1、开题报告范文设计类四川农业大学本科生毕业论文（设计）开题报告毕业论文（设计）题目临海化学原料药基地污水处理厂一期工程设计SBR工艺选题类型应用课题来源自选学院资源环境学院专业环境工程指导教师张小洪职称教授姓名周乐年级2011级学号201165971 立题依据改革开放以来,我国经济快速增长,人民生活水平不断提高,但环境的破坏也日益严重，同时环境问题也逐渐得到重视。现在，人们所食用的食品种类越来越多，但食品质量却越来越让人担忧。食品质量、空气质量、水环境质量都和人的健康息息相关。当这些受到污染进而影响人类的健康时，人们就把关注点转移到药品上，希望借助药物可以保证身体的健康。因此，药品行业逐渐发展壮
2、大，并受到国家、业内人士的普遍关注。随着其发展所产生的污染问题也是受到了很大的关注。浙江省化学原料药基地临海区块是由国家计委、国家经贸委批准设立的国家级浙江省化学原料药基地的核心区块，是国内化学原料药和医药中间体产业的唯一集聚区。按照两委规划，基地将于10年内达到500亿元销售规模，将占世界化学原料药和医药中间体市场份额的25-30%。基地按照“高起点、走出去、规模化”和“统一规划、分步实施、滚动开发”的方针，配套提供一体化的公用工程、一体化的服务设施、一体化的物料配送体系，最终将建设成为“规模大、质量高、品种全、成本低”的国际化学原料药生产出口基地，成为国际化学原料药的制造中心，贸易中心、价
3、格形成中心、开发中心和信息中心。现相关部门决定在园区建设一座污水处理厂，园区内工业企业生产废水经适当处理后排入污水处理厂集中处理，实行集中建设、集中治污，逐步实现污染控制由分散治理向集中控制的转变。2 设计的基础资料2.1 基础数据设计水量为1.25104m3/d，本污水处理厂的主要进出水水质指标如表1、表2所示。污水进水水质：表1 污水进水水质指标CODCrBOD5NH3NSSTNTPpH色度单位（mg/L）70035040300504.069500倍污水出水水质：表2 出水指标指标CODCrBOD5NH3NSSTPpH色度单位（mg /L）1202525501.06950倍注：出水执行化学
4、合成类制药工业水污染物排放标准（GB219042008）中的新建企业水污染排放标准。2.2设计依据（1）中华人民共和国水污染防治法（2008）（2）化学合成类制药工业水污染物排放标准（GB219042008）；表3化学合成类制药工业水污染物排放标准（GB219042008）（部分）项目COD （mgL）BOD5（mgL）SS（mgL）NH3N（mgL）TP（mgL）色度（倍）PH现有企业2004070402.0506-9新建企业1202550251.0506-9（3）中华人民共和国环境保护法当上述标准和文件被修订时，使用其最新版本。（4）污水处理工艺手册（2003）1（5）环境工程设计手册（2
5、006）2.3当地的自然环境状况 基地临海区块位于国家级历史文化名城临海市境内、台州湾的北岸，规划总面积20平方公里，启动区规划面积3.94平方公里，基地紧靠华东电网发电枢纽之一的台州发电厂，距台州市区10公里，黄岩机场20公里，海门港8公里，并距温州、宁波、杭州机场2-3小时车程，同时基地紧邻104国道、甬台温、上三高速公路，并和建设中的台缙高速公路、甬台温高速公路复线，规划中的甬台温铁路相连接，具有较明显的区位优势。3 方案比选和方案的确定3.1 色度去除法的比选3.1.1吸附法吸附法是利用吸附剂特有的物理、化学性质对色度进行吸附去除的一种方法，选取活性炭作为吸附剂2。活性炭是最早应用的脱
6、色吸附剂，由于其具有发达的细孔结构和巨大的比表面积，因而对水中溶解的有机污染物具有很强的吸附能力，能有效脱除废水中的颜色。使用活性炭去除色度的最佳控制条件：(1)活性炭最佳用量为5mg/L；(2)活性炭和污染物最佳接触时间为3.5h；(3)温度选择室温，可以适当增加活性炭量的方法来达到相同的脱色效果。在最佳控制条件下对色度的去除率可达到90.8%。但活性炭价格昂贵，再生困难且损失率高，因此一般只用于浓度较低的废水处理或深度处理，通常进行活性炭处理前，要先经物理法、生物法等处理。3.1.2絮凝沉淀法絮凝沉淀法是利用混凝剂的压缩双电层吸附电中和、吸附架桥、网捕卷扫作用，去除水中胶体悬浮物的化学处理
7、方法。可选用PAFM、聚合硫酸铁、PAC +PAM、FeS047H2O、壳聚糖、MgCl26H2O等脱色性能较好的混凝剂。影响絮凝效果的因素有：PH、温度、混凝剂投加量、搅拌时间和速度。几种因素必须控制在最佳条件，否则水体中色度的去除率将不能达到预期的值。从表可以得出，PAFM、聚合硫酸铁、壳聚糖、FeS047H2O、MgCl26H2O的脱色率较高，均能达到90%左右，其中PAFM的脱色率最高。PAFM 是一种含有铁、铝、镁等多种金属离子的新型复合混凝剂，PAFM 不仅对工业废水具有良好的脱色效果且对COD有一定的去除能力3。PAC+PAM相对来说脱色率不高，只有50.6%。表4各种混凝剂的最
8、佳反应条件及其脱色率混凝剂PH投加量(mg/L)搅拌速度（r/min）搅拌时间min温度去除率%PAFM759052595.7聚合硫酸铁812010062591.4PAC+PAM820.58042550.6FeS047H2O73012062589.7壳聚糖8312042589.3MgCl26H2O11611072594.83.1.3氧化法氧化法脱色是指利用氧化剂的强氧化性，在一定条件下使废水中的发色基团发生断裂或改变其化学结构，从而达到废水脱色的目的。常用的氧化剂有臭氧、液氯、二氧化氯、漂白粉、次氯酸钠等。臭氧脱色成本较高，对于大型污水处理厂不适用。液氯、二氧化氯、漂白粉、次氯酸钠脱色的有效成
9、分均为次氯酸。氧化法的一个严重不足之处是处理费用较高，从而限制了它的广泛使用。3.1.4几种方法的比选表5 8种脱色剂在最佳反应条件下及性价比对照脱色剂投加量(mg/L)去除率%单价（万元/t）单方水体成本（元/t）是否需要增加构筑物设施性价比PAFM5.095.70.800.0400否2393氯气12.065.30.250.0300否2177PAC+PAM20.550.60.300.0615否823FeS047H2O30.089.72000.6000否150壳聚糖3.089.318.000.5400否165MgCl26H2O6.094.82.000.1200否790聚合硫酸铁120.091.
10、43.003.6000否25活性炭5.090.81.500.075是1211注：1.表中的性价比仅用来作为各种脱色剂性能的比，不代表其他任何意义； 2.性价比=去除率/单方水量陈本。在8中脱色剂中，PAFM的性价比最高，最佳反应条件下的去除率也最高。氯气虽然性价比也较高，但其脱色能力相对差一些，最高为653。PAC+PAM性价比相对低一些，且去除率较低为50.6%。MgCl26HzO、FeS047H20、聚合硫酸铁、壳聚糖性价比较低且对反应条件要求太高。活性炭性价比比较高，对色度的去除率也较高，但其吸附时间需3.5h且活性炭分离需专门的过滤装置，对土建设施要求太高。该污水中，进水色度为500倍
11、，出水需达到50倍，去除率至少应为90%。所以采用絮凝沉淀法，选取PAFM为脱色剂较适合。3.2常见污水处理工艺3.2.1 改良型氧化沟工艺氧化沟4（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形，也是延时曝气法的一种特殊形式。最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接和回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约23mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流
12、状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限5。为了取得更好的除磷脱氮的效果6，Carrousel 2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳
13、源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。这样，在Carrousel 2000系统内，较好的同时完成了去除BOD
14、、COD和脱氮除磷。氧化沟的技术特点：(1)氧化沟具有推流式和完全混合式的特点，可有力地克服短流和提高缓冲能力7，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。该系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力；(2) 氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化反硝化生物处理工艺；(3) 氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝；(4) 氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。3.2.2 SBR法8SBR是序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一
15、种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术9。SBR反应器的运行通常包括5个阶段：进水阶段加入基质；曝气反应阶段基质降解；沉淀阶段泥水分离；排水阶段排上清液；闲置阶段活性恢复。这5个阶段都在曝气池内完成，从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。和传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。通过时间顺序上的控制，SBR工艺具有同时脱氮除磷的功能。进水后进行一定时间
16、的缺氧搅拌，好氧菌利用进水中携带的有机物和溶解氧进行好氧分解，此时水中的溶解氧将迅速降低甚至达到零，这时厌氧发酵菌进行厌氧发酵，反硝化菌进行脱氮；然后池体进入厌氧状态，聚磷菌释放磷；接着进行曝气，硝化菌进行硝化反应，聚磷菌进行磷吸收；经一定反应时间后，停止曝气，进行静置沉淀；当污泥沉淀下来后，滗出上部清水，而后再进入原污水进行下一个周期循环，如此周而复始。SBR工艺的特点10：(1)工艺简单、投资少，SBR系统无需二沉池及污泥回流系统，因此工艺流程简单，布置紧凑，占地面积小，节省基建投资；(2)耐冲击负荷，在一般情况下（包括工艺废水处理）无需设置调节池；(3)反应推动力大，易于得到优于连续流系
17、统的出水水质；(4)运行操作灵活，通过适当调节各阶段操作状态可达到脱氮除磷的效果；(5)活性污泥在一个运行周期内，经过不同的运行环境条件，污泥沉降性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；(6)该工艺可通过计算机进行自动控制，易于维护管理；(7)该工艺在时间上呈推流式，具有较好的脱氮除磷效果。3.2.3 方案比选两种工艺的比较如表6、7和8所示表6 SBR工艺和氧化沟工艺运行和管理比较方案一(SBR工艺)方案二(氧化沟)反应池间歇进水连续进水、连续出水。有机物降解和沉淀在一个池子完成，无需设独立的沉淀池及其刮泥系统。在氧化沟中完成有机物降解，在沉淀池中进行泥水分离，需设独立的沉淀池和刮泥系
18、统。对氮和磷有很好的去除效果。氧化沟系统三个沟道内的DO值呈0-1-2的梯次变化，脱氮效果好，除磷效果一般11。固体停留时间较长，可抵抗较强的冲击负荷。较长的固体停留时间，可抵抗冲击负荷。污泥有一定的稳定性。污泥有一定的稳定性。采用鼓风曝气，曝气器均布池底，动力效率高，能耗较低；间歇运转须采用高质量的膜式曝气器，设备的闲置率较高，曝气器寿命较短，维修及维护量大12。采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置；设备少，管理简单，维护量小，但能耗较高13。自动化水平高，对电动阀门等设备的可靠性需求较高，控制管理较复杂。设备少且经久耐用，控制管理简单。耗电量较小，运行费用低。耗电量较大，运行费用较
19、高。自控系统编程工作量较大，PLC硬件费用高，自动化水平较高，劳动强度较低，对操作人员的素质要求较高，总设备费用较高14。自控系统编程工作量较小，PLC硬件费用低，自动化水平较低，劳动强度较高，对操作人员的素质要求较低，总设备费用较低15。表7 SBR工艺和氧化沟工艺经济指标比较规模类型（万吨/天）基础投资（元/吨）单位耗能（度/吨）直接成本（元/吨）总成本（元/吨）0-2(SBR)3251.740.300.952.322-5(SBR)1914.250.340.671.685-10(SBR)1715.760.320.540.970-2(氧化沟)3940.980.460.832.352-5(氧化
20、沟)1984.780.360.671.445-10(氧化沟)1810.330.330.470.92表8 SBR工艺和氧化沟工艺技术指标比较规模类型（万吨/天）BOD去除率（%）COD去除率（%）SS去除率（%）氨氮去除率（%）磷去除率（%）0-2（SBR）90.3084.1885.6881.1474.872-5（SBR）91.0283.1487.2968.6875.765-10（SBR）92.0182.9989.5256.4672.560-2(氧化沟)91.9481.4392.2875.1281.162-5(氧化沟)87.8482.0987.8967.9268.225-10(氧化沟)86.82
21、80.5388.9870.6068.223.3 拟采取的工艺路线拟采取的工艺路线如下图所示：图1 拟采取的工艺路线废水经过粗格栅，除去水中较粗大的漂浮物和悬浮物，进入泵房，在经过细格栅，进一步去除水中漂浮物和悬浮物，减少后续处理产生的浮渣，保证后续处理设施的正常运行。之后水流入沉砂池，再进入絮凝沉淀池，进行色度的去除，再进入SBR池，主要的反应就在SBR池里面进行。然后由滗水器排出经消毒池消毒到达标出水水质排放。沉砂池、絮凝沉淀池、SBR池中排出的污泥排入浓缩池浓缩，然后脱水泥饼外运或用做肥料。4设计内容及预期目标4.1设计内容（1）确定污水处理工艺流程及处理构筑物（或设备）的类型和数量；（2
22、）进行构筑物及设备的工艺设计计算；（3）进行各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布置。（4）设计图纸包括：平面布置图；工艺流程、高程布置图；单体构筑物的工艺构图。（5）投资、运行费用及处理成本的核算4.2 预期目标（1）完成对基地排出污水的处理，使之达到化学合成类制药工业水污染物排放标准（GB219042008）中的新建企业水污染排放标准的要求，实行集中建设、集中治污，逐步实现污染控制由分散治理向集中控制的转变；（2）通过本次设计，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，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水处理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
23、说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。5 设计思路设计的技术路线如下图所示:图2 设计的技术路线设计的前期收集各方面关于化学原料药基地污水处理的案例，将各种方案进行对比，选出最适合的方案，然后初步确定设计流程，进行经济预算，分析其中出现的问题，讨论结果。然后用AutoCAD画出主要构筑物图，最后检查，完成设计。6 时间安排2014年3月：资料收集，确定设计方案、设计流程；2014年4月：完成开题报告，开题答辩；2014年5月2014年10月：计算个单体构筑物，完成总平面布置、高程布置，完成绘制设计图纸，并对其投资、运行费用和成本进行核算；2014年11月2014年12月：资料整理，完成论
24、文，答辩。参考文献1高发俊,王社平.污水处理厂工艺设计手册R.北京:化学工业出版社.20032汤欢欢，张芳，魏彬，于海波.污水处理厂出水色度去除方法的研究.天津建设科技.2011（2）p56-623李玉江，刘宝，黄英利，五涛.复合混凝剂PAFM混凝脱色性能研究.山东科学.1999年6月第2期地12卷 p13-164邓荣森.氧化沟污水处理理论和技术M.化学工业出版社,2011. p5-75王静，刘建，王凤伶.底曝式氧化沟脱氮除磷的运行控制.山西建筑.2011年6月第16期第37期 p148-1496原建光，李成杰. 改良型Carrousel氧化沟沉泥问题的解决办法J.中国给水排水 2009，3（
25、6）：77郭昌梓，撑飞，陈雪梅.氧化沟的优缺点及发展应用型式.安徽农业科学.2011 39(23)14288-142918高廷耀,顾国维.水污染控制工程（下册）M.北京：高等教育出版社,20059朱磷.水解酸化+序批式活性污泥法工艺处理中药制药废水.化学工业和工程技术.2011年6月.第3期第32卷 p 47-4910 彭水臻.SBR法的五大优点J.中国给水排水.1993,9（2） ：29-3111 邢登科,甄庆堂. 污水处理工程设计的基本条件和工艺选择J.黑龙江科技信息2008,22（2）:19612张自杰排水工程下册4版M北京：中国建筑工业出版社，200013叶从容，李先晶.氧化沟采用微孔曝气和表面曝气方式对脱氮的影响.环境杂志2009年.第z1期 0257-0300 102-10314颜秀勤，齐和明，孔祥媚等.我国SBR 工艺设备应用现状分析J.中国环保产业.2008,10（2）：31-3515 钟永英. 微孔曝气型Carrousel.2000氧化沟工艺在污水处理中的应用J. 材料研究和应用，2009,3(2)：146-147指导教师意见指导教师签名：年 月 日开题小组意见负责人及成员签名：答辩时间： 年 月 日
