李成松开题报告Word文档格式.docx
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培养学生独立思考,独立设计方案,设计计算和绘图的能力;
培养学生撰写科技论文和英文翻译的能力。
二、应收集的资料及主要参考文献
[1]张自杰.《排水工程》(第四版).中国建筑工业出版社,2000.
[2]高俊发,王社平.《污水处理厂工艺设计手册》(第二版).化学工业出版社,2003.
[3]史惠祥.《实用环境工程手册:
污水处理设备》.化学工业出版社,2002.
[4]《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
[5]《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
[6]《城市污水处理工程项目建设标准》(2001.6)
[7]《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)
[8]《泵站设计规范》(GB/T50265-97)
[9]相关的地形图以及其他资料
三、毕业设计(论文)进度计划
起迄日期
工作内容
备注
2013.3.15-2013.3.25
2013.3.26-2013.4.5
2013.4.6-2013.4.30
2013.5.1-2013.5.30
2013.6
课题的准备阶段:
查找相关设计的规范及参考资料,完成英文翻译。
开题报告阶段:
确定污水处理工艺,完成本科毕业论文的开题报告。
工艺设计计算阶段:
完成污水处理工艺的设计计算书,并绘制草图。
本科论文完成阶段:
用CAD绘制工艺图,并完成本科毕业论文。
准备论文答辩。
开题报告(该表格由学生独立完成)
建议填写以下内容:
1.简述课题的作用、意义,在国内外的研究现状和发展趋势,尚待研究的问题。
2.重点介绍完成任务的可能思路和方案;
3.需要的主要仪器和设备等;
4.主要参考文献。
1、目的、意义及研究现状
1)目的意义:
污水作为第二水源,可以缓解水资源的紧张问题,由于全球性水资源危机正威胁人类的生存和发展,世界上的许多国家和地区已对污水处理回用做出整体规划,把经过处理后的再生污水作为一种新水源,以缓解水资源的紧张问题。
污水经过适当处理后重复利用,可促进谁在自然界中的良性循环。
城市污水就近可得,易于收集传送,水质水量稳定可靠,处理简单易行,作为第二水源比雨水和海水可靠得多。
污水处理工程是改善生态环境,保护人民身体健康,造福人类的环境保护工程。
潜山县污水处理工程的建设,将通过逐步完善污水收集系统,促使老城区的污水截流以及新城区的雨污分流工作顺利进行。
同时,将城市污水集中收集处理、达标排放,保护地表水免受污染。
本人在此次设计中,获益匪浅,不仅把大学所学专业知识综合运用联系起来,还锻炼了自己独立思考,独立设计的能力。
通过毕业设计,能够熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤,可在不同程度上提高调查研究,查阅文献,收集资料和正确熟练使用工具书的能力,提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力;
技术经济分析和组织工作的能力;
提高总结,撰写设计说明书的能力等。
2)研究现状:
目前生活污水处理采用各种技术手段,将污水中所含的污染物质(在物理污染方面如水温,色度和固体;
在化学方面如酸碱度,氮,磷,无机盐类和重金属,离子等;
在有机物污染方面如碳水化合物,蛋白质与尿素,脂肪和油类,酚,有机酸碱,有机农药与取代苯类化合物,在生物污染方面,如细菌和病毒,进行分离去除,回收利用或将其转化为无害物质,使污水得到净化,达到有关排放或利用水质的标准。
处理方法有物理处理法,利用筛滤法,沉淀法,过滤法,气浮法,上浮法和反渗透法去除水中呈悬浮状态的固体污染物质,化学处理法,利用中和,混凝,电解,氧化还原,汽取,萃取,吸附,离子交换和电解析等方法分离回收污水中处于各种形态的污染物质,生物化学处理法,利用微生物的代谢作用,使污水中呈溶解,胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。
在我国目前的城市污水处理厂中,有80%以上的都是采用活性污泥法,不到20%采用稳定塘法、土地处理法及一级处理等。
随着对水资源质量要求的提高,使得城市污水处理厂不得不开发许多改进型的工艺技术,如A/O法、氧化沟法、SBR法等。
这些改进的工艺技法在我国被广泛运用。
2、思路和方案介绍
1)设计任务
本工程污水处理规模为40000m3/d,处理后尾水排入某河,最后排入长江或农业灌溉,执行《城镇污水处理厂污染排放标准》(GB18918-2002)中一级B排放标准。
2)设计进出水水质
表1设计进出水指标表
水质
进水(mg/L)
出水(mg/L)
去除率(%)
CODcr
330
≤60
81.8
BOD5
170
≤20
88.2
SS
220
90.9
NH3-N
28
≤8
71.4
TN
35
42.9
TP
3
≤1.0
66.7
3)设计内容
根据某县进出水水质排放标准确定该县废水处理工艺流程;
根据选定的工艺流程,选定各类生产构(建)筑物的形式和设备及其工艺设计计算;
污水处理工程内各类管道的定线和水力计算;
污水处理工程内辅助建筑物及其它设施的选定;
污水处理工程的平面布置和高程布置及相关图纸绘制。
4)设计处理方案确定
1.污水处理工艺比选
(1)本次设计所处理的污水具有如下特点:
(a)BOD5/CODCr=170/330=0.52,说明废水可生化性很好;
(b)废水N、P含量较高,出水N、P应符合要求。
(2)针对以上特点,要求污水处理系统应该具有以下功能:
(a)具有一定的BOD5去除能力;
(b)具备一定的脱N除P功能,使出水N、P达标;
(c)使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。
(3)生化处理工艺选择
目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟,A2/O法,A-B法,SBR法等。
为了选择最合理的处理工艺,有必要按使用条件,排除不适用的处理工艺后,再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。
氧化沟工艺,A2/O工艺和CASS工艺三种工艺均能达到处理要求。
在设计可行性分析阶段,对氧化沟工艺,A2/O工艺和CASS工艺的比较分析:
(a)A2/O工艺
一般在A2/O工艺中,为同时实现脱氮除磷的要求,必须满足如下条件:
BOD5/TKN=5-8实际进水中:
BOD5/TKN=170/60=2.8<
5
BOD5/TP≥15BOD5/TP=170/4.5=37≥15
通过比较,采用传统A2/O工艺,脱N所需碳源不足,影响脱氮效果,为此采用倒置A2/O工艺。
污水先进缺氧段再进厌氧段,或厌氧、缺氧段同时进水,这样既解决了缺氧段的碳源不足的问题,使脱氮能够很好的进行,同时也有利于除磷,聚磷菌在厌氧段释放磷,同时聚集能量,利用厌氧段聚集的能量,在好氧段进行好氧吸磷过程,厌氧段结束后立即进入好氧段,能够使聚磷菌在厌氧段聚集的能量,充分用来吸磷,加强了除磷过程。
(b)CAST工艺
该工艺是在SBR工艺基础上发展而来的,增加了厌氧段、缺氧段,可实现脱N除P。
运行简单,可实现自动化控制。
(c)氧化沟工艺
氧化沟工艺目前在城市污水处理方面应用最为广泛,处理工艺成熟,结构、设备简单,管理运行费用低。
表2.4CAST工艺与氧化沟工艺比较
方案一(CAST工艺)
方案二(卡鲁塞尔氧化沟)
单池间歇多池连续。
多座反应池交替运行保持进、出水连续
连续进水,连续出水。
有机物降解与沉淀在一个池子完成,无需设独立的沉淀池及其刮泥系统。
在氧化沟中完成有机物降解,在沉淀池中进行泥水分离,需设独立的沉淀池和刮泥系统。
通过每一个周期的循环,造成有氧和无氧的环境,对氮和磷有很好的去除效果。
氧化沟系统两个沟道勾到内分段曝气,脱氮效果好,除磷效果一般。
固体停留时间较长,可抵抗较强的冲击负荷。
较长的固体停留时间,可抵抗冲击负荷。
污泥有一定的稳定性
采用鼓风曝气,曝气器均布池底,动力效率高;
能耗低;
间歇运转须采用高质量的膜式曝气器,设备的闲置率较高,曝气器寿命较短,维修及维护量大。
采用表面曝气,设有水下推进器;
设有转刷曝气设备,转刷分点布置;
设备少,管理简单,维护量小,但能耗较高。
自动化水平高,对电动阀门等设备的可靠性需求高,控制管理复杂。
设备少且经久耐用,控制管理简单。
自控系统编程工作量较大,PLC硬件费用高,自动化水平较高,劳动强度较低,对操作人员的素质要求较高,总设备费用较高。
自控系统编程工作量较小,PLC硬件费用低,自动化水平较低,劳动强度较高,对操作人员的素质要求较低,总设备费用较低。
(4)氧化沟工艺与A2/O工艺相比,具有如下优势:
(a)工艺流程简单,处理构筑物少,机械设备少,运行管理方便。
与A2/O法比较,可不设初沉池,没有混合液内回流系统,由于污泥相对好氧稳定,一般不设污泥的厌氧消化系统。
(b)A2/O工艺由于停留时间较短,剩余污泥的稳定性较差,一般需要污泥消化和浓缩过程,这不利于除磷,生物除P是通过聚磷菌在好氧条件下,过量吸P而使废水中的P得到去除的,最终P随聚磷菌进入剩余污泥中除去,剩余污泥长时间处于厌氧状态,将导致聚磷菌吸收的P重新释放出来,影响除P效果。
氧化沟的水力停留时间较长,污泥泥龄较长,具有延时曝气的特点,悬浮有机物在沟内可获得较彻底的降解,污泥在沟内达到相对好氧稳定,剩余污泥量少,根据国内外经验,氧化沟不再设污泥厌氧消化处理系统,剩余活性污泥只须经机械浓缩、脱水即可利用或污泥后处置,简化了污泥后序处理程序。
污泥在进行机械浓缩、脱水过程中,停留时间很短,基本没有污泥中磷的释放问题。
(c)转碟曝气,混合效率较高,水流在沟内的速度最高可达0.6-0.7m/s,在沟道使水流能快速进行有氧、无氧交换,交换次数可达500-1000次,可同时进行有机物的降解和氮的硝化、反硝化,并可有效的去除污水中的磷。
沟道的这种脉冲曝气和大区域的缺氧环境,可以较高程度地实现“同时硝化反硝化”的效果。
(d)污水进入氧化沟,可以得到快速的有效的混合,由于池容较大,缓冲稀释能力强,耐高流量,高浓度的冲击负荷能力强,具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势,对难降解有机物去除率高,出水水质稳定。
(e)供氧量的调节,可以通过改变转碟的转速、浸水深度和转碟安装个数等多种手段来调节整体供氧能力,使池内溶解氧值经常控制在最佳值,保证系统稳定、经济、可靠的运行。
(f)曝气转碟由高强度玻璃钢制成,使用寿命可达20年以上,独特的结构设计使其具有较高的混合和充氧能力,新型转碟曝气机可以使氧化沟的工作水深达到5.0米以上。
氧化沟转碟曝气机工作在水面上,而且安装的数量少,安装、巡检、维修方便,可以即时发现了解设备运行情况,随时解除存在隐患。
而A2/O法所用的鼓风曝气设备使用寿命短,目前市场上的曝气器一般正常使用2-3年左右,而且会随着使用时间的增长效率降低。
曝气器位于池底,日常无法了解水下设备运行状况,检修或者更换都需要放空,这会给污水厂的运行带来很大的不便。
通过对以上三种工艺的比较,可以看出,这三种工艺都能达到要求,各具优势,但考虑到城市现状和对工作人员的要求,最终选择工艺成熟、应用广泛的氧化沟工艺作为此污水处理厂污水生化处理主体工艺。
(5)氧化沟工艺的选择
目前用于处理城市污水的氧化沟主要有以下几种:
(a)三沟式氧化沟
三沟式氧化沟工艺有两个边沟,一个中沟,当一个曝气时,另外两个作为沉淀池使用。
一定时间后改变水流方向,使两沟作用相互轮换,中沟则连续曝气,三沟式氧化沟无需污泥回流装置,如果条件合适,还可以进行反消化。
缺点:
进、出水方向,溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统;
自控系统要求管理水平高,稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。
由于侧沟交替运行,设备利用率较低。
(b)一体化氧化沟
一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内,即氧化沟的一个沟内设沉淀槽,在沉淀池两侧设隔板,底部设一导流板。
在水面上设集水装置以收集出水,混合液从沉淀池底部流走,部分污泥则从间隙回流至氧化沟。
一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体,免除了污泥回流系统,但其结构有待进一步完善。
(c)奥贝尔氧化沟
2)奥贝尔氧化沟工艺:
奥贝尔氧化一般沟由三个同心的椭园形沟道组成,污水经与回流污泥混合后由外沟道进入系统,由外沟道进入中间沟道然后再进入内沟道,在各沟道循环达数十到数百次,最后经中心岛的可调堰门流出,至二沉池。
在各沟道横跨安装有不同数量的水平转碟曝气机,进行供氧作用,并兼有较强的推流搅伴作用。
内沟道的容积约为总容积的15%~20%左右,需要较高的溶解氧值(2.0mg/L左右),以保证有机物和氨氮有较高的去除率;
中间沟道容积一般为25%~30%左右,溶解氧控制在1.0mg/L左右,作为“摆动沟道”,可发挥外沟道或内沟道的强化作用;
外沟道体积占整个氧化沟体积的50%~55%左右,溶解氧控制趋于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用。
外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右,但80%以上的BOD能在外沟道中去除。
由于外沟道绝大部分区域溶解氧值为0.0mg/L,其溶解氧的平均值很低,所以,氧传递作用是在亏氧条件下进行的,故氧的传递效率有所提高,能有一定的节能效果。
加之外沟道所具有的独特特点,能够同时进行同时硝化与反硝化作用,节能效果更为明显。
中沟道起到互补调节作用,提高了运行的可控性和可靠性。
内沟道作为出水的最终关,一般应保持较高的溶解氧,但内沟道容积最小,能耗相对较低。
奥贝尔氧化沟独特的构造和机理,使之以较节能的方式从而获得稳定的处理效果。
奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。
在外沟道形成大区域的缺氧和交替的耗氧环境,较高程度地同时进行硝化和反硝化作用,即使在不设内回流的条件下,也能获得较好的脱氮效果。
奥贝尔氧化沟具有完全混合式和推流式两种流态的优点。
对于每个沟道内来讲,混合液的流态基本为完全混合式,具有较强的抗冲击负荷能力;
对于三个沟道来讲,沟道与沟道之间的流态为推流式,有着不同的溶解浓度和污泥负荷,兼有多沟道串联的特性,有利于难降解有机物的去除,并可减少污泥膨胀现象的发生。
奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟,其表面密布凸起的三解形齿结,使其在与水体刚接触时就将污水打碎成细密水花,具有较高的动力效率和充氧能力。
通过改变曝气机的浸水深度、旋转方向、转速以及开停数量,可以调整电耗水平和供氧能力。
尤其是蝶片具有可方便拆装性能,更为优化运行提供了简便手段。
另一方面,由于转碟具有极强的推流和整流能力,使氧化沟有效水深可达4米以上,即使因优化控制需要而需减少曝气机运行台数时,一般也不会发生沉淀现象,这是曝气转碟和奥贝尔型氧化沟所独具的优点。
(d)Carrousel型氧化沟:
传统的Passveer单沟型氧化沟和Carrousel型氧化沟不具备脱氮除磷功能,但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池,在沟体内增设缺氧区,形成新的改良型氧化沟,便具备了生物脱氮除磷的功能。
Carrousel氧化沟为多沟串联系统,沟体内存在着缺氧区和好氧区,但是缺氧区要求充足的碳源及缺氧条件,却不能被很好地满足,因此,脱氮效果不是很好。
为了提高脱氮效果,荷兰DHV公司通过研究,在沟内增加了一个预反硝化区,从而发明了Carrousel2000型氧化沟工艺。
Carrousel2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区(又称前反硝化区)。
全部回流污泥和10~30%的污水进入厌氧区,在缺氧和10~30%的碳源条件下,可使回流污泥中的残留硝酸氮完成反硝化,为后面的绝氧池创造绝氧条件。
同时,厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA,聚磷细菌获得VFA后将其同化成PHB,所需能量的来源于聚磷微生物的水解,还会导致磷酸盐的释放。
厌氧区出水进入绝氧区,其内部安装有搅拌器,所谓绝氧就是池内混合液中既无分子态氧,也无化合物态氧(硝酸根),在绝氧环境下,70~90%的污水能提供足够的碳源,使聚磷细菌能充分释磷。
绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统,进一步完成去除BOD、脱氮、除磷的任务。
最后,混合液在氧化沟富氧区排出,在富氧环境下聚磷细菌吸收过量的磷,将磷从水中转移到污泥中去,随剩余污泥排出系统。
这样,在Carrousel2000氧化沟系统内,较好的同时完成了去除BOD、COD以及脱氮除磷任务。
Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置,为使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动,曝气和搅动装置将以水平速度向混合液传递。
因此氧化沟具有特殊的水力学流态,既有推流式反应器的特点,又有完全混合式反应器的特点,沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。
氧化沟断面为矩形或者梯形,平面形状大多为椭圆形,沟内水深一般在2.5~4.5m,宽深比为2:
1,亦有水深达7m的,沟中水流的平均速度为0.3m/s。
氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、射流曝气器、曝气转刷或转盘、导管式曝气器以及提升管式曝气机等,近年来配合使用的还有水下推动器。
综合采用该工艺的昆明第一污水厂、长沙市第二污水净化中心及漯河市污水处理厂的运行效果可见:
经过Carrousel2000系统处理后,BOD、COD、SS的去除率均达到了90%以上,TP的去除率达到了90%,TN的去除率也达到了80%。
卡鲁塞尔式氧化沟工艺能充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性,把好氧区和缺氧区有机结合起来,实现无动力回流,节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。
本设计选择厌氧池+氧化沟处理工艺,在每座氧化沟前都设置了厌氧池,实现了“厌氧-好氧-缺氧”一体化,具有除磷脱氮和抗冲击负荷能力强、运行管理方便等优点。
因此,本设计采用卡鲁塞尔式氧化沟工艺。
3、工艺流程说明
根据以上工艺选择,确定污水处理和回用及污泥处理工艺如下:
图1工艺流程图
由市政污水管网送来的污水首先进入污水厂的粗格栅井内,经粗格栅去除较大的漂浮物后,进入提升泵站的吸水井。
污水经提升后至细格栅,进一步拦截和去除污水中细小悬浮物,再经过沉砂池沉砂,分离并去除污水中砂粒。
经上述预处理后的污水与回流污泥一起进氧化沟厌氧区,进行生物除磷并改善污水沉降性能;
厌氧区出水再入氧化沟缺氧区和好氧区,进行反硝化反应和硝化反应,使污染物得到降解。
生化处理后的污水自流入二沉池,进行固液分离。
二沉池出水经紫外线消毒杀死污水中的病菌后达标排入接纳水体。
2.污泥处置
污泥处置方式主要有填埋、农林利用以及焚烧。
采用什么样的方式宜根据各地的实际情况具体对待。
填埋处置污泥简单方便效果好,缺点是:
(1)浪费了污泥中的N、P、K。
(2)处理费用高。
(3)占用大量土地资源并有可能污染地下水水源
焚烧处置污泥减量化和稳定化效果好,但焚烧过程中形成烟雾和灰烬,影响局部环境空气质量。
污泥中含有丰富的氮、磷、钾和有机物分解产生的腐殖质等营养成份,是一种很好的有机肥料。
用于农林用肥,可变废为宝,节约运行费用。
以下为三种处置方式优弊比较:
选择有效的污泥处置方法,是兼顾环境生态效益与处置技术,经济效益之间的均衡。
一种有效的、适合本地具体情况的污泥处置方法应该是能满足环境卫生要求的,社会能接受的以及经济上有效的。
通过以上的分析,无论是从经济因素还是从肥效利用因素出发,污泥的土地利用特别是农用都是一种符合我国国情的处置方法。
焚烧法虽然是最佳的污泥减量化方式,但其运作成本较高,无疑给潜山县财政支出增加难度,对污水产业化也是不利的。
根据以上分析,推荐采用剩余污泥与城市垃圾一起卫生填埋作为推荐采用剩余污泥与城市垃圾一起卫生填埋作为本次设计的污泥处置方式。
同时应对剩余污泥进行相应检测,如其成份满足农林利用要求,可积极推进土地利用作为污水处理厂剩余污泥的辅助处置方式
指导教师评语:
(建议填写内容:
对学生提出的方案给出评语,明确是否同意开题,提出学生完成上述任务的建议、注意事项等)
指导教师签名:
20年月日
毕业设计过程记录表(教师填写)
序号
检查
时间
内容
指导教师阶段检查评语
(要指出该阶段存在的问题及解决的方法)
指导教师
签名
1
月
中
旬
1.资料
收集
情况
2.开题
报告
完成
3.外文
翻译
年月日
2
4
上
1.检查
学生
投入
2.设计
论文
进展
1.总体
任务
是否
过半
2.院系
中期
意见
3.存在
问题
及
采取
措施
6
1.审查
质量
注意
英文
摘要
部分
2.答辩
前的
准备
情况
备注:
指导教师应按要求和时间段及时填写,该表格由学生保管,留在毕业设计(论文)现场随时接受校、院两级督导组检察。
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