目錄

第1章緒論.............................................1

1.1研究背景及意義......................................1

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)實(shí)狀況及發(fā)展趨勢(shì).......................2

1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容............................................3

第2章設(shè)計(jì)闡明.........................................3

2.1設(shè)計(jì)資料............................................3

2.2工藝流程及其闡明....................................4

2.3重要設(shè)備及構(gòu)筑物....................................4

第3章污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算..............................6

3.1污水預(yù)處理部分口勺設(shè)計(jì)計(jì)算...........................6

3.2曝氣生物濾池日勺設(shè)計(jì)計(jì)算.............................11

3.3其他部分的設(shè)計(jì)計(jì)算.................................18

第4章管道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算..............................20

第5章高程計(jì)算表......................................24

結(jié)論....................................................25

參照文獻(xiàn)25

25

第1章緒論

1.1研究背景及意義

曝氣生物濾池（BiologicalAeratedFilter）簡(jiǎn)稱BAF,是80年代末在

歐美發(fā)展起來(lái)的一種新型生物膜法污水處理工藝，于90年代初得到較大發(fā)

展，最大規(guī)模達(dá)幾十萬(wàn)噸每天，并發(fā)展為可以脫氮除磷。

它屬于生物膜法的范圍，又兼具有活性污泥法某些特點(diǎn)。濾池內(nèi)放置

直徑只有幾種毫米的多孔濾料作為生物群落的附著繁殖介質(zhì)，通過(guò)設(shè)在濾

層下面日勺配氣系統(tǒng)（也有置于濾層中間者）向生物群落供氣（鼓風(fēng)機(jī)作氣

源）。對(duì)污水H勺凈化除重要依托濾料上的生物膜外，濾層內(nèi)還截留了大量類

似活性污泥的懸浮生物，對(duì)污染物質(zhì)也具有吸附、降解作用。水流方向多

采用上向流式，即池底進(jìn)水池頂出水，有的也用下向流式。上向流式采用

穿孔管池底配水，鋼筋混凝土濾板及濾頭則安裝于池口勺頂部，以阻擋濾料

流失并搜集出水。下向流式采用大阻力配水系統(tǒng)。輕質(zhì)多孔濾料粒徑小、

比表面積大，容積負(fù)荷可以很高，濾池面積可大大縮小。由于水流方向與

濾料壓密方向一致，可同步完畢生物接觸氧化與固液分離，一般可省去后

續(xù)的二沉池。伴隨過(guò)濾進(jìn)程，生物膜不停增厚、老化、脫落，濾層截留的

懸浮物也逐漸增多，過(guò)濾阻力同步增長(zhǎng)，需定期進(jìn)行反沖洗以恢復(fù)其凈叱

效果好；

⑧所有為模塊化構(gòu)造，便于進(jìn)行后期的改擴(kuò)建。

曝氣生物濾池與一般活性污泥法相比，具有有機(jī)負(fù)荷高、占地面積小、

基建投資少、不會(huì)產(chǎn)生污泥膨脹、氧傳播效率高、出水水質(zhì)好等長(zhǎng)處。不

過(guò)，它對(duì)進(jìn)水SS規(guī)定較嚴(yán)，一般為SSW100mg/L,最佳SS〈6()mg/L。因

此，需要對(duì)進(jìn)水需要進(jìn)行預(yù)處理。同步，它的反沖洗水量、水頭損失都較

大。

此外，曝氣生物濾池作為集生物氧化和截留懸浮固體于一體日勺新工藝,

節(jié)省了后續(xù)沉淀池，即二沉池。同步，它還具有水力負(fù)荷大，水力停留時(shí)

間短，運(yùn)行能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少的特點(diǎn)。

綜上所述，曝氣生物濾池作為一種較新型的水處理工藝有廣闊日勺研究

應(yīng)用及發(fā)展的前景。

1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)實(shí)狀況及發(fā)展趨勢(shì)

曝氣生物濾池是二十世紀(jì)八十年代開發(fā)的一種污水處理新工藝。它由

于克服了活性污泥法占地面積大、易散發(fā)臭氣及運(yùn)行不穩(wěn)定等缺陷而備受

關(guān)注。

世界上第一座曝氣生物濾池于1981年在法國(guó)投產(chǎn)，隨即在歐洲各國(guó)得

到廣泛應(yīng)用。美國(guó)和加拿大等美洲國(guó)家在20世紀(jì)80年代末引進(jìn)此工藝，

日本、韓國(guó)和中國(guó)臺(tái)灣也先后引進(jìn)了此項(xiàng)技術(shù)。目前世界上較大日勺環(huán)境保

護(hù)企業(yè)如法國(guó)得利滿企業(yè)、德國(guó)菲力普穆勒企業(yè)、法國(guó)VEOLIA企業(yè)均把

它作為拳頭產(chǎn)品在全世界推廣。目前全世界建成運(yùn)行H勺曝氣生物濾池已達(dá)

兒百座。

在我國(guó)國(guó)內(nèi)，曝氣生物濾池正處在推廣階段。國(guó)內(nèi)許多科研設(shè)計(jì)單位

對(duì)曝氣生物濾池也進(jìn)行了試驗(yàn)研究。伴隨曝氣生物濾池在世界范圍內(nèi)不停

推廣和普及，諸多學(xué)者在其構(gòu)造形式、功能、啟動(dòng)和濾料等方面進(jìn)行了詳

細(xì)的研究，獲得了諸多成果。近年來(lái)我國(guó)建設(shè)了若干座上向流曝氣生物濾

池（UBAF）,形式有所變化，其構(gòu)造類似給水V型濾池。配水配氣系統(tǒng)設(shè)

于濾池底部，采用鋼筋混凝土濾板和長(zhǎng)柄濾頭。為防止濾料流失，在出水

堰前加設(shè)柵形穩(wěn)流板，出水堰頂面做成斜坡。沖洗方式仍為三段式氣水反

沖洗，需設(shè)反洗水泵。當(dāng)對(duì)出水有脫氮規(guī)定時(shí)，一般需采用兩級(jí)曝氣生物

濾池，通過(guò)控制供氧在濾層內(nèi)分別造就缺氧或好氧環(huán)境，令生物膜上繁殖

口勺優(yōu)勢(shì)菌種分別為好氧異養(yǎng)菌或硝化菌、反優(yōu)化菌，從而到達(dá)除碳及脫氮

目的I。除磷則以化學(xué)絮凝法為主（濾前投加鐵鹽或鋁鹽），濾池內(nèi)聚磷菌在

厭氧與好氧交替狀況下對(duì)污水中磷的過(guò)剩攝取能力進(jìn)行生物除磷為輔。此

外，我國(guó)尚有在給水預(yù)處理上應(yīng)用曝氣生物濾池的范例。它成功地減少了

微污染原水的COD、NH3-N、NCh和AOC,提高出廠水日勺水質(zhì)和生物穩(wěn)定

性。曝氣生物濾池具有流程筒單，水力負(fù)荷及容積負(fù)荷大，占地小，投資

省，運(yùn)行成本較低，出水水質(zhì)好等長(zhǎng)處，合用于大中小型的都市生活污水

以及某些工業(yè)廢水日勺處理，如：啤酒廢水、印染廢水等。

曝氣生物濾池作為一種嶄新的水處理工藝正處在推廣之中。根據(jù)目前

的研究狀況，此后H勺重點(diǎn)研究方向?yàn)椋?/p>

①生物膜的J特點(diǎn)及其迅速啟動(dòng)的方式；

②生物氧化功能和過(guò)濾功能之間的互相關(guān)系；

③反沖洗過(guò)程之生物膜的脫落規(guī)律；

深入拓寬曝氣生物濾池的應(yīng)用范圍，研究其在水深度處理、微污染源

水預(yù)處理、難降解有機(jī)物處理、低溫污水的罐化、低溫微污染水處理問(wèn)題

中怎樣與其他工藝相結(jié)合及其處理效果。

特種濾料時(shí)的研究與生產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化將是曝氣生物濾池在國(guó)內(nèi)大范圍日勺

應(yīng)用的關(guān)鍵。

1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容

本課程設(shè)計(jì)的生活污水流量為30000m3/d,采用水解酸化■上流式曝氣

生物濾池組合工藝為處理措施，通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算得出流程中各構(gòu)筑物日勺建筑

體積及重要構(gòu)筑物的輔助設(shè)施，設(shè)置合理的構(gòu)筑物高程，安排各個(gè)構(gòu)筑物

在整個(gè)污水處理廠口日勺構(gòu)造布局。用上流式曝氣生物濾池工藝處理后，出

水達(dá)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放原則》(GB18918-2023)一級(jí)B原則，處

理后的污水直接排入附近河流。

第2章設(shè)計(jì)闡明

2.1設(shè)計(jì)資料

該廢水處理工藝處理水量為3000()m3/d,出水執(zhí)行GB18918-2023一

級(jí)B原則，處理后的污水直接排入附近河流，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放原則見

表2?1。

表2-1設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及排放原則

COD3SSPH

BOD5crNH3-NPO4-P

mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L

進(jìn)水

30050025122506-9

指標(biāo)

出水

20608(15)1206-9

指標(biāo)

注：①括號(hào)外數(shù)值為水溫＞12℃時(shí)的控制指標(biāo)，括號(hào)內(nèi)數(shù)值為水溫W12℃時(shí)H勺控制指標(biāo)。

②當(dāng)進(jìn)水COD＞350mg/L時(shí)，清除率應(yīng)＞60%；B0D＞160mg/L時(shí)，清除率應(yīng)＞50%。

3

Q=30000m/d=1250m7h=0.347m7s=347L/s,Kz=1.45

Qmax=0.347X1.452。5m3/s(2-1)

2.2工藝流程及其闡明

本工程的設(shè)計(jì)流程如圖2-1所示。

提脫水泵房

升

泵

房

粗格柵細(xì)格柵沉砂池水解池

內(nèi)回流

清水接觸消毒砂濾DN、CN、N濾池初沉池

圖2-1BAF工藝流程圖

污水經(jīng)格柵和沉砂池取出大量日勺漂浮雜物和懸浮物，沉砂池出水匯同

反沖洗排水進(jìn)入水解酸化池，進(jìn)行水解酸化反應(yīng)后進(jìn)入初沉池。初沉池出

水依次進(jìn)入DN曝氣生物濾池、C/N曝氣生物濾池和N曝氣生物濾池，清

除廢水中口勺有機(jī)物、懸浮物和氨氮以及廢水中的I磷。

2.3重要設(shè)備及構(gòu)筑物

本工程的重要構(gòu)筑物的特點(diǎn)、參數(shù)和其重要功能和特點(diǎn)如下：

1、粗格柵

設(shè)置粗格柵的目口勺重要是截留污水中的大塊懸固體，以免其對(duì)后續(xù)處

理單元的機(jī)泵或工藝管線導(dǎo)致?lián)p害。

2、污水提高泵房

從本設(shè)計(jì)方案的工藝高程圖可以看出，污水只考慮?次提高后依次自

流通過(guò)沉砂池、水解酸化池、初沉池、DN反硝化池、C/N曝氣生物濾池、

N曝氣生物濾池，因此在泵的選用上將要充足考慮個(gè)單元構(gòu)筑物日勺阻力殞

失，以確定水泵的最佳揚(yáng)程。

3、細(xì)格柵

細(xì)格柵可清除原水中的細(xì)小漂浮物以及雜物，保證后續(xù)處理流程的I一

般。細(xì)格柵安裝于旋流沉砂池日勺進(jìn)水總渠上，通過(guò)超聲波液位差計(jì)測(cè)定其

前后水位差自動(dòng)開停，柵渣被自動(dòng)耙至渣斗，由渣車人工清運(yùn)。

4、沉砂池

沉砂池有平流式、豎流式、曝氣式和旋流式四種。平流式沉砂池具有

構(gòu)造簡(jiǎn)樸、處理效具好的長(zhǎng)處；豎流式沉砂池是污水由中心管進(jìn)入池內(nèi)后

由下而上流動(dòng)，無(wú)機(jī)物顆粒借重力沉于池底，處理效果一般較差；曝氣沉

砂池是在池時(shí)一側(cè)鼓入空氣，使污水沿池旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，從而產(chǎn)生主流垂直的

向恒速環(huán)流；旋流式沉砂池使運(yùn)用水力渦流使砂和有機(jī)物分開，以到達(dá)除

砂目的。該池型具有投資省、運(yùn)行費(fèi)用低和除砂效果好等長(zhǎng)處。

由于平流式沉砂池占地大，豎流式沉砂池效果差，而曝氣沉砂池預(yù)曝

氣對(duì)后續(xù)生化處理乜許產(chǎn)生影響，本方案采用旋流沉砂池日勺鐘式沉砂池溝

造。

5、水解酸化池

水解酸化池的直要用于截留污水中大部分固體懸浮物、膠體物質(zhì)及生

物濾池時(shí)剩余微生物膜，將其中日勺固體有機(jī)物水解為可溶性有機(jī)物并對(duì)污

水中的有機(jī)物進(jìn)行一定程度的降解。污水在水解作用下，將復(fù)雜、大分子

有機(jī)物斷鏈，難于生物降解的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解日勺物質(zhì)。改善污水

日勺可生化性，降解部分BOD$與COD.以減輕后續(xù)生物濾池的處理負(fù)荷。

6、初沉池

初沉池日勺作用是對(duì)污水中的以無(wú)機(jī)物為主體的比重大的固體懸浮物進(jìn)

行沉淀分離。按水流方向可分為：平流式、輻流式、豎流式、斜板式4種

形式。平流式沉淀效果好、抗沖擊性好、施工簡(jiǎn)樸、造價(jià)較低；豎流式排

泥以便、管理簡(jiǎn)樸、占地面積??；輻流式多為機(jī)械排泥，運(yùn)行很好、管理

較簡(jiǎn)樸、排泥設(shè)備已趨定型；斜板式沉淀效果好、占地小、排泥以便。

由于豎流式合月水量不大、造價(jià)較高；輻流式日勺排泥設(shè)備復(fù)雜、對(duì)施

工質(zhì)量規(guī)定高；斜板式易堵塞、造價(jià)高，故本次設(shè)計(jì)采用平流式初沉池。

7、DN反硝化池

在DN反硝化池中，反硝化菌運(yùn)用污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混

--

合液中帶入口勺大量NO3-N和NO2-N還原為N2釋放至空氣，因此BODs

濃度下降，N03--N濃度大幅度下降，而磷的變化很小。對(duì)于BODs充足且

需要進(jìn)行脫氮的都方污水，從運(yùn)行成本的角度考慮，前置反硝化工藝更為

優(yōu)越。

8、C/N曝氣生物濾池

C/N上流式曝氣生物濾池將水解酸化池出水中的碳化有機(jī)物進(jìn)行好氧

生物降解，并將TKN轉(zhuǎn)化為氨氮進(jìn)行氨氮口勺部分硝化。

9、N曝氣生物濾池（硝化濾池）

N上流式曝氣生物濾池重要用于對(duì)污水中日勺氨氮進(jìn)行硝化脫氮。雖然

他與C/N上流式曝氣生物濾池的處理功能不一樣，但構(gòu)造基本相似。

10、砂濾

砂濾是以天然石英砂作為濾料，對(duì)經(jīng)以上處理后污水做深度處理的水

過(guò)濾處理工藝過(guò)程。它能有效地清除沉淀技術(shù)不能清除口勺水中微小離子和

細(xì)菌。

在其中添加化學(xué)除磷劑來(lái)除磷，以到達(dá)出水指標(biāo)對(duì)磷酸根濃度日勺規(guī)定。

11、清水及接觸池

清水及接觸池直要用于進(jìn)行加藥消毒及儲(chǔ)備一定量日勺處理后達(dá)標(biāo)水，

以提供應(yīng)C/N曝氣生物濾池和N曝氣生物濾池進(jìn)行反沖洗。

12、污泥濃縮池

污泥濃縮是減少污泥含水率、減少污泥體積的有效措施。污泥濃縮重

要減縮污泥口勺間隙ZC污泥濃縮的措施有沉降法、氣浮法和離心法。本次

課設(shè)采用污泥濃縮池。在濃縮池中，固體顆粒借重力下降，水分從泥中濟(jì)

出，濃縮污泥從池底排出。

13、污泥脫水泵房

脫水日勺措施，直要有自然干化法、機(jī)械脫水法和造粒法。本次設(shè)計(jì)采

用機(jī)械脫水法進(jìn)行污泥脫水。

第3章污水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算

3.1污水預(yù)處理部分的設(shè)計(jì)計(jì)算

格柵尺寸計(jì)算圖見圖3?1。

1、粗格柵

取柵條凈間隙b=20mm,柵前水深h=0.5m,過(guò)柵流速v=0.9m/s,格柵

傾角a=60°

(1)格柵間隙數(shù)(n)

_0.5x7sin60

?52個(gè)(3-1-1-I)

bhv-0.02x0.5x0.9

格柵條數(shù)n-l=51(個(gè))

(2)柵槽寬度(B)

設(shè)柵條寬度S=0.01m,則

3=5(〃一1)+加=0.01x51+0.02x52=1.55"(3-1-1-2)

(3)進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度(h)

設(shè)進(jìn)水渠寬Bi=1.5m,a|=20。

B-B.1.55-1.5…

-----L=---------?0.07777(3-1-1-3)

2吆/2為20°

(4)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分的長(zhǎng)度出)

=-/,=0.035/7?(3-1-1-4)

221

(5)通過(guò)格柵時(shí)水頭損失(hi)

柵條斷面為銳邊矩形斷面，￡=2.42

(s4/3/

-----s\na-k

2g

4/3

0.01、()92

=2.42xx^—xsin60>x3(3-1-1-5)

<0.02；2x9.8

=0.103/7?

⑹柵后槽總高度(H)

設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m

H=h+hi+h2=0.5+0.103+0.3=0.903m(3-1-1-6)

⑺柵槽總長(zhǎng)度(L)

(柵前渠道深Hi=h+h2=O.5+O.3=0.8m)

H

L=/i+/)+1.0+0.5+、

tga

QQ

=0.07+0.035+1.0+0.5+——(3-1-1-7)

吆60,

x2.07m

(8)每日柵渣量(W)

在格柵間隙20mm的狀況下,設(shè)柵渣量為每lOOOn?污水產(chǎn)0.08m3

卬二864(X)

1000Kz

_86400x0.5x0.08

~~1000.1.45-(3?1-1?8)

p2.38m3/4

因W>0.2m3/d,因此宜采用機(jī)械清渣。

2、細(xì)格柵

取柵條凈間隙b=8mm,柵前水深h=0.3m,過(guò)柵流速v=0.8m/s,格柵傾

角a=60°

(1)格柵間隙數(shù)(n)

n二QmaWsina=0.5xJsin60°242個(gè)

(3-1-2-1)

bhv().008x().3x().8

格柵條數(shù)n?l=241(個(gè))

(2)柵槽寬度(B)

設(shè)柵條寬度S=0.01m,則

B=S(n-1)+加=0.01X241+0.008x242=4.346帆(3-1-2-2)

(3)進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度(1。

設(shè)進(jìn)水渠寬Bi=4m,%=2()。

B一44.346-4..

--------L=-------------x0.48m(3-1-2-3)

2吆q2fg20

(4)柵槽與出水渠道連接處H勺漸窄部分H勺長(zhǎng)度(I*

2=4=0.24/n

(3-1-2-4)

乙

(5)通過(guò)格柵的水頭損失(hl)

柵條斷面為銳邊矩形斷面，P=2.42

IQ

匚?sinaM

72g

(0.01、4/3nQ2

=2.42xx——xsin60°x3(3-1-2-5)

().008)2x9.8

=0.276/w

⑹柵后槽總高度(H)

設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m

H=h+hi+h2=0.3+0.276+0.3=0.876m(3-1-2-6)

(7)柵槽總長(zhǎng)度(L)

H

L=L+/、+1.()+().5+—^

~tga

=0.48+0.24+1.0+0.5+03+03

(3-1-2-7)

取60’

2.57m

(8)每日柵渣量(W)

在格柵間隙20mm的狀況下，設(shè)柵渣量為每1000m污水產(chǎn)0.1m3

卬二的400?！?/p>

1000,Kz

86400x0.5x0.1

(3-1-2-8)

1000-1.45

x298m'/d

因W>0.2m3/d,因此宜采用機(jī)械清渣。

3、沉砂池

本方案采用旋流沉砂池H勺鐘式沉砂池構(gòu)造。

本工程設(shè)計(jì)流量為Qd=347L/S,Qmax=5OOL/S,因此選用型號(hào)550日勺鐘式

沉砂池2個(gè)，尺寸圖及各部分詳細(xì)尺寸見表3-1和圖3-2o

表3-1鐘式沉砂池各部分尺寸表

單位：m

流量

型號(hào)ABCDE

(L/S)

5505303.651.50.7501.500.40

型號(hào)FGHJKL

55()1.700.600.510.58().801.45

4、水解酸化池

水解酸化池進(jìn)、出水重要指標(biāo)及清除率估計(jì)如下表3-2。

表3-2水解酸化池進(jìn)、出水重要指標(biāo)及清除率

BODCODcrNH3-NPO?-PssPH

項(xiàng)目5

mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L

進(jìn)水水質(zhì)30050025122506-9

出水水質(zhì)27042525122006-9

清除率(％)1015——20——

(1)水解酸化池池體計(jì)算

取水力停留時(shí)間HRT=4h,Q=30000m3/d=1250m3/h

水解酸化池有效容積：

3

V行效=(97=1250x4=5000m(3-1-4-1)

池內(nèi)上升流速V上升一般控制在0.8?1.8m/h,本設(shè)計(jì)取人升=1.2m/h,

則有效高度為：

=n卜開,WR7=1.2x4=4.8m(3-1-4-2)

為保證污水進(jìn)入池內(nèi)后能與活性污泥層迅速均勻地混合，因此本設(shè)計(jì)

在池體下部專門設(shè)有多槽布水區(qū)，每條布水槽日勺截而為上寬下窄日勺體型，

高度為0.9m,下部水力流速為2.2m/h,上部水力流速為1.6m/h。

實(shí)際有效高度為

H有弛=W.+0.9=4.8+0.9=5.7m(3-1-4-3)

rjAX*

取超高為0.5m,則實(shí)際總高度為

H=H有淑+0.5=5.7+0.5=6.2m(3-1-4-4)

按有效池容計(jì)算，水解池有效截面積為：

S截面尸V有效/"有效=5000/5.7=877.2m2(3-1-4-5)

按上升流速計(jì)算，水解池有效截面積為：

2

S截面2=QJ"卜升=1250/1.6=781.25m(3-1-4-6)

取較大值，則截面積為877.20?,2格池子，矩形共壁，則:

長(zhǎng)X寬=22mX2()m；

⑵水解酸化池I肉排泥系統(tǒng)

3

污泥含水率為99%,取Y=0.15kgss/BOD5,p=lg/cm,則污泥的體積

為：13.5m3/do

5、初沉池

初沉池進(jìn)、出水重要指標(biāo)及清除率估計(jì)如下表3-3。

表3-3初沉池進(jìn)、出水重要指標(biāo)及清除率

BODCODcrNH3-NPO?-PssPH

項(xiàng)目5

mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L

進(jìn)水水質(zhì)27042525122006-9

出水水質(zhì)2433402512406-9

清除率(％)1020——80——

設(shè)計(jì)人口25()000人，沉淀時(shí)間1.5h,采用鏈帶式刮泥機(jī)。

⑴池子總面積

設(shè)表面負(fù)荷q'=2.0m3/(m2?h),設(shè)計(jì)流量Qmax=0.503m3/s,則

F=a,*x3600=0.5x3600=900m2

q'2.0(3-1-5-1)

⑵沉淀部分有效水深

設(shè)沉淀時(shí)間L5h,則

h2=eft=2x1.5=3.0m(3-1-5-2)

⑶沉淀部分有效容積

V=Qmax'x3600=0.5x1.5x3600=2700m3(3-1-5-3)

⑷池長(zhǎng)

設(shè)水平流速v=4.60mm/s,則

￡=vrx3.6=4.6x1.5x3.6=25m(3-1-5-4)

⑸池子總寬

B=F/L=900/25=36m(3-1-5-5)

設(shè)每個(gè)池子寬b=4.5m,則池子個(gè)數(shù)

〃=9=36/4.5=8(個(gè))(3-1-5-6)

校核長(zhǎng)寬比和長(zhǎng)深比

L/b=25/4.5=5.6>4（符合規(guī)定）

L/h0=25/3=8.3>8（符合規(guī)定）

⑹污泥部分需要日勺總?cè)莘e

設(shè)T=2d,污泥量為25g/（人-d）,污泥含水率95%,則

(3-1-5-7)

SNT

V'=-=0.5X250000X2.0/1000m3=250m3

1000(3-1-5-8)

每格池污泥所需容積

V'a

M3

V=—=250/8=32m(3-1-5-9)

n

⑺污泥斗容積

污泥斗底采用500X500mm,上口采用4500X4500mm,污泥斗斜壁

與水平面夾角為60°,則污泥斗高度

45-05

hM=tan60=3.46m

42(3-1-5-10)

污泥斗容積

JJ

=-x3.46x(4.52+0.52+74.52X0.52)

(3-1-5-11)

=26m3

⑻污泥斗以上梯形部分污泥容積，設(shè)池底坡度為0.01,則

梯形部分高度均''=(&+。3-0.45)x0.01=0.208m(3-1-5-12)

梯形上底邊長(zhǎng)4=25+0.3+0.5=25.8〃？(3-1-5-13)

梯形下底邊長(zhǎng)4=b=4.5m(3-1-5-14)

梯形部分污泥容積匕'=(k^)h4力=14〃?3(3-1-5-15)

~2

⑼污泥斗和梯形部分污泥容積

匕‘+匕'=26+14=40m3>32m3(3-1-5-16)

⑩池子總高度

設(shè)超高4=0.3〃2,緩沖層高度/23'=0.5"，

乩=〃4'+〃J=0.208+3.46=3.67相，則

H=+h2+〃3+—=0.3+3.0+0.5+3.67=7.47/n(3-1-5-17)

3.2曝氣生物濾池的設(shè)計(jì)計(jì)算

1、C/N曝氣生物濾池

(1)C/N曝氣生物濾池池體/、J設(shè)計(jì)

C/N曝氣生物濾池池體的設(shè)計(jì)按有機(jī)負(fù)荷法計(jì)算，并用COD有機(jī)負(fù)

荷和水力負(fù)荷進(jìn)行校核。

C/N上向流曝氣生物濾池進(jìn)出水重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)清除率如表3-4o

表3-4C/N上向流曝氣生物濾池進(jìn)出水重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)清除率

單位：mg/L

項(xiàng)目

BOD5CODcrNHj-Nss

進(jìn)水水質(zhì)2433402540

出水水質(zhì)60.751022020

清除率(％)75702050

本設(shè)計(jì)中『、J污水量為Q=3()()()()m3/d,在C/N曝氣生物濾池中，每天所

要清除的BODs量為：

△%°o=(Q?AC")/1000

=30000x(243-60.75)/1000(3-2-1-1)

=5467.5必/d

取BOD5有機(jī)負(fù)荷q8oo=2kgBOD/("產(chǎn)濾料,則所需的濾料體積

為：

3

匕虛料=AWBOD/QBOD=5467.5/2=2733.75m(3-2-1-2)

采用COD有機(jī)負(fù)荷進(jìn)行校核：

當(dāng)濾料體積為2733.75n?時(shí)，每天經(jīng)C/N曝氣生物濾池清除的COD

重量為：

△Wc"(Q"w)/i。。。

=30000x(340-102)/1000(3-2-1-3)

=1140kg/d

C/N曝氣生物濾池內(nèi)的ICOD負(fù)荷為：

=

QCODAWc。。慮料

=7140/2733.75(3-2-1-4)

=2.6汰且。0。/(加3濾料?4)

因QCOD<6攵gB。。/(加3濾*斗?d),滿足規(guī)定。

根據(jù)國(guó)內(nèi)外已建成并運(yùn)行的曝氣生物濾池的實(shí)際狀況，該工程取濾料

層高度為H濾料=4.5m,則曝氣生物濾池的截面積計(jì)算如下：

S截面=V濾料/H就料=2733.75/4.5=607.5/n2(3-2-1-5)

設(shè)8格池子，則單池面積：

3

fc/N=S截面/〃=607.5/8?76m(3-2-1-6)

矩形共壁，長(zhǎng)：<寬=l()mx7.6m。

空塔水力負(fù)荷校核：

q水力=。/s截面

=30000/(6()7.5x24)(3-2-1-7)

=2.06/n3/(m2?/?)<4.5m3/(w2?/?)

滿足規(guī)定。

為考慮進(jìn)入濾池廢水均勻地流過(guò)濾料層，在濾料承托層下部設(shè)計(jì)緩沖

配水室，取H配水=1.2m,并在配水室池壁考慮設(shè)置檢修人孔；此外考慮到

濾池反沖洗時(shí)濾料膨脹，在濾料層上部保證有0.8~1.0m的清水區(qū)，本設(shè)計(jì)

取清水區(qū)高度H清水二0.8m；取濾料層超高H超高二0.5m,承托層高H承托二0.3m,

則濾池總高為：

H="濾料+"配水+"清水+"超高+"承托

=4.5+1.2+0.8+0.5+0.3(3-2-1-8)

=7.3m

污水在曝氣生物濾池濾料層H勺空塔停留時(shí)間為:

to=4.5/2.O6^2.2h(3-2-1-9)

根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，濾池在裝滿濾料后，廢水在濾料層中的實(shí)際停留

時(shí)間約為空塔停留時(shí)間的1/2左右，即l.lho

(2)C/N曝氣生物濾池配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一般濾池的I配水系統(tǒng)有大阻力、中阻力和小阻力三種形式，曝氣生物

濾池的配水系統(tǒng)一般采用小阻力形式。對(duì)于都市污水處理廠，采用小阻力

配水形式中H勺濾頭配水形式，考慮到曝氣生物濾池采用氣水聯(lián)合反沖洗，

因此濾頭采用長(zhǎng)柄濾頭，長(zhǎng)柄濾頭在正常運(yùn)行時(shí)起均勻布水、布?xì)庾饔谩?/p>

曝氣生物濾池所選用的長(zhǎng)柄濾頭為HQ-1型，濾水帽、濾水管為一體

成型，每個(gè)濾頭共有濾縫20條，每條濾縫Lx3=(8x2)±0.05〃"〃，濾縫

總面積為3.2cn?/個(gè)。每平方米布置36個(gè)濾頭，開孔率3=1.152%,流量

系數(shù)Q=0.8。每格濾池日勺水力負(fù)荷nB=0.8L/(m2?s),則濾池中污水通過(guò)

配水系統(tǒng)日勺水頭損失為：

/?,=[(%/M)2/2g]xl0Y=3.85x107"?(3-2-1-10)

本設(shè)計(jì)中，濾池每平方米布置36個(gè)濾頭，每格間距為150mm。

(3)C/N曝氣生物濾池布?xì)庀到y(tǒng)日勺設(shè)計(jì)

在曝氣生物濾池日勺設(shè)計(jì)中，布?xì)庀到y(tǒng)包括正常工作時(shí)時(shí)曝氣系統(tǒng)和濾

池反沖洗時(shí)H勺布?xì)庀到y(tǒng)。

①曝氣系統(tǒng)

本工程設(shè)計(jì)采月生物濾池專用日勺單孔曝氣器，該曝氣器是針對(duì)曝氣生

物濾池的特點(diǎn)專門研制H勺，具有空氣擴(kuò)散效果好，氧H勺運(yùn)用率高，在濾料

中不易堵塞的特點(diǎn)。

C/N曝氣生物濾池時(shí)供氧量包括清除污水中BOD日勺需氧量和氨氮部

分硝化的需氧量?jī)刹糠帧?/p>

C/N曝氣生物濾池清除污水中單位重量日勺BOD的需氧量為:

A/?。=0.82A5gOD/TBOD+O-32SO/TSOD

=0.82x(243-60.75)/243+0.32x40/243(3-2-1-11)

=l.Mg

即清除IkgBOD需提供l.lkgCh，則C/N曝氣生物濾池每天清除BOD

需提供的總氧量為:

R()=Q'卜5BOD,樂(lè)0

Q000X(243-60,75)

=3XL1(3-2-1-12)

1000

=6014.25依

在C/N曝氣生物濾池中TKN將轉(zhuǎn)化成氨氮，使得污水中實(shí)際H勺氨氮

濃度升高，約為38mg/L,規(guī)定出水氨氮量為2()mg/L,則氨氮部分硝化每

天的需氧量為:

RN=Q-4.57No

=30000x4.57x(38-20)/l000(3-2-1-13)

=2467.8心

則清除污水中的BOD日勺需氧量和氨氮部分硝化日勺需氧量標(biāo)態(tài)(合計(jì))

為：

ZR=R。+RN=6014.25+2467.8=8482.05依(3-2-1-14)

當(dāng)濾池氧的運(yùn)月率為EA=3()%時(shí)，從濾池中逸出氣體中含氧量的百分

率為：

0二21(1-上)21x(1-0.3)

=15.7%(3-2-1-15)

'79+21(1-")79+21(1-0.3)

當(dāng)濾池水面壓刀為P=1.013X105Pa,曝氣器安裝在濾池水面下H=4.5m

時(shí)，曝氣器處的絕對(duì)壓力為：

Ph=P+9.8xl()3"

=1.013xl05+9.8xl03x4.5(3-2-1-16)

=1.454x1()5Pa

則當(dāng)水溫為25C時(shí)，清水中的飽和溶解氧濃度為Cs=8.4mg/L,則25℃

時(shí)濾池內(nèi)混合液溶解氧飽和濃度日勺平均值為:

C0+Pb

JCw〃(25))

,422.026X105

0<15.71.454、

=8.4x(-----+-------)(3-2-1-17)

422.026

=9AlmgiL

當(dāng)水溫為25℃時(shí)，C/N曝氣生物濾池實(shí)際需氧量R為:

對(duì)于都市生活污水，a=08夕=09p=1.0,且假定出水溶解氧濃度

為3mgL,

R=______ER.%(25)

一.10243[3”加

8482.05x9.17

(3-2-1-18)

0.8x1.024(25-20)x(0.9xl.0x8.4-3)

=18924.67^/t/

C/N曝氣生物濾池總供氣量為:

1^7

0.3x30xl00

210274.1Im3/J(3-2-1-19)

8761.42m3//i

146.02m3/min

每格單孔膜濾池專用曝氣器供氣量為0.2?0.3】//（個(gè)人），取曝氣器供

氣量為0.25m%個(gè)由），則C/N曝氣生物濾池需曝氣器數(shù)量為:

n=SGs/0.25=8761.42/0.25=35045.68個(gè)(3-2-1-20)

②反沖洗布?xì)庀到y(tǒng)

C/N曝氣生物濾池的反沖洗采用氣水聯(lián)合反沖洗，反沖洗過(guò)程通過(guò)

EPT-1型長(zhǎng)柄濾頭完畢。

(4)濾料層、承托層

本次課程設(shè)計(jì)的曝氣生物濾池中選用了球形陶粒作為濾料。由于進(jìn)入

C/N曝氣生物濾池的污水為水解酸化池出水，其中具有一定量的懸浮物，

C/N曝氣生物濾池的作用除了清除污水中附有機(jī)物和部分氨氮硝化外，還

需對(duì)懸浮物進(jìn)行截留，因此選用直徑①3?5mmH勺球形陶粒濾料?，按級(jí)配填

裝。

由于陶粒粒徑較小，為防止濾頭堵塞，須在陶粒層下部設(shè)置承托層，

選用鵝卵石。

(5)濾池出水系統(tǒng)

C/N曝氣生物濾池出水系統(tǒng)采用單側(cè)出水，并在出水口設(shè)計(jì)為60°斜

坡和設(shè)置柵形穩(wěn)流板。

2、N曝氣生物濾池(硝化濾池)

N曝氣生物濾池重要用于對(duì)污水中的氨氮進(jìn)行硝化脫氮。N曝氣生物

濾池與C/N曝氣生物濾池日勺構(gòu)造完全相似。

⑴N曝氣生物濾池池體日勺設(shè)計(jì)

N曝氣生物濾池r內(nèi)設(shè)計(jì)按硝化負(fù)荷法計(jì)算。N曝氣生物濾池進(jìn)、出水

重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)清除率見表3-5o

表3-5N曝氣生物濾池進(jìn)、出水重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)清除率

單位：mg/L

項(xiàng)目SS

BOD5CODcrNH3-N

進(jìn)水水質(zhì)60.751022()20

出水水質(zhì)24.351810

清除率(％)60506050

N曝氣生物濾池中每天因此清除日勺氨氮重量為：

=30000X(20-8)/1000(3-2-2-1)

=360kg/d

則所需濾料體積計(jì)算如下：

對(duì)于一般都市污水，濾料表面負(fù)荷€1叼_3=0.4g/(，/?d)

噴料二△=360/0.4=900m3(322?2)

取濾料層高度為H濾料=2.5m,則N曝氣生物濾池H勺截面積計(jì)算如下：

S被面=匕慮料/”濾料=900/2.5=360m2(3-223)

設(shè)8格池子，則單池面積：

3

fN=S豉面/〃=360/8=45m(3-2-2-4)

設(shè)成矩形池，長(zhǎng)X寬=7.5mX6m。

水力負(fù)荷校核如下：

4水力=Q/S戕而=30000/(360x24)=3.47m3/(m2?〃)(3-2-2-5)

滿足規(guī)定。

濾料承托層下部設(shè)緩沖配水室，取H杷水=1.2m,清水區(qū)高度H清水=0.8m,

濾池超昌H超高=().4m,承托層局H承托=().2m,則濾池總局為：

H="濾料+"配水+"清水+"超高+"承托

=2.5+1.2+0.8+0.4+0.2(3-226)

=5.1m

空塔水力停留時(shí)間ti=5.1/3.47=1.47h

實(shí)際水力停留時(shí)間t2=l/2ti=0.735h

(2)N曝氣生物濾池配水系統(tǒng)

N曝氣生物濾池系統(tǒng)的作用與C/N曝氣生物濾池相似，也采用EPT-1

型長(zhǎng)柄濾頭，每平方米布置36個(gè)濾頭，開孔率0=1.152%,流量系數(shù)a=0.8,

(m2.s),

每格濾池日勺水力負(fù)荷MB=0.964L/則濾池中污水通過(guò)配水系統(tǒng)的水

頭損失為：

264

hi=l(//fi/a/3)/2g\x\0=5.58x10m(3-2-2-7)

濾池每平方米布置36個(gè)濾頭，每格間距為

(3)N曝氣生物濾池布?xì)庀到y(tǒng)

①曝氣系統(tǒng)

N曝氣生物濾池的供氧量包括氨氮硝化的需氧量和清除污水中剩余

BODaJ需氧量?jī)刹糠帧?/p>

N曝氣生物濾池清除污水中單位重量的BOD的需氧量為:

△&=O.SZAS^p/TBOD+O.325o/TBOD

=0.82x(60.75-24.3)/60.75+0.32x20/60.75(3-228)

=0.597kg

即清除IkgBOD需提供0.501kgO2,則N曝氣生物濾池每天清除BOD

需提供H勺總氧量為:

=Q，bSBOD*

_30000X(60.75-24.3)

-xUQV/(3-229)

1000

=652.82kg

氨氮硝化每天『、J需氧量為:

=04.57N0

=30000x4.57x(20-8)/l000(3-2-2-10)

=1645.2必

則清除污水中的BOD日勺需氧量和氨氮部分硝化的需氧量標(biāo)態(tài)(合計(jì))

為:

ER=R()+RN=652.82+1645.2=2298.02kg(3-2-2-11)

當(dāng)濾池氧『、J運(yùn)月率為EA=3()%時(shí)，從濾池中逸出氣體中含氧量日勺百分

率為:

21(1-J)21x(1-03)

=15.7%(3-2-2-12)

°,=79+21(1—J)79+21(1-0.3)

當(dāng)濾池水面壓刀為P=l.O13xl()5pa,曝氣器安裝在濾池水面下H=3.8m

時(shí)，曝氣器處時(shí)絕對(duì)壓力為：

=P+9.8xl03/7

Ph

=1.()13X1()5+9.8X1x3.8(3-2-2-13)

=1.385x1()5pa

則當(dāng)水溫為25c時(shí)，清水中的飽和溶解氧濃度為G=8.4nig/L,則25c

時(shí)濾池內(nèi)混合液溶解氧飽和濃度的平均值為:

'=C(―-4-________2、

皿(25)$(422.026X10')

15.71.385、

8.4x(H--------)(3-2-2-14)

2.026

=8.88mg/L

當(dāng)水溫為25℃時(shí)，C/N曝氣生物濾池實(shí)際需氧量R為:

對(duì)于都市生活污水，?=0.8,4=0.9,夕=1.0,且假定出水溶解氧濃

度為4mgL,貝lj：

R=ER'C.M25)

—81.0245癡C“G]

_______________2298.02x8.88

(3-2-2-15)

"().8x1.024(25-20)x(0.9x1.0x8.4-4)

=6357.14版/d

N曝氣生物濾池總供氣量為:

R

￡G、=

0.3EA

6357.14

xlOO

0.3x30

之70634.89m3/1(3-2-2-16)

X2943.12/n3/h

x49.05〃//min

N曝氣生物濾池內(nèi)曝氣器按每平方米36個(gè)布置，布置間距為150mm,

則N曝氣生物濾池需曝氣器數(shù)量為：

n=SGVx362943.12x36=12960個(gè)(3-2-2-17)

實(shí)際每個(gè)曝氣潛供氣量為0.227n?/(個(gè).h)。

②反沖洗布?xì)庀到y(tǒng)

N曝氣生物濾池的反沖洗采用氣-水聯(lián)合反沖洗，反沖洗過(guò)程通過(guò)

HQ-1型長(zhǎng)柄濾頭完畢。

(4)濾料層、承托層：同C/N相似。

(5)濾池出水系統(tǒng)：同C/N相似。

3、DN濾池(反硝化濾池)

DN濾池在進(jìn)行反硝化反應(yīng)來(lái)脫氮的同步也減少了污水中的有機(jī)物

質(zhì)，為后續(xù)日勺硝化反應(yīng)發(fā)明了條件。DN灌池不需要曝氣系統(tǒng)，除此以外

其與N曝氣生物濾池的構(gòu)造基本相似。

(1)DN濾池池體的J設(shè)計(jì)

由硝化反應(yīng)可知N池清除的)NH3-N轉(zhuǎn)化為NO3-N時(shí)比例是1:0.98,

則DN池進(jìn)水的NOrN為11.76mg/Lo

DN濾池的設(shè)計(jì)按反硝化負(fù)荷法計(jì)算。DN濾池進(jìn)、出水重要指標(biāo)及

設(shè)計(jì)清除率見表3-5o

表3-5DN濾池進(jìn)、出水重要指標(biāo)及設(shè)計(jì)清除率

單位：mg/L

項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)出水水質(zhì)清除率(％)

N03-N11.761.17690

DN濾池中每天因此清除歐I硝氮重量為：

A^-^e-AC^/1000

=30000x(11.76-1.176)/1000(3-2-3-1)

=317.52kg/d

所需濾料體積，取濾料容積負(fù)荷為0.8kg/(m3/d)，則：

乂謝斗=△叱\%-N/C1