vh曝气生物滤池处理生活污水课程设计.doc

目 录第1章 绪论11.1 研究背景及意义11.2 国内外研究现状及发展趋势21.3 设计内容3第2章 设计说明32.1 设计资料32.2工艺流程及其说明42.3主要设备及构筑物4第3章 污水处理构筑物设计计算63.1 污水预处理部分的设计计算63.2曝气生物滤池的设计计算113.3 其它部分的设计计算18第4章 管道系统的设计计算20第5章 高程计算表24结论25参考文献25致谢2530第1章 绪论1.1 研究背景及意义曝气生物滤池（Biological Aerated Filter）简称BAF，是80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜法污水处理工艺，于90年代初得到较大发展，最大规模达几十万吨每天，并发展为可以脱氮除磷。它属于生物膜法的范畴，又兼具有活性污泥法某些特点。滤池内放置直径只有几个毫米的多孔滤料作为生物群落的附着繁殖介质，通过设在滤层下面的配气系统（也有置于滤层中间者）向生物群落供气（鼓风机作气源）。对污水的净化除主要依靠滤料上的生物膜外，滤层内还截留了大量类似活性污泥的悬浮生物，对污染物质也具有吸附、降解作用。水流方向多采用上向流式，即池底进水池顶出水，有的也用下向流式。上向流式采用穿孔管池底配水，钢筋混凝土滤板及滤头则安装于池的顶部，以阻挡滤料流失并收集出水。下向流式采用大阻力配水系统。轻质多孔滤料粒径小、比表面积大，容积负荷可以很高，滤池面积可大大缩小。由于水流方向与滤料压密方向一致，可同时完成生物接触氧化与固液分离，通常可省去后续的二沉池。随着过滤进程，生物膜不断增厚、老化、脱落，滤层截留的悬浮物也逐渐增多，过滤阻力同步增加，需定期进行反冲洗以恢复其净化能力。冲洗方式为三段式气水反冲洗，即先气洗，气水联合冲洗然后单独水洗。反洗空气由鼓风机通过池底的配气系统提供。反洗水流方向则自上而下（上向流滤池）或自下而上（下向流滤池）。上向流滤池的冲洗水贮存于滤板之上，利用同组滤池的出水进行重力冲洗，可省去冲洗水泵。该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用。BAF的主要特点： 投资省, 一次性投资比传统方法低1/4，运行费低1/5； 占地面积小，是普通活性污泥法的1/3； 处理效果好，可达到中水水质标准或生活杂用水水质标准； 处理效果稳定，曝气生物滤池抗冲击负荷的能力强，气候、水量、水质的变化一般不会对其处理效果产生太大的影响；工艺流程短，氧的传输效率高，供氧动力消耗低，处理单位污水的电耗低；自动运行，随着水量的变化，可以自动调节曝气生物滤池的运行个数，维护管理方便； 可建成封闭式厂房，减少臭气、噪声对周围环境的影响，视觉感官效果好； 全部为模块化结构，便于进行后期的改扩建。 曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小、基建投资少、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点。但是，它对进水SS要求较严，一般为SS100mg/L，最好SS60mg/L。因此，需要对进水需要进行预处理。同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大。 另外，曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体的新工艺，节省了后续沉淀池，即二沉池。同时，它还具有水力负荷大，水力停留时间短，运行能耗低，运行费用少的特点。综上所述，曝气生物滤池作为一种较新型的水处理工艺有广阔的研究应用及发展的前景。1.2 国内外研究现状及发展趋势曝气生物滤池是二十世纪八十年代开发的一种污水处理新工艺。它因为克服了活性污泥法占地面积大、易散发臭气及运行不稳定等缺点而备受关注。世界上第一座曝气生物滤池于1981年在法国投产，随后在欧洲各国得到广泛应用。美国和加拿大等美洲国家在20世纪80年代末引进此工艺，日本、韩国和中国台湾也先后引进了此项技术。目前世界上较大的环保公司如法国得利满公司、德国菲力普穆勒公司、法国VEOLIA公司均把它作为拳头产品在全世界推广。目前全世界建成运行的曝气生物滤池已达几百座。在我国国内，曝气生物滤池正处于推广阶段。国内许多科研设计单位对曝气生物滤池也进行了试验研究。随着曝气生物滤池在世界范围内不断推广和普及，很多学者在其结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了具体的研究，取得了很多成果。近年来我国建设了若干座上向流曝气生物滤池（UBAF），形式有所变化，其构造类似给水V型滤池。配水配气系统设于滤池底部，采用钢筋混凝土滤板和长柄滤头。为防止滤料流失，在出水堰前加设栅形稳流板，出水堰顶面做成斜坡。冲洗方式仍为三段式气水反冲洗，需设反洗水泵。当对出水有脱氮要求时，一般需采用两级曝气生物滤池，通过控制供氧在滤层内分别造就缺氧或好氧环境，令生物膜上繁殖的优势菌种分别为好氧异养菌或硝化菌、反硝化菌，从而达到除碳及脱氮目的。除磷则以化学絮凝法为主（滤前投加铁盐或铝盐），滤池内聚磷菌在厌氧与好氧交替情况下对污水中磷的过剩摄取能力进行生物除磷为辅。此外，我国还有在给水预处理上应用曝气生物滤池的范例。它成功地降低了微污染原水的COD、NH3-N、NO2和AOC，提高出厂水的水质和生物稳定性。曝气生物滤池具有流程筒单，水力负荷及容积负荷大，占地小，投资省，运行成本较低，出水水质好等优点，适用于大中小型的城市生活污水以及某些工业废水的处理，如：啤酒废水、印染废水等。曝气生物滤池作为一种崭新的水处理工艺正处在推广之中。根据目前的研究情况，今后的重点研究方向为：生物膜的特点及其快速启动的方式；生物氧化功能和过滤功能之间的相互关系；反冲洗过程中生物膜的脱落规律；进一步拓宽曝气生物滤池的应用范围，研究其在水深度处理、微污染源水预处理、难降解有机物处理、低温污水的硝化、低温微污染水处理问题中如何与其他工艺相结合及其处理效果。特种滤料的的研究与生产的国产化将是曝气生物滤池在国内大范围的应用的关键。1.3 设计内容本课程设计的生活污水流量为30000 m3/d，采用水解酸化-上流式曝气生物滤池组合工艺为处理方法，通过设计计算得出流程中各构筑物的建筑体积及主要构筑物的辅助设施，设置合理的构筑物高程，安排各个构筑物在整个污水处理厂中的结构布局。用上流式曝气生物滤池工艺处理后，出水达城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准，处理后的污水直接排入附近河流。第2章 设计说明2.1 设计资料该废水处理工艺处理水量为30000 m3/d，出水执行GB18918-2002一级B标准，处理后的污水直接排入附近河流，设计进水水质及排放标准见表2-1。表2-1 设计进水水质及排放标准BOD5mg/LCODcrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPHmg/L进水指标30050025122506-9出水指标20608(15)1206-9注：括号外数值为水温>12 时的控制指标，括号内数值为水温12时的控制指标。当进水COD350mg/L时，去除率应60%；BOD160mg/L时，去除率应50%。Q = 30000 m3/d =1250 m3/h= 0.347m3/s = 347L/s, Kz=1.45Qmax = 0.347×1.450.5m3/s (2-1)2.2工艺流程及其说明本工程的设计流程如图2-1所示。图2-1 BAF工艺流程图污水经格栅和沉砂池取出大量的漂浮杂物和悬浮物，沉砂池出水汇同反冲洗排水进入水解酸化池，进行水解酸化反应后进入初沉池。初沉池出水依次进入DN曝气生物滤池、C/N曝气生物滤池和N曝气生物滤池，去除废水中的有机物、悬浮物和氨氮以及废水中的磷。2.3主要设备及构筑物本工程的主要构筑物的特点、参数和其主要功能和特点如下：1、粗格栅设置粗格栅的目的主要是截留污水中的大块悬固体，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。2、污水提升泵房从本设计方案的工艺高程图可以看出，污水只考虑一次提升后依次自流通过沉砂池、水解酸化池、初沉池、DN反硝化池、C/N曝气生物滤池、N曝气生物滤池，所以在泵的选取上将要充分考虑个单元构筑物的阻力损失，以确定水泵的最佳扬程。3、细格栅细格栅可去除原水中的细小漂浮物以及杂物，保证后续处理流程的通常。细格栅安装于旋流沉砂池的进水总渠上，通过超声波液位差计测定其前后水位差自动开停，栅渣被自动耙至渣斗，由渣车人工清运。4、沉砂池沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点；竖流式沉砂池是污水由中心管进入池内后由下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；曝气沉砂池是在池的一侧鼓入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生主流垂直的向恒速环流；旋流式沉砂池使利用水力涡流使砂和有机物分开，以达到除砂目的。该池型具有投资省、运行费用低和除砂效果好等优点。由于平流式沉砂池占地大，竖流式沉砂池效果差，而曝气沉砂池预曝气对后续生化处理可能产生影响，本方案采用旋流沉砂池的钟式沉砂池结构。5、水解酸化池水解酸化池的主要用于截留污水中大部分固体悬浮物、胶体物质及生物滤池的剩余微生物膜，将其中的固体有机物水解为可溶性有机物并对污水中的有机物进行一定程度的降解。污水在水解作用下，将复杂、大分子有机物断链，难于生物降解的物质转化为易于生物降解的物质。改善污水的可生化性，降解部分BOD5与CODcr，以减轻后续生物滤池的处理负荷。6、初沉池初沉池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。按水流方向可分为：平流式、辐流式、竖流式、斜板式4种形式。平流式沉淀效果好、抗冲击性好、施工简单、造价较低；竖流式排泥方便、管理简单、占地面积小；辐流式多为机械排泥，运行较好、管理较简单、排泥设备已趋定型；斜板式沉淀效果好、占地小、排泥方便。由于竖流式适用水量不大、造价较高；辐流式的排泥设备复杂、对施工质量要求高；斜板式易堵塞、造价高，故本次设计采用平流式初沉池。7、DN反硝化池在DN反硝化池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。对于BOD5充足且需要进行脱氮的城市污水，从运行成本的角度考虑，前置反硝化工艺更为优越。8、C/N曝气生物滤池C/N上流式曝气生物滤池将水解酸化池出水中的碳化有机物进行好氧生物降解，并将TKN转化为氨氮进行氨氮的部分硝化。9、N曝气生物滤池(硝化滤池)N上流式曝气生物滤池主要用于对污水中的氨氮进行硝化脱氮。虽然他与C/N上流式曝气生物滤池的处理功能不同，但结构基本相同。10、砂滤砂滤是以天然石英砂作为滤料，对经以上处理后污水做深度处理的水过滤处理工艺过程。它能有效地去除沉淀技术不能去除的水中微小离子和细菌。在其中添加化学除磷剂来除磷，以达到出水指标对磷酸根浓度的要求。11、清水及接触池清水及接触池主要用于进行加药消毒及储藏一定量的处理后达标水，以提供给C/N曝气生物滤池和N曝气生物滤池进行反冲洗。12、污泥浓缩池污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。污泥浓缩的方法有沉降法、气浮法和离心法。本次课设采用污泥浓缩池。在浓缩池中,固体颗粒借重力下降,水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出。13、污泥脱水泵房脱水的方法，主要有自然干化法、机械脱水法和造粒法。本次设计采用机械脱水法进行污泥脱水。第3章 污水处理构筑物设计计算3.1 污水预处理部分的设计计算格栅尺寸计算图见图3-1。1、粗格栅取栅条净间隙b=20mm, 栅前水深h=0.5m, 过栅流速v=0.9m/s, 格栅倾角=60°(1) 格栅间隙数(n) (3-1-1-1)格栅条数 n-1=51（个）(2)栅槽宽度(B)设栅条宽度S=0.01m, 则 (3-1-1-2)(3)进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠宽B1=1.5m,=20° (3-1-1-3)(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度(l2) (3-1-1-4)(5)通过格栅的水头损失(h1)栅条断面为锐边矩形断面, (3-1-1-5)(6)栅后槽总高度(H)设栅前渠道超高h2=0.3mH = h+h1+h2 = 0.5+0.103+0.3 = 0.903m (3-1-1-6)(7)栅槽总长度(L)（栅前渠道深H1 = h +h2 = 0.5+0.3 = 0.8m） (3-1-1-7)(8)每日栅渣量(W)在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.08m3 (3-1-1-8)因W>0.2m3/d，所以宜采用机械清渣。2、细格栅取栅条净间隙b=8mm, 栅前水深h=0.3m, 过栅流速v=0.8m/s, 格栅倾角=60°(1)格栅间隙数(n) (3-1-2-1)格栅条数 n-1=241 (个)(2)栅槽宽度(B)设栅条宽度S=0.01m, 则 (3-1-2-2)(3)进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠宽B1=4m,=20° (3-1-2-3)(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度(l2) (3-1-2-4)(5)通过格栅的水头损失(h1)栅条断面为锐边矩形断面, (3-1-2-5)(6)栅后槽总高度(H)设栅前渠道超高h2=0.3m H = h+h1+h2 = 0.3+0.276+0.3 = 0.876m (3-1-2-6) (7)栅槽总长度(L) (3-1-2-7)(8)每日栅渣量(W)在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3 (3-1-2-8)因W>0.2 m3/d，所以宜采用机械清渣。3、沉砂池本方案采用旋流沉砂池的钟式沉砂池结构。本工程设计流量为Qd=347L/s, Qmax =500L/s,因此选用型号550的钟式沉砂池2个，尺寸图及各部分具体尺寸见表3-1和图3-2。表3-1 钟式沉砂池各部分尺寸表单位：m型号流量(L/S)ABCDE5505303.651.50.7501.500.40型号FGHJKL5501.700.600.510.580.801.454、水解酸化池水解酸化池进、出水主要指标及去除率预计如下表3-2。 表3-2 水解酸化池进、出水主要指标及去除率项目BOD5mg/LCODCrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPH进水水质30050025122506-9出水水质27042525122006-9去除率（%）101520 (1) 水解酸化池池体计算取水力停留时间HRT = 4h,Q = 30000m3/d = 1250m3/h水解酸化池有效容积： (3-1-4-1)池内上升流速一般控制在0.81.8m/h，本设计取=1.2m/h，则有效高度为： (3-1-4-2)为保证污水进入池内后能与活性污泥层快速均匀地混合，所以本设计在池体下部专门设有多槽布水区，每条布水槽的截面为上宽下窄的体型，高度为0.9m，下部水力流速为2.2m/h，上部水力流速为1.6m/h。实际有效高度为 (3-1-4-3)取超高为0.5m，则实际总高度为 (3-1-4-4)按有效池容计算，水解池有效截面积为： (3-1-4-5)按上升流速计算，水解池有效截面积为： (3-1-4-6)取较大值，则截面积为877.2m2，2格池子，矩形共壁，则：长×宽=22m×20m；(2)水解酸化池的排泥系统污泥含水率为99%，取Y=0.15kgss/BOD5，=1g/cm3，则污泥的体积为：13.5 m3/d。5、初沉池初沉池进、出水主要指标及去除率预计如下表3-3。 表3-3 初沉池进、出水主要指标及去除率项目BOD5mg/LCODCrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPH进水水质27042525122006-9出水水质2433402512406-9去除率（%）102080设计人口250000人，沉淀时间1.5h,采用链带式刮泥机。池子总面积 设表面负荷q=2.0 m3/( m2·h)，设计流量Qmax =0.503m3/s，则 (3-1-5-1)沉淀部分有效水深设沉淀时间1.5h，则 (3-1-5-2)沉淀部分有效容积 (3-1-5-3)池长设水平流速v=4.60mm/s，则 (3-1-5-4)池子总宽 (3-1-5-5)设每个池子宽b=4.5m，则池子个数 (3-1-5-6)校核长宽比和长深比4 （符合要求）8 （符合要求）污泥部分需要的总容积设T=2d，污泥量为25g/(人·d)，污泥含水率95%，则 (3-1-5-7) (3-1-5-8)每格池污泥所需容积 (3-1-5-9)污泥斗容积污泥斗底采用500×500mm，上口采用4500×4500mm，污泥斗斜壁与水平面夹角为60°，则污泥斗高度 (3-1-5-10)污泥斗容积 (3-1-5-11)污泥斗以上梯形部分污泥容积，设池底坡度为0.01，则梯形部分高度 (3-1-5-12)梯形上底边长 (3-1-5-13)梯形下底边长 (3-1-5-14)梯形部分污泥容积 (3-1-5-15)污泥斗和梯形部分污泥容积32m3 (3-1-5-16)池子总高度设超高，缓冲层高度，则(3-1-5-17)3.2曝气生物滤池的设计计算1、C/N曝气生物滤池(1) C/N曝气生物滤池池体的设计C/N曝气生物滤池池体的设计按有机负荷法计算，并用COD有机负荷和水力负荷进行校核。C/N上向流曝气生物滤池进出水主要指标及设计去除率如表3-4。表3-4 C/N上向流曝气生物滤池进出水主要指标及设计去除率 单位：mg/L项目BOD5CODCrNH3-NSS进水水质2433402540出水水质60.751022020去除率(%)75702050本设计中的污水量为Q=30000m3/d，在C/N曝气生物滤池中，每天所要去除的BOD5量为： (3-2-1-1)取BOD5有机负荷q=2kgBOD/，则所需的滤料体积为： (3-2-1-2)采用COD有机负荷进行校核：当滤料体积为2733.75 m3时，每天经C/N曝气生物滤池去除的COD重量为： (3-2-1-3)C/N曝气生物滤池内的COD负荷为： (3-2-1-4)因，满足要求。根据国内外已建成并运行的曝气生物滤池的实际情况，该工程取滤料层高度为H滤料=4.5m,则曝气生物滤池的截面积计算如下： (3-2-1-5)设8格池子，则单池面积： (3-2-1-6)矩形共壁，长×宽=10m×7.6m。空塔水力负荷校核： (3-2-1-7)满足要求。为考虑进入滤池废水均匀地流过滤料层，在滤料承托层下部设计缓冲配水室，取H配水=1.2m，并在配水室池壁考虑设置检修人孔；另外考虑到滤池反冲洗时滤料膨胀，在滤料层上部保证有0.81.0m的清水区，本设计取清水区高度H清水=0.8m；取滤料层超高H超高=0.5m，承托层高H承托=0.3m，则滤池总高为： (3-2-1-8)污水在曝气生物滤池滤料层的空塔停留时间为:t0=4.5/2.062.2h (3-2-1-9)根据实际运行经验，滤池在装满滤料后，废水在滤料层中的实际停留时间约为空塔停留时间的1/2左右，即1.1h。(2) C/N曝气生物滤池配水系统的设计一般滤池的配水系统有大阻力、中阻力和小阻力三种形式，曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力形式。对于城市污水处理厂，采用小阻力配水形式中的滤头配水形式，考虑到曝气生物滤池采用气水联合反冲洗，所以滤头采用长柄滤头，长柄滤头在正常运行时起均匀布水、布气作用。曝气生物滤池所选用的长柄滤头为HQ-1型，滤水帽、滤水管为一体成型，每个滤头共有滤缝20条，每条滤缝，滤缝总面积为3.2cm2/个。每平方米布置36个滤头，开孔率=1.152%，流量系数=0.8。每格滤池的水力负荷B=0.8L/(m2·s)，则滤池中污水通过配水系统的水头损失为： (3-2-1-10)本设计中，滤池每平方米布置36个滤头，每格间距为150mm。(3)C/N曝气生物滤池布气系统的设计在曝气生物滤池的设计中，布气系统包括正常工作时的曝气系统和滤池反冲洗时的布气系统。曝气系统本工程设计采用生物滤池专用的单孔曝气器，该曝气器是针对曝气生物滤池的特点专门研制的，具有空气扩散效果好，氧的利用率高，在滤料中不易堵塞的特点。C/N曝气生物滤池的供氧量包括去除污水中BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量两部分。C/N曝气生物滤池去除污水中单位重量的BOD的需氧量为： (3-2-1-11)即去除1kgBOD需提供1.1kgO2，则C/N曝气生物滤池每天去除BOD需提供的总氧量为： (3-2-1-12)在C/N曝气生物滤池中TKN将转化成氨氮，使得污水中实际的氨氮浓度升高，约为38mg/L，要求出水氨氮量为20mg/L，则氨氮部分硝化每天的需氧量为： (3-2-1-13)则去除污水中的BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量标态(合计)为： (3-2-1-14)当滤池氧的利用率为EA=30%时，从滤池中逸出气体中含氧量的百分率为： (3-2-1-15)当滤池水面压力为P=1.013×105Pa，曝气器安装在滤池水面下H=4.5m时，曝气器处的绝对压力为： (3-2-1-16)则当水温为25时，清水中的饱和溶解氧浓度为Cs=8.4mg/L,则25时滤池内混合液溶解氧饱和浓度的平均值为： (3-2-1-17)当水温为25时，C/N曝气生物滤池实际需氧量R为：对于城市生活污水，且假定出水溶解氧浓度为3mgL， (3-2-1-18)C/N曝气生物滤池总供气量为： (3-2-1-19)每格单孔膜滤池专用曝气器供气量为0.20.3m3/(个·h)，取曝气器供气量为0.25 m3/(个·h)，则C/N曝气生物滤池需曝气器数量为： (3-2-1-20)反冲洗布气系统C/N曝气生物滤池的反冲洗采用气水联合反冲洗，反冲洗过程通过EPT-1型长柄滤头完成。(4)滤料层、承托层本次课程设计的曝气生物滤池中选用了球形陶粒作为滤料。由于进入C/N曝气生物滤池的污水为水解酸化池出水，其中含有一定量的悬浮物，C/N曝气生物滤池的作用除了去除污水中的有机物和部分氨氮硝化外，还需对悬浮物进行截留，所以选用直径35mm的球形陶粒滤料，按级配填装。由于陶粒粒径较小，为防止滤头堵塞，须在陶粒层下部设置承托层，选用鹅卵石。(5)滤池出水系统C/N曝气生物滤池出水系统采用单侧出水，并在出水口设计为60°斜坡和设置栅形稳流板。2、N曝气生物滤池(硝化滤池)N曝气生物滤池主要用于对污水中的氨氮进行硝化脱氮。N曝气生物滤池与C/N曝气生物滤池的结构完全相同。(1) N曝气生物滤池池体的设计N曝气生物滤池的设计按硝化负荷法计算。N曝气生物滤池进、出水主要指标及设计去除率见表3-5。表3-5 N曝气生物滤池进、出水主要指标及设计去除率单位：mg/L项目BOD5CODCrNH3-NSS进水水质60.751022020出水水质24.351810去除率(%)60506050N曝气生物滤池中每天所以去除的氨氮重量为： (3-2-2-1)则所需滤料体积计算如下：对于一般城市污水，滤料表面负荷 (3-2-2-2)取滤料层高度为H滤料=2.5m，则N曝气生物滤池的截面积计算如下： (3-2-2-3)设8格池子，则单池面积： (3-2-2-4)设成矩形池，长×宽=7.5 m×6 m。水力负荷校核如下： (3-2-2-5)满足要求。滤料承托层下部设缓冲配水室，取H配水=1.2m，清水区高度H清水=0.8m，滤池超高H超高=0.4m，承托层高H承托=0.2m，则滤池总高为： (3-2-2-6)空塔水力停留时间t1=5.1/3.47=1.47h实际水力停留时间t2=1/2t1=0.735h(2) N曝气生物滤池配水系统N曝气生物滤池系统的作用与C/N曝气生物滤池相同，也采用EPT-1型长柄滤头，每平方米布置36个滤头，开孔率=1.152%，流量系数=0.8，每格滤池的水力负荷B=0.964L/ (m2·s)，则滤池中污水通过配水系统的水头损失为：h1=×10-6=5.58×10-4m (3-2-2-7)滤池每平方米布置36个滤头，每格间距为150mm。(3) N曝气生物滤池布气系统曝气系统N曝气生物滤池的供氧量包括氨氮硝化的需氧量和去除污水中剩余BOD的需氧量两部分。N曝气生物滤池去除污水中单位重量的BOD的需氧量为： (3-2-2-8)即去除1kgBOD需提供0.501kgO2，则N曝气生物滤池每天去除BOD需提供的总氧量为： (3-2-2-9)氨氮硝化每天的需氧量为： (3-2-2-10)则去除污水中的BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量标态(合计)为： (3-2-2-11)当滤池氧的利用率为EA=30%时，从滤池中逸出气体中含氧量的百分率为： (3-2-2-12)当滤池水面压力为P=1.013×105Pa，曝气器安装在滤池水面下H=3.8m时，曝气器处的绝对压力为： (3-2-2-13)则当水温为25时，清水中的饱和溶解氧浓度为Cs=8.4mg/L,则25时滤池内混合液溶解氧饱和浓度的平均值为： (3-2-2-14)当水温为25时，C/N曝气生物滤池实际需氧量R为：对于城市生活污水，且假定出水溶解氧浓度为4mgL，则： (3-2-2-15)N曝气生物滤池总供气量为： (3-2-2-16)N曝气生物滤池内曝气器按每平方米36个布置，布置间距为150mm,则N曝气生物滤池需曝气器数量为： (3-2-2-17)实际每个曝气器供气量为0.227m3/(个·h)。反冲洗布气系统N曝气生物滤池的反冲洗采用气-水联合反冲洗，反冲洗过程通过HQ-1型长柄滤头完成。(4)滤料层、承托层： 同C/N相同。(5)滤池出水系统： 同C/N相同。3、DN滤池(反硝化滤池)DN滤池在进行反硝化反应来脱氮的同时也降低了污水中的有机物质，为后续的硝化反应创造了条件。DN滤池不需要曝气系统，除此以外其与N曝气生物滤池的结构基本相同。(1) DN滤池池体的设计由硝化反应可知N池去除的NH3-N转化为N03N的比例是1:0.98，则DN池进水的N03N为11.76 mg/L。DN滤池的设计按反硝化负荷法计算。DN滤池进、出水主要指标及设计去除率见表3-5。表3-5 DN滤池进、出水主要指标及设计去除率单位：mg/L项目进水水质出水水质去除率（%）N03-N11.761.17690DN滤池中每天所以去除的硝氮重量为： (3-2-3-1)所需滤料体积，取滤料容积负荷为0.8kg/（m3/·d）,则： (3-2-3-2)取滤料层高度为H滤料=0.8m，则DN滤池的截面积计算如下： (3-2-3-3)设8格池子，设成矩形池，则单池面积为： (3-2-3-4)每格池的长×宽=9m×7m。水力负荷校核如下： (3-2-3-5)满足要求。滤料承托层下部也设有缓冲配水室，取H配水=1.2m，清水区高度H清水=0.8m，滤池超高H超高=0.4m，承托层高H承托=0.2m，则滤池总高为： (3-2-3-6)空塔水力停留时间t1=3.4/2.51.36h实际水力停留时间t =t2=0.68h (3-2-3-7)(2) DN滤池配水系统DN滤池系统的作用与N曝气生物滤池相同，也采用EPT-1型长柄滤头，每平方米布置36个滤头，开孔率=1.152%，流量系数=0.8，每格滤池的水力负荷B=0.964L/ (m2·s)，则滤池中污水通过配水系统的水头损失为： h1=×10-6=5.58×10-4m (3-2-3-8)滤池每平方米布置36个滤头，每格间距为150mm。(3) DN滤池反冲洗布气系统DN曝气生物滤池的反冲洗采用气-水联合反冲洗，反冲洗过程通过HQ-1型长柄滤头完成。(4)滤料层、承托层： 同N相同。(5)滤池出水系统： 同N相同。3.3 其它部分的设计计算1、砂滤池添加除磷剂为使出水达到要求的指标，本次课程设计采用添加铁盐的化学除磷方法。铁盐中的铁离子与磷酸根离子反应生成磷酸铁盐沉淀物，在N池中沉淀被滤料截留。化学方法除磷的效果稳定、去除率高。表3-6 砂滤池进、出水主要指标及设计去除率单位：mg/L项目进水水质出水水质去除率（%）PO43-P120.7294砂滤池池体的计算(1)滤池总面积滤层选用双层滤料，取滤速为v=12m3/(m2·h)，则： (3-3-1-1)设4格池子，则单池面积： (3-3-1-2)选择矩形池，则其长×宽6m×4.4m。(2)砂滤池总深度设超高H1=0.3m，滤层表面以上水深H2=1.7m，承托层厚度H4=0.45m，滤层厚度H3= h1+ h2= 0.35+0.4=0.75m（h1为无烟煤厚度，h2为石英砂厚度），配水系统的高度H5=0.25m，则： (3-3-1-3)(3)校核强制滤速 (3-3-1-4)满足要求。2、清水及接触消毒池反冲洗水速为15m/h，反冲洗最大供水量为对N曝气生物滤池进行时发生，则反冲洗水量为 (3-3-2-1)反冲洗进行10min，需水量为112.8m3，清水及接触消毒池共1座，则： (3-3-2-2)3、反冲洗水泵房、鼓风机房冲洗水泵选用250S14A型单级双吸式清水泵，单台流量320-504 m3/h ,扬程 8.6-13.7m ，电机功率为18.5kW，2台，正常情况下1用1备。C/N曝气生物滤池、N曝气生物滤池正常工作时合计需空气量为： (3-3-3-1)反冲洗时每次只反冲洗1格，反冲洗气速为60m/h，最大反冲洗气量对N曝气生物滤池进行时发生，则反冲洗气量为： (3-3-3-2)选用3台GM20L型离心鼓风机，其单机的风量为100 m3/min，风压为7.58m H2O，电机功率为160kw。曝气时2用1备；反冲洗时1用2备。4、污泥处理污泥池本设计工艺的污泥来自初沉池，预计每天产泥量大约为320 m3/d，含水率96%，贮泥时间为15h，设该池体积为：10m×8m×4m，有效容积为320 m3。污泥脱水池有污泥池污泥量预计脱水进泥量为：320 m3/d，含水率99%，即其量为3.2 t/d，出泥饼的含水率为75%，则泥饼量为12.8 t/d。第4章 管道系统的设计需要确定各管段的管径、管长，并计算各管段的水头损失，