理学毕业设计开题报告ok.docx
《理学毕业设计开题报告ok.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《理学毕业设计开题报告ok.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
理学毕业设计开题报告ok
毕业设计开题报告
化工与环境工程系（院）2011届
题目120000m3/d城镇污水处理工艺设计
课题类型设计课题来源其他
学生姓名毛雯雯学号200905080001
专业环境工程年级班09专升本
指导教师杨爽职称讲师
填写日期：
2011年3月2日
一、本课题研究的主要内容、目的和意义
本课题根据城镇污水的性质和特点，选择合理有效的工艺对城镇污水进行处理。
通过研究比较，设计出氧化沟处理工艺处理某城镇120000m3/d污水。
污水的进水水量Q=120000m3/d，水质COD=380mg/L，BOD=190mg/L；SS=238mg/L；NH3-N=49mg/L，TP=4.9mg/L污水经二级处理后，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）标准中的一级b标准要求，即：
COD≤60mg/L，BOD≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-H≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。
城镇污水水质得到很好的改善，达到国家所排放的标准。
处理好城镇污水，既可以减少对城市的污染，又可以把部分水处理成达标无害的水进行循环使用，使有限的水资源得到充分的利用。
二、文献综述（国内外相关研究现况和发展趋向）
1.国内外污水处理技术
1.1AB法污水生物处理应用技术
AB工艺是两段活性污泥工艺，分为A段和B段，A段为吸附段，B段为
生物氧化段。
AB工艺的主要构筑物有A段曝气池、中间沉淀池、B段曝气池和二沉池等，通常不设出沉池，以A段为以及处理系统。
A段和段拥有各自独立的污泥回流系统，因此有各自独特的微生物种群，有利于系统功能的稳定。
AB工艺基本原理：
A段连续不断地从排水管网系统接种在管网系统中已存活的大量的细菌，对此，可以把排水系统看成是一个巨大的中间反应器，其中存活大量的细菌，而且还不断的进行增殖、适应、淘汰、优选等过程，从而能够培育出适应性和活性都很强的微生物群体。
本工艺不设出沉池，使原废水中的微生物全部进入系统，使A段成为一个开放性的生物动力学系统。
1.2SBR法污水生物处理应用技术
序批式（间歇）活性污泥法（SequencingBatchReactor）,简称SBR是近年来在国内外被引起广泛重视核研究日趋增多的一种废水处理工艺，且目前已有一些生产装置在运行中，具有一系列优于传统活性污泥法的特点。
SBR工艺是由按一定顺序间歇操作运行的SBR反应器组成的。
SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个SBR反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：
进水、反应、沉淀、出水、闲置。
SBR法的运行工况以间歇操作为主要特征。
1.3
法
污水处理系统，即将两个系统组合起来，使污水经过厌氧（Anaerobic）、缺氧及好氧（Anoxic）及好氧（Oxic）三个生物处理过程（简称A2/O），达到同时去除BOD、氮、磷的目的。
厌氧段的首要功能是释放磷,同时部分有机物进行氨化.缺氧段的首要功能是脱氮,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）。
好氧段是多功能的，去除有机物，消化和吸收磷等项反映都在本段进行。
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（或COD）则得到去除。
流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。
1.4普通活性污泥法
普通活性污泥法，又称习惯曝气或称传统活性污泥法，是最早使用的一种污泥方法。
在正常运行的普通活性污泥法曝气池中，在曝气池起端，回流的活性污泥与沸水立刻得到充分混合，活性污泥将大量吸附废水中的有机物。
由于这时F/M比较高，所以微生物生长一般处于生长率上升阶段后期或生长率下降阶段。
随着曝气池混合液中有机物沿池长的不断被氧化及微生物细胞的不断合成，水中的有机物浓度不断降低，F/M越来越小，到了池子末端，微生物的生长已进入内源代谢期。
因为普通活性污泥法的曝气时间比较长，可以吸附和净化更多的有机物，而且曝气池出水种微生物已进入内源代谢期，它们的活动能力减弱了，容易在沉淀池中沉淀。
废水进入沉淀池后，其中的有机物几乎已全被“吃掉”，微生物细胞内所贮存的物质也变得空乏，这种处于饥饿状态的活性污泥已充分恢复了活性，回流到曝气池后，具有良好的吸附和氧化有机物的能力。
所以普通活性污泥法对生化需氧量和悬浮物的去除效率均很高，达到90～95％左右。
达到这样高的去除效率，一般称之为“完全处理”。
如果处理要求不需要这样高，可以减少回流污泥量和缩短曝气时间，进行所谓的“部分处理”。
1.5氧化沟
氧化沟是活性污泥法的一种改型，其曝气池是呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动。
广泛的氧化沟类型包括：
帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。
1.5.1Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟使用定向曝气和搅动装置，相混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。
因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。
氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5m,宽深比为2：
1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。
氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水流推动器。
1.5.2Orbal氧化沟
Orbal氧化沟一般有三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，再各沟道循环达数十到数百次。
最后经中心岛的可调堰门流出，至二沉池。
在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供养兼有较强的推柳搅拌作用。
外沟道体积占整个氧化体积的50～55℅，溶解氧浓度控制趋于0，高效地完成主要氧化作用；中间沟道容积一般为25～30℅，溶解氧浓度控制在1.0mg/L左右，作为“摆动沟道”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的15～20％，需要较高的溶解氧浓度（2.0mg/L）,以保证有机物和氨氮有较高的去除率。
1.5.3Pasveer氧化沟
Pasveer氧化沟是连续式处理污水的氧化沟系统，具有分建的二次沉淀池。
原污水经过格栅后直接进入氧化沟，与沟中的污泥混合液混合。
氧化沟为一跑道形的沟渠。
沟上装设一个或数个曝气器，曝气器推动混合液在沟内循环流动，平均流速保持在0.3m/s以上，使活性污泥呈悬浮状态并充氧。
混合液道二沉池中进行泥水分离。
部分污泥和二沉池表面的浮渣回流到氧化沟中，剩余污泥比较稳定，经浓缩后可以直接脱水，后贮存在污泥池中以待进一步处理。
1.5.4三沟式氧化沟
三沟式氧化沟是Kruger公司开发的生物脱氮新工艺。
该系统有三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双连通。
在运行时，两侧的A、C两池交替地用作曝气池和沉淀池。
中间的B池一直维持曝气，进水交替地引入A池或C池，出水相应地从C池或A池引出。
这样做提高了曝气转刷的利用率，还有利于生物脱氮。
三沟式氧化沟中每个池都配有可供污水和环流（混合）的转刷，每池的进口均与经格栅和沉砂池处理的出水通过并相连接。
进水的分配和出水调节堰完全靠自控装置生物滤池是以处理废水中有机污染物为主要目的的单元操作。
生物滤池是生物膜法的一种。
生物滤池一般由钢筋混凝土或砖石砌筑而成，水平截面多呈圆形、正方形或矩形，具体采用哪种形式，主要取决于补水装置的类型。
生物滤池在结构上主要分为滤床、排水设备和补水装置三部分。
1.6生物滤池的净化机理
在生物滤池中放置固定的滤料，污水在生物滤池中流动时不断与滤料接触，微生物在滤料表面繁殖，形成生物膜。
微生物吸附污水中悬浮的、胶体的和溶解状态的物质，使污水得到净化。
生物膜具有较大的表面积，具有很强的氧化能力。
在生物膜上，微生物生长繁殖、死亡脱落，循环往复，保持生物膜的良好净化效果。
当生物膜较厚，并达到一定的厚度时，空气中的氧很快被生物膜表面的微生物消耗，很难透入生物膜内层，造成靠近内层的生物膜因缺氧而形成厌氧状态，使生物膜的附着力减弱，并且产生有机酸、氨和硫化氢等厌氧分解产物，有时会带有臭味，影响出水的水质，有时生物膜的生长甚至会造成滤池的堵塞。
生物滤池运行系统基本上由初沉池、生物滤池、二沉池三部分组成。
1.7SBR工艺。
1.7.1
工艺
随着城市污水及工业废水的水质＼水质的不断变化及环保法对水质要求的不断提高，而可利用的土地资源越来越少，这就要求污水处理系统不仅要有巨大的灵活性，而且还需尽可能的节约用地。
工艺正是适应这些方面的需求而开发出来的一种先进的污水处理工艺。
它集合了SBR工艺和传统活性污泥法的优点，一体化设计不仅具有SBR工艺的主要特点，还可向传统活性污泥法那样在恒定水位下连续运行。
它的运行工况与三沟式氧化沟相似，为连续进水连续出水的处理工艺。
经研究和应用，
工艺已成为一个高效、经济、灵活和成熟的污水处理工艺。
工艺的外形是一矩形体，里面被分割成三个相等的矩形单元池，相邻的单元池之间以开孔的公共墙相隔，以使单元池之间彼此水力相贯通。
在三个单元池每全部配有曝气扩散装置。
其中外侧的两池具有双生功能，既作曝气池，又做沉淀池，两池上还设有固定出水堰及剩余污泥排放口，用做出水和剩余污泥的排放。
中间池是始终做曝气池使用。
进入系统的污水，通过进水闸控制可分时序分别进入三只矩形池中任意一池。
1.7.2CASS/CAST/CASP工艺
环式活性污泥法（CyclicActivatedSludgeSystem/Technology/Process）在运作方式上，沉淀阶段不进水，排水稳定性得到保障。
他是利用不同微生物在不同负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与传统的SBR反应器相结合的产物，运行中的CAST一般分为三个区：
一区为微生物选择区；二区为缺氧区；三区为好氧区，各区容积之比一般为1:
5:
30。
这种工艺综合了推流式活性污泥法的初始反应条件和完全混合活性污泥法的优点，具体来说主要是工艺流程简单，土建和设备投资小；能很好的缓冲进水水质、水量波动，运行灵活；硝化、反硝化进行充分，达到了很好的脱氮除磷效果；CAST预反应区的设置及污泥回流的措施保证活性污泥不断的在选择区中经历一个高絮体负荷阶段，有利于絮凝性细菌生长，并可提高污泥活性，使其快速去除废水中溶解性易降解基质，进一步有效抑制丝状菌的生长和繁殖。
1.7.3ICEAS工艺
间歇式循环延时曝气工艺（IntermittentCycleExtendedAerationSystem）的特点是在反应器的进水端增加一个与反应区，运行方式为连续进水、间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段。
其优点是在处理市政污水和工业废水方面比传统SBR费用更省、出水效果更好。
缺点是进水贯穿于整个周期，沉淀期进水在主反应区底部造成水力絮动，从而影响分离时间，因此水量受到限制，且容积利用率低，一般不超过60%，脱氮除磷效果一般。
1.7.4IDEA工艺
间歇排水延时曝气工艺（IntermittentlyDecantedExtendedAeration）保持了CAST的优点，运行方式采用连续进水、间歇曝气、周期排水的形式。
与CAST相比，预反应区改为与SBR主体构筑物分立的预混合池，部分污泥回流入预反应池，且采用中部进水。
预混合池的设立可以使污水在高絮体负荷下有较长停留时间，保证高絮凝性细菌的选择。
1.7.5DAT-IAT工艺
ICEAS的容积利用率不高，相当于一段时间曝气设备闲置，为了提高反应池和设备的利用率，开发了DAT-IAT（DemandAerationTank-IntermittentAerationTank）工艺。
DAT-IAT工艺主体构筑物由需氧池（DAT）、间歇曝气池（IAT）组成，一般情况下，DAT连续进水连续曝气，起出水进入IAT，在此完成曝气沉淀。
滗水和排除剩余污泥工序。
经过格栅和沉淀池处理过的废水进入DAT，初步生化后静如IAT，由于连续曝气起到了水力均衡的作用，提高了整个工程的稳定性，进水工序只发生在DAT,排水工序只发生在IAT，使整个生化系统可调节性进一步增强，有利于去除难降解有机物，一部分剩余污泥有IAT回流到DAT。
本工艺适用于水质水量变化比较大的地区。
1.7.6MSBR
改良序批式活性污泥法MSBR（ModifiedSequencingBatchReactor），外形上通常设计成一矩形，分成三个主要部分:
曝气格和两个交替序批处理格。
主曝气格在整个运行周期中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格分别交替作为SBR池和澄清池，它实质上是由A2/O工艺与SBR工艺串联而成，运行方式为连续进水。
连续出水。
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。
但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。
1.8厌氧生物法
1.8.1厌氧生物滤池
厌氧生物滤池是装有滤料的厌氧生物反应器。
污水例如厌氧生物滤池，与滤料表面的微生物接触，污水中的有机污染物被微生物截留、吸附和分解。
以达到净化的目的。
厌氧生物滤池中微生物群体在滤料表面形成生物膜，另外，在滤池中的微生物群体也以悬浮的形式形成聚集体。
厌氧生物滤池有机负荷较高，可缩短水力停留时间。
反应器队伍水中的有毒物质适应能力较强，耐冲击负荷能力也较强，在无水水量和负荷变化较大的情况下，反应运行可比较稳定。
1.8.2厌氧消化池
厌氧消化池是厌氧生物处理的一种方法。
厌氧生物处理过程也可称为厌氧消化，其反应过程是在厌氧的条件下，多种微生物分解有机物，生成甲烷和二氧化碳的过程。
厌氧生物处理过程根据其反应步骤可分为三个阶段：
水解阶段、产酸阶段、产甲烷阶段。
1.8.3厌氧折流挡板反应器
厌氧折流挡板反应器是于20世纪80年代初在厌氧生物转盘反应器的基上改进开发出来的一种新型高效厌氧反应器。
该反应器因具有结构简单、污泥截留能力强、稳定性高等优点引起了广大研究者的注意。
在废水的生物处理中，反应器的水力特征、生物特性及抗冲击负荷的能力是影响反应器处理效果的重要因素，也是衡量反应器性能的重要指标。
1.8.4升流式厌氧污泥床反应器
UASB是升流式厌氧污泥床反应器的简称。
UASB反应器上部设置气、固、液三相分离器，下部设置为污泥悬浮层区和污泥床区。
污水从反应器底部流入，向上升流至反应器顶部流出，混合液在沉淀区进行固液分离，污泥自行回流到污泥床区。
UASB反应器污泥床区中污泥可保持较高浓度，污泥可实现颗粒化，具有很好的沉降性能和很高的产甲烷活性。
UASB的基本原理：
UASB反应器在运行过程中，包含了极为复杂的生物化学反应过程。
厌氧反应过程中有多种微生物参加了有机污染物的转化代谢过程，并将污染物最终转化为最终产物。
参加反应的厌氧微生物主要包括水解-发酵细菌、乙酸化细菌和产甲烷细菌。
UASB反应器集中生物转化反应与沉淀于一体，结构紧凑。
废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器后进入沉淀区。
气、固、液分离后，沼气由气室收集，再有沼气向沼气柜。
固体由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水从出水槽排出。
UASB反应器内不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足可满足搅拌要求。
2.活性污泥工艺的发展趋势
2.1膜生物反应器在水处理中的应用和发展
20世纪60年代，美国学者最先将活性污泥工艺与膜分离技术结合并应用于废水处理中有机污染物的去除，膜生物反应器能够有效的延长污泥固体停留时间，增加污泥浓度，随即引起了水处理领域学者的广泛关注。
现在，全世界已有超过1000个膜生物反应器在运行中，并且还有很多在兴建中。
膜生物反应器的特点：
①膜组件能够有效分离悬浮固体，因此可以最大限度的将活性污泥截留在生物反应器内。
②膜生物反应器系统在低F/M条件下运行，污泥产率远低于传统法，从而使剩余污泥的处置费用大幅度降低，进而降低废水的整体处理成本。
③污泥停留时间大幅度延长，可使硝化及亚硝化菌等世代时间较长的微生物有效的保留在生物反应器内，从而使麽生物反应器系统具有比传统法更好的脱氮除磷的能力。
④由于膜生物反应器所需体积减小且无需设置二沉池，膜生物反应器系统的占地面积较传统法大大缩小，在一些土地使用紧张的地区较之传统法建设可行性高。
⑤与传统法相比较，膜污染一直是麽生物反应器系统的一个难以克服的问题。
它使膜的阻力增加，透水率逐渐下降，严重影响了膜生物反应器系统的处理效果，成为了限制膜生物反应器系统广泛应用的主要障碍。
2.2分子生物技术的应用
生物强化技术是一种通过向废水处理系统中直接投加从自然界中筛选的优势菌种或通过基因重组技术产生的高效菌种，以改善原处理系统的能力，达到对某一种或某一类有害物质的去除或某方面性能改进的目的的环境生物技术。
生物强化技术与一般生物治理治理技术相组合，在废水治理中已显示其独特的作用。
其具有以下特性：
提高对难降解污染物的去除；
提高对氮、磷的去除；
改善活性污泥的性能；
加快系统启动，增强抗负荷冲击能力和系统稳定性
操作简便、易于管理，但它在应用于实际中还存在诸多问题。
三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证
通过理论分析，从污水水质特征、处理的要求与处理程度，现行的工艺技术特征入手，分析可能选用的处理工艺方案的技术合理性，掌握该污水目前采用的处理工艺方案进行技术比较，选择最优方案Carrousel氧化沟工艺，
污水经过粗格栅将污水中的大块污物拦截，以防对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损伤。
提升泵提供输送动力以达到要求的流量和压力经过细格栅去除小型漂浮物，如塑料袋、树叶、才渣等。
然后经过氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。
辐流式沉淀池相当于二沉池进行泥水分离，一部分谁排出，泥水进入污泥浓缩池和浓缩机房进行压缩和污泥外运。
污水的进水水量Q=120000m3/d，水质COD=380mg/L，BOD=190mg/L；SS=238mg/L；NH3-N=49mg/L，TP=4.9mg/L污水经二级处理后，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）标准中的一级b标准要求，即：
COD≤60mg/L，BOD≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-H≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。
四、预期结果（或预计成果）
污水的进水水量与水质：
Q=120000m3/d，COD=380mg/L，BOD=190mg/L，SS=238mg/L，NH3-N=49mg/L，TP=4.9mg/L。
污水经二级处理后，符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
标准中的一级b标准要求，即：
COD≤60mg/L，BOD≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-H≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。
成果包括：
设计说明书1份；工艺流程图及反应设备的平面图、剖面图。
五、研究进度安排
2011.3.1-2011.3.12查阅文献资料
2011.3.13-2011.3.19方案确定和设备选型
2011.3.20-2011.4.2设计计算
2011.4.3-2011.4.23设计说明书的撰写
2011.4.24-2011.5.14图纸绘制
2011.5.15-2011.5.20修改论文及图纸
2011.5.21-2011.5.25准备答辩
六、主要参考文献
[1]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，中国建筑工业出版社，2002
[2]北京市市政工程设计研究院主编，给水排水设计手册，第5册，城镇排水，中国建筑工业出版社，2004
[3]上海市政工程设计研究院主编，给水排水设计手册，第9册，专用机械，中国建筑工业出版社，2002
[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，中国建筑工业出版社，2002
[5]中国市政工程华北设计研究院主编，给水排水设计手册，第12册，器材与装置，中国建筑工业出版社，2002
[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）.北京:
中国建筑工业出版社.1996
[7]孙力平等编著,污水处理新工艺与设计计算实例.北京:
科学出版社.2001
[8]娄金生等编著,水污染治理新工艺与设计，海洋出版社，1999
[9]张自杰主编，废水处理理论与设计，中国建筑工业出版社，2003
[10]张智主编，给水排水工程专业毕业设计指南，中国水利水电出版社，2000
[11]周律主编，中小城市污水处理投资决策与工艺技术，化学工业出版社，2002
[12]曾科主编，污水处理厂设计与运行，化学工业出版社，2001
[13]徐新阳，于锋，污水处理工程设计，化学工业出版社，2003
[14]国家环境保护总局科技标准司，城市污水处理及污染防治技术指南，中国环境科学出版社，2001
七、审核意见
指导教师对开题的意见：
指导教师签字：
年月日
院系审核意见：
审核人签字：
年月日
说明：
1、该表每生一份，院系妥善存档；
2、课题来源填：
“国家、部、省、市科研项目”或“企、事业单位委托”或“自拟课题”或“其它”；课题类型填：
“设计”或“论文”或“其它”。
升级会员 