污水处理工程毕业设计开题报告.doc

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/（mg·L-1）
BOD5/（mg·L-1）
SS/（mg·L-1）
NH3-H/（mg·L-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。
① 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/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3·d)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。
② 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 。
③ 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(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DO<0.7mg/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3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，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。
④ 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。
⑤ 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/(kW·h)］。
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

①、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。
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

②、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：
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

（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
(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20~30d，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. S. Holt, Sources of Chemical Contaminants and Routes into the Freshwater
Environment, Food and Chemical Toxicology,2000,38a21-27
[4] 张林生《大学生毕业设计指南丛书》 中国水利水电出版社 2002-8-1
[5] 沈光范.关于城市污水处理厂设计的若干问题[J].中国给水排水，2000，16(3)：20-23

[6] 韩力平，王建龙，施汉昌,钱易，生物强化技术在难降解有机物处理中的应用，环境科学，1999, 20（6):100-102
[7] Huban C. M. et al, Bioaugmentation put microbes to work,Chemical Engineering,
1997,104(3):74-84
[8] Kazuya Watanabe and Paul W. Baker, Environmentally Relevant Microorganisms,Journal of Bioscience and Bioengineering, 89 (1):1一11
五、时间安排

表4 毕业设计进程安排表
设计阶段
设计时间
设计事项

撰写开题报告及外文资料翻译

明确设计任务，查阅相关资料，进行工艺方案的对比及制定。撰写开题报告，查阅与拟定工艺相关的外文资料，并翻译成汉语。
确定设计方案、工艺流程

根据所选课题确定切实可行有效的处理方案

构筑物设计计算

按照废水处理工艺设计计算指导丛书，进行对拟定工艺有关的主体构筑物及附属建筑物的设计计算。

废水处理厂总平面布置

依据各设备及建筑物的设计尺寸、废水处理厂的占地面积、常年主导风向及气候等因素进行对废水处理厂总平面布置。

高程计算与布置

依据废水处理厂的地形状况、各建筑物的设计高度、按照城市污水处理厂的高程布置原则进行对制药废水处理厂的高程布置。

绘制图纸

熟悉AUTOCAD技术的使用及手工绘图的原则与要求，进行图纸绘制，包括废水处理厂总平面布置图、高程图等。

设计说明书的编写及装订成册

依据设计计算结果进行对设计说明书的编写，包括设计题目；摘要；目录和前言；正文；结论；心得体会；致谢。并装订成册。
毕业设计答辩

作好对学院组织的毕业设计答辩的准备工作并进行答辩。

07年 4月 18 日

指导教师意见：

指导教师： 年 月 日