台州学院建筑工程学院毕业设计开题报告

台州学院建筑工程学院毕业设计开题报告
国内外同类设计的现状、进展和发展趋势
1、现状
目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中，各种类型的活性污泥法仍为主流，占90%以上，其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。

传统的废水生物处理方法无论在设计理论和实际运行管理等方面，都有比较成熟的经验。

我国在污水处理新技术、污水再生利用新技术、污泥处理新技术等方面都取得了可喜的科研成果，某些研究成果达到国际先进水平。

国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国，AB法、氧化沟法、A／O工艺、A2／O工艺、SBR法在我国城市污水处理厂中均得到应用。

污水处理工艺技术在过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。

国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场。

随着我国对水环境质量要求的提高，修订后的国家《污水综合排放标准》(GB8978一l996)也越来越严格。

特别是对出水氮、磷的要求提高，使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。

由此开发了许多的改良工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺，并已开始在实际工程应用。

2、进展
生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法，无论是好氧生物处理技术，还是厌氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。

因为用生物法利用的是微生物的新陈代谢作用，以污染物质为食料，将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子，它的二次污染小，对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。

生物处理法自从问世以来，其技术已获得了极大的发展，随着人们生活水平的日益提高，生活污水中的成也日益复杂，因此用生物处理方法的目的也从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处理合成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。

这也就必然要求人们改革工艺，过去由于厌氧生物处理的效率不尽人意，处理时间也较慢，所以未引起人们的重视，仅仅用来处理污泥或高浓度有机污水的预处理，但现在由于能源紧张，厌氧生物处理由于能产生能源物质—甲烷而越来越引起人们的青睐，由此也出现了许多新的工艺。

1）活性污泥法的新发展
到目前为止，对活性污泥法在运行方式上还没有大的突破，往往所作的是一些局部的改进，但在曝气方式上确取得了较大的成果，如纯氧曝气、深井曝气、射流曝气，采用微气泡扩散器等，这些都增大了氧转移率、提高了氧的利用率使曝气池中氧的浓度增加。

如美日等国研制出的一种超微气泡扩散器，气泡直径50Lm，氧吸收率达90%，Reid Engineering Company of Frederick shurg等研制的氧化沟下表面曝气也是一种曝气方式的改进，把冲刷曝气(Brush Aeration)改进透平曝气(Turbine Aeration)避免了产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。

活性污泥法的另一个发展趋势就是朝多功能方向发展，采用的方法有：培养驯化专用细菌，使活性污泥处理对象不局限于生活污水，还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物，甚至驯化可以处理象氰一类有剧毒的无机物；把活性污泥与其它处理方法结合起来，如活性炭—活性污泥法，它实际上是一种以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的综合处理法；固定活性污泥法是提供微生物附着的表面，如合成纤维、塑料、细沙、粘土焦炭等，使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物；这些都提高了活性污泥的净化效率，提高了抗有毒物质等冲击负荷的能力，还具有脱色、脱氮、削减泡沫的效果，国外已用于合成纤维、化工印染、炼油、炼焦等工业生产的污水处理；活性污泥法与厌氧工艺结合来脱氮、脱磷
等，最典型的工艺是A-O(anaerobic-oxic)流程。

活性污泥法还可和化学法结合，提高净化多氯联苯、有机磷的去除效果。

2)生物膜处理法的新进展
生物膜法最早出现的工艺是1893年在英国出现的将污水喷撒在粗滤料上而得以净化的普通生物滤池，它是最早出现而至今仍在不断改进和发展的人工生物处理设备。

在它的基础上，出现了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。

近二三十年来，又出现了一些新型的生物膜法处理技术，如生物流化床，它是以砂、焦炭、活性炭等颗粒材料作为载体，其载体表面附着生长着生物膜，充氧后的污水以一定流速自下而上流动使载处于流化状态，载体上的生物膜可以充分地和污水接触，使净化效率提高，它的工艺有空气流床、纯氧流动床、三相流化床和厌氧兼型流化床工艺等。

活性生物滤池是将生物滤池、曝气池及二沉池结合为一体的新型污水处理工艺，它的特点是将生物滤池的部分出水回流汇同二沉池的回流污泥一起进入生物滤池，用活性生物滤池处理生活污水和食品加工废水的试验结果表明：该系统具有处理效果好、效率高、BOD容积负荷大、不发生污泥膨胀和耐冲击负荷等优点。

另外还有空气驱动的生物转盘、生物转盘和曝气池相结合、藻类转盘等。

由于生物膜法的生态环境与活性污泥法的不同，生物膜法生态系统中可以生长藻类、后生动物等，甚至可以生长硝化菌及反硝化菌等，因此可以用来脱氮等。

3）厌氧生物处理法的新发展
厌氧生物处理法也有一百多年的历史，它是利用厌氧微生物在无氧的条件下对有机物进行分解的技术。

由于处理效率低、速度慢、且甲烷菌对环境要求严格不易控制等缺点，厌氧生物处理法长期以来一般仅用于污泥处理，它的主要工艺是化粪池、消化池等。

但是由于近年来能源危机及环境污染加重，厌氧生物处理由于其产物具有能源物质而得到人们的重视，一大批新的厌氧生物处理法技术相继诞生，为了提高厌氧微生物的浓度，有使厌氧微生物附着在载体表面的厌氧生物膜处理方法如厌氧生物滤池、厌氧转盘、厌氧膨胀床、厌氧接触氧化、厌氧档板反应器、厌氧流化床法，以及向上流式厌氧污泥床反应器(UASB)依靠微生物之间凝聚造粒而形成的自己固定法方法。

还有人为地固定微生物包埋固定化法，它是人为地把增殖速度缓慢的厌氧微生物高浓度地保持在处理系统中，提高处理速度、缩小处理设备并可用于处理低浓度的有机污水。

如日本本田等人1988年采用包埋固定厌氧微生物处理TOC为150mg/L的人工配水，TOC的去除率可达95%以上。

在厌氧处理中，甲烷的增殖速度慢这一特点成为产气的决定步骤，因此为了保持甲烷发酵中高浓度的微生物，出现了利用膜的固液分离法，如柏分等人1988年利用超滤膜(UF)进行甲烷发酵试验，结果表明：提高了反应器内甲烷的浓度，TOC的容积负荷为2mg/L·日，其去除率可达98.4%以上。

厌氧生物处理法目前的发展趋势是和其它生物处理方法联用，如厌氧—好氧复合工艺等，具有节约投资、节省能源、污泥产量少、出水水质好等一系列优点。

厌氧生物处理法正朝着能处理低浓度有机污水，能够脱磷脱氮且运行维护方便经济等方面发展。

3、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。

(2)分子生物技术的应用
目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。

为搞清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。

现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中，只有4种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纯培养。

目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定位，以进一步准确了解其特性。

分子诊断技术的大量应用，活性污泥微生物基因库的建立，在此基础上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，是未来发展的方向。

方案论证（说明本人所从事设计的主要内容，包括设计的总体设想；各系统介绍等）
1、工程概况
该区为了使河道达到环境规划目标，保护饮用水源水质，实现城市可持续发展战略，决定建造该区污水处理厂。

污水处理厂设计处理水量为7万m3/d。

排水采用完全分流制。

污水水质平均值为：BOD5=190mg/L，SS=200mg/L，CODcr=350mg/L，TP=3.5mg/L，NH3-N=35mg/L，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准和绿化水质标准（BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，CODcr≤50mg/L，TP≤0.5mg/L，NH3-N≤15mg/L）。

本工程处理水量：一期：处理水量为7万m3/d，二期：处理水量为7万m3/d。

因此，该厂按一期建设，留有空地以二期扩建之用。

2、方案比较
根据该污水厂的设计水量、水质及出水的水质要求，现拟定一下两种可行方案：
（1）厌氧池+氧化沟处理工艺。

（2）SBR变形工艺：CASS工艺。

厌氧池+氧化沟处理工艺的优缺点：
优点：
（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。

（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。

（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。

作。

（2）提升泵房：污水处理泵站是污水处理厂的进口泵站，它的作用是把城市地下污水管网汇流来的污水抽升到污水厂地面上水池中，以便进行处理。

（3）调节池：对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。

（4）沉砂池：沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

（5）CASS池：CASS池分预反应区和主反应区。

在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH 和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。

CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。

（6）普通快滤池：传统的快滤池布置形式，滤料一般为单层细砂级配滤料或煤、砂双层滤料，冲洗采用单水冲洗，冲洗水由水塔（箱）或水泵供给。

（7）接触消毒池：使消毒剂与污水混合，进行消毒的构筑物。

（8）污泥浓缩池：污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。

污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。

经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。

（9）污泥消化池：在氧或无氧的条件下，利用微生物的作用，使污泥中的有机物转化为较稳定物质的过程。

污泥消化有助于使污泥转化到较稳定的状态从而使其更易于保存和运输。

预期目标
通过本设计的污水处理工艺的处理，出水水质达到出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准和绿化水质标准（BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，CODcr≤50mg/L，TP≤0.5mg/L，NH3-N≤15mg/L）。

完成污水厂的初步设计绘制设计图纸共9张，其中计算机画图8张，手工画图1张（限选主要构筑物工艺图）
设计的关键问题及难点，如何解决？
本设计中的关键问题及难点：
（1）CASS工艺的脱氮除磷效果不是很好。

解决方法：CASS工艺的脱氮除磷效果相对厌氧池+氧化沟工艺来讲，稍微差一点，故本设计采用改变CASS池的运行周期，从而提高CASS工艺的脱氮除磷效果。

设定CASS工艺的反应周期为５ｈ，其中曝气3.0h，沉淀1.0h，滗水1.0h。

从而使出水达到设计要求。

（2）CASS池的外形的设定。

解决方法：传统的CASS池的外形尺寸为长方体，而本设计为使占地面积减少，美观，设计采用圆形利浦罐结构。

打破传统的结构形式。

（3）CASS池的曝气形式。

解决方法：CASS池的曝气形式可以采用很多种。

但在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，如穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、螺旋曝气器等。

采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时开启，不易造成微孔堵塞。

此外，由于CASS工艺自身的特点，选用水下曝气机还可根据其运行周期和DO等情况适当开启不同的台数，达到在满足废水要求的前提下节约能耗的目的。

主要参考文献
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[10]范瑾初，金兆丰．水质工程[M]．北京：中国建筑工业出版社．2009．
进度安排
毕业设计时间为12周，具体进度安排如下：
（1）收集设计资料，完成开题报告，准备开题2周
（2）完成文献综述和外文翻译，初定工艺方案寒假期间
（3）文献综述、外文翻译和工艺方案比较定稿2周
（4）完成污水处理厂各构筑物的计算2周
（5）完成平面图、高程图、构筑物工艺图和大样图5周
（6）编制设计说明计算书，整理毕业设计材料0.5周
（7）毕业答辩0.5周
指导教师意见
指导教师（签名）
年月日
实践教学组意见：
实践教学组组长（签名）
年月日
二级学院审核意见：
教学委员会主任（签名）
二级学院（公章）
年月日。