完整版水污染课程设计培训讲学

完整版水污染课程设

计

中北大学

课程设计说明书

学生姓名：学号：

学院：化工与环境学院

专业：环境工程

题目：污水流量为65000 m3/d的城市污水

生物滤池法处理工艺设计

指导教师：晋日亚职称: 教授

2013年6月26日

中北大学

课程设计任务书

2012~2013 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：学号：

课程设计题目：污水流量为65000 m3/d的城市污水

生物滤池法处理工艺设计

起迄日期： 5月26日~6月26日

课程设计地点：化工与环境学院环境工程系

指导教师：晋日亚

系主任：王海芳

下达任务书日期: 2013年5月26日

任务书

课程设计任务书

污水流量为65000 m3/d的城市污水生物滤池法处理工艺设计

摘要：针对流量为65000 m3/d的城市污水，其初次沉淀后BOD5浓度为220 mg/L，要求处理后出水BOD5浓度为30 mg/L。由于处理水量大且有机负荷高故采用高负荷生物滤池法，依靠滤料表面的生物膜对废水中有机物的吸附氧化作用，使废水得以净化的。本论文将对生物滤池作简要介绍并按照设计手册计算各部分尺寸，参照国际标准ISO5815 1983，采用稀释与接种法测定水中BOD5浓度，确保处理后的出水BOD5浓度为30 mg/L，根据城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ 3025—93，符合污水排放对有机物浓度的要求。

关键词：城市污水净化；生物膜法；高负荷生物滤池；稀释与接种法

目录

1 前言 (1)

2 生物滤池的简介及选型 (1)

2.1 生物滤池的基本构造 (1)

2.2 生物滤池的工作原理 (3)

2.3 生物滤池的作用 (4)

2.4 生物滤池选型 (4)

3 城市污水生物滤池法处理方案设计 (6)

3.1 工程概况、构造及要求 (6)

3.1.1 工程概况 (6)

3.1.2 高负荷生物滤池的构造 (7)

3.1.3 高负荷生物滤池的设计要求 (7)

3.2 工艺流程 (8)

3.3 高负荷生物滤池设计计算 (11)

3.3.1 设计参数 (11)

3.3.2 设计计算 (12)

3.3.3 池壁的设计 (14)

3.3.4 其它部件及相对位置 (15)

4 结论 (15)

4.1 生物滤池的主要设计参数 (15)

4.2 污水处理效果分析 (16)

4.3 方案设计评价 (17)

致谢 (20)

参考文献 (21)

附图 (22)

1 前言

1893年在英国试行将污水在粗滤料上喷洒进行净化的试验，取得良好的效果。1900年后，这种工艺得到公认，命名为生物过滤法，处理构筑物则称为生物滤池，开始用于污水处理实践，并迅速在欧洲一些国家得到应用[1]。生物滤池是由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物。污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触，使污水得到净化[2]。

早期的普通生物滤池水力负荷和有机负荷都很低，虽净化效果好，但占地面积大，易于堵塞。后来开发出采用处理水回流，水力负荷和有机负荷都较高的高负荷生物滤池；以及污水、生物膜和空气三者充分接触，水流紊动剧烈，通风条件改善的塔式生物滤池。近年来发展起来的生物接触氧化法已成为一种独立的生物膜法污水处理工艺。就生物滤池的三种基本类型即普通生物滤池（低负荷生物滤池）、高负荷生物滤池、塔式生物滤池而言，各有不同的优缺点，因此针对不同的污水，生物滤池的选择也不同。

2 生物滤池的简介及选型

2.1 生物滤池的基本构造

生物滤池在平面上一般呈矩形或圆形，它的主要组成部分包括滤床、池壁、池底、布水设备和排水系统[3]。

（1）滤床

滤床由滤料组成，是微生物生长栖息的场所。理想的滤料均具备下述性质：①能为微生物的附着提供大量的表面积；②使污水以液膜状态流过生物膜；③有足够的空隙率，保证通风（保证氧的供给）和使脱落的生物膜能随水

流出滤池；④不被微生物分解，也不抑制微生物的生长，有良好的生物化学稳定性；⑤有一定机械强度⑥价格低廉。因而，滤床常采用拳状滤料，如碎石，卵石，炉渣，焦炭等，近年来，由于塑料滤料密度小，空隙率大也常采用。

（2）池壁

滤池的池壁是为了围挡滤料保护布水而建，一般用砖，毛石，混凝土或预制板砌块等筑成。通常，池壁高于滤料表面层0.5～0.9 m，以防风力干扰，保证布水均匀。

（3）池底

滤池的池底主要由支撑渗水结构、底部空间、排水系统、排水口、通风口等部分组成。支撑渗水结构能够支撑滤料和渗水，是架在混凝土梁或砖垫上的穿孔混凝土板，有足够的渗水和通风面积，其面积应为滤池横截面积的15%～20%，而负荷高的滤池，通风面积应适当大些。底部空间用于通风和布气，对于面积较大的滤池，应适当加高一些，以增大通风量，并使气流均匀地进入滤料层。

（4）布水设备

布水设备设在滤料层的上方，用以均匀喷洒废水在整个滤床表面上，此外还应具有适应水量的变化、不易堵塞和易于清通、不受风雪的影响等特征。生物滤池的布水设备分为两类：可动布水和固定布水系统。现一般使用可动布水系统，使生物膜表面形成一层流动的水膜，这种布水装置，布水均匀，能保证生物膜得到连续的冲刷。常用的可动式布水装置是旋转布水器。

（5）排水系统

排水系统包括池子底面及开设于其上的沟渠。池子底面及排水沟都应有一定的坡度。排水渠穿过池壁的地方，设有排水和通风孔洞，通风面积一般不小于过水断面。通常，排水口设于池壁的一侧或数侧，但通风口必须均匀分布于池壁的两对边或四周。

2.2 生物滤池的工作原理

污水通过布水设备均匀喷洒在整个滤床表面，经过一段时间，在滤料表面上形成一层充满微生物和细菌的粘膜，这层粘膜即为生物膜，由细菌（好氧、厌氧，兼性）、真菌、藻类、原生动物和后生动物等组成。

生物膜是高亲水性物质，当污水流过生物膜表面时，可在其表面上形成一层薄薄的附着水层，生物膜内的微生物可利用附着水层中的有机物进行生长繁殖，使生物膜不断增厚。当厚度增加到一定程度时，在溶解氧不能通过的生物膜内层即形成厌氧层。成熟的生物膜由好氧和厌氧两层组成。好氧层的厚度一般为2mm左右。

在生物膜内、外，生物膜与水层之间进行着多种物质的传递过程。水中的溶解氧和有机污染物由流动水层经附着水层进入生物膜，被微生物所利用，从而使污水得到净化。微生物的代谢产物则通过附着水层进入流动水层，并随其带走，其中的气体生成物（如CO2，H2S，CH4等）则从水层散逸到空气中。由于微生物的不断增殖，生物膜逐渐增厚，当达到一定厚度时，生物膜表面吸附的有机物在传递到滤料表面的微生物以前已被代谢掉，此时滤料表面的微生物因得不到营养进入内源呼吸阶段，同时厌氧层内微生物代谢所产生的气体不断溢出，也减弱了生物膜在滤料表面的固着力，处于这种状态的生物膜成为老化

生物膜，易于脱落而随水流出，经一段时间后滤料表面又重新长出新的生物膜。

2.3 生物滤池的作用

生物滤池处理废水的实质就是生物膜法处理有机废水，属二级处理常用的方法。污水经过一级处理后，其中的漂浮物和大的悬浮物得到分离，但污水中还含有大量的有机物，当废水通过生物滤池时，流过生长在滤料表面的生物膜，利用生物氧化作用和各物质间的物质交换，从而降解废水中的有机污染物。在对水质要求不高的情况下，生物滤池的出水可以直接利用。

2.4 生物滤池选型

普通生物滤池一般适用于处理每日污水量不高于1000m3的小城镇污水或有机性工业废水。它的BOD5去除率高达95%以上，且处理效果好运行稳定，易于管理，节约能源。但是，其占地面积大，不适宜处理水量较大的污水，滤料易堵，卫生条件较差。

相比而言，高负荷生物滤池的有机负荷大，一般为普通生物滤池的6～8倍，因此池体较小，占地面积也少。它的BOD5去除率稍低，一般为75%～90%。高负荷生物滤池内的生物膜生长非常迅速，为防止滤料堵塞，必须采用较高的水力负荷，利用水力冲刷作用及时冲走过厚和老化的生物膜，促进生物膜更新，防止滤池堵塞。

塔式生物滤池的滤料层高达8～12m，污水自上而下滴流，通风条件好，氧气供给充足，促进了污水、空气和生物膜的充分接触，加快了污染物质的传质速度，大大提高了滤池的有机负荷；塔内的微生物存在明显的分层特点，可以

承受较大的有机负荷和有毒物质的冲击。但由于污水在塔内只停留短短的几分钟，BOD5去除率较低，一般仅为60%～85%。塔式生物滤池除用于高浓度有机工业废水处理外，还可用于生活污水和城市污水的处理。但不管是哪种废水，水量都不能太大，否则不宜采用此法处理。

污水处理具体要求是：设计污水流量：65000 m3/d；初次沉淀后BOD5：220 mg/L；处理后出水BOD5：30 mg/L。

上述三种生物滤池具体详细参数见表2.1。经过初步计算，污水处理过程中，要求 BOD5去除率为86%，因此塔式生物滤池不符合要求；设计污水流量为65000 m3/d > 1000m3/d ，因此如果采用普通生物滤池将会占用极大的面积，增加处理成本。综合各方面要素，只有高负荷生物滤池能够满足处理要求。所以针对这种类型的污水将采用高负荷生物滤池进行处理。为了保证在提高有机负荷率的同时又能保证一定的出水水质，并防止滤池的堵塞，高负荷生物滤池的运行常采用回流式的运行方式。利用出水回流至滤池前与进水混合，这样，既可提高水力负荷率，又可稀释进水的有机物浓度，可以保证出水水质。

表2.1 三种生物滤池参数对比表

普通生物滤池高负荷生物滤池塔式生物滤池

水力负荷

15 10～30 (包括回流) 16～97(不包括回流) （m3/m2·d）

BOD负荷

0.15～0.3 0.8～1.2 高达4.8

（kg/m3·d）

深度（m） 1.8～3.0 0.9～2.4 8～12或更高

回流比无1：1～1：4 回流比较大

滤料多用碎石等多用塑料滤料塑料滤料

比表面积（m2/m3）43～65 43～65 82～115

孔隙率（%）45～60 45～60 93～95

蝇多很少很少

生物膜脱落情况间歇连续连续

运行要求简单需要一定技术需要一定技术投配时间的间歇不超过5min 一般连续投配连续投配

二次污泥黑色、高度氧化棕色、未充分氧化棕色、未充分氧化

处理出水

高度硝化

BOD5≤20mg/L

未充分硝化

BOD5≥30mg/L

未充分硝化

BOD5≥30mg/L

BOD5去除率（%）85～95 75～90 65～85

悬浮物去除率

（%）

70～80 65～75 45～65

3 城市污水生物滤池法处理方案设计

3.1 工程概况、构造及要求

3.1.1 工程概况

设计污水流量：65000 m3/d；初次沉淀后BOD5：220 mg/L；处理后出水BOD5：30 mg/L。

根据当地环保部门要求，处理出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）二级标准。设计进、出水水质见表3.1。

表3.1 设计进出水的主要水质指标

项目

COD cr BOD5SS 氨氮TP pH

（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）（mg/L）

进水500 220 250 60 4 6～9 出水100 30 30 25（30） 3 6～9

3.1.2 高负荷生物滤池的构造

高负荷生物滤池具有生物滤池的基本构造，表面多为圆形。滤料的粒径较大，一般为40～100mm，以提高滤料的孔隙率。滤料层较厚，一般为2～4m。滤料粒径和相应的滤层厚度为：工作层厚度1.8m，滤料粒径为40～70mm；承托层厚度0.2m，滤料粒径为70～100mm。当滤料厚度超过2.0m时，一般采用人工通风措施。布水装置多用旋转式布水器。

3.1.3 高负荷生物滤池的设计要求

（1）高负荷生物滤池的个数不应少于2座，污水流量按日平均流量考虑。

（2）以塑料为滤料时，滤层厚度可达2～4m。工作层滤料的粒径应为40～70mm，厚度在0.9～2.4m，承托层的粒径为70～100mm，厚度为0.2m；当滤层厚大于2m，一般应采用人工通风。

（3）正常气温下，处理城市废水时，表面水力负荷为10～30 m3/

（m2·d），有机负荷为0.8～1.2kg BOD5/（m3·d）。

（4）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%。

（5）进水BOD5少于200 mg/L，高于200mg/L，采取回流措施。

（6）出水的BOD5一般要超过30 mg/L。

（7）池壁四周通风口的面积不应小于滤池表面积的2%。

（8）布水器的基本要求：

①旋转布水器的直径比生物滤池的内径小100～200mm；

②布水横管的数量一般为2～4根；

③布水横管直径一般在50～250mm；

④布水横管要高出填料层0.15～0.25m；

⑤布水横管上的布水小孔孔径为10～15mm；

⑥布水小孔间距在中心部分最大，向外逐渐缩小，一般由300mm缩小到75mm；

⑦当布水横管的直径为10～40mm时旋转布水器的水头损失为0.2～1.0m；

⑧实际水头损失比计算值增加0.5～1.0倍，一般压头为0.5～1.0m。

（9）渗水装置

①排水孔总面积应大于池表面积的20%，其空间高度应不小于0.3m；

②池底以1%～2%的坡度坡向集水沟，沟宽为0.15m，间距2.5～4m，并以

0.5%～1%的坡度坡向总集水沟；

③总集水沟的坡度不小于0.5%，其过水断面积小于其全部断面积的50%,以利通风；

④沟内水流速度应大于0.7m/s ，为保证通风，底部通风孔总面积不少于滤池表面积的1%。

3.2 工艺流程