辽宁工业大学某污水处理厂工艺毕业设计开题报告

辽宁工业大学辽宁工业大学 毕毕 业业 设设 计计 （ 论论 文文 ） 开开 题题 报报 告告 题目黑龙江省 G 市污水处理厂工艺设计 土木建筑工程学院 院（系）给水排水工程专业051班 学生姓名 学号 指导教师 开题日期：200年月日 开开题题报报告告 一、一、 毕业设计（论文）选题的目的及意义毕业设计（论文）选题的目的及意义 改革开放 30 年来，经济发展蓬勃向上，各方面的变化日新月异，国家对基础设施建设投 入加大了许多。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，城市污水治理已成为当前迫切需要解决的 问题之一。 理论是用于实践的， 将自己在课堂上所学的知识， 尤其是专业知识用于本次毕业设计之中， 以提高自己的工程设计能力， 为自己走上工作岗位进行工程设计打下坚固的实践基础。 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，能根据原始 设计资料正确地独立地选定设计方案，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。 二目前国内外研究现状及发展趋势二目前国内外研究现状及发展趋势 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 当前流行的二级处理工艺有： 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)(1)ABAB 法法(Adsorption(AdsorptionBiooxidation)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/(kgMLSSd)以上，池容积负荷 6kgBOD/(m3d)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。 （注）开题报告要点：（注）开题报告要点：1、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义。、毕业设计（论文）题目的来源，理论或实际应用意义。2、题目主要内容及预期达到的目标、题目主要内容及预期达到的目标。 3、拟采用哪些方法及手段。、拟采用哪些方法及手段。4、完成题目所需要的实验或实习条件。、完成题目所需要的实验或实习条件。5、完成题目的工作计划等。、完成题目的工作计划等。 （开题报告不够用时可另附同格式（开题报告不够用时可另附同格式 A4 纸）纸） 开开题题报报告告 ( (2 2) )SBRSBR 法法(Sequencing(Sequencing BatchBatch Reactor)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。SBR 法中曝气池兼具沉淀的作用，厌氧、好氧也 在同一池进行。其运行操作由流入、反应、沉淀、排放、待机五个工序组成。通过调节每 个工序的时间，可达到除磷脱氮的效果。 前处理SBR 反应器 过滤出水 | 污泥处置 该工艺具有很多优点：工艺系统组成简单，不设二沉池，无污泥回流设备；耐冲击负荷， 一般不用设置调节池；反映推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；运行操作灵 活，通过适当调节各单元的状态可达到脱氮除磷的效果；污泥沉淀性能好，SVI 值较低， 能有效的防治丝状菌膨胀； 各项运行指标和各操作阶段可通过计算机加以控制， 便于自控 运行，易于维护管理。 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 3) ) A/A/OA/A/O 法法(Anaerobic(AnaerobicAnoxicAnoxicOxic)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(DO0.3mg/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 DO12.5)，BOD/TKN 为 1.53.5，COD/TP 为 3060，BOD/TP 为 1640(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。 2 开开题题报报告告 ( (4 4) )普通曝气法及其变法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 5) ) 氧化沟法氧化沟法 氧化沟是活性污泥法的一种变形，其池体狭长，故称为氧化沟。氧化沟有多种构造型 式，典型的有：A：卡罗塞式；B：奥巴尔型；C：交替工作式氧化沟；D：曝气沉淀一 体化氧化沟 氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂，其规模从每日几百立方米至几万立方 米，工艺日趋完善，其构造型式也越来越多。氧化沟曝气效果较好，处理效果也很好，不 但可以达到 95%以上的 BOD 去除率，还可同时达到部分脱氮除磷的目的。 2. 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)(1) 活性污泥法的新发展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)(2) 生物膜处理法的新进展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)(3) 厌氧生物处理法的新发展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150mgL 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2gL 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。 3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 1) ) 膜分离技术的应用膜分离技术的应用 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： 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； 曝气池的污泥浓度将大大提高(可以大于20000/)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； 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； 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， 如日本市的 污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年。 ( (2 2) )分子生物技术的应用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。 3 开开题题报报告告 三方案的确定三方案的确定 （一（一） 、原始资料、原始资料 (1)污水水质 CODcr mg/L BOD5 mg/L SS mg/L 总氮 mg/L 总磷 mg/L pH 水温 处理前4501902803087.020 处理后 60 2020 151.07820 (2)水量：设计流量（平均日）70000 m3/d 要求经过处理后水质达到国家污水综合排放标准 （GB89781996）中一级标准 （BOD520mg/L，SS20mg/L，CODcr60mg/L，TP1mg/L，NH3-N15mg/L） 。 （二（二） 、备选方案的提出、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。此方法的污水和回流污泥均由曝 气池池首流入，处理效果好，对 BOD5和 SS 的总处理效率均为 90%95%，但曝气池前段 供氧不足，后段供氧过剩，同时冲击负荷能力弱，曝气时间较长，一般在 68h,适于大中 型城市污水厂，其曝气方法有推流式和完全混合式。 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.氧化沟活性污泥法（循环混合式活性污泥法） 按污水流态分，又叫循环混合式活性污泥法，氧化沟一般采用延时曝气，并增加了脱氮功 能，所以同时具有去除 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%，所以氧化沟工 艺具有工艺流程短， 处理效率高， 出水水质稳定， 运行处理简单等优点， 对于小型污水厂， 还具有基建费用和运行费比普通活性污泥法低的优点。它的缺点是对于中、大型污水厂， 基建费和运行费比普通活性污泥法高，同时无法得到生物能源。 4 开开题题报报告告 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 3.间歇式活性污泥法（SBR 活性污泥法） 也称为序批式活性污泥法。 污水流入到间歇式曝气池， 按时间顺序一次实现进水反应 沉淀出水闲置等五个基本过程组成的处理周期，并周而复始反复进行。SBR 工艺 同时具有均匀水量水质、曝气氧化、沉淀排水等三种功能。 该工艺不设二沉池和污泥回流设备， 且曝气池容积也小于连续式， 所以它的工艺流程简 单，氧利用率高，基建费用和运行费用均较低，不易产生污泥膨胀。同时通过对运行方式 的调节，具有脱氮除磷的功能，且处理水水质优于连续式。但该工艺要求程序控制，自动 化水平较高。 （三）、工艺流程的确定（三）、工艺流程的确定 根据污水的特点： （1）污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.40.3，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 含量高于污水综合 排放标准一级标准，需添加除氮工艺；（4）本课题污水处理量不是很大，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 需除氮， 故该设计采用的处理方法为SBR活性污泥法。 SBR活性污泥法可根据对污水的处理 程度的不同要求，灵活调节其运行方式。 5 开开题题报报告告 四时间安排四时间安排 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 3 月 23 日至 4 月 3 日明确设计任务，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 4 月 4 日至 4 月 7 日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 4 月 8 日至 4 月 22 日按照污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。 污水水处理厂 总平面布置 4 月 23 日至 4 月 27 日依据各设备及建筑物的设计尺寸、 污水处理厂的占地面积、常年主导 风向及气候等因素进行对污水处 理厂总平面布置。 高程计算与布 置 4 月 28 日至 5 月 1 日依据污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污水 处理厂的高程布置。 绘制图纸 5 月 2 日至 5 月 24 日熟悉AUTOCAD技术的使用及手工绘 图的原则与要求，进行图纸绘制， 包括污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 5 月 25 日至 6 月 5 日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6 月 6 日至 6 月中旬作好对学院组织的毕业设计答辩 的准备工作并进行答辩。 3 查阅资料、文献目录查阅资料、文献目录 参考文献： 1.崔玉川等.城市污水厂处理设施设计计算。北京：化学工业出版社，2003 2.张自杰主编。废水处理理论与设计。北京：中国建筑工业出版社，2003 3.李圭白 张杰主编。水质工程学。北京：中国建筑工业出版社，2005 4.金兆丰 余志荣主编。污水处理组合工艺及工程实例。北京：化学工艺出版社，2003 5.组织编写（第二版） 。水处理工程典型设计实例。北京：化学工业出版社，2004 6.南国英 张志刚主编。给水排水工程专业工艺设计。北京：化学工业出版社，2004 7.孙慧修主编。排水工程 上册 （第三版） 。北京：中国建筑工业出版社，1998 8.张自杰主编。排水工程 下册 （第三版） 。北京：中国建筑工业出版社，1996 9.王彩霞主编。城市污水处理新技术。北京：中国建筑工业出版社，1992 10.韩洪军主编。污水处理构筑物设计与计算。哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002 11.娄金生主编。水污染治理新工艺与设计。北京：海洋出版社，1999 12.王凯军主编。城市污水生物处理新技术开发与应用。北京。化学工业出版社。2001 查阅资