开题报告模板设计

开题报告模板设计开题报告模板设计 1上海应用技术学院毕业设计 论文 开题报告题题目采用多级生化处 理工艺的10000m3 d城市污水治理工程的优化设计专专业环境工程班 班级学生姓名学生学号指导教师朱勇强化化学与环境工程学院xx年2 月26日2 一 选题依据我国是一个水资源匮乏的国家 目前我国水资源储量 居世界第六位 人均占有量仅有2200m3 排在世界100位之后 已被 联合国列为全球12个贫水国家的名单中 人均水资源仅为世界人均 占有量的四分之一 而且分布不均匀 许多地区以及大约300个城市 缺水 其中严重缺水城市达50个 同时 水环境质量的不断恶化 也将导致水资源的进一步减少和水 资源供需矛盾的加剧 我国正处于蓬勃发展的时期 城市化和工业化进程的加速伴随着需 水量和污染物排放量的迅速增长 水危机不仅会长期存在 而且有 迅速加剧的危险 因水资源短缺 供水设施能力不足和水环境污染对城市经济发展和 功能发挥的制约而造成的损失将极为可观 因此应加强对城市污水治理的政策措施 将城市污水处理列为环保 工作重点 保证我国水环境和水资源的可持续发展 随着工农业生产的迅速发展以及城市化进程的加快 含有高浓度氮 磷物质的生活污水 工业废水和农田地表水径流汇入湖泊 水库 河流和海湾水域 使藻类等植物大量繁殖 导致水体的富营养化 富营养化的水体含有大量的硝酸盐和亚硝酸盐 长期饮用严重危害 人类健康 1 含有氮磷的城市污水带来的危害已逐渐引起人们的关注 根据对全 国37个主要湖泊监测的结果表明 每天流入的污水中主要污染物为 氨氮 总磷和有机污染物 城市人口的增加 人口的集中以及人们生活水平的提高 城市排放的垃圾量和污水量在逐步上升 城市生活污水中的氮主要由厨房 淋浴 厕所冲洗 衣物洗涤等带 入 新鲜生活污水含氮中有机氮约占总氮的60 氨氮约占40 当污水中的有机物被生物降解氧化时 其中的有机氮被转化为氨氮 经活性污泥法处理的污水有相当数量的氨氮排入水体 可导致水体 富营养化 导致某些藻类的恶性繁殖 一方面这些藻类会引起水质 恶化使水变得腥臭难闻 另一方面有些藻类所含的蛋白质毒素会富 集在水产物体内 并通过食物链影响人体健康 所以必须建设污水处理厂对污水进行处理 城市污水处理时所选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能 以防水体的富营养化 水资源本身具有可再生的特性 城市污水处理在发达国家己有较成熟的经验 英国 德国 芬兰等欧洲国家对因工业革命和经济发展带来的城市 水污染进行了大力治理 日本 新加坡 美国等国家采用先进的污水处理技术和模式 采取 经济与环境相协调发展的政策 从根本上改变了污水带来的一系列 问题 建造城市污水处理厂是解决城市水污染的一条有效途径 美国平均1 万人拥有一座污水处理厂 瑞典和法国每5000人有一座污水处理厂 英国和德国每7000 8000人有一座污水处理厂 而我国每150万人 左右才拥有一座污水处理厂 并且还存在污水处理厂建设有效投资 利用率及处理出水达标率低等诸多问题 我国污水处理设施相对于发达国家还十分落后 要提高城市污水处 理率还需一定时间 政策 资金和技术 选择适合中国国情的污水处理技术和模式是解决这一矛盾的关键 2 本课题针对我国城市污水现状的研究 确定污水处理厂工艺流程和 处理构筑物的类型与数量 进行处理构筑物及设备的工艺设计计算 和污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置 使整个工艺流程合理 可行 得到较高的污水的出水水质 3 二 文献综述我国80年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普 通曝气法活性污泥处理工艺 由于该工艺以去除BOD和SS为主要目标 对氮磷的去除率非常低 为了适应我国对水环境及排放要求 一些 污水处理厂正在进行改造 增加或强化脱氮和除磷功能 3 解决传统活性污泥法工艺复杂 占地面积广 动力消耗大 而且氮 磷等有机物的去除效果也不理想的问题 我国科技工作者在消化 吸收国外先进污水处理技术的基础上 改良了传统活性污泥法 从 而开发出一项项具有很好的推广价值的工艺 3 从工程规模上看 一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国 污水处理事业发展到一个崭新的阶段 如我国20世纪最大的污水处理厂高碑店污水处理厂 处理规模100万 m3 d 目前全国最大的城市污水处理厂上海竹园污水处理厂正在设 计之中 其规模为170万m3 d 3 20世纪70年代末 英 法 德各耗费巨资兴建了7000座 8000座污 水处理厂 美国投入千亿美元兴建了18000余座处理厂 80年代末 这些国家的污水处理水平又有了进一步的提高 兴建了 一批具有脱氮除磷功效的设施 目前 这些国家已进入了污水的深度处理阶段 水体质量得到了极 大改善 我国的污水治理工作是从工业废水开始的 20世纪70年代 兴建了一批污水处理设施 1995年 全国643座城市 有大中型污水处理厂167座 4 随着科学技术的发展 我国对污水处理的重视 使得在城市污水治 理的工艺技术上面也具有多样化的特点 目前常用的污水治理工艺 技术根据去除的目标以及作用的原理的不同 可以分为生物法 物 理法以及化学法 生物法主要是借助微生物将污水中的有害物质进行逐步的转化和分 解 从而达到有效净化水质的作用 物理法主要是采用筛网或者是 过滤等方法将污水中悬浮的有害污染物去除 从而达到提升水质的 目的 而化学法主要是采用在污水中加入强化剂的方法来达到净化 水质的效果 如加入臭氧或者是液氯等 以上几种污水处理方法即可以单独采用 也可以同时采用 但是相比较之下 生物处理法在处理的成本以及处理的效率上更具 备一定的优势 6 目前常用城市污水治理的工艺处理的方法主要有以下几种活性污泥 法这是一种传统的生物处理方法 其处理的主体是活性污泥 但是 必须借助沉淀池以及曝气池进行辅助处理 将污水注入曝气池中 使微生物充分的氧化降解污水中的有害污染 物 再借助沉淀池 使活性污泥在重力的作用下逐渐的沉淀 而上 清液则顺利的排放 最后再将活性污泥再次的注入到曝气池中处理 从而达到逐渐消除废水中的重金属 氮 有机物以及磷等 6 例如天津纪庄子污水厂于1984年投产 处理水量为2 6 105m3 d 总投资8879万元 主要设计参数曝气池BOD5污泥负荷0 225kg kg d 8个二沉池 每 个直径45m 1984年 1992年间平均去除效率 BOD588 5 质量百分 比 下同 CODcr80 SS85 TN24 TP37 多年的应用实践表明 此方法稳定可靠 已经积累了丰富的设计和管理经验配套设备生产已经系列化 但该 工艺容易产生污泥膨胀现象 除磷和脱氮效果差 5 A O法在传统活性污泥法基础上发展起来的一种处理工艺 A O工艺中在曝气池内4设置一定的缺氧区或采用交替缺氧 好氧间 歇曝气运行 不但可节省能源 而且对进水水质负荷的变化有较强 的适应能力 处理效果稳定可靠且具有明显的脱氮作用 可以改善污泥沉降性能 并可减少二沉池污泥上浮现象 若要提高脱氮效率 必须加大内循环比 因而加大运行费用 另外 内循环液曝气池 含有一定的DO 使A段难以保持理想的缺氧 状态 影响反硝化效果 脱氮率很难达到90 8 例如高碑店污水处理厂于1993年投产 处理水量为5 0 105m3 d 总共投资5亿元 主要设计参数12个A O曝气池 每个尺寸为 75 14 2 5 m 12个二沉池 每个直径50m 6个浓缩池 每个直径23 5m 8个消化池 每个直径20m 设计出水指标为BOD5 20mg l SS 3 0mg l 5 A2 O法即厌氧 缺氧 好氧工艺 它把除磷脱氮和降解有机物三个生 化过程巧妙地结合起来 但工艺条件比较复杂 5 工艺具有如下的特点 厌氧 缺氧 好氧三种不同的环境条件和不 同种类的微生物菌群的有机配合 能同时具有去除有机物 脱氮除 磷功能 在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中 该工艺流程最为 简单 总的水力停留时间也少于同类其它工艺 在厌氧 缺氧 好氧交替运行下 丝状菌不会大量繁殖 SVI一般小于100 不会发 生污泥膨胀 污泥中含磷量高 一般为2 5 以上 例如泰安污水处理厂于1992年投产 处理水量为5 104m3 d 主要设计参数厌氧池停留时间0 76h 缺氧池停留时间2 37h 好氧 池停留时间3 02h 各项指标去除效率BOD593 9 CODcr90 8 SS91 3 TN48 3 TP 52 1 5 氧化沟工艺法即氧化渠工艺法 是一种长度在几十米到几百米之间 的环形渠道 在氧化渠内设置与渠宽长度一致的叶轮或者是转刷等 装置 从而对污水进行充氧 促进污水的流动和旋转 最后再借助 曝气法来达到净化废水的目的 其具有工艺简单 低负荷 易管理 构筑物少以及长泥龄等特点 6 例如邯郸市东污水厂于1991年投产 处理水量为1 0 105m3 d 总 共投资3 02 107元 主要设计参数沉砂池为平流式 停留时间11min 4个氧化沟每个尺 寸为 98 73 3 5 m 污泥负荷0 055kg kg d 停留时间14 5h 各项指标去除效率BOD595 CODcr89 SS94 TN62 TP53 5 上述可以看出 目前我国城市污水处理多以生物法为主 但随着经 济的发展 人们对环境要求的提高以及世界水资源的日益紧张 仅 凭生物法已经不能满足对水环境污染的治理要求 因此环保工作者 必须研究和发展污水处理技术 以满足水资源的保护和水污染的有 效防治 以传统的生物法处理为基础 结合物理法 化学法 生化 法 如在生物法工艺中辅以混凝沉淀 过滤 消毒 活性炭吸附等 技术 或研究开发其他新型高效的污水处理技术对污水进行深度处 理 使处理水质达到标准后作为工业冷却或日常冲洗 景观等用水 可以提高水资源的重复利用率 具有广泛的社会效益和经济效益 5 我国城市污水处理新技术的应用有以下几种一级处理强化技术城市 污水处理厂进行二级生物处理的前置处理方法 它的主要功能是能 够除去水中的悬浮物和漂浮物 一级处理技术具有动力消耗低和投资低的优点 并且一级处理技术 在能够有效除去污水中部分有机物的同时 还能够影响后续的二级 处理 5通常 二级处理之前的一级处理强化技术可以分为两类一类处理技 术是侧重于微生物的絮凝吸附处理 而另一类则是侧重于物化处理 化学强化一级处理技术对SS TP等重金属材料有很好的的处理效果 并且它的抗冲击的能力也更强 系统的占地面积 基建投资等参数都要优于活性污泥法 同时其处 理过程相对可靠稳定 运行管理的过程也简单灵活 投资的效益和 环境的效益也更加好 同时采用了高效絮凝的技术 具有投资更少 运行费用更低的特点 7 新型生物脱氮除磷工艺厌氧氨氧化 简称ANAMMOX 是指在厌氧条件下 微生物直接以NH4 为电子供体 以NH2 或NH3 为电子受体 将 NH4 转变成N2的生物过程 厌氧氨氧化工艺主要在流化床反应器中实现 其优点是可以大幅度 降低硝化反应的充氧能耗 免去反硝化反应的外加碳源 可节省传 统硝化反硝化反应过程中所需的中和试剂 产泥量少 到目前为止 厌氧氨氧化的反应机理 参与菌种和各项操作参数还 不明确 Jettern提出ANAMMOX工艺的温度范围是20 43 最佳温度为40 pH值在6 7 8 3 最佳pH 8 时运行得最好 但乙炔 磷酸和氧都 会强烈抑制ANAMMOX中菌群的活性 由于SHARON工艺在反硝化过程中 需要消耗有机碳源 并且出水亚硝酸盐浓度相对较高 因此以该工 艺作为硝化反应器 ANAMMOX工艺作为反硝化反应器进行组合 可以 有效提高脱氮效率 Sharon Anammox联合工艺适合处理高浓度氨氮废水而不需外加碳源 与传统 工艺相比 耗氧量节约50 同时减少CO2的排放 与其他工艺相比 对环境造成的污染小 具有良好的应用前景 1 倒置A2 O工艺基于传统的脱氮除磷理论 在A2 O工艺的基础上发展 而来 该工艺省去污泥内回流 将缺氧区前置 适当加大了混合液回流比 倒置A2 O工艺将缺氧区位于工艺系统首端 优先满足反硝化碳源 需求 强化了处理系统的脱氮功能 同时聚磷菌经过厌氧释磷后直 接进入生化效率较高的好氧环境 其在厌氧状态下形成的吸磷动力 可以得到充分利用 提高了处理系统的除磷能力 通过取消初沉池或缩短初沉池停留时间 不仅增加了系统脱氮除磷 所需的碳源 而且提高了处理系统内的污泥浓度 强化了好氧区内 的同步反硝化作用 进一步缓解了处理系统内的碳源矛盾 倒置A2 O法在脱氮除磷效果上表现出一定的优势 具有运行稳定 抗冲击能力强 流程简洁 能耗低 管理方便等特点 而反硝化聚磷菌在同步脱氮除磷方面具有明显的特点 能有效缓解 反硝化与释磷对碳源的竞争 因此 深入研究反硝化聚磷菌的代谢 特征和生存条件 将倒置A2 O工艺与反硝化聚磷技术有效结合 为 实现高能效 低能耗的污水处理工艺提供了新的研究方向 1 超声波技术利用超声波降解水中的化学物质 尤其是难以降解的有 机污染物 是近年来发展起来的一种新型污水处理技术 超声波能 加快反应进程 主要作用机理有空化效应 机械剪切效应 超声絮 凝效应和自由基效应 它的特点是集中了高级氧化技术 焚烧 超临界氧化等多种污水处 理技术 降解条件温和 降解速度快 使用范围广超声波降解有机 废水的研究内容涉及降解机理 降解动力学 中间体检测 影响超 声降解过程的因素和优化条件实验等 5 6参考文献 1 侯金良 康勇 城市污水生物脱氮除磷技术的研究进展 J 化工进展 xx 26 3 366 370 2 余小文 城市污水处理技术及建设模式 D 重庆大学 xx 3 中国城市污水处理现状及规划 J 中国环保产业 xx 32 34 4 杨向平 城市污水处理的技术特点与工程建设体验 J 中国建 设信息 水工业市场 xx 1 5 白韬光 城市污水处理技术及其发展 J 机电设备 xx 20 3 38 42 6 樊友强 浅析城市污水治理工程的升级改造工艺 J 资源节约 与环保 xx 7 7 刘勇亮 城市污水处理新技术探析 J 中国新技术新产品 x x 18 59 59 8 郑兴灿 污水脱氮除磷技术 J 中国建筑工业出版社 1998 62 98 9 王凯军 可持续发展的新型 高效城市污水处理技术探讨 J 给水排水 xx 31 2 32 35 10 向君容 城市污水处理技术分析 J 中国新技术新产品 xx 8 198 199 11 张少梅 段玉林 张汉亮等 几种城市污水处理工艺的比较 J 轻工科技 xx 9 049 12 白振英 浅谈城市污水现状问题及处 理方法 J 河南科技 xx 10 13 张冰 周雪飞 任南琪 新型城市污水脱氮除磷工艺的试验 研究与优化设计 J 环境科学 xx 29 6 1518 1525 14 张自杰 活性污染生物学与反应动力学 M 中国环境科学 出版社 1989 15 Yue Mei Lin Joo Hwa Tay Yu Liu and Yung Tse Hung Biological Nitrificationand DenitrificationProcesses J The HumanaPress Totowa NJ Handbook ofEnvironmental Engineering Volume8 Biological TreatmentProcesses540 588 16 Zhang Z Li B Xiang X et al Variation ofbiological andhydrological parametersand nitrogenremoval optimizationof modifiedCarrousel oxidationditch process J Journal ofCentral SouthUniversity xx 19 842 849 17 Jung B Jung I Sung N Development ofalternative externalcarbon sourcefor advancedsewage treatmentsystem andits fieldapplicability assessment J KSCE Journalof CivilEngineering xx 14 2 149 154 7 三 设计内容1 设计原则 1 本方案出水达 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 xx 一级A标准 2 本设计尽量采用改良新技术 新材料 重视实用性与先进性 3 处理系统运行将有较大的灵活性和调节余地 以适应水质 水量 变化 4 本处理工艺流程运行稳定 经济合理2 主要构筑物机械格栅 调 节池 厌氧池 好氧池 二沉池 混合反应池等 3 主要内容 1 根据实际污水处理水质水量确定城市污水的处理工艺流程 2 对处理构筑物及设备的工艺选择进行说明并设计计算 3 布置污水脱氮除磷各构筑物 建筑物以及各种管渠等总体分布 4 回执图纸4 设计主要数据 1 设计平均水量Q 10000m d 2 设计进出水水质指标mg L 15 设计任务 图纸 根据各项计算 完成各个构筑物的CAD制图 1 平面布置图标示各部分建筑物连接位置 顺序 标示污水 污泥 流向 2 高程图标识各部分建筑的高程位置 3 格栅主视图标示格栅外部尺寸 设计流量及外观样式 4 机械格栅 调节池 厌氧池 好氧池 二沉池 混合反应池等绘 制平剖面图 标示尺寸 项目BOD5COD TSSTKN NH4 N TP进水3208002504530出水105010155 8 0 58 四 方案论证城市污水生物技术是城市污水处理的主要手段 是水 资源可持续发展的重要保证 生物处理法就是利用微生物的新陈代谢功能 使污水中呈溶解和胶 体状态的有机污染物被降解并转化成无害物质 使污水得以净化 目前针对污水生物脱氮的工艺主要有A O法 A2 O法 氧化沟法等 这些处理工艺的特点各有千秋 因此根据它们不同的工艺特点 分析 如下 1 氧化沟工艺严格地说 氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺 但是随着氧化沟技术的发展 它早已超出原先的实践范围 出现了 一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程 按照运行方式 氧化沟可以分为连续工作式 交替工作式和半交替 工作式 这主要是由于氧化沟水力停留时间长 泥龄长和循环稀释水量大 可以除磷脱氮 可以通过氧化沟中曝气机的开关 创造好氧 缺氧环境达到除磷脱 氮目的 脱氮效率一般 80 但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施 2 A2 O处理工艺除磷效果难于再行提高 污泥增长有一定的限度 不易提高 特别是当P BOD值高时更是如此 脱氮效果也难于进一步提高 内循环量一般以2Q为限 不宜太高 否则增加运行费 对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧 减少停留时间 防止产生厌 氧状态和污泥释放磷的现象出现 但溶解氧浓度也不宜过高 以防止循环混合液对缺氧反应池的干扰 3 A O处理工艺A O工艺也叫厌氧 好氧工艺 A Anacrobic 是厌氧 段 用于脱氮除磷 O Oxic 是好氧段 用于除水中的有机物 由厌氧和好氧两部分反应组成的污水生物处理系统 污水进入厌氧池后 与回流污泥混合 活性污泥中的聚磷菌在这一过程中大量吸收污水中的BOD 并将污泥 中的磷以正磷酸盐的形式释放到混合液中 混合液进入好氧池后 有机物被氧化分解 同时聚磷菌大量吸收混 合液中的正磷酸盐到污泥中 由于聚磷菌在好氧条件下吸收的磷多于厌氧条件下释放的磷 因此 污水经过 厌氧 好氧 的交替作用和二沉池的污泥分离达到除磷 的目的 一般情况下 TP的去除率可达到85 以上 五 方案选择A O法是近年来开发出的生物脱氮除磷新工艺 与传统 的化学和生物脱氮除磷相比 它还有效提高了BOD COD SS的出水 指标 A O法主要是脱氮 工艺要求污水充分曝气 使含氮有机物充分硝化 所以必须降低污泥负荷 延长曝气肘阅和增大鼓风量 根据天津东郊污水处理厂和沈阳市北部污水处理厂的实践 采用A O 工艺比传统活生污泥流程的曝气池容积 二沉池容积 回流污泥量 鼓风量和曝气装置数量都增大一倍左右 而9且由于该工艺要求比 较低的污泥负荷 否则不足以达到污泥好氧稳定 所以A O法将带来基建投资和电耗的 大幅度增加 本项目污水处理的特点污水中主要污染物进水指标BOD5 COD等值相 对比较高 说明污水中有机物含量较高 但重金属及其他难以生物 降解的有毒有害污染物均不超标 该水质属普通城市生活污水 针对城市