环保设备课程设计

1、环保设备设计与应用课程设计某 小 区 生 活 污 水 中 生 物 接 触 氧 化 设 备 的 设 计班 级：环境工程02班学 号：41104040216姓 名：马鹏指导老师：王理明目录第一章课程设计任务书2第二章设计内容-32.1 方案确定与工艺说明-32.1.1 确定方案-32.1.2生物接触氧化法概述-32.13工艺流程-42.1.4设备和构筑物-42.2生物接触氧化池的结构与分类-62.2.1氧化池结构-62.2.2 填料-72.23生物接触氧化池的分类-72.3生物接触氧化池设计原则-82.4生物接触氧化法的优缺点92.5生物接触氧化法维护管理要点-9第三章设计计算-103.1.原始资

2、料-103.2设计计算-103.2.1生物接触氧化池有效容积，尺寸计算-103.2.2需氧量、空气量的计算-113. 2. 3穿孔布气空气管道的计算-113. 2. 4剩余污泥量的计算-12第五章结语-12第六章参考文献-12第一章 课程设计任务书1. 设计题目：某小区生活污水中生物接触氧化设备的设计2. 原始资料进水BODs=300mg/L,出水BOD5=20mg/L,容积负荷0.3kg/n?.d设计水量如下：m/h分组12345678910水呈1525354555657585951003.设计内容3.1方案确定与工艺说明按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择设备和构筑物

3、，说明选择理由，工艺说明包括原理、结构特点、设计原则等，论述其优缺点，编写设计说明书。3.2设计计算计算生物接触氧化池有效容枳、尺寸；计算需氧量、空（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编写设计说明书、计算书4. 设计成果（注：1、5项必做，2、3、4项每组三人各选一项）（1）生物接触氧化池平面、剖面布置图（A3）（2）进水布水器平面、剖面布置图（A3）（3）填料支架及填料安装图（A3）（4）生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图（A3）

4、（5）设计说明书、计算书5.时间分配表（第周）序号教学内容时间备注1布置任务书、收集资料0.5天由指导老师讲授 设计任务与要求2设计计算1.5天3绘制CAD设计图纸2天4编写设计说明书，装订成册1天5总计时间5天6、成绩考核办法根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、不 及格评定成绩。第二章设计内容2.1方案确定与工艺说明2.1.1确定方案小区污水的处理工艺依据其尾水排放水体的功能不同而异，常用处理方法有化粪池、一 级处理初次沉淀池、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。在国外，小区污水的处理 基本上采用二级生化、人工湿地或土地处理系统以及亚表层砂滤床处理等

5、方法。其中二级生 化处理人多数都釆用氧化沟法、生物滤池法包括滴滤池。人匚湿地、地表漫流和亚表层砂滤 床法近20年来发展较快。一些经济发达国家为了防上水体的富营养化，在传统二级处理的 基础上，增加了三级处理单元，使污水得到深度净化，达到回用水水质标准，但基建投资和 运行成本都比较高。小区污水处理工艺的选择在满足小区污水处理特点的前提下，应结介小 区的特点和气候特征，合理选用。但应选择投资省、处理效率高、能耗低、占地面积少、环 境影响小和能再生利用、易于实现设备化的污水处理工艺，而生物接触氧化工艺在小区污水 处理中的应用正符合上述目标要求。本设计中，BOD5/CODcr=300/500=0.6,

6、生化性很强, 宜用生化法处理。而生物接触氣化法貝有容积负荷高，停留时间短，仃机物去除效果好，运 行简单和占地面积小等优点。为此，我们选用了工艺成熟、运行可靠的生物接触氧化法。2.1.2生物接触氧化法概述接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。这种方 法的主要设备是生物接触氧化滤池。在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料， 填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧这种方式称谓鼓风曝气装豐:空气能口下而上, 夹帝待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面事空气逸走后,废水则在滤料间格自I：向下 返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到匕升气流

7、的强烈搅动, 不断更新，从而提高了净化效果。生物接触氧化法具有处理时间短、体枳小、净化效果好、 出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。特点（1）容积负荷高，耐冲击负荷能力强；（2）具有膜法的优点，剩余污泥量少；（3）具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短：（4）能分解其它生物处理难分解的物质；（5）容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端。缺点：（1）滤料间水流缓慢，水力冲刷力小：（2）生物腕只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质恶化，影响处 理效果；（3）滤料更换，构筑物维修困难。污水进入生物接純氧化系统前，应经过格栅、沉砂。初 沉处理。当进水

8、水质或水量波动人时，宜设均化设施。生物接触氧化系统宜采取二段式（见 图2.1）,即第一段接触氧化（简称一氧）T第一段接触沉淀（简称一沉）刁第二段接触氧化3（简称二氧）T 第二段接触沉淀（简称二沉）。一氧池 一沉池二氧池 二沉池-#1导流槽2稳水层3填料层4导流墙5构造层6滤层7清水层图2.1二段式接触氧化系统的构造示意图2.1.3工艺流程生物接触氧化工艺流程应根据进水水质和处理程度确定采用单级式、二级式和多级式。在一 级处理流程中，原污水经预处理后进入接触氧化池，出水经过二沉池分离脱落的生物膜，实 现泥水分离。在二级处理流程中，两级接触氧化池串联运行，必要时中间可以设置中沉池。 本设计采用单级

9、式生物接触氧化池，其工艺流程示意图见图2.2图2.2生物接触軾化法流程2.1.4设备和构筑物（1）格栅用以截留废水中粗人污物的预处理设施。是由一组平行的金属栅条制成的金属框 架，斜宜在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进II处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态 的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取决于缝隙宽度和水的性质。格 栅柵条间的空隙宽度町根据消除污物的方式和水泵的要求来设定，人工清除格栅间隙一般为 16-25mm3沉砂池或沉淀池前的格栅-般采用15-30mm,放人为40mm常用的机械清渣 设备仃三种，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的金 属柵

10、条与框架组成倾斜安装在进水的渠道或进水泵站集水井的进11处以拦截污水中较大的 悬浮物及杂质以保证后续处理构筑物或设备的正常工作。按格栅栅条间距的人小不同格栅分 为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅的清渣方法，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 耙式和阶梯式等女种形式。格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进 口处，主要作用是去除污水中较大的悬存或漂汀物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并 起到保护水泵、管道、仪表3等作用。当拦截的栅渣量大于0.2m/d时，一般采用机械清渣 方式；栅渣量小于0.2m3

11、/d时，町采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式.本设计中采用人工清渣的细格栅，栅条间距为20mm。（2）初沉池 初沉池町除去废水中的可勿物祠滇浮物。废水经初沉后，约町去除叩冗物、油 脂和漂浮物的50%、BOD的20%,按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池是经济上最 为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的丁业污水均易采用初沉池预处理。初沉池的主要作用如下。1）去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。2）使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。3）对胶体物质具有一定的吸附去除作用。4）一定程度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果。减缓 水质变化对后续

12、生化系统的冲击。5）有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥的生物絮 凝作用，可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初沉池的去除效率。另外，还 可在初沉池前投加含铁混凝剂，强化除磷效果。含铁的初沉池污泥进入污泥消化系 统后，还町提高产甲烷细菌的活性，降低沼气中硫化的含量，从而既町增加沼气产 量，又可节省沼气脱硫成本（3）生物接触氧化池生物接触氧化池是本工艺中的主题构筑物，结构包括池体，填料，布水装置，曝（装 置。工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的栽体。待处理的废水经充氧后以 一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作

13、用。（4）二沉池二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使水澄清和进行 污泥浓缩。a. 平流沉淀池优点：沉淀效果好：耐冲击负荷和温度的变化适应性强；施工容易，造价低。缺点：池子配水不均匀；采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管各自排泥，操作量人。适用条件:适用于人、 中、小型污水处理厂；适用于地下水位较高和地质条件较差的地区。b. 辐流沉淀池优点：多为机械排泥，运疔较好，管理枚简单；排泥设备已趋定型。缺点：池内水速不稳定，沉淀效果较差；机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。适用条件：适用于人、中型污水处理厂：适 用于地下水位较高的地区。C.竖流沉淀池优点：排泥方便，管理简单：

14、占地面积较小。缺点：池子深度大，施工困难：对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差：造价较高：池径不宜过人，否则布水不均匀。适用条件：适用于处理水量不人的小型污水处理厂。 d.斜板（管）沉淀池优点：沉淀效率高，停留时间短；占地面积小。缺点：用于二沉池时，当固体负荷较大时英处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差。 综上所述，四种沉淀池的优缺点比较，并结合设计任务书规定，本次设计初步选用辐流式 沉淀池。（5）消毒池是使消毒剂与污水混合，进行消毒的构筑物。主要功能是杀死处理后污水中的病原性 微生物。常用消毒试剂：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

15、氧化池的结构与分类2.2.1氧化池结构接触氧化池主要由池体.填料床.曝气装置及进出水装置等构成，池体用于容纳处理 水量和设置填料、布水布气装豐、支撑填料的格栅和栅板，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。由于池中流速校低，从填料上脱落的残腿总有一部分沉积 于池底.池底一般做成多斗或设置集泥设备.以便排泥。具体结构如图所示。进水图3-3生物接触氧化池的构造示意图2.2.2填料填料是生物膜赖以栖息的场所是生物膜的載体。因此載体填料是氧化池的关键直 接影响着生物接触氧化法的效能。对于裁体填料通常的要求是：有一定的生物膜附着能力 比表面积犬空隙率人水流阻力小强度人化学和生物稳定性

16、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的比觅相差不大以免过分地增大氧化池荷 重外形规则尺寸均一使之在填料间形成均一的流速货源充足价格便宜运输和施工安 装方便等。污水处理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的尼龙纤 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生物接触氧化池的分类曝气装員是氧化池的重要组成部分，有充氧、充分搅拌以及形成素流、防止填料堵塞、 促进生物膜更新等三个作用。按曝气装置位置的不同町分为分流式也称内循环式和直流式两 种，分流式的曝气装置设在池的一侧，填料设在另一侧.污水在氧化池内循坏；N流式接触 氧化池在填料卜

17、直接布气，国内一般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，生物膜受到气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使生物膜经常保 持较高的活性，而且能够避免堵塞现象发生。此外，上升气流不断的与填料撞击，使气泡反 复切割，粒径减少，增加了气泡与污水的接触面枳，提高了氧气的转移速率。表2-1生物接触氧化池构造型式曝气系统特征分流式中心曝气式中心鼓风曝气范围：BOD5100mg/L优点：废水在一单独的格内 充氧，实现曝V和氧的转移 过程，在另一个内，废水缓中心表面曝气7 -单侧曝气式鼓风曝气慢、安静地流经填料，曝 与生物膜接触，右利于微生 物的生长繁殖：缺点：生 物膜自行脱落，更

18、新速度 慢，易堵塞直流式鼓风曝气范 1制：BOD5=100 -300mg/L 优点：在填料底部直接布气 进行鼓风曝气,生物膜受到 上升气流的冲击、搅动，加 速脱落、更新，使其经常保 持较好的活性，可避免堵塞生物接触氧化池1分流式（鼓风曝气充氧式）2分流式（射流曝气充氧式）3直接式（鼓凤曝（充氧式） 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处理构筑物不应少于两个（格），且按并联系列设计：（2）设计时采用的B0D5负荷最好通过实际确定。也町以采用经验数据，一般处理城市污 水可用 1.01.8kgBOD5/m3d,处理 BOD5（12）生物接触氧化

19、池的气水比宜通过试验或参照柑似条件的运行资料确定。当进水BOD5 为60280 mg/L,且采用穿孔管在填料下方满平面均匀曝气时，二段式系统的总（水比町 采用3： 17： 1,其中，一氧池的气水比为2： 14： 1,二氧池的气水比为1： 13： 1.（13）生物接触氧化池曝气强度宜采用1020m3/m2h。（14）生物接触氧化系统产生的污泥量可按去除每公斤BOD5产生0.350.4kg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可能产生大最泡沫时，应有消除泡沫措施。（18）生物接触氧化池应有检测溶解氧的设施。2

20、.4生物接触氧化法的优缺点优点：1、BOD负荷高，MLSSg人，相对地说效率较高，并口对负荷的急剧变动适应性强，由 于填料的比表面积人，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体含量高 于活性污泥法曝气池及生物滤池。因此，生物接触氧化池貝有较高的容积负荷。2、由于生物固体最多，水流又属于完全混合型，丙此生物接触氧化池对水质水呈的骤变 有较强的适应能力。3、处理时间短。在处理水量相同的条件下，所需装置设备小，因而占地面积小。4、维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨胀。5、易于培菌驯化，较长时期停运后，若再运转时生物膜恢复快。6、生物接触戦化池右机负荷较高时，其

21、F/M保持在较低水平，污泥产率较低。缺点1、填料上的主物膜的駅需视BOD负荷而异。BOD负荷高，则生物膜数杲多：反之亦然。 因此不能借助于运转条件的变化任意地调节生物量和装置的效能。2、生物膜屋随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。所以，必 须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。3、大童产生后生动物（如轮虫类等）。若牛物膜瞬时人块地脱落，则易影响处理水水质。4、组合状的接触填料会影响均匀地曝气与搅拌。2.5生物接触氧化法维护管理要点与活性污泥法相比较，生物接触氧化法的运转管理有其特殊性。在活性污泥法处理中， 整个处理系统的工作状态可通过曝气池、二次沉淀池和处理水水质来检测判断

22、。当曝（池效 能降低时，处理水质急剧地恶化，因而在变化初期就町以发现异常情况。但在生物接触氧化 法处理中，即使氧化池污泥希积，填料局部发生堵塞，经沉淀池处理的处理水水质变化仍然 是缓慢的，而不是简单地恶化。生物接触氧化系统的工况变化首先表现在氧化池出水中悬浮 物质增加，水质混浊。同时由丁流经填料的水流阻力增大，氧化池水位上升。生物接触氧 化池比活性污泥法维护管理方便，其要点是防止剩余生物膜堵塞填料。为此，在运转管理上11 -应注意如下几点：1、原水生物接触氧化法对冲击负荷的适应能力是强的，但仍需调节好原水水质与水量。 尽量除去原水中的各种悬浮物，特别是纤维状悬浮物，以防填料堵塞。测定氮、磷等营

23、 养物质含最，特别是处理生产废水时,要充分调杳生产状况，学握排水最和浓度的变化幅度。2、氧化池要仔细地观察氧化池内的颜色、气泡、臭气、悬浮河泥和曝气等状况。一 旦发现不正常，应立即采取相应措施。通风量瞬时増人易引起生物膜脱落，因此，通风 量宜徐徐增加。氧化池反冲洗排泥时，特别是氧化池几乎排空的时候如反冲洗不充分, 会使填料支架匕附着污泥增加荷朿，因此必须在排水的同时，用压力水冲洗填料支架，使 附着污泥完全冲掉。3、沉淀池与曝气池相同，要仔细地观察工况，及早发现状态变化。实施活性污泥法 的维护管理办法，如坚持少排泥、勤排泥和定期排泥等。第三章设计计算3丄原始资料进水BODs=300mg/L,出水

24、BOD尸20mg/L,容积负荷03kg/m3.dB设计水量65m3/h3.2设计计算321生物接触氧化池有效容积，尺寸计算(1) 生物接触氧化池的冇效容积w：W - Q(m3-1560(300 - 20)m3_1/|56m3Fv300式中，Q平均口污水流量，/d,本设计取Q=65 m3/h=1560in3/dLa进水 BOD5 值，g/m3;Le处理水BOD5值，g/m3;Fv容枳负荷，gBOD/Qn? d)(2) 污水在氧化池内的有效接触时间t(单位：h):t =営=嚮d 0.93d = 22.411 2九校核合格 Q 1560(3) 生物接触氧化池总面积A:A = 供 n?二 4160?H

25、 3.5式中，H-填料层高度 3m,本设计取35m氧.化池格数n:-io -式中，n氧化池的格数，一般n2,f一一每格氧化池的面积，nF,般fM 251底本设计取心201每格氧化池的尺寸：Lx B = 4m x 5m(5)生物接触氧化池总高度Ho：Ho =H + hi + h2+ (m- l)h3 + h4 =3.5+0.6+0.4+ (3-1) 03+0.5=5.6m式中，Ho氧化池总高度，mH一一填料层高度，mhL填料层高度，m,般为0.50.6m,取0.6mh2填料层上部水深，m, 一般为0.40.5m,取0.4mh3 填料层间隙，m,般为0.20.3m,取0.3m114配水区高度，本设

26、计无需进入检修，取0.5mm填料层数，取3层322需氧量、空气量的计算按每去除IkgBOD Cr消耗1kg氧气计算.生物接触氧化池的需氧最Q1为：Qi =1560x(300-20)1000=43 6.8kgo2/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的空 气量GS为：Qi21%xl.331xEA436.821%X1331XO15=10418in3 /d=0.12m3 /s式中GS一一空气量，m3空气/d； EA-一氧转移效率，微孔曝气器一般取15%25%.设计 取15%： 21%氧在空气中所占百分比;1.33120C氧气的密度,kg/m3o 曝(

27、装置选用HWB-1型微孔曝气器，其主要性能参数见卜表。微孔曝气器的主要性能参数型号规格面枳比(%)有效水深(m)通气 量(m3/h)动力效率EAHWB-102006.255.04.017-26由每格生物接触氧化池的供气量及HWB-1型可变微孔曝气器的通气量.计算每格所需曝 气器的数量N为：Gs10418zN = 5.17 个n X 24 x q 21 x 24 x 4取N为6个，则生物接触氧化池所需要曝气器为6X4=24个。3. 2. 3穿孔布气空气管道的计算(1) 干管取干管流速*为15m/s,则干管直径d&为dR =/L = O.lm& yj ixvg yj 3.14X15取dg二100mm,则干管流速Vg为15. 3m/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，取支管流速旳为10m/s, 则支管直径为叫为：叫=1= 0.0269