福建工程学院
毕业设计（论文）开题报告
环境与设备工程系环境工程专业
设计题目福州市某15万t/d污水处理厂A2O工艺设计学生姓名 xxx 学号xxxxxxxxx
起迄日期 3月25日— 6月23日
设计地点福建工程学院
指导教师xxx、xxx
2013年3月28日
1毕业设计选题的依据及意义
改革开放以来，我国的经济飞速发展，一座座工厂，一个个烟囱拔地而起，而生产生活中产生的三废也在不断增加。直接的感受就是河流不再清澈，造成的水污染现象。已经对我国国民经济发展和人民健康造成极大地危害，这主要表现在：①水资源短缺的加剧制约了国民经济的可持续发展；②饮用水的安全性降低直接威胁着人民的身心健康；废水中的各种污染物严重危害着工业、农业和渔业等生产活动并对河流、湖泊和海洋等生态环境造成巨大损害。由此可见，严峻的水污染形势对我国今后的可持续发展构成了极大地威胁，因此，城市污水治理已成为我国当前迫切需要解决的问题之一。
我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS 工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。
福州市地处闽江下游，市区位于东径119°17’18”，北纬26°04’08”。东西宽约17km，南北长约22km，平原高程为罗零5-7m，地势由西北向东南倾斜，西北为中低山地，东南为福州盆地和沿海冲积、海积平原。闽江自淮安起被南台岛分为南北两港。新店新区则位于闽江北港。
全市常住人口为7115370人，年平均增长率为1.09%，占全省的人口比重19.29 %，人口密度为581人/平方公里。
福州市地处中低纬度，属亚热带季风气候，东临台湾海峡，温暖湿润，四季常青。据福州市气象站统计，年平均降水量为1394.0mm，降水主要集中在4-10月，约占全年的80%。
因为该市人口较多城市污水排放量大，如果不处理直接排放，将对水体造成污染，因为污水中含氮磷较多，也可使水体富营养化；所以为改善环境，提高生活水平与质量，治理污染问题，必须建设污水处理厂对该市排放的污水进行处理。所选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能以防水体的富营养化。据此，需确定污水处理厂的处理工艺流程和处理构筑物的类型与数量，进行处理构筑物及设备的工艺设计计算和污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置。
2城市污水生化处理工艺现状及发展趋势
城市污水产生量大、排放集中，影响人口多、范围广，集中排放的城市污水的处理对于全国污染物排放量的消减和水环境质量的改善具有十分重要的作用。目前，国内外城市污水处理厂厂采用的工艺有普通活性污泥法、A/O法、A2/O法、AB工艺、氧化沟法、SBR间歇式活性污泥法等工艺。
2.1 A/O法
A/O工艺法，也叫厌氧好氧工艺法，A/O工艺是anoxic/oxic（兼氧/好氧）或anerabic/oxic （厌氧/好氧）工艺的缩写，是为污水生物除磷脱氮而开发的污水处理技术。主要用于水处理方面A就是厌氧段，主要用于脱氮除磷；O就是好氧段,主要用于去除水中的有机物。它除了可去除废水中的有机污染物外，还可同时去除氮、磷，对于高浓度有机废水及难降解废水，在好氧段前设置水解酸化段，可显著提高废水可生化性。
2.2 A2/0法
2.2.1传统A2/0工艺
传统A2/O法是目前普遍采用的同时脱氮除磷的工艺，它是在传统活性污泥法的基础上增加一个缺氧段和一个厌氧段。污水首先进入厌氧池与回流污泥混合，在兼性厌氧发酵菌的作用下，废水中易生物降解的大分子有机物转化为vfas这一类小分子有机物。聚磷菌可吸收这些小分子有机物，并以聚β羟基丁酸（phb）的形式贮存在体内，其所需要的能量来自聚磷链的分解。随后，废水进入缺氧区，反硝化菌利用废水中的有机基质对随回流混合液而带来的NO3-进行反硝化。废水进入好氧池时，废水中有机物的浓度较低，聚磷菌主要是通过分解体内的聚β羟基丁酸（phb）而获得能量，供细菌增殖，同时将周围环境中的溶解性磷吸收到体内，并以聚磷链的形式贮存起来，经沉淀以剩余污泥的形式排出系统。好氧区的有机物浓度较低，这有利于好氧区中自养硝化菌的生长，从而达到较好的硝化效果。
2.2.2倒置A2/0工艺
倒置A2/O工艺即缺氧/厌氧/好氧的工艺流程，是对传统A2/O工艺的改进，其脱氮除磷效果更好，其原因在于：缺氧区位于厌氧区之前，有利于微生物形成更强的吸磷动力，微生物厌氧释磷后直接进入好氧环境充分吸磷；所有参与回流的污泥都经历了完整的释磷、吸磷过程，故在除磷方面具有群体效应优势；缺氧池位于厌氧池前，允许反硝化菌
优先获得碳源，因而加强了系统的脱氮能力。
2.3 序批式工艺
2.3.1传统的SBR法
SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR工艺的特点是具有一定的调节均化功能，可缓解进水水质、水量波动对系统带来的不稳定性。工艺处理简单，处理构筑物少，曝气反应池集曝气、沉淀、污泥回流于一体，可省去初沉池、二沉池及污泥回流系统，且污泥量少，容易脱水，控制一定的工艺条件可达到较好的除磷效果，但存在自动控制和连续在线分析仪器仪表要求高的特点。
2.3.2 CASS工艺
CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺CAST(Cyclic Activated Sludge technology)，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。
该工艺最早在国外应用，为了更好地将其引进，开发出适合我国国情的新型污水处理新工艺，有关科研机构在实验室进行了整套系统的模拟试验，分别探讨了CASS工艺处理常温生活污水、低温生活污水、制药和化工等工业废水的机理和特点以及水处理过程中脱氮除磷的效果，获得了宝贵的设计参数和对工艺运行的指导性经验。将研究成果成功地应用于处理生活污水及不同种工业废水的工程实践中，取得了良好的经济、社会和环境效益。并开发的CASS工艺与ICEAS工艺相比，负荷可提高1-2倍，节省占地和工程投资近30%。
2.3.3 MSBR法
MSBR(Modified Sequencing Batch Reactor)是改良式序列间歇反应器，是C.Q.Yang等人根据SBR技术特点，结合传统活性污泥法技术，研究开发的一种更为理想的污水处理系统。MSBR既不需要初沉池和二沉池，又能在反应器全充满并在恒定液位下连续进水运行。采用单池多格方式，结合了传统活性污泥法和SBR技术的优点。不但无需间断流量，还省去了多池工艺所需要的更多的连接管、泵和阀门。通过中试研究及生产性应用，证明MSBR法是一种经济有效、运行可靠、易于实现计算机控制的污水处理工艺。
序批式工艺对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。由于一池有多种功能，相关设备不得已才闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不可减小。另外，由于撇水深度通常有1.2—2米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。序批式工艺一般适用于中小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。
2.4 AB工艺
AB活性污泥法废水生物处理技术，即吸附生物氧化法（adsorption-biooxidationprocess），是20世纪70年代由德国亚琛大学（Aachen University）B.Bohnke教授开发的，是80年代推广应用的废水处理新工艺、新技术。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20－40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50％以上。B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。AB工艺中不设初沉池，从而使污水中的微生物在A段得到充分利用，并连续不断的更新，使A段形成一个开放性的、不断由原污水中生物补充的生物动态系统。A段内微生物活性强、世代期短、具有很强的吸附能力。当A段以兼氧的方式运行时，由于供氧较低，高活性微生物为了满足自身代谢能量的要求，被迫对在好氧条件下把不易分解的有机物进行初步分解，起到大分子断链的作用，使其转化为较小分子的易降解有机物，从而在后续的B段好氧曝气中易于被去除。B段主要是世代期长的真核微生物，能够保证出水水质。AB法工艺具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。
AB工艺中A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%~60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮
比偏低，不能有效的脱氮。污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。
2.5氧化沟工艺
氧化沟是传统活性污泥法的变形工艺，其曝气呈封闭的沟渠形，由于污水和活性污泥混合在渠内呈循环流动，因此被称为“氧化沟”。氧化沟一般采用演示曝气，具有去除BOD5和脱氮的功能，采用机械曝气。由于氧化沟负荷很低，耐冲击负荷强，出水水质较好，污泥产量少且稳定，构筑物少，氧化沟可以按脱氮设计，也可以略加改进实现脱氮除磷。
20世纪90年代中期，氧化沟工艺因其良好的脱氮效果并且无需沉淀池开始被推广，此时期建设的大型污水处理厂项目基本上采用氧化沟工艺。近几年来，国内对各种类型氧化沟工艺的除磷脱氮效果、设计、充氧设备及运行控制等方面进行了大量的研究。对多种氧化沟都进行了一定的革新，如carrousel氧化沟由第一代的普通的carrousel氧化沟发展为具有脱氮除磷功能的carrousel2000型氧化沟，后又发展为第三代的carrousel3000型氧化沟。国内许多污水处理厂使用的情况证明，氧化沟工艺是一种工艺流程简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高的污水处理技术，目前国内较多采用的氧化沟主要有orbal氧化沟、carrousel氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟、一体化氧化沟等。
2.5氧化沟工艺
氧化沟是传统活性污泥法的变形工艺，其曝气呈封闭的沟渠形，由于污水和活性污泥混合在渠内呈循环流动，因此被称为“氧化沟”。氧化沟一般采用演示曝气，具有去除BOD5和脱氮的功能，采用机械曝气。由于氧化沟负荷很低，耐冲击负荷强，出水水质较好，污泥产量少且稳定，构筑物少，氧化沟可以按脱氮设计，也可以略加改进实现脱氮除磷。
20世纪90年代中期，氧化沟工艺因其良好的脱氮效果并且无需沉淀池开始被推广，此时期建设的大型污水处理厂项目基本上采用氧化沟工艺。近几年来，国内对各种类型氧化沟工艺的除磷脱氮效果、设计、充氧设备及运行控制等方面进行了大量的研究。对多种氧化沟都进行了一定的革新，如carrousel氧化沟由第一代的普通的carrousel氧化沟发展为具有脱氮除磷功能的carrousel2000型氧化沟，后又发展为第三代的carrousel3000型氧化沟。国内许多污水处理厂使用的情况证明，氧化沟工艺是一种工艺流程简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高的污水处理技术，目前国
内较多采用的氧化沟主要有orbal氧化沟、carrousel氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟、一体化氧化沟等。
2.6结论
随着污水处理事业的发展，已有多种污水处理工艺在我国污水处理厂中得到了应用，其中以A/O，A2/O及其变型工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺为主。同时，随着我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的实施，以及我国污水处理事业所面临的如下问题：如污水处理厂建设与运行费用高的问题、小城镇的水污染问题以及污泥处理问题。使我国的污水处理工艺向着具有脱氮除磷功能、高效低能、成熟可靠、适用于小城镇污水处理厂、污泥量少且能使污泥达到稳定的方向发展。本工程设计采用A2/O活性污泥法。
3消毒
目前国内外的污水处理厂常用的消毒方法有：紫外线消毒法、漂白粉消毒、臭氧消毒法、次氯酸钠消毒法、氯片消毒法以及液氯消毒法等。
3.1紫外线
优点：是紫外线照射与氯化共同作用的物理化学方法，消毒效率高。
缺点：紫外线照射灯具货源不足，技术数据较少。
适用条件：适用于小型污水处理厂。
3.2漂白粉
优点：投加设备简单，价格便宜。
缺点：同氯缺点外，尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大。
适用条件：适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。
3.3臭氧
优点：消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物、色、味等，污水PH、温度对消毒效果影响很小，不产生难处理的或生物及类型残余物。
缺点：投资大、成本高，设备管理复杂。
适用条件：适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂。
3.4次氯酸钠
优点：用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生消毒剂，也可买商品次氯酸钠。
缺点：需要有专用次氯酸钠电解设备和投配设备。
适用条件：适用于边远地区，购液氯等消毒剂困难的小型污水处理厂。
3.5氯片
优点：设备简单，管理方便，只需定时清理消毒器内残渣及补充氯片，基建费用低。
缺点：要用特制氯片及专用消毒器，消毒水量小。
适用条件：适用于医院、生物制品所等小型污水处理站。
3.6液氯
优点：效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。
缺点：氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当污水含工业废水比例大时，氯化可能生成致癌物质。
适用条件：适用于大、中规模的污水处理厂。
3.7结论
由上述比较可知，并根据本设计污水处理厂实际情况，采用液氯消毒比较合适。
4污泥处理工艺方案
4.1污泥的处理要求
污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。因此，污泥的处理要达到一定的要求。
污泥处理要求如下：
①减少有机物，使污泥稳定化；
②减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；
③减少污泥中有毒物质；
④利用污泥中有用物质，化害为利；
⑤因选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染。
4.2污泥处理工艺流程的选择
常用的污泥处理工艺流程如下：
①生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置
②生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置
③生污泥→浓缩→消化→机械脱水→干燥焚烧→最终处置
④生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→农田
由于污水量大，产生的污泥较多，不稳定，不易采用农田处置方式，干燥焚烧方式没有必要，因此综合比较各处理工艺选用第一种方案（生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置）较好。
其中污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到80%以下。
（1）方案一:污泥机械浓缩、机械脱水；
（2）方案二:污泥重力浓缩、机械脱水。
方案比较:
项目方案一方案二
主要构筑物1.污泥贮泥池
2.浓缩、脱水机房
3.污泥堆棚
1.污泥浓缩池
2.脱水机房
3.污泥堆棚
主要设备1.污泥浓缩设备
2.加药设备
1.浓缩池刮泥机
2.脱水机
3.加药设备
占地面积小大
絮凝剂总用量 3.0-4.0kg/T Ds ≤4.0kg/T DS
对环境的影响无大的污泥敞开式构
筑物，对周围环境影响
小
污泥浓缩池露天布置，
气味难闻，对周围环境
影响大
总土建费用小大
总设备费用一般稍大
剩余污泥中磷的释放无有
由表可见方案一优于方案二，因此本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。
5毕业设计要研究的问题和拟采用的方法
5.1本课题研究内容
该污水厂一期最大设计流量为15万m3/d，一次征地和规划设计、建设。污水BOD5=150mg/L，SS=200mg/L，COD=300mg/L，TP=5mg/L，NH3-N =30mg/L，要求经过处理后水质达到BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，COD≤60mg/L，TP≤1mg/L，
NH3-N≤8mg/L。
5.2本课题研究方案
各污水污染指标去除率计算：
BOD
5的去除率：活泩污泥处理系统处理水中的BOD
5
值是由残存的溶解性BOD
5
和非溶
解性BOD
5
二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是
去除溶解性BOD
5。因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD
5
从处理水的
总BOD 5值中减去。
溶解性BOD 5的去除率为：%6.87%100150
20150=?-=η TP 的去除率：进水中磷酸盐的浓度为3mg/L 计。如磷酸盐以最大可能成Na 3PO 4计，则磷的含量为50.1890.945/mg L ?=（注意：Na 3PO 4中P 的含量在可能存在的磷酸盐（溶
解性）中是含量最大的，这样计算出来的进水水质中的磷含量偏大，对整个设计来说是偏安全的）因此可得
TP 的去除率为 :51100%80%5
η-=
?= COD cr 的去除率：30060100%80%300
η-=?= S.S 的去除率: %90%100200
20200=?-=η NH 3-N 的去除率： %3.73%10030830=?-=η 则要求对各污染物所要达到的去除率分别为： BOD 5=87.6%
TP=47%
COD cr =80% SS=90% NH 3-N=73.3% 。
污水厂的分级处理： 一级处理主要是用物理方法（如隔栅、沉淀池等）去除污染物，出水达到一级处理标准，对不溶性污染物有一定去除作用。目前国内一级厂都将逐步改造为二级厂。
二级处理在一级处理的基础主要用生物处理方法（如活性污泥、厌氧好氧等）去除溶解性污染物，达到二期处理标准，是目前全世界处理市政污水的主要形式。
三级处理（深度处理）是在二期处理的基础上再用化学或物理方法（如强化混凝、超滤等）进一步提高出水水质。
通过以上分析可见，本设计要求脱氮除磷所以要用三级处理才能够满足要求。 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于氮磷超标，处理工艺尚用硝化除磷。根据处理规模（15万吨/天）及出水标准，污水处理厂既要求有效地去除BOD 5，又要求对污水中的氮、磷进行适当处理，防
止受纳水体的富营养化，以及该工程的造价与运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动态，运行管理与施工，并参考典型的工艺流程和各种生物处理法的优缺点及使用条件。本课题选择典型的工艺流程，有两种可供选择的工艺：1）普通A/A/O 法处理工艺。2）厌氧池+氧化沟处理工艺。两种工艺经过比较A 2/O 具有如下优点：（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好氧区，缺氧区，厌氧区，取得脱氮除磷效果。（2）水力停留时间小占地较少，不易发生污泥膨胀。（3比传统活性污泥多了混合液回流（即内循环），污泥沉降性能好。（4）脱氮效果还能进一步提高。（5）电耗较小，运行费用低。所以本课
题选择A2/O处理工艺。
本课题研究方案即工艺流程初定如下：生物反应池工艺流程：
工作进度
起迄日期
第6、7、8周
第9周
第10、11、12周第13、14、15周第16、17周
工作内容
资料查阅完成开题报告
工艺流程确定
完成设计计算书
完成绘图
整理完成设计说明书
备注
6参考文献
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[11] 《室外排水设计规范》GB50014－2006
指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：
指导教师___________
年月日系意见：
主任___________
年月日
说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及系审查后生效。