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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）
随着我国对城镇污水处理厂尾水排放标准日益严苛,尤其是对出水氮、磷指标要求的提高,国内城镇污水处理厂的提标改造势在必行,本选题计划对秭归县的污水厂一期工程进行提标改进，使其从城镇污水处理一级B标准提高至一级A标准。
1.1国内外城镇污水处理的现状
对于国内来说，特别是一些不发达的乡镇地区，沿用的还是上一世纪的处理工艺与处理标准，不符合我国现在对环境保护的要求。我国污水处理起步于较晚，20 世纪 70年代末才开始出现，起初受到技术和经济等条件的限制，二级污水处理厂的比例较低且大多数以活性污泥法等有机工艺为主，用以去除污水中的 BOD 和 SS。20 世纪末我国建成的城镇污水处理厂主要限制的排水指标有 COD、BOD5和 SS，排放标准执行《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93)，这几项指标限值尚不如《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准严格。随着污水处理厂出水排放标准普遍由原来的 GB 18918-2002 的二级标准上升到一级 A 标准甚至更高，除控制COD、SS、NH3-N 等出水指标外，还增加了 TN、TP等限制指标。因此，20 世纪末建成的大量污水处理厂的旧有处理工艺已经达不到处理要求，对旧有处理工艺的改造将成为城镇污水处理厂今后一段时间的主要工作。[1]
19世纪以来，在工业相对发达的国家相继出现了环境和社会公害，其中由于水环境污染造成的危害影响着人们的生活，因此人们开始关注水环境的建设与改善，政府也相应的加大了投资力度，从法律和资金上给予支持，城镇污水处理事业蓬勃发展。[2]
70年代末的美国已建成的污水处理厂约有18000座，在2008年时美国的加利福尼亚州奥兰治县建成了当时世界上最先进的城市污水处理厂，每天可将约31．8万m3的污水转化为饮用水，成本为0．45美元/吨。在欧洲，德国的污水处理事业发展较快，1995年末投产的污水处理厂有10283座，污水处理率平均为93%，并且有60%以上的污水厂为二级生物处理。[3]在亚洲，日本的城市污水处理事业一直处于领先地位，到2005年，日本有286座污水处理厂采用深度处理的工艺，那些经过深度处理的污水占总污水处理量地的16%。[4]但是20世纪90年代后，发达国家逐渐失去了开发污水处理新工艺的动力，因此在城镇污水处理技术上并未出现根本性的革新。[5]
1.2选题的目的以及意义
本次选题以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10000 m3/d。原有工艺为氧化沟，原有出水标准一级B标准，收纳水体为自然水体。
经过改良后的污水处理工艺，符合“十三五”规划要求城镇污水处理厂一级A标准。BOD5：220 mg/L；CODcr：310 mg/L；SS：220mg/L；氨氮：30 mg/L；总氮：43 mg/L；总磷：3.6 mg/L。
| 序号 | 基本控制项目 | 一级标准 | |
| A标准（mg/L） | B标准（mg/L） | ||
| 1 | 化学需氧量COD | 50 | 60 |
| 2 | 生化需氧量BOD5 | 10 | 20 |
| 3 | 悬浮物SS | 10 | 20 |
| 4 | 总氮TN | 15 | 20 |
| 5 | 总磷TP | 0.5 | 1 |
| 6 | 氨氮NH4-N | 5 | 8 |
图1-1城镇生活污水厂出水标准[6]
通过对旧工艺的升级改造，一方面节约的重建污水处理厂的成本，另一方面能令部分技术落后的污水处理厂逐渐应用上新工艺，使其能减轻对水体的污染。
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
设计（论文）主要内容：
（1）设计水量：
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10000 m3/d。原有工艺为氧化沟，原有出水标准一级B标准，收纳水体为自然水体。
（2）设计污水水质：
BOD5：220 mg/L；CODcr：310 mg/L；SS：220mg/L；氨氮：30 mg/L；总氮：43 mg/L；总磷：3.6 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A标准。
（4）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。
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工艺比选
2.2.1原工艺进出水水质分析
进水水质生化比为220/310=0.710，可生化性好，经过原工艺处理后，达到城市生活污水排放一级B标准，说明原处理工艺原则上是可行的，要是出水达到一级A标准，在原有的基础上针对不达标污染物的处理工艺进行改进即可。[8]
可以选择在原基础上加设深度处理工艺。
2.2.2深度处理工艺主体工艺比选[9]
| 处理方法 | 主要处理对象 | 处理目标 | 特点 |
| 混凝沉淀 | 可沉降物、TP等
| SS>8mg/L | 宜通过试验确定取舍。 |
| 气 浮 | 难降解非溶解性固体
| SS>8mg/L | 对胶体及大分子污染质处理效果优于混凝沉淀 |
| 砂 滤 | 不可沉降 非溶解性固体 | 一般NTU>5 特殊NTU>0.5 | 使用广泛，常作为水质把关处理单元使用 |
| 活性炭吸附 | 难降解的溶解性 有机物、色度等 | COD>10mg/L | 脱色效果好，但是成本较高，并应在砂滤后使用 |
| 臭氧氧化 | 有机物、色度、臭味、病毒、细菌、铁锰等 |
| 除臭效果好，可与消毒及氧曝工艺联合使用，设备投资较大，有一定危险性 |
表2.1 几种常用的深度处理方法
三级处理是二级处理的后续处理，也成为深度处理工艺，流程的设计取决于二级处理系统的工艺设计条件，对于氧化沟工艺来说，污泥龄较长，生化系统较为完善，采用常规的三级处理流程就能达到很好的效果。一些典型的三级处理方法有：直接过滤；微絮凝过滤；沉淀过滤；气浮过滤；活性炭吸附；臭氧氧化以及臭氧和活性炭的联合处理。
相对应的，将过滤与消毒结合，也有几种典型的三级处理流程；
| 名称 | 流程 |
| 直接过滤 | →砂滤→消毒（加液氯）→ |
| 微絮凝过滤 | →混合（加絮凝剂）→砂滤→消毒（加液氯）→ |
| 沉淀过滤 | →混凝（加絮凝剂）→沉淀→砂滤→消毒（加液氯）→ |
| 气浮过滤 | →混凝（加絮凝剂）→气浮→砂滤→消毒（液氯）→ |
| 活性炭吸附A | →（加粉末活性炭）→混凝（加絮凝剂）→澄清→砂滤→消毒（加液氯）→ |
| 活性炭吸附B | →混合（加絮凝剂）→砂滤→粒炭过滤（活性炭再生）→消毒（加液氯）→ |
| 臭氧氧化A | →混凝（加絮凝剂）→沉淀→砂滤→臭氧氧化（通臭氧）→后氯化（加液氯）→ |
| 臭氧氧化B | →臭氧氧化（通臭氧）→砂滤→后氯化（加液氯）→ |
表2.2几种典型的三级处理流程[10]
该污水厂的处理量为10000m/d，污泥龄较长，对于活性炭吸附来说处理成本较大所以排除活性炭吸附的相关工艺，而处理的污水为城镇生活污水，可以不必用化学氧化法，所以从直接过滤，沉淀过滤，气浮过滤几种典型的三级处理工艺中选择。
从水量和水质参考了几个污水厂的处理工艺成功案例，决定选用沉淀过滤法，即混凝池 高效沉淀池 砂滤滤池。[16]高效沉淀池可以进一步的降低悬浮物，胶体和色度等，在此工艺中选用斜板沉淀池，砂滤滤池也可以截留去除水中的固体悬浮物，可以达到良好的去除效果。
2.2.3消毒设施的选择[11]
消毒剂的种类以及特点：
（1）氯消毒法[12]
液氯消毒：
液氯是到目前为止运用最为广泛的一种方法，这主要是因为液氯消毒有消毒效果比较好，工艺相对简单，技术比较成熟的优点。随着技术的进步，通过液氯消毒的危险性也逐渐降低，因此，它的应用也逐渐广泛。液氯接触法消毒需要至少有30分钟的接触时间，因此，接触池的池容较大，相应的占地面积较大，这会无形中的增加了工程的建造成本，这是其一个比较大的缺点。
二氧化氯消毒法[13]：
二氧化氯的原理是二氧化氯的强氧化性对细菌造成伤害，将细菌杀死，达到净化水质的效果。使ClO2的浓度小于100PPm，则不会对生物产生危害，二氧化氯相对是比较安全的一种消毒方法。
（2）紫外线消毒法[14]
紫外线消毒的基本原理为:紫外线照射到细菌表面，细菌的DNA将会发生突变，从而降低了细菌的活性，同时降低繁殖速率，细菌数目下降，从而达到了杀菌的目的。
紫外线消毒法的消毒在接触法消毒中效率较高，工艺简单，该工艺所带来的二次污染大大减少，同时，HRT较小，占用土地资源较少，工程投资则相对较小。不可避免的是，紫外线消毒也有一些缺点，那就是灯管的寿命较短，则有些灯管要不时更换，耗电多，导致管理运行花费会增加，同时，如果出水的SS过高，一些杂质就会附着在灯管表面上，这会影响到紫外线消毒的效果，所以采用紫外线消毒，需要对出水SS进行一定的控制。
综合考虑，虽然采用接触法消毒和采用紫外线消毒的工程造价大体上相同，但是后者占用的土地资源少，开始的花费不大，不会产生二次污染。故本次深度处理的初步设计采用技术较为成熟的紫外线消毒法。[15]
2.2.4工艺流程
（图见附件）
在原工艺的二沉池后方以此加入絮凝池，高效沉淀池，砂滤滤池，紫外光消毒槽。[16]
高效沉淀池进一步降低悬浮物、胶体和色度等，池内配置搅拌机、斜管组件、吸刮泥机和污泥回流泵等。为提高运行灵活性和节约运行成本，设置了穿越管道，可根据工况使高效沉淀池和滤布滤池联动或单独运行。
砂滤滤池利用自然沉降与滤砂截留，除去水中的固体悬浮物，同时可以通过反冲洗清洗滤砂。
紫外灯管在工艺对最后一步，对出水进行最后的消毒，然后达标排放。经过的巴氏计量槽可以对出水量进行监测。
3. 研究计划与安排
3.进度安排
毕业设计按照下面时间进度来进行：
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）
[1] 李莹雪,吕贞,李耀中等. 城镇污水处理厂一级a提标改造工艺策略探讨[j]. 建设科技,2018,24:37-41.
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