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1. 研究目的与意义（文献综述）
1.1 目的及意义
现如今，人民生活水平日益提高，但随之而来的是更为严重的水质污染，而这在城镇地区尤为明显。
城镇污水具有用水量集中、污水产生量大、污染物类型繁多等特点，同时，城镇大多建在沿河、沿湖地段，若不经有效处理，污水直排入就近水体，将对水域生态系统及城镇居民的生活造成极大影响。经过十几年的发展，目前国内的城镇污水处理网络已基本建立和完善，传统污水处理工艺也日趋成熟。现阶段仍存在的一个问题是，虽然国家正逐步加大对环保行业的投资，但是面对城镇污水处理工程巨大的需求量，构建一个完整的污水治理网络仍然有很长的路要走。城镇具有较好的经济基础，对于污水治理方面的投资建设和技术要求相对而言不受太大限制，因此，城镇污水处理的重点落在最优工艺的选择和最优水质的保证，这也是目前城镇污水处理亟待研究和解决的问题。
城镇水环境是维持整个城市健康、有效发展的重要环节，也是城镇居民赖以生存的基础。然而，随着经济条件的不断提高，城镇水污染有日益恶化的趋势，不仅体现在污水产生量越来越大，更重要的是水中的污染物类型日趋复杂，生活污水中氨氮、总磷、COD等指标超标程度日趋严重。在某些欠发达的城镇，污水未经任何处理便直排入附近水体，这不仅对水域生态系统造成了不可修复的破坏，同时也严重威胁到城镇居民的健康。
2. 研究的基本内容与方案
2.1 设计内容
| 表1 军店镇污水处理厂设计进水水质、出水水质及处理程度 | |||||||
| 项目 | PH | BOD5 | CODCr | NH3-N | SS | TN | TP |
| 进水浓度 出水指标 处理程度% | 6-9 6-9 / | ≤130 ≤6 ≥95.4 | ≤260 ≤30 ≥88.5 | ≤30 ≤1.5 ≥95 | ≤200 ≤10 ≥95 | ≤35 ≤15 ≥57 | ≤5 ≤0.3 ≥94 |
本设计要求完成某城镇3000 m3/d生活污水处理工艺初步设计，按照任务书要求，提交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；提交设计图纸一套（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），共绘一号图纸至少七张，其中手绘图纸一张；通过运行出水可以达到一级A标准。设计进水水质和出水水质如表1所示。
2.2 方案比选
应用于城市污水处理具有脱氮除磷效果的工艺有两大类：活性污泥法和生物膜法，其中活性污泥法有A/O系列、氧化沟系列和SBR系列，生物膜法主要采用生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池。
结合本项目的实际情况，适合于本项目污水处理的二级处理工艺共三种，如下所述：
方案一：水解酸化 接触氧化
优点：①对冲击负荷有较强的适应力；②污泥生成量少，不产生污泥膨胀的危害，能够保证出水水质；③回流量小，易于维护管理；④接触氧化池单位体积的生物量多，容积负荷高，水力停留时间短；⑤节能效果明显；⑥污泥产生量少；⑦不产生滤池蝇，也不散发臭气；⑧具有脱氮除磷功能。
缺点：①水解池底泥易沉积；②生物除磷效果差；③填料随着使用年限的增加会结块，几年需更换一次。工艺流程如下图所示：
方案二：CASS工艺
优点:①具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，能承受水量、水质变化较大的冲击负荷，处理效果稳定。②在进行生物除磷脱氮操作时，整个工艺的控制良好，处理后的出水水质尤其是除磷脱氮的效桨明显优于传统的活性污泥法。③污泥系统运行简单，无须进行大量的污泥回流和内回流。④采用组合式模块结构，布置紧凑，占地面积小。⑤污泥产量少，污泥可趋于相对好氧稳定，污泥处理构筑物少，只须进行重力浓缩，机械脱水即可。
缺点:①每组生物池都有曝气、搅拌、滗水设备，因此设备投资量较大；生物池采用滗水器出水，水头浪费较大。②虽可省去二沉池，但流程上各构筑物容积之和减少不多，总容积利用率较低，一般只有50%左右。②控制设备较多，控制水平要求高，但随着控制技术的发展，污水处理厂CASS工艺的自控要求已得到较好地解决。工艺流程如下图所示：
方案三：A2/O MBR工艺
优点：①该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。②流程简单，投资省，操作费用低该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。③缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率，反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。④生物脱氮除磷效果好。⑤缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。
缺点：①若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。②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。工艺流程如图所示：
2.3.二级处理工艺确定
为了选择最适合于本项目的技术方案，分别从技术和经济两方面对方案一：水解酸化 接触氧化；方案二：CASS工艺；方案三：A2/O MBR工艺进行比较，从中选出最优、最切合本污水处理厂实际的方案。
| 方案 项目 | 比较 | 方案一 水解酸化 接触氧化 | 方案二 CASS工艺 | 方案三 A2/O MBR |
| 工艺流程 | 方案三优 | 较简单 | 较简单 | 简单 |
| 占地面积 | 基本相当 | 现有厂区满足要求 | 现有厂区满足要求 | 现有厂区满足要求 |
| 投资成本 | 方案三优 | 较低 | 较高 | 低 |
| 运行成本 | 方案三优 | 1.3元/m3 | 1.4元/m3 | 1.3元/m3 |
| 预处理要求 | 基本相当 | 进行简单预处理 | 进行简单预处理 | 进行简单预处理 |
| 能耗水平 | 方案三优 | 能耗较低 | 能耗较高 | 能耗较低 |
| 出水水质 | 基本相当 | 可达一级A标准 | 可达一级A标准 | 可达一级A标准 |
| 生物脱氮 | 方案一优 | 好 | 较好 | 较好 |
| 生物除磷 | 方案三优 | 较差 | 较好 | 好 |
| 污泥处理 | 方案一优 | 剩余污泥量较少 | 剩余污泥量较多 | 剩余污泥量较多 |
| 抗冲击负荷 | 方案一优 | 强 | 较强 | 较强 |
| 自控要求 | 方案三优 | 低 | 较高 | 低 |
| 运行管理 | 方案三优 | 较简单 | 较复杂 | 较简单 |
| 机械设备 | 方案三优 | 较少 | 较多 | 较少 |
| 卫生条件 | 基本相当 | 较好 | 较好 | 较好 |
| 综合评价 | 方案三优 | 良 | 良 | 优 |
通过经济技术比较，三种工艺均是较成熟的工艺，有大量的工程应用实例，出水水质均较好。方案三 A2/O MBR工艺脱氮除磷效果和去除有机物能力均较好，运行管理较方便，因此，本设计推荐采用方案三：A2/O MBR工艺。
3. 研究计划与安排
2019年1月 进行项目初步情况分析了解，通过查阅相关文献资料和调研，明确研究内容，完成文献翻译；
2019年3月 在武汉某环保设计研究院进行实习培训与辅导，针对性搜集数据，进行分析，并进行现场调查与实践，完成开题报告；
2019年4月 继续在武汉某环保设计研究院进行实习培训与辅导，针对性分析与研究，撰写设计说明书和计算书，完成图纸的绘制。
4. 参考文献（12篇以上）
[1] 高廷耀、顾国维、周琪，《水污染控制工程》（第4版）[M]，高等教育出版社，2015；
[2] 北京市政工程设计研究总院.给水排水设计手册[J].城镇排水. 中国建筑工业出版社，2010；
[3] 崔玉川等. 城市污水厂处理设施设计计算[M]. 化学工业出版社，2004；
