山東輕工業(yè)學院 畢業(yè)設計（論文）開題報告 課題名稱 某特大型城市污水處理廠設計 課題類型 工程設計 -X 導師姓名 學生姓名 學 號 專業(yè)班級 環(huán)工 1 一、 常規(guī)設計選題 城市污水處理廠設計，人口 600 萬，總設計規(guī)模 14 萬 m3/h,進水指標為： BOD5 112mg/L,CODcr 163 mg/L,SS 212 mg/L,NH3-H 6 mg/L。溫度 21 攝氏度。要求達到污水 綜合排放標準二級標準。 單位符號不對，西文字體應該為新羅馬。 表 1 進水水質及排放標 準 項目 CODcr/（ mgL-1） BOD5/（ mgL-1） SS/（ mgL-1） NH3-H/（ mgL-1） T( ) 設計進水水質 163 112 212 6 21 排放標準 100 30 30 4 要求給出廠區(qū)的縱向流程一張，采用比例尺 1： 100 1:200。包括設計地面高程、構筑物高程。單體構筑物工藝圖，采用比例尺 1： 50 1:100應表示出構筑物平面和剖面的工藝布置、高程。 二 、 選題的目的及意義 隨著城市工業(yè)生產的發(fā)展，城市人口的遞增， 城市規(guī)模的擴大， 工業(yè)廢水和生活污水 排出量日益增多，大量未經處理的污水直接排入周圍河流，致使城市周圍環(huán)境污染十分嚴重，不但直接污染了市區(qū)的地下飲用水，而且對河流下游地區(qū)的農業(yè)生產和人民生活造成了危害，人類和生物賴以生存的生態(tài)環(huán)境受到了日益嚴重的威脅。同時， 水生態(tài)系統(tǒng)體現了人與水的和諧共存與協(xié)調發(fā)展，是城市生態(tài)系統(tǒng)的主要組成部分和關鍵因素，與 一個 城市的可持續(xù)發(fā)展密切相關 。 因而，城市污水治理已成當前迫切需要解決的問題 之一。 理論用于實踐，將自己在課堂上所學的知識，尤其是專業(yè)課知識用于本次畢業(yè)設計之中，以提高自己的工程設計能力，為自己將來走 上工作崗位進行工程設計打下堅硬的基礎。通過 畢業(yè) 設計， 能夠熟悉并掌握排水工程的設計內容 、 設計原理 、 方法和步驟，能根據設計原始設計資料正確地選定設計方案，掌握污水廠設計的基本流程及各構筑物的設計方法，熟悉設計計算書和設計說明書的編寫內容和編制方法，并繪制工程圖紙 。 三、 目前國內外的研究現狀 目前，國內外城市污水處理廠廠采用的工藝有普通活性污泥法 、 A/O生物脫氮活性污泥法、 A/A/O生物脫氮除磷工藝、 AB工藝、氧化溝法（循環(huán)混合式 活性污泥法 ）、 SBR間歇時活性污泥法等工藝。 1 關于活性污泥法 當前流行的污水處理 工藝有： AB 法、 SBR 法、氧化溝法、普通曝氣法、 A/A/O 法、A/O 法等，這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的，且各有其特點。 AB 法 (Adsorption Biooxidation) 該法由德國 Bohuke 教授首先開發(fā)。該工藝對曝氣池按高、低負荷分二級供氧， A級負荷高，曝氣時間短，產生污泥量大，污泥負荷 2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容積負荷 6kgBOD/(m3d)以上； B 級負荷低，污泥齡較長。 A 級與 B 級間設中間沉淀池。二級池子 F/M(污染物量與微生物量之比 )不同，形成不同的微生物群體。 AB 法盡管有節(jié)能的優(yōu)點，但不適合低濃度水質， A 級和 B 級亦可分期建設。 SBR 法 (Sequencing Batch Reactor) SBR 法早在 20 世紀初已開發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構成一組，輪流運轉，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法?，F在又開發(fā)出一些連續(xù)進水連續(xù)出水的改良性 SBR工藝，如 ICEAS 法、 CASS 法、 IDEA 法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應 池，不需二沉池、回流污泥及設備，一般情況下不設調節(jié)池，多數情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現除磷脫氮的目的。但因每個池子都需要設曝氣和輸配水系統(tǒng)，采用潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此， 一般來說并不太適用于大規(guī)模的城市污水處理廠 。 A/A/O 法 (Anaerobic Anoxic Oxic) 由于對城市污水處理的出水有去除氮和磷的要求，故國內 10 年前開發(fā)此厭氧 缺氧 好氧組成的工藝。利用 生物處理法脫氮除磷，可獲得優(yōu)質出水，是一種深度二級處理工藝。 A/A/O 法的可同步除磷脫氮機制由兩部分組成：一是除磷，污水中的磷在厭氧狀態(tài)下 (DO12.5)， BOD/TKN 為 1.5 3.5， COD/TP 為 30 60， BOD/TP 為16 40(一般應 20)。若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化，以去除磷、 BOD5 和COD 為主，則可用 A/O 工藝。有的城市污水處理的出水不排入湖泊，利用大水體深水排放或灌溉農田，可將脫氮除 磷放在下一步改擴建時考慮，以節(jié)省近期投資。 普通曝氣法及其變法 本工藝出現最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經驗多，可適應大的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之 處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。 近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負荷，可以達到脫氮的目的；在普曝池前設置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學法除磷。采用普通曝氣法去除 BOD5，在池型上有多種形式 (如下文所述的氧化溝 )，工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。 氧化溝法 本工藝 50 年代初期發(fā)展形成，因其構造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競爭力，當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發(fā)展為多種形式，比較有代表性的有 ：卡魯塞爾氧化溝 、交替式氧化溝、 Orbal 氧化溝、一體式氧化溝、 U-型氧化溝等。 氧化溝一般不設初沉池，負荷低，耐沖擊，污泥少。建設費用及電耗視采用的溝型而變，如在轉碟和轉刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利 用率 (提高 20%)和動力效率達 2.5 3.0 kgO2/(kWh)。 2、 活性污泥法的新發(fā)展 到目前為止 ， 對活性污泥法在運行方式上還沒有大的突破 ， 往往所作的是一些局部的改進 ， 但在曝氣方式上確取得了較大的成果 ， 如純氧曝氣、深井曝氣、射流曝氣 ， 采用微氣泡擴散器等 ， 這 些都增大了氧轉移率、提高了氧的利用率使曝氣池中氧的濃度增加。如美日等國研制出的一種超微氣泡擴散器 ， 氣泡直徑 50Lm， 氧吸收率達 90% ， Reid Engineering Company of Frederick shurg 等研制的氧化溝下表面曝氣也是一種曝氣方式的改進 ， 把沖刷曝氣改進透平曝氣避免了產生氣溶膠、飛濺、結冰等問題?；钚晕勰喾ǖ牧硪粋€發(fā)展趨勢就是朝多功能方向發(fā)展 ， 采用的方法有 ： 培養(yǎng)馴化專用細菌 ，使活性污泥處理對象不局限于生活污水 ， 還可以處理如酚一類難降解的有毒有機物 ， 甚至馴化可以處 理象氰一類有劇毒的無機物；把活性污泥與其它處理方法結合起來 ， 如活性炭 活性污泥法 ， 它實際上是一種以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的綜合處理法 ； 固定活性污泥法是提供微生物附著的表面 ， 如合成纖維、塑料、細沙、粘土焦炭等 ， 使曝氣池同時存在附著相和懸浮相的生物 ； 這些都提高了活性污泥的凈化效率 ， 提高了抗有毒物質等沖擊負荷的能力 ， 還具有脫色、脫氮、削減泡沫的效果 ， 國外已用于合成纖維、化工印染、煉油、煉焦等工業(yè)生產的污水處理 ； 活性污泥法與厭氧工藝結合來脫氮、脫磷等 ， 最典型的工藝是 A-O 流程。活性污泥 法還可和化學法結合 ， 提高凈化多氯聯(lián)苯、有機磷的去除效果。 四 、 工藝流程 的確定 （一）、備選方案的提出 、 傳統(tǒng)活性污泥 法 傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)多采用矩形廓道式曝氣池，污水和回流污泥從池首進入，混合液以活塞流的流態(tài)逐漸向池尾流動，從池末端出水堰流出，進入二沉池，在二沉池中完成以活塞流的流態(tài)逐漸向池尾流動，從池末端出水堰流出，進入二沉池，在二沉池中完成泥水分離后處理水排放，沉淀污泥回流到曝氣池，進入下一個循環(huán)。該方法是早期開始 使用的一種比較成熟的運行方式，處理效果好，運行穩(wěn)定， BOD 去除率可達 90%以上，適用于對處理效果和穩(wěn)定程度要求較高的污水，城市污水多采用這種運行方式 。 、 氧化溝 又稱循環(huán)混合式活性污泥法。一般采用延時曝氣，同時具有去除 BOD5 和脫氮的功 能，它采用機械曝氣，一般不設初沉池和污泥消化池。氧化溝處理效率為： BOD5 和 SS 均為 95%以上，總氮為 70% 80%。氧化溝具有工藝流程短，處理效率高。出水水質穩(wěn)定， 運行管理簡單等優(yōu)點。但占地面積過大。在流態(tài)上，氧化溝介于完全混合與推流之間。 污水在溝內的流速 v 平均為 0.4m/s,氧化溝總長為 L，當 L 為 100 500m 時，污水完成 一個循環(huán)所需時間約為 4 20min，如水力停留時間定為 24h,則在整個停留時間要做 72 360 次循環(huán)?？梢哉J為在氧化溝內混合液的水只是幾近一致的，從這個意義來說， 氧化溝內的流態(tài)是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝氣裝置的下游， 溶解氧濃度從高向低變動，甚至可能出現缺氧段。氧化溝的這種獨特的水流狀態(tài)，有利 于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其區(qū)分為富氧區(qū)、缺氧區(qū)，用以進行硝化和反硝化，取得脫氮的效應。常用的氧化溝系統(tǒng)由卡羅塞氧 化溝、交替工作氧化溝及二沉池 交替工作氧化溝。 工藝流程為： 原水 格柵 泵房 沉砂池 初沉池 曝氣池 排放 消毒 二沉池 污泥回流 圖 1 傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程 （二）、 兩種工藝的比較 表 2 活性污泥法 和氧化溝 工藝特點和適用范圍 工藝名稱 傳統(tǒng)活性污泥法 氧化溝 優(yōu)點 (1)活性污泥法適合處理城市污水，并且其適合處理的水量比較大，處理效果比較好，可以除去污水中大部分的有毒有害的物質； (2)活性污泥法利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有機物，保持活性污 泥的活性， 就可以達到好的處理效果； (3)活性污泥法不需要濾料等微生物的載體，可避免濾料堵塞等一系列不良問題的 出現； (4)活性污泥法的微生物繁殖較快，微生物的種類較多、世代時間短，可以保證活性污泥的活性； (5)活性污泥法對環(huán)境的適應性較強； (6)活性污泥法工藝中的污泥接種(1)工藝流程簡單，運行管理方便，氧化溝工藝不需要初沉池和污泥消化池，有此類氧化溝還可以和二沉池合建，省去污泥回流系統(tǒng)。 (2)運行穩(wěn)定，處理效果好，氧化溝的 BOD 平均處理水平可達95%左右。 (3)能承受水量水質的沖擊負荷，對濃度較高的工業(yè)廢水有較強的適應能力，這主要是由于氧化溝水力停留時間長，泥齡長，一般為 2030d，污泥在溝內達到除磷脫氮的目的，脫氮效率一般 80%，但要達到較高的除磷效轉刷 進水 二沉池 出水 污泥泵房 干化設備 回流污泥 圖 2 氧化溝工藝流程 和馴化的操作比較簡單、用時比較短，可以較快的投入運行； (7)活性污泥法對營養(yǎng)的要求比較低，一般 C： N： P=100： 5： 1 即可滿足要求，而城市污水中的營養(yǎng)物質可以滿足活性微生物的營養(yǎng)要求，故不需要另外投加營養(yǎng)物質， 可以降低運行費用； (8)活性污泥法運行管理較方便，便于維修 果，則需要采取另外措施。 (4)基建投資省，運行費用低和傳統(tǒng)活性污泥工藝相 比，在去除BOD，去除 BOD 和 NH3-N 及去除 BOD 和脫氮情況下更省，同時統(tǒng)計表明在規(guī)模較小的情況下，氧化溝的基建投資比傳統(tǒng)活性污泥法更省。 缺點 (1)對水質、水量變化的適應能力較低 ,運行效果易受水質、水量變化的影響 ; (2)處理單元較多 ,操作管理復雜 , 體積負荷率低，曝氣池龐大，占用土地較多，基建費用高。 。 (3)在池末端可能出現供氧速率高于需氧速率的現象，會浪費了動力費用； (3)產生的污泥量大 (1)由于采用低負荷延時曝氣運行方式 ,池容大、曝氣時間長，建設費用和運行費用都較高，而且占地大； (2)一般適用于處理水質要求高的小型城鎮(zhèn)污水和工業(yè)污水，水量一般在 1000m3/d以下。 處理效率 處理效果好： BOD5的去除率可達90-95%； BOD5 和 SS均為 95%以上，總氮為70% 80% 適用情況 適用于中等濃度的大中型污水處理廠 適用于中小型對出水要求較高的城鎮(zhèn)污水處理廠 （三）、方案的確定 根據 污水的特點：（ 1）污水以有機污染物為主， BOD/COD=0.7 0.3，可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標；（ 2）污水中主要污染物指標 BOD、 、 COD、 SS 都值都比 較 低 ，屬普通城市污水； （ 3）進水中 NH3-H含量低于污水綜合排放標準二級標準，無需添加除氮工藝 ； 4） 本課題污水處理量 大，在達到污水處理要求的前提下，應著重考慮工程占地面積和污水處理費用的節(jié)省。 按城市污水處理和污染防治技術政策 【】 要求推薦，大于 20 萬 t/d 規(guī)模大型污水廠一般采用常規(guī)活性污泥法工藝， 10-20 萬 t/d 污水廠可以采用常規(guī)活性污泥法、氧化 溝、 SBR、 AB 法等工藝，小型污水廠還可以采用生物濾池、水解好氧法工藝等。對脫磷脫氮有要求的城市，應采用二級強化處理 ，如 A2/O 工藝， A/O 工藝， SBR 及其改良工藝，氧化溝工藝，以及水解好氧工藝，生物濾池工藝等。 由上可見，對這樣的城市污水，其各項控制指標的屬于普通城市污水的范圍之內，且無需除氮，故該設計采用的處理方法為 傳統(tǒng)的活性污泥法 （推流法） 。傳統(tǒng)活性污泥法 可根據 對廢水的處理程 度 的 不同要求， 靈活 調節(jié) 其 運行方式 。 四、參考文獻 1 伊武軍編著，資源、環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，北京 :海洋出版社 ,2001,33-36 2 閻世輝，關于我國水環(huán)境形勢的分析及政策建議 ,環(huán)境保護 ,2001,3:10-13 3 H. 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