工业污水处理厂高负荷生物滤池设计

中北大学信息商务学院课程设计任务书2015〜2016学年第二学期学 院： 化工与环境学院专 业： 环境工程学生姓名：马媛学号：1304014118课程设计题目：工业污水处理厂高负荷生物滤池设计起迄日期：4月29日〜6月24日课程设计地点： 环境工程专业实验室指导教师： 侯彬系主任： 张建忠下达任务书日期：2016年4月29日课程设计任务书设计目的：通过课程设计，进一步强化水污染控制工程课程的相关知识的学习，初步掌握污水处理中常见构筑物的设计方法、设计步骤。学会用CAD软件绘制构筑物的基本设计图纸设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等)：原始数据与基本参数：设计人口：80000人；排污量：200L/人.d;BOD5：25g/人.d;另有食品加工厂生产废水量：1800m3/d,BOD5按1500g/m3计。该市年平均气温：7C,混合水冬季平均水温：14C。其它参数查阅相关文献自定。设计内容和要求：计算高负荷生物滤池的各部分尺寸；高负荷生物滤池构筑物的图纸详细设计。设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书 (论文)、图纸、实物样品等〕：课程设计说明书一份；说明书内容包括：高负荷生物滤池在水处理中的作用说明；根据给出参数对高负荷生物滤池各部分尺寸的详细计算过程；设计图纸(CAD绘图)规范，图纸包括整体图和局部图的设计，计算尺寸要在图中相应的位置标明；单位要正确，参考文献必须在说明书中相应的位置标注，语言流畅、规范。工作量：二周课程设计任务书主要参考文献：TOC\o"1-5"\h\z侯彬、胡双启主编.水污染控制技术与工程.北京：兵器工业出版社， 2005。高廷耀主编.水污染控制工程.（下册）.北京：高等教育出版社，1989王宝贞主编.水污染控制工程.北京：高等教育出版社. 1990孙彗修等主编.排水工程（上）.北京：中国建筑工业出版社. 2000⑸张希衡主编.废水治理工程.北京：冶金工业出版社， 1984张自杰等主编.排水工程（下）.北京：中国建筑工业出版社. 2000尹士君、李亚峰编著.水处理构筑物设计与计算.北京：化学工业出版社. 2004设计成果形式及要求：设计说明书一份（含构筑物设计详图），设计说明书格式按中北大学信息商务学院课程设计的相关要求。工作计划及进度：2016年4月29日:领取课程设计任务书，明确课程设计的内容，查阅相关资料。4月29日~6月20日：设计计算、绘制相关图纸。6月24日：打印装订设计说明书，答辩。系主任审查意见：签字：年月日工业污水处理厂高负荷生物滤池设计摘要：高负荷生物滤池的构造和滤料与普通生物滤池相同，但其水力负荷和有机负荷都比普通生物滤池较高的一种生物滤池。常采用连续运行方式。废水在滤池中停留时间短，只有易于分解氧化的有机物才被净化，因此，这种滤池的净化程度较低，二次沉淀池中沉淀的污泥也较多。但由于水利负荷大，滤池不易堵塞。有时也可采用回流运转方式(将生物滤池部分出水回流到滤池前)。高负荷生物滤池的水力负荷为 10~30m3/(m2•d)，有机负荷为800~1200BOD5g/(m3•d),有机物去除率达75~90%因而较普通生物占滤池地少。关键词：高负荷生物滤池，水力负荷，交替处理工艺，停留时间Industrial wastewatertreatment plant highloadbiologicalfilterdesignAbstract:Highloadtricklingfilterstructureandfilterwiththesamecommonbiologicalfilter,butthehydraulicloadingandorganicloadthanacommonbiologicalfilterhigherbiologicalaeratedfilter.Oftenusesthecontinuousmodeofoperation.Thewastewaterinthefiltershorthydraulicretentiontime,organicmatterdecompositionisonlyeasyoxidationpurification‘Therefore, thisfilterpurificationdegreeislow,twosedimentationtanksludgeisalsomoreprecipitation.But becausethewaterload,thefilterisnoteasytobeblocked.Sometimesalsocanusereflowoperationmethod.(Thebiologicalfilterpartofeffluentrecycletofilter3 2before),Hydraulicloadandhighloadbiologicalfilterfor10-30 m/(m?d),3organicloadingof800~1200BOD5g/(m?d),organicmatterremovalrateof75-90%,Thusaccountedforlessthanordinarybiologicalfilter.Keywords:Highload trickling filter，Hydraulicload，Alternating treatment process，Resideneetime目录TOC\o"1-5"\h\z前言 1\o"CurrentDocument"设计任务 2\o"CurrentDocument"工艺流程选择 2\o"CurrentDocument"工艺设备计算 5\o"CurrentDocument"4.1高负荷生物滤池尺寸和个数的确定 54.1.1滤床总体积4.1.2滤床高度4.1.3滤池面积和个数4.1.4其他构造要求TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"4.2布水设备计算 7小结 9参考文献 10第页共10页刖言生物滤池是由过滤田和灌溉田逐步发展而来的。过滤田和灌溉田是天然条件下的需氧生物处理设施。废水流入过滤田和灌溉田后，水中的有机物滞留在土壤表层，由需氧微生物氧化分解为无机物。这种作用只在土壤表层进行，占地面积大，而且受气候影响，只能在适当条件下采用。 19世纪末，进行了洒滴滤池试验。20世纪初洒滴滤池法得到公认，出现了各种型式的生物滤池。用生物滤池处理废水的方法统称为生物膜法。生物滤池一般是长方形或圆形，池内填有滤料，滤料层上为布水装置，滤料层下为排水系统。废水通过布水装置均匀洒到生物滤池表面，呈涓滴状流下，一部分废水呈薄膜状被吸附于滤料周围，成为附着水层；另一部分则呈薄膜流动状流过滤料，并从上层滤料向下层滤料逐层滴流，最后通过排水系统排出池外。由于滤料间隙的空气不断地溶于水中，水层中保有比较充足的溶解氧；而流过的废水中所含的大量有机物质，可作为微生物的营养源，因此水层中需氧微生物能够大量生长繁殖。微生物的代谢作用使部分有机物质被氧化分解为简单的无机物，并释放出能量。这些能量一部分供微生物自身生长活动的需要，另一部分被转化合成为新的细胞物质。另外，废水通过滤池时，滤料截留了废水中的悬浮物质，并吸附了废水中的胶体物质，使大量繁殖的微生物有了栖息场所，从而在滤料表面逐渐生长起一层充满微生物及原生动物的“生物膜”。膜的外侧有附着水层，废水不断地从滤池上淋洒下来，就有一层废水不断沿生物膜上部表面流下，这部分废水为流动水层。流动水层和附着水层相接触，附着水层由于生物净化作用，所含有机物质浓度很低，流动水层通过传质作用把所含的有机物传递给附着水层，从而不断地得到净化。同时由于生物膜上的微生物的增殖，膜的厚度不断增加，当达到一定厚度时，生物膜层内由于得不到足够的氧，由需氧分解转变为厌氧分解，微生物逐渐衰亡、老化，使生物膜从滤料表面脱落，随水流至沉淀池。生物滤池的滤料上再生成新的生物膜，如此不断更新。设计任务设计人口：80000人；排污量：200L/人？d;BOD5:25g/人？d;另有食品加工厂生产废水量：1800m/d,BOD5按1500g/m3计。该市年平均气温：7C,混合水冬季平均水温：14°C。工艺流程选择高负荷生物滤池的特点生物膜并不能自然脱落，它最主要的是依靠水力冲刷，一般不会堵塞，更新周期短，污泥非常容易腐化。生物膜相对来说很薄，它的透气性非常好，氧化能力也很强。 高负荷生物滤池的通风情况好，能够提供充足的氧气。高负荷生物滤池的设计要求a.BOD5进水要小于200mg/Lob.要满足q=10N3Om3/(md)，要持续不断的布水和出水，很好的保持相关滤料的湿润状态。高负荷生物滤池的滤料要大些，一般在5〜10cm左右。高负荷滤池的回流高负荷生物滤池最明显的特征就是回流，回流的作用如下：稀释，均化和稳定进水水质、水量。回流比一般为 0.5〜3.0倍进水量，也可高达5.0〜6.0倍进水量，回流比不宜过高，否则动力运行费用会增加，在温度较低的季节，采用过高的回流比会影响处理效果。回流能够较好的增加水力的负荷，对生物膜能够进行更好的冲刷，还能够抑制厌氧层的发育，使膜活性能够更加持久。回流能够很好的控制滤水蝇的发育生长，还能够减轻臭味。高负荷滤池的回流方式一段滤池回流方式把二沉池出来的水再输送到滤池的入口，以此来提高滤池的水力负荷。这样也能使的二沉池的污泥回流到第一次的沉淀池，来提高第一次沉池的利用效率。也可以把滤池出来的水和二沉池的污泥一块输送到初沉池，这样一来既能够提高水力的负荷，又能够提高初沉的效率并且保证膜的接种，同时这种方法必须对初沉池的体积进行增大。两段滤池直接回流方式两段生物滤池处理系统主要用于进水的浓度非常高或者对污水的要求非常高的地方。这种系统的主要目的就是为了提高污水处理后的出水水质，一般情况下，出水BOD5<30mg/L,这种回流方式具有硝化作用。两段滤池交替回流方式两段流程的主要缺点就是一、二级滤池的负荷不能够够平均，一级滤池的负荷较高，相关的生物容易积累，容易出现堵塞的现象。二级滤池的水力负荷太低，转化效率比较低。交替流系统能够很好的解决这个问题。一般情况下，如果进水的达到BOD5>200mg/L,出水达到BOD5<30mg/L时，可会使用交替流系统。当滤池在工作中时，一、二级滤池是串联在一起进行工作的，污水经过第一次沉淀以后进入到一级生物滤池中，出水通过对应的中间沉淀池对残膜进行去除以后，用电泵输送到二级生物滤池，在二级生物滤池中进行沉淀后直接排到污水厂外。一级生物滤池在工作一段时间之后，滤池表层的生物膜逐渐累积，就会出现堵塞现象，把它改作二级生物滤池，以前的二级生物滤池改成一级生物滤池。在正常工作中两个滤池交替作为一级和二级滤池进行使用。这种交替式二级滤池流程的负荷率要比并联流程的负荷率高 2〜3倍。高负荷生物滤池的构造生物滤池一般是长方形或圆形，池内填有滤料，滤料层上为布水装置，滤料层下为排水系统。废水通过布水装置均匀洒到生物滤池表面，呈涓滴状流下，一部分废水呈薄膜状被吸附于滤料周围，成为附着水层；另一部分则呈薄膜流动状流过滤料，并从上层滤料向下层滤料逐层滴流，最后通过排水系统排出池外。由于滤料间隙的空气不断地溶于水中，水层中保有比较充足的溶解氧；而流过的废水中所含的大量有机物质，可作为微生物的营养源，因此水层中需氧微生物能够大量生长繁殖。微生物的代谢作用使部分有机物质被氧化分解为简单的无机物，并释放出能量。这些能量一部分供微生物自身生长活动的需要，另一部分被转化合成为新的细胞物质。另外，废水通过滤池时，滤料截留了废水中的悬浮物质，并吸附了废水中的胶体物质，使大量繁殖的微生物有了栖息场所，从而在滤料表面逐渐生长起一层充满微生物及原生动物的“生物膜”。膜的外侧有附着水层，废水不断地从滤池上淋洒下来，就有一层废水不断沿生物膜上部表面流下，这部分废水为流动水层。流动水层和附着水层相接触，附着水层由于生物净化作用，所含有机物质浓度很低，流动水层通过传质作用把所含的有机物传递给附着水层，从而不断地得到净化。同时由于生物膜上的微生物的增殖，膜的厚度不断增加，当达到一定厚度时，生物膜层内由于得不到足够的氧，由需氧分解转变为厌氧分解，微生物逐渐衰亡、老化，使生物膜从滤料表面脱落，随水流至沉淀池。生物滤池的滤料上再生成新的生物膜，如此不断更新。高负荷生物滤池一般情况下都是采用旋转式的布水装置。废水通过电泵从进水的竖管里进入到配水的短管，进而分配到各个布水的横管，可以在一定的水头作用下（约0.25m〜1.0m）从小孔喷出产生反向的作用力，推动横管向着反向来回旋转。旋转布水器一定要满足连续布水的要求，但是从每一单位面积的滤料来考虑，这种布水又是不连续的，所以这一类的布水器既要求空气能够进入滤池，还得防止滤料的堵塞现象。处理城市污水的时候，回流式生物滤池的处理效率情况如下：单级滤池法当滤池负荷率在1.7kgBOD5/（滤料）以下时，出水的BOD5约为滤池进水的BOD5的1/3。二级滤池法二沉池出水的BOD5为二级滤池进水BOD5的1/2;如果一级滤池出水不经沉淀直接流向二级滤池，则一级滤池出水的BOD5为进水BOD5的1/2。（6）高负荷生物滤池的一般设计参数：以碎石为滤料时，工作层滤料的粒径应为40〜70mm厚度不大于1.8m，承托层的粒径为70〜100mm厚度为0.2m；当以塑料为滤料时，滤床高度可达4m=

正常气温下处理城市废水时，表面水力负荷可取10〜30m3(m・d),BOD5容积负荷不大于1〜2kgBOD5/(m・d)，单级滤池的BOD5的去除率一般为75—85%两级串联时，BOD5的去除率一般为90〜95%日本指南规定水力负荷为10〜25吊伸-d)，五日生化需氧量容积负荷不应大于1.2kgBOD5/(m-d);美国污水厂手册规定水力负荷为10〜35用/(m-d)，BOD5容积负荷为0.4〜4.8kgBOD5/(m-d);采用塑料制品为填料时，滤层厚度、水力负荷和容积负荷可提高，具体设计数据应根据试验资料而定：进水BOD5大于200mg/LHJ,应采取卜屈洁谕••池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的 2%滤池数不应小于2座。工艺设备计算4.1生物滤池尺寸和个数的确定生物滤池的工艺设计内容是确定滤床总体积、滤床高度、滤池个数、单个滤池的面积，以及滤池其他尺寸。4.1.1滤床总体积一般用容积负荷(Lv)计算滤池滤床的总体积，负荷可以经过试验取得，或采用经验数据。对于城镇污水处理，《室外排水设计规范》(GB50014--2006)提出了采用碎石填料时，采用的负荷。高负荷生物滤池的 Lv取＞=1.8。滤床总体积计算公式如下：V=QS。/Lv式中：V.式中：V.滤床总体积，m；S 0-——污水进滤池前的BOD5,mg/L;Q 污水日平均流量，m/d，采用回流式生物滤池时，此项应为Q(1+R,回流比R可根据经验确定；L v-——容积负荷，kgBOD5/(m3?d)原污水BOD5=25X1000/200+1500=1625mg/L3Q=200L/人?dX80000人=16000m/d取R=1,Lv=2kgBOD5/(m?d)代入各值V=16000X(1+1)X1625/2=26000m4.1.2滤床高度滤床高度一般根据经验或试验结果确定。对于城市污水处理，生物滤池采用碎石类填料时，高负荷生物滤池一般下层填料粒径宜为70~100mm厚0.2m；上层填料粒径为40~70mm厚度不宜大于1.8m。取下层填料粒径为85mm厚度为0.2m。取上层填料粒径为55mm厚度为1.8m。滤床高度为0.2+1.8=2.0m。4.1.3滤池面积和个数滤床总体积和高度确定之后，即可算出滤床的总面积。F=V/H=26000/2.0=13000m生物滤池的个数一般情况下应大于20个。单个滤床面积为13000/20=650卅4.1.4其他构造要求滤池通风好坏是影响处理效率的重要因素，生物滤池底部空间的高度不应小于0.6m，并沿滤池池壁四周下部设置自然通风孔，总面积大于滤池表面积的1%另外，生物滤池的池底有1%~2的坡度，坡向集水沟，集水沟再以0.5%~2%的坡度坡向总排水沟，并有冲洗底部排水渠的措施。4.2布水设备计算旋转布水器计算的主要内容包括：①确定布水横管根数和直径；②布水管上的孔口数和在布水横管上的位置；③布水器的转速。4.2.1布水横管根数与直径布水横管的根数决定于池子和滤率的大小，布水量大时用 4根，一般用2根。布水横管的直径(D，单位为mm计算公式如下：D1=2000^——1 V刑Q'=(1+R)Q/n式中：q每根布水横管的最大设计流量，m/s；V 横管进水端流速，m/s；R 回流比；q— 每个滤池处理的水量，m/s ；n 横管数。取布水横管根数为4根，排水量=80000X200/1000+1800=17800H7d,每个滤池处理的水量Q=17800/20/24/3600=0.01m3/s,布水横管流速一般为1.0m/s,代入数据得Q'=0.09m3/s；D 1=