2武夷学院本科毕业设开题报告 - 图文

武夷学院本科毕业设计（论文）开题报告

学生姓名 课题名称 赵洁 专业（班级） 2007环境工程 氧化沟法处理生活污水工艺设计 一、本课题的研究背景、意义，在国内外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题 生活污水（domestic sewage,domestic wtewater） 生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等。人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的生活污水量为150—400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。 氧化沟（oxidation ditch）又名氧化渠，实际上它是活性污泥的一种变型。污水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动，氧化沟的主要类型有卡鲁塞尔型（Carrousse）、奥贝尔型（Orba）、交替式工作型、一体化氧化沟（Integrated oxidationditch）。 1氧化沟工艺的背景及意义 氧化沟(OD)是荷兰卫生工程研究所(TNO)于20世纪50年代开发的一种污水处理工艺,是活性污泥法的一种改型。从50年代至今,为适应污水处理新的发展要求,氧化沟技术在工艺和机械方面进行了不断地改进,同时也在世界各地得到了迅速地推广和应用。 氧化沟是一种完全混合且不需要初沉池的延时曝气活性污泥法工艺，其曝气池呈沟渠形。自1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来，氧化沟在欧洲、北美等地区得到了迅速的推广和应用。经过50年的实践和发展，氧化沟技术被认为是出水水质好、运行可靠、基建投资费用和运行费用低的污水生物处理方法，特别是水流循环式的池型尤其适用于脱氮除磷。 2氧化沟的发展前景和现状 经过几十年的使用、研究、开发和改进，氧化沟系统在池型结构、运行方式、曝气装臵、处理规模、适用范围等方面都得到了长足的发展。据资料介绍,迄今欧洲已有的氧化沟污水处理厂超过2000座，北美超过800座，中国目前正在建造和已投入运行氧化沟的也有很多。氧化沟自问世以来，经久不衰的一个重要原因是污水在一个闭合沟渠中完成污水净化。从理论上讲,它既具有推流反应的特征，又具有完全混合反应的优势前者使其具有出水优良的条件，后者使其具有抗冲击负荷的能力。正因为有这个环流，且有能量分区的缘故,使它具有其他许多污水生物处理技术所拥有的众多优势，其中最为显著的优势是工作稳定可靠。氧化沟技术在我国发展很快,是当前污水处理技术的热点之一。近年来国内建设的氧化沟数量在不断增加,其处理规模和处理对象也在不断扩大。氧化沟系统的主要优点:可以不设初沉池,二沉池可与氧化沟合建,省去污泥回流装臵,对水质变化的适应性强,泥龄长,可达到较好的脱氮效果,污泥产率低等等。近年来,随着污水处理行业脱氮除磷要求的提高,氧化沟系统在除磷方面的欠缺经常被人们提出,因此探讨氧化沟系统除磷效率的提高途径就很有意义。现针对氧化沟系统除磷的问题进行了较深入地分析研究,提出了一些提高氧化沟系统除磷效果的途径,以对相关的研究和生产运行有所帮助。 3氧化沟技术的发展和特点 3.1氧化沟技术的发展 氧化沟工艺是20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所（TNO）的帕斯维尔（A.Pasveer）博士通过研究和设计首先开发的。第一座氧化沟污水处理厂是帕斯维尔于1954年在荷兰的伏肖汀（Voorshoten）建造的，服务人口仅为360人。它将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，BOD5去除率高达97%，管理十分方便，运行效果稳定，适用于中小村镇的污水处理。这

1

种类型的氧化沟因其设计者而被命名为“帕斯维尔沟”。60年代起，这项技术在欧洲、大洋洲、北美和南非等各国得到了迅速推广和应用，工艺上和构造上也有了很大的发展和改进。据不完全统计，目前英国业已兴建了300多座氧化沟污水处理厂，美国已有500多座这样的污水处理厂。氧化沟的处理能力为500万－1000万人口当量，既能用于生活污水处理，也能用于城市污水和工业废水的处理。经过30多年的实践和发展，这项技术在各种形式的活性污泥法中处于领先地位，被评价为处理效果可靠、基建费用低而运行费用又较省的污水生物处理方法。目前，此项技术已被广泛应用于城市污水，石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等的工业废水处理之中。特别是在荷兰、德国、美国、丹麦、瑞典、瑞士、希腊、加拿大、巴西、南非、澳大利亚、新西兰、印度、前苏联、日本及中国等，这项技术发展十分迅速，不仅处理工艺的数量急剧增长，而且处理规模也在不断扩大。我国从80年代初开始做过一些研究和应用工作，但相比之下，这项技术在我国的发展还是比较缓慢的。 氧化沟的未来发展方向:（1）加强反应器的生物除磷脱氮功能。至今氧化沟系统多为活性污泥法,可以借鉴生物膜理论，提高单位反应器的微生物总量。高效除磷脱氮是氧化沟技术的研究的主要方向。（2）提高氧化沟中微生物的活性。提高氧化沟中微生物的耐毒性冲击是氧化沟技术研究的潜在方向。（3）提高氧化沟设备的性能和监控技术使氧化沟系统进一步节能。提高曝气器的充氧效率及水下推进器的性能，同时减少维修；同时对DO、ORP等目标进行智能监控，这是氧化沟技术发展的主要方向。（4）提高氧化沟的耐寒，减少占地面积和工程造价，使其得到更广泛的应用。 3.2氧化沟的特点 3.2.1氧化沟的工艺特点 （1）简化了预处理。氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法厂，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需要进行厌氧消化。 （2）占地面积少。因为在流程中省略了初沉池、污泥消化池，有时还省略了二沉池和污泥回流装臵，使污水厂总占地面积不仅没有增大，相反还可缩小。 （3）具有推流式流态的特征。氧化沟具有推流特性，使得溶解氧浓度在沿池长方向形成浓度梯度，形成好氧、缺氧和厌氧条件。通过对系统合理的设计与控制，可以取得较好的脱氮除磷效果。 （4）简化了工艺。将氧化沟和二沉池合建为一体式氧化沟，以及近年来发展的交替工作的氧化沟，可不用二沉池，从而使处理流程更为简化。 3.2.2氧化沟的技术特点 （1）构造形式的多样性。氧化沟沟的基本形式呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样。沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状，可以是单沟或多沟，多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠（如奥贝尔氧化沟），也可以是互相平行、尺寸相同的一组沟渠（如三沟式氧化沟），有与二沉池分建的氧化沟，也有合建的氧化沟。 （2）氧化沟的曝气设备的多样性。常用的曝气装臵有转刷、转盘和微孔曝气等。 （3）曝气强度的可调节型。氧化沟的曝气强度可以调节，其一是通过出水溢流堰调节堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装臵的淹没深度，改变氧量已适应运行的需要。淹没深度的变化对于曝气设备的推动力也会产生影响，从而也可对水的流速起一定的调节作用。其二是通过曝气器的转速进行调节，从而可以调整曝气强度和推动力。 4存在的问题 ① 工业废水经常不处理就直排或偷排进入城市下水道,致使污水厂进水水质波动大,并经常处在高负荷运行状态,这给污水处理厂的正常运行带来很大的困难,造成运行成本大幅度增加。如抽样调研中的某污水处理厂,在2002年5月和9月两次受到化肥厂排放高碱度、高氨氮工业废水和果汁厂排放高酸度工业废水的严重冲击,致使该厂的活性污泥两次全部死亡。该污水厂不得不重新培养驯化活性污泥,造成的直接损失约达60万元。② 城市排水管网设计和建设滞后,不能有效地收集服务

2

区内所排放的污水,导致一些污水处理厂实际处理水量达不到设计水量。③ 污水处理厂普遍存在运行费用不足的问题,导致不能正常运行。④ 国产设备的质量有待提高,事故发生率较高,使污水厂不能正常运行,增加了运行成本,影响了处理水质。⑤ 工艺设计方面存在一定的问题,如厌氧区水下搅拌器功率偏小,当混合液浓度增加时会出现混合不足的问题。混合推动不够易出现死角,造成厌氧区内污泥的淤积并发生厌氧反应,致使污泥腐化上浮。同时应指出,目前大部分采用氧化沟工艺的污水处理厂,其水下推进器的功率配臵偏低。 根据氧化沟污水处理厂的实际设计及运行情况,氧化沟工艺可以从以下几个方面加以改进:① 基本流态。充分利用氧化沟循环流动的基本特征,协调好除磷与脱氮过程中微生物对碳源争夺的问题;开发新沟型、新设备,方便氧化沟的运行管理。② 优化水力设计。着重研究解决氧化沟的水力设计问题,以期进一步优化池型及能量配臵,减少水力损失,节约能耗。③ 优化运行方式。进一步合理组织氧化沟的进水、曝气净化、沉淀分离及出水,同时合理组织氧化沟的充氧混合推流的运行方式。 5结语 氧化沟技术经过几十年的发展，在世界各地得到了广泛的发展和应用。国内外的应用情况证明，它是一种工艺简单，管理方便，投资省，运行费用低，稳定性高，出水水质好的污水处理技术。氧化沟对高浓度工业废水有很强的稀释能力，能够承受水质、水量的冲击负荷。更为重要的是，氧化沟在处理有机物的同时能将污水中的氮、磷去除，使出水水质能够满足对污水排放中氮、磷的高标准要求。结合我国国情，开展氧化沟工艺的研究并促使其在我国得到广泛应用，是一个重要而且很有意义的课题 二、完成任务的研究思路和方案 1污水处理的方法 城市污水处理一般采用生物法，而生物法中又以活性污泥法居多。根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，对处理能力在10×10在污水处理工艺中，活性污泥法是当前污水生物处理最成熟的、最主要的污水处理方法，其中比较常用的有，氧化沟法（OD）、SBR法、AB法、A2/O法、普通曝气法，依据处理水质的特点，选用合适的方法。而氧化沟工艺是一种污水在沟渠中做循环运动的、通过曝气转刷或转盘进行曝气的一种活性污泥工艺。除具有一般活性污泥法的优点外，还具有许多独特的特性： 1.流程简化，一般不需设初沉池。氧化沟水力停留时间和污泥龄较长，有机物去除较为彻底，剩余污泥高度稳定，污泥一般不需厌氧消化。 2．氧化沟具有推流特性，因此沿池长方向具有溶解氧梯度，分别形成好氧、缺氧和厌氧区。通过合理设计和控制可使N和P得到较好地去除 3．操控灵活，如曝气强度可以通过调节转速或通过出水溢流堰来改变曝气机的淹没深度；交替式氧化沟各沟间交替运行的动态控制等。 2几种氧化沟工艺的比较分析 氧化沟工艺作为一般生活污水处理流程中处理的关键环节或是特异性废水组合处理流程中的最后一级好氧处理，其处理效果的好坏直接影响着污水能否达标排放。因此，对影响氧化沟工艺的各种因素如占地面积、曝气设备能耗、经济效益等进行分析，来了解各种氧化沟工艺的优缺点、局限性等，对工程应用具有重要意义。经过几十年的发展和工艺改进，目前在我国工程应用中技术相对成熟、处理效果较好的氧化沟主要有卡鲁塞尔型、奥贝尔型、一体化氧化沟及T型、DE型氧化沟五种。 根据国内外的研究文献，各种氧化沟工艺的特点，可以得出以下结论： 卡鲁塞尔氧化沟处理效果好，由于采用了倒伞型立式表曝机。搅拌能力强，传氧效率高，减少了设备数量，易于管理和维护；节能效果显著。因此在所有氧化沟处理工艺中应用最为广泛。 奥贝尔氧化沟也是城市污水处理常见的一种工艺。在不增加水下推进器的情况下有效水深可达

3

4．2米左右。主要原因在于奥贝尔氧化沟沟渠的椭圆形结构，能够更有效地利用水流惯性，同时该氧化沟具有推流反应器的特性。去除有机物和氨氮效果更好。其主要缺点是能耗、投资成本、处理成本相对较高，不适于在经济落后的地区推广。 一体化氧化沟处理效果不是很好。主要原因有二：一是由于固液分离器和氧化沟渠的一体化设计，使出水易受水质、水量波动的影响，影响处理效果。二是对固液分离器的设计和安装要求较高，但工程上往往达不到要求。但一体化氧化沟也有显著的优点：由于省去了二沉池，占地面积小，污泥自动回流，管理更方便，能耗少，投资成本和运行费用较低。特别是在小城市和小城镇的污水处理、旅游景点的生活污水处理及类似情况下适合推广。 T型氧化沟和DE型氧化沟属于交替运行式氧化沟。容积利用率都比较低，因此使占地面积远远大于其它氧化沟工艺。如西安市北石桥污水处理厂采用的DE型氧化沟工艺，占地面积达到了285亩，单位占地面积1．26／m3。但正是由于这种交替式运行工艺的特点，提高了处理效率，同时脱氮除磷效果显著。如氨氮去除率>90％；总磷去除率>70％。 3基本方案的确定 本设计综合了，经过环境效益，经济效益，而厂址面积足够大，故选用卡鲁塞尔氧化沟为本设计工艺。 污水通过城市管网进人污水处理厂后经过粗格栅,去除漂浮物和大的悬浮物,进人集水井,通过潜污泵提升至细格栅,去除小的悬浮物再进人曝气沉砂池去除较大的无机砂粒然后进人生物处理段,在生物处理段先进人厌氧池,在厌氧池只有水下推进器起推流搅拌作用,不设曝气装臵,以消除回流污泥中的硝酸根,保证厌氧池内的绝对厌氧条件,因为聚磷菌只有在严格厌氧状态下,才能进行磷的释放,只有保证聚磷菌在厌氧时有效地释放磷才能使之在好氧时充分地吸收磷,保证磷的去除，再进入氧化沟,在氧化沟内设有搅拌器和表面曝气机使污水和回流污泥充分混合并提供足够的溶解氧,利用好氧微生物和兼氧微生物降解原水中的污染物达到预期的水质净化目标,出水经最终池沉淀后达排标排放。污泥经最终池沉淀后一部分回流到厌氧池前为氧化沟提供足够的菌种,另一部分排人浓缩池浓缩,经脱水机脱水后外运。 （根据《某市城市总体规划》，拟建设某市污水处理厂，集中处理该市A区的城市生活污水和工业3废水。该城市污水处理厂设计污水量40000m/d。进水水质:BOD5=130mg/L CODcr=240mg/L SS=200mg/L TN=35mg/L NH3-N=30mg/L出水水质:按《污水综合排放标准》中的一级标准，即BOD5≤20mg/L CODcr≤60mg/L SS≤20mg/L NH4-N≤15mg/L） 4