毕业设计前期报告

河北工业大学本科毕业设计（论文）前期报告

毕业设计题目：天津市北辰区双清污水处理厂工艺设计

专业：环境工程

学生信息：学号：105680 姓名：宋彦彪 班级：环境C102

指导教师信息：教师号： 姓名：王志强 职称：副教授

报告提交日期：

一、文献综述

城镇污水处理厂主要是处理城市生活和工业污水，水处理设施的安装和使用是保护水资源和保护城市周围水体免受污染的关键因素，在西方的一些发达国家，已经实现了对城市污水的集中二级处理。由于我国城镇化水平不断提高，污水处理设施建设正在高速发展。其中以小型污水厂的增长最快，但是一般情况下大型污水厂和氧化沟工艺的污水处理厂处理效果较好。2012年，我国投运的污水处理设施达3836座，总设计处理能力1.49亿立方米/日。平均日处理量1.16亿立方米。目前整个天津市拥有的污水处理厂有60座,总的处理能力为12.55万吨/日。污水处理厂的建设要应地制宜的采用合适的主体工艺和设计规模，以提高设施利用率。

1. 目前的污水处理技术

目前城市污水处理程序包括一级处理、二级处理、深度处理及污泥处理。其中二级处理是城市污水处理的核心内容，主要的处理工艺有活性污泥法和生物处理法等。其中以活性污泥法在城镇污水处理中占据主导地位。由于地理环境和排放标准的不同，和出于降低运行成本简化管理的要求，很多新的技术和工艺被不断的开发出来并被推广应用，如：AB 工艺，A/O 工艺，常规 A/A/O 工艺、倒置 A/A/O 工艺、SBR 工艺、MBR 工艺、氧化沟及酸化水解与好氧法的串联处理工艺等。

1.1 AB工艺(Adsorption—Biooxidation)

这是一种由德国首先开发的工艺，他把曝气池分两部分供氧，A池有机负荷高，曝气时间短，污泥量大，污泥负荷在2.5kgBOD/(kgMLSS•d)以上，池容积负荷在6kgBOD/(m3•d)以上；B池的有机负荷低，污泥龄较长。A池与B池之间设沉淀池。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工艺的优点是节约能耗，缺点是不适合低浓度水质使用。 1.2 SBR工艺(Sequencing Batch Reactor)

SBR工艺在20世纪初被开发出来。SBR工艺把进水、曝气、沉淀、出水集中在一座池子中完成，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。现在又开发出如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，多数情况下可省去初沉池，因此可以减少占地和投资。

1.3 A/A/O工艺(Anaerobic—Anoxic—Oxic)

这是一种由厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。这种深度二级处理工艺是利用生物法脱氮除磷，可获得优质出水。A/A/O法由托单和除磷两个部分的机制组成。除磷机制：聚磷菌在好氧时吸收污水中的磷，磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L）被释放出来，以污泥排出系统。二是脱氮机制：缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，兼氧脱氮菌利用水中BOD作为有机碳源，将硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气，达到脱氮的目的。

1.4酸化水解与好氧法

水解指的是有机物在进入微生物细胞前在在胞外进行的生物化学反应。水解（酸化）处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，可以和其它工艺组合达到降低处理成本和提高处理效率的目的。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。

1.5 氧化沟工艺

氧化沟工艺形成于50年代，这种工艺构造简单，管理容易，得到了很好的应用与推广，

帕式(Passveer)简称单沟式、奥式(Orbal)简称同心圆式、卡式(Carrousel)简称循环折流式和沟式氧化沟(T型氧化沟)

2、国内外一些技术的新发展情况介绍

2.1. 生物处理法的新进展

生物处理法是利用微生物的新陈代谢来消耗废水中有机污染物的方法。由于它的主要代谢产物是CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子，二次污染小，在处理生活污水和其它类似水体的时候具有独特的优势。所以目前研究得生物处理法较多并且新技术层出不穷， 无论是好氧还是厌氧生物处理技术都得到了研究人员广泛的研究。生物处理技术到目前为止已获得了极大的发展，拥有较为成熟的技术和应用。 随着人们生活水平的不断提高， 生活污水中的成也变得越来越复杂， 生物处理方法去除的污染物成分也变的越来越复杂。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。由于能源现在紧张， 厌氧生物处理由于能产生甲烷而越来越引起人们的重视， 许多厌氧处理的新工艺正在不断地被开发出来。

2.2活性污泥法的新发展

活性污泥法的运行方式并没有太大的变化，现在主要是一些局部的小改动。活性污泥法的发展主要体现在曝气方式上， 如纯氧曝气、射流曝气、 深井曝气和微气泡扩散器等，提高的原理是增大氧转移率和氧的利用率从而使曝气池中氧的浓度增加。如美国新研制出来的一种超微气泡扩散器， 气泡直径只有50Lm， 氧吸收率高达90% ， Reid Engineering

Company of Frederick shurg 等研制的在氧化沟下表面曝气也是一种曝气方法的改进， 把冲刷曝气改进成透平曝气以避免产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。活性污泥法的另一个发展趋势体现在功能多样性上， 采用的方法有：1， 通过培养驯化专用细菌来增加活性污泥处理范围， 使活性污泥法不在局限于普通生活污水的处理，还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物；2，把活性污泥与其它处理方法组合使用，如活性炭—活性污泥法，、生物氧化法的综合处理法； 3，固定活性污泥法，使用塑料、合成纤维、焦炭、细沙等为提供微生物附着的表面， 使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物；这些方法旨在提高活性污泥的净化效率和抗有毒物质等冲击负荷的能力同时具有、脱氮、脱色削减泡沫等效果， 国外已开始用于合成纤维、炼油、化工印染、等工业生产的污水处理。

3、参考文献

1，杨勇，王玉明，王琪.我国城镇及污水处理厂运行现状分析[R] 给水排水vol.37 no.8

2011

2, 天津将新建21座污水处理厂[N]. 渤海早报 2012-11-29

3，张凯松 城镇生活污水处理技术进展 [R] 沈阳110015 2003年10月

4，给水排水手册 [S] 中国建筑工业出版社 2006.7.29

5，《污水处理的氧化沟技术》[M] 中国建筑工业出版社 1988

6，姚宏 王辉 苟世 王春荣. 美国某污水处理厂工艺设计及运行效果[J]. 环境工程学报

2013年1月 第一期

二、本课题研究的问题和拟采用的相应的工艺流程

1、课题的设计背景

双青污水处理厂是天津市最大的保障房项目——双青新家园的配套建设工程，总占地面积80亩，总投资1.4亿元，日处理污水能力达到4万立方米，处理后的污水将达到城镇污水处理厂综合排放一级A标准，除了满足双青新家园的污水处理需求外，还能够解决附近河北工业大学、天津医药医疗器械工业园的生产生活污水排放问题。在该污水处理厂建设的同时，北辰区在双口镇和青光镇域内铺设了污水管网，并对永清渠等河道沿线的排污口进行了封堵，确保生产生活污水经过污水处理厂处理后达标排放，从而进一步打造水清、地绿、天蓝的生态宜居新环境，提升北辰西部地区发展的综合实力。

2、设计水量与水质

城市污水处理厂工程设计总规模2.6万m3/d，污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模为1.3万m3/ d。

原水水质：CODCr=380 mg/L BOD5=190 mg/L SS=230mg/L

氨氮=50 mg/L TP（以P计）=5.0mg/L pH=6-9

出水水质：CODCr≤60 mg/L BOD5≤20 mg/L， SS≤20mg/L

氨氮≤15 mg/L TP（以P计）=1.0 mg/L pH=6-9

3、拟采用的相应的工艺流程

3.1工艺流程的组成

污水处理厂工艺流程包括一级机械处理工段、二级微生物处理工段和污泥处理工段三个阶段。

3.1.1 一级机械处理工段

在污水进水处设置粗格栅,去除大块杂质,以防止泵腔堵塞和损坏叶轮；泵后再设置细格栅,保护后续处理系统的正常运行。

设置曝气沉砂去除污水中的无机性泥砂池可以保护后续生物处理工段的正常稳定运行、保证和提高生物反应池的有效利用率。

3.1.2二级生物处理工段

一小部分，一般氮的去除率只有20％左右，通过生物合成去除的磷也只有15％～25％，残存的大部分氮和磷将随水排放到收纳水体，因此不能满足本污水处理厂的处理目标，与生物法除磷相比，生物除磷脱氮技术具有对有机物、氮和磷去除率高、投资较低、运行费用省、污泥沉降性能好等优点而受到污水处理界的重视，生物除磷脱氮工艺能将总氮去除率提高到70％～95％，磷酸盐的去除率提高到70％～90％，可以稳定可靠的满足本污水处理厂的处理要求。因此该设计的污水处理厂生物处理工段将采用生物除磷脱氮工艺

3.1.3 污泥处理工段

污水处理厂的污泥先经过重力浓缩,再机械脱水,处理后的污泥经农用堆肥后农业利用或用于城市园林绿化。由于污泥中含有的重金属离子可以经过植物的根部富集对人体造成伤害，因此处理后的污泥多用于城市园林绿化。

3.2可采用的方案比较

3.2.1 常规A/A/O工艺(方案一)

将除磷与脱氮工艺相结合,构成既能除磷又能脱氮的系统。工艺的第一部分为厌氧区，回流污泥和污水进入该区，并混合。在厌氧条件下，回流污泥中的聚磷菌可吸收一部分有机物，同时释放大量磷。污水中的BOD由于有机物的减少而下降，同时NH3-N因细胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，。在缺氧段，反硝化菌利用污水中的有机物作炭源，将硝态氮(NOX-N)还原为N2,从而除去污水中的氮。在好氧池中，有机物被微生物生化降解；有机氮先被氨化继而被硝化，使NH 3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N浓度增

图2-1 常规A/A/O污水、污泥处理工艺流程图

加，而磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降。所以，A/A/O工艺可以完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能。脱氮的前提是好氧池完成NH3-N硝化这一功能。缺氧池则完成脱氮功能，厌氧池和好氧池联合完成除磷功能，但污泥回流中的硝酸盐将对厌氧池产生不利影响，降低除磷效果。

3.2.2倒置A/A/O工艺(方案二)