污水处理厂设计文献综述.doc

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江苏工业学院本科生毕业设计文献综述序号： 06438337 江苏工业学院毕业设计（论文）前期材料（2010届）学生张俊学号 06438337 学院怀德学院专业班级环工062 题目昆山市10万t/d污水处理厂工艺设计类别毕业设计Ö 毕业论文□ 校内指导教师邵敏专业技术职务讲师校外指导老师无专业技术职务无材料目录序号名称数量备注 1 毕业设计（论文）任务书 2 文献综述（设计类）或开题报告（论文类） 3 外文翻译（封面、译文、原文）二○一○年三月学号： 06438337 江苏工业学院毕业设计（论文）文献综述（2010届）题目昆山市10万t/d污水处理厂工艺设计学生张俊学院怀德学院专业班级环工062 校内指导教师邵敏专业技术职务讲师校外指导老师无专业技术职务无二○一○年三月题目：昆山市10万t/d污水处理厂工艺设计一、前言 1．课题研究的意义；国内外研究现状和发展趋势 1.1 昆山市自然环境概况昆山位于江苏省东南部苏州市与上海市之间。北至东北与常熟市、太仓市两市相连，东至东南与上海嘉定、青浦两区接壤，西与吴江、苏州市交界，南部水乡名镇周庄与浙江相通。东西最大直线距离33公里，南北48公里，总面积927.7平方公里，其中陆地面积641.1平方千米，水域面积286.6平方千米。 1.2 课题研究的意义面临严峻的水资源危机，国务院要求，“十五”期间，所以的城市都必须建设污水处理厂。到2005年，50万人口以上的城市，污水处理率应达到60%以上，到2010年，所以城市的污水处理率不低于60%。要实现这个目标，预计至少要建立1000座污水处理厂，每年要新增污水处理能力5000-6000万吨。为了达到这个目标，改善我国水环境被污染的状况，保护我国紧缺的水资源，我国大、中、小城镇都在积极兴建城市污水处理厂，中小城镇尤其要加快城市污水处理厂的建设步伐[1]。 1.3 城市污水处理技术污水处理所采用的工艺技术是污水处理厂的核心部分，与进水水质、出水要求、处理量、投资大小等等因素密切相关。由于城市污水的主要污染物是有机物，因此目前国内外大多采用生物处理技术处理城市污水，又可分为活性污泥法和生物膜法两大类。其中，由于生物膜法的处理效率不高，卫生条件较差，我国只有少数几座生物膜法城市污水处理厂；而活性污泥法污水处理厂占绝大多数，其中使用最广泛的主要有四种类型：①传统活性污泥工艺和其改进型A／O、A²／O工艺；②AB工艺；③SBR及其改进工艺；④ 氧化沟及其改进工艺。本文将简要介绍这四类污水处理工艺，同时介绍一种新型的污水生物处理技术，并对沈阳市城市污水处理技术做出了分析与展望[2]。 1.3.1 传统活性污泥工艺和其改进型A／O、A ²／O (1)传统活性污泥工艺传统活性污泥法是目前应用最早的工艺[3,8]，它去除有机物和悬浮物的效率很高，对于城镇污水，可确保出水BOD5 和SS达到30mg／L 以下，因此，在1996年前在我国尚未要求去除氮磷，该工艺是城镇污水处理厂的主体工艺。随着《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)的颁布实施，我国对城镇污水处理厂的出水水质，尤其是对出水的氮、磷指标要求更加严格。传统的活性污泥工艺已经不能满足国家标准对氮、磷的去除要求，必须加以改造，于是出现了活性污泥法的改进型A／O法和A²／O法。A／O法有两种，一种是用于除磷的厌氧一好氧工艺(A／O)，一种是用于脱氮的缺氧一好氧工艺；A²／O法则是既脱氮又除磷的工艺[4]。天津纪庄子30万m³／d污水处理厂、北京高碑店100万m³／d污水处理厂、沈阳北部污水处理厂40万m³／d污水中的20万m³／d采用的均是活性污泥污水处理技术[2,8]。 (2) A／O工艺 A／O(缺氧／好氧)法对于大型活性污泥法污水处理厂来说，处理效果较稳定，且实现了脱氮或除磷的目标，能耗和运营费用也较低；其缺点是处理单元多，管理较复杂，且不能同步脱氮和除磷。用于除磷的A／O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短；用于脱氮的A／O工艺的负荷很低，泥龄长、水力停留时间长[6~8]。沈阳北部污水处理厂设计处理的4O万m³／d污水中的20万m³／d采用的是A／O脱氮的污水处理技术[2]。（3）A²／O工艺 A²／O(厌氧／缺氧／好氧)工艺同时具有脱氮除磷的效果，其工艺原理是磷在厌氧区被释放，在好氧区被吸收，达到除磷目的；污染物在好氧区被氧化降解，去除COD和BOD5，同时在硝化菌作用下，有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮[6]。该工艺主要优点是对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率，对脱氮除磷也具有较高的去除效果，具有运行费用低、占地少，出水水质好等特点；其缺点是运行管理要求较高，投资较大，节能差[7~9]。我国许多城市的污水处理厂，如广州大坦沙污水处理厂、保定鲁岗污水处理厂采用了该工艺[7,9 ]。 1.3.2 AB法工艺 AB 法是吸附生物降解法的简称，是联邦德国亚琛大学B．Bohnke教授于20世纪70年代中期，在传统两段活性污泥法和高负荷活性污泥法基础上开发的一种新工艺，属超高负荷活性污泥法，在技术上有所突破[10]。该工艺不设初沉池，由污泥负荷较高的A段和污泥负荷较低的B段串联组成，并分别有独立的污泥回流系统。该工艺从80年代开始应用于生产实践，由于具有技术成熟、处理高浓度生活污水效果好，出水稳定、水质高的特点，越来越受到污水处理界的青睐。但A／B法也存在污泥量大、构筑物及设备较多，运行管理复杂，脱氮除磷效果不理想的缺点[11]。青岛海泊河8～12万m³／d污水处理厂采用了该工艺[7]。 1.3.3 SBR及其改进工艺（1）SBR工艺 SBR工艺也叫序批式活性污泥法，其最根本的特点是处理工序不是连续的，而是间歇的、周期的，污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水，然后又周而复始[3,4,12]。SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统，该工艺具有以下优点：出水水质稳定、水质好；耐冲击负荷；运行管理简单、自控水平高；占地面积小、造价低、操作灵活。但SBR法存在的曝气系统易堵塞，故障率高，人工操作管理繁琐，监测手段要求高等缺点也影响了其使用。美国Cnmdy3000m³／d污水处理厂和澳大利亚的Tmmwqdth污水厂采用了该工艺[7]。（2）ICEAS工艺传统SBR是问歇进水，切换频繁，并且至少需要两池以上来回倒换，很不方便，于是出现了连续进水的ICEAS工艺。该工艺的主要改进是在反应池中增加一道隔墙，将反应池分隔为小体积的预反应区和大体积的主反应区，污水连续流人预反应区，然后通过隔墙下端的小孔以层流速度进人主反应区[3,4]。在保持传统的SBR工艺特点的同时，该工艺省去了问歇进水的麻烦[8]。但该工艺设备造价偏高，技术全部进口，操作运行要求严格。昆明市15万rn。／d第三污水处理厂是我国第一个ICEAS污水处理厂，也是我国最早采用SBR工艺的污水处理厂之一[7]。 (3) CAST工艺 CAST工艺是SBR工艺中脱氮除磷效率最好的一种，它对SBR工艺最大的改进是在反应池前段增加一个选择段，污水首先进入选择段，与来自主反应区的回流混合液混合，在厌氧条件下，选择段相当于前置厌氧池，为高效除磷创造了有利条件[3]。该工艺的另一个特点是利用同步硝化反硝化原理脱氮，在主反应区，反应时段前期控制溶解氧不大于0.5mg／L ，处于缺氧工况，利用池中原有的硝态氮反硝化，然后利用同步硝化产生的硝态氮反硝化；到反应时段后期。加大充氧量，使主反应区处于好氧工况，完成生物除磷反应，并保证出水有足够的溶解氧[4,5]。 CAST工艺设计和运行管理简单，处理效果稳定，已被多座中小型污水处理厂所采用，规模8万m³／d的贵阳市小河污水处理厂以及深圳、天津及云南的一些污水处理厂都采用了该工艺[8]。（4）UNITANK工艺 UNITANK工艺是20世纪90年代比利时西格斯公司在三沟式氧化沟的基础上开发出来的。它由3个矩形池组成，其中外边两侧的矩形池既可做曝气池，又可做沉淀池，中问一个矩形池只做曝气池。该工艺连续进水、连续出水、常水位运行，具有脱氮功能及流程简单的特点，同时还有容积利用率低、设备闲置率高、除磷功能差等不足，要求除磷时则需要化学除磷[13,14]。我国石家庄高新区10万m³／d污水处理厂、上海石洞口40万m³／d污水处理厂及广西梧州污水处理厂均采用此工艺[5,8]。 (5) MSBR 工艺 MSBR即改良型的SBR(Modified SBR)，是A／O法和SBR法工艺组合合成的工艺系统，它具有二者的一些优点，因而出水水质稳定[5]。 MSBR是一种可连续进水、高效的污水处理工艺，且简单、容积小、单池，易于实现计算机自动控制。在较低的投资和运行费用下，能有效地处理含高浓度BOD5，TSS、氮和磷的污水。但MSBR的结构复杂，各种设备较多，操作管理也比较麻烦，这些都有待进一步优化改进[5~8,15 ] 。加拿大的Estevan污水处理厂、深圳市盐田污水处理厂、北京海淀区某医院污水处理项目均采用了该工艺[5,8]。 1.3.4 氧化沟工艺氧化沟又称循环曝气池、无终端曝气池，是活性污泥法的一种变型，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定处理。常见的氧化沟有Carrousel氧化沟、交替工作式氧化沟、Orbal氧化沟、一体化氧化沟等[4~7]。与活性污泥法相比，它具有处理工艺及构筑物简单、无初沉池和污泥消化池(一体式氧化沟还可以取消二沉池和污泥回流系统)、泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等特点；但也存在着负荷低、占地大的缺点[3~8,16]。邯郸市东污水厂处理水量为10万m³／d污水处理厂采用了该工艺[5]。 1.3.5 曝气生物滤池工艺曝气生物滤池是当前发展较快的一种新到生物处理技术，具有占地面积小、出水水质高、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击能力强等特点[3~4]，在污水的有机物去除、硝化去氨、反硝化脱氮、除磷以及微污染水源水的预处理过程中有着较好的应用前景。曝气生物滤池的基本原理是：在一级强化的基础上，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，实现污染物在同一单元反应器内除．省去了二次沉淀设备。反应器内存在着不刚的好氧、缺氧区域，可同步实现硝化和反硝化，在去除有机物的同时达到脱氮的目的[17]。该工艺存在的主要问题包括：进水一股要求进行预处理，增加了工艺的复杂性；进水悬浮物较多时，运行周期短，反冲洗频繁；产生的污泥稳定性差，进一步处理比较困难；同步生物除磷效果不好．一般多采用化学法进行，增加了药剂的使用量[17]等等。在我国，目前曝气生物滤池正处于推广阶段，大连市马栏河污水处理厂采用了该工艺[17,18]。 1.4国内外发展趋势 1.4.1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—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曝气也是一种曝气方式的改进，把冲刷曝气(Brush Aeration)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—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(anaerobic-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，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—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。 1.4.2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。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：①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；②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；③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；④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采用。　　虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题，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hiroshiwa市的Higashi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，进一步提高处理效果，是未来发展的方向。 2．课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题通过毕业设计，使我们熟悉并掌握城市污水厂的设计原理、方法、内容和步骤，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水处理厂工程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，并能够熟练和规范的绘制工程图纸。具体内容如下：(1) 污水厂处理方案的比较和优化；(2) 各主要构筑物结构设计与参数计算，主要设备造型包括格栅、鼓风机、曝气器等；(3) 平面布置和高程计算；(4) 根据所确定的工艺和计算结果，绘制城市污水处理厂的总平面布置图、高程布置图、工艺流程图及各主要构筑物图。二、设计方案的确定 1．方案的原理、特点与选择依据 1 研究的目标（1）设计规模：10万t/d （2）水质指标处理后污水水质应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，其进水水质和排放标准见表1。表1 进水水质和排放标准单位：mg/L 项目 pH值 SS CODcr BOD5 NH3－N TP 废水水质 6～9 150 400 200 25 3 排放标准 6～9 20 60 20 8 1 2设计依据、原则（1）设计依据 ①《污水综合排放标准》(GB8978—1996)； ②《建筑给排水设计规范》(GBJl5—88)； ③《给水排水快速设计手册》； ④《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(GJ3025-95）（2）确定处理流程的原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水源。《城市污水处理及污染防治技术政策》对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺的准则： ①城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定； ②工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，消减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，消减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益； ③应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特指、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测； ④在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究； ⑤积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生产试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。 2.1 本设计工艺流程的确定本工艺流程的二级生化处理系统确定为Carrousel型氧化沟。城市污水经格栅、曝气沉砂池，至氧化沟、二沉池，出水经接触消毒池消毒之后排出至沟渠或水渠。二沉池中的污泥进入污泥泵房后回流至氧化沟中再进行生化处理。污泥泵房中的剩余污泥进入储泥池中，经过污泥脱水机房脱水，脱水之后的泥饼外运填埋储泥池格栅曝气沉砂池氧化沟二沉池接触消毒池污泥泵房脱水间浓缩池剩余污泥排放砂水分离城市污水栅渣泥饼外运污泥回流图1.6 Carrousel型氧化沟的污水处理工艺流程“” 2.3工艺流程的比较根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，日处理能力在10~20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺[2]。本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：（1）间歇式活性污泥法（SBR工艺）；（2）氧化沟工艺；（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺。以下是三种工艺流程额比较：（1）SBR工艺 SBR是序批间歇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水处理技术，又称序批式活性污泥法。 SBR工艺是一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：（1）进水期；（2）反应期；（3）沉淀期；（4）排水排泥期；（5）闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的[2]。 SBR工艺的优点如下：（1）工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；（2）处理效果好，出水可靠；（3）具有较好的脱氮除磷效果；（4）污泥沉降性能良好；（5）对水质水量变化的适应性强。 SBR工艺的缺点如下：（1）反应器容积率低；（2）水头损失大；（3）不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；（4）峰值需要量高；（5）设备利用率低；（6）管理人员技术素质要求较高。对于小型污水处理厂而言，SBR是一种系统简单、投资节省、处理效果好的工艺，但是它用于大型污水处理厂就不太适合了。因为大型污水处理厂的进水量打，需要设计多个SBR反应池进行并联运行，个数增多，必定使操作管理变得复杂，运行费用也会提高。而且由于SBR法事一种设备利用率低的处理工艺，用于大型污水处理厂时，基建费用也高。（2）氧化沟工艺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。在刘态上，氧化沟介于完全混合于推流之间。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，溶解氧浓度从高到低变动，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、用以进行消化和反硝化，去的脱氮的效应。常用的氧化沟系统有卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替氧化沟。氧化沟可分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟如帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁赛尔（Carrousel）氧化沟。普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，知道DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限。氧化沟的主要优点如下：（1）氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的（2）处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。（3）污泥厂量少，污泥性质稳定。（4）能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力氧化沟的缺点如下：（1）单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。（2）虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺的基本原理：污水在好氧条件下使含氮有机物被细菌分解为氮，然后在好氧自养型亚硝酸细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐，再经好氧自养型硝化细菌作用转化为硝酸盐，至此完成了硝化反应：在缺氧条件下，兼性异氧细菌利用或部分利用污水中原有的有机物碳源为电子供体，以硝酸盐替代分子氧做电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时，将硝酸盐中氮还原为气态氮，至此完成了反硝化反应。A/O工艺不但能取得比较满意的脱氮效果，而且通过上述好氧—缺氧循环操作，同时可取得高的COD和BOD的去除率。 A/O的工艺特点：（1）A/O工艺同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用；（2）反硝化缺氧池一般无需外加有机碳源，降低了运行费用；（3）因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物的到进一步去除，提高了出水水质；（4）缺氧池中污水的有机物被反硝化细菌所利用减轻了其他好氧池的有机物负荷，同事缺氧池中反硝化产生的碱度可补充好氧池中硝化需要的碱度；（5）脱氮效果较高，一般氮的去除率约为60%~85%。三种工艺经过比较，氧化沟除了具有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。而SBR工艺仅适合处理量为10万t/d以下的处理厂，所以本课题选择氧化沟处理工艺。 2．设计步骤 2.1流程各结构介绍 ①格栅因为排入污水处理厂的污水中含有一定量的较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小而选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣。本设计采用粗格栅和细格栅进行隔渣，分别设置在污水泵房前后，以去除不同大小的废渣，由于栅渣量较大，采用机械清渣方式。 ②曝气沉砂池污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥行，而且会板积在反应池底部减小反应器有效容积，甚至在脱水时扎破滤带损坏脱水设备。沉砂池的设置目的就是去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续构筑物的正常运行。沉砂池的工作原理是以重力分离或离心分离为基础，即以控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮物颗粒则随水流带走。在污水处理系统中，沉砂池一般设在生物处理池前，从污水中分离密度较大的无机颗粒，以保护后续处理构筑物中的设备免受磨损、堵塞。按池内水流的方向不同，沉砂池可分为平流式、竖流式和旋流式三种，按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池等。曝气沉砂池中曝气作用是使颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗粒表面的有机物除掉，产生洁净的沉砂，提高颗粒的去除效率；同时通过调节曝气量还可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，且对污水还有预曝气作用。 ③氧化沟本设计采用的是卡罗塞尔(Carrousel)2000氧化沟氧化沟是二级处理的主体构筑物，是活性污泥的反应器，其独特的结构使其具有脱氮除磷功能，经过氧化沟后，水质得到很大的改善。每座Carrousel 2000型氧化沟中配有一定数量的表曝机，实现沟内混合液的推流、混合和充氧。系统的充氧量可以通过沟内表曝机运行的台数的多少进行调节。另外，从节能的角度考虑，每座氧化沟中还装有一定数量的液下推流器，用于保证混合液具有一定的流速，并防止混合液在部分表曝机运转的情况下，发生污泥沉降分离的现象。 ④二沉池二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，一般布置在生化处理构筑物后面，主要用以澄清混合液，并回收浓缩活性污泥，期效果的好坏，直接影响出水的水质和回流污泥的浓度。二沉池除了进行泥水分离外，还需要进行污泥浓缩，同时由于进水的水量和水质的变化，它还要暂时贮存污泥。由于二沉池需要起到污泥浓缩的作用，往往所需要的池面积大于只进行泥水分离所需要的池面积。本设计采用辐流式沉淀池。其特点有：运行好，较好管理。 ⑤接触消毒池消毒是保证污水安全排放或回用的最后环节。尽管在污水处理过程中，水中的微生物和可能的致病菌已绝大部分被杀灭（氧化）或随着沉淀物一起被去除，但经过二级处理的城市污水仍可能含有一些游离的微生物（致病菌），其排放仍可能对水体的卫生安全（尤其是排放水体作为饮用水源或其他可能与人类接触的用途时）造成威胁。因此，消毒是污水（尤其是城市污水、医院污水、屠宰废水等含有人类及动物代谢物的污水）处理必需的最终的处理单元。消毒方法分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。化学方法是利用药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有氯及化合物、各种卤素、臭氧、重金属离子等。污水消毒常用的消毒剂为氯系消毒剂，主要为液氯和漂白粉。消毒过程在接触池中进行。接触池有水平隔板式、垂直隔板式和搅拌池等，由于水平隔板式（又称廊道式）流态稳定，不易短流和形成漩涡，且阻力较小，因此为最常见得接触池池型。氯价格便宜，消毒可靠且经验成熟，是应用最广的消毒剂，所以本次设计选择液氯消毒。 ⑥浓缩池浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积大幅度地降低，从而可以大大降低其他工程措施的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重力浓缩方法，重力浓缩具有以下几个优点：（1）贮存污泥能力高；（2）操作要求不高；（3）运行费用少，尤其是电耗。缺点：（1）占地面积大；（2）会产生臭气；（3）对于某些污泥作用少。三、阶段性设计计划、设计目标与应用价值 1 阶段性设计计划第1-2周查阅文献资料，完成英文翻译并按照格式要求，提交外文翻译；第3-4周根据资料，撰写文献综述并按照格式要求，提交文献综述；第5-6周毕业实习并完成实习日记和实习报告的撰写；第7-8周进行主要构筑物的设计计算，然后完成要求内容，等待检查；第9-10周设备的选型，给出设计草图，然后完成要求内容，等待检查；第11-12周绘制处理构筑物工艺图，平面布置图和高程图，完成图纸的绘制，审查图纸，提出修改意见；第13-14周撰写毕业设计说明书并完成毕业设计说明书的撰写；第15-16周指导老师对毕业设计说明书进行审核，准备答辩，审查定稿并按所规定格式排版打印，进行小组预答辩；第17-18周正式答辩。 2 设计目标通过毕业设计，让我们熟悉并掌握城市污水厂的设计原理、方法、内容和步骤，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水处理厂工程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，并能够熟练和规范的绘制工程图纸。 3 应用价值污水处理工艺的选择是建设城市污水处理设施的重要一环，是城市污水处理厂建设的基础性工作之一。选择合适的污水处理工艺，将影响城市污水处理厂的建设投资、管理运营的难易、运营成本、处理效果、社会效益和环境效益等诸方面，是非常重要的工作。四、参考文献 [1] 黄维生．浅谈我国污水处理工程的现状．西南给排水．2005(6)．50~58 [2] 沈阳环境科学研究院，沈阳市环保振兴集团．沈阳市中水回用规划[R](2006～2010)．2006． [3] 钱易．米祥友．现代废水处理新技术[M]．北京：中国科学技术出版社，l993．280~307． [4] 豢麟源．废水生物处理[M]．上海：同济大学出版社，l989． [5] 喻洋斌，王敦球，张学洪，城市污水处理技术发展回顾与展望[J]，广西师范大学学报(自然科学版)，2004，2

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