环境工程专业毕业设计开题报告

开开 题题 报报 告告 （该表格由学生独立完成（该表格由学生独立完成) 建议填写以下内容： 1.简述课题的作用、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题。2.重点介绍完成任务的可 能思路和方案；3.需要的主要仪器和设备等；4.主要参考文献。 1.1. 关于该课题：关于该课题： 1.11.1 课题的目的及意义课题的目的及意义 污水处理是经济发展和水资源保护不可或缺的组成部分。污水处理在发达国家已有较成熟的经 验。如英国，德国，芬兰，荷兰等欧洲国家均已投巨资对因工业革命和经济发展带来的水污染进行 治理，日本，新加波，美国，澳大利亚等国家也对污水处理给予了较大投资。 我国在建国初期只有几个过去由外国租界留下来的城市污水处理厂，主要集中在上海，日处理 量不过几万吨。解放后，城市污水处理厂有了较大的发展，特别是“六五”期间，发展较为迅速。 但由于二十几年来，乡镇企业的蓬勃发展，造成一些中小城镇尤其是经济比较发达的中小城镇，污 染严重，已经影响到人民的生活和健康。 针对目前的情况，国家提出至 2010 年我国平均污水处理率要达到 40%，设市城市的污水处理率 不低于 60%，重点城市的污水处理率不低于 70%，因此探索适合中小城市的经济适用的污水处理工艺， 以较少的投资建成污水处理厂，以较低的运行费用运转污水处理厂，达到消除污染，保护环境是我 们目前最紧迫的任务。 1.21.2 国内外研究现状以及发展趋势国内外研究现状以及发展趋势 氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor） ，是活性污泥法 的一种变形。氧化沟工艺是 20 世纪 50 年代由荷兰卫生工程研究所（TNO）的帕斯维尔 （A.Pasveer）博士通过研究和设计首先开发的。第一座氧化沟污水处理厂是帕斯维尔于 1954 年在 荷兰的伏肖汀（Voorshoten）建造的，服务人口仅为 360 人。它将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过 程集于一体，间歇运行，BOD5 去除率高达 97，管理十分方便，运行效果稳定，适用于中小村镇的 污水处理。这种类型的氧化沟因其设计者而被命名为“帕斯维尔沟” 。60 年代起，这项技术在欧洲、 大洋洲、北美和南非等各国得到了迅速推广和应用，工艺上和构造上也有了很大的发展和改进。由 于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污 水的治理。据不完全统计，目前英国业已兴建了 300 多座氧化沟污水处理厂，美国已有 500 多座这 样的污水处理厂。氧化沟的处理能力为 500 万1000 万人口当量，既能用于生活污水处理，也能用 于城市污水和工业废水的处理。经过 30 多年的实践和发展，这项技术在各种形式的活性污泥法中处 于领先地位，被评价为处理效果可靠、基建费用低而运行费用又较省的污水生物处理方法。目前， 此项技术已被广泛应用于城市污水，石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等 的工业废水处理之中。特别是在荷兰、德国、美国、丹麦、瑞典、瑞士、希腊、加拿大、巴西、南 非、澳大利亚、新西兰、印度、前苏联、日本及中国等，这项技术发展十分迅速，不仅处理工艺的 数量急剧增长，而且处理规模也在不断扩大。我国从 80 年代初开始做过一些研究和应用工作，但相 比之下，这项技术在我国的发展还是比较缓慢的。 氧化沟是一种改良的活性污泥法，最早属于完全混合延时曝气过程。长年运行实践表明，氧化 沟处理的出水水质好，它能够完全地去除含碳化合物，可以产生高度的硝化作用，运行维护容易， 可靠性高。与传统活性污泥法曝气池相比，氧化沟具有以下各项特征。 (1)在构造方面的特征 氧化沟一般呈环形渠状，平面多为椭圆形或圆形，总长可达几十米，甚至百米以上，沟深取 决于曝气装置，为 37m。 氧化沟的进水装置比较简单，只需伸人一根进水管即可，多沟平行工作时，则应设配水井， 采用交替工作系统时，配水井内还应设自动控制装置，以变换水流投配方向。 (2)在水流混合方面的特征 污水在氧化沟内做几十次甚至上百次的循环流动，在这点上可以认 为在氧化沟内混合液的水质几乎一致，即认为氧化沟内的流态是完全混合的。但又具有某些推流式 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。 (3)在工艺方面的特征 操作单元少。原水经过格栅沉砂后，即可进入氧化沟，而不需在系统中设置初沉池和调节池。 还可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟和二次沉淀池合建，省去污泥回流装置并节省占地。 耐冲击负荷。有机负荷、水力负荷和有害物质的冲击负荷对氧化沟工作的影响不明显，氧化 沟有完全混合的特征且其中有大量的活性污泥，这就提高了系统对这些不良因素的抵抗能力。 处理效果好，运行稳定。氧化沟中的污泥总量比普通曝气池高 1030 倍。在供氧充足的情况 下，氧化沟中污水被完全净化，处理效果好。氧化沟即使是在严冬季节运行，出水仍能达到排放标 准。只要 BOD5 负荷不超过 016kgBOD5(kgMLSSd)，就可得到高质量的出水，其出水 BOD5 平均 含量在 20mgL 以下，而普通曝气池的污泥负荷率一般是 0307kgBODs(kgMLSSd)。 污泥产泥率低，剩余污泥较稳定，没有臭味，脱水快，可以不经消化而直接脱水。 适用范围广。氧化沟不仅能处理生活污水，还能处理工业废水；不仅能用于温暖地区，还能 用于寒冷地区。 氧化沟具有脱氮能力。以普通 Carrousel 氧化沟为例，其脱氮水平为 4070，而不需另 加建造费和运行费。按 A2O 工艺方式设计建造，还能除磷脱氮。 (4)在技术方面的特征 构造形式的多样性 氧化沟沟的基本形式呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样。 沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状，可以是单沟或多沟，多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠 （如奥贝尔氧化沟） ，也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠（如三沟式氧化沟） ，有与二沉池分 建的氧化沟，也有合建的氧化沟。 氧化沟的曝气设备的多样性 常用的曝气装置有转刷、转盘和微孔曝气等。 曝气强度的可调节形 氧化沟的曝气强度可以调节，其一式通过出水溢流堰调节堰的高度改 变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，改变氧量已适应运行的需要。淹没深度的变化对于 曝气设备的推动力也会产生影响，从而也可对水的流速起一定的调节作用。其二式通过曝气器的转 速进行调节，从而可以调整曝气强度和推动力。 (5)在经济方面特征 氧化沟是一种经济的污水处理系统，凡是适宜采用活性污泥法的地方都可 以修建氧化沟。 目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel） 氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T 型氧化沟（三沟式氧化沟） 、DE 型氧化沟和一体化氧化沟。这 些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。 自从 1954 年 Pasveer 氧化沟出现以来，氧化沟就是依嚣其简便的方式处理污水而得到不断发展 的。氧化沟技术应用多年，经久不衰，而且取得了相当多的突破，例如：1968 年出现了 Carrousel 氧化沟，1970 年出现了 0rbal 氧化沟，1993 年出现了 Carrousel 2000 型氧化沟，1998 年出现了 Carrousel 1000 型氧化沟，而且还在不断发展，1999 年又出现了 Carrousel 3000 型氧化沟，20 世 纪 80 年代初出现了一体化氧化沟等。 究其原因，可以这样说，氧化沟技术发展的强势在于氧化沟的环流，这种环流是造成氧化沟长 久不衰的内在原因，外在原因则是其具有多功能性、污泥稳定、出水水质好和易于管理。氧化沟有 别于其他活性污泥法的主要特征是环形池形，或者说只要保持沟渠首尾相接，水流循环流动，选用 特定设计参数、沟型和运行方式，就会给运行者和设计者带来极大方便，其灵活性和适用性也非常 强，有进一步研究、发展和应用的广阔空间。 1.31.3 氧化沟工艺的缺陷氧化沟工艺的缺陷 尽管氧化沟具有出水水质好、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。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。 （1） 污泥膨胀问题 当废水中的碳水化合物较多，N、P 含量不平衡，pH 值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓 度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污 泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起 大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI 值很高，形成污泥膨胀。 （2） 泡沫问题 由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转 刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。 （3） 污泥上浮问题 当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间， 易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高， 在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上 浮。 （4） 流速不均及污泥沉积问题 在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。 一般认为，最低流速应为 0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到 0.30.5m/s。氧化沟的曝气设备 一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为 250300mm，转盘的浸没深度为 480530mm。与氧 化沟水深（3.03.6m）相比，转刷只占了水深的 1/101/12，转盘也只占了 1/61/7，因此造成 氧化沟上部流速较大（约为 0.81.2m，甚至更大） ，而底部流速很小（特别是在水深的 2/3 或 3/4 以 下，混合液几乎没有流速） ，致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达 1.0m） ，大大减少了氧化沟的有效 容积，降低了处理效果，影响了出水水质。 2.2.设计思路与拟定方案：设计思路与拟定方案： 本设计课题是某城市 4.0104 t/d 规模污水处理工艺设计，服务人口为 8.0104人，处理工 艺以氧化沟技术为主体工艺。进水水质见下表。 指标CODcrBOD5NH3-NSSTP 栅渣外运 沉砂 数值（mg/L）300150252004 出水水质要求符合城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的一级 A 标准，见下 表。 本设计内容为城镇污水处理厂工艺流程设计，日处理量四万吨，出水水质要求符合城镇污水 处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的一级 A 标准，对出水水质要求较高，要求 COD 去除率 达到 83.3%、BOD 去除率达到 93.3%、NH3-N 去除率达到 80%、SS 去除率达到 95%、TP 去除率达到 87.5%方可达标排放。 本项目污水处理的特点为： 污水以有机污染为主，BOD/COD=0.5，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒物 一般不超标，且进水污染物水平总体较一般城镇污水较低； 污水中主要污染物指标 BOD5、CODcr、SS 值比国内一般城市污水高； 出水要求达到一级 A 标准，对脱氮除磷的要求较高。 针对以上特点，结合现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。 根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用：A2/O 工艺 法、SBR 法、氧化沟法。但 A2/O 法受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，不可能同时取得 脱氮和除磷都好的双重效果。而传统的 SBR 工艺除磷的效果不理想，在实际运行中往往削弱脱氮除 磷效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放；对脱氮而言，则将影 响硝化态氮的反硝化作用而影响脱氮效果。氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备 的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为 A/O 工艺；氧化沟前增加 厌氧池可成为 A2/O 工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必 厌氧消化。 卡鲁塞尔式氧化沟工艺能充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结 合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。本设计选择厌氧池+氧 化沟处理工艺，在每座氧化沟前都设置了厌氧池，实现了“厌氧-好氧-缺氧”一体化，具有除磷脱 氮和抗冲击负荷能力强、运行管理方便等优点。因此，本设计采用卡鲁塞尔式氧化沟工艺。工艺流 程图如下图所示： 指标CODcrBOD5NH3-NSSTP 数值（mg/L）50105100.5 进水粗格栅提升泵房细格栅 0 20 40 60 80 100 120 一月二月三月四月 亚洲区 欧洲区 北美区 沉砂池 絮凝反 应池 滤池 厌氧池 氧化沟二沉池 二次提 升泵房 加药 出水 泥饼 污泥回流 3.3.主要设备：主要设备： 格栅：粗格栅、细格栅、格栅清污机； 进水泵房：潜污泵、方闸门； 沉砂池：无