上流式曝气生物滤池工艺设计论文

上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文11、前言毕业设计是在本科生完成教学计划所规定的全部课程后进行的最重要的也是最后一个的实践性教学环节。它能使学生初步掌握本专业工程设计的内容、计算方法、设计步骤与某些技巧，为毕业后的专业工作奠定必要的基础。它还可以使学生综合运用和深化所学的理论知识，并且较完整地将所学的专业知识应用于实际，培养学生独立分析与解决问题的能力，使其受到工程师的基本训练。毕业设计又是以前各教学环节的继续、深化、总结与检验。其效果将直接影响毕业生的质量，所以我们要本着严谨的态度对待这次设计。随着水环境污染、水体富营养化、节水问题的尖锐化以及公共环境意识的增强，越来越多的国家和地区制定了更严格的排放标准。我国正在执行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）就对N、P等污染物的去除提出了较高的要求。而现有城市污水处理中的活性污泥法难以达到该要求。为此，必须建立新的污水厂或对现有污水厂进行改造，使之具有脱N除P的功能。同时，我国的污水处理厂多数建在城市的郊区。城区中心大量的废水输送到郊区的污水处理厂，费用很高，其投资占水处理总投资的80%，同时，建在城区的污水厂的土地使用及传统的污水处理厂不可避免地要产生异味和噪音等诸多客观问题，这就使得水处理技术人员必须寻找新的污水处理技术来解决这些问题。若能采用处理效率高、占地面积小、能耗低的污水处理技术来实现城区污水就地处理与回用，意义十分重大。表1-1各工艺方法比较工艺方法优点缺点曝气生物滤池a．较小的池容和占地；b．高质量的出水；c．简化流程；d．基建费用和运转费用低；e．微机自动化控制；f．可靠性高。a.进水有机物过高可能造成细菌大量繁殖，容易培养滤料。SBRa.处理构筑物少，可省去二沉池；b.一般不需要调节池；c.运行方式灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。a.反应器容积利用率低；b.水头损失大；c.不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文2d.设备利用率低；e.对管理人员技术素质要求较高。氧化沟a.进出水装置简单；b.BOD负荷低，处理水质良好；污泥产率低，排泥量少；c.污泥龄长，具有脱氮的功能。a.在实际的运行过程中，存在污泥膨胀、泡沫、污泥上浮、流速不均及污泥沉积等一系列的问题。A2/Oa.厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境和不同种类的微生物细菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能；b.在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也不少于同类其他工艺。a.难以同时取得良好的脱氮除磷效果；b.A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高。综上所述，鉴于曝气生物滤池工艺的各种优势，本次设计处理城市污水采用曝气生物滤池方法。2、设计任务及工程概况2.1设计水量及水质2.1.1设计水量⑴生活污水量1Q污水处理量：Q=5万m3/d其中：生活污水占80%，为4万m3/d；工业废水占20%，为1万m3/d。根据《居住区用水定额》差得，人均生活用水量为90~125L/人.d，本次设计设计人均生活用水量q=100L/人.d，城市混合污水变化系数k日=1.1，k总=1.4；城市公共建筑污水量按城市生活污水量的25%。由方程321QQQQ式中：Q1------城市生活污水量，m3；上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文32Q-----城市公共建筑污水量，m3；3Q-----工业废水量，m3。由方程可以算出设计人口N：50000=N100103+25%N100103+20%50000求得N=32万人因为：k日=平均日平均时污水量最大日平均时污水量；k总=最大日平均时污水量最大日最大时污水量；k总=k日k时=平均日平均时污水量最大日最大时污水量。所以：最大日平均时污水量=平均日污水量k日最大日最大时污水量=平均日平均时污水量k总①生活污水量1Q东北地区某市设计人口N=32万人，居住建筑内有排水设备和淋浴设备。NqQ1（公式2—1）=32100103=3.2万m3/d②城市公共建筑污水量Q22Q=25%1Q（公式2—2）=25%3.2=0.8万m3/d③工业污水量3Q3Q=（%20121QQ）20%（公式2—3）上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文4=（%2018.02.3）20%=1万m3/d④最大日污水流量Q日=Qk日=51.1=5.5万m3/d最大时污水流量Q时=Qk总=51.4=7万m3/d⑵污水量情况详见下表表2—1污水流量项目万m3/d万m3/hm3/s平均日50.208330.5787最大日5.50.22920.6366最大日最大时70.29170.81022.1.2设计水质进水水质：BOD5=280mg/L,SS=240mg/L,TN=35mg/L,TP=12mg/L。出水水质：BOD530mg/L,SS30mg/L,TN9mg/L,TP4mg/L。2.2设计当量人口2.2.1设计人口21NNN（公式2—4）式中：N1------居民区人口（32万人）；N2-----工业污水的当量人口；上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文5N--------设计人口。⑴设计人口N=asQC（公式2—5）式中：C-----水中SS和BOD5的浓度（g/m3或mg/L）；Q-----平均日混合污水量（5万m3/d）；as-----每人每天产生SS或BOD5的量（g/人.d）。算式C中SS一般产生35~40mg/L,本设计取40mg/L；BOD5一般取20~35mg/L，本设计取30mg/L。①按SS浓度计算设计人口Nss=asQCss（公式2—6）=405240=30万人②按BOD5浓度计算设计人口N5BOD=asQCBOD5（公式2—7）=305280=46.67万人⑵当量人口①SS当量人口Nss=32-30=2万人②BOD5当量人口N5BOD=46.67-32=14.67万人上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文63、工艺方案的确定3.1方案制定的原则⑴采用稳定妥当的处理工艺，经济合理，安全可靠。⑵布局合理，投资低，占地少，减少占地面积。⑶降低能耗与处理成本。⑷综合利用无二次污染。⑸尽量利用处理的产物。⑹适合国情，提高自动化的管理水平。3.2污水处理工艺流程的确定3.2.1厂址及地形资料⑴选择厂址时应考虑的因素①厂址应选在地质较好的地方。②处理厂应尽量少占土地或不占良田。③要考虑周围环境卫生条件，污水处理厂应设置在城镇中给水水源的下游，并考虑在夏季主风向的下方。距离城镇或生活区在300m以上，并便于以后的污水用于农田灌溉等。在工厂企业内的废水处理站，对环境若没有显著影响，最好设置在紧靠废水发生处。④处理厂应设在紧靠近电源的地方，并考虑排水，排泥的方便。⑤处理厂应选择在不受污水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。⑵本厂的一些资料①该厂区所在地区的面积标高38.5m，主导风向夏季为南风。上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文7②厂区面积为58761m2。③设计地震强度为七度。3.2.2气象资料与水文资料东北处北温带，属中纬度大陆性季风气候，四季分明。冬季寒潮侵袭，由段时严寒，多偏北风；夏季温湿多雨，多东南风；春秋两季多东南风和西北风。全年主导风向为南风，平均风速3.3m/s，最热月份平均气温为24.8度，最冷月份平均气温为－20.6度，全年平均7.4度。地面冻结深度1.0－1.2m。3.2.3处理工艺流程的选择⑴选择处理工艺流程应考虑哪些问题污水处理工艺流程选定，主要以下列各项项目因素为依据：污水处理程度：这是污水处理工艺流程选定的主要依据，而污水的处理程度又主要取决于污水的出路。排放水体，这是处理水最常采用的途径，也是处理水的“自然归宿”，当处理排放水时，污水处理程度可考虑用以下几种方向进行确定：①水体的水质标准确定；②按城市污水处理厂所能达到的处理程度确定；③考虑收纳水体的稀释能力和自净能力；④工程造价与运行费用；⑤当地的各项条件；当地的地形、气候等自然条件也对污水处理工艺流程的选定具有一定的影响。⑥原污水的水量与污水流入工程；工程施工的难易程度和运行管理的技术条件也是选定处理工艺流程需要考虑的因素。3.2.4可行性方案的比较、工艺的优点上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文8国内外城市污水处理厂采用的二级生物工艺中绝大部分为活性污泥法。这种方法能较有效的去处污水中的主要污染物质。城市二级污水处理常用的工艺方法有：普通曝气法、阶段曝气法、A/O除磷工艺、A2/O除磷脱氮、氧化沟法，针对以上几种污水处理工艺不足，近些年来研制开发了曝气生物滤池，并针对东北某地区污水水质处理出水要求，选择了曝气生物滤池为处理工艺。曝气生物滤池又被称为第三代生物滤池。曝气生物滤池采用人工强制曝气，代替自然通风；采用粒径小、比表面积大的滤料，显著提高了生物浓度；采用生物处理与过滤处理联合方式，省去了二次沉淀池；采用反冲洗的方式，免去了堵塞的可能，同时提高了生物膜的活性；采用生化反应和物理过滤联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。由于它具有生物氧化降解和过滤的双重作用，因而可获得很高的出水水质，可达到回用水水质标准，适用与生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。⑴曝气生物滤池的特点①较小的池容和占地面积。曝气生物滤池的BOD5容积负荷可达到5－6kgBOD5/(m3.d),是常规活性污泥或接触氧化法的6－12倍，所以它的池容和占地面积具有活性污泥和接触氧化法的1/6左右，大大节省了占地面积和大量的土建费用。②高质量的处理水。在BOD5容积负荷为6kgBOD5/(m3.d)时，其出水SS与BOD5可保持在60mg/l以下，远远低于国家《污水排放标准》之一的标准。③简化处理流程。由于曝气生物滤池对SS的生物截留作用，使出水中的活性污泥很少，故不需设置二沉池，处理流程简化，使占地面积进一步减少。④基建费用、运转费用低。由于技术流程短，占地省，使基建费用大大低于常规二级生物处理。⑤管理简单。曝气生物滤池抗冲击负荷能力强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度，因此日常运行简单，处理效果稳定。⑥设施可间断运行。由于大量微生物生长在粒状填料粗糙的孔的内部和表面，上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文9微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行。3.2.5工艺流程图3.3主要构筑物的选型3.3.1格栅在泵前和泵后各设置一道格栅，泵前为粗格栅，泵后为细格栅，由于水量大，故采用机械格栅。3.3.2泵房考虑到水利条件和工程造价，及布局的合理性，采用长方形泵房，集水池与机器间合建水泵及吸水管的充水采用自灌式，泵房的位置选用半地下式泵房。3.3.3沉砂池有平流式、竖流式、和辐流式3种，考虑到平流式沉砂池的优点，且主要应用在中型污水处理厂故采用此法。3.3.4初沉池考虑到平流式沉淀池沉淀效果好；对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；施工粗格栅进水泵房细格栅3D反应池曝气生物滤池清水池压榨机压榨机压榨机城市污水鼓风机加氯间砂水分离污泥浓缩机械脱水PAM栅渣外排污水外排图1曝气生物滤池工艺流程上流式曝气生物滤池工艺设计学士学位论文10简易，造价较低，并且适用大、中、小型污水处理厂，所以采用平流式沉淀池。3.3.5曝气生物滤池曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS、COD、BOD、硝化、氨氮的转化、去除AOX的作用，其最大的特点是集生物氧化和截留悬浮物于一体，节省了后续二沉池，也保证处理效果前提下使处理工艺简化。此外，曝气生物滤池工艺有机物容积负荷高，水利负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，能耗及运行成本低，同时该工艺出水水质高。3.3.6接触池污水排放前应消毒，所需在曝气生物滤池后设置接触池进行消毒。3.3.7污泥浓缩池本设计采用重力浓缩池的连续浓缩法，主要用于浓缩初沉池和剩余污泥的混合污泥。3.3.8消