畢業設計（**）開題報告
題目： 某新建城鎮汙水處理廠設計
學院： 建築工程學院系： 土木系
專業： 給水排水工程
班級學號
姓名指導教師
填表日期： 2005 年 03 月 24 日
一、選題的依據及意義：
本工程為某新鎮汙水處理廠的施工圖設計，汙水廠位於***交匯處，徵地28604公尺2，設計地面標高用黃海2.3公尺。經過處理的水至神仙溝，初沉池與二沉池剩餘汙泥濃縮處理後用幫浦輸送至處理廠南面的苗圃作為肥料用。
該鎮的地形由南向北稍有坡度，平均的坡度為0.5‰，地面平整，海拔高度為3.3—3.
5公尺，屬黃河沖積粉質沙土區，土質鹽鹼，全年最高氣溫39度，最低-8度，極值凍土深度為0.57公尺，全年降水量1600公釐。鎮東有衛東河，水流由南向北與神仙溝在新鎮東北角匯合流向渤海灣。
神仙溝溝底標高為-1.5公尺，河床水位控制在0.5—1.
0公尺之內，水位由神仙溝在渤海灣出口處甲方所設的流域防洪站加以控制。處理廠廠址內地面標高位2.10—-2.
40公尺（高於黃海平均海面），土壤承載能力7—11噸/平方公尺。汙水廠汙水進水總管管底標高（進水幫浦房處）為-4.41公尺，（相對地面標高±0.
00）。
因為該鎮人口較多城市汙水排放量大，如果不處理直接排放到神仙溝和衛東河，將對水體造成汙染，因為汙水中含氮磷較多，也可使水體富營養化，所以必須建設汙水處理廠對該鎮排放的汙水進行處理。所選擇的汙水處理工藝應具有一定的脫氮除磷功能以防水體的富營養化。據此，需確定汙水處理廠的處理工藝流程和處理構築物的型別與數量，進行處理構築物及裝置的工藝設計計算和汙水廠各構築物以及各種管渠等總體布置。
二、國內外研究現狀及發展趨勢（含文獻綜述）：
1．關於活性汙泥法
當前流行的汙水處理工藝有：ab法、sbr法、氧化溝法、普通曝氣法、a/a/o法、a/o 法等，這幾種工藝都是從活性汙泥法派生出來的，且各有其特點。
① ab法(adsorption—biooxidation)
該法由德國bohuke教授首先開發。該工藝對曝氣池按高、低負荷分二級供氧，a級負荷高，曝氣時間短，產生汙泥量大，汙泥負荷2.5kgbod/(kgmlss·d)以上，池容積負荷6kgbod/(m3·d)以上；b級負荷低，汙泥齡較長。
a級與b級間設中間沉澱池。二級池子f/m(汙染物量與微生物量之比)不同，形成不同的微生物群體。ab法儘管有節能的優點，但不適合低濃度水質，a級和b級亦可分期建設。
② sbr法(sequencing batch reactor)
sbr法早在20世紀初已開發，由於人工管理繁瑣未予推廣。此法集進水、曝氣、沉澱、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構成一組，輪流運轉，一池一池地間歇執行，故稱序批式活性汙泥法。現在又開發出一些連續進水連續出水的改良性sbr工藝，如iceas法、cass法、idea法等。
這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由於只有乙個反應池，不需二沉池、回流汙泥及裝置，一般情況下不設調節池，多數情況下可省去初沉池，故節省占地和投資，耐衝擊負荷且執行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態，實現除磷脫氮的目的。但因每個池子都需要設曝氣和輸配水系統，採用潷水器及控制系統，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此，一般來說並不太適用於大規模的城市汙水處理廠 。
③ a/a/o法(anaerobic—anoxic—oxic)
由於對城市汙水處理的出水有去除氮和磷的要求，故國內10年前開發此厭氧—缺氧—好氧組成的工藝。利用生物處理法脫氮除磷，可獲得優質出水，是一種深度二級處理工藝。a/a/o法的可同步除磷脫氮機制由兩部分組成：
一是除磷，汙水中的磷在厭氧狀態下(do<0.3mg/l)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩餘汙泥的形式排出系統。二是脫氮，缺氧段要控制do<0.
7 mg/l，由於兼氧脫氮菌的作用，利用水中bod作為氫供給體(有機碳源)，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣，達到脫氮的目的。為有效脫氮除磷，對一般的城市汙水，cod/tkn為3.5～7.
0(完全脫氮cod/tkn>12.5)，bod/tkn為1.5～3.
5，cod/tp為30～60，bod/tp為16～40(一般應＞20)。若降低汙泥濃度、壓縮汙泥齡、控制硝化，以去除磷、bod5和cod為主，則可用a/o 工藝。
有的城市汙水處理的出水不排入湖泊，利用大水體深水排放或灌溉農田，可將脫氮除磷放在下一步改擴建時考慮，以節省近期投資。
④ 普通曝氣法及其變法
本工藝出現最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經驗多，可適應大的汙水量，對於大廠可集中建汙泥消化池，所產生沼氣可作能源利用。傳統普曝法的不足之處是只能作為常規二級處理，不具備脫氮除磷功能。
近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負荷，可以達到脫氮的目的；在普曝池前設定厭氧區，可以除磷，亦可用化學法除磷。採用普通曝氣法去除bod5，在池型上有多種形式(如下文所述的氧化溝)，工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統稱為普通曝氣法。
⑤ 氧化溝法
本工藝50年代初期發展形成，因其構造簡單，易於管理，很快得到推廣，且不斷創新，有發展前景和競爭力，當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發展為多種形式，比較有代表性的有：
帕式(passveer)簡稱單溝式，表面曝氣採用轉刷曝氣，水深一般在2.5～3.5m，轉刷動力效率1.6～1.8kgo2/(kw·h)。
奧式(orbal)簡稱同心圓式，應用上多為橢圓形的三環道組成，三個環道用不同的do(如外環為0，中環為1，內環為2)，有利於脫氮除磷。採用轉碟曝氣，水深一般在4.0～4.
5m，動力效率與轉刷接近，現已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市汙水處理廠應用。
若能將氧化溝進水設計成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的衝擊，對一些合流制排水系統的城市汙水處理尤為適用。
卡式(carrousel)簡稱迴圈折流式，採用倒傘形葉輪曝氣，從工藝執行來看，水深一般在3.0m左右，但汙泥易於沉積，其原因是供氧與流速有矛盾。
三溝式氧化溝(t型氧化溝)，此種型式由三池組成，中間作曝氣池，左右兩池兼作沉澱池和曝氣池。t型氧化溝構造簡單，處理效果不錯，但其採用轉刷曝氣，水深淺，占地面積大，複雜的控制儀表增加了執行管理的難度。不設厭氧池，不具備除磷功能。
氧化溝一般不設初沉池，負荷低，耐衝擊，汙泥少。建設費用及電耗視採用的溝型而變，如在轉碟和轉刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和動力效率［達2.5～3.
0 kgo2/(kw·h)］。
2．關於曝氣生物濾池
曝氣生物濾池實質上是常說的生物接觸氧化池，相當於在曝氣池中新增供微生物棲附的填(濾)料，在填料下鼓氣，是具有活性汙泥特點的生物膜法。曝氣生物濾池(baf)70年代末起源於歐洲大陸，已發展為法、英等國裝置製造公司的技術和裝置產品。由於選用的填料不同，以及是否有脫氮要求，設計的工藝引數是不同的，如要求處理出水bod5、ss＜20mg/l，去除bod5達90%以上的工藝，其容積負荷為0.
7～3.0 kgbod5/(m3·d)，水力停留時間1～2h；以硝化(90%以上)為主的工藝，其容積負荷為0.5～2.
0kgbod5/(m3·d)，水力停留時間2～3h。
一般認為，生物膜法處理城市汙水，在國內尚需積累經驗，處理規模不宜過大，約5× 104m3/d左右為宜。國外(主要在歐洲)處理水量有達到36×104m3/d的，這與其填料材質、自控手段和先進的反沖洗裝置有關，也與其有長期積累的執行管理經驗有關。
3． 關於unitank工藝
unitank工藝和類似的tcbs工藝、msbr工藝一樣，都是sbr法新的變型和發展。它集「序批法」、「普通曝氣池法」及「三溝式氧化溝法」的優點，克服了「序批法」間歇進水、「三溝式氧化溝法」占地面積大、「普通曝氣池法」裝置多的缺點。
典型的unitank工藝是三個水池，三池之間水力連通，每池都設有曝氣系統，外側的兩池設有出水堰及汙泥排放口，它們交替作為曝氣池和沉澱池。汙水可以進入三池中的任意乙個，採用連續進水、週期交替執行。在自動控制下使各池處在好氧、缺氧及厭氧狀態，以完成有機物和氮磷的去除。
unitank工藝由比利時seghers公司首先建在我國的澳門特區，處理水量14×104m3/d(不下雨時平均處理水量為7×104m3/d)，池型封閉，設計採用的容積負荷為0.58kgbod/(m3·d)，總的反應池體積為46800m3，曝氣池水力停留時間為8h，出水的bod5、ss＜20mg/l。
這類一體化工藝是傳統活性汙泥工藝的變形，可以採用活性汙泥工藝的設計方法對不同的汙染物加以去除，如考慮硝化，其負荷一般在0.05～0.10 kgbod5/(kgmlss·d)，硝化率視汙水溫度而異。
而要求汙泥穩定化，其汙泥負荷和汙泥齡要遠遠超過硝化時的數值。
容積利用率低是此類一體化工藝共同的主要問題，就是說在乙個較長停留時間的曝氣系統內，有50%左右的池容用於沉澱。
unitank工藝的成功與否有賴於系統採用穩定可靠的儀表及裝置，因此引進技術，消化、吸收和開發先進的自控系統是應用此工藝的關鍵問題。一般認為，unitank工藝不太適用於大型(>10×104m3/d)的城市汙水處理廠。
4. 生物處理法的新進展
生物處理法是目前研究得較多、新技術層出不窮的方法， 無論是好氧生物處理技術，還是厭氧生物處理技術都引起了研究人員的極大興趣。因為用生物法利用的是微生物的新陳代謝作用， 以汙染物質為食料， 將其代謝成諸如co2、h2o、nh3、so2等穩定的小分子， 它的二次汙染小， 對處理生活汙水及與之性質相近的有機汙水有其獨特的優勢。生物處理法自從問世以來，其技術已獲得了極大的發展， 隨著人們生活水平的日益提高， 生活汙水中的成也日益複雜， 因此用生物處理方法的目的也從以前能處理降解蛋白質、脂肪、碳水化合物等一類物質增加到也能處理合成洗滌劑、脫氮、脫磷及其它一些難降解的複雜有機物。
這也就必然要求人們改革工藝，過去由於厭氧生物處理的效率不盡人意， 處理時間也較慢， 所以未引起人們的重視， 僅僅用來處理汙泥或高濃度有機汙水的預處理，但現在由於能源緊張， 厭氧生物處理由於能產生能源物質—甲烷而越來越引起人們的青睞， 由此也出現了許多新的工藝。
(1) 活性汙泥法的新發展
到目前為止， 對活性汙泥法在執行方式上還沒有大的突破， 往往所作的是一些區域性的改進， 但在曝氣方式上確取得了較大的成果， 如純氧曝氣、深井曝氣、射流曝氣， 採用微氣泡擴散器等， 這些都增大了氧轉移率、提高了氧的利用率使曝氣池中氧的濃度增加。如美日等國研製出的一種超微氣泡擴散器， 氣泡直徑50lm， 氧吸收率達90% ， reid engineering ***pany of frederick shurg 等研製的氧化溝下表面曝氣也是一種曝氣方式的改進， 把沖刷曝氣(brush aeration) 改進透平曝氣(turbine aeration) 避免了產生氣溶膠、飛濺、結冰等問題。活性汙泥法的另乙個發展趨勢就是朝多功能方向發展， 採用的方法有：
培養馴化專用細菌，使活性汙泥處理物件不侷限於生活汙水， 還可以處理如酚一類難降解的有毒有機物，甚至馴化可以處理象氰一類有劇毒的無機物；把活性汙泥與其它處理方法結合起來，如活性炭—活性汙泥法， 它實際上是一種以活性汙泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的綜合處理法； 固定活性汙泥法是提供微生物附著的表面， 如合成纖維、塑料、細沙、粘土焦炭等， 使曝氣池同時存在附著相和懸浮相的生物；這些都提高了活性汙泥的淨化效率，提高了抗有毒物質等衝擊負荷的能力， 還具有脫色、脫氮、削減泡沫的效果， 國外已用於合成纖維、化工印染、煉油、煉焦等工業生產的汙水處理；活性汙泥法與厭氧工藝結合來脫氮、脫磷等，最典型的工藝是a-o(anaerobic-oxic) 流程。活性汙泥法還可和化學法結合， 提高淨化多氯聯苯、有機磷的去除效果。
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