接触氧化法小区污水处理论文 35页

'目录中文摘要1Abstract21绪论31.1选题意义31.2污水生物处理技术41.3本设计的主要内容52污水处理中接触氧化法的原理及应用62.1污水处理中接触氧化法的发展62.2废水接触氧化法的基本组成与原理72.3废水接触氧化法的适用范围和特点92.4废水接触氧化法运行条件及管理113接触氧化处理工艺与设备计算123.1设计参数123.2工艺流程设计143.3设计计算153.3.1格栅的设计153.3.2调节沉淀池的设计173.3.3接触氧化池的设计193.3.4竖式沉淀池的设计233.3.5消毒系统的设计263.3.6清水贮池的设计273.4本章总结274高程布置和水力计算28结论36致谢37参考文献38-34- 接触氧化法生活小区污水现场处理工艺与主体构筑物设计摘要：随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的扩大，生活污水排出量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重，不但直接污染了市区的地下饮用水，而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。同时，水生态系统体现了人与水的和谐共存与协调发展，是城市生态系统的主要组成部分和关键因素，与一个城市的可持续发展密切相关。因而，小区污水已成为当前迫切需要解决的问题之一。在这次设计中我主要应用的是接触氧化法来进行小区污水的处理，设计开始时首先对本设计的主要参数进行假设，明确本次设计的目的，参考国内外相关文献，了解到了国内外各种污水处理技术的特点，结合它们的各自优点来优化自己的设计。随后我对污水处理场进行了实地的考察，了解了更多关于污水处理的细节问题，并对污水处理的构筑物有了整体上的认识，然后根据相关书籍进行了小区污水处理主体构筑物的结构设计，其中包括格栅，调节池，初沉池，接触氧化池，二沉池等主体构筑物。又进行了小区污水处理整体的高程计算和水利分布，最终确定了小区污水处理的最终结构。最后按照计算尺寸绘制主体构筑物的图纸。关键字：生活小区污水；生物接触氧化法；工艺设计；接触氧化池-34- UsecontactoxidationmannerasthetreatmentprocessofbiotopesewageandthedesignofmainstructuresAbstract：Withthedevelopmentofindustrialincities,theurbanpopulationisincreasing,thecitysizeisexpanding,thevolumeofsewageisincreasingtoo.Hugequantitiesofuntreatedsewagedirectlypulledintothesurroundingrivers,causingseriousenvironmentalpollutionproblemaroundcity.Notonlythecity"sundergrounddrinkingwaterwaspolluted，butalsoitisharmforthepeopleandtheagriculturalproductionontheriverdownstream.Allofthesehavethreatenhumanandbiologicallivingenvironment.Meanwhile,thewaterecosystemreflectstheharmonybetweenmanandwater,andcoordinateddevelopmentofurbanecosystemsandthemaincomponentsofthekeyfactors.Andacityiscloselyrelatedtosustainabledevelopment.Thus,itisnecessaryforustoslovethebiotopesewagproblem.Inthisdesign,Iusedcontactoxidationmannerasthemainmethodtodealwiththebiotopesewag.Firstofall,weneedtoassumethemainparametersofthedesign .learnedthefeaturesofthetreatmentprocessofbiotopesewageabroadanddomestic.Combinetheirrespectivestrengthstooptimizemydesign.Afterthat,Ivisitedthesewagedisposalfield,Learnmoreaboutthedetailsofsewagetreatment,andhadaoverallunderstandingofeachstructuresSewagetreatment.Thenaccordingtotherelevantbooks,Ibegintodesignthemainplottreatmentstructures.Includingthegrille,regulationpool,primarysedimentationtank,contactoxidationtank,secondarysedimentationtanksandothermainstructures.Andconductedanoverallelevationsewagetreatmentandwaterdistributioncalculation.Atlast,Ideterminedthefinalstructureofresidentialtreatment.Accordingtothecalculatedresult,wecandrawthethemainstructuresoftheprocess.Keywords:LivingAreaSewage;Biologicalcontactoxidation;ProcessDesign;Contactoxidation-34- 1绪论1.1选题意义水是我们地球上最为宝贵的资源之一，也是人类赖以生存不可缺少的基础物质。但我过的水资源并不丰富，为世界上13个贫水国之一【1】。我国600多个大中城市中有400多个缺少水或严重缺水，水资源的短缺将极大的制约着我国经济的发展。水体受污染以后，对环境的生态系统会造成极大的危害，严重时会使水体生态平衡破坏，物质循环终止，水生生物因急性或慢性中毒而死亡，并使经济严重受损。随着人类社会的进步和经济的发展，工农业生产用水量的增加，城市的日益扩展，特别是世界人口急剧增多，加之人类活动失控，水资源消费量急剧增加，造成环境恶化，水资源污染及浪费严重。而我国水污染现状是“局部有所改善，整体仍在恶化”。目前我国大河大江干流水质尚好，但临近大城市河段及城市附近的小河支流已程度不同的受到了污染，严重的已成为臭水沟。总之，目前摆在我们面前的形势是非常严重的【2】。医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。生活小区通常有较大的绿地面积，如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车，应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施。小区污水的就地消化好处多多。与城市污水集中处理和再生利用相比，小区污水再生利用更加合理。与从远距离、集中处理的污水处理厂调水相比，污水就近收集和处理、所生产的再生水就地利用更容易节省管道等输水设备的基建费用和运行费用。小区（包括商业、文化、教育）污水的就地处理，可以大大减少集中处理厂的污水处理量，从而可以减小其处理规模。如果缺水城市普及小区污水再生利用项目，则可以使集中处理厂的处理规模减少30%以上。营养物含量较低的小区污水就地处理可以缓解对城市污水的稀释，增大污水处理厂有机物含量，从而增大处理厂运行的经济合理性。-34- 小区不仅节约了水资源，而且还可以适当美化和改善小区的环境。小区生活范畴利用的再生水量大大低于再生水量，因此有相当一部分再生水通过一定的方式，回归大自然，这对有利于改善小区的环境、小气候和生态的平衡。　　如城市普遍推广小区污水的再生利用，通过地面渗透，有助于提升地下水位。1.2污水生物处理技术废水生物处理是19世纪末出现的治理污水的技术，发展至今已成为世界各国处理城市生活污水和废水的主要手段。最初的污水处理采用的是极其简单的物理、化学处理设施，水中的杂物经过格栅等构筑物被截流，再经絮凝沉淀等工艺，污水得到初步处理，但水中有机物等得不到有效处理，处理效果极差。特别是随着工业发展，生活污水中污染物的成分日渐复杂，这些污染物排入地面水系后造成河流黑臭。同时科学技术的发展，也使污水处理技术不断进步，现在生化处理由于其良好的处理效果和较强的实用性被普遍应用于废水处理。由于微生物具有来源广、易培养、繁殖快、对环境适应性强、易变异等特征，在生产上较容易地采集菌种进行培养繁殖，并在特定条件下进行驯化，使之适应各种不同水质条件，从而通过微生物的新陈代谢使有机物无机化。加之微生物的生存条件温和，新陈代谢过程中不需要高温高压，它是不需投加催化剂和催化反应，用生化法促使污染物的转化工程与一般化学法相比优越得多，其处理废水的费用低廉，运行管理较为方便，所以生化处理是废水处理系统中最重要的过程之一，目前，这种方法已广泛用于生活污水及工业有机废水的二级处理【3】。下面简要介绍几种重要的方法：活性污泥法：活性污泥法是利用悬浮培养来处理废水的一种生物化学工程方法，用于去除废水中溶解的以及胶体的有机物质2。活性污泥法是一种通常所称的二级处理方法。它接纳从前一级处理工艺的来水进行需氧生物氧化处理。完整的活性污泥厂一般包括了初次沉淀池以及除砂等初次处理设备。SBR法（序列间歇式活性污泥法）：该法是一种改进的活性污泥法，它是由原始的间歇式污泥法发展而来，与其他活性污泥法相比，SBR法没有设置二沉池和污泥回流设备，布置更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用较低，不易产生污泥膨胀问题，耐冲击负荷，处理效果稳定。-34- 生物膜法：生物膜法是人们模仿土壤的自净过程而创造出来的并很早被人们应用于废水生物处理。早在十九世纪，1893年英国科贝特（Corbett）在索尔福德城创造了具有喷嘴布水装置的生物滤池（洒滴滤池），这也就是废水生物处理工程中最早出现的生物膜法滤池。生物膜发和活性污泥法一样，都是利用微生物来去除废水中的有机物的方法。但在活性污泥法中，微生物出于悬浮生长状态，所以活性污泥法处理系统在有些教科书中称悬浮生长系统，而生物膜法中的微生物则附着生长在某些固定表面，所以生物膜法的处理系统又称附着生长系统，甚至有些教科书中将生物膜称为固定膜。为生物膜提供附着生长固定表面的材料称填料（或载体）。填料是影响生物膜法的发展和性能的重要因素【4】。1.3本设计的主要内容小区污水不同于城市污水（常包括部分工业废水），属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性良好，处理难度小。小区污水的处理工艺依据小区污水排入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。由于小区污水处理水量较小，管理水平不高，所以，在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防止因污泥处理不善造成二次污染。目前，较为常用的处理工艺有：污水→调节池→初次沉淀池→生物接触氧化池→二沉池→出水和污水→调节池→混凝沉淀→过滤→出水这两种工艺。本设计采用污水→调节池→初次沉淀池→生物接触氧化池→二沉池→出水工艺，生物接触氧化是应用最广泛的方法，主要优点是停留时间短、易挂膜，尤其适合设备化，埋地建设倍受环保公司及用户青睐，但由于维修管理及设备防腐等方面的问题，近年来应用受到限制。但如果建成地下钢筋混凝土形式，设置人员通道以便维修，此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场，但这种方式一般处理规模较小，每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。本设计的的关键设备是生物接触氧化池，接触氧化池可以为多格串联，格池均不同的填料，原水由第一格上部入池，经过下部连通孔进入第二格，这样依次循环，池子中也装有曝气装置，曝气装置有不同种装法，-34- 为提高氧的利用率，生物接触氧化池宜采用气水逆向流设计。一般用鼓风机鼓风曝气，曝气设备分布于池底；气流自下向上流经填料区，水流自上向下流经填料区。曝气系统一般采用微孔曝气系统或穿孔曝气系统【5】。2污水处理中接触氧化法的原理及应用2.1污水处理中接触氧化法的发展生物接触氧化是一种介于活性污泥与生物滤池两者之间的生物技术。也可以说是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点。20世纪70年代，小岛贞男成功开发了生物接触氧化工艺。他从河流自净现象得到启发，发现在河床的砾石表面生长着一层生物膜，对水体中对污染物有明显的净化作用，他经过多次试验研究出接触氧化装置【6】。但是，接触氧化工艺又是一种具有一定历史渊源的处理技术。远在19世纪末就已经有人从事这种技术的研究工作了，其成果获取了德国的专利。在20世纪20年代、30年代也曾有人对其进行过研究，并在实产工作中运用。但这种处理技术的大发展还是从70年代开始【7】。　　近10-20年来，生物接触氧化处理技术在一些国家，特别是日本、美国得到了迅速的发展和应用，广泛地用于处理生活污水、城市污水和食品加工等工业废水，而且还用于处理地表水源水的微污染。我国从70年代开始引进生物接触氧化处理技术，目前已并得到广泛的应用，除生活污水和城市污水外，还应用于石油化工、农药、印染、纺织、轻工造纸、食品加工和发酵酿造等工业废水处理，都取得了良好的处理效果。此外，我国污水处理工程技术人员在新型填料和曝气器的研制方面也取得了明显的成果【8】。2.2废水接触氧化法的基本组成与原理生物接触氧化法是生物膜法处理废水的一种，早期形式为淹没式好气滤池，即在曝气的废水流经填料层，使填料颗粒表面长满生物膜，废水和生物膜相接触，生物膜吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质交换，从而使废水得到净化。生物接触氧化处理技术的另一项技术实质是采用曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌的作用，这样，这种技术又相当于在曝气池充填供微生物栖息的填料，因此，又称为“接触曝气法”【9】。-34- 生物接触氧化工艺是十九世纪末发展起来的，生物接触氧化采用生物膜处理技术，一般为两段接触氧化工艺，由于整个工艺的构筑物简单，维护管理方便、处理时间短、占地面积小、不需要污泥回流、不产生污泥膨胀，处理效果稳定，运转操作比较灵活等一系列优点，因具有处理效果稳定、操作简便、易于管理、产生污泥量少并可在短时间内停止运行等特点。　　其关键设备是接触氧化池，目前，国内外生物接触氧化池按充氧与接触方式分为直流式和分流式两种。国外多用分流式，如日本小岛贞男研制的标准分流式氧化他用于处理受污染的给水水源，处理效果良好。常见的分流式有单例曝气型、中心曝气型、旋转曝气型和间歇曝气型生物接触氧化池几种【10】。　　我国常用直流式生物接触氧化池。直流式氧化池的主要特点是在填料底部曝气和充氧，从而在填料上产生上向流。生物膜不断受到迅速上升气流的强烈搅拌加速更新，促进氧的释放，使生物膜保持较高的活性，又能克服填料堵塞。此外，氧的利用率高，节约动力消耗。外循环式直流生物接触氧化池为我国最常用的一种，这种池型的底部一般设密集型穿孔管曝气，造成大流量池内填料体外自动循环的运行工况。对保证池内水、气及有机投配负荷的均匀分布起了良好作用。2.3废水接触氧化法的适用范围和特点生物接触氧化技术的特点主要是：①工艺方面　　a.由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对冲击负荷和水质变化的耐受性强，运行稳定。由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。　　b.生物接触氧化法容积负荷高，占地面积小，建设费用较低。　　c.生物接触氧化法污泥产量较低，无需污泥回流，不存在污泥膨胀问题。　　d.生物接触氧化法有时脱落一些细碎生物膜，沉淀性能较差造成出水中的悬浮固体浓度稍高，一般可达到30mg/l左右。　　②运行方面　　a.对冲击负荷有较强的适应能力,在间歇运行条件下,仍能够保持良好的处理效果,对排水不均匀的企业更具有实际意义。-34- 　　b.操作简单、运行方便、易于维护管理,无需污泥回流,不产生污泥膨胀现象,也不产生滤池蝇.污泥生成量少,污泥颗粒较大,易于沉淀。③功能方面　　生物接触氧化处理技术具有多种净化功能,除有效地去除有机污染物外,如运行得当还能够用以脱氮,因此,可以作为三级处理技术.　　④生物接触氧化处理技术的主要缺点是：如设计或运行不当,填料可能堵塞,此外,布水曝气不均匀,可能在局部部位出现死角.同时作为生物膜法的一种，接触氧化法与曝气生物滤池工艺相比，有很大的相似之处。其生物反应原理是一致的，都具有生物活性高（污泥龄短）、传质条件好、充氧效率高、有丝状菌存在、有较高的生物膜浓度的优点，且从曝气方式和填料的类型来看，这两者是完全一致的。最主要的差别是接触氧化工艺需采用沉淀池沉淀接触氧化池出水携带的生物膜残片，而曝气生物滤池采用的是填料过滤或辅以滤头收水的方法去除悬浮物。但这两种工艺在城市污水处理领域的发展却完全不同。在接触氧化发展初期，人们认为存在如下问题，影响到其在城市污水处理领域的应用。　　①主要原因一是限于当时城市污水处理中试和生产性试验场地的源水水质浓度偏低，使得试验结果不具有推广的普遍性，限制这一工艺在城市污水处理领域的迅速推广。　　②同时，由于当时采用的接触沉淀池需定时反冲洗，人们认为其运行复杂，这也是影响其推广的一个重要问题。　　③另外，对于接触氧化法的高效性，在当时仅由传统活性污泥工艺一统天下，并且人们对于污水处理的工艺和原理接触较少的情况下，接触氧化工艺技术的超前性发反而阻碍了其推广；并且工艺本身的超前性和高效性，与材料（炉渣填料）技术和自控技术的落后性不相适应。人们对接触氧化氮工艺发展与其工艺原理的了解确实存在差距。例如，人们无法从机理上清楚解释为什么接触氧化的负荷可以是活性污泥的5-10倍。-34- 事实上，曝气生物滤池也存在上述问题。但非常有意思的是时隔20年后，当运行方式更加复杂、同样需要反冲洗得BAF工艺由西欧传入我国时，人们很快接受这一概念，并且认为将引起污水处理的一场革命。但事实上，仅从人们对于接触氧化工艺和BAF工艺的不同接受程度，就反映出人们对国产技术和自有知识产权技术的过分苛求，从而扼杀了新兴技术的推广。在西方国家通过60~70年代大规模建设污水处理厂，水污染的宏观控制问题已经基本解决，而我国目前的城市污水二级处理率还没有达到10%，我国目前迫切需要适合我国国情的高效的、低能耗的处理工艺【11】。2.4废水接触氧化法运行条件及管理生物接触氧化法以其处理效率高，动力消耗少，有机负荷承受能力强运行管理简便等特点，正广泛应用于各种工业废水的处理工艺中，成为好气性生物处理的主要方法之一。它利用固着在填料(也称载体)上的生物膜吸附废水中的有机物，并加以氧化分解，从而使污水净化。目前国内采用的填料主要是软性填料或半软性填料，供气方式一般采用填料下多孔曝气或微孔曝气。接触氧化法较传统的活性污泥法管理方便，污泥膨胀现象发生少，耐有机负荷冲击力较强，但是，远行中不等于不要管理。根据对江苏、浙江、安徽一些单位的调查，目前接触氧化法处理工业废水运行较正常的不多，其原因有二，其一是设计方面的失误，其二是缺乏管理技术。有些单位在运转中无原始记录，无监测手段；有些单位供气量是固定的，流量不调整，营养物质不分折；有些单位挂膜，脱膜情况不检查，冲气堵塞无人管，有些单位开机是“三天打鱼，两天晒网”，总之一句话是不会管理，结果是水质处理效果差甚至无数果，相反地浪费能耗，挫伤积极性。在调试运行过程中，生物接触氧化池中生物膜脱落、气泡直径变大、出水浑浊、处理效果劣化的现象时有发生。经分析发现这是由于负荷波动或操作不当造成溶解氧不足而引起的。溶解氧不足使得生物膜由好氧状态转变为厌氧状态，其附着力下降，在空气气泡的搅动下生物膜大量脱落，导致水粘度增加、气泡直径增大、氧转移效率下降，这又进一步造成缺氧，如此形成恶性循环致使处理效果恶化。在调试运行初期，发生这种现象时一般是增大供气量以提高供氧能力来消除缺氧，结果由于气泡搅动强度增大，造成了更大范围的生物膜脱落、水粘度更大、氧转移效率更低，非但没能提高供氧能力反而使情况更糟。正确的处理措施应是减小曝气量，待脱落的生物膜随水流流出后再逐渐增加曝气量使溶解氧浓度恢复到原有水平，若水温适宜则2～3日后生物膜就可恢复正常。在运行管理中应注意的事项(1)加强生物相观察-34- 在正常运行和生物膜降解能力良好时，生物膜上的生物相相对稳定，细菌和原生动物之间存在着制约关系。在运行过程中，若有机物负荷或营养状况有较大变化，则原生动物中固着性钟虫、枝虫消失，丝状菌稀少，菌胶团结构松散，而游泳性草履虫、钟虫大量出现，出水水质变差。反之，若原来出水水质较差，一旦出现钟虫、枝虫、丝状菌，菌胶团结构紧密，而游泳性草履虫、钟虫减少，则说明环境条件有了改善，出水水质变好。因此原生动物纤毛虫，特别是钟虫、枝虫是生物接触氧化系统运转良好的有价值的指示性生物。(2)控制进水pH值影响生物接触氧化池正常运转的因素主要有温度、pH值、溶解氧和营养物。pH值较易测定，对于pH值过高或过低的废水，要进行pH值的调节处理，控制生物接触氧化池pH值在6.5-9.5之间。否则，氧化池中微生物易受损害，影响生物相和处理效果。(3)防止填料的堵塞防止填料堵塞除在设计过程中选择适宜的填料外，在运行过程应定时加大气量对填料进行反冲洗，通常是15~20d反冲洗一次，每次反冲洗30分钟左右。这对于填料上衰老生物膜的脱落，促进生物膜的新陈代谢，防止填料堵塞很有效【12】。3接触氧化处理工艺与设备计算3.1设计参数本次设计的处理对象是生活污水，下面介绍其一般特点，以助于有针对性地设计处理方案。生活污水是人们日常生活中产生的各种污水和厕所排出的粪便污水等。其来源除了家庭生活污水外，还有各种企事业单位排出的生活污水。-34- 生活污水中99%以上是水，固体杂质含量不到1%，并且多为无毒物质。含有的主要无机物有氯化物、磷酸盐和钠、钾、钙、镁等重碳酸盐；有机物主要有纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等。生活污水总的特点是碳、氮、磷、硫等的含量高，容易产生腐败，在厌氧条件下，厌氧微生物在分解污水中的主要污染物的过程中回产生恶臭物质，如硫化氢、硫醇等生活污水中还含有多种微量金属（如锌、铜、铬、锰、铅等）和洗涤剂。另外生活污水中还含有大量的微生物，据估计每毫升废水中含有几百万个细菌，其中有些是致病菌，随意排放回造成疾病传播和蔓延。生活污水一般呈碱性，pH值为7.2—7.8【13】。表1几种建筑生活污水水质类别住宅宾馆、饭店办公楼BODCODSSBODCODSSBODCODSS厕所200—260300—360250250300—360200300360—480250厨房500—800900—1350250——————淋浴50—60120—13510040—50150—12080———洗漱60—7090—12020070150—18015070—80120—150200表2典型的生活污水水质序号水质指标浓度（mg/L）高中常低1总固体（TS）12007203502溶解性总固体8505002503非挥发性5253001454挥发性3252001055悬浮性（SS）3502201006非挥发性7555207挥发性275165808可沉降物201059BOD5400200100-34- 10溶解性2001005011悬浮性2001005012总有机碳（TC）2901608013COD100040025014溶解性40015010015悬浮性60025015016总氮（TN）85402017有机氮3515818游离氨50251219亚硝酸盐00020硝酸盐00021总磷158422有机磷53123无机磷105324氯化物（Cl-）2001006025碱度（CaCO3）2001005026油脂1501005027可溶解性部分75030020028溶解性37515010029悬浮性375150100假设某区人口20000人，设计流量为Q=345m3/d=14.375m3/h=0.004m3/s。污水值为150mg/L，平均温度为。除水要求20mg/L。3.2工艺流程设计通过分析可以知道接触氧化法小区污水处理主要由：调节池，初沉池，接触氧化池，二沉池等构筑物构成，结合相关知识可以得到接触氧化法小区污水现场处理的工艺流程。工艺流程图如下图：-34- 图1工艺流程由上图工艺流程简图可以看出，小区中的废水先经过格栅的预处理，处理掉废水中的较大的废物，然后废水流入调节沉淀池进行第一次沉淀处理，废水中的废物再重力的作用下和水分离。在一沉池中处理完后进入接触氧化池，在氧化池中废水和滤膜中的微生物反应进行净化，从而达到净化的目的，随后进入二沉池，二沉池中的废水经过和一沉池一样的过程，进行进一次净化，一沉池和二沉池中产生的污泥运走，水从二沉池中出来后进入滤池，再加药消毒，最后处理好的清水进入清水贮存池中存储，供小区应用。3.3设计计算3.3.1格栅的设计设计说明：采用人工清渣。根据建筑中水设计规范，在设置一道格栅时，栅条间隙应小于10mm。设计参数：（1）设计流量为Q=345m3/d=14.375m3/h=0.004m3/s（2）栅前水深h=0.15m，栅前渠超高h2=0.3m，安装倾角为α=60°（3）过栅流速v=0.65m/s，栅前渠道流速宜为0.4—0.8m/s，取v1=0.4m/s（4）局部阻力系数ξ：采用带半圆矩形，宽s=0.01m，间隙b=0.008m-34- （5）格栅间必须设置工作台，台面应高出最高水位0.5m，台上应设有安全和冲洗装置，工作台两侧过道宽度不小于0.7m，台正面宽度不小于1.2m设计计算：（1）栅条数目n，取n=5验算过栅流速：m/s，符合要求（2）栅条宽度Bm（3）栅前渠宽度B1m验算：B/B1=0.098/0.07＞1.2,符合要求。（4）过栅水头损失h1h1=h0kk—系数，格栅被栅渣阻塞时，水头损失增大的倍数，一般取2—3h0=mh0—计算水头损失，mh1=0.026×3=0.07≈0.08m（5）格栅渠总深度HH=h+h1+h2=0.15+0.08+0.3=0.53m（6）栅渠总长LL=L1+L2+0.5+1.0+H1/tgαL1=2（B－B1）/tgα1=2(0.098－0.07)/tg20°=0.04mL2=0.5L1=0.02mL=0.04+0.02+1.5+0.45/tg60°=1.82m（7）每日栅渣量W＜0.2m-34- 采用手动除栅渣。格栅如图所示：图1格栅3.3.2调节沉淀池的设计设计说明：采用穿孔导流式调节池，它构造简单，能够同时进行水质水量的调节。对角线上的出水槽所接纳的污水来自不同的时间，其浓度各不相同，这样就达到了水质调节的目的。池内设置沉砂斗，沉淀污水中的部分悬浮物，沉渣通过排渣管定期排出池外。由于调节池采用地埋式，顶部设置入孔和直通地面的排气管，池壁设置爬梯和溢水管。设计参数：（1）Q=345m3/d=14.375m3/h=0.004m3/s；（2）力停留时间为6h；（3）调节池水深为1.5—2.0m，池上部保护层高度取0.3m；（4）池底坡度不小于0.02，坡向集水坑方向；（5）如果设纵向隔板，隔板间距为1—1.5m。设计计算：（1）池有效容积Vm3（2）池面积A和尺寸取池内有效水深h2为2m，则m2-34- 取池宽B=3.85m，L=8.0m（3）每日理论污泥量W和污泥体积V1设调节池内悬浮物去除率为30%，则每天产生的干污泥量为Kg/d设污泥含水率为P3=96%，则m3/d（4）污泥斗高度h3和容积V2方形污泥斗上下边长分别为a1=3.85m，a2=0.4m，污泥斗倾角为50°，则mm3V2＞V1,符合要求（5）池底坡降h4取池底坡度为0.05，则h3=0.05×(8－3.85)/2=0.1m（6）池总高度HH=h1+h2+h3+h4=0.3+2+2.1+0.1=4.5m为防止短流，设纵向隔板2块，隔板间距为1.5m；同时因为调节池采用地埋式，顶部设置入孔和直通地面的排气管，池壁设置爬梯和溢水管。表3调节沉淀池进出水水质表水质指标COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）进水水质250200250出水水质250200150调节池中设潜水式提升泵一台，型号为：50WQ—7—1.1，其技术参数如下表：表4主要技术参数-34- 排出口径流量扬程转速功率电流效率通过直径50mm15m3/h7m2860r/min1.1KW2.5A48%25mm3.3.3接触氧化池的设计生物接触氧化池由池体、填料、布水装置、曝气系统及排泥装置组成。池体呈方形，用钢筋混凝土浇灌而成。填料生物接触氧化池中的填料是生物膜的载体，兼具截留悬浮物的作用。其特征对接触氧化池中的生物固体量、氧的利用率、水流条件和污水与生物膜接触情况起着重要的作用。选择填料时要求慝既能使生物膜容易附着，表面积大，空隙大，水力阻力小，截留悬浮物能力强，经久耐用，不引起二次污染，密度与水相近等，同时填料的费用占了接触氧化池基建费用的60%左右，因此应该从技术和经济两个方面加以考虑。目前常用的填料有玻璃钢或塑料制成的蜂窝填料、用尼龙、维尼、涤纶等制成的软性和半软性填料、用树脂和塑料悬浮填料等。蜂窝填料寿命较长，但是个蜂窝管间互不相通，容易堵塞，此时若加大进气量，会造成生物膜大量脱落；软性填料能克服上述缺点，却容易结球，清洗困难，且表面积小，使用寿命短；半软性填料挂膜困难，和以上两种填料一样需要支架固定安装，维修管理困难。本工艺中使用SNP悬浮性填料，它由特殊塑料和树脂构成，由纤维丝、网格外壳和通心多孔柱体组成的球形填料，直接投加，无须支架固定，比表面积大，易挂膜，不堵塞，无剩余污泥，难降解物质去除率高，N、P、S化物去除效果好，使用寿命长达15年。整个系统可以节省投资20%—30%，运行费用20%—30%。其使用方法如下：（1）投加数量：按12—40KgBOD/m3（填料），直接投加，出水处用栅网拦截（2）污泥产量：按活性污泥系统20%计；（3）需氧量：按普通活性污泥法计算，然后乘以0.9。曝气系统曝气系统是氧化池的重要组成部分，与填料上的生物膜充分发挥降解有机污染物的作用、维持氧化池的正常运行和提高生化处理效率有很大的关系，并同氧化池饿动力消耗有关。其作用如下：1）充氧以维持微生物正常活动；2）进行充分搅动以形成紊流；3）防止填料堵塞，促进生物膜更新。-34- （1）曝气机曝气机分为鼓风曝气、机械曝气和射流曝气，目前使用较多的是鼓风曝气和射流曝气。由于本污水处理站建在小区内，需要考虑对周围环境的影响，因此选用水下射流曝气机，它充氧效率高，噪声低，无须建鼓风机房和空气传输管道，减少了占地面积，操作维修方便。需氧量计算：1）根据活性污泥法计算后乘以0.9RO=a′QLr+b′VXV=[0.53×150×190+0.11×23.75×6/1000]×0.9=27.71Kg/da′—有机物被氧化的净需氧系数，b′—活性污泥内源呼吸耗氧系数Xv—污泥有机物浓度MLVSS，g/m32）根据水气比经验常数计算，取比值为1：15，空气中氧的体积百分数为0.21空气量：D=150m3/d×15=2250m3/d=93.75m3/h氧气量：Do2=93.75×0.21=19.69m3/h=28.15Kg/h取其中的大值即28.15。根据需气量，选择QSP型潜水离心曝气机，它主要用于污水处理厂曝气池、曝气沉砂池中，对污水的混合液进行充氧及混合，以及对污水进行生化处理或养殖塘增氧，进气量为10—400m3/h，增氧能力为0.67—24KgO2/h，电机功率为0.75—22KW。其工作原理：该曝气机由潜水电机与喷射泵组成，潜水泵出水通过射流器的喷嘴形成高速水流，在喷嘴周围形成负压吸入空气，经混合室和水流混合，在喇叭形的扩散管里产生水气混合液，高速喷射而出，夹带许多气泡的水流在较大面积和深度的水域里涡旋搅拌，完成曝气。并且其轴功率不随潜没深度的变化而变化，进气量可以调节。正因为如此，射流式潜水曝气机可以在水位较大的池中应用。特点：充氧能力高，能耗低；强劲的水流与空气混合喷射，使搅拌均匀完全；高度紊流，污泥不易产生沉淀；水下工作，安静无噪声，安装维修方便。（2）布气装置采用穿孔管布气，布气均匀，安装方便，一次投资省。孔眼直径5mm，孔眼中心距为10cm左右，设在填料床下部，孔眼做均匀，空气来自水下射流曝气机。布水装置-34- 布水装置的作用是使进入生物接触氧化池的污水均匀分布。采用穿孔管布水，孔眼直径5mm，间距20cm，水流喷出孔眼速度为2m/s，设在填料床下部，使水均匀布入填料床，污水、空气和生物膜三者之间相互均匀接触。进出水装置由于处理水量较小，可以采用直接进水（当水量大时可采用进水堰或进水廊道）。本设计中采用顺流式进水布气，从池下部进水，采用泵压入。采用溢流堰式出水。水泵型号：50WQ—15—2.2，主要技术参数如下：表5主要技术参数排出口径流量扬程转速功率电流效率通过直径50mm15m3/h15m2860r/min2.2KW4.8A52%25mm池体设计设计参数:（1）池子每格面积不大于25平方米，以保证布气均匀；（2）设计池的有效容积时按填料的容积负荷和平均日污水量计算。采用的BOD5负荷最好通过试验确定，在无试验数据时，也可以采用经验数据。一般处理城市污水时取值为1.0—1.8KgBOD5/m3·d；（3）污水在池中停留时间不应小于1—2h（按有效容积计算），处理以生活污水为原水的回用水是停留时间不小于3h；（4）料层高度一般为3m；（5）填料层上水深h2常为0.4—0.5m，填料下部配水区高度h4为0.5—1.5m，填料层间隙高h3为0.2—0.3m，池体超高h1为0.5—0.6m；（6）生物膜消耗溶解氧量应维持在2.5—3.5mg/L，废水与空气体积比一般为1：（10—15）。设计计算：（1）氧化池有效容积m3—容积负荷，取1200gBOD5/m3·d（2）所需填料体积-34- 根据悬浮填料使用说明，填充率应为有效容积的8%—13%，则V0=23.75×13%=3.1m3，取V0=3.0m3（3）氧化池总面积F及池的尺寸m2H—填料层高度，3m池的尺寸L×B=3.2×2.5m2（4）校核停留时间T1T1=h（5）氧化池高度H0m（6）污水实际停留时间T2T2=h接触氧化池如下图示：图2接触氧化池-34- 表6接触氧化池进出水水质表水质指标COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）进水水质250200150出水水质5010503.3.4竖式沉淀池的设计设计说明：对于小水量的污水处理工程，通常选用竖流沉淀池，它占地面积小，排泥方便，污泥借静水压力从排泥管排出，不需要机械刮泥设备，管理简单。竖流沉淀池由中心进水管、出水装置、沉淀区、污泥区、及排泥装置组成，污水从池中央下部流如。从下往上流动，污水中的悬浮物在重力作用下下沉，澄清水由四周溢流排入出水槽。设计参数：（1）计流量Q=Qmax=345m3/d，表面负荷宜采用1.0—2.0m3/m2•h，水力停留时间初沉池取1.5—2.0h，二沉池取1.5—2.5h；（2）为了使水流在池内均匀分布，池子直径或边长一般不宜大于8m，通常为4—7m，池子直径与有效水深之比不大于3；（3）中心管内流速不应大于30mm/s，中心管下口应设置喇叭口和反射板，喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍，反射板直径为喇叭口直径的1.30倍，反射板表面与水平面的夹角为17°，反射板底面至污泥表面的高度至少为0.3m，反射板到中心管喇叭口的缝隙高度为0.25—0.5m，缝隙中水流速度小于20mm/s；（4）贮泥斗倾角为45°—60°，排泥管直径一般不小于200mm，静水压为1.5—2.0m，排泥管下端距池底不大于0.2米，管上端超出水面不少于0.4m；（5）当沉淀池直径或边长小于7m是，出水沿着周边流出；直径大于7m时，应该增设辐流是汇水槽，汇水槽堰口最大负荷为2.9L/m·s（初沉池）、1.5—2.0L/m·s，（二沉池），为防止漂浮物外溢，再水面距离池壁0.4—0.5m出安装挡板，挡板伸入水中的深度为0.25—0.3m，伸出水面高度为0.1—0.2m。设计计算：初沉池体各部分设计计算：（1）中心管面积取中心管内流速为=20mm/s-34- ===0.2m2===0.5m（2）喇叭口直径、高度与反射板直径=1.35=0.68m，==0.68m=1.30=0.88m（3）中心管喇叭口到反射板之间的缝隙高度=经过验算，当缝隙高度在0.25—0.5m之间时均在20mm/s以下，故取=0.4m（4）沉淀区断面积取废水在池内上升速度为=0.4mm/s，则===10m2（5）沉淀池有效水深取停留时间为1.8h，m（6）沉淀区总面积和沉淀池边长m2m取m，符合要求。（7）每天理论产生的污泥量设悬浮物的去除率为，污泥含水率为96%m3（8）污泥斗容积及高度-34- 取污泥斗倾角为50°，污泥斗下部边长为m，则m污泥斗容积m3,故符合要求（9）池总高度m其中，—保护层高度，取0.3m，—缓冲层高度，取0.3m二沉池池体各部分设计计算（1）中心管面积取中心管内流速为=20mm/s===0.2m2===0.5m（2）喇叭口直径、高度与反射板直径=1.35=0.68m，==0.68m=1.30=0.88m（3）中心管喇叭口到反射板之间的缝隙高度=经过验算，当缝隙高度在0.25—0.5m之间时均在20mm/s以下，故取=0.4m（4）沉淀区断面积取表面水力负荷为1.0m3/m2·h，则废水在池内上升速度为=0.28mm/s，===14.29m2（5）沉淀池有效水深取停留时间为2.5h，m-34- （6）沉淀区总面积和沉淀池边长m2m，符合要求。（7）每天理论产生的污泥量、污泥体积由于生物接触氧化法没有专门的剩余污泥计算公式，且其产生的污泥量与活性污泥法相比较少或者相当，因此采用活性污泥法的剩余污泥计算公式进行估算。—产率系数，KgVSS/KgBOD5，取0.6；—活性污泥衰减系数，d-1，取0.08—进水BOD5浓度，mg/L,—出水BOD5浓度,mg/L—氧化池有效容积，23.75m3；—微生物浓度，以MLVSS计，6000mg/LKg/d设污泥的含水率为，则m3（8）污泥斗容积及高度取污泥斗倾角为50°，污泥斗下部边长为m，则m污泥斗容积m3,故符合要求（9）池总高度m其中，—保护层高度，取0.3m，—缓冲层高度，取0.3m表7竖流沉淀池进出水水质表-34- 水质指标COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）进水水质501050出水水质5010103.3.5消毒系统的设计设计说明：本工程采用次氯酸钠溶液消毒，与液氯、漂白粉相比，使用安全，投配设备简单，效率高，操作管理方便等优点，缺点是容易受温度、光照、pH值和重金属的影响而分解，因此设计中采用氯酸钠发生器制取，避免了在运输、储存和使用过程中的不安全性和自然分解而降低的缺陷。设计参数：（1）设计流量为Q=345m3/d=14.375m3/h；（2）中水采用氯化消毒时，加氯量一般应为有效氯含量为5—8mg/L，接触时间大于30min；（3）余氯量应保持在0.5—1.0mg/L。设计计算：设加氯量为ω=9mg/L，则每小时需要的有效氯为W=Qω=14.375×9=129.375g/h次氯酸钠中的有效氯为45.46%，因此所需要的次氯酸钠为W1=129.375/45.46%=284.59g/h设备选型：选用XFC—300型次氯酸钠发生器，其主要参数如下：表8XFC—300型主要参数次氯酸钠产率功率电源电压直流输出电解电流电解液流量电解液浓度（g/h）（KW）（V）电压（V）电流（A）（A）L/h%255—3004380/2200—3010070153—43.3.6清水贮池的设计设计说明：-34- 中水处理站的供水是连续的、稳定的，与中水实际用量不一致，因此必须设置中水贮存池，其容积要求既能满足中水池有足够的有效空间，又能满足任何时候都有足够的中水供给。本工程中的清水池中的中水除了上述之外，还要求满足滤池反冲洗水的供应，并提供接触消毒的场所。中水贮存池应该采用耐腐蚀、易清垢的材料制作，中水池应设自来水补充水管，补水管出水应高于中水贮存池内溢流水位，其间距不得小于2.5倍管径，中水贮存池内设置溢流管，泄水管，均应采用间接排水方式排出，溢流管应设隔网设计参数：（1）接触消毒时间t=60min；（2）容积不小于最大设计流量的25%—35%；（3）池长与池宽之比L/B≥5。设计计算：（1）清水贮存池容积1）接触消毒所需容积V1=Qt=0.004×3600=14.4m32）每天反冲洗水量V2=qt0=0.014×0.1×3600=5.04m33）每天供水预备贮存水量V3=345×30%=103.5m3所以中水贮存池容积为V=V1+V2+V3=122.94≈123m3（2）清水贮存池尺寸取池深度为H=3m，则清水池总面积S=V/H=40.98m2取池宽B=2.8m，L=S/B=14.64m，取15.00mL/B=5.4>5，符合要求；取清水池的超高为h=0.3m，则其总深为3.3m。3.4本章总结-34- 本章是接触氧化法小区污水处理主要构筑物的设计计算，再计算前要先确定相关的设计参数和预期要得到的参数，本设计是生活小区日处理量为345吨的小型处理站。在确定了处理量后就是对预处理装置格栅的设计，格栅的主要作用是将流入污水处理站的污水中的大型污物进行隔离，达到了预处理的效果。此次设计中格栅的清理采用的是人工清渣，尺寸的设计根据设计手册设计。在格栅的预处理后污水流入调节池。为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。调节池的容量取决于日排水量及排水量的变化规律，由于生活污水每时每刻的变化都是很大的，对于此次设计才用了均值均量调节池，为后续处理工作做了准备工作。设计调节池的污水停滞时间为6小时，四周的进水管可以接受四周不同浓度的污水，污水在调节池中充分停滞可以达到调节的作用，调节池同时还可以排除少量的沉淀物，减少污水中BOD5的含量，为最终预期的BOD5<20mg/l做了准备。沉淀池是小区污水处理的主要排除颗粒沉淀物的构筑物，沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。在生化之前的称为初沉池，沉淀的污泥无机称为较多，污泥含水率相对于二沉池污泥低些。位于生化之后的沉淀池一般称为二沉池，多为有机污泥，污泥含水率较高。本设计应用的是竖式沉淀池，具体尺寸计算参考设计手册。接触氧化法小区污水处理的核心设备就是接触氧化池，接触氧化池的原理就是利用曝气系统曝气使合适的菌种悬浮于池内，使菌种可以充分的和污水中的有机物进行接触，并将其分解。这里就是污水处理的主要处理工作，菌种将污水中的有机物分解，降低了BOD，氯化铵等含量，对污水进行了彻底的净化。由接触氧化池处理后的污水，污水中含有大量菌种和一些有机物的混合物，接下来就是除去这些混合物的阶段，污水进入二沉池，在二沉池内进行处理，排出了混合物，在进行最后处理阶段，消毒。小区污水就被彻底地净化。处理好的水贮存用于小区的绿化。4高程布置和水力计算根据污水处理要求，采用重力流，以减少运行费用。为节省用地，采用全埋地结构。污水高程水力计算：①接纳水体的最高水位：-2.0m②设计污水厂地面高程：3.0m③设计污水厂的进水管：管径：DN300管底坡度：i=0.2%-34- 管底高程：-5.5m④损失：1)接纳水体—污水厂出水口：管径：DN300；管长：5m管道中水流速度：V==0.96m/s管道的水力半径：R===0.1m摩擦损失：hf=il==0.0185入口损失：he=0.51个=0.02551V2出口损失：ho=1.01个=0.05102V2总损失：h=hf+he+ho=0.094V2污水厂出水口水位：WL1=-2.0+0.087=-1.913m2)污水厂出水口—二次沉淀池：管径：DN300；管长：20m管道中水流速度：V==0.96m/s管道的水力半径：R===0.1m摩擦损失：hf=il=20=0.074V2-34- 入口损失：he=0.51个=0.02551V2出口损失：ho=1.01个=0.05102V2总损失：h=hf+he+ho=0.15V2=0.139m二次沉淀池出水口水位：WL2=-1.913+0.139=-1.774m3)二次沉淀池—接触氧化池：管径：DN300；管长：20m(2个90o弯管)管道中水流速度：V==0.42m/s管道的水力半径：R===0.075m摩擦损失：hf=il==0.10687V2入口损失：he=0.54个=0.10204V2出口损失：ho=1.04个=0.20408V2转弯损失：hbe=fbe1个=0.98551=0.05028V2-34- 总损失：h=hf+he+ho+hbe=0.4268V2=0.0817m生物接触氧化池出水口水位：WL3=-1.774+0.082=-1.692m4)接触氧化池—粗沉池：管径：DN200；管长：10m(2个90o弯管)管道中水流速度：V==0.85m/s管道的水力半径：R===0.075m摩擦损失：hf=il==0.0543V2入口损失：he=0.54个=0.10204V2出口损失：ho=1.02个=0.10204V2转弯损失：hbe=fbe2个=0.98552=0.10056V2总损失：h=hf+he+ho+hbe=0.35894V2=0.259m粗沉池出水口水位：WL4=-1.692+0.259=-1.433m5)粗沉池—调节池：管径：DN200；管长：10m(2个90o弯管)-34- 管道中水流速度：V==0.48m/s管道的水力半径：R===0.1m摩擦损失：hf=il==0.037V2入口损失：he=0.52个=0.05102V2出口损失：ho=1.02个=0.10204V2转弯损失：hbe=fbe2个=0.98552=0.10056V2总损失：h=hf+he+ho+hbe=0.39062V2=0.067m调节池出水口水位：WL4=-1.433+0.067=-1.366m-34- 结论-34- 致谢时光如水，岁月如梭。匆匆的大学四年就要过去了，回首这段时光，有太多的依恋。本文是在程老师的悉心指导下完成的，在整个毕业设计阶段，程老师在学习和思想上都给了我极大的帮助和鼓励。程老师尽职尽责的工作作风，积极努力的学习态度都给我留下了深刻的印象，这必将使我受益终身。在最后的出图阶段，本教研室老师对我毕业设计中工艺流程的主体处理设备的结构设计投入了大量的心血，给我提出了许多宝贵的设计意见和经验，帮助我顺利完成了毕业设计的制图部分。在此，向所有教研室老师表示我最诚挚的感谢！老师的谆谆教导，使我有了努力做好设计的决心。同时在程老师的孜孜不倦下，我又明白了无论是在学校还是在社会上，态度决定了一件事的成与败，最后向帮助过我的老师们，说一声谢谢！作者：詹力2012年6月-34- 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