某新建城镇污水处理厂设计方案开题报告

1、某新建城镇污水处理厂设计开题报告目：某新建城镇污水处理厂设计学专班学院:业:级:号:系:姓 名：指导教师：填表日期：年 月 日一、选题的依据及意义：本工程为某新镇污水处理厂的施工图设计，污水厂位于XXX交汇处，征地28604米2,设计地面标高用黄海2.3米。经过处理的水至神仙沟，初沉池与二 沉池剩余污泥浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作为肥料用。该镇的地形由南向北稍有坡度，平均的坡度为0.5 %。，地面平整，海拔高度为3.33.5米，属黄河冲积粉质沙土区，土质盐碱，全年最高气温39度，最低-8度，极值冻土深度为0.57米，全年降水量1600毫米。镇东有卫东河，水流由 南向北与神仙沟在新镇东

2、北角汇合流向渤海湾。神仙沟沟底标高为-1.5米，河床水位控制在0.51.0米之内，水位由神仙沟在渤海湾出口处甲方所设的流域防洪 站加以控制。处理厂厂址内地面标高位 2.10-2.40米（高于黄海平均海面），土 壤承载能力711吨/平方米。污水厂污水进水总管管底标高（进水泵房处）为-4.41 米，（相对地面标高±）.00）。因为该镇人口较多城市污水排放量大，如果不处理直接排放到神仙沟和卫东 河，将对水体造成污染，因为污水中含氮磷较多，也可使水体富营养化，所以必 须建设污水处理厂对该镇排放的污水进行处理。所选择的污水处理工艺应具有一 定的脱氮除磷功能以防水体的富营养化。据此，需确定污水处

3、理厂的处理工艺流 程和处理构筑物的类型与数量，进行处理构筑物及设备的工艺设计计算和污水厂 各构筑物以及各种管渠等总体布置。二、国内外研究现状及发展趋势(含文献综述)：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

4、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 Balch Kcador)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、

5、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(AnaerobicAnoxic 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年前开发此厌氧一缺氧一好氧组成的工艺。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

6、除磷， 污水中的磷在厌氧状态下（DO<0.3mg/L），释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更 多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DOv0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中 BOD作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧 池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.57.0（完全脱氮COD/TKN>12.5）， BOD/TKN 为 1.53.5，COD/TP 为 3060，BOD/TP 为 1640（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

7、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

8、。 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：帕式（Passveer简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.53.5m，转刷动力效率 1.61.8kgO2/（kW h）。奥式（Orbal）简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成， 三个环道 用不同的D0（如外环为0,中环为1,内环为2）,有利于脱氮除磷。采用转碟曝 气，水深一般在4.04.5m，动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村 和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。若能将氧化沟进水设计成多种方

9、式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些 合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。卡式（Carrousel简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来 看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。三沟式氧化沟（T型氧化沟），此种型式由三池组成，中间作曝气池，左 右两池兼作沉淀池和曝气池。T型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转 刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌 氧池，不具备除磷功能。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

10、氧的利用率（提高20%）和动力效率达2.53.0 kgO2/（kWh）。2. 关于曝气生物滤池曝气生物滤池实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填（滤）料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池（BAF）70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司 的技术和设备产品。由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参 数是不同的，如要求处理出水 BOD5、SSv20mg/L，去除BOD5达90%以上的 工艺，其容积负荷为0.73.0 kgBOD5/（m3 d），水力停留时间12h;以硝化（90% 以上）为主的工艺，其容积负荷为0.52.

11、0kgBOD5/（m3d），水力停留时间23h。一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不 宜过大，约5X104m3/d左右为宜。国外（主要在欧洲）处理水量有达到36X104m3/d 的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行管理经验有关。3. 关于UNITANK工艺UNITANK工艺和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是 SBR法新的 变型和发展。它集序批法”普通曝气池法”及三沟式氧化沟法”的优点，克服 了序批法”间歇进水、三沟式氧化沟法”占地面积大、 普通曝气池法”设备多的 缺点。典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通

12、，每池都设有曝 气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。 污水可以进入三池中的任意一个， 采用连续进水、周期交替运行。在自动控制下 使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态，以完成有机物和氮磷的去除。UNITANK工艺由比利时Seghers公司首先建在我国的澳门特区，处理 水量14X104m3/d(不下雨时平均处理水量为 7X104m3/d),池型封闭，设计采用的 容积负荷为0.58kgBOD/(m3d)，总的反应池体积为46800m3,曝气池水力停留 时间为8h，出水的BOD5、SSv20mg/L。这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形，可以采用活性污泥工艺的设计 方法对

13、不同的污染物加以去除，如考虑硝化，其负荷一般在0.050.10kgBOD5/(kgMLSSd)，硝化率视污水温度而异。而要求污泥稳定化，其污泥负荷 和污泥龄要远远超过硝化时的数值。容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题，就是说在一个较长停留时间的曝气系统内，有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备，因 此引进技术，消化、吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。一般认为，UNITANK工艺不太适用于大型(>10 X04m3/d)的城市污水处理厂。4. 生物处理法的新进展生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法，无论是好氧

14、生物处理技术，还是厌氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。因为用生物法利用的是微生物的新陈代谢作用，以污染物质为食料，将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子，它的二次污染小， 对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。生物处理法自从问世以来，其技术已获得了极大的发展， 随着人们生活水平的日益提高，生活污水中的成也日益复杂，因此用生物处理方法的目的也从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处理合成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。 这也就必然要求人们改革工艺，过去由于厌氧生物处理的效率不尽人意，处理时间也较慢，所以未引起人们的

15、重视，仅仅用来处理污泥或高浓度有机污水的预处理，但现在由于能源紧张，厌氧生物处理由于能产生能源物质 一甲烷而越来越引起人们的青睐，由此也出现了许多新的工艺。(1) 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

16、曝气也是一种曝气方式的改进，把冲刷曝气(BrushAeration)改进透平曝气(Turbine Aeration)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 一活性污泥法，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

17、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(a naerobic-oxic)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。(2) 生物膜处理法的新进展生物膜法最早出现的工艺是1893年在英国出现的将污水喷撒在粗滤料上而得以净化的普通生物滤池，它是最早出现而至今仍在不断改进和发展的人工生物 处理设备。在它的基础上，出现了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和 生物接触氧化等。近二三十年来，又出现了一

18、些新型的生物膜法处理技术， 如生 物流化床，它是以砂、焦炭、活性炭等颗粒材料作为载体，其载体表面附着生长 着生物膜，充氧后的污水以一定流速自下而上流动使载处于流化状态，载体上的生物膜可以充分地和污水接触，使净化效率提高，它的工艺有空气流床、纯氧流 动床、三相流化床和厌氧兼型流化床工艺等。活性生物滤池是将生物滤池、曝气 池及二沉池结合为一体的新型污水处理工艺，它的特点是将生物滤池的部分出水 回流汇同二沉池的回流污泥一起进入生物滤池， 用活性生物滤池处理生活污水和 食品加工废水的试验结果表明：该系统具有处理效果好、效率高、BOD容积负荷大、不发生污泥膨胀和耐冲击负荷等优点。另外还有空气驱动的生物转

19、盘、 生物转盘和曝气池相结合、藻类转盘等。由于生物膜法的生态环境与活性污泥法 的不同，生物膜法生态系统中可以生长藻类、 后生动物等，甚至可以生长硝化 菌及反硝化菌等， 因此可以用来脱氮等。(3) 厌氧生物处理法的新发展厌氧生物处理法也有一百多年的历史，它是利用厌氧微生物在无氧的条件下 对有机物进行分解的技术。由于处理效率低、速度慢、且甲烷菌对环境要求严格 不易控制等缺点， 厌氧生物处理法长期以来一般仅用于污泥处理，它的主要工艺是化粪池、消化池等。但是由于近年来能源危机及环境污染加重， 厌氧生物处 理由于其产物具有能源物质而得到人们的重视，一大批新的厌氧生物处理法技术相继诞生， 为了提高厌氧微生

20、物的浓度，有使厌氧微生物附着在载体表面的 厌氧生物膜处理方法如厌氧生物滤池、厌氧转盘、厌氧膨胀床、厌氧接触氧化、厌氧档板反应器、厌氧流化床法，以及象上流式厌氧污泥床反应器(UASB) 依靠微生物之间凝聚造粒而形成的自己固定法方法。 还有人为地固定微生物包埋 固定化法，它是人为地把增殖速度缓慢的厌氧微生物高浓度地保持在处理系统 中，提高处理速度、缩小处理设备并可用于处理低浓度的有机污水。 如日本本田 等人1988年采用包埋固定厌氧微生物处理 TOC为150mg?L的人工配水， TOC的去除率可达95%以上。在厌氧处理中， 甲烷的增殖速度慢成为产气的决定步骤，因此为了保持甲烷发酵中高浓度的微生物，

21、出现了利用膜的固液分离法，如柏分等人1988年利用超滤膜(UF)进行甲烷发酵试验，结果表明：提高了反应器内甲烷的浓度，TOC的容积负荷为2g?L 日，其去除率可达98.4%以上。厌氧生物处理法目前的发展趋势是和其它生物处理方法联用，如厌氧一好氧复合工艺等， 具有节约投资、节省能源、污泥产量少、出水水质好等 一系列优点。厌氧生物处理法正朝着能处理低浓度有机污水，能够脱磷脱氮且运行维护方便经济等方面发展。5 活性污泥工艺的发展趋势通过几十年的研究与实践，活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工 艺。在池形、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。用常规 手段也已经很难在生物学方面有所突破。

22、 有学者认为该工艺未来两个大的方向是 膜分离技术和分子生物学技术的应用。(1) 膜分离技术的应用用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化： 不再存在污泥膨胀问题。在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的 沉降性能问题，从而使工艺控制大大简化； 曝气池的污泥浓度将大大提高(MLSS可以大于20000mg / L )从而 使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要； 在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减小，节省处理厂的占地 面积； 污泥浓度的提高，将要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜分 离而被大量米用。虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题，

23、但这些问题正逐步得到解 决。实际上，目前已有一批膜分离活性污泥系统在运行，如日本H iroshiwa市的H igashi污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年。(2) 分子生物技术的应用目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。为搞清聚磷菌除磷的生化机理，已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中，只有4种准确命名及生物分类学定位，因为这些丝状菌 大部分无法进行分离纯培养。目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定 位，以进一步准确了解其特性。分子诊断技术的大量应用，活性污泥微生物基因库的建立，在此基础上 用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种， 进一步提

24、高处理效果，是未来发展的 方向。三、本课题研究内容该新镇将建设成完备的各种市政设施。规划人口，近期 30000人，2010年 发展为82000人，生活污水标准为160L/capd，其总变化系数为1.5,工业最大 日污水量为5800米3/日，排水采用分流制。污水水质按一般的生活污水性质考虑。生活污水与工业废水混合后其水质平均值为：BOD5=190mg/L , SS=238mg/L,CODcr=380mg/L , TP=4.9mg/L, NH3-N=49mg/L，要求经过处理后水质达到国家污水综合排放标准（GB89781996）中一级标准（BOD空20mg/L , SSc 20mg/L, CODc

25、fC 60mg/L, TP< 0.5mg/L, NH3-NW 15mg/L）。所以本工程处理水量：近期：30000X）.16为.5+5800=13000m3/d,2010 年：82000X）.16 X.5+5800=25480m3/d据此，该厂按远期2010年一期2.6万吨/天建设完成，污水厂主要处理构筑 物拟分为二组，每组处理规模为1.3万吨/天。这样既可满足近期处理水量要求， 有留有空地以三期扩建之用。四、本课题研究方案本项目污水处理的特点：（1）污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.5 , 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

26、指标BOD、COD、SS都值都比国内一般城镇污水低 30%左 右；（3）污水处理厂投产时，多数重点污染源治理工程已投入运行。针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，以采用生化 处理最为经济。由于氮磷超标，处理工艺尚用硝化除磷。根据处理规模（ 2.6万 吨/天）,进出水质（一般的生活污水），出水质要求（国家污水综合排放标准GB89781996中一级标准），污水处理厂既要求有效地去除 B0D5，有要求 对污水中的氮、磷进行适当处理，防止神仙沟的富营养化，以及该工程的造价与 运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动 态，运行管理与施工，并参考典型的工艺流

27、程和各种生物处理法的优缺点及使用 条件。本课题选择典型的工艺流程，有两种可供选择的工艺：1）普通A/A/O法处理工艺。2）厌氧池+氧化沟处理工艺。两种工艺经过比较，氧化沟除了具有 A/A/O的效果外，还具有如下特点：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性 污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区， 缺氧区，用以进行硝化 和反硝化作用，取得脱氮效果。（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达 到好氧稳定的程度。（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温、水质、水量的变 动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。（4）脱氮效果还能进一步 提高。（5）电耗较小，运行费用低。所以本课题选择厌氧池 +氧化沟处理工艺。本课题研究方案即工艺流程初定如下：厌氧池+氧化沟处理工艺五、研究目标、主要特色及工作进度：研究目标：改革开放以来，在我国的大中型城市中，建设了一批污水处理设施，对于保 护大中型城市的环境，治理水污染起到了很大作用。随着我国城乡经济的发展， 人民生活水平的显著提高，我国农村城市化的速度将大大加快，大量的小城镇将 迅速兴起，预计到本世纪末，全国设市城市将达 1200个左右，建制镇25000 30000个左右，