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）

1.1选题的目的及意义

我国的水资源总储存量为27000亿m³，平均每人所占的水资源总量为2300m³。经预测到2030年，我国人口会增加至17亿，人均水资源则下降至1600m³。按照国际标准人均所占水资源低于1700m³的国家均为水资源缺乏国家。据有关数据显示，2010年我国城市污水排放总量高达1050亿m³，而这些污水的处理率还不到50%^[1]。

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设计的基本内容

本毕业设计为武汉某小区3000 m³/d生活污水处理及回用工艺设计，设计日处理水量3000m³/d，属于小水量污水处理。设计的基本内容如下：

（1）设计水量

该污水处理站位于武汉某小区，设计处理能力为3000 m³/d；

（2）设计污水水质

BOD₅：170 mg/L；CODcr：310 mg/L；SS：220mg/L；氨氮：26 mg/L；总氮：32 mg/L；总磷：2.5 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≤20 mg/L；CODcr≤60 mg/L；SS≤20 mg/L；总氮≤20 mg/L；氨氮≤8 mg/L；总磷≤1 mg/L；

（4）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。

2.2工艺比选

2.2.1 A/O工艺

A/O法即为缺氧、好氧生化处理法。其反应池分为厌氧区和好氧区，A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率，实现污水无害化处理。有机物被氧化分解两个反应区进一步划分为体积相同的格产生推流流态，厌氧区分格有利于改善污泥的沉淀性能，而好氧区分格有利于实现脱氮除磷，该工艺适合于处理水产品加工污水含氮量高的污水^[10]。

该工艺存在以下问题：

1. 由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；

2. 要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。此外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％；

3.影响因素：水力停留时间（硝化＞6h ，反硝化＜2h）；污泥浓度MLSS（＞3000mg/L）；污泥龄（＞30d ）；进水总氮浓度（＜30mg/L）。

2.2.2 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工艺中的核心处理设备是一个序批式间歇反应器（SBR反应器），整个运行周期由进水，反应，沉淀，出水和闲置5个基本工序组成，5个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行。

SBR工艺特点：其在空间上是单池式但在空间上是推流式，具有良好的自动化控制特点，能够较好地达到处理BOD和实现脱氮除磷的功能。但是由于是间歇进水、间歇出水所以其处理水量不大。

SBR技术是活性污泥法的一种,以其处理装置集约化程度高、初期投资少、运行过程中处理能力强、脱磷除氮效果好、耐冲击负荷又可防止污泥膨胀、运行方式灵活可自动控制和监测水质、运行费用低等特点,已被许多国外经济发达城市广泛运用于污水处理回用。

该工艺局限性如下：

1. 反应器容积利用率低,由于其反应器水位不稳定，反应器有效容积需要按照最高水位来设计，大多数时间，反应器内水位均达不到此值，所以反应器容积利用率较低；

2. 水头损失大,由于SBR池内水位不恒定，如果通过重力流入后续构筑物，则造成后续构筑物与SBR池的位差较大，特殊情况下还需要要用泵进行二次处理；

3. 不连续的出水,要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力。而且不连续出水，使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难；

4. 设备利用率低,当几个SBR反应器并联运行时，每个反应器在不同的时间内分别充当进水调节池，曝气池或是沉淀池，但每个反应器内均需要设有一套曝气系统，各池交替进行的，因此，设备的利用率低^[11]。

2.2.3 CASS工艺

CASS工艺是周期循环活性污泥法的简称；是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水。

CASS池分为预反应（生物选择区）和主反应区。在预反应区内形成浓度梯度，并可使噬磷菌释放磷，而微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、pH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程，活性污泥能去除COD、BOD和脱氮除磷，另有一部分污泥回流至生物选择区，污泥回流量约为进水量的20%左右。

CASS工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于与前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单^[12]。

此工艺的不足之处有：

1.间歇周期运行，对自控要求较高；

2.变水位运行，电耗量较大；

3.容积利用率较低；

4.污泥稳定性不如厌氧硝化好。

2.2.4 生物接触氧化法

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。

生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素；而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素^[13]。

该方法的缺点有：

1.如运行不当，填料可能堵塞；

2.布水布气不宜均匀；

3.脱氮除磷能力较差。

2.2.5 AB工艺

AB工艺是吸附-生物降解工艺的简称，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的一种新型的污水处理技术。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段（A段） 停留时间约20--40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50%以上。 B段与常规活性污泥法相似，负荷较低，泥龄较长。

该方法的主要特征有：

1. A段在很高的负荷下运行，其负荷率通常为普通活性污泥法的50~100倍，污水停留时间只有30~40min，污泥龄仅为0.3~0.5d。污泥负荷较高，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖，A段对水质、水量、pH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高。

2. B段可在低的负荷下运行，负荷范围一般为lt;0.15kgBOD/(kgMLSS.d)，水力停留时间为2~5h，污泥龄较长，且一般为15~20d。在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团微生物外，有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世代期比较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。

3. A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，相互隔离，保证了各自独立的生物反应过程和不同的微生物生态反应系统，人为地设定了A和B的明确分工。

优点有：1. 对有机底物去除效率高。2. 系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。3. 有较好的脱氮除磷效果。4. 节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%~25%^[14]。

缺点有：

1.A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。

2. 当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%~60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。

3. 污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。

2.3最适工艺

随着未来经济的发展和小区人口的增加，小区污水就近处理和回用必然成为一种趋势，同时，随着技术不断进步和相关材料和工艺的改进，小区污水处理工艺的污水处理选择种类更多，处理效率更高，同时做到污水处理资源化，如通过处理获得沼气等气体资源，并且，随着水量的增大及水质的变化和相关处理成本额变化，如MBR处理工艺、土地处理工艺和相关组合工艺可能应用更为广泛。在政策上，建立有效机制和法规，推动小区污水处理建设尽量因地制宜地根据小区的实际情况和处理水的要求和经济花费，采取合理的工艺，使小区废水得到有效处理和利用。

由工艺介绍可知，在处理小区污水的各个方法中，生物膜法处理具有工艺体积较小，基建费用省，但是处理水量不大，且经常容易堵塞，在使用上有一定限制。生物接触氧化法具有活性污泥法和生物膜法共有的优点，但是其通常也会散发出臭味，容易堵塞等特点；曝气生物滤池运行维护较复杂，尤其是填料的反洗与更换，从而导致运行费用也较高；AB法的A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，不适用于小区污水的处理。A²/O工艺具有良好的脱氮除磷功能，但是处理上占地面积较大，管理较为复杂，在小区废水处理应用中收到限制；最后SBR与CASS比较，CASS与SBR相比CASS池的变容运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的灵活性;选择器的设置加强了微生物对磷的释放、反硝化、对有机物的吸附吸收等作用,增加了系统运行的稳定性;周期内反应器以厌氧—缺氧—好氧—缺氧—厌氧的方式运行,有比较理想的脱氮除磷效果^[15]。

综上，由于CASS具有体积不大，处理高效且处理水量满足设计所需水量要求，因此能较好地满足设计要求。

2.4污水处理流程及简要说明

小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以化粪池应与污水处理工艺相结合^[16]。该小区污水处理站的简要工艺流程如图2.4。

2.4 简要工艺流程

工艺简要说明

1.格栅：去除污水中较大体积的浮渣和垃圾等，以防止污染物经污水提升泵时堵塞。

2.调节池：调节池用于均衡水量水质，保证后续设备的正常运转。

3.污水提升泵：提升污水位置，使后续工艺中污水能够实现污水的自流，以免多余的重复管道和泵房。作用：按照计算高程和水利损失，设计合理的提升高度，达到合理的节省土建和管道的作用。

4.CASS反应池：是实现脱氮除磷的主要场所，达到去除BOD的83%左右，去除COD的84%左右。

5. 污泥浓缩池：将污水厂污泥进行进行浓缩减小体积。

2.5污水回用处理工艺

由于是处理后的污水，所以此再生水只能作为非生产用水，即不直接和人体接触的生活杂用水。因此绿化灌溉、道路喷洒和冲洗公测是回用水的主要用途。这类非生产用水由于不考虑其腐蚀、结垢等因素，所以只注意其感官指标，卫生指标和某些有害病菌指标等^[17]。可选择较为经济简单的污水再生回用流程。经考虑和比较我决定采用如下回用处理工艺：

图2.5 回用工艺流程

工艺简要说明

1.V形滤池：V型滤池是快滤池的一种形式，因为其进水槽形状呈V型而得名，也称为六阀滤池（各种管路上有六个主要阀门）。它的滤料采用均质滤料。它的主要特点是：（1）可采用较粗滤料较厚滤层以增加过滤周期。（2）气、水反冲再加始终存在的横向表面扫洗，冲洗效果好，冲洗水量大大减少。

2.紫外消毒池：采用紫外线消毒技术。紫外线的处理效果与污水的物理和化学性质有关，水质越好处理效果越好。紫外消毒的优点在于方便快捷并且不会增加污水的毒性。

3. 研究计划与安排

3.进度安排

4. 参考文献（12篇以上）

4.阅读的参考文献不少于15篇（近五年外文文献不少于3篇）