H市某城镇污水处理厂工艺初步设计开题报告

附件四：武汉纺织大学毕业设计（论文）开题报告课题名称某市某城镇5万m3/d城市污水处理厂工艺设计学院名称 专 业环境工程班级 学生姓名 一 课题意义水是人类生活和生产活动不可缺少、不可替代的宝贵资源，是社会可持续发展的重要因素。由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展，以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量，从而导致水体污染。而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存。在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视,对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大,高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。 根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理，以达标排放。对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、氧化沟法、SBR法等等。二 发展状况城镇污水的主要污染物是有机物。污水中主要污染物为有机物，其中BOD5：CODCr=0.468，该比值大于0.3，比较适合选用生化方法进行处理，因此污水处理工艺选择二级处理方案1。目前，国内外经济适用的处理方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有多种形式，应用最广泛的主要有以下3种：(1)传统活性污泥法传统活性污泥法及其传统形式改进型，有A/O与A2/O法。A/O法有两种，一是用于降磷的厌氧好氧工艺，一是用于降氮的缺氧好氧工艺。A2/O法则是即除氮又除磷的工艺。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。需处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池，成为混合液，随着曝气池注入空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液进入二次沉淀池，在池中，活性污泥与澄清液分离后，一部分回流到曝气池进行接种，澄清液则溢流排放，在整个处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除。(2)氧化沟法氧化沟又称循环曝气池，类似活性污泥的延时曝气法，氧化沟具有传统活性污泥法的特点，有机物去除率高，也具有脱氮功能。氧化沟这种高效、简单的特点，但氧化沟不宜采用地下式，占地也较大。其曝气池呈封闭沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因而氧化沟又名“连续循环曝气池”2。氧化沟构造简单，运行管理方便且处理效果稳定。随着对氧化沟污水处理技术的不断改进，氧化沟的脱氮功能得到增强，在一定条件下，也可获得较好的生物除磷效果。氧化沟的型式很多，有多沟交替式氧化沟, 卡鲁塞尔式氧化沟和目前国际国内比较先进的奥贝尔氧化沟等等。多沟交替式氧化沟，它的特点是合建式，没有单独的二沉池，采用转刷曝气,通常有双沟和三沟式。这种氧化沟的脱氮除磷效果不稳定，如果在前面增加厌氧池，即可达到脱氮除磷的效果。 卡鲁塞尔（Carroussel）氧化沟，它是分建式，有单独的二沉池，采用表曝机曝气，沟深大于多沟交替式氧化沟，长沙水质净化二厂就是这种工艺，它的脱氮除磷效果也不够理想，如果要求脱氮除磷，也需增加一些设施。 奥贝尔（Orbal）氧化沟，它也是分建式，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深也较大，现在四川、北京、山东、浙江等地都在采用，它的脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需采取一些措施。 一体化氧化沟（Integrated oxidation ditch），是合建式，沉淀池建在氧化沟内，已在四川成都市新都污水厂和山东高密市污水厂应用。它既是连续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论上讲最经济合理，但在一些具体技术问题上还不十分成熟，因此影响了它的推广使用。 格栅沉砂池二沉池出水剩余污泥回流污泥氧化沟进水图1 氧化沟工艺流程图(3)SBR法SBR工艺为间歇式延时曝气活性污泥法，它的基本特点是在一个池子中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥。SBR工艺具有一些优于传统活性污泥法的特征：1）SBR工艺运行简单，基本实现无需搬运操作，进水、曝气、沉淀、排水、闲置五道程序可由一台小型的PLC实现程序控制，运行的程序也可根据水质变化情况重新编排，使本来十分繁琐的操作变成全自动运行；2）造价低，占地少，不设置一沉池、二沉池，没有污泥回流系统，多数情况下也可不设调节池，因此可减少占地，降低造价；3）耐冲击负荷。污水逐渐进入池内，被池内的水缓慢稀释，污水与原池内的水的比例是逐渐提高的，所以耐水质变化的冲击；4）出水水质好。池内水沉淀时是在水平流速为零的理想静止状态下沉淀，沉淀效果好。池内溶解氧值交替变化。沉淀排水时，溶解氧接近零，抑制了丝状菌的生长，污泥沉淀性能好；5）能耗低。由于池内溶解氧的交替变化，使溶解氧浓度梯度大，提高了氧的利用率。没有污泥回流系统，节省能耗，降低了运行费用；6）除磷脱氮。一个运行周期内，厌氧、兼氧、好氧交替变化，在一个池内实现了除磷脱氮。随着SBR工艺的改进，目前SBR工艺变种有多种形式，比较典型的有连续进水周期循环活性污泥法（简称CASS法），间歇进水周期循环式活性污泥法（简称CAST法），间歇式循环曝气活性污泥法（简称ICEAS法），连续曝气和间歇曝气相结合的活性污泥法（简称DATIAT法）3，三池连体型前部连续曝气和后部交替曝气相结合的活性污泥法（简称UNITANK法）等，以上几种改进型的SBR工艺都各有其特点。三 研究内容 1.设计资料 1.1 设计水量：设计污水量为50000m3/d； 1.2进出水水质： 表1 污水厂设计进出水水质对照表单位(mg/L)CODCrBOD5SSTNTPNH3-N进水32015020035415出水6020201515去除率/%81.2586.790577566.7进水水质根据当地环保局监测的城镇污水水质，污水处理厂出水水质参考城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级B标准，出水排入淦河；2.设计任务 本次设计为H市某城镇污水处理厂初步设计和单项处理构筑物施工图设计。厂区地形平坦，地下水水位约地下10米；该地区年平均气温16.8，极端最高气温40.2，极端最低气温-15.4；年平均降水量1577.4毫米；冬季盛行偏北风，偏冷干燥；夏季盛行偏南风，高温多雨。由于该地区人口较多，城市污水排放量大，若直接排放入水体，将对G河造成污染，影响当地居民的生产生活，故需建设污水处理厂对该地区生活污水进行处理。 四常用处理工艺的比选该污水处理厂日处理能力约5万吨,属于中小规模的污水处理厂。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4。由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺：A2/O工艺，氧化沟工艺，SBR及其改良工艺。上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺比较多，为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较5。表2 适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较 工艺名称氧化沟工艺A2/O工艺SBR工艺优点1.处理流程简单，构筑物少，基建费用省；2.处理效果好，有稳定的除P脱N功能；3.对高浓度工业废水有较大的稀释作用； 4.能处理不容易降解的有机物；5.污泥生成量少，污泥不需要消化处理，不需要污泥回流系统；6.技术先进成熟，管理维护简单；7.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验；8.对于中小型无水厂投资省，成本底；9.无须设初沉池，二沉池。1.具有较好的除P脱N功能；2. 具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；3.具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；4.技术先进成熟，运行稳妥可靠；5.管理维护简单，运行费用低；6沼气可回收利用；7.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验。1.流程十分简单；2.合建式，占地省，处理成本底；3. 处理效果好，有稳定的除P脱N功能；4.不需要污泥回流系统和回流液；不设专门的二沉池；5.除磷脱氮的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分的，而是由时间控制的。缺点1.周期运行，对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池。1.处理构筑物较多；2，污泥回流量大，能耗高；3. 用于小型水厂费用偏高；4.沼气利用经济效益差。1.间歇运行，对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.变水位运行，电耗增大；5除磷脱氮效果一般。虽然氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效率高、污泥较稳定、能耗省、自动化控制高等优点。但是，在实际运行过程中，仍存在污泥膨胀的问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题等一系列问题3。SBR法虽然简单，在实际应用中也存在一定的局限性：反应器容积利用率低（由于SBR反应器水位不恒定，反应器有效容积需要按照最高水位来设计，大多数时间，反应器内水位均达不到此值，所以反应器容积利用率低）；水头损失大；峰值需氧量高，整个系统氧的利用率低。不适用于大型污水处理厂（采用SBR工艺的污水处理厂规模一般在20 000t以下，规模大于100000t的污水处理厂几乎没有采用SBR工艺的）6。综上所述，根据本设计的污水水质特点和进出水水质要求，从技术角度和处理效果考虑，本次设计拟采用A2/O工艺。五 研究方案（处理工艺的确定）1.本次设计拟采用A2/O工艺，工艺流程图如下：图2 A/A/O处理工艺流程简图2.主要构筑物说明格栅：是一组平行的金属栅条或筛网组成，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行，被截留的物质称为栅渣。沉砂池：功能为去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前，以前减轻无机颗粒对于水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件，沉砂池的形式，按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池三类7。A2/O生物池分两组(共2座)，每池分三区即厌氧区、缺氧区及好氧区。原污水首先进入厌氧区，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水经过厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q(Q原污水流量)。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气器，这一反应器单元是多功能的，去触BOD，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有NO3-N，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器8。二次沉淀池：分为两组共两座,采用辐流沉淀池，优点为多为机械排泥，运行可靠，管理较简单，排泥设备已定型化。缺点为机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。适用于大、中型污水处理厂。污泥浓缩池：集泥井内设有回流污泥泵和剩余污泥泵，均采用进口潜污泵。主要是降低污泥中的空隙水，来达到使污泥减容的目的。浓缩池可分为重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池按其运行方式可分为间歇式和连续式9。接触池：拟采用折板往复式接触池，为消毒设备。六参考文献1崔玉川，刘振江，张绍怡，城市污水厂处理设施设计计算M.北京：化工工 业出版社，2004.2崔玉川，杨崇豪，张东伟.城市污水回用深度处理设施设计计算M.北京：化工工业出版社，2003.3中国市政工程西南设计研究院主编.给水排水设计手册，第1册，常用资料M. 北京:中国建筑工业出版社，2000.4中国市政工程西北设计研究院主编.给水排水设计手册.第11册，常用设备M.北京:中国建筑工业出版社，2002.5孙力平等编著. 污水处理新工艺与设计计算实例M.北京:科学出版社，2001. 6于尔捷,张杰主编. 给水排水工程快速设计手册(2.排水工程)M.北京:中国建筑工业出版社，1996. 7缪应祺.水污染控制工程M.东南大学出版社，2002.8 高庭耀.水污染控制工程M.北京：高等教育出版社.2007.9城镇污水厂污染物排放标准GB189182002.10Liang-Wei Deng.Ping Zheng. 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