给水排水专业污水处理厂毕业设计开题报告.docx
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给水排水专业污水处理厂毕业设计开题报告
本科毕业设计（论文）
开题报告（含论文综述）
学院：
能源与环境学院
所属教研室：
给水排水工程教研室
课题名称：
芜湖县产业集聚区污水处
理厂初步设计
专业（方向）：
给水排水工程
班级：
给排12-1学号：
201201154120
学生：
梁杰
指导教师：
职称：
开题日期：
2016年3月日
一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。
1.课题名称：
芜湖县产业集聚区污水处理厂初步设计
根据《芜湖县产业集聚区污水处理厂初步设计》论文任务书，要求完成该区排水工程规划设计。
本工程为该县排水工程的初步设计，工厂所产生的工业污水进行内部处理，其出水水质达到排放标准后再排入市政污水管网系统，处理水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B类，回归自然水体。
鉴于污水管网所收集的污水多为生活污水，污水处理厂所选择的处理工艺除了去除有机物功能外，还需要具有一定的脱氮除磷功能，以防止污水排入B江造成水体的富营养化。
污水处理厂尽量采用比较成熟的处理工艺，另外，根据污水处理规模和处理方案比选，可选定水厂的处理工艺流程和确定处理构筑物的类型与数量，然后进行处理构筑物和设备的工艺设计计算，以及污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置，编制整个排水工程的设计计算书和说明书，并绘制工程设计图纸。
2.课题相关资料：
（1）污水处理厂设计规模按五万立方米/天进行设计。
（2）污水进水、出水水质标准及污染物处理程度：
水质指标
设计进水水质（mg/L）
设计出水水质（mg/L）
去除率（%）
BOD5
125
20
94.00
CODcr
560
60
89.30
SS
165
20
87.90
NH3-N
30
8
73.30
TN
45
20
55.60
TP
4.5
1
77.80
3目的和意义
水是生命的源泉，人离不开水。
水一旦被污染，它对人类身体的危害、生态环境的破坏也是显而易见的。
水污染问题已成为世界各国关注的问题。
如今水污染对人类的生存安全构成重大威胁，成为人类健康、经济和社会可持续发展的重大阻碍。
随着我国城市化进程的加快,目前,中小城市（镇）的污水排放量约占全国污水排放总量的一半以上,随着城镇建设的快速发展,生活污水和工业废水的排放量将会数倍、甚至十几倍的增加,势必加剧水环境的恶化。
因此，作为城市水环境污染防治的重要措施和手段之一，污水处理设施的建设和运行越来越受到政府和社会各界的高度重视。
3.城市污水处理技术的现状和发展趋势
（1）污水处理技术
1）活性污泥法
当前流行的污水处理工艺有:
AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法等，均从活性污泥法派生出来的,且各有其自身的特点。
①AB法（Adsorption-Biooxidation）
该法由德国Bohuke教授首先开发。
该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/（kgMLSS·d）以上，池容积负荷6kgBOD/（m3·d）以上；B级负荷低，污泥龄较长。
A级与B级间设中间沉淀池。
二级池子F/M（污染物量与微生物量之比）不同，形成不同的微生物群体。
AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。
②SBR法（SequencingBatchReactor）
SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。
此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。
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。
③氧化沟法
氧化沟法是在20世纪50年代初期发展而形成的，因其构造简单，易于管理，很快得到了推广应用，且不断创新。
目前，氧化沟在应用中比较有代表性的形式有:
1.帕式，简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.5-3.5m；2.奥式，简称同心圆式，实际应用的多为椭圆形的三环道组成，3个环道采用不同的DO，如外环为0、中环为1、内环为2,有利于脱氮除磷。
采用转碟曝气,水深一般在4.0-4.5m；3.卡式,简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾；4.三沟式氧化沟（T型氧化沟），该工艺由3个池组成，中间作曝气池，左右2个池兼作沉淀池和曝气池。
其特点是采用转刷曝气、水浅、占地面积大、不设厌氧池，不具备除磷功能。
但复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。
氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。
建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率（提高20%）和动力效率。
④普通曝气法
普通曝气法出现得最早，其实际处理效果好，可处理大的污水量，对于大工厂可集中建设污泥消化池，所产生的沼气可作能源利用。
传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。
近几年,在工程实践中，通过降低普通曝气池的容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普通曝气池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。
⑤A/A/O工艺（Anaerobic-Anoxic-Oxic）
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。
利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。
A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：
一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下（DO<0.3mg/L），释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。
二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。
2）曝气生物滤池
曝气生物滤池实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填（滤）料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。
曝气生物滤池（BAF）70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。
由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的，如要求处理出水BOD5、SS＜20mg/L，去除BOD5达90%以上的工艺，其容积负荷为0.7—3.0kgBOD5/（m3·d），水力停留时间1-2h；以硝化（90%以上）为主的工艺，其容积负荷为0.5—2.0kgBOD5/（m3·d），水力停留时间2-3h。
该法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大。
（2）活性污泥工艺的发展趋势
通过几十年的研究与实践，活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工艺。
在池形、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。
用常规手段也已经很难在生物学方面有所突破。
有学者认为该工艺未来两个大的方向是膜分离技术和分子生物学技术的应用。
1）膜分离技术的应用
用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化：
①不再存在污泥膨胀问题。
在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的沉降性能问题，从而使工艺控制大大简化；
②曝气池的污泥浓度将大大提高（ＭＬＳＳ可以大于20000ｍｇ/Ｌ）从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要；
③在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减小，节省处理厂的占地面积；
④污泥浓度的提高，将要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用。
膜分离技术具有处理效率高、出水水质好、流程简单、操作管理方便等突出特点。
今后，随着膜材料及膜分离技术的完善，具有抗污染性强、易清洗，能适于高温、高pH值等特点的优质膜的出现，将会使膜污染问题逐步得到解决。
同时，膜质量的提高和成本的降低，也会使膜分离工艺的投资成本随之降低。
通过对微滤、超滤、纳滤和反渗透等各种膜技术的有机组合，将更能充分发挥各种膜分离技术的特性，从而形成更加高效、完整的处理系统，以适应不同水质的污水处理要求，得到符合回用标准的优良出水水质。
②分子生物技术
分子生物技术已开始应用于污水处理领域。
为探索聚磷菌除磷的生化机理，已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。
在活性污泥中已经发现30多种丝状菌，其中只有4种被准确命名及生物分类学定位，因为这些丝状菌大部分无法进行分离和纯培养。
目前，用分子诊断技术将进行这些丝状菌进行生物学定位，以进一步准确了解其特性。
随着分子诊断技术的大量应用和活性污泥微生物基因库的建立，并在此基础上，采用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种，进一步提高处理效果将是未来的发展方向。
二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键。
1．污水处理厂设计
（1）污水处理厂址的选择
新城区所建设的污水处理厂应在县城的下游，从而减少了污水厂对城区给水水源的影响。
最好方便处理后的水排放时更靠近受纳水体，而且厂区离城镇、工厂厂区和生活有一定的距离。
污水厂用地应符合标准，尽量做到少占用地。
（2）污水处理工艺的选定
污水处理工艺流程选定，以下列各项因素作为依据：
污水的处理程度、工程造价与运行费用、原污水的水量和污水流入工况、以及工程施工难易程度等，并对各项因素加以综合考虑，进行多种方案的经济技术比较，以选定技术可行、先进，经济合理的污水处理工艺流程。
工艺流程由完整的二级处理系统和污泥处理系统组成，一级处理是由隔栅，沉砂池和初次沉砂池组成，以去除污水中部分的固体污染物质，二级处理经过方案必选后再做选定，污泥经过处理后外运。
（3）处理构筑物和设备的工艺设计计算
选定污水处理工艺，可进而根据处理污水总量和出水水质要求确定处理构筑物的类型和数量，以及所选用的设备，并对所选的处理构筑物和设备进行工艺设计计算，从而确定它们的尺寸、结构等设计参数。
（4）污水厂的平面布置
进行污水厂厂区的平面规划和布置，包括各处理单元构筑物；连通各处理构筑物之间的管、渠及其它管线；辅助性建筑物；道路以及绿地等的平面位置。
（5）污水厂的高程布置
确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水处理沿流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。
（6）绘制污水厂平面布置图和污水处理流程高程图
2．编写设计计算书、说明书
整理各个阶段的设计计算，编写设计计算书，详细说明设计计算的内容，以及所依据的原理和规范，从而完成毕业设计。
三、研究方案：
1.污水处理工艺的比选
（1）出水水质要求
要求出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B类，部分指标接近一级A类，排放污水中各污染物的浓度要求如下表
SS（mg/l）
COD（mg/l）
BOD5（mg/l）
TP（mg/l）
NH3-N（mg/l）
≤20
≤60
≤20
≤1
≤8
（2）A/A/O活性污泥法
A/A/O活性污泥法多采用矩形廓道式曝气池，经一级处理的污水和回流污泥首先进入厌氧池，除磷菌在厌氧池中完成释放磷和摄取有机物。
混合液从厌氧池进入缺氧池，主要进行脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧池送来的，循环的混合液量较大，一般为2倍的进水量。
然后，混合液从缺氧池进入好氧池---曝气池，该反应池具有去除BOD，硝化和吸收磷等功能。
最后，混合液进入沉淀池进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流到厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。
本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。
而且在厌氧池（缺氧）、好氧交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。
运行中勿需投药，厌氧池和缺氧池只用轻缓搅拌，运行费用低。
此外，该方法是运行方式的比较成熟，处理效果好，运行稳定，BOD去除率可达90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水的处理通常采用A2/O法。
A/A/O处理工艺流程图：
格栅
提升泵站房
沉砂池
砂水分离
砂
初沉池
厌氧池
缺氧池
好氧
二沉池
接触池
排放
消毒剂
初沉污泥
泵房
浓缩池
贮泥池
脱水间
泥饼
进水
（3）氧化沟
氧化沟又称循环混合式活性污泥法。
一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。
氧化沟处理效率为：
BOD5和SS均为95%以上，总氮为70%-80%。
氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。
出水水质稳定，运行管理简单等优点，但占地面积过大。
在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。
污水在沟内的流速v平均为0.4m/s,氧化沟总长为L，当L为100-500m时，污水完成一个循环所需时间约为4-20min，如水力停留时间定为24h,则在整个停留时间要做72-360次循环。
可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。
但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。
氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。
常用的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替工作氧化沟。
氧化沟工艺流程图：
转刷
进水
二沉池
出水
污泥泵房
干化设备
回流污泥
（4）方案的对比
表 A/A/O活性污泥法和氧化沟工艺特点和适用范围
工艺名称
A/A/O活性污泥法
氧化沟
优点
（1）适合处理城市污水，并且其适合处理的水量比较大，处理效果比较好，可以除去污水中大部分的有毒有害的物质；
（2）利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有机物，保持活性污泥的活性，可以达到好的处理效果；
（3）不需要滤料等微生物的载体，可避免滤料堵塞等一系列不良问题的出现；
（4）微生物繁殖较快，微生物的种类较多、世代时间短，可以保证活性污泥的活性；
（5）对环境的适应性较强；
（6）污泥接种和驯化的操作比较简单、用时比较短，可以较快的投入运行；
（7）对营养的要求比较低，一般C：
N：
P=100：
5：
1即可满足要求，而城市污水中的营养物质可以满足活性微生物的营养要求，故不需要另外投加营养物质，可以降低运行费用；
（8）活性污泥法运行管理较方便，便于维修。
（1）工艺流程简单，运行管理方便，氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池，有此类氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统；
（2）运行稳定，处理效果好，氧化沟的BOD平均处理水平可达95%左右；
（3）能承受水量水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力，这主要是由于氧化沟水力停留时间长，泥龄长，一般为20~30d，污泥在沟内达到除磷脱氮的目的，脱氮效率一般＞80%，但要达到较高的除磷效果，则需要采取另外措施；
（4）基建投资省，运行费用低和传统活性污泥工艺相比，在去除BOD，去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮情况下更省，同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法更省。
缺点
（1）对水质、水量变化的适应能力较低,运行效果易受水质、水量变化的影响；
（2）处理单元较多,操作管理复杂, 体积负荷率低，曝气池庞大，占用土地较多，基建费用高；
（3）在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；
（4）产生的污泥量较大。
（1）由于采用低负荷延时曝气运行方式,池容大、曝气时间长，建设费用和运行费用都较高，而且占地大；
（2）一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水，水量一般在1000m3/d以下。
处理效率
处理效果好：
BOD5的去除率可达90-95%；
BOD5和SS均为95%以上，总氮为70%-80%
适用情况
适用于中等浓度的大中型污水处理厂
适用于中小型对出水要求较高的城镇污水处理厂
（5）方案的确定
本项目污水的特点是生活污水和工业废水混合，污水中有机物含量较高，可生化性较差，污水中含有泥砂，氨氮和磷含量不高。
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，大于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、A2/O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。
对脱氮除磷有要求的城市，应采用二级强化处理，如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。
该市新城区污水处理厂要求具有一定的脱氮除磷功能，并能很好的去除污水中有机物，保证出水良好，不影响到市民的生活环境。
综上可见，对这样的城市污水，其各项控制的指标属于普通城市污水的范围之内，故该设计采用的污水处理工艺为A/A/O活性污泥法。
根据对废水的处理程度的不同要求，可灵活调节其A/A/O处理工艺的运行方式。
四、主要参考文献目录
1．《给水排水管网系统》教材，中国建筑工业出版社；
2．《排水工程》下册（第四版）教材，中国建筑工业出版社；
3．《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002，国家环境保护总局；
4．《给水排水制图标准》GB/T50106-2001，国家建设部，国家质量监督检验检疫总局；
5．《室外排水设计规范》GB50014-2006，国家建设部；
6．《城市排水工程规划规范》GB50318-2000，国家建设部；
7．《城市污水处理工程项目建设标准》2001，国家建设部；
8．《给水排水设计手册》（第二版，第5册，城镇排水），中国建筑工业出版社；
9．《给水排水设计手册》（第二版，第1册，常用资料），中国建筑工业出版社；
10．《水处理工程设计计算》2006，中国建筑工业出版社；
11．《城市污水处理厂处理设计计算》1987，化学工业出版社；
12．《活性污泥工艺简明原理及设计计算》2005，中国建筑工业出版社。
五、毕业设计（论文）工作进度计划。
1.工作进程及工作量
1-3周：
设计任务筛选，英文翻译，工作计划安排，准备开题报告；
4周：
开题答辩；
5-6周：
撰写读书报告，进行方案比较与确定；查阅、收集相关文献及设计参考资料；
7-14周：
编制设计计算书、说明书，绘制设计图纸（计算机绘图、手绘）；
15周：
完成设计；
16周：
设计提交系答辩委员会，交叉评阅和初定成绩；
17周：
答辩。
记录工作日志。
2.答辩前需提交的资料文件
毕业设计成果内容及要求按《桂林理工大学毕业实习与毕业设计（论文）相关规定》执行，内容包括开题报告（含论文综述）；读书报告（读书笔记）、外文翻译（附外文原文）、毕业设计（论文）阶段、毕业设计（论文）工作、（论文）工作计划、工作日志、设计说明书、设计计算书、设计图纸（8张以上）。
六、指导教师审核意见
指导教师签字：
年月日
七、开题答辩结论和审核意见
教研室主任签字：
年月日
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