文献综述-污水处理.doc

学号： 08452110 常 州 大 学毕业设计（论文）文献综述（2012届）题 目 某小城镇生活污水处理工程方案设计 学 生 金利军 学 院 环境安全与工程学院 专 业 班 级 环科081 校内指导教师 雷春生 专业技术职务 讲师 校外指导老师 专业技术职务 二一二年三月题目：某小城镇生活污水处理工程方案设计一、前言1 设计的目的及意义设计是实现高等工科院校培养目标不可缺少的教学环节，是教学计划中的有机组成部分，通过毕业设计，能培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识以及分析解决实际问题的能力，能使学生熟悉并掌握设计内容、设计原理、方法和步骤，根据原始设计资料正确地独立选定设计方案，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。目前全国共有17000个建制镇，绝大多数没有排水和污水处理设施1，我国小城镇的排水体制多为合流制，且没有较完善的管道系统，排水普及率较低，大部分小城镇污水未经处理直接排放，给水环境质量造成很大威胁2。根据建设部、国家环保总局、科技部2000年5月颁布的城市污水处理及防治技术政策规定，到2010年，全国设市城市和建制镇的污水处理率不低于503,因此，小城镇污水处理厂的数量目前已或即将超过大中型污水处理厂。然而，与大城市相比，对小城镇污水处理技术研究深度相对落后，污水处理问题长期被忽略。这几年来，随着经济的不断发展，小城镇的生态环境质量日趋恶化。许多乡镇工业由于工艺落后，设备陈旧，大量“三废”不经处理直接排放，造成水体、大气、土地的严重污染4。据国家环境保护总局发布的数据，我国2006年生活污水排放量为2975亿吨，占污水排放总量的55.4，超过了工业污水排放量成为主要污染源。近年来，城市生活污水的处理率有较快增长，农村生活污水处理问题引起了人们的日益关注。因此，对小城镇污水进行处理势在必行。2 国内外研究现状我国城市污水处理技术研究工作从20世纪70年代末起步，经过20多年的不懈努力，在城市污水处理技术方面取得了较大的成就，成果丰硕。同时，随着改革开放也不断引进国外新的工艺技术。目前在水污染治理技术上，已成功广泛使用传统活性污泥法、延时法等新型活性污泥工艺、SBR、AB法、UNITANK和氧化沟技术、A-O法和A2-O等变形工艺5。2.1 AB法 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。因其具有抗冲击负荷能力强、对pH变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂6。2.2 SBR法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。但，SBR的除磷脱氮工艺还存在不足之处，有待进一步研究和改进7。2.3 A2-O法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。当污泥负荷控制在0.15kg BOD5/(kg MLVSS.d)左右,泥龄控制在1012d时,可以同时获得较好的脱氮与除磷效果8。2.4 普通曝气法及其变法 木工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。该处理方法处理效果好，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，不具备脱氮阶磷功能。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。2.5 氧化沟法氧化沟法是活性污泥法的一种变形，其池体狭长，故称为氧化沟，是20世纪50年代在荷兰研制成功的，经过50余年发展，已成为一种技术成型的污水处理工艺9。氧化沟有多种构造型式，典型的有：卡罗塞式；奥巴尔型；交替工作式氧化沟；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,其封闭循环式的池尤其适合污水的脱氮除磷10。2.6 UNITANK工艺UNITANK工艺是SBR法新的变形和发展。它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的特点，克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水里连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行。在自动控制下使各池处在好养、缺氧及厌氧状态，以完成有机物和氮磷的去除。3 发展趋势3.1 活性污泥法的发展趋势 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。3.2 生物膜处理法的发展趋势在普通生物滤池的基础上，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。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，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 厌氧生物处理法的发展趋势 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，以及向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。其中上流式厌氧污泥床反应器有很大的发展前景，尤其在发展中国家中11,12。二、设计资料1 工程概况根据厂方提供的资料及现场调查获悉，用来建废水处理站的空地约8000m2，东西长200m，南北宽40m，场地基本平整，土质良好。废水通过厂区排水管网收集，入废水处理管底标高为-2.0m；经处理后的水直接排放，排水标高为-3.0m。拟建地夏季主导风向东南风，年平均气温12.3，极端最高气温40.8，极端最低气温-13.7，最大冻土深度为0.5m。2 设计废水处理量Qd=50000m/d。3 设计废水进水水质项目CODCrTPSSNH3-NpH数值80081000608.5注：表中单位除pH值外均为mg/L。三、设计目标、设计内容和拟解决的关键问题1 设计内容(1)收集和查阅有关资料，了解废水的水质，水量特点及排放要求；(2)通过论证分析和技术经济比较，确定较为合理的污水处理工艺流程；(3)进行构筑物（设备）的类型；(4)选择适宜的设计参数，对构筑物和设备进行工艺计算，确定构筑物的工艺尺寸及主要构筑，选择主要设备的规格、型号及配置，并对土建结构设计、电气控制设计提出要求；(5)进行水处理站的平面布置设计和高程布置，合理安排构筑物（设备）、站内管道系统及辅助建筑物的平面位置及标高；(6)选择46个主要构筑物进行工艺详图设计；(7)提出运行控制参数，日常分析监测项目及取样点、劳动定员等管理方面的要求；(8)污水处理工程的投资和运行费用估算。2 设计要求（1）资料收集齐全，工艺论证充分；（2）设计计算概念清楚，公式选取正确；（3）设计参数选取合理，并注明参数出处；（4）设计说明书条理清晰，层次分明，文字通顺，格式规范；（5）图纸表达正确，符合制图规范。3 设计目标执行污水综合排放标准GB8978-1996一级排放标准 控制指标 COD BOD5 SS TP pH指标值100 30 30 1.069注：表中单位除pH值外均为mg/L。4 小城镇污水处理存在的问题4.1 小城镇污水处理规划滞后小城镇污水收集管网建设滞后，大部分没有污水管道或仅仅是雨污合流明渠，使污水处理场系统的整体效率低下。4.2 小城镇污水处理缺乏资金来源小城镇生活污水的治理属市政项目，主要由政府承担，但我国大部分小城镇经济发展水平相对偏低，经济承受能力弱，污水处理规模小，基础薄弱，以及小城镇领导重视经济发展指标，轻视生态环境保护，地方政府更加不愿投资环保，单靠国家投资，也仅是杯水车薪，不能从根本上解决问题。4.3 小城镇污水处理受工业污水的冲击大部分工业企业以已缴纳污水处理费为由，超标、超总量排污，而小城镇污水处理厂难以接纳。据全国城市污水处理厂运行调查，COD浓度超标的占40，总磷、总氮超标占60，已成为主要污染因数。4.4 小城镇污水处理缺乏管理已建成的小城镇污水处理厂95以上由政府包办，半数以上污水处理厂未按规定安装在线监测装置，使出水处理厂的运营缺乏有效约束机制，环境监管难到位。此外，维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏也导致了污水处理缺乏管理。4.5 污泥处理问题严重小城镇污水处理厂的污泥最终处置往往不落实，一些污水处理厂随意堆放污泥，无害化处理能力不足，使污水处理厂本身成为污染区。四、设计方案的确定1 小城镇污水处理适用工艺技术选择的原则小城镇污水处理适用工艺的选择应根据污水水质、水量和处理水排放标准，结合当地自然条件、经济发展程度、技术水平以及管理人员素质，进行多方案技术经济比选后再确定，至少考虑三个比选方案为宜。选择的主要原则13如下：1.1 技术合理应采用能够保证处理要求和处理效果，技术合理、成熟可靠的处理工艺，工艺的选择要注重技术先进而且成熟，对水质变化适应能力强，出水能稳定达标、可靠，污泥易于处理的工艺。对出水有回用要求的要选用深度处理工艺，对有脱氮、除磷要求的要考虑具有脱氮、除磷效果的工艺。1.2 经济节能根据处理标准，合理选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地，力求降低地基处理和土建造价，同时，充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用降至最低，尽可能地做到工程造价低，省能耗，省运行费用及占地少。1.3 易于管理在工艺选择过程中，需充分考虑到现有的运行管理水平，尽可能地做到运行管理简单，控制环节少，易于操作，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特定注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。1.4 重视环境厂区平面布置与周边环境相协调，注意场内噪音控制和臭气的治理，绿化、道路与分期建设结合好，最大限度地消除二次污染，在工程实践中，应该具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，实现方案的最优化。采用延时曝气活性污泥法、氧化沟法和SBR法进行技术经济综合比较。2 设计依据（1）污水综合排放标准（GB8978-1996）；（2)给水排水设计规范；（3）给水排水工程结构设计规范（GBJ69-84）；（4)给水排水构筑物施工及验收规范（GBJ93-96）；（5）混凝土结构设计规范（GBJ10-89）；（6）室外排水设计规范（GB50014-2006）；（7）给水排水设计手册（111册）；（8）给水排水常用数据手册。3 处理方案的比较小规模处理厂主要采用的工艺方法有，活性污泥法的氧化沟法、延时曝气法、SBR法，及其改良法以及生物膜法的曝气生物滤池法、接触氧化法和生物转盘法。根据上述原则，结合本工程水质水量等实际情况，较适合的处理工艺有延时曝气活性污泥法、氧化沟法、SBR法。其技术经济综合比较如下表：比较项目延时曝气活性污泥法氧化沟法SBR法设计参数流量调节池停留时间36h可不设可不设初沉池可不设可不设可不设二沉池表面负荷15m/(d);停留时间4.0h表面负荷815m/(d);停留时间6.0h不设出水水质稳定性稳定稳定较稳定（要防浮渣流出）抗冲击负荷能强强（HRT长，MLSS浓度高）比氧化沟法差（要调整运行周期）产泥量比标准活性污泥法少比标准法少与标准法相当运行管理难易程度复杂容易难设备可靠性高高较差能耗量大少大工程应用业绩多多少处理规模适应性（1万m/d）一般较好一般维护管理费多氧化沟为基准多建设费高氧化沟为基准高综合来说，延时曝气活性污泥法，机械多，运行管理复杂，能耗多，维持费高，出水水质稳定性良好；氧化沟法，占地面积较大，经济比其他两种方法低廉，抗冲击负荷能力强，机械种类少，运行管理方便；SBR法，水量负荷变化相应要调整运行周期，抗冲击负荷能力不如氧化沟，运行管理难。因此，本设计采用氧化沟法。4 工艺流程的确定由于活性污泥在氧化沟中的停留时间很长，有机物负荷较低，排出的剩余污泥已十分稳定，因此只需进行浓缩和脱水处理，而不需要进行厌氧消化处理，从而可不设污泥消化池。本设计采用的工艺流程如下图： 细格栅 原水 提升泵房 中格栅 二沉池 粗渣外运 氧化沟 沉砂池 接触池 排放 污泥回流 浓缩池 脱水机房 外运 5 工艺可行性分析氧化沟工艺自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以来，经过了半个世纪的发展，其处理规模从每日几百立方米至几万立方米，工艺日趋完善，技术日趋成熟，其技术特点14主要有构造形式多样、运行灵活、曝气设备多样、曝气强度可调。氧化沟大多按延时曝气方式运行，污泥负荷一般小于0.1kgBOD5/(kgMLSSd)，在去除BOD5和SS方面，均取得了比传统活性污泥更好的出水水质，运行也更加稳定、可靠。氧化沟处理厂在65的时间内出水TSS和BOD5都可达到低于10mg/L，如果出水BOD5和TSS标准为30mg/L，则至少可以保证在94的时间内满足出水水质要求，而传统活性污泥法在8590的时间内获得TSS、BOD5小于30mg/L的出水，但是却只有2540的时间可获得TSS、BOD5小于10mg/L的出水。在氧化沟中存在好氧区和缺氧区，在缺氧区中，原污水中的有机物可作为反硝化菌的碳源，硝酸盐被反硝化菌还原而放出氨氮；在好氧区中，有机物得到降解，氨氮被转化为硝酸盐氮，一般的氧化沟能使污水中的氨氮达到9599的硝化程度，设计恰当、运行良好的氧化沟可实现脱氮，脱氮效果可达80，如采用其他生物脱氮处理，则有时需补充外加碳源，其基建和运行费用均较高。同时，聚磷菌在好氧时，不仅大量吸收磷酸盐合成自身磷酸和ATP，而且逆浓度梯度过量吸磷合成贮能的多聚磷酸盐颗粒于体内，供其内源呼吸用，在厌氧时释放磷酸盐于体外，氧化沟工艺也具有除磷功能。 通过中格栅以及细格栅可去除污水中大部分的悬浮物或漂浮物，保证了水泵的正常运转，除去了不利于后续处理的杂物，有效避免了工艺管线造成损害，预防了后续工艺管道堵塞。沉砂池可去除粒径在0.2mm以上的砂粒，去除率可达到80以上，同时也可去除一部分粒径较大的有机颗粒物，减轻了后续处理的负荷。经生化处理后的污水在接触池中，利用消毒剂可有效去除污水中含有的病原体等一些有毒传染疾病的物质，提高出水水质，满足排放要求。五、进度安排周 次工 作 内 容检 查 方 式11-14查阅文献及外文翻译周五提交译文15-18调研文献撰写文献综述周五提交文献综述19科研实践周五提交科研实习日记与实习报告1熟悉设计任务书布局设计篇章周五提交设计篇章2确定处理工艺方案并进行可行性论证周五提交确定的处理工艺方案3-4工艺流程计算、设备选型周五提交计算草图5-6构筑物设计计算周五提交计算草图7-8平面布置设计周五提交设计草图9高程布置设计周五提交设计草图10投资运行费等分析周五检查分析结果11-12绘制图纸周五提交设计图纸13-15撰写设计说明书第15周周五提交设计说明书16教师审阅查看出勤记录17修改、补充、完善查看修改、补充程度18答辩六、参考文献1