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1. 研究目的与意义（文献综述）
1.选题的目的和意义
1.1目的和意义
我国是一个人口大国，但是我国同时也是一个水资源十分短缺的国家，特别是我国北方地区水资源短缺的危机十分突出，已成为社会经济发展的重要制约因素。水资源短缺、分布不均衡，水资源开发过度，水资源严重污染以及水资源的大量浪费是我国当前的水资源现状。解决我国水资源危机最好的办法应该是水资源的可持续利用。只有在发展给水的同时，同步发展排水和污水、废水处理，才能保护水环境，使水资源的可持续利用成为可能。对排放的城市生活污水进行净化，改善水质，使之无害化、资源化，就能实现水的良性循环，既减少了对水资源的需求，又减少了对水资源的污染，可谓是一举两得。
2. 研究的基本内容与方案
2.研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 2.1设计内容该污水处理站位于湖北秭归县城，来水主要为生活污水，设计处理能力为20000 m3/d，收纳水体为自然水体，设计工艺为氧化沟。污水水质：BOD5：200 mg/L；CODcr：350 mg/L；SS：280mg/L；氨氮：34 mg/L；总氮：44 mg/L；总磷：3.5 mg/L。2.2设计目标出水水质：要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。主要指标：BOD5≤10 mg/L；CODcr≤50 mg/L；SS≤10 mg/L；总氮≤15 mg/L；氨氮≤5 mg/L；总磷≤0.5 mg/L。
2.3设计方案
污水厂处理对象为生活污水，其中含有大量的有机物，该污水BOD/COD=0.57
＞0.3，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标。理论上BOD/TN＞2.86反硝化过程才能进行，实际要求应大于3，本设计中BOD/NH3-N＝5.9，可以采用脱氮工艺。
进水中的BOD是作为营养物质，故BOD/TP是衡量是否达到除磷效果的重要指标，一般要大于20，比值越大，除磷效果越明显，本设计中BOD/TP=57，可以进行生物除磷。针对以上特点以及出水的要求，可以采用氧化沟处理技术。氧化沟出了具有A/A/O的效果之外，还具有以下特点：工艺流程简单、构筑物少、便于管理；处理效果稳定，出水水质好；耐冲击负荷；污泥量少，污泥性质稳定，由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达20~30d，污泥在沟内得到了好养稳定，污泥生成量少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。
对A/A/O工艺、Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟进行综合比较，如图所示：
三种工艺的比较
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| A/A/O | Carrousel氧化沟 | Orbal氧化沟 |
| 污泥负荷 | 中 | 低 | 低 |
| 污泥龄（d） | 10-15 | 20-30 | 20-30 |
| 产泥量 | 较多 | 少 | 少 |
| 污泥处理方式 | 消化浓缩脱水 | 直接浓缩脱水 | 直接浓缩脱水 |
| 曝气方式 | 鼓风曝气 | 表曝气 | 曝气转刷 |
| 能耗 | 高 | 低 | 中 |
| 脱氮除磷 | 好 | 较好 | 较好 |
综上所，本该设计采用Carrousel氧化沟。
2.4设计工艺
设计工艺流程如图所示：
2.4.1污水流程分析
原水水质进入中格栅，截留污水中较大的悬浮物和漂浮物，再经由污水提升泵站送至细格栅，去除水中较小的悬浮物，保证污水厂各设施的正常运行。污水经过细格栅后进入钟式沉砂池，去除污水中无机悬浮颗粒。接下来，污水进入生物选择池，去除水中的P等有机物，之后，污水进入氧化沟，去除COD和BOD，进行硝化、反硝化反应。氧化沟出水进入二沉池，进行泥水分离，处理之后的水送入消毒池。本设计出水标准是一级A，需要对污水深度处理，所以在污水进入消毒池之前，进行污水的深度处理：絮凝、沉淀、过滤。污水经过消毒后，达标排放。二沉池的污泥回流至选择池，剩余污泥进入浓缩池进行污泥处理。
2.4.2各构筑物功能原理
（1）格栅
格栅是一组或数组平行的金属栅条、金属栅网、框架及相关装置组成，倾斜
安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或构筑物的前端，截留污水中较大的悬浮物和漂浮物，防止堵塞水泵机组和构筑物，保证污水处理厂的正常运行。
格栅的清理分为人工清渣和机械清渣两种。处理流量小或所需截留的污染物量较少时，可采用人工清理的格栅。
（2）提升泵房为了使污水可以在污水处理厂可以以自流的方式在各个构筑物之间流动，需要设置污水泵站，将污水一次性提升至一定高度。（3）沉砂池
沉砂池的目的是为了除去水中的一些细小的砂粒，以免这些砂粒随着污水进入后续处理阶段时，对管道以及一些精密设施造成磨损。常用的沉砂池形式有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池。
①平流沉砂池，是早期污水处理系统常用的一种形式，以降低流速使无机颗粒沉降下来。
②曝气沉砂池，池一侧有曝气作用，因而在池的横断面上产生旋转运动，整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式。
③旋转沉砂池，利用水力或机械力控制水流流态与流速，在径向方向产生离心作用，加速砂粒的沉淀分离，并使有机物水流带走。
三种沉砂池比较
|
| 平流沉砂池 | 曝气沉砂池 | 钟式沉砂池 |
| 停留时间/s | >30 | >120 | >30 |
| 占地面积 | 较大 | 较大 | 较小 |
| 除砂效果 | 好 | 好 | 较好 |
| 优点 | 截留无机颗粒效果较好。构造较简单 | 沉砂中有机物含量低于5% | 加速颗粒沉淀，有机物随水流带走 |
| 缺点 | 流速不易控制，沉砂中有机物含量较高 | 需要曝气，耗能高，投资高，产生臭气 | 叶轮缠绕 |
（4）沉淀池本设计采用氧化沟工艺，可不设初沉池。
二沉池主要用来分离浓缩悬浮生长生物处理工艺中的活性污泥、生物膜法工艺中脱落的生物膜等，使处理后的出水得以澄清[5]。
沉淀池的特点及使用条件
| 池型 | 特点 | 缺点 | 适用条件 |
| 平流式沉淀池 | 对冲击负荷和温度变化适应能力较强；施工简单，造价低 | 采用多斗排泥，每个泥斗都要单独设排泥管；采用机械排泥，设备位于水下，易腐蚀 | 地下水位较高及地质较差的地区；适用于大中小型污水处理厂 |
| 竖流式沉淀池 | 排泥方便，管理简单；占地面积较小 | 池深大，施工难；冲击负荷和温度变化适应能力弱；池径不宜太大 | 适用于处理水量不大的小型污水处理厂 |
| 辐流式沉淀池 | 采用机械排泥，运行较好；排泥设备有定型产品 | 水流速度不稳定；易出现异重流现状；排泥设备复杂，对池体质量要求高 | 地下水位较高的地区；适用于大中型污水处理厂 |
| 斜板沉淀池 | 去除率高、停留时间短、占地面积小 | 不宜作为二沉池使用，运行费用较高 | 污水处理厂的占地受到限制时；后续深度处理 |
（5）氧化沟
氧化沟是延时曝气法的一中特殊形式，污水和活性污泥的混合液一同在沟槽内循环流动。通过曝气或搅拌作用在廊道中形成0.25-0.30m/s的流速，使活性污泥呈悬浮状态，在这样的廊道流动下，混合液在5-15min内完成一次循环。污泥龄20-30d，有机负荷低，氧化沟的F/M一般在0.05-0.10 kg BOD5/ (kg MLVSS·d) 的范围内[6]。廊道中水流虽然呈推流式，但过程动力学接近完全混合反应池，耐冲击负荷能力很强, 氧化分解不易降解的有机物能力强, 提高了污水处理的时效。在溶解过程中具有明显的溶解梯度，有利于硝化反硝化的进行。氧化沟类型多样，有Carrousel氧化沟、Orbal氧化沟、一体化氧化沟。（6）生物选择池传统的处理出水中, 90%左右的磷未能在水中除去, 并以磷酸盐的形式存在。好氧状态下具有很强的磷吸收能力, 即磷的厌氧释放是磷好氧吸收和除磷的前提, 磷的释放量越大, 出水总磷含量就越低, 处理效果就越好[7,8]。
（7）絮凝沉淀池天然水中含有各种悬浮物、胶体和溶解物等杂志，使水呈现浊度、色度、臭和味等。为了使出水达标，增设混凝沉淀池。
向水中加入混凝剂（或絮凝剂），通过压缩双电层、吸附架桥和网捕作用使胶体被吸附粘结。在絮粒形成过程中，不但能吸附悬浮颗粒，还能吸附一部分细菌和溶解物质，使水质得到进一步优化。（8）V型滤池
V型滤池为深度处理的核心单元, 主要针对SS、COD及TP的去除, 确保出水达标排放。V型滤池不仅能够提高水质, 还能够具有一定的节能效果。（9）消毒池
污水厂的二级处理处理之后，水质有所改善，但水中仍然含有细菌、病原菌，对人体健康和生态环境具有一点的威胁，为了防止这些现象的发生，在污水排入收纳水体之前对其进行消毒。目前污水消毒的方法有：液氯、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧和紫外线消毒。接触消毒池采用折板往复式的形式。（10）污泥处理系统污泥是污水处理后的副产物，由有机残叶、细菌菌体、胶体等复杂组分组成，对环境产生严重影响，必须做出妥善处理。及时排除沉于池底的污泥，以便污水回流和进一步脱水处理。降低含水率、减少污泥体积、稳定有机物、避免二次污染。
3. 研究计划与安排
（1）1-3周：毕业实习，资料检索；
（2）4-5周：查找相关资料，了解进水水质和出水水质，制定课题设计方案，编写开题报告；
（3）6-12周：熟悉污水处理设备与管道的计算，按相应手册进行计算；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]段付岗.QWSTN法和AAO法污水处理工艺特点及控制要点[J].中氮肥,2018(05):48-50，75.
[2]郭云,杨殿海,卢文健.城市污水处理厂氧化沟工艺微生物种群分析[J].环境科学,2012,33(08):2709-2714.
[3]温耀华.氧化沟工艺在污水处理中的应用与研究新进展[J].资源节约与环保,2018(10):85.
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