环保设备设计及应用

《环保设备设计与应用》课程设计任务书（2班）1.设计题目：某小区生活污水中生物接触氧化设备的设计2.原始资料进水BOD5=300mg/L，出水BOD5=20mg/L，容积负荷0.3kg/m3.d。

设计水量如下：m3/h分组 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 水量15 25 35 45 55 65 75 85 95 100 3.设计内容3.1方案确定与工艺说明按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择设备和构筑物，说明选择理由，工艺说明包括原理、结构特点、设计原则等，论述其优缺点，编写设计说明书。

3.2 设计计算计算生物接触氧化池有效容积、尺寸；计算需氧量、空气量；计算穿孔布气空气管道；计算剩余污泥量3.3 制图（A3）生物接触氧化池平面、剖面布置图；生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图；进水布水器平面、剖面布置图；填料支架及填料安装图3.4 编写设计说明书、计算书4.设计成果（注：1、5项必做，2、3、4项每组三人各选一项）（1）生物接触氧化池平面、剖面布置图（A3）（2）进水布水器平面、剖面布置图（A3）（3）填料支架及填料安装图（A3）（4）生物接触氧化池曝气及空气管道平面、剖面图（A3）（5）设计说明书、计算书5. 时间分配表（第11周）序号教学内容时间备注1 布置任务书、收集资料0.5天由指导老师讲授设计任务与要求2 设计计算 1.5天3 绘制CAD设计图纸2天4 编写设计说明书，装订成册1天5 总计时间5天6、成绩考核办法根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、不及格评定成绩。

二．方案确定与工艺说明2.1确定方案在污水处理中，小区泛指的是居民住宅区、疗养院、商业中心、机关学校等由一种或多种功能构成的相对独立的区域，而该区域的排水系统通常不在城市市政管网的覆盖范围内。

根据环境要求，需建造独立的污水处理系统。

小区污水水量较小，水质水量变化较大，由于土地昂贵等原因对环境质量提出的要求较高(如气味、噪声、建筑风格等)。

因此污水处理工艺力求简单实用，管理方便，操作可靠，维护工作量小，并尽可能地采用高效、节能的污水处理技术。

小区污水的处理工艺依据其尾水排放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。

除此之外，小区污水处理工艺的选择在满足小区污水处理特点的前提下，应结合小区的特点和气候特征，合理选用。

但应选择投资省、处理效率高、能耗低、占地面积少、环境影响小和能再生利用、易于实现设备化的污水处理工艺，而生物接触氧化工艺在小区污水处理中的应用正符合上述目标要求。

目前国内外一般都采用生化方法处理生活污水，而生物接触氧化法具有净化效率高，处理所需时间短，对进水有机负荷的变动适应性较强，不必进行污泥回流，没有污泥膨胀问题，运行简单和占地面积小等优点。

为此，我们选用了工艺成熟、运行可靠的接触氧化法。

２.１.1生物接触氧化法简介生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。

具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。

在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。

该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。

生物处理是经过物化处理后的环节，也是整个循环流程中的重要环节，在这里氨/氮、亚硝酸、硝酸盐、硫化氰等有害物质都将得到去除，对以后流程中水质的进一步处理将起到关键作用。

如果能配合JBM新型组合式生物填料使用，可加速生物分解过程，具有运行管理简便、投资省、处理效果高、最大限度地减少占地等优点。

反应机理生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。

该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。

特点工艺特点①用分段法提高净化能力。

生化过程分为两个阶段。

首先是有机物被吸附在污泥上或存在细胞内进行生物合成，这个吸附合成速度很快。

第二阶段的生化过程以氧化为主，速度较慢。

②用加接触层的办法来提高沉淀池效率。

对沉淀池的生物膜采取沉淀的办法，而对细小的悬浮物采取滤层截留的办法，沉淀池取上升流速6.5～7.5m/h；澄清区停留15min。

③接触氧化工艺只需0.5～1.0h就可以达到活性污泥工艺8h的效果。

主要靠生物膜，把氧化池分为两段，沉淀池加接触层，接触氧化池分离下来的污泥含有大量气泡，宜采用气浮法分离。

基本特点1、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；2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。

一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。

二是采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。

三是池内废水中还存在约2～5%的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。

因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。

原理生物接触氧化法净化废水的基本原理与一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化。

生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。

在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。

处理装置分流式的曝气装置在池的一侧,填料装在另一侧,依靠泵或空气的提升作用，使水流在填料层内循环，给填料上的生物膜供氧。

此法的优点是废水在隔间充氧，氧的供应充分，对生物膜生长有利。

缺点是氧的利用率较低，动力消耗较大；因为水力冲刷作用较小，老化的生物膜不易脱落,新陈代谢周期较长,生物膜活性较小；同时还会因生物膜不易脱落而引起填料堵塞。

直接式是在氧化池填料底部直接鼓风曝气。

生物膜直接受到上升气流的强烈扰动，更新较快，保持较高的活性；同时在进水负荷稳定的情况下，生物膜能维持一定的厚度，不易发生堵塞现象。

一般生物膜厚度控制在1毫米左右为宜。

选用适当的填料以增加生物膜与废水的接触表面积是提高生物膜净化废水能力的重要措施。

一般采用蜂窝状填料。

蜂窝状填料的比表面积如：蜂窝状填料孔径须根据废水水质（BOD□即五日生化需氧量、悬浮物等的浓度）、BOD负荷、充氧条件等因素进行选择。

在一般情况下,BOD□浓度为100～300毫克/升，孔径可选用32毫米；BOD□为50～100毫克/升,可选用15～20毫米；如在50毫克/升以下，可选用10～15毫米孔径的填料。

填料要质量轻，强度好，抗氧化腐蚀性强，不带来新的毒害。

采用较多的有玻璃布、塑料等蜂窝状填料，此外，也可采用绳索、合成纤维、沸石、焦炭等作填料。

填料型式有蜂窝状、网状、斜波纹板等。

生物接触氧化法的BOD负荷与废水的基质浓度有关，对低BOD浓度（50～300毫克/升）废水每日每立方米的填料采用2～5千克(BOD□)，废水停留时间为0.5～1.5小时，氧化池内耗氧量约1～3毫克/升。

由于氧化池内生物量较大，处理负荷高，可控制溶解氧量较高，一般要求氧化池出水中剩余溶解氧为2～3毫克/升。

生物接触氧化法的工艺流程生物接触氧化工艺流程应根据进水水质和处理程度确定采用单级式、二级式和多级式。

在一级处理流程中，原污水经预处理后进入接触氧化池，出水经过二沉池分离脱落的生物膜，实现泥水分离。

在二级处理流程中，两级接触氧化池串联运行，必要时中间可以设置中沉池。

本设计采用单级式生物接触氧化池，其工艺流程示意图见图2.2２.１.3生物接触氧化法的构筑物简介（1）格栅 格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式和水泵的要求来设定，人工清除格栅间隙一般为16～25mm 。

沉砂池或沉淀池前的格栅一般采用15-30mm ，最大为40mm 。

常用的机械清渣设备有三种，即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机。

按格栅栅条间距的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。

按格栅的清渣方法，有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。

按格栅构造特点不同可分为抓耙式、循环式、弧形、回转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等多种形式。

格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。

当拦截的栅渣量大于0.2m3/d 时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于0.2m3/d 时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。

本设计中采用人工清渣的细格栅，栅条间距为20mm 。

初沉池 初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。

废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD 的20%，按去除单位质量BOD 或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。

主要作用 （1） 去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。

（2） 使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。

初沉池 生物接触氧化池 二沉池 出水排泥格栅 进水 消毒池（3）对胶体物质具有一定的吸附去除作用。

（4）一定程度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果。

减缓水质变化对后续生化系统的冲击。

（5）有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初沉池的去除效率。

（6）还可在初沉池前投加含铁混凝剂，强化除磷效果。

含铁的初沉池污泥进入污泥消化系统后，还可提高产甲烷细菌的活性，降低沼气中硫化的含量，从而既可增加沼气产量，又可节省沼气脱硫成本。

影响运行的因素（1）表面负荷表面负荷增加，可影响悬浮物的有效沉降，使悬浮物的去除率下降，水力负荷率一般取0.6~1.2m3/(m2•h)为宜。