污水厂毕业设计方案开题报告.doc

本科生毕业设计（论文）开题汇报
题 目：东营市新建城镇污水处理厂设计（远期2.4万吨)
学 院： 建筑工程学院 系 土木
专 业： 给水排水工程

一．选题依据及意义：
伴随东营市快速发展，新建城镇拟建一污水处理厂。污水厂在新镇东北神仙沟和卫东河交汇处，征地25049米2，设计地面标高用黄海2.3米。经过处理水至神仙沟，初沉池和二沉池剩下污泥浓缩处理后用泵输送至处理厂南面苗圃作为肥料用。
计划人口，近期40000人，发展为70000人，生活污水标准为180L/cap.d，其总改变系数为1.5，工业最大日污水量为5000m3/d，排水采取分流制。要求经过处理后水质达成国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准。进出水水质以下所表示：
单位：mg/L
CODcr
BOD5
SS
NH3－N
TP
进 水
390
190
250
48
4.6
出 水
60
20
20
15
0.5
因为该镇人口较多城市污水排放量大，假如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，所以必需建设污水处理厂对该镇排放污水进行处理。所选择污水处理工艺应含有一定脱氮除磷功效以防水体富营养化。据此，需确定污水处理厂处理工艺步骤和处理构筑物类型和数量，进行处理构筑物及设备工艺设计计算和污水厂各构筑物和多种管渠等总体部署。
一、 中国外研究现实状况及发展趋势：
1．相关活性污泥法
在目前污水处理技术领域中，活性污泥法是应用最广泛技术之一。活性污泥法于19在英国曼彻斯特建成试验厂以来，已经有近90年历史，目前流行污水处理工艺有：氧化沟工艺，SBR工艺及其变种，AB工艺，A-A-O工艺等，这些全部是活性污泥处理系统新工艺。
① 氧化沟工艺
氧化沟又称循环曝气池，是于50年代由荷兰Pasveer所开发一个污水生物处理技术，属活性污泥法一个变法。氧化沟在应用中发展为多个形式，比较有代表性有：
a. 卡罗塞尔(Carrousel)氧化沟
60年代由荷兰某企业开发，由多沟串联氧化沟及二沉池、污泥回流系统组成。卡罗塞尔氧化够通常呈环形沟渠状，但也能够灵活改变，渠道数可多可少，形状能够是传统沟型，也能够是方形、同心圆形。
在通常情况下，卡罗塞尔系统用于已经过沉砂池处理废水，不过初沉池可省去。其设计是基于长污泥停留时间（延时曝气形式），所以产生是稳定污泥。从工艺运行来看，水深通常在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧和流速有矛盾。但从总体上看，Carrousel氧化沟工艺含有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点，对现在中国大部分城镇污水厂建设含有良好借鉴作用，所以也含有宽广应用前景。
b.奥贝尔(Orbal)氧化沟
奥贝尔氧化沟由多个呈椭圆形同心沟渠组成氧化沟系统。这种氧化沟系统多采取三层沟渠，最外层沟渠容积最大，约为总容积60%~70%，第二层沟渠为20%~30%，第三层仅占10%左右，有利于脱氮除磷。采取转碟曝气，水深通常在4.0～4.5m，动力效率和转刷靠近。Orbal 氧化沟抗冲击负荷能力强，出水水质稳定。对于进水浓度波动较大中小城镇污水，能够采取Orbal 氧化沟处理。
c.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型氧化沟结构简单，处理效果不错，但其采取转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂控制仪表增加了运行管理难度。不设厌氧池，不含有除磷功效。
氧化沟含有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。不过，在实际运行过程中，仍存在一系列问题，如污泥膨胀问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题
。
② SBR法(Sequencing Batch Reactor)
SBR法早在20世纪初已开发，因为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组成一组，轮番运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出部分连续进水连续出水改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺特点是工艺简单，因为只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，通常情况下不设调整池，多数情况下可省去初沉池。正是SBR 工艺这些特殊性使其含有以下优点：
1、理想推流过程使生化反应推进力增大，效率提升，池内厌氧、好氧处于交
替状态，净化效果好。
2、运行效果稳定，污水在理想静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水
水质好。
3、耐冲击负荷，池内有滞留处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵御水
量和有机污物冲击。
4、工艺过程中各工序可依据水质、水量进行调整，运行灵活。
5、处理设备少，结构简单，便于操作和维护管理。
6、反应池内存在 DO、BOD5 浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
7、 SBR 法系统本身也适合于组合式结构方法，利于废水处理厂扩建和改造。
8、脱氮除磷，合适控制运行方法，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，含有良好
脱氮除磷效果。
9、工艺步骤简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、
污泥回流系统，调整池、初沉池也可省略，部署紧凑、占地面积省。
不过，因每个池子全部需要设曝气和输配水系统，采取滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容利用率不理想，所以，通常来说并不太适适用于大规模城市污水处理厂。
③ AB法(Adsorption—Biooxidation)
AB法污水处理工艺，系吸附—生物降解工艺简称。是德国亚琛工业大学来宾教授于70年代中期开创。从80年代开始应用于生产实践。其中，A段由吸附池和中间沉淀池组成，B段则有曝气池及二次沉淀池所组成。A段和B段各自拥有独立污泥回流系统，两段完全分开，每段能够培育出各自独特，适于本段水质微生物种群。AB法尽管有节能优点，对氮磷和有机物全部有一定去除率，但不适合低浓度水质， 但通常见在BOD<250mg/l场所才含有显著优势，更关键缺点是AB法产泥量高。
④ A-A-O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
A-A-O法即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法。污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不一样功效分区过程中，在不一样微生物菌群作用下，使污水中有机物、N、P得到去除。A-A-O法是最简单同时除磷脱氮工艺，总水力停留时问短，在厌
氧缺氧、好氧交替运行条件下，可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI通常小于100，有利于处理后污水和污泥分离，厌氧和缺氧段在运行中只需轻缓搅拌，运行费用低。因为厌氧、缺氧和好氧三个区域严格分开，有利于不一样微生物菌种繁殖生长，所以脱氮除磷效果很好。该工艺在中国外使用比较广泛。如广州大坦沙污水处理厂即采取了A-A-O法。
⑤活性污泥法非新工艺
活性污泥工艺包含传统活性污泥法、完全混合活性污泥法、阶段曝气活性污泥法、渐减曝气工艺、吸附-再生活性污泥法、延时曝气活性污泥法、高负荷活性污泥法、纯氧曝气活性污泥法等，其它还有浅层低压曝气、深水曝气、深井曝气等方法。
传统活性污泥法，经验多，可适应大污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。不足之处是只能作为常规二级处理，不含有脱氮除磷功效。
2. 相关生物膜法
和活性污泥法并列一类废水好氧生物处理技术，使废水接触生长在固定支撑物表面上生物膜，利用生物降解或转化废水中有机污染物一个废水处理方法。 关键用于去除废水中溶解性和胶体状有机污染物。生物滤池法、生物接触氧化法和生物转盘法均属于此种方法。
① 生物滤池法
此方法是利用需氧微生物对污水或有有机性废水进行生物氧化处理方法。以淬石、焦炭、矿渣或人工滤衬等作为先填层，然后将污水以点滴状喷洒在上面，并充足供给氧气和营养，此时在滤材表面生成一层凝胶状生物膜（细菌类、原生动物、藻类、茵类等），当污水沿此膜流下时，污水中可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物氮化分解。为使生物滤池有效地处理污水：（1）微生物繁殖，必需有足够表面积。（2）必需充足供给微生物氧气。（3）污水需含有适于生物处理水质。生物滤池法有标准滤池法和高速生物滤池法两种方法。
② 生物转盘法
生物转盘工艺是生物膜法污水生物处理技术一个，是污水浇灌和土地处理人工强化，这种处理法使细菌和菌类微生物、原生动物一类微型动物在生物转盘填料载体上生长繁育，形成膜状生物性污泥－－－生物膜。污水经沉淀池初级处现后和生物膜接触，生物膜上微生物摄取污水中有机污染物作为营养，使污水得到净化。在气动生物转盘中，微生物代谢所需溶解氧经过设在生物转盘下侧曝气管供给。转盘表面覆有空气罩，从曝气管中释放出压缩空气驱动空气罩使转盘转动，当转盘离开污水时，转盘表面上形成一层薄薄水层，水层也从空气中吸收溶解氧。它含有很多优点，在印染、造纸、皮革和石油化工等行业工业废水处理中得到应用，效果很好。

③ 生物接触氧化法
生物接触氧化工艺又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一个于20世纪70年代初开创污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧污水浸没全部填料，并以一定流速流经填料。在填料上充满生物膜，污水和生物膜广泛接触，在生物膜上微生物新陈代谢作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法特点，池内生物固体浓度（5-10g/l）高于活性污泥法和生物滤池，含有较高容积负荷（可达2.0-3.0kgBOD5/m3.d），另外接触氧化工艺不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理较活性污泥法简单，对水量水质波动有较强适应能力。

总体来说，生物膜法处理城市污水，在中国尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5× 104m3/d左右为宜。国外(关键在欧洲)处理水量有达成36×104m3/d，这和其填料材质、自控手段和优异反冲洗装置相关，也和其有长久积累运行 管理经验相关。
3. 生物处理法新进展
① 膜分离技术新发展
膜分离技术是一个新型高效、精密分离技术，它是材料科学和介质分离技术交叉结合，含有高效分离、设备简单、节能、常温操作、无污染等优点，广泛应用于工业领域，在水处理领域发展迅猛。
膜分离技术在水处理中关键方向为饮用水制取(包含以地表水为水源生产高品质饮用水、海水淡化、苦咸水脱盐等)、城市废水治理和回用、工业用水中物质回收和水资源再利用、工业废水治理等。
膜技术在环境保护领域应用将成为中国外关键发展前沿课题。所以对膜材料提出了更高要求，尤其是要制备出适应于环境保护行业高强度、长寿命、抗污
染、高通量膜材料。
膜分离技术用于污水处理能耗低．效率高，工艺简单，投资小和污染轻，膜组件简练．紧凑，易于自动化操作，维护方便，和其它污水处理方法相比含有明
显优势。所以在污水处理中已受到尤其青睐。
在饮用水处理中，膜分离是一个在某种推进力作用下，利用特定膜透过性能分离水中离子、分子和杂质技术。膜分离性能按截留相对分子质量大小评价。截留相对分子质量是反应膜孔径大小替换参数，含有较小截留相对分子质量膜可除去水中较小分子量物质。膜分离技术可处理传统工艺难以处理很多问题，如去除水中微污染物、运行管理简单、基建费用低等优点，已被大规模用于处理饮用水。
② 厌氧生物处理法新发展
在很长一段时期内，好氧生物处理方法一直是生活污水和工业废水关键处理方法，而废水好氧生物处理方法实质是利用电能消耗来达成改善水质使其符合水域环境质量要求一个技术方法。所以，废水好氧生物处理是耗能型废水处理技术。而伴随工业飞速发展和人口不停增加，能源、资源和环境等问题日趋严重，近30年来，能源短缺变得愈加突出。世界各国尤其是第三世界国家，已日益感到为了处理环境问题所需付出大量能耗沉重负担．所以大家开始研究和探索采取高效率低能耗新型废水处理技术。厌氧生物法是一个既节能又产能废水生物处理工艺．它不仅能把好氧生物法过高能耗节省下来，而且
厌氧生物法可把有机物转化为生物能——沼气。经过各国学者努力，多年来厌氧生物处理方法取得了长足发展，厌氧生物法不仅可处理高浓度有机废水，而且能处理中等浓度有机废水，还成功地实现了处理低浓度有机废水可行性。为废水处理方法提供了一条既是高效能，又是低能耗，且符合可连续发展标准治理废水路径。
厌氧处理和好氧处理相比有以下特点：第一，能够直接处理高浓度有机废水，不需要大量稀释水。并有较高去除效果，可降解部分好氧处理难以降解物质。第二，处理过程中动力消耗低．通常为活性污泥法1／10，产生甲烷气体又能作为能源。第三．产生剩下污泥量少，仅为好氧处理1／10到l，6。并已高度矿化．易于脱水；硝化后污泥在生学和化学上全部是稳定。能够作为肥料和饲料。第四，厌氧处理设备较廉价，不需价格较贵曝气设备等；可利用一些废水高温条件进行高温厌氧处理，降低人工降温费用。第五，为使出水水质达成国家标准．还需进行补充处理；污泥增加缓慢，所以装置开启周期长(第一次开启要在8—12周左右时间)．且操作控制原因较为复杂，需对操作人员进行培训；因所产甲烷易燃，需要有对应安全方法。
现在，对厌氧生物处理方法研究结果有很多，如厌氧滤池(AF)、厌氧膨胀床和厌氧流化床、升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧膨胀颗粒污泥床(EGSB)和内循环厌氧反应器(IC)、厌氧氨氧化(ANAMMON)等一系列厌氧生物处理设备和方法，取得了良好处理效果。厌氧技术发展到今天，其早期部分缺点已经不复存在。不过从微生物和化学角度来看，厌氧处理仅仅提供了一个预处理，它通常需要后处理以去除出水中残余有机物。所以，对于高浓度有机废水通常要采取以厌氧生物处理技术为主，以好氧生物处理为辅技术路线。所以，厌氧生物处理技术到现在为止仍存在它不足．这有待于深入完善和改良。
二、本课题研究内容
该新镇将建设成完备多种市政设施。计划人口，近期40000人，发展为70000人，生活污水标准为180L/cap·d，其总改变系数为1.5，工业最大日污水量为5000m3/d，排水采取分流制。污水水质按通常生活污水性质考虑。
要求经过处理后水质达成国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准。进出水水质以下所表示：
单位：mg/L
CODcr
BOD5
SS
NH3－N
TP
进 水
390
190
250
48
4.6
出 水
60
20
20
15
0.5
去除率（%）
84.6
89.5
0.92
68.8
89.1

所以本工程处理水量：
近期产生污废水量：40000×0.18×1.5+5000=15800m3/d， 取16000m3/d
处理水量： 24000m3/d
三、本课题研究方案
本项目污水处理特点：（1）污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.49>0.3，可生化性很好，重金属及其它难以生物降解有毒有害污染物通常不超标；（2）城镇污水BOD5通常为每升300～500毫克，SS通常为每升200～500毫克，而本水厂进水BOD5，SS，COD值较低，氮磷含量较高，故需选择脱氮除磷工艺污水处理。
有学者曾依据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模: 日处理量大于10 万m3 为大型处理厂，1~10m3 万为中型污水处理厂，小于1万m3 为小型污水处理厂。本水厂属于中型水厂。中小型污水处理厂除了规模较小外，还含有以下特点: (1) 因为负担排水面积小，污水量较小，一天内水量水质改变较大，频率较高(2) 通常在城镇小区或企业内修建，因为所在地域通常不大，而且厂外污水输送管道也不会太长。所以占地受限制，构筑物部署须紧凑。
(3) 通常要求操作简单，维护费用低(4) 因为规模较小，通常不设置污泥消化(5) 因为要求处理效果稳定，产泥量少，剩下污泥以回归自然处理方法为宜，故通常采取低负荷，延时曝气工艺，尽可能降低污泥量同时使污泥部分好氧稳定 (6) 和环境协调性好，大多数情况下尾水能就近排放，可作为地面水体补充水源。
依据水厂处理规模（1.6万吨/天），进出水水质要求（国家《污水综合排放标准》〈GB8978—1996〉中一级标准），污水处理厂既要求有效地去除BOD5，有要求对污水中氮、磷进行合适处理，预防神仙沟富营养化，和该工程造价和运行费用，当地自然条件（包含地形、气候、水资源），污水水量及其改变动态，运行管理和施工，并参考经典工艺步骤和多种生物处理法优缺点及使用条件，将从以下两种方法中选择一个作为处理方法：1.SBR工艺 2.厌氧池+氧化沟。具体比较以下：

工艺类型
厌氧池+氧化沟
SBR法
技术比较
1. 污水在氧化沟内停留时间很长，污水混合效果好。
2. 污泥BOD负荷低，对水质变动有较强适应性
1.处理步骤段，控制灵活2.系统处理构筑物少，紧凑，节省占地
经济比较
不设初沉池和污泥消化池，可不单独设二沉池，使氧化沟二沉池合建，节省了二沉池合流污泥系统
投资省，运行费用低，比传统活性污泥法基建费用少30%
使用范围
中小流量生活污水和工业废水
中小型水厂居多
稳定性
好
好
从技术上看，二者全部含有脱氮除磷效果，但从基建投资看，SBR工艺是合建式，通常情况下征地费用和土建费较氧化沟低，而设备费较氧化沟高，不过对于进水BOD浓度高，反应容积和沉淀容积比值高情况，氧化沟有更大适应性；氧化沟工艺是连续运行，不要求自动控制，只是在要求节能时自动控制；SBR工艺是周期间歇运行，各个工序转换频繁，需要自动控制。
本课题研究方案即工艺步骤初定以下：
四、目标、关键特色及工作进度：
目标
中国《水污染防治法》第19 条要求: “城市污水应该集中处理”。在中国，伴随经济飞速发展，人民生活水平提升，对生态环境要求日益提升，要求越来越多污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建污水厂也日益增多。
现在全国以小城镇居多，城镇人口又是人口主体，不过城镇没有排水和污水处理设施，而且，因为二十几年来，乡镇企业蓬勃发展，造成部分中小城镇尤其是经济比较发达中小城镇，污染严重，已经影响到人民生活和健康。怎样搞好中、小型污水处理厂，是近几年很多教授和工程技术人员比较关注问题。另外伴随小城镇和农村发展，发展中小型污水处理更具现实意义。
为落实《中国环境保护法》 、《中国水污染防治法》和《中国海洋环境保护法》，控制水污染，保护江河湖泊，运河渠道水库和海洋等地面水和地下水质良好状态，保障人体健康，维护生态平衡促进国民经济和城镇建设发展，国家从1998年1月1日开始实施新标《污水排放综合标准》(GB8978-1996)，所以中小城镇污水处理厂在选择处理工艺时全部要考虑除磷脱氮，故东营市设计一污水处理厂处理该镇所排放污水，使处理水达成国家一级排放标准，以减轻对神仙沟和卫东河水体污染。
关键特色
Orbal 氧化沟技术最初由南非国家水研究所开发研制成功。该系统多采取外、中、内三层沟渠。外沟容积最大，约为总容积50%~60% ，关键生物氧化和脱氮过程在此完成。中沟约为总容积30%-35%，内沟约为15%-20% 左右。通常取三者容积为50%：33 %：17% 。污水和回流污泥首优异入最外层沟渠，在此进行循环流动，后依次进入下一层沟渠，最终由在中心沟渠出水调整堰流出进入二次沉淀池。这种多沟串联模型使得Orbal 氧化沟系统含有靠近推流反应特征，能够达成快速去除有机物和氨氮效果。除沟形上特征外，奥贝尔氧化沟一个最显著特征是三个沟溶解氧呈0 —1 —2 mg/ L ( 外—中—内)梯度分布。此种DO分布方法不仅使奥贝尔氧化沟含有卓越脱氮性能，而且大大节省了能耗。
工作进度
经过毕业设计，使学生熟悉并掌握排水工程设计内容、设计原理、方法及步骤，能依据原始设计资料正确选择设计方案，掌握污水厂设计基础步骤及各构筑物设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书编写内容和编制方法，并绘制工程图纸设计结果
1．设计说明书及设计计算书一份（按毕业论文形式）
2．开题汇报一份，相关英文文件一份（含翻译）；
3．设计图纸一套，包含：污水厂平面部署图一张（1：200——1：500）；污水厂工艺步骤、高程部署图一张（纵向1：100——1：200；横向1：200——1：500）；
单体构筑物工艺结构图各一套（平面及剖面1：50——1：100）。

毕业设计进度计划
序号
各阶段工作内容
起讫日期
备注
1
资 料 收 集
.3.21-.3.25
一周
2
完成开题汇报
3.28.-.4.1
一周
3
确定设计方案，
确定工艺步骤
.4.4-.4.8
一周
4
计算各单体构筑物
.4.11-.5.6
四面
5
总平面部署、高程部署
.5.9-.5.13
一周
6
绘制设计图
.5.16-.5.27
两周
7
整理设计计算、说明书
.5.30-.6.3
一周
8
准备毕业设计答辩
.6.6-.6.10
一周

五、参考文件：
[1]《排水工程》
[2]《室外排水设计规范》（GB50014—）
[3]《污水综合排放标准》（GB8978—96）
[4] 奥贝尔氧化沟在县级污水处理中应用，选自浙江冶金
[5] CASS工艺用于城镇中小型污水处理厂探讨，选自西南给排水
[6] 膜分离技术应用及研究进展，选自中国药业
[7] 水处理中膜分离技术应用