污水处理工艺研究及发展情景_毕业论文 18页

'威海职业学院毕业论文污水处理工艺研究及发展情景系部生物与化学工程系专业应用化工技术 设计题目污水处理工艺研究及发展情景毕业论文指导教师评语：成绩：指导教师签名：年月日教研室复审意见：成绩：复审人签名：职称：年月日系部终审意见： 公章年月日答辩情况记录：答辩委员会（或小组）评语：成绩：主持答辩人签名：职称：年月日 摘要随着全球经济的发展，水质污染问题己越来越受到人们的关注，水是城市生存和发展的命脉。治理水污染，保护水资源，不仅是当今世界性的问题，更是我国城乡普遍面临的当务之急。城市污水是城市下水道系统收集到的各种污水，是一种混合污水。城市污水必须经过处理达到相关排放标准才能排放水体，避免造成水体污染。目前,中小城市的污水排放量约占全国污水排放总量的一半以上,随着未来50年城镇建设的快速发展,生活污水的排放量将会数倍、甚至十几倍的增加,势必加剧水环境的恶化。因此，城市污水处理厂处理水再利用时，应按照使用目的执行相应的水质标准和确定相应的废水深度处理工艺。国家已把城市给排水列为基本建设领域重点支持的产业，污水的资源化、污水的再生利用，既提高了水的利用率又有效地保护了水环境，有利于实现城市水系统的健康、良性循环，从长远来看，这将是有效地解决我国水资源短缺和水环境恶化问题的优化途径。关键词：城市生活污水处理工艺CASS工艺 目录1.概述41.1课题来源41.2课题意义42.国内外领域现状52.1国内现状52.2国外现状...........................................63.调研情况83.1城市污水工艺简介83.2处理工艺的优选133.2.1常规活性污泥法和氧化沟、SBR工艺的比较133.2.2氧化沟、SBR工艺的比较133.2.3最终工艺的确定134.结论19参考文献20结束语211.概述1.1课题来源 经过近50年的发展，水工业设备学科已经逐步走向完善。污水处理机械设备有通用机械设备和专用机械设备两大类。此课题便根据之前学过的专业课，自己的调研以及与指导老师的商议而定。1.2课题意义近20年来，通过借、贷款项目国内一些污水处理厂出现了不同国别的一些构造新颖、结构轻巧、技能环保低耗的新型先进设备，使污水处理设备行业的制造者和研究者注意到这些新型设备除了机械功能齐全、运行可靠之外，还能充分符合新工艺的开发，满足工艺高水准的要求，并能改变原工艺中一些边界条件的限制。这些设备不仅从运动激励及机械结构上比较同类设备有了一些质的变化，而且在一定意义上给工艺的创新与变革提供了可能和保证。在新世纪之初，我国的环保治理和水工业处于快速发展的形式与机遇，处于对高效设备的要求，同时又受到资金的限制，在原有水工业设备生产的基础上，研制国内高水平的污水处理设备成为当务之急。如何利用这个契机将我国的污水处理设备的水平提高到心的高度，这竟是给水排水学者、水工业设备工作者和企业制造商所面临的新机遇和新问题。但是，也要清楚地看到，目前我国的污水处理设备与国外的差距大于水工艺与国外的差距：污水处理专用设备的理论研究、制造与国外的差距又大于通用设备和国外的差距，这将是我国水工业产业工作者所担负的重任。所以，要提高我国污水处理产业化的水平，关键是要提高污水处理设备装备水平，特别是要提高污水处理专用机械设备的水平，这是我国水工业设备产业的当务之急。2.国内外领域现状2.1国内现状 在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。（1）水资源短缺中国尤其严重，是世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化；90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%---70%是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。（2）水体污染严重我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染.（3）资金问题导致设施落后我国城市污水处理事业开始于1921年。近几年来随着经济的发展，水污染控制所面临的问题也愈加严重，目前不仅大、中、小城市建设污水厂，还有些郊区县也建设污水厂，然而，同先进国家相比，我国城市及机械化、自动化程度上，还都存在着技术政策要求，城区人口达50万以上的城市，必须建立污水处理设施；在重点流域和水资源保护区，城区人口在50万以下的中小城市及村镇，应依据当地水污染控制要求，建设污水处理设施。在宪法中也有明文规定，并组建了许多工厂，许多产品已系列化了，但自动化仪表，检测仪与国外差距还很大，资金不足仍是根本性问题。 展望目前，有关我国城市废水处理的主要问题是如何发挥投资效益，即能不能使有效的资金用于污水处理，应优先考虑工业废水与城市废水的合并处理，规定工业废水进入城市下水道的水质标准，并在厂内进行必要的预处理，以控制并处理容易造成的问题，运行费用共同负责，可按水量、水质合理分摊。随着国家建设的发展和经济实力的增加，不断扩大提高城市污水处理能力。城市污水厂的建设可以以少到多，从低级到高级。结合我国实际，尽量开发高效、低耗的处理技术，以便在财力、物力不充足的条件下，经济有效地解决水污染治理的问题。2.2国外现状在20世纪60年代末，世界各国给排水工程建设的重点均放在城市供水，因此给排水机械设备的发展则以大型的城市给我水工程及分散式的小型工业废水处理为主，非排水机械设备以通用机械设备为主。由于对水质的要求也不是非常之高，仪器仪表也比较简单。进入了70年代，为了适用工业化的发展和人民生活水平的提高，工业发达国家的供水普及率已经相继达到85%-95%，人均生活用水量达到了200-300L/(人·d)。工业化的飞速发展，用水量的与日俱增，同时也带来了严重的水质污染问题，直接威胁到人民的生命健康和人类的发展生存。19世纪以来，经济发达的国家相继出现了环境污染和社会公害问题，许多国家的河湖水域解氧降低，水生物减少，甚至绝迹。由于水环境污染，人们发病率增加，政府开始认识到加强污水处理的必要性，并投以大量资金兴建污水处理工程。经过30多年的大力整治，付出巨大代价，才基本控制了形势，使水生物恢复生长，水环境得到改善。这种污所造成的损失是极大的，教训是深刻的。为此，各国政府对于污水处理工作极为重视，从法律和建设资金上给予保证，并不断开拓新技术，使城市污水处理事业得以迅速发展。美国是目前世界上污水处理厂最多的国家，平均5000人就有1座，其中78％为二级生物处理厂；英国共有处理厂约8000座，平均7000人1座，几乎全部是二级生物处理厂；日本城市废水处理厂约630座，平均20万人l座，但其中二级处理厂及高级处理厂占98．6％；瑞典是目前污水处理设施最普及的国家，下水道普及率99％172上，平均5000人1座污水处理厂，其中91％为二级生物处理厂。这些国家的经验表明，大力兴建有了明显改善；日本不符合环境标准水域，已从1971年的0.6％下降到1980 年的0.05％；欧洲莱茵河的有机污染已基本控制，部分河段水质明显改善，鱼类复生；英国泰晤士河绝迹了100多年的鱼群又重新出现，目前已达119种。截至上世纪70年代，发达国家基本上普及二级处理但是二级处理耗能多，运行费用高，基建投资也不低。发展中国家普遍“建不起”，或是“养不起”，因此纷纷寻求适用于本国国情的经用的高昂引起了众多的非议，据悉，美国投资超过10亿美元，因此他们也在大力研究新技术或改革传统的流程。3.调研情况3.1城市污水工艺简介城市生活污水的主要污染物是有机物。针对生活污水，目前国内外主要采用生物法 。生物法包括活性污泥法、生物滤池两大类，又以活性污泥法为主，活性污泥法有很多种型式，即传统活性污泥工艺、AB工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺、A/O工艺、A2/O工艺等。（1）传统活性污泥法工艺：使用最早的工艺，它去除有机物的效率很高，在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理，对消除污水和污泥的污染很有效，而且能耗和运行费用都比较低。但是它对氮磷的去除效率不高。（2）AB法工艺：采用吸附和传统活性污泥法的两次生化处理，工艺单元构成复杂，污泥不稳定，建设投资和处理成本高。该法是针对高浓度污水而设计的特殊场合的处理工艺。 （3）氧化沟工艺：氧化沟又名氧化渠，在我国的应用最早可以追溯到五十年代初期，由于该工艺简单、好管理，在我国得到速度推广和应用。沟体的平面形状呈环形、长方形、L形、圆形或其他形状，具有独特水力学特征和工作特性。和传统的活性污泥法相比，氧化沟工艺明显可以节省掉调节池、初沉池和污泥消化池，流程简单化，而且出水水质比以前要好，操作企业也比较方便，运行费用还比较节省。具有较好的处理效果。氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池，氧化沟提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力，一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍，水在沟内的停留时间较长，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。我国自20世纪80年代起也相继采用此工艺处理各类城市污水，取得了良好的效果。并在实践中发展演化成多种形式，如T型氧化沟和DE型氧化沟、Orbal氧化沟。T型三沟式氧化沟集缺氧、好氧和沉淀于一体，交替进行反应和沉淀，流程简洁，具有生物脱氮功能。Carrousel氧化沟兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，但水深不宜过大，充氧动力效率低，不具备脱氮除磷功能。 （4）A2/O工艺：目前生物除磷脱氮工艺中应用较多一种方法，是最简单的同步除磷脱氮工艺，利用厌氧、缺氧、好氧实现有机物的降解过程，原污水首先进入厌氧区，转化为小分子发酵产物。随后废水进入缺氧区，达到同时去碳和脱氮的目的。释放能量可供本身生长繁殖，吸收周围环境中的溶解磷，有机物经厌氧区、缺氧区后，浓度已相当低。A2/O工艺总水力停留时间小于其它同类工艺，厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群地繁殖生长，因此脱氮除磷效果非常好。可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，对较高浓度和较低浓度均能得到良好的处理效果。 （5）SBR工艺：我国80年代开始对SBR进行研究，应用已比较广泛。如：昆明市日处理污水量最高可达30万吨的第三污水处理厂，采用SBR法，出水水质稳定，达到了设计标准；天津经济技术开发区污水处理厂所采用的SBR法的变形工艺，是中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。传统SBR法处理污水是将连续流工艺中污水先进入反应池，进水时形成厌氧、缺氧，然后进入沉淀池泥水分离，曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀。这种方法不需要回流污泥，无专门的厌氧区、缺氧区、好氧区，分时段进行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程，沉淀性能好，有机物去除效率高，提高难降解废水的处理效率，抑制丝状菌膨胀，不需要二沉池和污泥回流、工艺简单。适用于中、小型污水处理厂。随着SBR法的不断改进，SBR法发展成多种改良型：ICEAS法、CAST法、Unitank法和MSBR法。这几种方法与传统SBR法不同之处在于通过设置多座池子，轮流运转，间歇处理。这几种方法虽有它的优点，但每座池子都需安装曝气设备，水头损失大，设备利用率低，投资大，自动化程度相当高。 （6）生物接触氧化法工艺：该工艺管理较简单、节能，在我国也得到广泛地应用，该工艺采用接触氧化池，已经充氧的污水浸没全部填料，通过曝气，在微生物新陈代谢的作用下，污水中有机物得到去除，污水得到净化去除效果明显。优点是：池内充氧条件好，可以达到较高的容积负荷，不需要设污泥回流系统，不存在污泥膨胀问题，运行管理简单，对水质水量的聚变有较强的适用能力。生物接触氧化处理技术的主要缺点是：受设计参数和工艺布置的限制，如设计活运行不当填料可能堵塞，此外布水曝气不易均匀，可能在局部出现四角。该氧化法目前仅仅在工业废水或小规模生活废水中得到应用。3.2处理工艺的优选3.2.1常规活性污泥法和氧化沟、SBR工艺的比较常规活性污泥法适用于中等负荷的大型污水处理厂。氧化沟法、SBR法的基建费用低，运行费较高。规模越小，氧化沟、SBR的总处理费用越低。因此，对于中小型污水处理厂而言，氧化沟、SBR在经济上有益。氧化沟、SBR 工艺一般不设初沉池和污泥消化池，处理单元比常规活性污泥法少50%以上，操作管理简化；且设备国产化程度高，价格低。3.2.2氧化沟、SBR工艺的比较基建费用：SBR是合建式。地价高有利于SBR。运行费用及曝气方式而言，氧化沟采用机械式，SBR通常用鼓风机式，后者比前者省电；SBR工艺是变水位运行，增大了扬程，因而电耗要比氧化沟工艺小一些，运行费用也要低一些。SBR工艺的自控要求较高。就出水水质而言，氧化沟是动态沉淀，SBR是静态沉淀，后者沉淀效率更高，出水水质更好。但SBR工艺也有一些缺陷。如下：①连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池。②对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。③无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。④设备的闲置率较高。⑤污水提升水头损失较大。⑥如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。3.2.3最终工艺的确定工艺的选择和设计应满足一下原则（1）结合污水处理站接纳污水水质水量的实际情况，选择处理构筑物形式和设计参数，确保污水处理系统在运行中具有较大的灵活性和调整余地，以适应水质水量的变化。（2）处理系统采用经工程实践证明是行之有效、技术经济效益明显、适应性强、管理简单、效果稳定的型式，充分保证处理后出水达标排放。（3）污水和污泥处理设备选用新材料、低能耗、高效率、易维护、性能价格比好的产品。（4）控制管理按处理工艺过程要求尽量考虑自控，降低运行操作的劳动强度，使污水处理站运行可靠、维护方便，提高污水处理站运行管理水平。（5）充分利用现有条件，因地制宜节约占地和减少工程投资。4.结论 本文在比较了我国城市污水处理几种典型工艺的基础上，概括分析对比了传统活性污泥工艺、AB工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺、A/O工艺、A2/O工艺等工艺的优缺点，根据对比结果，CASS工艺比较适合处理城市生活污水。本工艺可达到以下效果：（1）以CASS作为核心处理城市生活污水处理工艺，将污水经过一系列处理后，出水可达到国家一级B排放标准后排放。（2）CASS工艺城市污水处理工艺运行灵活，设备及构筑物较少，运行简单，投资和运行费用少。实践证明，CASS工艺日处理水量小则几百立方米，大则几十万立方米，只要设计合理，与其它方法相比具有一定的经济优势。它比传统活性污泥法节省投资20%-30%，节省土地30%以上。当需采用多种工艺串联使用时，如在CASS工艺后有其它处理工艺时，通常要增加中间水池和提升设备,将影响整体的经济优势，此时，要进行详细的技术经济比较，以确定采用CASS工艺还是其它好氧处理工艺。通过对城市污水处理工艺的调查研究和比较，除了了解了各项工艺的优缺点，国内外的城市污水处理现状外，国家政府现在已经让经济发展与污水处理事业协调发展，扶植国内环保产业（污水处理行业）的发展，多方筹资加速污水处理厂的建设，以最短的时间控制、治理已造成污染的水环境，改变污水处理行业的运营机制，由事业型向企业经营型转变，加强污水处理工艺选择参谋机制，为各地区污水处理厂建设的工艺审查把关，政府应也给予了污水处理行业优惠的政策，使得再生水回用，污泥最终处置向无害化、资源化方向迈进，建设起了环保型的污水处理厂，并加强了水环境的宣传提高全民水的忧患意识。 参考文献[1]王爱民、张云新，环保设备及应用。化学工业出版社2004[2]王燕飞，水污染控制技术。化学工业出版社2008[3]成官文，水污染控制工程。化学工业出版社2009[4]金兆丰、余志荣，污水处理组合工艺及工程实例。化学工业出版2002[5]高峻发、王社平，污水处理厂工艺设计手册。化学工业出版社2003[6]张希衡，水污染控制工程（第2版）。冶金工业出版社2002[7]史忠祥，实用环境工程手册-污水处理设备。化学工业出版社.2002.[8]高峻发、王彤，城镇污水处理及回用技术。化学工业出版社2003[9]郭茂新，水污染控制工程学。中国环境科学出版社2005[10]韩洪军，污水处理构筑物设计与计算。哈尔滨工业大学出版2002.4 结束语经过数月的忙碌和努力，本次的毕业论文已经接近尾声。作为一个专科生，由于缺少经验和工程上的知识，难免有很多的地方考虑得不周全，而且在写作论文过程中也遇到了许多的困难和问题，但是本次论文得到了老师和多位同学的帮助，才得以顺利完成。陈老师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远，不仅使我树立了远大的学术目标、掌握了基本的研究方法，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在陈老师的指导下完成的，倾注了陈老师大量的心血。在此，谨向陈老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！在写作论文过程中，需要查阅大量的资料。在查找资料的过程中得到了同学们的帮助，分享了他们的资料。在遇到的一些自己不懂的问题时，与他们一起讨论，发挥我们所学的知识解决问题。特此向给予我指导和帮助的各位老师和同学致以深深的感谢。'