一側(cè)，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?xì)猓瑖鴥?nèi)一般多采用直流式接觸氧化池，其特點(diǎn)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(dòng)，加速

14、脫落、更新，使生物膜經(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(fù)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(zhuǎn)移速率。 本設(shè)計(jì)采用直流式鼓風(fēng)曝氣型接觸氧化池。.生物接觸氧化池設(shè)計(jì)原則（1）生物接觸氧化系統(tǒng)中各處理構(gòu)筑物不應(yīng)少于兩個(gè)（格），且按并聯(lián)系列設(shè)計(jì)；（2）設(shè)計(jì)時(shí)采用的BOD5負(fù)荷最好通過實(shí)際確定。也可以采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般處理城市污水可用1.01.8kgBOD5/(m3d)，處理BOD5500mg/L的污水時(shí)可用1.03.0 kgBOD5/(m3d)；（3）污水在池中的停留時(shí)間不應(yīng)小于12h（按有效容積計(jì)）；（4）進(jìn)水BOD5濃度過高

15、時(shí)，應(yīng)考慮設(shè)出水回流系統(tǒng)；（5）填料層高度一般大于3.0 m，當(dāng)采用蜂窩填料時(shí)，應(yīng)分層裝填，每層高度為1 m，蜂窩孔徑不小于25 mm；當(dāng)采用小孔徑填料時(shí)，應(yīng)加大曝氣強(qiáng)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25，以保證布水、布?xì)饩鶆?；?）氣水比控制在(1015)：1；（8）生物接觸氧化池每個(gè)（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(dāng)采用穿孔管曝氣時(shí)，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(yīng)有調(diào)節(jié)氣量和方便維修的設(shè)施；（10）生物接觸氧化池由下至上應(yīng)包括構(gòu)造層、填料層、穩(wěn)水層和超

16、高。其中，構(gòu)造層層高宜采用0.61.2m，填料層高宜采用2.53.5m，穩(wěn)水層高宜采用0.40.5m，超高不宜小于0.5m。（11）生物接觸氧化池進(jìn)水端宜設(shè)導(dǎo)流槽，其寬度不宜小于0.8m。導(dǎo)流槽與生物接觸氧化池應(yīng)采用導(dǎo)流墻分隔。導(dǎo)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(yàn)或參照相似條件的運(yùn)行資料確定。當(dāng)進(jìn)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(shí)，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(qiáng)度宜采用10

17、20m3/(m2h)。（14） 生物接觸氧化系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥量可按去除每公斤BOD5產(chǎn)生0.350.4kg干污泥計(jì)算。（15）生物接觸氧化池應(yīng)在填料下方滿平面均勻曝氣（16）生物接觸氧化池底部應(yīng)有放空設(shè)施。（17） 當(dāng)生物接觸氧化池水面可能產(chǎn)生大量泡沫時(shí)，應(yīng)有消除泡沫措施。（18）生物接觸氧化池應(yīng)有檢測溶解氧的設(shè)施。.生物接觸氧化法的優(yōu)缺點(diǎn)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(shù)，兼有活性污泥法和生物膜法的特點(diǎn)，具有下列優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn) 生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷；不需要設(shè)置污泥回流系統(tǒng)，也不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡便（理由：相當(dāng)一部分微生物固著生長在填料表面）；生

18、物接觸氧化池污泥產(chǎn)量可相當(dāng)于或低于活性污泥法；不產(chǎn)生濾池蠅，也不散發(fā)惡臭，并具有脫單除磷作用，可用于三級處理。缺點(diǎn) 如果設(shè)計(jì)或運(yùn)行不當(dāng)，則會(huì)填料堵塞，布水、布?xì)獠灰拙鶆颉５?章 設(shè)計(jì)計(jì)算3.1設(shè)計(jì)題目 某小區(qū)生活污水中生物接觸氧化設(shè)備的設(shè)計(jì)3.2原始資料Q=15m3/h，進(jìn)水 BOD5=300mg/L，出水BOD5=20mg/L，容積負(fù)荷0.3kg/m3.d。 3.3設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1生物接觸氧化池有效容積、尺寸的計(jì)算（1）生物接觸氧化池的有效容積V式中，Q平均日污水流量，/d，本設(shè)計(jì)中Q=15m3/h=360 /d;La、Le進(jìn)水、出水BOD5值，g/，本設(shè)計(jì)中La =300 g/，Le=20 g/;Fv容積負(fù)荷，gBOD5/(.d) 本設(shè)計(jì)中為300g/m3.d則（2）水力停留時(shí)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(shè)計(jì)取3.5m則 A=336/3.5=96(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f25，本設(shè)計(jì)取24;則 n=96/24=4池體尺寸為 LB=6m4m（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3.5m； h1池體超高，m，一般為0.50.6m，取0.5m； h2填料上部的