城市生活污水处理工艺毕业论文

1、首钢工学院毕业论文首 钢 工 学 院毕 业 设 计（论 文） 题 目：城市生活污水处理工艺系 别：建筑与环保工程系专 业：环境监测与治理技术(环境工程)班 级：环工101班姓 名：侯亚菲指导教师：陈文龙2013年 5月25 日摘 要随着全球经济的发展，水质污染问题己越来越受到人们的关注， 水是城市生存和发展的命脉。治理水污染，保护水资源，不仅是当今世界性的问题，更是我国城乡普遍面临的当务之急。城市污水是城市下水道系统收集到的各种污水，是一种混合污水。城市污水必须经过处理达到相关排放标准才能排放水体，避免造成水体污染。目前,中小城市的污水排放量约占全国污水排放总量的一半以上,随着未来50年城镇建

2、设的快速发展,生活污水的排放量将会数倍、甚至十几倍的增加,势必加剧水环境的恶化。因此，城市污水处理厂处理水再利用时，应按照使用目的执行相应的水质标准和确定相应的废水深度处理工艺。国家已把城市给排水列为基本建设领域重点支持的产业，污水的资源化、污水的再生利用，既提高了水的利用率又有效地保护了水环境，有利于实现城市水系统的健康、良性循环，从长远来看，这将是有效地解决我国水资源短缺和水环境恶化问题的优化途径。 关键词：城市生活污水 处理工艺 cass工艺目 录1.概述41.1课题来源41.2课题意义42.国内外领域现状52.1国内现状5 2.2 国外现状.63.调研情况83.1 城市污水工艺简介83

3、.2 处理工艺的优选133.2.1 常规活性污泥法和氧化沟、sbr工艺的比较133.2.2 氧化沟、sbr工艺的比较133.2.3 最终工艺的确定133.3 cass工艺143.3.1概述143.3.2 cass工艺的优点143.3.3与其他工艺对比173.4工艺流程184.结论19参考文献20结束语21 1.概述1.1课题来源 经过近50年的发展，水工业设备学科已经逐步走向完善。污水处理机械设备有通用机械设备和专用机械设备两大类。此课题便根据之前学过的专业课，自己的调研以及与指导老师的商议而定。1.2课题意义近20年来，通过借、贷款项目国内一些污水处理厂出现了不同国别的一些构造新颖、结构轻巧

4、、技能环保低耗的新型先进设备，使污水处理设备行业的制造者和研究者注意到这些新型设备除了机械功能齐全、运行可靠之外，还能充分符合新工艺的开发，满足工艺高水准的要求，并能改变原工艺中一些边界条件的限制。这些设备不仅从运动激励及机械结构上比较同类设备有了一些质的变化，而且在一定意义上给工艺的创新与变革提供了可能和保证。 在新世纪之初，我国的环保治理和水工业处于快速发展的形式与机遇，处于对高效设备的要求，同时又受到资金的限制，在原有水工业设备生产的基础上，研制国内高水平的污水处理设备成为当务之急。如何利用这个契机将我国的污水处理设备的水平提高到心的高度，这竟是给水排水学者、水工业设备工作者和企业制造商

5、所面临的新机遇和新问题。但是，也要清楚地看到，目前我国的污水处理设备与国外的差距大于水工艺与国外的差距：污水处理专用设备的理论研究、制造与国外的差距又大于通用设备和国外的差距，这将是我国水工业产业工作者所担负的重任。所以，要提高我国污水处理产业化的水平，关键是要提高污水处理设备装备水平，特别是要提高污水处理专用机械设备的水平，这是我国水工业设备产业的当务之急。 2.国内外领域现状2.1国内现状在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。（1）水资源短缺中国尤其严重，是世界13个缺水国家之一，全

6、国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化；90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%-70%是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。（2）水体污染严重我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽

7、有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染.（3）资金问题导致设施落后我国城市污水处理事业开始于1921年。近几年来随着经济的发展，水污染控制所面临的问题也愈加严重，目前不仅大、中、小城市建设污水厂，还有些郊区县也建设污水厂，然而，同先进国家相比，我国城市及机械化、自动化程度上，还都存在着技术政策要求，城区人口达50万以上的城市，必须建立污水处理设施；在重点流域和水资源保护区，城区人口在50万以下的中小城市及村镇，应依据当地水污染控制要求，建设污水

8、处理设施。在宪法中也有明文规定，并组建了许多工厂，许多产品已系列化了，但自动化仪表，检测仪与国外差距还很大，资金不足仍是根本性问题。展望目前，有关我国城市废水处理的主要问题是如何发挥投资效益，即能不能使有效的资金用于污水处理，应优先考虑工业废水与城市废水的合并处理，规定工业废水进入城市下水道的水质标准，并在厂内进行必要的预处理，以控制并处理容易造成的问题，运行费用共同负责，可按水量、水质合理分摊。随着国家建设的发展和经济实力的增加，不断扩大提高城市污水处理能力。城市污水厂的建设可以以少到多，从低级到高级。结合我国实际，尽量开发高效、低耗的处理技术，以便在财力、物力不充足的条件下，经济有效地解决

9、水污染治理的问题。2.2国外现状在20世纪60年代末，世界各国给排水工程建设的重点均放在城市供水，因此给排水机械设备的发展则以大型的城市给我水工程及分散式的小型工业废水处理为主，非排水机械设备以通用机械设备为主。由于对水质的要求也不是非常之高，仪器仪表也比较简单。进入了70年代，为了适用工业化的发展和人民生活水平的提高，工业发达国家的供水普及率已经相继达到85%-95%，人均生活用水量达到了200-300l/(人·d)。工业化的飞速发展，用水量的与日俱增，同时也带来了严重的水质污染问题，直接威胁到人民的生命健康和人类的发展生存。 19世纪以来，经济发达的国家相继出现了环境污染和社会公

10、害问题，许多国家的河湖水域解氧降低，水生物减少，甚至绝迹。由于水环境污染，人们发病率增加，政府开始认识到加强污水处理的必要性，并投以大量资金兴建污水处理工程。经过30多年的大力整治，付出巨大代价，才基本控制了形势，使水生物恢复生长，水环境得到改善。这种污所造成的损失是极大的，教训是深刻的。为此，各国政府对于污水处理工作极为重视，从法律和建设资金上给予保证，并不断开拓新技术，使城市污水处理事业得以迅速发展。美国是目前世界上污水处理厂最多的国家，平均5000人就有1座，其中78为二级生物处理厂；英国共有处理厂约8000座，平均7000人1座，几乎全部是二级生物处理厂；日本城市废水处理厂约630座，

11、平均20万人l座，但其中二级处理厂及高级处理厂占986；瑞典是目前污水处理设施最普及的国家，下水道普及率99172上，平均5000人1座污水处理厂，其中91为二级生物处理厂。这些国家的经验表明，大力兴建有了明显改善；日本不符合环境标准水域，已从1971年的0.6下降到1980年的0.05；欧洲莱茵河的有机污染已基本控制，部分河段水质明显改善，鱼类复生；英国泰晤士河绝迹了100多年的鱼群又重新出现，目前已达119种。截至上世纪70年代，发达国家基本上普及二级处理但是二级处理耗能多，运行费用高，基建投资也不低。发展中国家普遍“建不起”，或是“养不起”，因此纷纷寻求适用于本国国情的经用的高昂引起了众

12、多的非议，据悉，美国投资超过10亿美元，因此他们也在大力研究新技术或改革传统的流程。3.调研情况3.1 城市污水工艺简介城市生活污水的主要污染物是有机物。针对生活污水，目前国内外主要采用生物法。生物法包括活性污泥法、生物滤池两大类，又以活性污泥法为主，活性污泥法有很多种型式，即传统活性污泥工艺、ab工艺、sbr及其变型工艺、氧化沟工艺、a/o工艺、a2/o工艺等。（1）传统活性污泥法工艺：使用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低。但是它对氮磷的去除效率不高。（2）ab法工艺： 采用吸附和

13、传统活性污泥法的两次生化处理，工艺单元构成复杂，污泥不稳定，建设投资和处理成本高。该法是针对高浓度污水而设计的特殊场合的处理工艺。（3）氧化沟工艺：氧化沟又名氧化渠，在我国的应用最早可以追溯到五十年代初期，由于该工艺简单、好管理，在我国得到速度推广和应用。沟体的平面形状呈环形、长方形、l形、圆形或其他形状，具有独特水力学特征和工作特性。和传统的活性污泥法相比，氧化沟工艺明显可以节省掉调节池、初沉池和污泥消化池，流程简单化，而且出水水质比以前要好，操作企业也比较方便，运行费用还比较节省。具有较好的处理效果。氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池，氧化沟提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力，一般是污水

14、进水流量的数倍乃至数十倍，水在沟内的停留时间较长，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。我国自20世纪80年代起也相继采用此工艺处理各类城市污水，取得了良好的效果。并在实践中发展演化成多种形式，如t型氧化沟和de型氧化沟、orbal氧化沟。t型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，交替进行反应和沉淀，流程简洁，具有生物脱氮功能。carrousel氧化沟兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，但水深不宜过大，充氧动力效率低，不具备脱氮除磷功能。（4） a2/o工艺：目前生物除磷脱氮工艺中应用较多一种方法，是最简单的同步除磷脱氮工艺，利用厌氧、缺氧、好氧实现有机物的降解过程，原污水首先进

15、入厌氧区，转化为小分子发酵产物。随后废水进入缺氧区，达到同时去碳和脱氮的目的。释放能量可供本身生长繁殖，吸收周围环境中的溶解磷，有机物经厌氧区、缺氧区后，浓度已相当低。a2/o工艺总水力停留时间小于其它同类工艺，厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群地繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，对较高浓度和较低浓度均能得到良好的处理效果。（5）sbr工艺：我国80年代开始对sbr进行研究，应用已比较广泛。如：昆明市日处理污水量最高可达30万吨的第三污水处理厂，采用sbr法，出水水质稳定，达到了设计标准；天津经济技术开发区污水处理厂所采用的sbr法的变形工艺，

16、是中国目前最大的sbr法城市污水处理厂。传统sbr法处理污水是将连续流工艺中污水先进入反应池，进水时形成厌氧、缺氧，然后进入沉淀池泥水分离，曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀。这种方法不需要回流污泥，无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区，分时段进行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程，沉淀性能好，有机物去除效率高，提高难降解废水的处理效率，抑制丝状菌膨胀，不需要二沉池和污泥回流、工艺简单。适用于中、小型污水处理厂。随着sbr法的不断改进，sbr法发展成多种改良型：iceas法、cast法、unitank法和msbr法。这几种方法与传统sbr法不同之处在于通过设置多座池子，轮流运转，

17、间歇处理。这几种方法虽有它的优点，但每座池子都需安装曝气设备，水头损失大，设备利用率低，投资大，自动化程度相当高。（6）生物接触氧化法工艺：该工艺管理较简单、节能，在我国也得到广泛地应用，该工艺采用接触氧化池，已经充氧的污水浸没全部填料，通过曝气，在微生物新陈代谢的作用下，污水中有机物得到去除，污水得到净化去除效果明显。优点是：池内充氧条件好，可以达到较高的容积负荷，不需要设污泥回流系统，不存在污泥膨胀问题，运行管理简单，对水质水量的聚变有较强的适用能力。生物接触氧化处理技术的主要缺点是：受设计参数和工艺布置的限制，如设计活运行不当填料可能堵塞，此外布水曝气不易均匀，可能在局部出现四角。该氧化

18、法目前仅仅在工业废水或小规模生活废水中得到应用。3.2 处理工艺的优选3.2.1 常规活性污泥法和氧化沟、sbr工艺的比较常规活性污泥法适用于中等负荷的大型污水处理厂。氧化沟法、sbr法的基建费用低，运行费较高。规模越小，氧化沟、sbr的总处理费用越低。因此，对于中小型污水处理厂而言，氧化沟、sbr在经济上有益。氧化沟、sbr工艺一般不设初沉池和污泥消化池，处理单元比常规活性污泥法少50%以上，操作管理简化；且设备国产化程度高，价格低。3.2.2 氧化沟、sbr工艺的比较基建费用：sbr是合建式。地价高有利于sbr。运行费用及曝气方式而言，氧化沟采用机械式，sbr通常用鼓风机式，后者比前者省电

19、；sbr工艺是变水位运行，增大了扬程，因而电耗要比氧化沟工艺小一些，运行费用也要低一些。sbr工艺的自控要求较高。就出水水质而言，氧化沟是动态沉淀，sbr是静态沉淀，后者沉淀效率更高，出水水质更好。但sbr工艺也有一些缺陷。如下：连续进水时，对于单一sbr反应器需要较大的调节池。对于多个sbr反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。设备的闲置率较高。污水提升水头损失较大。如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。3.2.3 最终工艺的确定工艺的选择和设计应满足一下原则（1）结合污水处理站接纳污水水质水量的实际情况，选择处理构筑物形式和设计参数，确保

20、污水处理系统在运行中具有较大的灵活性和调整余地，以适应水质水量的变化。（2）处理系统采用经工程实践证明是行之有效、技术经济效益明显、适应性强、管理简单、效果稳定的型式，充分保证处理后出水达标排放。（3）污水和污泥处理设备选用新材料、低能耗、高效率、易维护、性能价格比好的产品。（4）控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使污水处理站运行可靠、维护方便，提高污水处理站运行管理水平。（5）充分利用现有条件，因地制宜节约占地和减少工程投资。3.3 cass工艺3.3.1概述循环式活性污泥法（cyclic activated sludge system，简称cass）是在sbr

21、基础上发展起来的一种新型污水处理工艺。该工艺最早是在美国森维柔废水处理公司于1975年研究成功并推广应用的废水处理新技术专利。cass工艺集曝气与沉淀于一池内，取消了常规活性污泥的初沉池和二沉池。它是在cass反应池前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，周期循环进行。运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等，通过调整这些参数使污水处理厂在满足出水水质要求的条件下降低运行成本。cass工艺分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基

22、质快速积累过程，这对进水水质、水量、ph和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。cass工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。3.3.2 cass工艺的优点（1）工艺流程简单，占地面积小，投资较低cass的核心构筑物为反应池，没有二沉池及污泥回流设备，一般情况下不设调节池及初沉池。因此。污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低。 （2）生化反应推动力大在完全混合式连续流曝

23、气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度，底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。根据生化动力反应学原理，由于曝气池中的底物浓度很低，其生化反应推动力也很小，反应速率和有机物去除效率都比较低；在理想的推流式曝气池中，污污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入，成推流状态沿曝气池流动，至池末端流出。作为生化反应推动力的底物浓度，从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度，整个反应过程底物浓度没被稀释，尽可能地保持了较大推动力。此间在曝气池的各断面上只有横向混合，不存在纵向的返混。 cass工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入cass池时即被混合液稀释，因此，从空间上看cass工艺

24、属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从cass工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，因此，cass工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。 （3）沉淀效果好cass工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响cass工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到sv高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。 （4）运行灵活，抗冲击

25、能力强cass工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是cass工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化。当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。在暴雨时。可经受平常平均流量6倍的高峰流量冲击，而不需要独立的调节池。多年运行资料表明。在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值23倍时，处理效果仍然令人满意。而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施，但还很可能因水力负荷变化导致活性污泥流失，严重影响排水质量。当强化脱氮除磷功能时，cass工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。所以

26、，通过运行方式的调整，可以达到不同的处理水质。 （5）不易发生污泥膨胀污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题，由于污泥沉降性能差，污泥与水无法在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行，而控制并消除污泥膨胀需要一定时间，具有滞后性。因此，选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题。由于丝状茵的比表面积比茵胶团大，因此，有利于摄取低浓度底物，但一般丝状茵的比增殖速率比非丝状茵小，在高底物浓度下茵胶团和丝状茵都以较大速率降解物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状茵占优势。而cass反应池中存在着较大的浓度递

27、度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出茵胶团细菌，使其成为曝气池中的优势茵属，有效地抑制丝状茵的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。 （6）适用范围广，适合分期建设cass工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比sbr工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比sbr工艺更简单。对大型污水处理厂而言，cass反应池设计成多池模块组合式，单池可独立运行。当处理水量小于设计值时，可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于cass系统的主要核心构筑物是cass反应池，如果处理

28、水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制cass反应池，因此cass法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。 （7）剩余污泥量小，性质稳定传统活性污泥法的泥龄仅27天，而cass法泥龄为2530天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。去除1.0kgbod产生0.20.3kg剩余污泥，仅为传统法的60%左右。由于污泥在cass反应池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有l0mgo2/gmiss·h以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。而传统法剩余污泥不稳定，沉降性差，耗氧速率大于20mgo2/gmls

29、s·h，必须经稳定化后才能处置。3.3.3与其他工艺对比（1）与传统活性污泥法相比建设费用低。省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备建设费用可节省2030。工艺流程简单，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、cas曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35。（以10万吨的城市污水处理厂为例：传统活性污泥法的总投资约1.5亿，cass工艺总投资约1.1亿；传统活性污泥法占地面积约为180亩，cass法占地面积约120亩。）运行费用省。由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运行费用可节省10

30、25。有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮除磷功能。（对城市污水，进水cod为400mg/l时，出水小于30mg/l以下。）管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。污泥产量低，性质稳定，便于进一步处理与处置。（2）与sbr或cast相比cass反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态，因此，提高了对难降解有机物的去除效果。cass进水是连续的，因此进水管道上无电磁阀等控件元件，单个池子可独立运行，而sbr或cast进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上交替使用，增加了控制系

31、统的复杂程度。cass每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而sbr则为1/23/4；cass抗冲击能力较好。cass比cast系统简单。3.4工艺流程该工艺流程比较简单，占地少，投资省，运行管理方便，处理效率优良。工艺流程图如下：4.结论本文在比较了我国城市污水处理几种典型工艺的基础上，概括分析对比了传统活性污泥工艺、ab工艺、sbr及其变型工艺、氧化沟工艺、a/o工艺、a2/o工艺等工艺的优缺点，根据对比结果，cass工艺比较适合处理城市生活污水。本工艺可达到以下效果：（1）以cass作为核心处理城市生活污水处理工艺，将污水经过一系列处理后，出水可达到国家一级b排放标准后排放。（2）cass工艺城市污水处理工艺运行灵活，设备及构筑物较少，运行简单，投资和运行费用少。实践证明，cass工艺日处理水量小则几百立方米，大则几十万立方米，只要设计合理，与其它方法相比具有一定的经济优势。它比传统活性污泥法节省投资20%-30%，节省土地30%以上。当需采用多种工艺串联使用时，如在cass工艺后有其它处理工艺时，通常要增加中间水池和提升设备,