工艺在北京市某污水处理厂的应用与运行研究论文.docx
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工艺在北京市某污水处理厂的应用与运行研究论文
技师专业论文
工种：
化验检验工
题目：
工艺在北京市某污水处理厂的应用与运行研究
摘要
CAST工艺是近年发展起来的废水生物处理工艺，在我国工程案例较多，应用范围广泛。
其具有较为良好的脱氮除磷效果，不易发生污泥膨胀，而且其具有运行周期短，处理量大、占地面积小、自动化程度高等主要优势，所以在城市污水的处理中具有较高的应用价值；另外，它抗冲击负荷能力强，可以很好的缓解水质水量和有毒物质的冲击，维持生物池生态系统的正常运行。
本论文以北京市某污水处理厂（5万吨/日，2期）的CAST工艺实例为研究对象，对污水厂运行过程中的生产数据进行统计和分析研究，以活性污泥污水处理净化机理的相关理论作为分析基础，结合实际生产运行现状，来观察一系列运行参数的变化和运行规律的产生。
并且对不同温度下的运行效果以及应对运行中出现的异常现象（如进水异常等现象）进行分析；对总氮（TN）、总磷（TP）出水指标不稳定的情况进行探讨，分析其原因。
为进一步强化处理效果，提出对CAST工艺改进和优化的建议，从而为CAST工艺污水处理厂的运行提供科学的理论基础和参考依据。
关键词：
CAST，稳定运行，优化改进
目录
绪论1
一、CAST工艺污水厂生产运行数据分2
1、进出水水质分析2
2、温度分析6
4、C/N分析10
二、CAST工艺稳定运行研究11
1、有机负荷11
2、异常进水12
结论16
绪论
本项目以北京市某污水处理厂（5万吨/日，共一期、二期两期工程：
一期2格生化池，2万吨/日，二期2格生化池，3万吨/日）的CAST工艺实例为研究对象，对污水厂运行过程中的生产数据进行统计和分析研究，以活性污泥污水处理净化机理的相关理论作为分析基础，结合实际生产运行现状，来观察一系列运行参数的变化和运行规律的产生。
并且对不同温度下的运行效果以及运行中需应对的异常现象：
如进水异常等现象进行分析；对总氮（TN）、总磷（TP）出水指标不稳定的情况进行探讨，分析其原因。
为进一步强化处理效果，提出对CAST工艺改进和优化的建议，从而为CAST工艺污水处理厂的运行提供科学的理论基础和参考依据。
一、CAST工艺污水厂生产运行数据分析
1、进出水水质分析
表1-1北京某污水厂2012年10月—2013年5月进出水均值（mg/L）
水质指标
COD
BOD
TN
NH3—N
TP
SS
设计进水
500
300
40
35
5
250
实际进水
411.2
227.4
54.5
37.6
7.1
243.6
出水标准
60
10
15
5（8）
1
10
实际出水
32.8
7.6
18.6
4.2
1.2
7.5
表1-1统计分析了北京某污水厂2012年10月—2013年5月以来的进出水的水质，将进出水均匀值浓度与设计进水，排放标准进行了比较。
图1-1为北京某污水厂2012年10月—2013年5月进、出水水质的具体情况（图中红线为设计进出水标准）。
图1-12012年10月-2013年5月进出水水质
从表1-1中得出COD及BOD的实际进水均值在设计进水值范围内，实际出水均值也满足所制定的出水标准。
而结合图1-1进出水水质的具体情况可以看出：
COD的进水浓度偶尔出现波动，COD进水指标超过水厂设计标准的天数占总时间的15%，但是COD的出水浓度均控制在出水标准线下；BOD的进水负荷稳定在300mg/L的设计标准线下，而BOD的出水浓度也基本达标。
可见此CAST水厂对污水中的有机污染物的去除效果良好，进出水浓度较为稳定。
而表1-1中TN、TP的出水均值不尽如人意，未达指定的出水标准。
NH3-N与SS的出水均值虽控制在标准内，但从图1中可以看出，部分时间的出水浓度负荷超过标准较多。
具体表现为：
NH3-N的进水负荷波动较大，进水水质超设计标准的天数占总天数的79%，NH3-N的出水未达标天数占总天数的27%，可见水厂对部分NH3-N超标能够适应，仍可将其出水控制在达标线内；SS进水水质超设计标准的天数占总天数的24%，出水未达标天数占总天数的8%，SS的进出水情况也呈现出与NH3-N相同的规律，即当进水浓度超过设计值250mg/L时，部分时间的出水浓度也随之超标，且呈现正比关系，这与生化池设计时选取的负荷有关，超设计负荷后很难达到出水标准。
而TN与TP的进出水均超标较多，TN的进水浓度在设计值内的天数仅为1天，其余时间均超标，出水浓度在达标线内的天数为20%；TP的进水浓度在设计值内的天数仅为8%，出水浓度在达标线内的天数为40%。
可见进水水质超过水厂的设计标准是导致TN、TP出水超标的主要因素。
2、温度分析
图1-22012年10月-2013年5月污染物的去除率
根据已有的研究报道，温度的变化可以影响生物脱氮除磷系统的稳定运行[1]。
由图1-2可以看出，污水厂2012年10月—2013年5月污染物去除情况随月份的变化。
共统计了2012年10月-2013年5月共8个月的水质情况，其中2012年12月、2013年1月、2月为低温期。
可以发现，图中COD、BOD、SS的去除率基本没有变化，去除效果较好；NH3-N的去除率随时间出现了较小的波动；TP、TN在2，3月份的去除率相对较低。
前人研究表明，温度影响生物反应的途径有两条：
（1）影响酶催化反应的速率；
（2）影响基质扩散到细胞内的速率。
生物硝化中，亚硝酸菌最佳生长温度为30℃，硝酸菌的最佳生长温度为35℃-42℃。
温度不仅会影响硝化的效果，而且会影响硝化速率。
当温度低于10℃时，生物硝化作用会受到明显抑制。
温度的降低也会影响聚磷菌的释磷和吸磷速率[2]。
3、B/C分析
图1-3为污水厂2012年10月-2013年5月进水B/C分析图。
如图1-3所示，污水厂进水B/C变化波动很大，这是因为该厂进水70%以上为工业废水，而工业废水水质较不稳定。
从图中可以看出，进水B/C的值主要集中在0.5左右，因此用CAST工艺处理该废水还是比较合适的。
个别日的进水B/C比降低到0.25以下，但在此情况下CAST工艺仍能较稳定运行，这一方面是由于CAST生化池可看做一完全混合式池体，短时间内少量难以生化降解的污染物可在池内被充分稀释；另一方面由于此污水厂已投入运行超过10年，微生物长期在工业废水的驯化下已经适应B/C比在一定范围内的波动，能够调节自身对污染物的代谢，使出水水质稳定。
图1-3进水B/C分布
4、C/N分析
碳源是影响脱氮的重要因素，反硝化过程需要利用碳源作为能源和合成细胞成分的物质，因此足够的碳源是保证有效的反硝化反应所需的必要条件。
为了分析具体的C/N情况，图1-4统计了每日C/N情况及不同C/N情况下出水的总氮指标。
从图1-4中可以看出，进水C/N的变化较大，一般情况下C/N比在7-15之间，理论上基本满足脱氮要求。
图1-4进水C/N及出水TN分布
图1-5为进水C/N比与TN去除率之间的关系图。
从图中可以看出，随着进水C/N值的增加，TN的去除率成上升趋势。
但整体看，去除率集中在60%-75%之间。
这可能是由于此污水厂含有70%以上的工业废水，可被微生物利用的碳源比例可能会减少。
图1-5进水C/N与TN去除率关系图
二、CAST工艺稳定运行研究
1、有机负荷
有机负荷的变化影响着去除效率以及运行状况。
当污泥负荷控制在较低水平时，CAST池污泥浓度较高，曝气时表面会呈现黄褐色泡沫，此时风机电流较高，电耗大，污泥产生量稍减，有机成分比例在30-40%左右，出水水质各项指标较好，总磷去除效果一般，去除率在70%左右。
但是此负荷控制的工艺受温度变化影响较大，尤其是秋冬季，当低于0.05kgBOD/kgMLSS.d时，污泥沉降稳定性变差明显，且恢复时间较长。
当污泥负荷基本控制在1.2kgBOD/kgMLSS.d时，污泥产量稍微增大，污泥龄在15至20d左右，此时风机电流降低，电耗下降明显，污水净化效果良好，在秋季和冬季工艺稳定性较高，基本很少出现污泥性状变化，有机成分比例可达50-60%，污泥沉降性良好，受冲击能力尚可，总磷去除率较高，可达85%以上。
2、异常进水
由于此污水厂主要处理开发区核心区的工业废水，进水有70%左右的工业废水，水质和水量变化波动很大，尤其频繁出现异常进水，导致系统受冲击较大。
例如2013年4月1日出现较严重的异常进水情况，经取样检测，多项指标严重超出设计标准，具体数值如下：
表2-1北京某污水厂2013年4月1日进水水样检测结果（mg/L）
异常污水进入处理系统后，废水呈黑色，带有很浓的臭味，CAST池在曝气时泡沫粘稠，呈鲜黄色，大量连片，不易散，在阳光照射下可以明显看到水面有一层油脂物质，污泥翻腾程度较大（图2-1）。
在沉淀和滗水时污泥沉降速度慢，甚至不沉降，泥水分离效果差，液面上的散泥较多，粘稠成片，出水的悬浮物较多，污染物去除效率明显下降，尤其是COD、氨氮、SS等指标。
图2-12013年4月1日北京某污水厂异常进水现场状况
A/B.生物选择区水面上浮大量黑色污泥以油脂类物质；C.生物池曝气时污泥混合液呈粘稠状，曝气状态不佳；D.由于生物系统受损，生物池沉淀时水面浮有大量死泥和进水中携带的油脂类物质
当发生异常进水后，我们第一时间对进水总阀门进行关闭，暂时阻止异常水质进入生化系统，然后通过CAST池曝气状况和沉淀状况以及出水的水质进行判断生物系统的受损程度，如果系统严重受损，在限定沉淀时间内无法进行泥水分离，则采用继续延时曝气，即不进水的情况下继续曝气，一般以增加一个周期的曝气时间，再进行沉淀和滗水，会有一定的效果。
虽然之后的进水恢复正常，但生物系统会按照受损严重程度的不同，逐渐恢复，恢复时间在10小时至一周，一般恢复期内氨氮去除效果影响最明显，甚至需要半个月时间氨氮才可以恢复原先正常去除水平。
图2-2为2013年4月1日出现异常进水后，污染物去除率开始逐渐恢复的曲线图。
图2-22013年4月1日-7日北京某污水厂污染物的去除率
本次进水部分指标已严重超出此污水厂生物系统设计能力。
由于检测条件受限，重金属、表面活性剂、油脂类等非常规项目不具备检测条件，根据此次异常进水的颜色和味道，以及产生大量污泥泡沫和油脂类物质的现象，不排除有其他污染指标超标。
根据进水的特征，初步分析为区内企业清理化粪池或集中偷排超标有机废水。
由于对工艺调整及时，采取措施得当，我们以最短时间使工艺得以运行，能够通过一定的措施如调整污泥回流量、污水回流比、剩余污泥排放量、延长停留时间等，确保污水达标排放。
结论
通过对CAST工艺实际的运行效果研究发现，传统的CAST工艺运行方式存在一定的局限性，工艺的总氮（TN）、总磷（TN）去除效率不稳定，出水水质得不到保证。
结合CAST工艺的运行特点，提出以下对CAST工艺脱氮除磷性能的改进的方案：
（1）增设缺氧搅拌
可以解释CAST工艺脱氧受限问题，反硝化去除上一周期残留NO3—N,使出水TN降低。
（2）改变曝气时间
较长的曝气时间能够满足污水中NH3—N的完全硝化，但引发了能源浪费的问题。
而缩短曝气时间，可使F/M增加，污泥龄缩短，有利于聚磷菌的繁殖，提高除磷效果。
因此，需进一步对CAST系统的曝气时间进行研究，确保工艺技能有效除磷，又能保持好的消化效果。
（3）改变CAST工艺运行方式
结合CAST工艺运行灵活的特点，开发一种新的运行方式以提高脱氮除磷效率。
如交替式的缺氧/好氧（A/O）运行方式，采用分段进水方式等，根据CAST工艺的特点，在好氧段系统连续进水，系统内的异养菌与硝化菌竞争溶解氧来降解有机物，硝化菌得不到充足的氧气，可能会使得硝化不完全，并且连续进水方式下需要较高的曝气量。
采用分段进水，将进水集中在缺氧段，原水中的有机物大多能够被当作反消化的碳源消耗掉，在好氧段只需降解少部分有机物，而后主要进行硝化反应，这样能节省部分曝气量，并且提高系统的TN去除率
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基本要求：
写毕业论文主要目的是培养学生综合运用所学知识和技能，理论联系实际，独立分析，解决实际问题的能力，使学生得到从事本专业工作和进行相关的基本训练。
毕业论文应反映出作者能够准确地掌握所学的专业基础知识，基本学会综合运用所学知识进行科学研究的方法，对所研究的题目有一定的心得体会，论文题目的范围不宜过宽，一般选择本学科某一重要问题的一个侧面。
毕业论文的基本教学要求是：
1、培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，培养学生独立分析、解决实际问题能力、培养学生处理数据和信息的能力。
2、培养学生正确的理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度。
3、培养学生进行社会调查研究；文献资料收集、阅读和整理、使用；提出论点、综合论证、总结写作等基本技能。
毕业论文是毕业生总结性的独立作业，是学生运用在校学习的基本知识和基础理论，去分析、解决一两个实际问题的实践锻炼过程，也是学生在校学习期间学习成果的综合性总结，是整个教学活动中不可缺少的重要环节。
撰写毕业论文对于培养学生初步的科学研究能力，提高其综合运用所学知识分析问题、解决问题能力有着重要意义。
毕业论文在进行编写的过程中，需要经过开题报告、论文编写、论文上交评定、论文答辩以及论文评分五个过程，其中开题报告是论文进行的最重要的一个过程，也是论文能否进行的一个重要指标。
撰写意义：
1.撰写毕业论文是检验学生在校学习成果的重要措施，也是提高教学质量的重要环节。
大学生在毕业前都必须完成毕业论文的撰写任务。
申请学位必须提交相应的学位论文，经答辩通过后，方可取得学位。
可以这么说，毕业论文是结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。
毕业论文是大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有份量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报到书。
一篇毕业论文虽然不能全面地反映出一个人的才华，也不一定能对社会直接带来巨大的效益，对专业产生开拓性的影响。
但是，实践证明，撰写毕业论文是提高教学质量的重要环节，是保证出好人才的重要措施。
2.通过撰写毕业论文，提高写作水平是干部队伍“四化”建设的需要。
党中央要求，为了适应现代化建设的需要，领导班子成员应当逐步实现“革命化、年轻化、知识化、专业化”。
这个“四化”的要求，也包含了对干部写作能力和写作水平的要求。
3.提高大学生的写作水平是社会主义物质文明和精神文明建设的需要。
在新的历史时期，无论是提高全族的科学文化水平，掌握现代科技知识和科学管理方法，还是培养社会主义新人，都要求我们的干部具有较高的写作能力。
在经济建设中，作为领导人员和机关的办事人员，要写指示、通知、总结、调查报告等应用文；要写说明书、广告、解说词等说明文；还要写科学论文、经济评论等议论文。
在当今信息社会中，信息对于加快经济发展速度，取得良好的经济效益发挥着愈来愈大的作用。
写作是以语言文字为信号，是传达信息的方式。
信息的来源、信息的收集、信息的储存、整理、传播等等都离不开写作。
论文种类：
毕业论文是学术论文的一种形式，为了进一步探讨和掌握毕业论文的写作规律和特点，需要对毕业论文进行分类。
由于毕业论文本身的内容和性质不同，研究领域、对象、方法、表现方式不同，因此，毕业论文就有不同的分类方法。
按内容性质和研究方法的不同可以把毕业论文分为理论性论文、实验性论文、描述性论文和设计性论文。
后三种论文主要是理工科大学生可以选择的论文形式，这里不作介绍。
文科大学生一般写的是理论性论文。
理论性论文具体又可分成两种：
一种是以纯粹的抽象理论为研究对象，研究方法是严密的理论推导和数学运算，有的也涉及实验与观测，用以验证论点的正确性。
另一种是以对客观事物和现象的调查、考察所得观测资料以及有关文献资料数据为研究对象，研究方法是对有关资料进行分析、综合、概括、抽象，通过归纳、演绎、类比，提出某种新的理论和新的见解。
按议论的性质不同可以把毕业论文分为立论文和驳论文。
立论性的毕业论文是指从正面阐述论证自己的观点和主张。
一篇论文侧重于以立论为主，就属于立论性论文。
立论文要求论点鲜明，论据充分，论证严密，以理和事实服人。
驳论性毕业论文是指通过反驳别人的论点来树立自己的论点和主张。
如果毕业论文侧重于以驳论为主，批驳某些错误的观点、见解、理论，就属于驳论性毕业论文。
驳论文除按立论文对论点、论据、论证的要求以外，还要求针锋相对，据理力争。
按研究问题的大小不同可以把毕业论文分为宏观论文和微观论文。
凡届国家全局性、带有普遍性并对局部工作有一定指导意义的论文，称为宏观论文。
它研究的面比较宽广，具有较大范围的影响。
反之，研究局部性、具体问题的论文，是微观论文。
它对具体工作有指导意义，影响的面窄一些。
另外还有一种综合型的分类方法，即把毕业论文分为专题型、论辩型、综述型和综合型四大类：
1．专题型论文。
这是分析前人研究成果的基础上，以直接论述的形式发表见解，从正面提出某学科中某一学术问题的一种论文。
如本书第十二章例文中的《浅析领导者突出工作重点的方法与艺术》一文，从正面论述了突出重点的工作方法的意义、方法和原则，它表明了作者对突出工作重点方法的肯定和理解。
2．论辩型论文。
这是针对他人在某学科中某一学术问题的见解，凭借充分的论据，着重揭露其不足或错误之处，通过论辩形式来发表见解的一种论文。
3．综述型论文。
这是在归纳、总结前人或今人对某学科中某一学术问题已有研究成果的基础上，加以介绍或评论，从而发表自己见解的一种论文。
4．综合型论文。
这是一种将综述型和论辩型两种形式有机结合起来写成的一种论文。
如《关于中国民族关系史上的几个问题》一文既介绍了研究民族关系史的现状，又提出了几个值得研究的问题。
因此，它是一篇综合型的论文。
写作步骤：
毕业论文是高等教育自学考试本科专业应考者完成本科阶段学业的最后一个环节，它是应考者的总结性独立作业，目的在于总结学习专业的成果，培养综合运用所学知识解决实际问题的能力。
从文体而言，它也是对某一专业领域的现实问题或理论问题进行科学研究探索的具有一定意义的论说文。
完成毕业论文的撰写可以分两个步骤，即选择课题和研究课题。
首先是选择课题。
选题是论文撰写成败的关键。
因为，选题是毕业论文撰写的第一步，它实际上就是确定“写什么”的问题，亦即确定科学研究的方向。
如果“写什么”不明确，“怎么写”就无从谈起。
教育部自学考试办公室有关对毕业论文选题的途径和要求是“为鼓励理论与工作实践结合，应考者可结合本单位或本人从事的工作提出论文题目，报主考学校审查同意后确立。
也可由主考学校公布论文题目，由应考者选择。
毕业论文的总体要求应与普通全日制高等学校相一致，做到通过论文写作和答辩考核，检验应考者综合运用专业知识的能力”。
但不管考生是自己任意选择课题，还是在主考院校公布的指定课题中选择课题，都要坚持选择有科学价值和现实意义的、切实可行的课题。
选好课题是毕业论文成功的一半。
第一、要坚持选择有科学价值和现实意义的课题。
科学研究的目的是为了更好地认识世界、改造世界，以推动社会的不断进步和发展。
因此，毕业论文的选题，必须紧密结合社会主义物质文明和精神文明建设的需要，以促进科学事业发展和解决现实存在问题作为出发点和落脚点。
选题要符合科学研究的正确方向，要具有新颖性，有创新、有理论价值和现实的指导意义或推动作用，一项毫无意义的研究，即使花很大的精力，表达再完善，也将没有丝毫价值。
具体地说，考生可从以下三个方面来选题。
首先，要从现实的弊端中选题，学习了专业知识，不能仅停留在书本上和理论上，还要下一番功夫，理论联系实际，用已掌握的专业知识，去寻找和解决工作实践中急待解决的问题。
其次，要从寻找科学研究的空白处和边缘领域中选题，科学研究。
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