城镇污水处理开题报告-福建某城镇1000m3_d污水处理及其配套管网设计

福建工程学院福建工程学院 本科毕业设计（论文）开题报告本科毕业设计（论文）开题报告 题目： 福建某城镇 1000m 3/d 污水处理及其配套管网设计 学生：张明 指导老师：翁强 系别：生态环境与城市建设学院 专业：给水排水工程 班级：给排水 1101 学号：3111301331 2015 年4 月12日 毕业设计（论文）开题报告 1 结合毕业设计 （论文） 课题任务情况， 根据所查阅的文献资料， 每 人撰写文献宗述。 1.1 工程概况 随着国家提出“小城镇，大战略”的发展思路，小城镇建设的战略定位日益突出。国家已经 将生态省、生态市、生态县和生态乡镇建设作为“十二五”期间生态文明的重要建设目标。福州 市人民政府根据关于加快生态省建设的若干规定和生态市、县（市、区）、乡镇、村建设 实施方案的要求，制定了福州市人民政府关于开展“生态市、生态县（市、区）、生态乡镇、 生态村”建设的实施方案。按照此实施方案以及国家级生态县的标准要求，于 2011 年制定了国 家级生态县建设规划，提出该县范围内国家级生态乡镇建设时序表。按照要求，某镇应于 2013 年 实现国家级生态镇的目标。环境规划是实现国家级生态镇的必备条件之一，也是保证区域社会经 济可持续发展和实现环境保护目标的重要战略措施， 为此该县政府于 2011 年 7 月委托环境科学研 究所编制镇环境规划（2011-2030）。 根据资料，该镇镇区生活污水量 1000m3/d，污水水质浓度不高，建议采用“厌氧水解酸化+ 接触氧化+斜管沉淀+砂滤罐+紫外消毒”的处理工艺。由于镇区土地资源紧张，为节约用地，污水 设施采用“全地埋式”一体化处理设施。根据某城镇提供的资料及要求，本设计方案废水处理的 设计规模定为 1000m3/d，24 小时连续运行，则每小时的处理能力为 42m3/h。 据某城镇提供的资料，确定了其生活污水出水水质： 表表 3-3-1 1 污水进水水质标准 序序 号号项项目目浓浓度度(mg/l)(mg/l) 1COD400 2BOD5200 3SS250 4NH3-N30 1.2 排放标准 表表 3-23-2 设计出水水质标准 序序 号号项项目目浓浓度度(mg/l)(mg/l) 1COD60 2BOD520 3SS20 4NH3-N8 1.3 毕业设计的目的及意义 随着改革开放不断深入，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。 对于水质工程学这门学科，理论知识是很深的，只有通过毕业设计，能够熟悉并掌握排水工 程及水质工程的设计内容、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。 2 毕业设计（论文）任务要研究或解决的问题和拟采用的方法： 2.1 我国城市污水处理厂现状、存在问题及对策研究： 目前，我国水资源形势比较严峻，一方面，我国人均水资源量不足 2300m ，属 1 3 个严重贫 水国家之一 ；另一方面，我国的水环境污染较为严重。2006 年，全国地表水总体水质属中度污 染，在国家环境监测网实际监测的 745 个地表水监测断面中，I类， 、V 类，劣 V 类水质 的断面比例分别为 40、32和 28。我国城市水环境形势更是不容乐观，在 2005 年监测统计 的 5 个城市内湖水质全部为 V 类和劣 V 类，其中昆明湖和玄武湖为 V 类水质，西湖、东湖和大明 湖为劣 V 类水质。同时，我国城镇生活污水排放量在逐年增加，目前已超过工业废水排放量，占 全国废水排放总量的 553。因此，作为城市水环境污染防治的重要措施和手段之一，城市污 水处理厂建设越来越受到政府和社会各界的高度重视。 2.1.1 我国城市污水处理厂发展概况： 近年来， 在我国环保事业加快发展的形势下， 城市污水处理厂的建设步伐也在加快。 从 1998 2006 年，我国城市污水处理厂由 266 座增加到 937 座；污水日处理能力由 1136 万 t 增加到 6360 万 t，增长了 5 倍多；实际污水日处理量也从 29 亿 t 增加到 163 亿 t，其中日处理生活污水由 20 亿 t 增加到 130 亿 t(表 1)。我国的城市生活污水处理率也由 103上升到 438 ，这在一定 程度上改善了我国的地表水环境，尤其是城市水环境。 2.1.2 我国城市污水处理厂现状 2006 年，我国共有污水处理厂 937 座，设计处理能力 6360 万 td，当年共处理污水 163 亿 t，其中处理生活污水 130 亿 t，占 798 。污水处理厂最多的省是江苏，共有 154 座，其次是 山东和广东，分别为 104 座和 84 座；而污水处理能力最大的省是广东，达到 701 万 td，其次 是江苏和山东。2006 年，我国城镇生活污水平均处理率为 438，同比上年增加了 53。其 中， 北京的城镇生活污水处理率最高， 为 89 3， 其次是上海、 天津， 分别为 77 0 和 73 9 。 而广东虽然污水处理能力最大，但由于其排放的城镇生活污水量全国第一，致使城镇生活污水处 理率仅为 427 ，低于全国平均水平。同时，宁夏、云南的污水处理能力在全国仅处于中等以 下水平，但由于城镇生活污水排放量较小，因此，城镇生活污水处理率排在全国前 5 位，超过江 苏和浙江等城镇生活污水处理能力大省。 2.1.3 我国城市污水处理厂存在问题 (1) 总体处理能力偏低，地区分布不平衡 尽管近年来我国城市污水处理发展很快，城镇生活污水处理率也有较大提高，目前达到 438 ，已经超过墨两哥(2005 年数据)和土耳其(2004 年数据)等国家，但和世界其他发达国家 相比， 差距仍然很大。 德国， 瑞士、 英国、 荷兰等西欧发达国家的城镇生活污水处理率都超过 90 以上，我国近邻的日本和韩国的城镇生活污水处理率分别达到了 670和 788。 同时，我国的城市污水处理设施呈现地区分布不均的空间格局，城市污水处理厂主要集中在 东部地区。目前东部地区有城市污水处理厂 585 座，污水处理能力 4264 万 td， 占全国污水处 理能力的 655 ，而中部和西部地区的污水处理能力仅占全国的 188 和 157 。尽管 我国中、西部地区城市化水平相对较低，城镇生活污水排放量较小，但是这些地区多数处于干旱、 半干旱和半湿润地区，地表水资源稀缺，水环境容量较小，生态环境脆弱，因此这些地区的城镇 生活污水处理不容忽视。 (2) 污水处理设施运行负荷率有待进一步提高 历年来，我国的城市污水处理设施平均运行负荷率在 6570左右，还有一定的提高空间， 造成运行负荷率不高的主要原因有两个： (1)城镇生活污水收集系统建设滞后，管网配套工程覆 盖率低，污水不能全部收集进入污水处理厂，这是全国各地普遍存在的现象； (2)城市污水处理 设施设计规模过大，导致管理运行费用过高，或者是设计处理规模超过了实际的处理需求，造成 “大马拉小车” 的现象，直接导致污水处理运行负荷率不高。 (3) 污水资源化率低，污泥利用率不高 国外城市污水处理回用率较高，例如以色列 1997 年生活污水回用率就达 100 ，而美国、 德国、日本等发达国家，城市生活污水的资源化程度也很高。而在我国， 目前城镇生活污水再生 利用量仅占污水处理量的 46 ，我国的污水资源化还有很大前景，尤其是在干旱、半干旱的 缺水地区。污水处理厂形成的污泥由于含有寄生虫卵、病原微生物和重金属等有害物质，有恶臭， 含水量高，不易填埋，如不妥善处理很容易造成二次污染。污泥又是养分种类丰富的复合肥料， 只要经过处理，利用污泥施肥对作物生长十分有利。我国有些地区已经开始试验性开发利用污水 处理厂的污泥，并取得了很好的环境和经济效益 。目前，我国污泥利用率并不高，仅有 20 ， 还有将近 28的污泥直接排向了外环境，造成了二次污染。 (4) 污水处理厂运行费用高，处理费征收不到位 2006 年，我国城市污水处理厂运行费用达 1016 亿元，而征收的污水处理费为 370 亿元， 仅占运行费用的 364 ，其余只能依靠政府补贴。这主要是由于在一些已建成污水处理厂的城 市没有开征污水处理费，或者是污水处理收费标准和征缴率低导致的。 2.1.4 对策和建议 (1) 加大对污水处理设施的投入 我国目前城镇生活污水处理率不高，随着城市化进程的加快，城镇生活污水处理压力越来越 大，因此，今后我国仍需要加大对城市污水处理设施的财政投入。对于东部发达地区，地方政府 在充足的财政收入中一定要将建设城市污水处理设施纳入重点支持范围， 加快城市污水处理步伐， 改善城市水体环境；而对于广大的中、西部地区，国家要在财政上给予政策性支持，设立专项资 金用于支持城市污水处理设施建设，提高中、西部地区的污水处理率，从而实现我国城镇生活污 水处理的平衡发展。 (2) 拓宽城市污水处理设施建设的投资渠道 长期以来，我国污水处理及配套设施系统一直是事业单位或准事业单位的运营方式，大多是 政府收费，给污水处理厂按事业单位拨款，政府在污水处理投资、建设、监管中完全是“一肩挑” ， 这就使得我国污水处理事业发展进程不快，效率低下。因此，应尽快实现利用市场机制，引入符 合行业特征、有限且有效的竞争，改变原来的投资、建设和运营体系，实现投资主体多元化，运 营主体企业化和运行管理市场化，这样必将拓宽我国城市污水处理的投资渠道，提高国家投入资 金的使用效率，目前，城市污水处理厂的 BOT、TOT 模式已在部分地区开展，尽管在具体实施过程 中还存在不少问题，但随着政策制定和管理体制的不断完善，这种模式应该也会不断发展和完善。 (3) 城市污水处理厂建设要规模适度 建设城市污水处理厂要立足实际情况，规模适度建设。规模过大，一次性资金需求过大，资 金不能及时到位，工程建设周期长，有限的资金投入不能尽快产生效益；规模过小，既满足不了 当地的污水处理需求，又形不成规模效益。因此，建设污水处理厂要在一个适度的规模水平上， 这样才能运行成本最低，从而取得最佳效益规模。据研究，超过 30 万 td 处理能力的大型污水 处理厂就不具有规模经济效益了，相对而言，小型(l 万 td)和规模为 520 万 td 处理能力 的污水处理厂效率较好。 2.2 污水管网设计 2.2.1 管网设计原则 整治区内生活污水截污管网工程主要设计原则为： 依据整治区内地形地貌特点进行污水收集管网工程设计； 整治区污水管网与规划相协调，统筹规划、分期建设； 污水管网按收集片区远期规模污水量设计； 污水管网在平面布置上尽量避免或减少与主要道路及现有建筑物、构筑物交叉； 2.2.2 排水体制的确定 目前建设污水收集系统，采用的排水体制主要有以下三种类型： (1) 合流制 在现有合流制排水体制的排污口处设置截流井，并建造一条截流干管，在晴天和初雨时，将 所有污水和初期雨水都截流进入污水处理站。当雨量增加，混合污水的流量超过截流干管的输水 能力后，将有一部分混合污水经溢流井溢出，直接排入水体。 这种排水体制的优点是污水收集系统的实施比较容易、投资省，能收集较脏的初期雨水，避 免初期雨水对水体的污染。缺点是雨量大时，有部分污水溢流进入水体，对水体水质有一定的污 染。截流式合流制多用于污水收集管渠改造。 (2) 分流制 分设雨水、污水两个管渠系统。污水管渠汇集生活污水，输送到污水处理站，经处理后排放 或利用。雨水管渠汇集雨水就近排入水体。 分流制系统的优点是对水体的污染较小、卫生条件好。缺点是工程投资大，仍有初期雨水污 染问题。分流制主要适应于新建的城市、工业区和开发区。 (3) 混流制 所谓混流制，即既有合流制，也有分流制。混流制兼有合流制和分流制的优点。混流制是与 城市发展的不同时期相联系的。城市中由于各个区域自然条件和建设情况不同，因地制宜在各个 区域采用不同的排水体制。这是市政排水系统中采用最多的一种排水体制。 各种排水体制各有优缺点，对于一个区域的排水体制的选择，应因时因地而宜。一般在降雨 量大的南方地区，新建的排水宜采用分流制。但是，降雨量较大时，实行分流制排水体制的地域， 只要可形成径流的降雨，会把整个地域的面源污染全部带入水体中。而且雨水在降落过程中从大 气中吸入灰尘和溶解性气体，然后沿着屋顶、街道等表面径流，洗刷其中沉积的垃圾、碎屑、汽 油和油脂等。初期雨水的污染仍较严重。因此，各种排水体制对受纳水体水质都存在负面影响。 由于合流制和分流制各有优缺点，从环境保护方面、维护管理方面、基建投资方面、施工方面这 四方面进行考虑，整治区内生活污水截污管网排水体制将采用分流体制。 2.2.3 污水管道的计算 (1) 管道流量计算： Zavemax KQQ 其中： max Q -设计流量（L/s）； ave Q -平均日平均时污水流量（L/s）； KZ-总变化系数，KZ=2.7/QA0.11 其中：QA 为平均时流量（L/s）。 (2) 管道水力计算参数： 1.流速计算公式 V=R2/3I1/2/n 其中：R-水力半径（m） I-水力坡降 n-粗糙系数，混凝土管、钢筋混凝土管取 0.014；UPVC 管、玻璃钢管取 0.010。 流量计算公式 Q=AV 其中：A-过水断面面积（m2） 3.管道设计最大充满度 污水管道按非满流设计。 4.设计流速 金属管道最大设计流速为 10m/s；非金属管道最大设计流速为 5m/s；污水管道设计充满度下 最小流速为 0.6m/s；合流管道在满流时最小设计流速为 0.75m/s。 5.管顶覆土 敷设在车行道下的管顶覆土深度不小于 0.7m，根据当地的埋管经验，为了保证街坊污水接入 市政污水管道，主干道的起始覆土深度不小于 2.0m。 6.设计最小管径与坡度 污水管最小管径采用 300mm，非计算管段坡度为 0.003。 7.管道连接 各种不同直径的管道在检查井内的连接采用水面或管顶平接。 在任何情况下进水管底标高不低 于出水管管底标高。 2.2.4 污水管网定线 排水管网一般布置成树状网，根据地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况以 及污水种类和污染程度等分为多种形式，其中以地形为主要考虑因素。 一般按照主干管、干管、支管的顺序进行布置。 主要原则：采用重力流排除污水，尽可能在管线最短和埋深较小的情况下，让最大区域的污 水能自流排出。 平面布置：给水管、燃气管均属于压力管，运行中易造成破坏，需经常进行破土维护与检修， 宜布置在人行道下。雨水管渠由于截面积较大，土方量较大，宜布置在道路中心或道路两侧，以 便街坊雨水和道路雨水口接入。 电缆沟和电信管道一般布置在人行道或非机动车道下。污水管一般和电缆沟布于同侧，以便 于电缆沟排水井可以就近接入污水检查井中。污水管布置在非机动车道或机动车道下，有利于管 道疏通机械的运行。对于新建道路，当道路红线宽度在 40 米以下时，采用单侧布管，当道路红线 宽度大于 40 米时，采用双侧布管。如管位冲突，根据具体道路情况作必要调整。对已有部分工程 管线的现状道路进行改、扩建工程，应根据具体情况进行安排。 竖向布置：竖向布置应遵照城市工程管线综合规划规范规定的各种管线要求进行布设。 如不能满足要求必须进行防护处理，管道的竖向布局从上到下一般应为：电力电缆沟；电信、 给水、燃气管道；雨水管渠；污水管道。污水管线应布置在各类管线的最底层，其主要受上 方供水、雨水、电信等管渠埋深的影响。污水管线从供水、雨水、电信等管线下方穿越，交叉时 的垂直净距一般控制在 0.4 米左右，最小不低于 0.15 米。 2.3 处理工艺方案比较： 当前， 对城镇污水处理的方法主要有活性污泥法, 曝气生物滤池, 生物处理法等几类方法法， 较成熟使用广泛的的污水处理工艺有：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。具体各有以下特点： 传统活性污泥法 普通（传统）活性污泥法由曝气池、二次沉淀池、曝气系统、回流污泥系统和剩余污泥排除 系统等组成，污水和回流污泥从池首端流入，呈推流式从末端流出，具有 BOD 去除率高、运行稳 定、管理较简便等优点；但由于该法存在着供氧不能得到充分利用，抗冲击负荷能力差，容易出 现污泥膨胀现象、曝气时间长，污泥产量大，在污泥负荷高时污泥回流比要大等缺点，在中小型 污水处理应用中投资成本高， 一般应用较少。 该项目污水水量仅为 1000m3/d， 不适合采用普通 （传 统）活性污泥法。因此本方案不选用此工艺。 SBR 法(Sequencing Batch Reactor) SBR 是 Sequencing Batch Reactor 的简称，我国通常称为序批式活性污泥法。1969 年荷兰国 立卫生工程研究所将处理医院污水的连续流氧化沟改为间歇运行，取得了令人注目的效果。从中 得到启发，世界各国学者开始着手间歇式活性污泥法的研究开发。1979 年美国 R.Irvine 等人根 据试验结果首先提出 SBR 工艺。SBR 法工艺简单，不设二次沉淀池，在多数情况下也不设初次沉 淀池，间歇（或连续）进水，间歇排水。在单一反应池中完成进水、反应、沉淀、滗水、闲置五 道工序。但 SBR 法是间歇式进水、滗水，属变水位运行，因此其具有进水、出水阀门控制自动切 换频繁，设备的闲置率较高，对自动化程度要求高，污水提升水头损失大，不利于运营管理等缺 点；而且 SBR 工艺基本上要求处理水池为地上或半地上式，不利于土地资源节约。因此本方案不 选用此工艺. 氧化沟法(Oxidation Ditch) 氧化沟又名氧化渠，因其构筑物成封闭的沟渠而得名。因为污水和活性污泥混合液在环形的 曝气渠道中不断流动，有人称其为“循环曝气池”“无终端的曝气系统”。 目前应用到城市污水处理的氧化沟系列主要有卡鲁塞尔(Carrousel)型、奥伯尔(Orbal)型和 双沟(D 型)与三沟(T 型)氧化沟。氧化沟一般不设初沉池，氧化沟可认为是一个完全的混合的曝气 池，池中浓度变化极小，新进入的污水将得到迅速的稀释，因此具有很强的抗冲击负荷能力，BOD 负荷低，处理水质良好，对水温、水质和水量的变动有较强的适应性，污泥产量少，污泥龄长， 在氧化沟内可能产生硝化反应，因此具有脱氮的功能，氧化沟在流程中省略了初沉池和污泥消化 池，有时还可省略二沉池和污泥回流装置，因此占地面积较少；该工艺一般应用于大型污水处理 厂的处理工艺，而且该工艺基本上要求池顶敞开式，在冬季运行时温降大，不适用于小型污水处 理工程，同时由于该项目污水量小，因此本方案不采用氧化沟工艺。 水解酸化+接触氧化法 水解酸化是厌氧的前一个阶段,针对不同水质,可以让污水停留在你想处理的阶段，厌氧比水 解酸化多了一个产甲烷的阶段。水解酸化是将大分子有机物讲解为小的,易于降解有机物,提高废 水的可生化性.生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜吸附和氧化废水中的有机物， 是一种 具有活性污泥法特点的生物膜法，在中小型污水处理工程中应用最广，该工艺具有如下特点： a.微生物生长于生物填料之上，可以形成并保持一定数量的适应该废水的微生物，生物相丰 富，防止微生物流失； b.生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，不会发生污泥膨胀； c.产生的剩余污泥少； d.该工艺对曝气系统的选择余地大； e.管理方便，操作简单。 2.4 污水处理工艺选择的原则 按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，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。对脱磷或脱氮有要求的城市，应采用二级 强化处理，如 2 /AO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；要求如下： 1、在常年运转中，出水水质稳定并达到设计排放标准，污水处理技术成熟可靠、技术先进。 2、基建投资和运行费用低、占地面积小、电耗省，以尽可能少的投入取得尽可能大的效益。 3、运行管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式和参数，最大限度 地发挥处理装置和构筑物的处理能力。 4、自动化程度高，操作人员劳动强度低，卫生条件好。 2.5 任务解决问题 结合城镇建设要求，通过乡镇所辖建制村实施农村环境综合整治，完善城镇生活污水收集与 处置，使得城镇污染源得到控制，实现城镇生活污染源的减排，将有效改善城镇面貌和农村人居 环境，提高区域生态环境功能质量。同时，通过工程实施后的水资源综合利用，将有利于改善当 地用水匮乏的现象，对缓解发展城镇水资源压力具有重要意义。 2.6 本次任务拟采用的方法 本设计污水处理的特点： （1）污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.5，可生化性较好，其他生物难以降解的有毒有害 污染物例如重金属一般都不超标； （2）污水中主要污染物指标为 BOD、COD、SS、NH4-N； （3）要求处理后的出水要达到城镇污水处理厂污染物排放标准一级 B 标准。综合以上 因素，且针对此对氨氮去除率的要求，本设计适合选用生化处理工艺。 水解酸化+接触氧化法与传统的生物脱氮工艺比，该工艺具有如下优势： a.微生物固着生长生物填料之上，形成了并保持一定数量在该废水生长繁殖的微生物，生物 量丰富，又防止了微生物流失； b.生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，不会发生污泥膨胀； c.产生的剩余污泥少； d.该工艺对曝气系统的选择余地大； e.管理方便，操作简单。 综上分析，水解酸化+接触氧化工艺具有成熟、稳定、可靠及管理方便等特点，结合本工程的 实际情况，生化处理采用水解酸化+接触氧化处理工艺。 综上所述：该区域生活污水量 1000m3/d，污水水质浓度不高，采用“水解酸化+好氧接触氧 化”处理工艺。由于镇区土地资源紧张，为节约用地，污水设施采用“全地埋式”一体化处理设 施。 参考文献： 1 刘昌明，李丽娟解决我国水问题的途径J.科学对社会的影响，1999，(3) 2 国家环境保护总局中国环境统计年报(1998