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1. 研究目的与意义（文献综述）
一、目的及意义（含国内外的研究现状分析）
随着我国社会经济的不断发展，城市化水平逐步提高，小城镇数量剧增，发展潜力巨大。然而伴随着乡村的城镇化和小城镇的城市化的发展过程，wwu将会出现一系列的环境问题，目前小城镇的环境问题日益严重，特别是水环境污染和生态破坏严重，且呈逐年上升的发展趋势，小城镇的日污水量从数十吨乃至数百吨，大量未经处理的污水直接排放，导致水环境污染大大超出了当地江河的自净能力所能承受的范围。与此同时，我国社会人民对美好生活的需求也在不断提高。能否处理好小中城镇的污水，能否找到高效、符合城镇能承受的经济负担的城镇污水处理技术，将直接关系到我国人民生活水平的提高，关系到我国水环境状况和可持续发展战略。
在国家可持续发展政策的基础上，人们对居住环境越来越重视，这一点已受到国家的高度重视。相对于大城市而言，由于小城镇的经济发展相对滞后，市政配套设施基础薄弱，缺乏生活污水处理措施等原因，部分生活污水往往通过下水道直接排入地表水系，部分工业企业废水液超标排放，给水质造成很大的冲击。
2. 研究的基本内容与方案
二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：
城镇污水的主要污染物是有机物。污水中主要污染物为有机物，其中BOD5：COD=0.828，该比值大于0.3，比较适合选用生化方法进行处理，因此污水处理工艺选择二级处理方案［1］。目前，国内外经济适用的处理方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占绝大多数。
1 活性污泥法
活性污泥法有多种形式，国内外城市污水处理厂目前普遍采用的工艺有：SBR间歇式活性污泥法、循环式活性污泥法（CAST或CASS）、AB法、A/O生物脱氮活性污泥法、A2/O生物脱氮除磷工艺、氧化沟法（循环混合式活性污泥法）等工艺。
（1）SBR法（Sequencing Batch Reactor）
序批式（间歇）活性污泥法，简称SBR法，SBR反应池去除有机物的机理在充氧时与活性污泥法相同，不同的是在运行时进水、反应、沉淀、灌水和闲置排泥5个工序，依次在同一反应池内周期性运行，现在流行的A/A/O、A/0、水解-好氧工艺均可在简单的SBR反应池实现。
SBR工艺的主要特点：工艺简单，造价低，投资省，占地面积少，时间上具有理想的推流式反应器的特性；运行方式灵活，自动化程度高，脱氮除磷效果好，良好的污泥沉降性能，对进水水量、水质具有较好的耐冲击能力。
SBR工艺在设计与运行中，根据不同的水质条件、使用场合和出水要求，产生了很多变形工艺，如：ICEAS工艺，属第三代的CAST工艺、UNITANK工艺等，都取得了较好的处理效果。
（2） CASS工艺（Cyclic Activated Sludge System）
CASS（Cyclic Activated Sludge System）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。生物选择器的容积约占整个池子的10%，设置该生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累一一再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段（基质积累），随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。
（3）改良的UCT法工艺
原污水中氮、磷含量较高，因此选用同步脱氮除磷工艺。由于污水水质多变，提高脱氮率，混合液内回流比r大一些好，这样可以保证缺氧池内硝态氮充足，达到最佳脱氮效率。但另一方面，缺氧池内硝态氮过多又会使缺氧池内出流液中含有硝态氮，回流到厌氧池对除磷不利。在水质不断变化的情况下，不可能随时调整回流比r，要保证脱氮效率就不能影响除磷，要保证除磷效率有可能影响脱氮，于是选用以A2/O为基础改良的UCT工艺。其工艺流程见图2-1。
⑷ A2/O法
A2/O法（厌氧一缺氧一好氧法）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，具有良好的脱氨除磷效果。该工艺是20世纪70年代由美国的一些专家在A/O法脱氮工艺基础上开发的。
工艺特点如下：
（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间小于其他同类工艺。
（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之忧。
（3）污泥中P的浓度高，污泥有很好的肥效。
但也存在如下一些问题：
（1）除磷效果很难提高，污泥增长有一定的限度，不易提高。特别是当P/BOD值高时更是如此。
（2）脱氮效果也难以进一步提高，内循环量一般为（2~3）Q，不宜太高。
⑸ 氧化沟法
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，深度较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置，池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。多数情况下，氧化沟系统需设二沉池。在流态上介于完全混合和推流之间，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，有以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效果；可考虑不设置初沉池，原污水经过格栅和沉砂池预处理，已经有效防止污水中无机沉渣沉积，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度；BOD负荷低，因此对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，具有较大的脱氮潜力，运行费用较低。
2.生物膜法
（1）接触氧化法（Contact Oxidation Process）
接触氧化法是生物膜的一种形式，是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良而来，亦称浸没式滤池法，在生物接触氧化法中，微生物主要以生物膜的状态附着在滤料上，同时又有部分絮凝体和老化的生物膜悬浮于处理水中。污水中的有机物与滤料上的生物膜充分接触，在微生物的新陈代谢作用下，污染物得到有效的去除。
接触氧化法的工艺流程一般可分为一级、二级和多级集中形式。原污水经初沉池预处理后进入生物氧化池，出水经过二沉池进行泥水分离后排放；在二级处理中，两极接触氧化池串联运行，其中间可设中间沉淀池或不设；多级处理流程中有三座以上接触氧化池串联运行。
接触氧化法在生活污水处理中广泛应用，但是在处理工业废水中更能发挥其优势。目前，在接触填料和曝气设备方面研究较成熟，同时处理高浓度污水处理中引入多段处理及厌氧工艺，增加了工艺的多样性和适应性。
接触氧化法的工艺特点，容积负荷高，占地面积小，自动化程度高和易挂膜，不会发生污泥膨胀现象，且丝状菌具有较强的强氧化能力。
3. 生物处理法新进展
生物处理是研究较多的方法之一，新技术层出不穷。其中活性污泥法和生物膜处理技术都出现了许多新技术。
（一）活性污泥法的新发展
活性污泥法是污水生物处理的主要方法，近三十年来对活性污泥法的净化机理和曝气原理进行了大量的试验研究。使活性污泥法在设计和运行方面有了很大改进。同时，也应当看到，活性污泥法发展到目前还存在着不容忽视的问题，如处理构筑物庞大，基建投资和占地面积过大；耗电过多；管理复杂；处理成本较高等。此外，在净化功能方面也有待扩大。目前，国内外正针对上述问题进行深入的研究，使活性污泥法朝着快速、高效和多功能方面发展。
（1）在工艺方面的发展
为了提高污水处理的效能，近年来开创了几种以提高供氧能力，增加混合液污泥浓度、强化代谢过程等快速高效活性污泥系统。例如纯氧曝气法、联合曝气法、粉末活性炭-活性污泥法、SBR工艺和氧化沟工艺。
（2）在净化功能方面的发展
直到目前，活性污泥法还是以降解BOD为其主要功能的，为了扩大活性污泥法的去除对象，使其向多功能方面发展，近年来开展了大量的试验研究工作，并取得了不同程度的进展。主要集中在两个方面，一个是脱氮、除磷；一般活性污泥法脱氮的能力较差，最多只有30%左右，除磷效果更差。为了提高脱氮效果，曾进行过有关试验。另一个是对有机化合物的去除；普通活性污泥法对多氯联苯一类的有机化合物以及有机磷等去除效果都比较差，而化学法却能弥补它的不足，提高净化效果，使出水稳定。
(二)生物膜处理法的新进展
生物膜法最早出现的工艺是将污水喷洒在粗滤料上而得以净化的普通生物滤池，经过不断改进和发展，出现了一些新的人工生物处理设备。在它的基础上，衍生出了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。近年来，又出现了一些新型的生物膜法处理技术，如生物流化床，它是以砂、焦炭、活性炭等颗粒材料作为载体，其载体表面附着生长的生物膜，充氧后的污水以一定流速自下而上流动使载体处于流化状态，载体上的生物膜可以充分地与污水接触，从而提高了净化效率。此外，还有空气流床、纯氧流动床、活性生物滤池和厌氧兼型流化床等工艺。
三、对本课题将要解决的主要问题及解决问题的思路与方法、拟采用的研究方法（技术路线）或设计（实验）方案进行说明
（一）、原始资料
(1)污水水质
污水处理厂设计进水水质 单位（mg/L）
| 指标 | BOD5 | COD | SS | NH3-N | TN | TP |
| 设计进水水质 | 130 | 280 | 120 | 30 | 35 | 4.5 |
| 设计进水水质 | ≤20 | ≤60 | ≤20 | ≤8 | ≤20 | ≤1.0 |
(2) 工程参数
设计污水量Q=4.5万m3/d；流量变化系数1.4；多年平均气温18℃；水厂地面标高25.60m，进水标高26.00m，出水标高24.50m。
现规划建设潮安县污水处理厂，设计规模为4.5万吨/日，污水处理厂排放标准应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B排放标准，并提供污水处理厂工艺路线、设计参数。
（二）本课题研究方案
本项目污水处理的特点：（1）污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.46＞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；(2）污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值都比较低，属普通城市污水；（3）本设计污水处理量较大，在达到污水处理要求的前提下，应着重考虑工程占地面积和污水处理费用的节省。（4）进水中总磷含量高于污水综合排放标准一级标准，需添加除磷工艺。针对以上特点，以及出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于总磷超标，处理工艺尚用除磷。根据处理规模（4.5万吨/天），进出水质﹑出水质要求，污水处理厂既要求有效地去除BOD5，又要求对污水中的COD﹑磷进行适当处理。本课题可供选择的工艺：如SBR工艺，CASS工艺、改良的UCT法工艺，2/O法，氧化沟工艺，以及接触氧化法等。下表3-1是各个工艺的对比。
表3-1污水处理工艺对比
| 对比项目 | SBR法 | CASS工艺 | 改良的UCT法工艺 | A2/O法 | 氧化沟 | 接触氧化法 |
| 容积负荷 | 高 | 较低 | 高 | 高 | 高 | 高 |
| 污泥膨胀 | 有 | 无 | 无 | 无 | 无 | 无 |
| 出水稳定性 | 差 | 好 | 好 | 好 | 好 | 好 |
| 占地面积 | 大 | 较小 | 大 | 较大 | 大 | 较小 |
| 投资费用 | 高 | 较高 | 较高 | 较高 | 高 | 较高 |
| 运行费用 | 高 | 较小 | 较低 | 高 | 较高 | 较低 |
| 运行管理 | 不方便 | 方便 | 方便 | 较方便 | 方便 | 方便 |
| 处理效率 | 较好 | 较好 | 较好 | 较好 | 好 | 较差 |
根据以上工艺比较，结合实际情况以及个人设计思路决定，污水处理工艺选择氧化沟进行设计。
本课题研究方案即工艺流程初定为氧化沟工艺（如下图）：
3. 研究计划与安排
| 设计阶段 | 设计时间 | 设计事项 |
| 收集资料并撰写开题报告 | 2月24日 ～ 3月 8 日 | 明确设计任务，查阅相关资料，撰写开题报告，进行工艺方案的对比及制定。 |
| 确定设计方案、工艺流程 | 3月9日 ～ 3月 24日 | 根据所选课题确定切实可行有效的处理方案 |
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构筑物设计计算 | 3月25日 ～ 4月 5日 | 按照污水处理工艺设计计算指导丛书，进行对拟定工艺有关的主体构筑物及附属建筑物的设计计算。 |
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污水水处理厂总平面布置 |
4月6日 ～ 4月 26日 | 依据各设备及建筑物的设计尺寸、污水处理厂的占地面积、常年主导风向及气候等因素进行对污水处理厂总平面布置。 |
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高程计算与布置 |
4月21日～ 4月 26日 | 依据污水处理厂的地形状况、各建筑物的设计高度、按照城市污水处理厂的高程布置原则进行对污水处理厂的高程布置。 |
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绘制图纸 |
4月27日 ～5月 17日 | 熟悉AUTOCAD技术的使用及手工绘图的原则与要求，进行图纸绘制，包括污水处理厂总平面布置图、高程图等。 |
| 设计说明书的编写及装订 | 5月18日 ～ 5月 31日 | 依据设计计算结果进行对设计说明书的编写。并装订成册。 |
| 毕业设计答辩 | 6月2日 ～ 6月 8 日 | 作好对学院组织的毕业设计答辩的准备工作并进行答辩。 |
4. 参考文献（12篇以上）
4. 参考文献（18篇）
[1]《给水排水设计手册》（第1、3、4、5、6、10册），中国建筑工业出版社.
[2]《室外排水设计规范》（gb50014-2006）（2016 年版），中国建筑工业出版社.
