环保设备及专业课程设计.doc

西安工程大学

环保设备与设计课程设计

环境工程02班

张永琦

第1章 设计任务书
一、设计题目
某社区生活污水中生物接触氧化设备设计
二、原始资料
Q=15m3/h，进水 BOD5=300mg/L，出水BOD5=20mg/L，容积负荷0.3kg/m3.d。
三、设计内容
3.1方案拟定与工艺阐明
按照原始资料数据进行解决方案拟定，拟定解决工艺流程，选取设备和构筑物，阐明选取理由，工艺阐明涉及原理、构造特点、设计原则等，阐述其优缺陷，编写设计阐明书。
3.2 设计计算
计算生物接触氧化池有效容积、尺寸；计算需氧量、空气量；计算穿孔布气空气管道；计算剩余污泥量
3.3 制图（A3）
生物接触氧化池平面、剖面布置图；生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图；进水布水器平面、剖面布置图；填料支架及填料安装图
3.4 编写设计阐明书、计算书
四、设计成果
（1） 生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图。
（2）进水布水器平面、剖面布置图。
（3）填料支架及填料安装图。
（4）生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图。

（5）设计阐明书、计算书。

第2章 方案拟定与工艺阐明

2.1拟定方案
污水解决中对社区概念外延加以拓宽，泛指居民住宅区、疗养院、商业中心、机关学校等由一种或各种功能构成相对独立区域，而该区域排水系统普通不在都市市政管网覆盖范畴内。依照环境规定，需建造独立污水解决系统。社区污水水量较小，水质水量变化较大，由于土地昂贵等因素对环境质量提出规定较高(如气味、噪声、建筑风格等)。因而污水解决工艺力求简朴实用，管理以便，操作可靠，维护工作量小，并尽量地采用高效、节能污水解决技术。
社区污水解决工艺根据其尾水排放水体功能不同而异，惯用解决办法有化粪池、一级解决(初次沉淀池)、生物二级解决及二级解决后再经消毒回用等。在国外，社区污水解决基本上采用二级生化、人工湿地或土地解决系统以及亚表层砂滤床解决等办法。其中二级生化解决大多数都采用氧化沟法、生物滤池法(涉及滴滤池)。人工湿地、地表漫流和亚表层砂滤床法近20 a来发展较快。某些经济发达国家为了防止水体富营养化，在老式二级解决基本上，增长了三级解决单元，使污水得到深度净化，达到回用水水质原则，但基建投资和运营成本都比较高 J。社区污水解决工艺选取在满足社区污水解决特点前提下，应结合社区特点和气候特性，合理选用。但应选取投资省、解决效率高、能耗低、占地面积少、环境影响小和能再生运用、易于实现设备化污水解决工艺，而生物接触氧化工艺在社区污水解决中应用正符合上述目的规定。
国内外普通都采用生化办法解决生活污水，由于生活污水BOD5/CODcr≈0.5，可生化性强。
本设计中，BOD5/CODcr=300/500=0.6，可生化性很强，宜用生化法解决。而生物接触氧化法具备容积负荷高，停留时间短，有机物去除效果好，运营简朴和占地面积小等长处。为此，咱们选用了工艺成熟、运营可靠接触氧化法。

２.１.1生物接触氧化法概述
生物接触氧化法又名“沉没式生物滤池法” 、“接触曝气法”和“固着式活性污泥法”，由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来，它兼有活性污泥法与生物膜法特点。所谓生物接触氧化就是在池内填充一定密度填料，从池下通入空气进行曝气，污水浸没所有填料并与填料上生物膜广泛接触，在微生物新陈代谢功能作用下，污水中有机物得以去除，污水得到净化。该工艺是介于活性污泥法与生物滤池两者之间生物解决技术，在一定意义上兼有两者长处。普通生物接触氧化池前要设初沉池，以去除悬浮物，减轻氧化池负荷；生物接触氧化池后要设二沉池进行固液分离。
到当前为止，该法已在国内都市污水和食品、酿造、造纸、纺织、煤炭、电力、医药、化工等工业废水二级解决和深度解决中应用，并获得良好效果。实践证明，生物接触氧化法具备容积负荷高、占地小、不需污泥回流、不产生污泥膨胀、气耗电耗低、便于维护管理等长处。
污水进入生物接触氧化系统前，应通过格栅、沉砂。初沉解决。当进水水质或水量波动大时，宜设均化设施。
生物接触氧化系统宜采用二段式（见图2.1），即第一段接触氧化（简称一氧）→第一段接触沉淀（简称一沉）→第二段接触氧化（简称二氧）→第二段接触沉淀（简称二沉）。
２.１.2工艺流程
生物接触氧化工艺流程应依照进水水质和解决限度拟定采用单级式、二级式和多级式。在一级解决流程中，原污水经预解决后进入接触氧化池，出水通过二沉池分离脱落生物膜，实现泥水分离。在二级解决流程中，两级接触氧化池串联运营，必要时中间可以设立中沉池。本设计采用单级式生物接触氧化池。
２.１.3设备和构筑物
（1）格栅
用以截留废水中粗大污物预解决设施。是由一组平行金属栅条制成金属框架，斜置在废水流经渠道上，或泵站集水池进口处，用以截阻大块呈悬浮或漂浮状态固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水性质。格栅栅条间空隙宽度可依照清除污物方式和水泵规定来设定，人工清除格栅间隙普通为16～25mm。沉砂池或沉淀池前格栅普通采用15-30mm，最大为40mm。惯用机械清渣设备有三种，即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机。格栅是一组(或多组)相平行金属栅条与框架构成,倾斜安装在进水渠道,或进水泵站集水井进口处,以拦截污水中较大悬浮物及杂质,以保证后续解决构筑物或设备正常工作。按格栅栅条间距大小不同,格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅清渣办法，有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。按格栅构造特点不同可分为抓耙式、循环式、弧形、回转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等各种形式。格栅设备普通用于污水解决进水渠道上或提高泵站集水池进口处，重要作用是去除污水中较大悬浮或漂浮物，以减轻后续水解决工艺解决负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截栅渣量不不大于0.2m3/d时，普通采用机械清渣方式；栅渣量不大于0.2m3/d时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。
本设计中采用人工清渣细格栅，栅条间距为20mm。
（2）初沉池
初沉池可除去废水中可沉物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物50%、BOD20%，按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池是经济上最为节约净化环节，对于生活污水和悬浮物较高工业污水均易采用初沉池预解决。初沉池重要作用如下。
　　1） 去除可沉物和漂浮物，减轻后续解决设施负荷。
　　2） 使细小固体絮凝成较大颗粒，强化了固液分离效果。
　　3） 对胶体物质具备一定吸附去除作用。
　　4） 一定限度上，初沉池可起到调节池作用，对水质起到一定限度均质效果。减缓水质变化对后续生化系统冲击。
　　5） 有些废水解决工艺系统将某些二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥生物絮凝作用，可吸附更多溶解性和胶体态有机物，提高初沉池去除效率。
　　此外，还可在初沉池前投加含铁混凝剂，强化除磷效果。含铁初沉池污泥进入污泥消化系统后，还可提高产甲烷细菌活性，减少沼气中硫化含量，从而既可增长沼气产量，又可节约沼气脱硫成本
（3）生物接触氧化池
　 生物接触氧化池是本工艺中主题构筑物，构造涉及池体，填料，布水装置，曝气装置。工作原理为：在曝气池中设立填料，将其作为生物膜载体。待解决废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮活性污泥共同作用，达到净化废水作用。
（4）二沉池
二沉池是活性污泥系统重要构成某些，其作用重要是使污泥分离，使水澄清和进行污泥浓缩。
（5）消毒池
是使消毒剂与污水混合，进行消毒构筑物。 重要功能是杀死解决后污水中病原性微生物。
　　惯用消毒试剂：NaClO、液氯、CaClO等，其有效成分均为次氯酸根。本设计采用加液氯消毒。

２.２生物接触氧化池构造与分类
2.2.1氧化池构造
接触氧化池重要由池体、填料床、曝气装置及进出水装置等构成，池体用于容纳解决水量和设立填料、布水布气装置、支撑填料格栅和栅板，采用钢板焊接或用钢筋混凝土建造，形状采用圆形、矩形或方形。由于池中流速较低，从填料上脱落残膜总有一某些沉积于池底，池底普通做成多斗或设立集泥设备，以便排泥。详细构造如图所示。

图3-3 生物接触氧化池构造示意图

2.2.2填料
填料是生物膜赖以栖息场合，是生物膜载体。因而，载体填料是氧化池核心，直接影响着生物接触氧化法效能。对于载体填料普通规定是：有一定生物膜附着能力；比表面积大；空隙率大，水流阻力小；强度大，化学和生物稳定性好，经久耐用；截留悬浮物质能力强；不溶出有害物质，不引起二次污染；与水比重相差不大，以免过度地增大氧化池荷重；外形规则，尺寸均一，使之在填料间形成均一流速；货源充分，价格便宜，运送和施工安装以便等。污水解决站氧化池内选用生物膜附着能力强、水力学特性好和价格便宜尼龙纤维填料，填料层高度为3米，填料成立体状上下固定在填料支架上。

2.2.3 生物接触氧化池分类
曝气装置是氧化池重要构成某些，有充氧充分搅拌以及形成紊流、防止填料堵塞、增进生物膜更新等三个作用。按曝气装置位置不同可分为分流式也称内循环式和直流式两种，分流式曝气装置设在池一侧，填料设在另一侧，污水在氧化池内循环；直流式接触氧化池在填料下直接布气，国内普通多采用直流式接触氧化池，其特点是在填料底部曝气，在填料上产生向上气流，生物膜受到气流冲击、搅动，加速脱落、更新，使生物膜经常保持较高活性，并且可以避免堵塞现象发生。此外，上升气流不断与填料撞击，使气泡重复切割，粒径减少，增长了气泡与污水接触面积，提高了氧气转移速率。 本设计采用直流式鼓风曝气型接触氧化池。
２.３　生物接触氧化池设计原则
（1）生物接触氧化系统中各解决构筑物不应少于两个（格），且按并联系列设计；
（2）设计时采用BOD5负荷最佳通过实际拟定。也可以采用经验数据，普通解决都市污水可用1.0～1.8kgBOD5/(m3·d)，解决BOD5≤500mg/L污水时可用1.0～3.0 kgBOD5/(m3·d)；
（3）污水在池中停留时间不应不大于1～2h（按有效容积计）；
（4）进水BOD5浓度过高时，应考虑设出水回流系统；
（5）填料层高度普通不不大于3.0 m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高度为1 m，蜂窝孔径不不大于25 mm；当采用小孔径填料时，应加大曝气强度，增长生物膜脱落速度；
（6）每单元接触氧化池面积不适当不不大于25㎡，以保证布水、布气均匀；
（7）气水比控制在(10～15)：1；
（8）生物接触氧化池每个（格）平面形状宜采用矩形，沿水流方向池长不适当不不大于10m。其长宽比宜采用1：2～1：1，
（9）当采用穿孔管曝气时，每根穿孔管水平长度不适当不不大于5m；水平误差每根不适当不不大于±2mm，全池不适当不不大于±3mm，且应有调节气量和以便维修设施；
（10）生物接触氧化池由下至上应涉及构造层、填料层、稳水层和超高。其中，构造层层高宜采用0.6～1.2m，填料层高宜采用2.5～3.5m，稳水层高宜采用0.4～0.5m，超高不适当不大于0.5m。
（11）生物接触氧化池进水端宜设导流槽，其宽度不适当不大于0.8m。导流槽与生物接触氧化池应采用导流墙分隔。导流墙下缘至填料底面距离宜为0.3～0.5m，至池底距离宜不不大于0.4m。
（12）生物接触氧化池气水比宜通过实验或参照相似条件运营资料拟定。当进水BOD5为60～180 mg/L，且采用穿孔管在填料下方满平面均匀曝气时，二段式系统总气水比可采用3：1～7：1，其中，一氧池气水比为2：1～4：1，二氧池气水比为1：1～3：1.
（13） 生物接触氧化池曝气强度宜采用10～20m3/(m2·h)。
（14） 生物接触氧化系统产生污泥量可按去除每公斤BOD5产生0.35～0.4kg干污泥计算。
（15）生物接触氧化池应在填料下方满平面均匀曝气
（16）生物接触氧化池底部应有放空设施。
（17） 当生物接触氧化池水面也许产生大量泡沫时，应有消除泡沫办法。
（18）生物接触氧化池应有检测溶解氧设施。
２.４　生物接触氧化法优缺陷
生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池两者之间污水生物解决技术，兼有活性污泥法和生物膜法特点，具备下列长处：
长处
生物接触氧化池具备较高容积负荷；不需要设立污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运营管理简便（理由：相称一某些微生物固着生长在填料表面）；生物接触氧化池污泥产量可相称于或低于活性污泥法；不产生滤池蝇，也不散发恶臭，并具备脱单除磷作用，可用于三级解决。
缺陷
如果设计或运营不当，则会填料堵塞，布水、布气不易均匀。

第3章 设计计算
3.1设计题目
某社区生活污水中生物接触氧化设备设计
3.2原始资料
Q=15m3/h，进水 BOD5=300mg/L，出水BOD5=20mg/L，容积负荷0.3kg/m3.d。
3.3设计计算
3.3.1生物接触氧化池有效容积、尺寸计算
（1）生物接触氧化池有效容积V

式中，　Q——平均日污水流量，/d，本设计中Q=15m3/h=360 /d;
La、Le——进水、出水BOD5值，g/，本设计中La =300 g/，Le=20 g/;
Fv——容积负荷，gBOD5/(d) 本设计中为300g/m3.d
则　　
（2）水力停留时间t
，校核合格。
（3）生物接触氧化池总面积A

h——为滤层总高度≥3m，设计取3.5m
则　 A=336/3.5=96㎡
(4)氧化池格数

式中　 n——氧化池格数，普通n≥2;
f——每格氧化池面积，普通f≤25㎡，本设计取24㎡;
则　　 n=96/24=4
池体尺寸为 L×B=6m×4m
（5）接触氧化池总高度
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——接触氧化池总高度，m；
H——填料层高度，m取3.5m；
h1——池体超高，m，普通为0.5～0.6m，取0.5m；
h2——填料上部稳定水层深，m，普通取0.4～0.5m，取0.5m；
h3——填料层间隙高度，m，普通为0.2～0.3m，取0.2m；
m——填料层数，取为1层；
h4——配水区高度，m，取0.5m。
生物接触氧化池选用组合纤维填料。
3.3.2需氧量、空气量计算

按每去除1kgBOD5消耗1kg氧气计算，生物接触氧化池需氧量Q1为：
Q1=3600×(300-20)/1000 =1008 kgO2/d
生物接触氧化池采用微孔曝气器曝气，其充氧效率EA取15%，则接触氧化池每天所需空气量GS为：

式中 GS——需氧量，m3空气/d；
EA——氧转移效率，微孔曝气器普通取15％~25%,设计取15%；
21％——氧在空气中所占比例；
1.331——20℃氧气密度，kg/m3。
由每格生物接触氧化池供气量及微孔曝气器通气量，计算每格所需曝气器数量N为：

取N为100个，则生物接触氧化池所需要曝气器为65×4=260个。
3.3.3穿孔布气空气管道计算
（1）干管
取干管流速vg为15m/s，则干管直径dg为：
m
取dg=200mm，则干管流速vg为14m/s。
（2）支管
每格生物接触氧化池采用一根曝气支管向池中引入空气，取支管流速vj为10m/s，则支管直径为dj为：

取dj=40mm，则支管流速vj为8.8m/s≈9.0m/s
3.3.4剩余污泥量计算
按每去除1kg BOD5产生0.35kg污泥计算，则生物接触氧化池污泥产量W1为：
/1000
=0.35×360×(300-20)/1000
=35.3K

第4章 结语