1、毕业论文 开题报告 环境工程 A2/O 工艺处理小城镇生活污水设计 一、选题的背景、意义 随着我国城镇化水平的不断提高，全国小城镇从 1978年的 2178个增加到迄今为止的48000多个。与此同时，小城镇的水环境受到了前所未有的严峻挑战，城市生活污水水量越来越大，如果直接排入河流，将对河流产生不可逆转的影响和变化，我国绝大多数的小城镇污水处理工程缺乏科学的规划和系统的设计，现在的小城镇污水处理系统通常比较简陋，甚至没有，不少小城镇由于污水处理设施建设严重滞后，已经成为制约当地社会经济发展的“瓶颈”。 为了尽可能避 免再走国内外大城市走过的“先污染、后治理”的老路，尽早做好小城镇污水治理工作，
2、促进我国小城镇社会经济与生态环境协调发展是明智之举。 小城镇污水处理工程是水环境保护和污染治理工作的重要组成部分，污水处理工程的规划和设计是工程建设的重要环节。因此，小城镇污水处理工程的规划和设计必须适合我国国情，污水处理工艺要做到经济适用、运行稳定可靠，能耗低和处理效果好、操作维护简单。 “九五”以来，国家实施积极的财政政策，对城市污水处理设施建设给予重点支持；各地政策尤其是重点流域城市政府，进一步明确责任目标，不断加大对污水处 理为重点的环境基础设施的投入，建设进度加快；城市污水处理收费制度从无到有，征收率不断提高，有些城市已经达到保本微利水平；不少城市积极推行污水处理特许经营，产业化、市
3、场化得到快速发展。 随着环境保护工作的深入，小城镇生活污水处理提到了上升轨道。其特点是：人口少，用水量标准较低，污水处理规模小；产业结构区域特定差异、受雨季影响及用水量时变化系数较大，因此污水水量、水质变化大；经济发展水平偏低，经济承受能力弱，可供选择的适用技术少。 对全国 660个城市的有关数据分析表明， 2003年底，我国城市污水排放总量为 349.2亿吨，比 2000年城市污水排放总量增加 5.2%。 2000年全国有污水处理厂 427个， 2003年增加到612个，城市污水处理厂个数增加了 43%。总规模增长了 97%，其中二级生化处理厂的规模增长 114%。污水处理能力也由 2000
4、年的 2158 104m3/d增加到 2003年的 4253 104m3/d，污水处理能力大约翻了一番。 总之，要加强小城镇污水处理技术的开发研究，按照城乡统筹的要求，指导并推进小城镇环境保护基础设施的建设，努力找到适合小城镇并与当地的特点和自然条件相结合的不同的处理工艺，达到高效、节能、 节地、便于二次利用的目的；要加大污水再生利用技术开发力度，促进污水资源化的发展，建立小城镇水的良性循环体系；要高度重视污泥的无害化处置，大力发展污泥综合利用技术；要支持污水和污泥处理设备的科研开发，积极推广国产设备的应用。 二、相关研究的最新成果及动态 随着可持续发展战略的实施与水处理技术的进步，污水处理发
5、展呈现以下特点：从传统的物化和生物处理工艺向先进的生物除磷、脱氮、微滤、膜生物反应器等新工艺转化；从单一处理向综合环境改善和资源综合利用方向发展。 污水生物处理是利用自然界生物的生命活动来清除污水中 有机污染物质的一种方法，它可分为好氧生物处理和厌氧生物处理两大类。但近百年来厌氧生物处理技术进展不大，其原因就是污水在处理过程中停留时间过长，构筑物庞大，一次性建设投资太高，而好氧生物处理技术发展较快，主要方法有活性污泥法、生物接触氧化法、生物滤池、氧化塘、生物转盘等。特别是活性污泥法由于具有处理效果好、出水水质稳定、运转经验丰富的优点，已成为我国城市污水处理技术的主流。 自 1917年在英国的曼
6、彻斯特和美国的休斯顿分别建造了处理能力为 946m3/d和 378m3/d的活性污泥法处理厂并投入使用以来，历经近百年 的发展革新，随着微生物和细胞生物学在污水生化处理上的应用，人们开发了不少以传统活性污泥处理系统为基础的新工艺，主要有普通活性污泥法工艺、厌氧 -好氧活性污泥法工艺、间歇式活性污泥法工艺、 AB 法工艺和氧化沟工艺等。 （ 1）普通活性污泥法工艺 该工艺技术成熟、运行经验丰富。但该工艺构筑物及设备相对较多，污泥消化工程技术投资较大；活性污泥易产生膨胀，耐冲击差，不具备脱氮和除磷功能。 （ 2）厌氧 -好氧活性污泥法工艺（ A/O或 A2/O） 该工艺最主要的变革是将厌氧状况组合
7、到活性污泥法中（简称 A/O或 A2/O），该工 艺特点是在除 BOD的同时能有效地去除氮、磷营养物质，但是，其一次性投资大，运行控制难度高。 （ 3）间歇式活性污泥法工艺（ SBR） 该工艺最主要的变革是将连续运行的活性污泥法改变为间歇运行。如果说连续式推流曝气池是空间上的推流，那么间歇式活性污泥法则是时间上的推流。该工艺特点是处理构筑物简单，不需要设置沉淀池、回流污泥泵等装置，也不易产生污泥膨胀，同时可以实现单池内生物脱氮、除磷的目的。但是存在着机械设备多、曝气易堵塞的弊端。 （ 4）吸附生物降解工艺（ AB 法） 该工艺最主要的变革是在传统两段活性污泥法（ Z-A法）和高负荷活性污泥法的
8、基础上突破的。该工艺与单级活性污泥法系统相比，微生物群体处在完全隔开的两个系统内，使处理效果更佳和更稳定；对于一个连续的工作 A段，从外界连续不断地接种具有很强繁殖能力和适应环境变化能力的短世代原核微生物，大大提高了处理工艺的稳定性。因此其特点是 A段负荷高，抗冲击负荷能力很强，但 A段的污泥产量较高，给污泥处理增加难度。 （ 5）氧化沟工艺 该工艺最主要的变革是处理流程简单，为连续形的曝气池，可不设初沉池，其特点是操作灵活，管理方便，基建费用低，出水水质好。但氧化沟能耗较大，除磷效果 不明显。 虽然技术发展日新月异，但传统的活性污泥处理系统在配合新的多种运行方式下仍很受用，如普通曝气法、阶段
9、曝气法、吸附再生曝气法和合建式完全混合曝气法等。 传统活性污泥法是以去除碳源污染物为主的污水处理工艺，处理后的尾水仍然含有较多的有机污染物，其中以氮、磷物质为主。一般情况下，城市生活污水处理后的出水水质，其BOD5为 20 30mg/L,COD为 60 100mg/L， SS为 20 30mg/L，氮和磷的去除率则较低，一般氮的去除率为 20% 30%，磷的去除率为 5% 15%，出水中 NH3-N浓度为 15 25mg/L， TP为 610mg/L。 从活性污泥法的适用范围认识到，仅用单一的处理流程完全净化含有复杂和难降解物质的污水是十分困难的，有时甚至是不合理的。因此，活性污泥法的适用范围
10、究竟能够扩大到什么程度，的确是一项十分重要的研究课题。最普通而且卓有成效的措施是将不同的处理单元，如物理处理、化学处理、生物处理等加以合理的组合，弥补各自的不足。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 （一）研究内容 1.厂址选择 2.污水水质水量 根据一般小城镇人口数量及水质情况，取污水水量为 20000m3/d，污水水质为 表一 污水进水水质情况 BOD5 ( mg/L) COD( mg/L) SS ( mg/L) NH3-N( mg/L) TP( mg/L) 140 300 200 30 6 3.工艺流程的选择与布置 经比较，本设计采用 A2/O 工艺，
11、工艺流程如下： 4.各处理构筑物尺寸、构造、材料等确定 5.处理后污水和污泥的出路 6.污水厂内主要附属构筑物设计计算 7.污水厂的总体布置 8.设计图纸，包括系统图、构筑物图、流程 图、高程图、总平置图等 本课题的主要研究内容为根据污水进水水质组成和浓度选择有效的小城镇污水和污泥进水 格栅 平流沉砂池 砂 厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 混合液回流 出水 回流泵房 浓缩池 脱水车间 泥饼外运 污泥回流 图 1 污水处理厂工艺流程图 处理流程，确保出水能符合排放的水质标准，并使污泥得到安全地利用和处置。在设计过程中，确定处理工艺及过程，计算各处理构筑物的尺寸大小，确定主要材料及设备，各附属构筑
12、物，设计图纸（主要构筑物、污水处理厂平面布置、高程图等）。 处理工艺流程必须废水处理工艺和污泥处理工艺一并考虑，统一研究，并要综合考虑污水处理厂规模，当地气候、地质、地形、人员素质、经济水平等因素。 （二）技术路线 课题的研究首先是设计基础资料收集，了解项目的背景资料，包括现状资料：小城镇污水的组成、污水水质及其特征、污水的处理程度、排放标准、污水处理厂的设计水量等；自然条件资料：工程位置、厂址地形地貌、水文气象等。然后按选择的传统活性污泥法处理工艺，根据收集的资料进行设计相应的构筑物，使污水在经过物理法和生物法等的处理后，达到排放要求。 （三）难点 本课题的重难点是污水水质、水量的确定，污水
13、处理厂的选址，工艺流程的选择及优化分析，设计图纸的绘制。 1.污水水质、水量的确定 采用污染物人口负荷数 估算污染负荷： 污染负荷 =NF 水质： C= (NF)/ (Nq) 水量：平均日生活污水量为标准和设计人口数的乘积，即 Q=Nq 因为小城镇的生活污水水量小，污染物浓度相对工业污水较低，污水水量及水质受雨水基础资料的收集 污水处理厂厂址选择 工艺流程的选择 工艺设计计算 污水处理厂总体布置 等的影响将会比较大。 2.厂址选择 拟选址处应有能满足污水处理工艺设计要求的土地面积 厂址应在居民住宅区的夏季主导风向下风向 尾水排放口应在给水水源下游 便于污泥的处理和利用 厂址宜设在地质调价较好、
14、地下水位较低处，以方便施工 尽量选择有适当坡度的位置，以利于处理构筑物的高程布置 应统筹考虑 发展规划，考虑远期发展的可能性 3.工艺流程的选择及优化 污水处理工艺大体上分成物理处理、物化处理、化学处理、生物处理等若干类处理方法。污水处理工艺的选择是指对个单元处理技术的优化组合，它受到多种因素的制约，主要需考虑的影响因素有： 尾水的最终用途和排放标准的要求； 进水水质和水量的情况； 可供利用的处理场地和周边环境条件； 工程投资和处理成本。 4.设计图纸的绘制 绘制图纸要求有较好的 CAD 绘图能力，图纸要求准确、合理、完整。 （四）预期达到的目标 预期通过本次设计，完成污水处理厂的设计计算，使
15、污 水处理后排放的尾水中污染物浓度低于相应的标准。根据我国污水综合排放标准（ GB8978-1996）的有关规定，达到一级 B标准；污泥排放亦达到相应标准。 污水排放一级 B标准： 表一 二级标准基本控制项目最高允许排放浓度（日均值） 基本控制项目 COD BOD5 SS NH3-N TP 排放浓度（ mg/L） 60 20 20 8 1 污泥排放标准 ： 1.污泥本着综合利用、化害为利、保护环境、造福人民的原则进行妥善处理和处置。 2.污泥应因地制宜，采取经济合理的方法进行稳定处理。 表二 污泥稳定化控制指标 稳定化方法 控制项目 控制指标 厌氧消化 有机物降解率 /% 40 好氧消化 有机
16、物降解率 /% 40 好氧堆肥 含水率 /% 50 蠕虫卵死亡率 /% 95 粪大肠杆菌值 0.01 3.在场内经稳定处理后的城市污水处理厂污泥宜进行脱水处理，其含水率宜小于 80%。 4.处理后的污泥进行填埋处理时 ，应达到安全填埋的相关环境保护要求。 四、论文详细工作进度和安排 2011.03.17 完成并提交文献综述、开题报告和外文翻译 2011.03.18 2011.04.24 进行毕业设计，完成设计内容：编制初步设计说明书；单体构筑物设计计算；初步确定构筑物形式和主要尺寸；确定主要设备清单；绘制初步图纸，包括污水处理平面布置图、污水与污泥处理高程图；提交初步设计计算书。 2011.0
17、5.15 完成设计初稿并提交毕业论文 2011.05.18 修改毕业论文，定 稿并提交论文：调整初步设计；确定工艺流程和图纸绘制；整理完成设计文件，定稿；提交规范的设计说明书、设计计算书、图纸。 2011.05.27 毕业论文答辩 五、主要参考文献 1周鑫根 .小城镇污水处理 规划与设计 M.北京：化学工业出版社社 2柴晓莉，冯沧，党小庆等 .环境工程专业毕业设计指南 M.北京：化学工业出版社 3张忠祥，钱易废水生物处理新技术 M.北京：清华大学出版社 4高廷耀，顾国维 .水污染控制工程 -第 2版 M.北京：高等教育出版社 5高俊发 .污水处 理厂工艺设计手册 M.北京：化学工业出版社 6娄金生 . 水污染治理新工艺与设计 M.北京 :海洋出版社 7李海，孙瑞征，陈振远等 .城市污水处理技术及工程实例 M.北京：化学工业出版社
