1、1 前言隨著我國社會和經(jīng)濟的高速發(fā)展環(huán)境問題日益突出，尤其是城市水環(huán)境的惡化加劇了水資源的短缺，影響著人民群眾的身心健康已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的嚴重制約因素。近年來國家和地方政府非常重視污水處理事業(yè)工程的建設(shè)，而決定城市污水處理廠投資和運行成本的很重要因素是污水處理工藝的選擇。一座城市污水廠處理工藝的選擇雖然應(yīng)由污水水質(zhì)、水量、排放標準來確定但是忽略污水處理廠投資和運行成本過分強調(diào)污水處理工藝的先進是不足取的。生物膜法是與活性污泥法并列的一種污水生物處理技術(shù)，而生物接觸氧化工藝便是其中一種。通過生物接觸氧化工藝的課程設(shè)計，來鞏固水污染學(xué)習(xí)成果，加深對水污染控制工程的認識與理解，規(guī)范、手冊與文獻

2、資料的使用，進一步掌握設(shè)計原則、方法等。鍛煉獨立工作能力，對污水廠的主體構(gòu)筑物、輔助設(shè)施、計量設(shè)備及污水廠總體規(guī)劃、管道系統(tǒng)做到一般的技術(shù)設(shè)計深度，培養(yǎng)和提高計算能力、設(shè)計和CAD繪圖水平，鍛煉和提高分析及解決工程問題的能力。2 生物接觸氧化法在水處理中的作用生物接觸氧化工藝（Biological Contact Oxidation）又稱“淹沒式生物濾池”、“接觸曝氣法”、“固著式活性污泥法”，是一種于20世紀70年代初開創(chuàng)的污水處理技術(shù)，其技術(shù)實質(zhì)是在生物反應(yīng)池內(nèi)充填填料，已經(jīng)充氧的污水浸沒全部填料，并以一定的流速流經(jīng)填料。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物的新陳代謝

3、的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。生物接觸氧化法是一種浸沒生物膜法，是生物濾池和曝氣池的綜合體，兼有活性污泥法和生物膜法的特點，在水處理過程中有很好的效果。其特點有如下幾點：第一，由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好。生物接觸氧化池內(nèi)單位容積的生物固體含量高于活性污泥法曝氣池及生物濾池,所以生物接觸氧化法有較高的容積負荷，對沖擊負荷有較強的適應(yīng)能力；第二，生物接觸氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨脹問題，污泥生成量少，且污泥顆粒較大，易于沉淀，運行管理簡便，操作簡單，易于維護管理，設(shè)備一體化程度高，耗電少。第三，由于生物固體量多，水流又屬于完全混合型，因此生物接觸氧化池對水

4、質(zhì)水量的驟變有較強的適應(yīng)能力。第四，生物接觸氧化池有機容積負荷較高時，其F/M保持在較低水平，污泥產(chǎn)率較低。第五，具有活性污泥法的優(yōu)點，并且機械設(shè)備供氧，生物活性高，泥齡短，凈化效果好，處理效率高，處理時間短，出水水質(zhì)好而穩(wěn)定，池容小，占地面積少。第六，能分解其它生物處理難分解的物質(zhì)，具有脫氧除磷的作用，可作為三級處理技術(shù)。因此，生物接觸氧化污水處理技術(shù)是一種適應(yīng)范圍廣、處理效率高、運行操作簡單的水處理技術(shù)。而工業(yè)污廢水水量變化大、水質(zhì)不均勻、污染物成分復(fù)雜，對于工業(yè)污水中這些難度比較大、處理要求比較高的物質(zhì)，可以用生物接觸氧化法進行處理。2.1 生物接觸氧化法原理生物接觸氧化池內(nèi)存在填料，填

5、料淹沒在廢水中，長滿生物膜，廢水與生物膜接觸過程中，水中的有機物被微生物吸附、氧化分解并轉(zhuǎn)化為新的生物膜。和其它生物膜一樣，該法的生物膜也經(jīng)歷掛膜、生長、增厚、脫落等更替過程。一部分生物膜脫落后變成活性污泥，在循環(huán)流動過程中，吸附和氧化分解廢水中的有機物，多余的脫落生物膜隨水流到二次沉淀池中除去，達到凈化廢水的目的。氧化池中的氧來自于廢水中的溶解氧，在流料支承下部設(shè)置曝氣管，用壓縮空氣鼓泡向廢水供氧。2.2 生物接觸氧化法的工藝生物接觸氧化法的主體構(gòu)筑物是生物接觸氧化池，如圖一所示，其一級處理流程包括初沉池、接觸氧化池、二沉池(平流沉淀池)。進水接觸氧化池二沉池排泥出水初沉池 圖2-1 生物接

6、觸氧化法基本流程示意圖原污水經(jīng)初次沉淀池預(yù)處理后進入接觸氧化池，再進入二次沉淀池泥水分離后作為處理水排放。接觸氧化池的流態(tài)為完全混合型，微生物處于對數(shù)增殖期和衰減增殖期的前段。生物膜增長較快，有機物降解速率也較高。2.3 生物接觸氧化法的設(shè)計接觸氧化池主要由池體、填料床、曝氣裝置及進出水裝置等構(gòu)成，具體結(jié)構(gòu)如圖所示。圖2-2 生物接觸氧化池的構(gòu)造示意圖（1）生物接觸氧化系統(tǒng)中各處理構(gòu)筑物不應(yīng)少于兩個（格），且按并聯(lián)系列設(shè)計；（2）設(shè)計時采用的BOD5負荷最好通過實際確定。也可以采用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，一般處理城市污水可用1.01.8kgBOD5/(m3d)，處理BOD5500mg/L的污水時可用1.03

7、.0 kgBOD5/(m3d)；（3）污水在池中的停留時間不應(yīng)小于12h（按有效容積計）；（4）進水BOD5濃度過高時，應(yīng)考慮設(shè)出水回流系統(tǒng)；（5）填料層高度一般大于3.0 m，當(dāng)采用蜂窩填料時，應(yīng)分層裝填，每層高度為1 m，蜂窩孔徑不小于25 mm；當(dāng)采用小孔徑填料時，應(yīng)加大曝氣強度，增加生物膜脫落速度；（6）每單元接觸氧化池面積不宜大于25m，以保證布水、布氣均勻；（7）氣水比控制在(1015):1；（8）生物接觸氧化池每個（格）平面形狀宜采用矩形，沿水流方向池長不宜大于10m。其長寬比宜采用1:11:2，（9）當(dāng)采用穿孔管曝氣時，每根穿孔管的水平長度不宜大于5m；水平誤差每根不宜大于2m

8、m，全池不宜大于3mm，且應(yīng)有調(diào)節(jié)氣量和方便維修的設(shè)施；（10）生物接觸氧化池由下至上應(yīng)包括構(gòu)造層、填料層、穩(wěn)水層和超高。其中，構(gòu)造層層高宜采用0.61.2m，填料層高宜采用2.53.5m，穩(wěn)水層高宜采用0.40.5m，超高不宜小于0.5m。（11）生物接觸氧化池進水端宜設(shè)導(dǎo)流槽，其寬度不宜小于0.8m。導(dǎo)流槽與生物接觸氧化池應(yīng)采用導(dǎo)流墻分隔。導(dǎo)流墻下緣至填料底面的距離宜為0.30.5m，至池底的距離宜不小于0.4m。（12）生物接觸氧化池曝氣強度宜采用1020m3/(m2h)。（14）生物接觸氧化池應(yīng)在填料下方滿平面均勻曝氣（15）生物接觸氧化池底部應(yīng)有放空設(shè)施。3 總體設(shè)計3.1 初沉池的

9、設(shè)計計算3.1.1沉淀區(qū)尺寸計算初沉池可除去廢水中的可沉物和漂浮物。初沉池是經(jīng)濟上最為節(jié)省的凈化步驟，對于生活污水和懸浮物較高的工業(yè)污水均易采用初沉池預(yù)處理。初沉池的主要作用如下。 1） 去除可沉物和漂浮物，減輕后續(xù)處理設(shè)施的負荷。 2） 使細小的固體絮凝成較大的顆粒，強化了固液分離效果。 3） 對膠體物質(zhì)具有一定的吸附去除作用。 4） 一定程度上初沉池可起到調(diào)節(jié)池的作用，對水質(zhì)起到一定程度的均質(zhì)效果。設(shè)表面負荷，沉淀時間，最大設(shè)計流量時水平流,每座沉淀池寬度沉淀池總面積得沉淀區(qū)有效水深h2=qt=21.5=3m沉淀區(qū)有效容積沉淀區(qū)長度沉淀池總寬度沉淀池座數(shù) 座校核長寬比 ，合格校核長深比 ，

10、合格3.1.2 污泥區(qū)計算設(shè)人均干污泥量為25g/d，污泥含水率95% S=25100(100-95)1000=0.5L/d取兩次排泥時間間隔T=2d,設(shè)人口總數(shù)20000人。則每日產(chǎn)生的污泥量為每個池子產(chǎn)生的污泥量3.1.3 污泥斗尺寸及容積計算采用泥斗；泥斗傾角采用60，泥斗斗底尺寸為：500mm500mm 上口為5000mm5000mm泥斗高度泥斗容積V斗=13h4s1+s2+s1s2=133.8(52+0.52+520.52)=34m3梯形部分高度污泥斗上梯形部分污泥容積泥斗與梯形部分實際存泥容積V實=V斗+V梯=34+15=49m320m3可容納2d的污泥量，所以只用設(shè)一個污泥斗。3

11、.1.4 沉淀池總高度計算取保護高度h1=0.3m, 緩沖層高度h3=0.5m污泥層高度h4=h4+h4=0.2+3.8=4m總高度 H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.5+4=7.8m3.2 生物接觸氧化池的設(shè)計計算3.2.1 有效容積(填料體積)計算平均時污水量：qv=2500m3/d，進水BOD5濃度：so=150mg/l，出水BOD5濃度：se=25mg/l，填料容積負荷：Nv=1500g BOD5/(d) 可得:V=qv(so-se)Nv=2500(150-25)1500=208.4m23.2.2接觸氧化池的總面積和單座池面積計算取填料高度=3.0 m ，分三層每層高1m，單

12、座氧化池面積，設(shè)氧化池座數(shù)n=4由單座池面積滿足要求。3.2.3池深計算取超高=0.6 m,填料上部的穩(wěn)定水層深度=0.5 m,填料至池底的高度=1.5m(需入內(nèi)檢修) 可得:h=h0+h1+h2+h3=3.0+0.6+0.5+1.5=5.6 m3.2.4有效停留時間計算 ,在1-2間,符合要求。實際停留時間t=A(h-h1)qv=69.5(5.6-0.6)=3.34h 合格3.2.5空氣量計算及管道布置取D0=20m3/m3得D=D0qv=202500=5000m3/d=2048m3/d每格需氣量D1=D0n=20844=520m3/d空氣干管直徑，設(shè)空氣流速為v=15m/s則：d=4q36

13、00v=43.1415=0.05m=50mm支管直徑，每池設(shè)五根支管，空氣流速v1=5m/s則d1=4q/53600v=4105/536003.145=0.04m=40mm孔眼布置以每根支管為單位進行計算，設(shè)孔眼直徑=10mm，孔眼流速v=10m/s,每個孔眼的通氣量為q=2v4=3.14(0.01)2104=7.8510-4m3/s每根支管上的孔眼數(shù)m=q5q=10550.3600=7.43 取8個孔眼間距為100mm，支管長度為L=m+1100=0.9m每池設(shè)一出水渠道。3.3 二沉池的設(shè)計計算3.3.1沉淀區(qū)尺寸計算二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，其作用主要是使污泥分離，使水澄清和進

14、行污泥濃縮。設(shè)表面負荷，沉淀時間，最大設(shè)計流量時水平流,每座沉淀池寬度沉淀池總面積得沉淀區(qū)有效水深h2=qt=1.52=3m沉淀區(qū)有效容積沉淀區(qū)長度沉淀池總寬度沉淀池座數(shù) 座校核長寬比 合格校核長深比 合格3.3.2 污泥區(qū)計算設(shè)人均干污泥量為19g/d，污泥含水率96% S=19100(100-96)1000=0.475L/d兩次排泥時間間隔T=2d,設(shè)人口總數(shù)N=20000人。則每日產(chǎn)生的污泥量為每個池子產(chǎn)生的污泥量3.3.3 污泥斗尺寸及容積計算采用泥斗；泥斗傾角采用60，泥斗斗底尺寸為：500mm500mm 上口為5000mm5000mm泥斗高度泥斗容積 V斗=13h4s1+s2+s1

15、s2=133.8(52+0.52+520.52)=34m3梯形部分高度污泥斗上梯形部分污泥容積泥斗與梯形部分實際存泥容積V實=V斗+V梯=34+15=49m319m3可容納2d的污泥量，所以只用設(shè)一個污泥斗。3.3.4 沉淀池總高度計算取保護高度h1=0.3m, 緩沖層高度h3=0.5m污泥層高度h4=h4+h4=0.2+3.8=4m總高度 H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.5+4=7.8m4 課程設(shè)計總結(jié)通過此次課程設(shè)計，使我更加扎實的掌握了有關(guān)生物接觸氧化工藝方面的知識，在設(shè)計過程中雖然遇到了一些問題，但經(jīng)過一次又一次的思考最終還是解決了。同時也暴露出了我在這方面的知識欠缺和經(jīng)驗不足。課程設(shè)計給我很多專業(yè)知識以及專業(yè)技能上的提升，使我對抽象的理論有了具體的認識。通過這次課程設(shè)計，我掌握了CAD制圖的一些技巧和基本操作規(guī)范為未來的實踐積累了經(jīng)驗。我認為，在這次的實踐中，不僅培養(yǎng)了獨立思考、動手操作的能力，在各種其它能力上也都有了提高。更重要的是，在設(shè)計上，我們學(xué)會了很多學(xué)習(xí)的方法。而這是日后最實用的，真的是受益匪淺。要面對社會的挑戰(zhàn)，只有不斷的學(xué)習(xí)、實踐，再學(xué)習(xí)、再實踐。這對于我們的將來也有很大的幫助。回顧起此課程設(shè)計，至今我仍感慨頗多