1. 研究目的与意义（文献综述）

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

一、研究现状：

随着社会的快速发展和人们生活水平的不断提高，污水排放和污水处理问题越来越突出。再加上我国可利用水资源的匮乏，水环境的恶化，对水资源的保护与治理已经是迫在眉睫的工程。在国家可持续发展的新政策下，必须加强环境保护。

2. 研究的基本内容与方案

2、研究（设计）的基本内容、目标、拟用的技术方案及措施

一、设计的基本内容：

1.排水体制的确定；

2.污水处理厂选址，污水管渠系统布置及方案比较；

3.污水管渠系统设计计算

4.雨水管渠系统设计；

5.污水处理厂设计；

6.污水泵站设计；

7.编制工程概预算

二、设计的目标：

1．毕业设计说明书及计算书：

毕业设计说明书（附计算书）约3.5~5.5万字，应包扩目录、摘要、正文、小结及参考文献等。

按学校对毕业生的要求，每位学生应在毕业设计中翻译2万个英文字符的专业英语资料与毕业设计成果同时提交。

2．设计图纸：

（1）绘图数量及内容要求：排水工程毕业设计的设计图纸数量不少于6张（按1号图计），必须完成以下图纸：

1）污水管网布置图

2）雨水管网布置图

3）污水处理厂平面布置及污水处理流程（高程）图

4）污水泵站工艺图

5）一个污水处理构筑物工艺图

6）污水（或雨水）主干管纵断面图

（2）绘图能力方面要求：

至少有1张图纸用CAD绘制；

至少有1张图纸用铅笔绘制；

至少有1张图纸用墨线绘制在描图纸上；

三、拟采用的技术方案及措施：

（1）排水体制的方案比选

据目前现存的排水体制来看，分为合流制和分流制。合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。选择合适的排水体制可以从环境保护、造价、维护管理、以及我国的相关规范和地方规范来确定。

从环境保护方面来看，采用合流制将城市生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水处理厂进行处理，然后排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的；但会造成截流主干管尺寸很大，污水处理厂容量、建设费用增加很多。采用截流式合流制时，容易造成雨天部分混合污水溢流污染。分流制是将城市污水全部送至污水处理厂进行处理，但初雨径流未加处理就直接排入水体，对城市水体也会造成污染，有时还很严重。但分流制排水系统具有灵活的特点，比较容易适应社会发展的需要，且一般又能符合城市卫生的要求。

从工程投资方面来看，合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低，可合流制的泵站和污水处理厂却比分流制的造价要高。但由于管道的造价在整个工程的总造价中占据较大比例，所以分流制的总造价比合流制可能要高。

从维护管理方面来看，晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而晴天时合流制管内流速较低，易于沉淀。但管中沉淀物易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护管理费用可以降低。但晴雨天流入污水处理厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水处理厂运行管理中的复杂性。而分流制系统可以保持管内的流速，不易发生沉淀，同时，流入污水处理厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水处理厂的运行易于控制。

排水系统体制的选择是一项很复杂很重要的工作。应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、结合当地的地形特点，水文条件、水体状况、气候特征，原有排水设施、污水处理程度和处理后出水的排放与利用等综合考虑，在满足环境保护的前提下，通过技术经济比较，综合考虑确定。根据我国《室外排水设计规范》规定，在新建地区排水系统应采用分流制。本次设计采用分流制排水系统。

（2）工艺比选

生物膜处理法：污水的生物膜处理法是一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和菌类一类的微生物和原生生物、后生生物一类的微型动物附着在滤料或某种载体上生长发育，并在其上形成膜状生物滤泥生物膜。污水与生物膜接触，污水中的有机污染物作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁殖。事实说明生物膜法虽然在处理方面有对水质、水量变动的较强适应性；污泥沉降性良好，适宜固液分离，能够处理较低浓度的污水，易于维护运行，节能等优点，但是它的缺点也是在污水处理过程中最致命的，比如生物膜法的布水不均匀、容易产生池蝇和散发臭味；其次生物膜法采用滤料作为生物膜的载体，这样滤料容易堵塞；此外在处理构筑物处理问题时，维修不太方便。

活性污泥法：活性污泥法是以活性污泥为主体的污水处理生物技术。它的工作原理就是向生活污水注入空气进行曝气，每天保留沉淀物，更换新鲜污水。这样在持续一段时间后，在污水中即形成一种黄褐色的絮凝物。这种絮凝体主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀与水分离，并使水得到净化澄清。

综上所述，在当前的污水处理技术领域中，活性污泥处理法是应用最为广泛的技术之一。经对比和结合设计城区的当地情况，该污水厂最适宜的工艺为活性污泥处理法。

现如今最常用的活性污泥法为SBR形式、氧化沟形式、传统A2/O形式。

① SBR形式

间歇式活性污泥法又被命名为序列间歇式反应器法或序列间歇式活性污泥法，简称SBR法。它是一种按间歇曝气方式运行的活性污泥处理技术。采用时间分割的操作方式替代空间的分割方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀代替传统的动力沉淀。它的主要特征是运行的有序和间歇操作。SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。但是处理工艺对自动控制技术和连续在线分析仪表要求高，操作复杂，难于管理，适用于水质水量排放均匀的工业废水。

SBR系统还具有如下各项优点

1、流程简化，基建与维护运行费用低；

2、具有抑制污泥膨胀的条件；

3、运行方式灵活，通过间歇曝气可达到较好的脱氮除磷效果；

4、耐冲击负荷，可处理高浓度有机废水和有毒废水；

5、运行管理得当，处理水水质优于连续式。

但传统的SBR工艺用于生物的同时脱氮、除磷时效果并不理想，主要表现在以下几个方面：

1、自动化控制要求高；

2、排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备；

3、后处理设备要求大：如消毒设备很大，接触池容积也很大，排水设施如排水管道也很大；

4、由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决；

5、就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放；对脱氮而言，则将影响硝态氮的反硝化作用而影响脱氮效果。

②氧化沟形式

氧化沟法是活性污泥的一种变形，属于低负荷、延时曝气活性污泥法。废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠中不断地循环流动，因此也称为循环曝气池。氧化沟法具有处理工艺及构筑物简单、无初沉池和污泥硝化池、有机物去除率高、脱氮、除磷（沟前增设厌氧池）、综合指标较优、污泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理稳定等优点，但存在低负荷，占地面积大，电耗大，运行费用偏高等缺点。

氧化沟在工艺方面有如下优点：

1、可以考虑不设初沉池，二沉池可与氧化沟合建，流程简单；

2、处理水质稳定，BOD 负荷低，有较强的适应性；

3、污泥龄长，污泥产率低，且多已达到稳定的程度，无需进行消化处理。

4、氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物絮凝作用，将工作区分为富氧，缺氧区，用以进行硝化反硝化作用，达到除氮效果；

但同时，本工艺也存在下列缺点：

1、占地面积大；

2、污泥膨胀问题：微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀；

3、在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用；

4、流速不均及污泥沉积问题：在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。流速不均易引起污泥沉积。

5、导致有较多的大肠杆菌散发到空气中。

6、对于BOD较小的水质完全没有处理能力。

③ 传统A²/O形式

A²/O法即厌氧/缺氧/好氧工艺，它把除磷脱氮和降解有机物3个生化过程巧妙结合在一起。磷在厌氧区释放，在好氧区吸收，通过剩余污泥排放，达到除磷的目的。污染物在好氧区被氧化降解，去除COD和BOD₅，同时在硝化菌的作用下，有机氮转化为硝态氮，通过将含有大量硝态氮的混合液回流至缺氧区，在缺氧条件下，由反硝化菌对硝态氮混合液进行处理，转化为氮气，实现脱氮效果。

本工艺具有以下各项特点：

1、工艺简单，总的水力停留时间少；

2、在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100；

3、污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；

4、运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。

A2/O工艺具有以下优点：

1、根据进水水质、水量的变化，通过调整实现不同的工况，对污水进行有针对性的处理；

2、整个生物池布置简洁，分区明确，池数适中，对称布置，配水、配泥、配气灵活、均匀，总体布置合理清晰，便于维护管理；

3、具有很强的耐冲击负荷能力及脱氮除磷功能，出水水质好，管理简便，操作运行简单。在大型污水厂中应用运行费用较低；

4、采用底部曝气方式，池深大，氧利用率高，能耗低；

5、自控系统简单，运行操作简便，国内外应用广泛，技术成熟可靠。

但同时，本工艺也存在下列缺点：

1、除磷效果难于再行提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；

2、脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不易提高；

结合本次设计水质与规模，污水处理厂采用廊道式A²/O生物池处理工艺。

（c）水厂位置确定

污水处理厂厂址选择的基本原则：

1、厂址位于城镇水体下游；

2、厂址应具备较好的工程地质条件；

3、厂址应便于污水收集、输送以及污水、污泥的排放和回用。

4、厂址应考虑汛期不受洪水威胁

5、厂址应具备方便的交通运输和水力条件；

6、厂址应尽可能少占农田或不占农田，并尽量减少拆迁；

7、要充分利用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物高程布置的需要，减少土方工程量。若有可能，宜采用污水不经水泵提升而自流流入处理构筑物的方案，以节省动力费用，降低处理成本。

8、根据城市总体发展规划，污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性，并合理留有扩建用地

根据设计城区的地形及规划，本次设计污水处理厂厂址位于城区的西南方向，河流的下游，城市主导风向的下风向。

3. 研究计划与安排

第3周 了解设计任务，查阅资料，完成开题

第4周 污水管道系统设计方案及污水处理厂位置比较与确定

第5周 污水管道系统设计及计算

4. 参考文献（12篇以上）

[1]孙慧修等 .排水工程[m]（上册）第4版. 北京：建筑工业出版社1999年

[2]张自杰等 .排水工程[m]（下册）第4版. 北京：建筑工业出版社2000年

[3]上海市建设和交通委员会.室外给水设计规范(gb50013-2006)[m].北京:中国建筑工业出版社，2006年