湖北某乡村150 m3/d生活污水无动力处理工艺设计开题报告
2020-04-13 14:31:50
1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1乡村生活污水处理现状
随着生活水平日益提高，乡村生活污水问题也越来越受重视，安全合理的处理好乡村生活污水也变得十分重要。但我国乡村生活污水有量大、来源杂、处理率低、增长快等特点,且随着农民生活水平的提高以及农村生活方式的转变而发生变化，生活污水的产生量也随之增长；村庄分散的地理分布特征造成污水分散，难于收集；其来源除了来自人粪便、厨房产生的污水外，还有家庭清洁、生活垃圾堆放渗滤而产生的污水。目前，农村生活污水处理还没有形成一定的体系，污水处理能力未能污水排放实现正比。
乡村生活污水一般具有以下特点：分布广而且分散；乡村生活污水浓度低，变化大；大部分乡村生活污水污水的性质相差不大，—般bod5lt;=250mg/l，codcrlt;=500mg/l, ph6#12316;8, sslt;=500mg/l，色度lt;=100,水中基本上不含重金属和有毒有害物质，含一定量的氮和磷，水质波动不大，可生化性好；水量小，除小城镇以外，一般农村人口居住分散，数量相对少，产生污水量也小；变化系数大。居民生活规律相近，导致农村污水排放量早晚比白天大，夜间排放量小，甚至可能断流，水量变化明显，即污水排放呈不连续状态，具有变化幅度大的特点。当该村镇为旅游地区时，不仅昼夜变化系数大，而且季节性变化系数也较大。[1]
1.2选题的目的及意义
本次选题以湖北某乡村150 m3/d生活污水无动力处理工艺设计为题，通过对目前国内外生活污水的多种处理工艺的比选，探讨出乡村生活污水处理的最佳工艺。同时利用本次毕业设计来熟悉并掌握污水处理的设计内容、设计原理、方法和步骤，能根据原始设计资料正确地独立地选定设计方案，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法。
2. 研究的基本内容与方案
2.1设计的基本内容及目标
本次设计论文（湖北某乡村150m3/d生活污水无动力处理工艺设计）主要设计内容包括：
（1）设计水量：该污水处理站位于某乡村，设计处理能力为150m3/d。
（2）设计污水水质
BOD5：130 mg/L；CODcr：300 mg/L；SS：240 mg/L；氨氮：25 mg/L；总氮：35 mg/L；总磷：1 mg/L
（3）出水水质要求
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B标准。
主要指标：BOD5≤20mg/L；CODcr≤60mg/L；SS≤20mg/L；总氮≤20 mg/L；氨氮≤8 mg/L；总磷≤1 mg/L。
完成的主要任务及要求：
（1）设计说明书和计算书一份，其中说明书字数不少于1.0万字；
（2）设计图纸一套（污水处理工艺总平面布置图、高程图、主体构筑物平面图剖面图、局部大样图、图纸目录、材料设备览表等）；共绘一号图纸七张，其中手绘图纸一张；
（3）翻译一篇与本毕业设计相关的外文参考文献（不少于5000字）。
（4）通过中国期刊网、学位论文网、ACS等途径，查取、阅读有关参考文献20篇, 其中英文文献4篇。
2.2污水处理工艺比选
2.2.1 SBR工艺
SBR是序批式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，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。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合。[5]
2.2.2 UASB工艺
UASB名为上流式厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法，又叫升流式厌氧污泥床，其工作原理是UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样，包括水解，酸化，产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物。[6]
2.2.3 A2/O工艺
A2/O工艺法又称AAO法，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（厌氧-缺氧-好氧法），是一种常用的二级污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。工艺中各反应器单元功能如下：
1、厌氧反应器，原污水与从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入，本反应器主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化；
2、缺氧反应器，首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q为原污水流量）；
3、好氧反应器——曝气池，这一反应单元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等均在此处进行。流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器。
4、沉淀池，功能是泥水分离，污泥一部分回流至厌氧反应器，上清液作为处理水排放。[7]
2.2.4土壤渗滤生态处理工艺
工艺原理是：生活污水在化粪池中经过沉淀、厌氧处理后，进入分配箱，分流入各土壤渗滤管中，管中流出的污水均匀地向厌氧滤层渗滤，再通过表面张力作用上升，越过厌氧滤层出口堰之后，通过虹吸现象连续地向上层好氧滤层渗透。在上述过程中，水与污染物分离，水被渗滤并通过集水管道收集，污染物通过物理化学吸附被截留在土壤中；碳和氮由于厌氧和好氧过程，一部分被分解为无机碳、无机氮留在土壤中，另一部分变成氮气和二氧化碳散入空气中；磷则被土壤物理化学吸附，截留在土壤中，为草坪或者其他植物所利用。其工艺流程是：污水－厌氧沼气池－配水池－土壤渗滤处理工艺－集水井－出水。[8]
2.2.5 跌水曝气生物滤池工艺
该工艺是多个生物滤池池以阶梯的形式分布，水利用池与池之间的高度差往下跌，并在此过程中充分与空气接触，最终达到曝气的目的的一种方法。[9]
跌水曝气生物滤池主要由一级生物滤池（一级填料池和一级配水池组成）、二级生物滤池（二级填料池和二级配水池组成）、三级生物滤池（三级填料池和三级集水池组成）依次相连组成，且空间位置的高度随依次递减，所有池体为上端开口的方形空腔体，底部处于同一水平位上，所有填料池内铺设填料，并在一级填料池、二级填料池及三级填料池顶端进水位置安装跌水片。[10]本工艺充分利用山区或丘陵地带的地势差异，通过跌水曝气的方式为污水充氧，同时，污水通过自流方式进入污水处理设施，污水不需要提升，在整个污水过程中，基本上没有电能的消耗；同时，无需专门人员进行维护管理，管理成本非常小。[11]
2.2.6 工艺选定
| 工艺 | 优点 | 缺点 | 适用范围 |
| SBR工艺 | 1在大多数情况下无需设置调节池； 2不产生污泥膨胀现象； 3运行管理方便，可进行连续反应； 4占地面积较小； 5耐冲击负荷。 | 1反应器容积利用率低 2水头损失大 3设备利用率低 | 适合处理中小城镇生活污水和厂矿企业工业废水，适用于需要高出水水质的地方 |
| UASB工艺 | 1处理能力大 2有机负荷高，水力停留时间短， 3节省造价 | 1进水中悬浮物需不宜过高 2污泥床内有短流现象，影响处理能力； 3耐冲击能力稍差 | 适用于大型污水厂，高浓度有机废水处理 |
| A2/O工艺 | 1最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他类工艺； 2，不易发生污泥丝状膨胀； 3污泥含磷高，具有较高肥效； 4，运行费用低； | 1除磷效果难再提高 2脱氮效果也难再进一步提高 3管理难度一般 | 适用于大、中型污水处理厂、处理生活污水 |
| 土壤渗滤生态处理工艺 | 1系统运行稳定、可靠，抗冲击负荷能力强； 2出水水质好 3一次性投资小，运行费用低，节省能耗； 4具有增强景观效果 | 1化粪池造价高、生化效果差 2受温度影响大 3受到降雨影响 | 适合处理农村生活污水，特别是缺水地区 |
| 跌水曝气生物滤池工艺 | 1投资小，运行费用低 2管理方便 3无动力处理，基本无能耗 4操作简单 | 1处理水量小 2污水暴露在空气中，气味大 | 适合处理农村生活污水 |
表1
通过表1对5种工艺的优缺点、适用范围进行对比分析，再结合课题“湖北某乡村150 m3/d生活污水无动力处理工艺设计”，综合分析农村生活污水污染物的特点及农村经济情况，最终选定了跌水曝气生物滤池工艺作为处理工艺，并进行了初步的设计。
工艺流程图为：
农村生活污水进过粗细两级格栅，去除污水中的悬浮固体和漂浮物，再进入厌氧调节池（将厌氧与调节池的合而为一），通过调节水质，进行厌氧处理，将污水中的有机物水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，再进入跌水曝气滤池，进行脱氮除磷后，最后排入稳定塘，利用水生生物系统，依靠自然生物净化功能使污水得到净化。
该工艺的核心是跌水曝气滤池，它将跌水曝气技术运用于传统道德塔式生物滤池，对传统塔式生物滤池内部结构发展成多级曝气生物滤池，辅以一定的去渣预处理技术，能够克服传统生物滤池供氧不足及滤料堵塞的问题。它利用地形高差进行曝气充氧，从而达到处理污水的目的。[12]在本次设计中，它深刻体现了课题的“无动力”三字，并且具有成本低、能耗小、治理效果好,对环境扰动小的特点，这些特点使得它在农村生活污水处理中占据重要地位，也是本次选用此工艺的主要原因。
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，了解相关规范，编写开题报告；
（3）6-12周：文书编写及设计计算；
4. 参考文献（12篇以上）
[1]侯慧.我国农村生活污染处理现状及建议[j].资源节约与环,2014(2):16-17.
[2]郝桂玉,黄民生.无动力污水处理技术及其研究与应用进展[j].净水技术,2004, 23(4):
23-25.
[3]沈哲,黄劼,刘平养.治理农村生活污水的国际经验借鉴— 基于美国、欧盟和日本模式的比较[j].价格理论与实践，2013（2）：49-50
