一、课题的目的和意义

     改革开放多年来，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。水是生命的源泉，没有水我们的生活将无法继续下去，水资源的污染及短缺是当今社会面临的一个重大问题。同时，水生态系统体现了人与人的和谐巩固共存与协调发展，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。因此，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，掌握污水处理厂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、国内研究现状及发展趋势

1. 国内研究现状

    自我国第一座采用活性污泥工艺的城市污水处理厂1921年在上海建成以来，污水处理事业在我国得到了迅速的发展，污水处理工艺也是层出不穷。目前我国所采用的污水处理工艺类型主要有以下几种：传统活性污泥处理工艺、AB工艺、A/O工艺及A²/O工艺、水解—好氧工艺、氧化沟工艺、SBR工艺及其变型工艺、曝气生物滤池工艺、生物接触氧化工艺、氧化塘、Biolak及土地处理工艺。

1.1 传统活性污泥处理工艺

我国20世纪80年代及其以前建设的污水处理厂，由于当时没有出水氮磷含量的要

求，生物处理工艺主要采用传统活性污泥处理工艺及其改良工艺，其主要功能是大幅度去除污水中呈胶体态和溶解态的有机污染物，而对污水中氮磷的去除率非常低。同时，水体富营养化问题在我国已日益严重，为适应国家对氮磷的排放要求，保护水环境，一些采用传统活性污泥处理工艺的污水厂已对现有工艺进行了改造，增设了除磷脱氮功能。

1.2 AB工艺

我国在20世纪80年代相继开展了对AB工艺的特性、运行机理及处理过程的稳定性的研究，并将其用于工程实际，如青岛泊海污水处理厂、淄博污水处理厂、深圳滨海污水处理厂等。AB工艺具有抗冲击负荷强、对pH值变化和有害物质具有明显缓冲作用、可分期建设的特点。但其对低浓度城市污水处理厂普遍面临的一个问题是污泥的处理处置难，因此限制了AB工艺的发展应用。

1.3  A/O及A²/O工艺

20世纪80年代末90年代初，A/O及A²/O工艺因其较好的除磷脱氮效果而逐渐被应用于城市污水处理之中，并且成为主流。在此阶段，氮磷污染物的控制与去除技术的研究及相关技术的应用成为水环境污染控制日益紧迫的重要课题。A/O工艺包括A/O除磷工艺和A/O脱氮工艺，它们对磷、氮的去除率分别达到90%以上和80%以上左右；而A²/O工艺不能同时高效除磷脱氮。20世纪90年代以来，随着具有脱氮除磷功能污水处理工艺的研究应用，发现A²/O工艺本身存在的缺陷，即硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，研究者们进行了大量研究来进行工艺改进，并已有一定规模的应用，如常州北城污水厂、青岛团岛污水厂、青岛李村河污水厂等。

1.4  水解—好氧工艺

针对传统活性污泥工艺基建投资高、运行费用高及电耗高等问题，北京市环境保护科学研究院在20世纪80年代初开发了水解—好氧生物处理工艺。经过十多年的开发，围绕水解—好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。相继开发了水解—活性污泥处理工艺、水解—氧化沟处理工艺、水解—接触氧化处理工艺、水解—土地处理工艺和水解—氧化塘处理工艺，由于其具有较好的抗有机负荷冲击能力、在低温条件下仍有较好的去除效果、已达到对剩余污泥稳定、出水水质稳定等特点，全国各地建设了上百座水解—生物滤池、好氧工艺的污水处理厂，如北京密云污水处理厂、深圳石岩河污水处理厂、新班昌吉污水处理厂等。

1.5  氧化沟工艺

20世纪90年代中期， 氧化沟工艺因其良好的脱氮效果且无需沉淀池开始被推广，此时期建设的大型污水处理项目基本上采用氧化沟工艺。近几年来，国内对各种类型氧化沟除磷脱氮的效果、设计、充氧设备及运行控制等方面进行了大量的研究。多种氧化沟都进行了一定的革新，如Carrousel氧化沟由第一代的普通Carrousel氧化沟发展为具有脱氮除磷功能的Carrousel 2000型氧化沟，后又发展为三代的Carrousel 3000型氧化沟。国内许多污水处理厂使用的情况证明：氧化沟工艺是一种工艺简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高的污水处理技术，目前国内较多采用的氧化沟主要有Orbal氧化沟、Carrousel氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟、一体化氧化沟等。

1.6  SBR及其变型工艺

我国于80年代中期开始对SBR进行研究，目前，对SBR自控系统、沌水器等设备的研究开发，对SBR系统脱氮除磷的研究都为SBR工艺在我国的应用创造了条件，天津市市政工程设计研究院、天津水工业工程设备有限公司开发的DAT-IAT工艺在天津经济技术开发区的成功应用以及同济大学开发出的MSBR工艺在深圳盐田污水处理厂的成功应用，表明了我国对SBR工艺的研究已达到了日臻成熟的阶段，目前，我国对OR工艺的应用很广泛，主要有CASS、CAST、UNITANK、ICEAS、DAT-IAT、WON等。

1.7  曝气生物滤池工艺

我国是20世纪90年代以后才开始曝气生物滤池工艺的研究，其主要可分为以下三种形式：BIOCARBON、BIOFOR和BIOSTYR。BIOCARBON具有负荷不高、容易堵塞、运行周期短的缺点，而BIOFOR和BIOSTYR则克服了这些缺点，因此成为目前所研究的曝气滤池的主要形式。近年来，国内已有BIOSTYR和BIOFOR曝气生物滤池的中试研究以及曝气生物滤池的短程看、硝化反硝化机理研究的报导。目前，国内曝气生物滤池的研究开发方兴未艾，工艺形式也不断推陈出新，如厌氧曝气生物滤池、Biolly工艺等。我国应用的曝气生物滤池有大连马栏河污水处理厂，采用的是BIOFOR工艺，广东南海污水处理厂，采用的是BIOSTYR工艺，沈阳仙女河污水处理厂，采用的是上流式两段生物滤池。

1.8  生物接触氧化工艺

生物接触氧化法具有能耗低、剩余污泥盘小、出水水质好等优点。近年来，性能更为优越、运行更加可靠的新型生物填料的开发，使此工艺的应用在国内更为迅速，如太原殷家堡污水净化厂，太原古交镇城底污水处理厂，太原成古交中心污水处理厂等。

1.9  稳定塘

20世纪80到90年代是我国稳定塘处理技术迅速发展的时期。近代的塘系统已由直接利用天然坑塘挖地稍加修整发展为规范化的处理设施；由传统塘型发展为各种节能、高效的新型塘及其组合系统；由单纯依靠自然净化发展为自然净化与人工强化技术相结合的工艺形式；由仅有净化功能的污水处理设施发展为具有多功能的、综合利用的良性生态系统。1985年有30余座稳定塘，1988年增为80余座，90年代后期发展为120余座。目前，大约有几百个城市污水和工业废水处理塘在城市和工业区运行。如齐齐哈尔污水生态塘处理系统、东营生态塘处理系统等。

1.10 Biolak工艺

Biolak工艺是在20世纪末期引入我国的，它具有基建费用低及运行费用低、剩余污泥已基本得到稳定、废水净化效果稳定、净化程度高、系统构造非常简单、故障发生率低、容易维护等特点，因此在短短几年内迅速得到发展和应用，如山东招远污水处理厂、深圳龙田污水处理厂、江苏省高邮市污水处理厂等。但目前国内对Biolak工艺的实验研究还鲜见报导，设计时所选用的参数也是仅仅凭借经验确定，今后还应该注重对此工艺的运行特性、工艺机理以及设计参数的研究。

1.11土地处理

我国湿地处理废水发展较晚，“一七五”期间我国开展人工湿地的研究，分别在北京昌平、深圳白泥坑、天津等地建成不同处理规模的人工湿地处理工程。近几年来，已有不少单位对人工湿地处理系统的机理、动力学模型、水生植物以及设计参数等有关问题开展了初步的研究工作。人工湿地因其具有效率高、投资运行及维护费用低、适用面广、耐冲击负荷强等优点，现在已有部分污水处理厂采用此工艺，如深圳沙田人工湿地系统、沈阳满堂河生态污水处理示范厂、深圳石岩河污水处理工程、深圳沙田人工湿地系统等。

2. 我国城市污水处理厂的工艺发展趋势

2.1 具有脱氮除磷功能的污水处理工艺仍是今后发展的重点

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）对出水氮磷有明确的要求，因此已建城镇污水处理厂需要改建，增加设施去除污水中的氮、磷污染物，达到国家规定的排放标准，新建污水处理厂则需按照标准来进行建设。目前，对生物脱氮除磷的机理、影响因素及工艺等地研究已是一个热点，并已提出一些新工艺及改革工艺，如MSBR、倒置A²/O、UCT等，并且积极引进国外新工艺，如OCO、OOC、AOR、AOE等。对于脱氮除磷工艺，今后的覆发展要求不仅仅局限于较高的氮磷去除率，而且也要求处理效果稳定、可靠、工艺控制调节灵活、投资运行费用省。目前，生物脱氮除磷工艺正是向着这一简洁、高效、经济的方向发展。

2.2 高效率、低投入、低运行成本、成熟可靠的污水处理工艺是今后污水处理厂的首选工艺

我国是一个发展中国家，经济发展水平相对落后，而面对我国日益严重的环境污染，国家正加大力度来进行污水的治理，而解决城市污水污染的根本措施是建设以神武处理为主体工艺的二级城市污水处理厂，但是，建设大批二级城市污水处理厂需要大量的投资和高额运行费，这对我国来说是一个沉重的负担。而目前我国的污水处理厂建设工作，则因为资金的缺乏很难展开，部分已建成的污水处理厂由于运行费用高昂或者缺乏专业的运行管理人员等原因二一直不能正常运行，因此对高效率、低投入、低运行成本、成熟可靠的污水处理工艺的研究是今后的一个重点研究方向。

2.3 对适用于小城镇污水处理厂工艺的研究

发展小城镇是我国城市化过程的必由之路，是具有中国特色的城市化道路的战略性选择。1978~2000年我国建制镇由2178个增至20312个，目前各种规模和性质的小城镇已近48000个。如果只注重大中城市的污水处理工程的建设，而忽视如此数量多的小城镇的污水治理，则我国的污水治理也不能达到预定目标。而对于小城镇的污水处理又面对着一系列的问题：小城镇污水的特点不同于大城市；小城镇资金短缺；运行管理人员缺乏等。因此，小城镇的污水处理工艺应该是基建投资低、运行成本低、运行管理相对容易、运行可靠性高的工艺。目前对适用于小城镇污水处理厂工艺的研究方向是：从现有工艺中比选出适合小城镇污水处理厂的工艺，同时开发出适用于小城镇污水处理厂的新工艺。

2.4 对产泥量少、且污泥达到稳定的污水处理工艺的研究

目前，污水处理厂所产生的污泥的处理也是我国污水处理事业中得一个重点和难点，2003年中国城市污水厂的总污水处理量约为95.9562×10⁸ t/a，城市平均污泥含固率为0.02%，则湿污泥产量为965.562×10⁴ t/a，并且污泥的成分很复杂，含有多种有害有毒成分，如此产量大且含有大量有毒有害物质的污泥如果不进行有效处理而排放到环境中去，则会给环境带来很大的破坏。目前我国污泥处理处置的现状不容乐观：据统计，我国已建成运行的城市污水处理厂，污泥经过浓缩、消化稳定和干化脱水处理的污水厂仅占25.68%，不具有污泥稳定处理的污水厂占55.70%，不具有污泥干化脱水处理的污水处理厂约占48.65%。这说明我国70%以上的污水厂中不具有完整的污泥处理工艺。

而对此问题进行解决的一个有效方法是：污水处理厂采用产泥量少、且污泥达到稳定的污水处理工艺，这样就可以在源头上减少污泥的产生量，并且可以得到已经稳定的剩余污泥，从而减轻了后续污泥处理的负担。目前，我国已有部分工艺科做到这一点，如生物接触氧化法工艺、BIOLAK工艺、水解—好氧工艺等，但是对产泥量少、且污泥达到稳定的污水处理工艺的系统研究还没开始。

三、课题主要内容及拟解决的主要问题

1.课题主要内容

（1）污水泵站工艺设计，含部分工艺设计图；

（2） 污水处理工艺设计，含部分单体构筑物的工艺设计图；

（3）污泥水处理工艺设计，含部分单体构筑物的工艺设计图；

（4） 污水处理厂的工程概算

2.拟解决的主要问题

（1）应根据原始资料与城市规划情况，考虑环境效益与社会效益，合理地选择污水处理厂的位置并进行必要的说明。

（2） 根据水体自净能力以及要求的处理水质并结合当地的具体条件，如水资源情况、水体污染情况等来确定污水处理程度与处理工艺流程。无特殊要求时，污水级处理后其水质应达到国家污水综合排放一级标准及城镇污水处理厂污染物排放标准中的一级标准（B级），即ss≤20mg/l，COD≤60mg/l，BOD₅≤20mg/l，同时TN≤15mg/l。

（3)根据原始资料、当地具体情况及污水性质与成分，选择适合的污泥处理工艺方法。

（4） 污水泵站工艺要求要确定水泵机组的台数、水泵型号、泵站的结构形式以及集水池的容积，并应进行泵站水泵机组管道水力计算和电器设备等布置的设计，泵站的建筑与结构设计可参照标准图大致来确定。

（5）选择适宜的各处理单体构筑物的类型。对所有构筑物都进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸与所需的材料与规格等。

（6）污水处理厂平面布置要紧凑合理，节省占地面积，同时应保证运行管理方便。

（7）对需要绘制工艺施工图的构筑物还要进行更详细的施工图所必须的设计与计算，包括各部位构件的形式、构成与具体尺寸等。

（8） 对污水与污泥处理系统要作出较准确的水力计算与高程计算。

（9） 对污水处理厂都要进行经济概算与成本分析。

四、拟采用研究方法及设计方案

课题设计水量为55400m³/L，进水BOD=198mg/L,COD=356mg/L,BOD/COD=0.556,可生化性好，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。

针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于氮磷超标，处理工艺尚用硝化除磷。根据处理规模，进出水质（一般的生活污水），出水质要求（《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B类标准），污水处理厂既要求有效地去除BOD₅，又要求对污水中的氮、磷进行适当处理，由于新兴工艺尚待完善，某些方面的技术尚不成熟，因此本设计选择典型的工艺流程，有两种可供选择的工艺：普通A²/O法处理工艺和厌氧池+氧化沟处理工艺。

1. A²/O工艺特点

A²/O工艺技术特点与优势：出水水质高, 工艺原理是针对高效生物脱氮除

磷，工艺运行可靠，节省化学药剂使用；运行管理方便,抗冲击负荷能力强，运行稳定；污泥肥效高,剩余污泥含磷量3%～5%，肥效高，可利用作污泥堆肥。

但是，A²/O工艺的内在固有缺欠就是硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，很难在同一系统中同时获得氮、磷的高效去除，阻碍着生物除磷脱氮技术的应用。其中最主要的问题是厌氧环境下反硝化与释磷对碳源的竞争。根据生物除磷原理，在厌氧条件下 ,聚磷菌通过菌种间的协作，将有机物转化为挥发酸，借助水解聚磷释放的能量将之吸收到体内，并以聚 β羟基丁酸PHB形式贮存，提供后续好氧条件下过量摄磷和自身增殖所需的碳源和能量。如果厌氧区存在较多的硝酸盐，反硝化菌会以有机物为电子供体进行反硝化，消耗进水中有机碳源，影响厌氧产物PHB的合成，进而影响到后续除磷效果。

2.  氧化沟的工艺特点及技术特点

2.1氧化沟的工艺特点

（1）简化了预处理。氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。

（2）占地面积少。因为在流程中省略了初沉池、污泥消化池，使污水厂总占地面积缩小。

（3）具有推流式流态的特征。氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。

（4）简化了工艺。将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。

2.2氧化沟的技术特点

（1）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。

（2）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。

（3）曝气强度的可调节型。氧化沟的曝气强度可以调节，其一是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。其二是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。

3. 本工程选择工艺

两种工艺经过比较，从占地面积角度来看，氧化沟的占地面积比A²/O反应池要小；从能耗角度来看，A²/O工艺由于污泥内回流量大，因此能耗要比氧化沟高；由于本设计为中小型污水处理厂，从费用角度看，同样用于中小型污水厂时，氧化沟所需费用偏低，所以本设计选择氧化沟处理工艺。由于本设计中氮和磷的去除率都不高，因此在氧化沟前无需设置厌氧池，氧化沟选用Carrousel氧化沟。其工艺流程图见图1：

图1   工艺流程图

五、设计时间安排及进程

起 迄 日 期	工  作  内  容	备   注
2012.3.12-2012.3.16	收集有关资料，撰写并完成开题报告
2012.3.19-2012.3.23	确定设计方案、工艺流程
2012.3.26-2012.3.30	设计计算个单体构筑物
2012.4.02-2012.4.06	设计计算个单体构筑物
2012.4.09-2012.4.13	设计计算个单体构筑物	全套毕业设计论文现成成品资料请咨询微信号：biyezuopin QQ：2922748026     返回首页 如转载请注明来源于www.biyezuopin.vip

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