某污水处理工程毕业设计开题报告

山东轻工业学院 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 某特大型城市污水处理厂设计 课题类型 工程设计 -X 导师姓名 学生姓名 学 号 专业班级 环工 1 一、 常规设计选题 城市污水处理厂设计，人口 600 万，总设计规模 14 万 m3/h,进水指标为： BOD5 112mg/L,CODcr 163 mg/L,SS 212 mg/L,NH3-H 6 mg/L。温度 21 摄氏度。要求达到污水 综合排放标准二级标准。 单位符号不对，西文字体应该为新罗马。 表 1 进水水质及排放标 准 项目 CODcr/（ mgL-1） BOD5/（ mgL-1） SS/（ mgL-1） NH3-H/（ mgL-1） T( ) 设计进水水质 163 112 212 6 21 排放标准 100 30 30 4 要求给出厂区的纵向流程一张，采用比例尺 1： 100 1:200。包括设计地面高程、构筑物高程。单体构筑物工艺图，采用比例尺 1： 50 1:100应表示出构筑物平面和剖面的工艺布置、高程。 二 、 选题的目的及意义 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， 工业废水和生活污水 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，城市污水治理已成当前迫切需要解决的问题 之一。 理论用于实践，将自己在课堂上所学的知识，尤其是专业课知识用于本次毕业设计之中，以提高自己的工程设计能力，为自己将来走 上工作岗位进行工程设计打下坚硬的基础。通过 毕业 设计， 能够熟悉并掌握排水工程的设计内容 、 设计原理 、 方法和步骤，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸 。 三、 目前国内外的研究现状 目前，国内外城市污水处理厂厂采用的工艺有普通活性污泥法 、 A/O生物脱氮活性污泥法、 A/A/O生物脱氮除磷工艺、 AB工艺、氧化沟法（循环混合式 活性污泥法 ）、 SBR间歇时活性污泥法等工艺。 1 关于活性污泥法 当前流行的污水处理 工艺有： AB 法、 SBR 法、氧化沟法、普通曝气法、 A/A/O 法、A/O 法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。 AB 法 (Adsorption Biooxidation) 该法由德国 Bohuke 教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧， A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷 2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容积负荷 6kgBOD/(m3d)以上； B 级负荷低，污泥龄较长。 A 级与 B 级间设中间沉淀池。二级池子 F/M(污染物量与微生物量之比 )不同，形成不同的微生物群体。 AB 法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质， A 级和 B 级亦可分期建设。 SBR 法 (Sequencing Batch Reactor) SBR 法早在 20 世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性 SBR工艺，如 ICEAS 法、 CASS 法、 IDEA 法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应 池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此， 一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。 A/A/O 法 (Anaerobic Anoxic Oxic) 由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内 10 年前开发此厌氧 缺氧 好氧组成的工艺。利用 生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。 A/A/O 法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下 (DO12.5)， BOD/TKN 为 1.5 3.5， COD/TP 为 30 60， BOD/TP 为16 40(一般应 20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、 BOD5 和COD 为主，则可用 A/O 工艺。有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除 磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。 普通曝气法及其变法 本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之 处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。 近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除 BOD5，在池型上有多种形式 (如下文所述的氧化沟 )，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。 氧化沟法 本工艺 50 年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有 ：卡鲁塞尔氧化沟 、交替式氧化沟、 Orbal 氧化沟、一体式氧化沟、 U-型氧化沟等。 氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利 用率 (提高 20%)和动力效率达 2.5 3.0 kgO2/(kWh)。 2、 活性污泥法的新发展 到目前为止 ， 对活性污泥法在运行方式上还没有大的突破 ， 往往所作的是一些局部的改进 ， 但在曝气方式上确取得了较大的成果 ， 如纯氧曝气、深井曝气、射流曝气 ， 采用微气泡扩散器等 ， 这 些都增大了氧转移率、提高了氧的利用率使曝气池中氧的浓度增加。如美日等国研制出的一种超微气泡扩散器 ， 气泡直径 50Lm， 氧吸收率达 90% ， Reid Engineering Company of Frederick shurg 等研制的氧化沟下表面曝气也是一种曝气方式的改进 ， 把冲刷曝气改进透平曝气避免了产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。活性污泥法的另一个发展趋势就是朝多功能方向发展 ， 采用的方法有 ： 培养驯化专用细菌 ，使活性污泥处理对象不局限于生活污水 ， 还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物 ， 甚至驯化可以处 理象氰一类有剧毒的无机物；把活性污泥与其它处理方法结合起来 ， 如活性炭 活性污泥法 ， 它实际上是一种以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的综合处理法 ； 固定活性污泥法是提供微生物附着的表面 ， 如合成纤维、塑料、细沙、粘土焦炭等 ， 使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物 ； 这些都提高了活性污泥的净化效率 ， 提高了抗有毒物质等冲击负荷的能力 ， 还具有脱色、脱氮、削减泡沫的效果 ， 国外已用于合成纤维、化工印染、炼油、炼焦等工业生产的污水处理 ； 活性污泥法与厌氧工艺结合来脱氮、脱磷等 ， 最典型的工艺是 A-O 流程。活性污泥 法还可和化学法结合 ， 提高净化多氯联苯、有机磷的去除效果。 四 、 工艺流程 的确定 （一）、备选方案的提出 、 传统活性污泥 法 传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环。该方法是早期开始 使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定， BOD 去除率可达 90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式 。 、 氧化沟 又称循环混合式活性污泥法。一般采用延时曝气，同时具有去除 BOD5 和脱氮的功 能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。氧化沟处理效率为： BOD5 和 SS 均为 95%以上，总氮为 70% 80%。氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。出水水质稳定， 运行管理简单等优点。但占地面积过大。在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。 污水在沟内的流速 v 平均为 0.4m/s,氧化沟总长为 L，当 L 为 100 500m 时，污水完成 一个循环所需时间约为 4 20min，如水力停留时间定为 24h,则在整个停留时间要做 72 360 次循环。可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说， 氧化沟内的流态是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游， 溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟的这种独特的水流状态，有利 于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。常用的氧化沟系统由卡罗塞氧 化沟、交替工作氧化沟及二沉池 交替工作氧化沟。 工艺流程为： 原水 格栅 泵房 沉砂池 初沉池 曝气池 排放 消毒 二沉池 污泥回流 图 1 传统活性污泥法工艺流程 （二）、 两种工艺的比较 表 2 活性污泥法 和氧化沟 工艺特点和适用范围 工艺名称 传统活性污泥法 氧化沟 优点 (1)活性污泥法适合处理城市污水，并且其适合处理的水量比较大，处理效果比较好，可以除去污水中大部分的有毒有害的物质； (2)活性污泥法利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有机物，保持活性污 泥的活性， 就可以达到好的处理效果； (3)活性污泥法不需要滤料等微生物的载体，可避免滤料堵塞等一系列不良问题的 出现； (4)活性污泥法的微生物繁殖较快，微生物的种类较多、世代时间短，可以保证活性污泥的活性； (5)活性污泥法对环境的适应性较强； (6)活性污泥法工艺中的污泥接种(1)工艺流程简单，运行管理方便，氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池，有此类氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。 (2)运行稳定，处理效果好，氧化沟的 BOD 平均处理水平可达95%左右。 (3)能承受水量水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力，这主要是由于氧化沟水力停留时间长，泥龄长，一般为 2030d，污泥在沟内达到除磷脱氮的目的，脱氮效率一般 80%，但要达到较高的除磷效转刷 进水 二沉池 出水 污泥泵房 干化设备 回流污泥 图 2 氧化沟工艺流程 和驯化的操作比较简单、用时比较短，可以较快的投入运行； (7)活性污泥法对营养的要求比较低，一般 C： N： P=100： 5： 1 即可满足要求，而城市污水中的营养物质可以满足活性微生物的营养要求，故不需要另外投加营养物质， 可以降低运行费用； (8)活性污泥法运行管理较方便，便于维修 果，则需要采取另外措施。 (4)基建投资省，运行费用低和传统活性污泥工艺相 比，在去除BOD，去除 BOD 和 NH3-N 及去除 BOD 和脱氮情况下更省，同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法更省。 缺点 (1)对水质、水量变化的适应能力较低 ,运行效果易受水质、水量变化的影响 ; (2)处理单元较多 ,操作管理复杂 , 体积负荷率低，曝气池庞大，占用土地较多，基建费用高。 。 (3)在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用； (3)产生的污泥量大 (1)由于采用低负荷延时曝气运行方式 ,池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高，而且占地大； (2)一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水，水量一般在 1000m3/d以下。 处理效率 处理效果好： BOD5的去除率可达90-95%； BOD5 和 SS均为 95%以上，总氮为70% 80% 适用情况 适用于中等浓度的大中型污水处理厂 适用于中小型对出水要求较高的城镇污水处理厂 （三）、方案的确定 根据 污水的特点：（ 1）污水以有机污染物为主， BOD/COD=0.7 0.3，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；（ 2）污水中主要污染物指标 BOD、 、 COD、 SS 都值都比 较 低 ，属普通城市污水； （ 3）进水中 NH3-H含量低于污水综合排放标准二级标准，无需添加除氮工艺 ； 4） 本课题污水处理量 大，在达到污水处理要求的前提下，应着重考虑工程占地面积和污水处理费用的节省。 按城市污水处理和污染防治技术政策 【】 要求推荐，大于 20 万 t/d 规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺， 10-20 万 t/d 污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化 沟、 SBR、 AB 法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理 ，如 A2/O 工艺， A/O 工艺， SBR 及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。 由上可见，对这样的城市污水，其各项控制指标的属于普通城市污水的范围之内，且无需除氮，故该设计采用的处理方法为 传统的活性污泥法 （推流法） 。传统活性污泥法 可根据 对废水的处理程 度 的 不同要求， 灵活 调节 其 运行方式 。 四、参考文献 1 伊武军编著，资源、环境与可持续发展，北京 :海洋出版社 ,2001,33-36 2 阎世辉，关于我国水环境形势的分析及政策建议 ,环境保护 ,2001,3:10-13 3 H. 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