废水毕业设计(论文)开题报告

科学技术学院

毕业设计（论文）开题报告

题 目： 某制药废水处理工程设计（接触氧化250m3

学 科 部： 理工

专 业： 给水排水工程

班 级： 081班

学 号： 7013008029

姓 名： 惠萃

指导教师： 吴声东

填表日期： 2011 年 12 月 28 日

一、 选题的依据及意义：

水是人类的生命之源，它孕育和滋养了地球上的一切生物。与我们人类密切相关的是淡水。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53%。因此，保护和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。在我国，淡水资源人均不超过2545立方米，不到世界人均的1/4，因此我们更应该保护和珍惜水资源。

20世纪以来，医药工业的迅速发展，给人类文明带来了飞跃。与此同时，在其生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧，给人类健康带来了严重的威胁。据文献报道，医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有种类繁多的有机污染物质，这些物质中有不少属于难生化降解的物质，可在相当长的时间内存留于环境中。采用传统的处理工艺很难达标排放。对于这些种类繁多、成分复杂的有机废水的处理，仍然是目前国内外水处理的难点和热点。

理论是用于实践的，将自己在课堂上所学的知识，尤其是专业知识用于本次毕业设计之中，以提高自己的工程设计能力，为自己走上工作岗位进行工程设计打下坚固的实践基础。通过毕业设计，能够熟悉并掌握污水处理工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，能根据原始设计资料正确地独立地选定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。

二、国内外研究现状及发展趋势（含文献综述）：

目前，国内外城市污水处理厂厂采用的工艺有普通活性污泥法、A/O生物脱氮活性污泥法、A/A/O生物脱氮除磷工艺、AB工艺、氧化沟法（循环混合式活性污泥法）、SBR间歇时活性污泥法、接触氧化法等工艺。

A/A/O生物脱氮活性污泥法：

由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混

合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O 工艺。有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田， 可将脱氮除 磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。

氧化沟法

本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：A：卡罗塞式；B：奥巴尔型；C：交替工作式氧化沟；D：曝气—沉淀一体化氧化沟

氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0 kgO2/(kW·h)］。此技术

已广泛应用于大中型城市污水处理厂，其规模从每日几百立方米至几万立方米，工艺日趋完善，其构造型式也越来越多。氧化沟曝气效果较好，处理效果也很好，不但可以达到95%以上的BOD去除率，还可同时达到部分脱氮除磷的目的。 SBR法(Sequencing Batch Reactor)

SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。

氧化接触法：

接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化

处理法。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧,这种方式称为鼓风曝气；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。生物接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。特点：容积负荷高，耐冲击负荷能力强；具有膜法的优点，剩余污泥量少；具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短。能分解其它生物处理难分解的物质； 容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端。好氧接触氧化池的关键是控制好溶解氧的浓度。实践证明当溶解氧含量在4.5～5.5mg/L 时，运行效果较好，且管理方便，对COD 和BOD5 的去除率分别达46.8%和61.2%

（1）活性污泥法的新发展

到目前为止， 对活性污泥法在运行方式上还没有大的突破， 往往所作的是一些局部的改进， 但在曝气方式上确取得了较大的成果， 如纯氧曝气、深井曝气、射流曝气， 采用微气泡扩散器等， 这些都增大了氧转移率、提高了氧的利用率使曝气池中氧的浓度增加。如美日等国研制出的一种超微气泡扩散器， 气泡直径50Lm， 氧吸收率达90% ， Reid Engineering Company of Frederick shurg 等研制的氧化沟下表面曝气也是一种曝气方式的改进， 把冲刷曝气(Brush Aeration) 改进透平曝气(Turbine Aeration) 避免了产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。活性污泥法的另一个发展趋势就是朝多功能方向发展， 采用的方法有： 培养驯化专用细菌，使活性污泥处理对象不局限于生活污水， 还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物，甚至驯化可以处理象氰一类有剧毒的无机物；把活性污泥与其它处理方法结合起来，如活性炭—活性污泥法， 它实际上是一种以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的综合处理法； 固定活性污泥法是提供微生物附着的表面， 如合成纤维、塑料、细沙、粘土焦炭等， 使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物；这些都提高了活性污泥的净化效率，提高了抗有毒物质等冲击负荷的能力， 还具有脱色、脱氮、削减泡沫的效果， 国外已用于合

成纤维、化工印染、炼油、炼焦等工业生产的污水处理；活性污泥法与厌氧工艺结合来脱氮、脱磷等，最典型的工艺是A-O(anaerobic-oxic) 流程。活性污泥法还可和化学法结合， 提高净化多氯联苯、有机磷的去除效果。

（2）接触氧化法的新发展

早在1978年，生物接触氧化法在城市污水中试成功后，以其高效而闻名全国，并很快在工业废水处理中获得广泛应用，但市政工程界的人员却迟迟未能接受，因而接触氧化法在城市污水处理中发展较为缓慢。其主要原因：一是，限于当时条件，城市污水中试和生产性试验的原水水质浓度偏低，限制了试验结果的推广；二是，为什么接触氧化法只需1个小时左右即能达到活性污泥法8小时的效果，在理论上阐述得不够清楚；三是，缺乏经久耐用和价格低廉的填料，以及大型池的均匀布水布气尚有困难等。

1983年，太原市殷家堡污水处理厂开始运转，规模为10 000m3/d，处理工艺为生物接触氧化法（其装置构造同北京市保护科学研究院的中试，也为两段法），以一种价廉耐用的炼钢炉渣为填料，并根据进水浓度选用适当的粒径，可做到长期运行不发生堵塞。整个装置已连续稳定运行近二十年，期间，接触氧化池的年平均进水浓度，随城市生活和节水工作发展，已从1990年的118.4mg/L逐步升高到1997年的186.9mg/L，而出水水质却多年了一直优于活性污泥法的二级处理水平，运行的鼓风电耗只及传统活性污泥法的五分之一。在某国家九五科技攻关课题研究中，绍林广[10]分析了我国一些浓度较低，规模有限的南方城市的污水处理现状及存在问题，提出这一类的城市污水处理工艺选择应以生物膜法为主，其中生物接触氧化和生物滤池工艺，适宜处理城市污水，技术比较成熟。由此可见，接触氧化法在城市污水处理中的适应性已不用置疑，加速推广接触氧化法的时机应已经成熟。1990年，另有20 000 m3/d污水厂采用二段法生物接触氧化法投入运行。据介绍，目前最大的设计规模已达4万m/d。

接触氧化法与活性污泥法直接联合，在曝气池中投加悬浮载体或设置固定载体，形成复合反应器，可使反应器的污泥浓度增加，反应器的总污染物处理能力提高。当负荷较低时，反应器内两种污泥（生物膜污泥和活性污泥）活性相近。当负荷提高时，污泥总好氧活性提高，但由于年龄降低，悬浮相污泥中硝化菌流失，硝化活性降低；而复合反应器悬浮载体上形成污泥龄较长的小环境，附着相3[5]

污泥中硝化菌能够良好生长，硝化活性提高。复合反应器多孔载体内部既有悬浮相污泥又有附着相污泥，污泥浓度相对较高，因此更易形成厌氧或缺氧环境，使得污泥具有良好的反硝化活性[6]。在某染料厂的酞菁兰生产废水中采用有污泥回流的A/O二段接触氧化法（一段为固定填料，二段为悬浮填料，污泥由二沉池中回流到悬浮填料的反应器中，即在第三段中，既有生物膜法也有活性污泥法的复合生物反应器），对氨氮和CODcr进行了有效的处理[7]。也有一焦化厂废水处理，

用接触氧化池作缺氧池，接受二沉池出水的回流，进行反硝化，后续好氧活性污泥进行氨氮的硝化，组成A/O法。生产运行表明，对CODcr和NH3-N的去除率分

别可达96％和99％，但硝化菌和反硝化菌对环境变化十分敏感，虽然系统有一定的耐冲击负荷能力，对长时间处在氨氮波动状态下超负荷运行，硝化反应缓慢，经常是NO-2-N积累偏高，使调试停留在亚硝化阶段[8]。

在接触氧化法和活性污泥相结合的除磷脱氮，也有更新的工艺，即根据生物脱氮原理，硝化菌和反硝化菌可以分别放置在好氧和缺氧的装置内，而含氮液体在它们之间循环，这样可以使硝化菌和反硝化菌分别在各自的最佳环境中充分发挥作用，同时除磷菌在厌氧和好氧之间循环以完成磷的释放和超量吸收。

三、 本课题研究内容

本课题的研究内容是制药废水的处理，制药工业纯属精细化学工业，包括原料药生产和制剂加工。其原料药生产采用生物法的称之为生物制药；利用化学合成的称作化学制药。

处理水量为250m3/d，原出水水质CODcr 600—900mg/L，BOD5 200—

400mg/L，SS 400mg/L，pH 6~9，要求经过处理后水质达到CODcr 100mg/L，BOD5 20mg/L，SS 50mg/L，pH 6~9。

四、本课题研究方案

（一）原始数据

废水进水水质和排放标准：

（二）备选方案的提出

1.传统活性污泥法

传统活性污泥系统多采用矩形廊道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀池污泥回流到曝气池，进入下一个循环。此方法的污水和回流污泥均有曝气池池首流入，处理效果好，对BOD5和SS的总处理效率均为90%～95%，但曝气池前段供氧不足，后段供氧过剩，同时 击负荷能力弱，曝气时间较长，一般在6～8h,适于大中型城市污水厂，其曝气方法有推流式和完全混合式。

2.氧化沟活性污泥法（循环混合式活性污泥法）

按污水流态分，又叫循环混合式活性污泥法，氧化沟一般采用延时曝气，并增加了脱氮功能，所以同时具有去除BOD5和脱氮的功能,它采用机械曝气，一般

不设初沉池和污泥消化池。氧化沟处理效率为：BOD5和SS均为95%以上，总氮

为70%～80%，所以氧化沟工艺具有工艺流程短，处理效率高，出水水质稳定，运行处理简单等优点，对于小型污水厂，还具有基建费用和运行费比普通活性污泥法低的优点。它的缺点是对于中、大型污水厂，基建费和运行费比普通活性污泥法高，同时无法得到生物能源。

3.接触氧化法、

接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。生物接触氧化法的处理流程通常有两种，即一段法（一次生物接触氧化）和二段法（即两次接触生物氧化）。接触氧化法的BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。处理时间短。因而占地面积小。 能够克服污泥膨胀问题。可以间歇运转。维护管理方便，不需要回流污泥。剩余污泥量少。

（三）工艺流程的确定

经过下列比较，决定选用接触氧化法来处理医药废水

1）接触氧化法与其它生物处理方法比较：

① BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。

② 处理时间短。因此在处理水量相同的条件下，所需装置的设备较小，因而占地面积小。

③ 能够克服污泥膨胀问题。生物接触氧化法同其他生物膜法一样，不存在污泥膨胀问题，对于那些用活性污泥法容易产生膨胀的污水，生物接触氧化法特别显示出优越性。容易在活性污泥法中产生膨胀的菌种（如球衣细菌等），在接触氧化法中，不仅不产生膨胀，而且能充分发挥其分解氧化能力强的优点。

④ 可以间歇运转。当停电或发生其它突然事故后，生物膜对间歇运转有较强的适应力。长时间的停车，细菌为适应环境的不利条件，它和原生动物都可进入休眠状态，显示了对不利生长的环境有较强的适应力；一旦环境条件好转，微生物又重新开始生长、代谢。有人试验，即使停止运转一个月，再重新开始运行，生物膜数日内即可恢复正常。

⑤ 维护管理方便，不需要回流污泥。由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。 ⑥ 剩余污泥量少。

2）与活性污泥法比较：接触氧化法系统的出水水质仍优于活性污泥系统。CODcr去除率提高了1.7％，NH3-N去除率提高了6.2％，总氮去除率提高了1.8％。接

触氧化法A/O系统具有较高的污染物去除率主要是由于该系统硝化菌和反硝化菌分别被填料固定在好氧池和厌氧池中，都处于各自的稳定生长状态中，而活性污泥法只有一个污泥系统，硝化菌和反硝化菌交替处于被抑制状态，不能很好发挥作用。接触氧化法水力条件好，生物相丰富，生物浓度高，好氧池中污泥龄达到30d以上，适合世代时间较长的硝化菌生长。煤气废水的碳氮比较低，氨氮浓度增加时，两系统对冲击负荷的适应能力不同，接触氧化系统能在2～3d内恢复到出水达标排放，而活性污泥系统需要3～5d。对水力负荷冲击的恢复试验中发现，当HRT较长时，均少1.4d。但当HRT法系统经过7天的适应期出水达到排放标准。因此活性污泥系统稳定运行的最小HRT为37.5h，而接触氧化法系统稳定运行的最小HRT为30h，比活性污泥法系统缩短7.5h。从运行管理上看，接触氧化池的半软性填料挂膜快，长期运行不结泥球，缺氧池内不需设置污泥搅拌装置，操作简便，且减少了动力费用。好氧池内生物量大、种类多。即使生长丝状菌也没有污泥膨胀之虞。沉淀池中污泥量

少，节省后续污泥处理设备。污泥沉淀效果好，处理出水澄清度高，可避免活性污泥法中沉淀池污泥积存发生的反硝化现象。污泥不需要在各池中循环，不设污泥回流设备。总之，接触氧化法系统比活性污泥法系统流程简单，设备少，易于管理，且抗冲击负荷能力强，不发生污泥膨胀

五、 研究目标、主要特色及工作进度：

a.研究目标：

改革开放以来，在我国的大中型城市中，建设了一批污水处理设施，对于保护大中型城市的环境，治理水污染起到了很大作用。目前全国共有1700O个建制镇，绝大多数没有排水和污水处理设施，而且，由于二十几年来，乡镇企业的蓬 勃发展，造成一些中小城镇尤其是经济比较发达的中小城镇，污染严重，已经影响到人民的生活和健康。

已经开始实行的《污水排放综合标准》(GB8978-1996)中对制药废水要求一般达到二级标准。

1. 处理工艺流程的比较选择和主要构筑物的比较选择；确定处理工艺流程及处理构筑物（或设备）的类型和数量。

2. 废水处理工程设计，包括主要构筑物的设计参数、计算公式、计算过程与结果、设备的平面和立面布置、主要设备的选型设计计算与规格等；主要设备和材料表；进行污水厂各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置

4.毕业设计图纸内容、张数及要求

(1) 工艺管道及仪表流程图；

(2) 建构筑物的平立面布置图；

(3) 高程图；

(4) 管道布置图；

(5) 典型设备结构图。

注：图纸数量不少于三张零号图。图纸应符合《给水排水制图标准》（GB/T 50106—2001）的要求。

b.主要特色：

工程简单，造价低；运行方式灵活，脱N除P效果好；良好的污泥沉降性能；对进水水质水量波动适应性好；易于维护管理。

通过毕业设计，使学生熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。其设计深度为施工图阶段。

c.工作进度

六、参考文献：

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