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文档简介
1、毕业设计开题报告一、本课题设计的目的和意义随着我国经济的飞速开展,目前全国年排污量约为350亿立方米,但城市污水集中处理率仅为15,全国超过80的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体,使得原本具有泄洪和美化景观作用的河渠变成了天然污水渠。城市规模不断向周围扩展,小区效劳功能越来越强,在众多城市的边缘地区以及旅游景区出现了许多新的小区,如宾馆、别墅、学校、休闲娱乐设施、医院等。小区污水的来源变得复杂化,污水的性质也更恶劣。这些小区往往远离城市污水处理厂,没有市政管网覆盖,给集中处理带来不便,小区污水大都就近排入地面水体,污染了周围环境,使地面水体水质恶化。因此,处理好小区生活污水
2、,减少其对城市的环境污染具和解决水资源紧缺和高效利用有积极而重要的意义。本课题经过查找相关文献资料,选择合理工艺处理小区污水,使到达达标排放或回用目的。利用所学专业知识用于本次毕业设计小区污水处理设计中,凭此来熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤,能根据原始设计资料正确地独立地选定设计方案,熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法。二、设计依据、原那么1设计依据?污水综合排放标准?(GB89781996);?建筑给排水设计标准?(GBJl588);?给水排水快速设计手册?;?城市污水处理厂污水污泥排放标准?(GJ3025-95 = 5 * GB3 * MERGEFORMAT
3、 ?生活杂用水水质标准?(CJ25.1 - 89)2指导原那么 根据污废水的处理要求小区废水的自身特点,指导原那么如下:出水处理和处理程度。不同地区出水要求差异较大,因此需要因地制宜和实际需要,参照相关标准采取合理工艺到达处理要求。2协调一致。小区污水处理设施要与小区建筑相协调,力求美观。简单实用,节省空间,考虑长远。尽量采用立体构造工艺,高程布置上充分利用地下空间,空间布置要紧凑,以节省用地。位于下风向,与小区保持一定距离,减少环境影响。根据小区人口增加情况,可考虑20年左右设计实用寿命。处理程度高,污泥产量少,尽量采取节能工艺。保持合理污水处理符合和冲击符合,使工艺运行稳定高效。5根底数据
4、可靠认真研究根底资料、根本数据,全面分析各项影响因素,充分掌握水质特点和地域特性,合理选择好设计参数,为工程设计提供可靠的依据。6针对水质特点选择技术先进、运行稳定、投资和处理本钱合理的处理工艺,积极慎重的采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备,使处理工艺先进,运行可靠,处理后水质稳定的达标排放。7防止二次污染尽量防止或减少对环境的负面影响,妥善处置处理渗滤液工程中产生的栅渣、HYPERLINK 污泥&fr=qb_search_exp&ie=utf8污泥,臭气等,防止对环境的二次污染。三、国内外研究现状和开展趋势(文献综述1 研究现状随着城市化进程加快,城市用水人口持续增加,
5、水资源日益短缺,提高了对供水和污水处理的需求,小区污水处理及回用显得尤为重要。小区排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内,必须设置独立的污水处理设施,小区生活污水回用不仅可以为水资源匮乏地区提供了新的“水源,即使对水源丰沛的地区,也可以起到防治污染的作用,减轻城市下水管网和污水处理的压力。小区生活污水主要来源于小区居民日常生活排放的卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水以及日常清洗废水。其水质水量特征为:水质、水量时变化系数大,污染物浓度通常比城市污水低,污水可生化性高,处理难度小等特点。所以选择处理本钱低,中水回用率高的处理工艺尤为重要。目前国内生活小区污水处理工艺有活性污泥法、生物膜法和生物
6、处理+人工湿地工艺等。具体工艺包括接触氧化法与生物膜法、氧化沟技术、SBR工艺(系列)、BAF工艺、A2/O工艺、生物处理+人工湿地工艺等。2 工艺方法 3.1 好氧活性污泥法活性污泥是废水经驯化培养后产生的一种以菌胶团为核心外围包裹有机物无机物的细菌团体,其颜色呈褐色,是废水生处理的主要承当着。它以大量的活性微生物为主体,主要由细菌、真菌、原生动物和后生动物所组成。此外,还有一些无机物、未被微生物分解的有机物和微生物自身代谢的残留物。活性污泥构造疏松,比外表积很大,对有机污染物有很强的吸附凝聚和氧化分解能力。活性污泥去除水中有机物,主要经历3个阶段,主要是吸附、氧化和絮凝沉淀。处理工艺中,例
7、如完全曝气法、氧化沟工艺、SBR工艺及其系类等都属于活性污泥法。王晓曦1等利用活性污泥法处理水量为250m3/d,到达中水回用要求。石忠文2等利用A2/O工艺以膜生物反响器为根底,设计以A段的厌氧池以及O段含氧池设计工艺来对城市小区生活污水进展处理回用。通过模拟实验,在室温(1525)环境下进展仿真实验,在系统稳定运行后进展相关数据测试,并进展分析,最终得出生物膜法A2/O工艺能够很好的处理小区生活污水,且出水水质完全达标国家杂用水水质标准,可用于小区绿化以及道路清洗降尘等。 3.2 SBR法SBR是序批式活性污泥法的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行
8、上的有序和间歇操作,SBR技术的核心是SBR反响池,该池集均化、初沉、HYPERLINK 生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。典型SBR工艺的一个完整运行周期由5个阶段组成,即进水阶段、反响阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段。SBR工艺特点:其在空间上是单池式但在空间上是推流式,具有良好的自动化控制特点,能够较好地到达处理BOD和实现脱氮除磷的功能。但是由于是间歇进水、间歇出水所以其处理水量不大。SBR技术是活性污泥法的一种,以其处理装置集约化程度高、初期投资少、运行过程中处理能力强、脱磷除氮效果好、耐冲击负荷又可防止污泥膨胀、运行方式灵活可自动
9、控制和监测水质、运行费用低等特点,已被许多国外经济兴旺城市广泛运用于污水处理回用。张道方3等提出SBR法最优的经济运行调控参数和不同水质生活污水适宜的回用处理技术.实验结果说明,该回用处理技术可有效去除污水中CODcr、BOD5、NH3-N、SS及LAS分别高达92%、97%、96%、98%及94%左右,出水到达中水回用标准(CJ/T95-2000),处理效果稳定。丁文川4等提出采用SBR工艺处理含氮、磷小区废水,对COD、TN、TP的去除率为94.9%,81.2%,89.5%,从而到达较好的去除效果。杨庆等5采用SBR中试系统处理城镇废水在温度为 11.825 和通常 DO 含量条件下,实现
10、了稳定的常温、低温条件下的短程硝化反硝化。系统在保证总氮去除率约为 98.2%的根底上,亚硝化率根本保持在 95%以上。 3.3 CASS工艺法CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循环活性污泥法的简称,又称为循环活性污泥工艺CAST(Cyclic Activated Sludge technology),是在SBR的根底上开展起来的,即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器,实现了连续进水沉淀期、排水期仍连续进水,间歇排水。 优点:工艺流程简单,占地面积小,投资较低,生化反响推动力大,沉淀效果好,运行灵活,抗冲击能力强。 CASS工艺在设计时已考虑流量
11、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比。当进水浓度较高时,也可通过延长曝气时间实现达标排放,到达抗冲击负荷的目的。不易发生污泥膨胀而CASS反响池中存在着较大的浓度梯度,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菌胶团细菌,使其成为曝气池中的优势菌属,有效地抑制丝状菌的生长和繁殖,克制污泥膨胀,从而提高系统的运行稳定性。适用范围广,适合分期建立。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
12、制系统比SBR工艺更简单。 刘盛男等6利用CASS工艺处理小区污水,CASS 设计参数: 污泥负荷0.2-1 kgBOD5 /( kgMLSSd) ,污泥龄 15 30d。水力停留时间 12h,工作周期 4h,其中曝气 2. 5h,沉淀0. 75h,排水 0. 5 0. 75h。采用 CASS 工艺处理小区污水,出水水质稳定,优于一般传统生物处理工艺,其出水接近?生活杂用水水质标准?( CJ/T48 1999。通过过滤和消毒处理后,就可以作为中水回用。尹六寓7利用改进CASS工艺处理小区废水,改进 CASS工艺在小区生活污水处理及回用中应用的运行结果说明,进水 CODcr为 100- 300m
13、g/L,BOD5为 80- 150mg/L 时,SS 为 100- 200mg/L 时,出水 CODcr50mg/ L,BOD510mg/L时,SS10mg/L,完全符合回用要求。张杰8等利用CASS工艺处西安某高校废水单池总容积:700m3;MLSS:3000mg/L;污泥负荷: 0.20kgCOD/(kgMLSSd)取得了较好的处理效果。 污水在生物接触氧化池是通过生物膜和活性污泥降解有机物后流入二次平流沉淀池沉淀后排放;二沉池的污泥排入污泥浓缩池。工艺特点:处理效果稳定,耐负荷冲击能力强,污泥量少,易操作管理。生物接触氧化法6采用活性污泥法与生物接触氧化法相结合的方式,利用好氧微生物菌群
14、氧化分解污水中的有机物,接触氧化工艺是通过生物膜的作用进一步吸附,降解污水中的有机物。图3-1 生物接触氧化法工艺 杜茂安9利用生物接触氧化处理生活污水,在气水比为3:1,水力停留时间为1.5h,进水CODcr为195-495mg/L,平均CODcr和SS的去除率为76.71%,73.63%平均TN去除率为31.87%。济宁10的煤矿污水处理站用生物接触氧化法处理生活污水, 在进水COD 260- 400 mg/ L、BOD 150-350 mg/ L、SS 200- 400 mg/ L 的条件下, 其出水COD 50 mg/ L、BOD 30mg/L、SS 30 mg/ L, 到达国家一级排
15、放标准(GB8978-1988)。刘贯一 11 做了超滤膜作载体的生物接触氧化工艺研究, 结果说明, 经初沉处理后的生活污水, 当接触时间为3 h 左右时, COD、BOD、SS、NH3- N 的去除率分别可达83%, 92%, 94%和60%左右。吴俊奇等 12探讨了生物接触氧化法的连续进水、间歇曝气运行方式与传统的连续进水、连续曝气运行方式在不同负荷下COD、NH3- N、TN、TP 等的去除情况, 结果说明, 在停留时间5. 8 h, 连续曝气4 h, 停顿曝气1. 8 h 的情况下, 间歇曝气运行方式混合样出水水质到达了传统运行方式的处理效果, 为节能工艺的开发提供了指导 。3.5 M
16、BR工艺 膜生物反响器13MBR是二十世纪末开展起来的新技术,其将膜别离技术和活性污泥生物技术相结合,是一种新型高效的新型水处理技术。其使用中空纤维膜替代沉淀池,因此具有高效固液别离性能,同时利用膜的特性,使活性污泥不随出水流失,在生化池中形成 800012000 mg/L超高浓度的活性污泥浓度,使污染物分解彻底,因此出水水质良好、稳定,出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。生活污水处理后可直接回用,在污水处理方面具有传统工艺不具备的优点。具有处理高效、设备体积小先进、排泥量少及应用广泛的特点,但是又由于其膜材料昂贵及膜容易堵塞等特性限制了其使用。 张捍民14等工程设计规模为60m3/d,采用MBR
17、工艺。自2001年10月投产以来运行性能良好,出水水质COD为3192-7184 mg/L(平均6116 mg/L),BOD为145-167 mg/L(平均0157 mg/L),SS=10 mg/L,其水质完全到达生活杂用水水质标准(CJ2511-89)。实践证明,MBR是一种简易、高效的污水处理技术。俞开昌15等研究密云水库采用MBR工艺运行情况,水量为4.5万立方米/每天,采用先进的模块设计与模块管理模式,在实际运行中到达良好的处理效果。清华大学刘锐、黄霞等16用一体式膜生物反响器对清华大学学生浴室洗浴污水的处理进展了中试研究,系统运行了216d,整个过程没有进展清洗、排泥,水力停留时间为
18、3. 15 h,最后的出水中: COD 40 mg/L、NH3-N0. 5 mg/L、LAS0. 2mg/L、无SS、无色无味,出水水质良好稳定,满足建立部公布的生活杂用水回用水质标准。在英国北Somerset海岸的一个约4 000人的村庄Porlock附近所建的污水厂采用的就是MBR工艺,该污水厂于1998年开场运行,最大处理水量为1 900 m3/d。处理后的出水中BOD不超过5 mg/L,细菌、肠道病毒和大肠杆菌噬菌体等病毒的去除率均到达了99%以上17。 3.6曝气生物滤池BAF 曝气生物滤池由生物膜法开展而来,用于污水深度处理时,其污泥负荷很低,因而可以到达很好的出水水质,而且水质稳
19、定。突出特点是在一级强化处理的根底上将生物氧化和截留悬浮物结合在一起,滤池后面不设二沉池,通过反冲洗再生实现滤池的周期运行该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、HYPERLINK 脱氮、除磷、去除AOX有害物质的作用。曝气生物滤池是集生物氧化和截留悬浮固体一体的新工艺。 其主要优点:1具有较高活性的生物膜2气泡均匀,布气效果好,氧转移效率高,节省动力;3水与生物膜的接触充分,接触面积大,处理效率高;4在进展生物絮凝、吸附、降解的过程中,兼具过滤的作用,效果好5生物活性高,且在填料床内按水流方向呈分层分布,运行稳定性好,耐低温,耐冲击负荷。 刘万杨18等利用曝气生物滤池处理学校小区废水,在负
20、荷为2.92KgBOD/(m3d)取得了较好经济效益和处理效果。 其工艺流程如下图:图3-2 BAF工艺流程图 张文艺193/(m3h)时,BAF能有效地去除焦化废水中的、酚、氛,去除率均大于90%,其中出水CODcr到达GB13456一92国家二级排放标准,酚、氛低于国家一级排放标准。BAF用于处理沈阳市北部污水处理厂的出水,当水力停留时间(HRT)为2. 0h,水力负荷为2m3/(m2.h)时,CODcr、NH3-N、SS等的去除率分别为60%、98%、92%,其水质指标完全满足电厂补给水的水质要求,同时具有较高的处理效率和抗冲击负荷能力20。 3.7 A2/O工艺方法 A2/O工艺亦称A
21、-A-O工艺,是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称厌氧-缺氧-好氧。按实质意义来说,本工艺应为厌氧-缺氧-好氧法,生物脱氮除磷工艺的简称。运行中勿需投药,两个A段只用轻缓搅拌,以不增加溶解氧为度,运行费用低。 除磷效果难于再行提高,污泥增长有一定的限度。 曹波20等利用A2/O工艺以膜生物反响器为根底,设计以A段的厌氧池以及O段含氧池设计工艺来对城市小区生活污水进展处理回用。通过模拟实验,在室温(1525)环境下进展仿真实验,在系统稳定运行后进展相关数据测试,并进展分析,最终得出生物膜法A2/O工艺能够很好的处理小区生活污水,且出水水质完全达标国家杂用水水质标准,可
22、用于小区绿化以及道路清洗降尘等。 仝恩丛21等在保定市污水处理总厂A2/O工艺运行管理的研究中,在设计流量为连续最大815h流量,即流量Q=3833m3/h中,取得较好的处理效果。 曾薇22等采用 A2O 工艺处理低 ( C) / ( N) 实际生活污水,研究其脱氮除磷性能和反硝化除磷特性 试验结果说明: 处理低 ( C) /( N) 实际生活污水时,在不设置预缺氧区、无外加碳源的情况下,A2O 工艺的脱氮除磷能力受到严重影响,出水 ( NO3-N) 高达 35 mg / L,TN 平均去除率仅为 47. 1% ; 李秀绍23等设计规模为20万m3/d的污水处理厂采用多点进水的改进A2/O工艺
23、,通过对该厂各处理单元的介绍及运行分析,说明该厂工艺设计较合理,在运行中根据具体实际情况采取有效的应对措施,取得了较好的运行效果,出水水质到达设计要求,而且生物除磷效果好。杨永哲24等采用对回流污泥预反硝化及分段进水的方法,减少了硝酸盐对聚磷菌(PAOs)碳源摄取释磷行为的影响,根本满足了反硝化和生物除磷(BPR)对碳源的需求。结果说明,该工艺对COD、NH+4-N、总氮、总磷的去除率分别为91. 91%、78. 70%、64. 20%和95. 52%。 3.8 生物法+土地处理 土地处理法,用土壤和植物改善废水水质方法的统称。同时,湿地处理同样也有较好的效果。土壤及其母质还通过过滤、吸附、离
24、子交换、化学反响等改善废水的化学组成。土壤净化废水的产物又为植物利用和消耗。具有以下特点:1)处理效果稳定可靠,出水BOD5、SS、和大肠杆菌数明显优于二级生化处理脱磷能力较强,具有一定的脱氮能力,并且基建投资较低。2)运行操作简单3)适宜处理间歇排放的生活污水,耐污能力及水力负荷强,抗冲击性能好。存在的问题:难以系统控制,可能存在难闻气味,占用面积过大,在运行上存在一定的限制。在国外,从80年代以来,污水土地处理系统得到快速的开展,在美国、俄罗斯、日本、澳大利亚、以色列和西欧等国家分别得到了广泛的应用25-26。理华27等人以人工土壤作为渗滤介质处理城市污水在北京西郊进展了两年中试工程运行试
25、验,结果说明,人工快滤处理系统对城市污水具有较高的去除率,其对COD、BOD、SS、TN和P的年平均去除率分别为90.12%, 96.14%, 95.11%, 32.13%和30.12%;处理出水中COD、BOD和SS的年平均浓度分别为3918mg/L、3180mg/L和1111mg/L。 孙静28等人进展了快速渗滤土地处理系统对城市生活污水中N和P去除的优化研究,结果说明,在实验室条件下, TN的稳定去除率为87.36%-95.99%;对TP的稳定去除率为84.11%到97.85%之间,去除效果与其它处理系统相比拟,具有明显优势,得出了系统对TN和TP的去除优化方程7 何江涛29等人对污水快
26、速渗滤土地处理系统进展了适当改进,其水力负荷得到大量提高,试验结果说明,在水力负荷到达21943m/d时,各污染组分仍可得到较好的去除, COD, BOD5去除率分别为70%90%,70% 80%; TN, NH+4的去除率分别为70% 95%, 80%95%。李晓东30等探讨生态处理模式的可行性,认为在某些适宜条件下,该方法能够较好地处理小区污水。从运行状况看,COD、BOD5、TSS(SS)等的去除效率均很高(可达90% ),对TP也能到达良好的效果,但对TN和NH3-N的去除效果不理想。 四 总结与展望 处理小区废水主要可分为活性污泥法和生物膜法以及生物处理与土地处理的综合方法。活性污泥
27、法处理效果较为彻底,但消耗能量较多;生物膜法处理工艺效果明显,其工艺基建较为省,但是其处理水量有限制而且较容易堵塞。土地处理工艺较能结合实际地形,在费用上最省,但是占地较多,且有臭味等。因此,根据实际情况,采取合理的工艺,使到达效果的情况下,取得最好的经济效益。 随着未来经济的开展和小区人口的增加,小区污水就近处理和回用必然成为一种趋势,同时,随着技术不断进步和相关材料和工艺的改进,小区污水处理工艺的污水处理选择种类更多,处理效率更高,同时做到污水处理资源化,如通过处理获得沼气等气体资源,并且,随着水量的增大及水质的变化和相关处理本钱额变化,如MBR处理工艺、土地处理工艺和相关组合工艺可能应用
28、更为广泛。在政策上31,建立有效机制和法规,推动小区污水处理建立尽量因地制宜地根据小区的实际情况和处理水的要求和经济花费,采取合理的工艺,使小区废水得到有效处理和利用。 工艺上,与化学强化处理、厌氧处理相结合或者生物氧化和化学沉淀联合处理从而到达更好的处理效果。 五 文献综述 由本文可知,处理小区废水的各方法中,好氧活性污泥法具有处理彻底、处理小效率高,但是处理本钱费用较高;生物膜法处理具有工艺体积较小,基建费用省,但是处理水量不大,且经常容易堵塞,在使用上有一定限制。生物接触氧化法具有活性污泥法和生物膜法共有的优点,但是其通常也会散发出臭味,容易堵塞等特点;A2/O工艺具有良好的脱氮除磷功能
29、,但是处理上占地面积较大,管理较为复杂,在小区废水处理应用中收到限制;土地处理具有因地制宜利用当地生态因素的功能,但是,一般小区并没有土地生物处理的条件,因此其使用范围不适合。综上,由于CASS具有体积不大,处理高效且处理水量满足设计所需水量要求,因此能较好地满足设计要求。 通过阅读有关废水处理技术,尤其是小区废水处理的相关文献,对本次毕业设计小区废水处地理解了水处理工艺的原理和应用前景。对小区废水处理的必要性和意义及相关工艺的选择有了整体上的认识。 小区废水成分上根本同城镇生活废水一样,不同之处在于,该小区废水COD浓度不是很高。同时,还由于某个小区废水量不太大且一般小区的地价较贵,不能使采
30、取的工艺规模过大。小区废水可生化性好,可采取的工艺种类较多,如有活性污泥法、生物膜法和生物处理+人工湿地工艺等。具体工艺包括接触氧化法与生物膜法、氧化沟技术、SBR工艺(系列)、BAF工艺、A2/O工艺、生物处理+人工湿地工艺11等。同时,随着技术地不断进步和水处理标准的不断提高,从而会有更多的工艺可供选择。因此,要结合所学知识,具体问题具体分析,采取合理恰当工艺,使小区废水处理在达标的前提下本钱最低且效益最大。比拟工艺特点,分析出各自的优缺点,最终确定出最优化的方案作为最终的设计方案,然后进展有关构筑物的计算、图纸的绘制、设计文本的编写以及最终的辩论。 参考文献1王晓曦. 居住小区生活污水分
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37、、P去除的优化研究J. 城市环境与城市生态,2003,06:32-33.29 何江涛等.人工构建快速渗滤污水处理系统的试验J.中国环境科学,2002(3):239-243.30李晓东,孙铁珩.小区生活污水处理模式的研究进展J.生态学杂志.2021(2):289-29131 高延耀, 顾国维.水污染控制工程M. 北京:高等教育出版社,2006 四 本课题设计的重点与难点,拟采用的途径研究手段 1 重点与难点 通过对小区废水的成分分析,并参照相关文献及综述,考虑该小区的实际情况,选择合理的工艺并进展计算和绘图。结合自身的知识掌握程度和能力。对我而言,此工艺的重点即为工艺的选择和设计,难点是图纸的准确绘制。 2 途径(1) 通过查阅相关资料,了解小区废水处理现状及方法,并进展比拟;(2) 通过掌握小区废水处理方法及原理,根据所选择的废水处理方法,确定适宜的处理工艺;(3) 确定工艺,并选择相关参考书籍,进展工艺设备的选择和计算及选型。(4) 在教师的指导下不断纠正错误,得到正确合理的小区废水水处理工艺及废水处理站总设计方案。 (5)正确绘制相关高程图、平面布置图和编制符合标准的设计书。五 方案确实定一原始资料 (1) 污水水质表 5-1 进水水质情况水量BOD5(mg/L)CODcr
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