四、主要参考文献目录

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[2]崔玉川，杨崇豪，张东伟.城市污水回用深度处理设施设计计算[M].北京：化工工业出版社，2003.

[3]中国市政工程西南设计研究院主编.给水排水设计手册，第1册，常用资料[M]. 北京:中国建筑工业出版社，2000.

[4]中国市政工程西北设计研究院主编.给水排水设计手册.第11册，常用设备[M].北京:中国建筑工业出版社，2002.

[5]孙力平等编著. 污水处理新工艺与设计计算实例[M].北京:科学出版社，2001.

[6]于尔捷,张杰主编. 给水排水工程快速设计手册(2.排水工程)[M].北京:中国建筑工业出版社，1996.

[7]缪应祺.水污染控制工程[M].东南大学出版社，2002.

[8] 高庭耀.水污染控制工程[M].北京：高等教育出版社.2007.

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[11]Pitman A R，et al． Practical Experience with Biological Phosphorus Removal Plants In Johan Newburg，Water Science＆Technology.1983.15(3,4)：78.

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[14]徐亚男, 刘纯甫, 马放,等. BIM技术在污水处理厂设计中的应用[J]. 中国给水排水, 2016(8):55-58.

[15]翁晟琳, 李一平, 卢绪川,等. 台州市生活污水处理厂设计水量中雨水混入比例研究[J]. 水资源保护, 2017, 33(4):75-79.

[16]徐世杰, 丁晓涛, 殷其中. 工业废水对城市污水处理厂设计及运行的影响[J]. 工程技术:全文版, 2016(6):00260-00260.

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[19]Wang Z H. Energy-Saving Design and Application of Sewage Treatment Plant for Pharmaceutical Enterprise[J]. Building Energy Efficiency, 2017.

五、毕业设计（论文）工作进度计划。（必须包含一定工作量的计算机知识综合应用环节）

1-4周：根据下达的设计任务收集资料，查阅文献，计划好工作进度，做好外文翻译并提交译文，准备文献综述和开题报告；

5-8周：现场实习，设计方案的初步设计，整理好开题所需材料，准备开题答辩；

9-12周：完成各部分构筑物计算，撰写设计说明书、设计计算书，绘制设计图；

13-14周：检查修改设计图，完善设计说明书及计算书，设计图纸打印，整理好相关材料并上交；

15-16周：整理完善毕业设计材料，编写答辩发言稿，准备毕业答辩及其它相关工作。

六、指导教师审核意见

指导教师签字：

年   月   日

七、开题答辩结论和审核意见

教研室主任签字：

年   月   日

一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。[⑴题目名称；⑵有关的选题的背景和发展情况分析；⑶前人在本选题领域中的工作成果简述]

1.1 题目名称

湖南澧县东部新区污水处理工程方案设计

1.2 有关的选题的背景和发展情况分析

1.2.1选题背景及意义

    水是人类生活和生产活动不可缺少、不可替代的宝贵资源，是社会可持续发展的重要因素。由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展，以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量，从而导致水体污染^[1]。

而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存^[2]。

在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视,对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大,高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。 根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理，以达标排放。对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、氧化沟法、SBR法等等^[3-5]。

1.2.2发展情况

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_Cr=0.468，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^［6］。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。活性污泥法有多种形式，应用最广泛的主要有以下3种：

(1)传统活性污泥法

传统活性污泥法及其传统形式改进型，有A/O与A²/O法。A/O法有两种，一是用于降磷的厌氧－好氧工艺，一是用于降氮的缺氧－好氧工艺。A²/O法则是即除氮又除磷的工艺。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。需处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池，成为混合液，随着曝气池注入空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液进入二次沉淀池，在池中，活性污泥与澄清液分离后，一部分回流到曝气池进行接种，澄清液则溢流排放，在整个处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除^[7]。

(2)氧化沟法

氧化沟又称循环曝气池，类似活性污泥的延时曝气法，氧化沟具有传统活性污泥法的特点，有机物去除率高，也具有脱氮功能。氧化沟这种高效、简单的特点，但氧化沟不宜采用地下式，占地也较大。其曝气池呈封闭沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因而氧化沟又名“连续循环曝气池”^［2］。氧化沟构造简单，运行管理方便且处理效果稳定。随着对氧化沟污水处理技术的不断改进，氧化沟的脱氮功能得到增强，在一定条件下，也可获得较好的生物除磷效果。氧化沟的型式很多，有多沟交替式氧化沟, 卡鲁塞尔式氧化沟和目前国际国内比较先进的奥贝尔氧化沟等等^[8]。

①多沟交替式氧化沟，它的特点是合建式，没有单独的二沉池，采用转刷曝气,通常有双沟和三沟式。这种氧化沟的脱氮除磷效果不稳定，如果在前面增加厌氧池，即可达到脱氮除磷的效果^[9]。
　　②卡鲁塞尔（Carroussel）氧化沟，它是分建式，有单独的二沉池，采用表曝机曝气，沟深大于多沟交替式氧化沟，长沙水质净化二厂就是这种工艺，它的脱氮除磷效果也不够理想，如果要求脱氮除磷，也需增加一些设施^[10]。
　　③奥贝尔（Orbal）氧化沟，它也是分建式，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深也较大，现在四川、北京、山东、浙江等地都在采用，它的脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需采取一些措施^[11]。
　　④一体化氧化沟（Integrated oxidation ditch），是合建式，沉淀池建在氧化沟内，已在四川成都市新都污水厂和山东高密市污水厂应用。它既是连续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论上讲最经济合理，但在一些具体技术问题上还不十分成熟，因此影响了它的推广使用^[12]。　

图1 氧化沟工艺流程图

(3)SBR法

SBR工艺为间歇式延时曝气活性污泥法，它的基本特点是在一个池子中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥。SBR工艺具有一些优于传统活性污泥法的特征^[13]：

1）SBR工艺运行简单，基本实现无需搬运操作，进水、曝气、沉淀、排水、闲置五道程序可由一台小型的PLC实现程序控制，运行的程序也可根据水质变化情况重新编排，使本来十分繁琐的操作变成全自动运行；

2）造价低，占地少，不设置一沉池、二沉池，没有污泥回流系统，多数情况下也可不设调节池，因此可减少占地，降低造价；

3）耐冲击负荷。污水逐渐进入池内，被池内的水缓慢稀释，污水与原池内的水的比例是逐渐提高的，所以耐水质变化的冲击；

4）出水水质好。池内水沉淀时是在水平流速为零的理想静止状态下沉淀，沉淀效果好。池内溶解氧值交替变化。沉淀排水时，溶解氧接近零，抑制了丝状菌的生长，污泥沉淀性能好；

5）能耗低。由于池内溶解氧的交替变化，使溶解氧浓度梯度大，提高了氧的利用率。没有污泥回流系统，节省能耗，降低了运行费用；

6）除磷脱氮。一个运行周期内，厌氧、兼氧、好氧交替变化，在一个池内实现了除磷脱氮。

1.3 前人在本选题领域中的工作成果简述

随着SBR工艺的改进，目前SBR工艺变种有多种形式，比较典型的有连续进水周期循环活性污泥法（简称CASS法），间歇进水周期循环式活性污泥法（简称CAST法），间歇式循环曝气活性污泥法（简称ICEAS法），连续曝气和间歇曝气相结合的活性污泥法（简称DAT－IAT法）^［3］，三池连体型前部连续曝气和后部交替曝气相结合的活性污泥法（简称UNITANK法）等，以上几种改进型的SBR工艺都各有其特点^[14]。

作为污水处理技术的研究方向,重点在于降低能耗、改善出水水质、减少污泥量、简化与缩小处理构筑物的体积、减少占地、降低基建与运行费用、改善管理条件等.可以预见,随着现代科学技术的理论与方法在水污染的研究和水污染的控制应用方面不断拓宽与加深,诸如化学、生物学、生态学、系统论、控制论、信息论、耗散结构论、协同学等基础学科和理论,以及化工技术、生物技术、生态工程技术、计算机技术、遥控遥测技术等先进的技术手段的广泛应用,城市污水处理技术将会得到迅速发展.就我国目前的污水处理现状而言,污水处理技术市场需求相当大.城市污水处理的发展将表现为以下几个方面的特点:氮、磷营养物质的去除仍为重点,也是难点;工业废水治理开始转向全过程控制,单独分散处理转为城市污水集中处理;水质控制指标越来越严;由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究;污水再生利用提上日程;中小城镇污水污染与治理问题受到重视. 因此采用高效、低能耗、运行成本低、管理维护方便的处理工艺应是优选方案,它也是工程技术人员为之奋斗的目标。

二、设计或论文主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和解决问题的思路。（此部分为重点阐述内容）

2.1 项目设计基础资料：

2.1.1工程概况

湖南澧县东部新区污水处理工程厂区近远期总用地46683m²（合70.1亩），其中远期预留用地约12705m²（合19.08亩）。

2.1.2设计资料

（1）处理水量：3.0万m³/d。

（2）进水水质指标平均值  (单位：mg/L)

（3）出水水质：执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。

（4）气候条件：澧县年均气温16.7℃，全年降水量约1500毫米，全年主导风向为北北东风。

2.1.3设计主要内容和重点

本设计的主要内容是选择湖南澧县东部新区污水处理工程方案设计，确定治理城镇生活污水的方案，使环境、经济、社会三方面效益协调可持续发展，使污水达标排放。并对污水、污泥处理构筑物进行设计计算及选型，对污水处理厂的基本设备和运行费用做出工程概算，绘制废水处理站的平面图和高程图、主要构筑物平剖面。其中，设计的计算及图纸的绘制为本设计的重点。

2.1.4预期达到的目标

本设计，经过工艺对比选择最合适的生活污水处理工艺，从而使污水能达标排放。一方面巩固自己的专业知识，将所学知识运用于实践操作中；另一方面还可以培养以及提高搜集资料、查阅文献、解决问题、发现问题的能力，并能熟练地运用CAD制图软件。

2.2 拟解决的主要问题及实现途径与方法

2.2.1  废水处理厂处理方案的确定

（1）翻阅专业课本以及查阅文献，收集污水处理的常用方法和工艺；

（2）分析研究各处理方法和工艺原理及内容，并对其进行比较；

（3）根据任务书设计要求、经济成本以及发展前景等问题，结合自然条件和污水水质特点，选择一种最适合的工艺，确工艺流程；

（4）查阅文献，通过计算对设备进行选型，选取经济运行效果好并且相互匹配的构筑物，确定最终处理方案。

2.2.2污水处理厂设计计算部分

（1）污水处理工艺设计计算

计算水质水量，污水处理程度，分析工艺可行性。

（2）污水处理构筑物计算

选择设计参数设计计算各构筑物尺寸，依据计算数据选择正确的设备型号。

（3）污泥处理工艺设计计算

 设定适当的设计参数，计算污泥量和污泥处理处置构筑物，确定工艺尺寸，并合理选型。

2.2.3污水处理厂平面布置和高程布置

根据所选方案、工艺流程以及计算确定的污水、污泥及附属构筑物工艺尺寸，进行污水处理厂的平面布置，绘制污水处理厂平面布置图，再绘制高程图。

2.2.4  工程估算

对该污水处理站进行基建投资及运行费用的概算。经济概预算是在工程建设过程中，根据不同设计阶段的设计文件的具体内容和有关定额、指标及取费标准，预先计算和确定建设项目的全部工程费用的技术经济文件。

三、设计或论文方案：[⑴技术方案（有关方法、技术路线、技术措施）；⑵实施方案所需的条件（技术条件、试验条件等）]

3.1 技术方案

按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A²/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等^［15］。

由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺：A²/O工艺，氧化沟工艺，SBR及其改良工艺。

上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺比较多，为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较^［16］。

表2  适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较   

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