1、毕业设计论文城市污水处理现状与处理技术XX农业学院 毕业论文（设计）课题名称城市污水处理现状与处理技术专业及班级环境监测与治理技术/计算机应用技术 学号姓名XXX指导老师2010年 05 月 28 日城市污水处理现状与处理技术摘 要城市污水处理系统是指收集、输送、处理、再生和利用城市污水的设施以一定方式组合成的总体。脱水污泥的污染问题影响了城市污水处理厂的生存和发展，不同的中水处置方式对经济和环境的影响也不一样。将污水处理、脱水污泥和中水处置结合起来构建污水处理生态系统有利于研究污水处理的综合效益、探索促进污水处理事业可持续发展的途径。国内外从污水中磷回收研究与应用现状，多以含磷丰富的污泥脱水
2、上清液、厌氧污泥消化液以及富磷废水为磷源，鸟粪石、磷酸钙等沉淀是目前广泛采用的回收形式。环境监测实验室质量控制是环境监测质量保证的重要组成部分。建设生态文明既是实现全面建设小康社会奋斗目标的内在需要，又是深入贯彻落实科学发展观的重要内容；建设生态文明，必须强化政策支撑，增加生态文明建设的内生动力；必须强化执法监督，增加生态文明建设的环保执行力；必须强化生态补偿能力，构建最具活力的绿色发展模式。关键词 城市污水 污水处理 生态系统 处理技术The Urban Sewage Treatment and Processing TechnologyAbstractUrban sewage treatm
3、ent system is to collect, transport, processing, recycling and use of urban sewage facilities in a certain way to form the overall. Dehydrated sludge pollution affecting the urban sewage treatment plant survival and development of different methods of water disposal and environmental impact on the e
4、conomy are not the same. Sewage treatment, sludge dewatering and water disposal of wastewater treatment combining ecosystem conducive to the overall efficiency of sewage treatment, sewage treatment to explore the cause of promoting sustainable development approach. Domestic sewage from the research
5、and application of phosphorus recovery, mostly phosphorus-rich sludge dewatering supernatant, anaerobic sludge digestion and phosphorus-rich wastewater phosphorus, struvite, calcium phosphate precipitation, etc. are widely collection form used. Environmental monitoring environmental monitoring labor
6、atory quality control is an important part of quality assurance. Construction of ecological civilization is to achieve the goal of building a well-off societys internal needs, but also thoroughly implement the scientific concept of development important; construction of ecological civilization, we m
7、ust strengthen policy support, increase the ecological civilization construction of internal power; must strengthen supervision of law enforcement increase the ecological civilization construction environmental protection; to strengthen the capacity of ecological compensation to build the most dynam
8、ic model of green development.Keywords: Urban sewage; Sewage treatment;Ecological system; Processing technology目 录1引言 12 城市污水处理现状 12.1 对城市污水处理的要求 12.1.1 “十五”期间对污水处理的要求 12.1.2 城市污水处理原则 22.1.3 形成污水的主要问题 22.2 城市污水处理现状 22.3 目前我国城市污水处理存在的问题 42.4 新农村污水高效处理成套化设备 42.4.1农村污水处理要求 42.4.2 新农村污水高效处理设备技术特点 52.4.3
9、 新农村污水高效处理成套化设备应用 63.1 污水处理的可持续性 73.1.1 污水处理生态系统的可持续性 73.1.2 污水处理研究对象 83.1.3 资料收集、数据处理与研究方法 83.2污水处理领域的磷回收技术 103.2.1 沉淀法 103.2.2 结晶法 103.2.3 电渗析法 113.2.4 其他技术 113.2.5 我国污水处理领域磷回收前景展望 113.3污水资源化利用的成功经验 123.3.1桂林市污水处理厂 123.3.2大连市水质净化厂 123.3.3保定市排水公司 133.3.4唐山市排水公司西郊污水处理厂 134 污水处理设施的监测管理 134.1.1 设计参数不科
10、学、不准确 134.1.2设计处理水量与实际水量偏差过大 144.1.3 设计投加药量不够经济、合理 144.1.4污水处理设施的设计不够完善、全面 144.2污水处理设施试运行时间问题 154.3污水处理设施中的设备使用年限问题 154.4解决措施 154.4.1建设项目有关各方应明确自己的义务 154.4.2加强污染源监督性监测 154.4.3推行污水处理设施的效益分析 16全文结论 17致 谢 18参 考 文 献 191引言 环境监测为环境管理、环境决策提供了技术支持，为环境执法中的证据采集提供了技术保障，其监测技术水平对把握污染现状和预测污染发展趋势起着重要作用。环境监测数据是环境监测
11、的产品，对于数据的质量常以精密性、准确性、 代表性、完整性、可比性来评价。而这“五性” 必须在环境监测站建立完整的质量体系，并运行有效的情况下才能得到保证。但部分环境监测站，尤其是县、区级环境监测站，由于受到人员、技术、资金、设备等硬性条件和质量手册、程序文件编制不完整或编制过于烦琐、不适应本站等软性条件，以及领导重视程度不够，员工自我学习、自我约束意识不到位等限制而无法有效地在优化布点、样品采集、保存、运输、交接、预处理、化验、数据处理等全过程中，实施有效的质量控制和质量保证工作，这就直接影响到环境管理和环境决策的质量，也使得数据失去了第三方公正性。环境监测站应针对本站实际情况，建立一套行之
12、有效、不断完善的质量体系。2 城市污水处理现状2.1 对城市污水处理的要求2.1.1 “十五”期间对污水处理的要求“十五”期间,国家将加大对水污染的控制,针对我国水污染由点源污染转为面源污染及水资源短缺的特点,提出“十五”末期城市生活污水处理率要达到60%。从目前情况来看，我国重点城市基本具备了污水处理设施，有了一定的基础，但总的来讲城市生活污水处理率还很低，处理水平不高，因此在修订“十五”期间城考指标时，认真贯彻国务院的精神，加强了两个方面的要求：一是提高城市生活污水的处理率和处理水平，新建城市污水处理厂要尽可能上二级以上处理方法，不提倡一级处理、排江排海工程及地埋式无动力装置，对现有的一级
13、污水处理厂，要尽快进行技术改造，提高其处理水平，同时要减少进入城市污水处理厂的工业废水量，充分利用城市污水处理厂解决生活污水的污染问题；二是大力提倡污水回用，将污水作为资源再利用。特别在北方地区，对污水处理厂二级处理后的废水再经过深度处理，用作城市绿化用水、市政用水、工业用水等，既解决了城市水资源短缺问题，又减少了投资。同时在“十五”期间考核指标中，首次增加了城市污水处理厂处理废水回用率的内容。因污水回用尚处初级阶段，所以在考核中对回用率未作太高的要求。2.1.2 城市污水处理原则城市污水处理厂的建设，要本着集中与分散相结合的原则，因地制宜，不应贪图过分集中，对于人口少，城市面积小的城市，可建
14、设较大的集中式污水处理厂统一处理，对于大、中城市，考虑到下水收集管网和污水回用管网的建设资，应合理分配和规划，分散地建设多个集中式城市污水处理厂。2.1.3 形成污水的主要问题富营养化是我国湖泊等封闭水域的主要环境问题，而一般的二级处理对氮、磷的去除是有效的。因此，对于受纳水体为湖泊、水库、或受纳河流迳流量较小的污水处理厂，应提倡增加脱磷脱氮处理，特别是太湖流域、滇池流域和巢湖流域的城市污水处理应尽可能做到脱磷脱氮，从根本上解决湖泊富营养化问题。 制约污水处理厂建设和污水处理水平提高的关键是投资。目前重点城市平均污水处理率不足30%，“十五”期间至少应增加一倍的处理能力，才能满足“十五”规划目
15、标的要求。考虑到建设成本和处理程度提高增加的费用,46个重点城市共需增加投资至少在250亿元以上，平均每个重点城市至少投资5亿元以上。环保重点城市的污水处理程度在全国城市处于领先水平，但其平均处理率也仅为30%。国家也已确定了“十五”期间城市污水处理率要达到60%以上的规划目标，要实现这一目标首先需要各城市政府高度重视水污染防治工作，多方筹措资金。在处理技术上，应提倡二级以上处理，对位于“三湖”流域的城市，应采取脱磷脱氮技术处理城市污水。2.2 城市污水处理现状从全国环境统计结果来看，十年来全国废水排放总量基本保持不变，县及县以上工业废水排放量呈现缓慢下降趋势，生活污水排放量呈现持续上升势头，
16、1997年首次与工业废水排放量持平，1998年开始，生活污水排放量超过工业废水排放量。随着“一控双达标”工作的完成，我国水体污染已由点源，工业源, 污染逐步向面源污染发展，控制面源污染已成为我国水环境污染控制的主要任务之一 国务院关于环境保护若干问题的决定中对我国水污染防治工作提出了具体要求：“九五”期间，设市城市，特别是非农业人口50万以上的城市要多方筹措和集中建设资金，因地制宜建设城市污水集中处理设施，认真解决城市水环境污染问题。按照国务院的有关精神，各地方政府加大了城市污水处理厂的建设力度- 环境保护投资逐年增加，一批城市污水处理厂相继建成。到2000年底，46个重点城市中污水处理厂累计
17、总投资达到184.3亿元。十年来我国重点城市污水平均处理率逐年上升( 见图1)，从“八五”初期到“九五”末期上升了20个百分点，其中“八五”期间上升较缓慢，从1998年国务院关于环境保护若干问题的决定发布以后，城市污水处理率以平均每年5个百分点的速率增长。由于经济发展的不平衡，南北方还存在一定的差异。从东、 中、 西部来看( 图 1)，虽然城市污水处理率整体都呈上升趋势-但东部城市明显高于全国平均水平- 中部和西部城市污水处理率都低于全国平均水平1997年以后，西部城市相对中部城市发展要快一点。图1 东、中、西部及全国城市污水平均处理率目前我国城市污水主要是通过一级、二级城市污水处理厂、氧化塘
18、、氧化沟、排江排海工程和地埋式污水处理装置来处理。表1、表2是我国重点城市城市污水处理厂1999年和2000年的统计结果。结果表明，近两年重点城市集中污水处理设施处理的城市污水中约60%的废水是通过二级处理后排放的，约40%是经过一级或一级以下处理后排放的。1999年和2000年分别有42.5%和46.3%的城市的污水全部采用二级生化处理，这些城市主要分布在东部地区，西部和中部地区只有个别城市；分别有10%和7.3%的城市的废水全部是一级及一级以下方法处理；处理的废水中有以上是通过一级或一级以下方式处理后排放的城市分别占15%和17.1%。2.3 目前我国城市污水处理存在的问题从几年的考核情况
19、来看，作为二级处理的氧化塘、土地处理系统及地埋式无动力小型污水处理装置，在运行几年后，处理效果有所下降，处理后的废水无法保证达标排放，而且土地处理系统的不合理使用和破坏，也使我国湿地面积在减少；城市污水一级处理和排江排海工程，只是对废水进行了简单的隔栅和沉淀处理，去除了一些不溶于水的固态物，对污水中的大部分污染物没有去除，在未达到国家排放标准的情况下就排入环境，加重了受纳水体的污染程度。由于一些城市污水处理厂污水收集管网建设不配套，污水处理厂建成后不能满负荷运行，因此有相当数量的工业废水排入污水处理厂，从2000年的统计结果看，污水处理厂处理的废水中工业废水占处理总量的24%，三分之一城市污水
20、处理厂处理的废水中工业废水占总处理量的三分之一；虽然有60%的城市污水处理厂处理后的废水或多或少进行了回用，但回用量只占处理量的。2.4 新农村污水高效处理成套化设备2.4.1农村污水处理要求建设社会主义新农村成为我国现代化进程中的重大历史任务。但目前逐渐恶化的农村小城镇水体环境，严重影响了农村居民的生活质量，加上紧缺的水资源现状，限制了农村经济健康发展，有悖于“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、管理民主”的社会主义新农村建设的要求。农村小城镇污水具有较分散的显著特点，且当前农村污水收统基本靠自然沟渠及低洼地，污水处理措施几乎为零。若借鉴城市污水处理系统将分散的污水集中处理的方式，需建立
21、起庞大的管网收集系统和集中污水处理厂，其资金的需求量巨大，对于经济基础本就薄弱的广大农村小城镇压力巨大，甚至将完全限制农村经济的发展。因此，选择运行一次性投资省的分散式污水处理方式，是新农村污水处理的基本要求。另外，随着农村经济多元化发展，农家乐、度假村等餐饮娱乐快速兴起，这些行业污水排污随机、不确定因素多，使农村小城镇污水具有N、P含量高，水质、水量变化大的特点。这就要求污水处理工艺具有耐冲击负荷及脱氮除磷功能。目前，现有的具有脱氮除磷功能的污水处理设施对运行管理具有较高的要求，而农村小城镇的的技术和管理水平还比较落后，缺乏专业的的污水治理人员进行管理及维护，往往建成的污水处理设施不能正常发
22、挥其功效；另外，污水治理成本也成为农村小城镇经济发展的重要影响因素，据资料显示，重庆三峡库区小城镇污水由于政府缺少运行费用使已建污水处理厂无法运行。因此，农村小城镇的污水治理技术还需满足运行管理方便、不需要专业人员操作、运行成本低的要求。2.4.2 新农村污水高效处理设备技术特点新农村污水高效处理成套化设备，包括水力旋转高效双生物污水处理成套化设备和微波无极紫外杀菌消毒成套化设备，设备技术特点如下：(1)水力旋转高效双生物污水处理成套化设备水力旋转活性污泥与生物膜协同处理系统、适应不同水质、耐冲击负荷能力高。水力旋转生物膜技术是以活性污泥法克服生物膜法较低的传质效率，利用生物膜法微生物量大、食
23、物链长和污泥产量少的特征，构建活性污泥与生物膜双系统处理的技术。另外，转笼在转动时，填料也可随之转动，增大了生物膜表面更新速度，使生物膜具有较高的生物活性。因此，水力旋转生物膜技术具有传质效率高，容积负荷大的突出特点。水力旋转双生物处理系统可以通过调整活性污泥量与生物膜量在整个处理系统中比例来适应不同进水浓度、不同性质废水；同时在水力负荷发生变化时可通过调整转笼转速达到处理要求。运行灵活、操作便捷。水力旋转高效双生物污水处理系统，依靠水力驱动、可实现脱氮除磷功能、运行成本低。水力旋转生物膜技术是利用水力驱动装有一定填料物转笼转动，当转笼水下部分旋转露出水面时，填料夹带的污水进入空气中，生物填料
24、的转动及转笼的运动使生物膜吸收大量氧气，营造出良好的好氧环境，当转笼转到水下部分时，填料夹带空气进入混合液，又营造兼氧环境(或缺氧环境视情况而定)。以水力驱动的方式实现生物反应器的曝气过程，营造出交替的缺氧、好氧环境达到脱氮除磷的效果。(2)微波无极紫外光杀菌消毒成套化设备利用微波无极紫外光源，可产生臭氧及紫外光，进行微波、臭氧和紫外协同作用下污水杀菌及除臭。传统的氯消毒会产生致畸、致癌、致基囚突变的卤代烷等副产品，臭氧日消毒技术在欧洲应用较多。它的优点是：杀菌效果好、用量少、作用快，能同时控制水中铁、锰产生的副产物少。紫外线消毒法则具有不投加化学药剂、不增加水的嗅和味、不产生有毒有害的副产物
25、、不受水温和pH值影响、占地极小、消毒速度快、效率高、设备操作简单、便于运行管理和实现自动化等特点，近20年来逐渐得到广泛应用。微波无机紫外光杀菌消毒成套化设备具有能源利用率高、设备运行时间长等优点，反应器可同时产生臭氧和紫外光，利用臭氧和紫外协同杀菌，杀菌效率高，不产生消毒。2.4.3 新农村污水高效处理成套化设备应用(1)新农村污水分散式点源及农村小集镇污水处理应用污水处理技术：水力旋转高效双生物污水处理成套化设备处理规模：处理规模大于50t/d为宜。污水水质：进水：COD70380mg/L，氨氮35 mg/L，TP5mg/L。处理出水水质：根据情况达到不同处理要求。处理后出水可用于农田灌
26、溉及农村绿化。成本：50t/d制造成本29万元左右，运行成本0.67元/吨。3000们制造成本388万左右，运行成本0.51元/吨。(2)农村城镇污水处理及回用工艺污水处理技术：水力旋转高效双生物系统+高效微波无机紫外光杀菌消毒成套化设备。适应范围：农村小集镇污水。处理规模：大于lOOt/d为宜污水水质：进水：COD70-380mg/L，氨氮35 mg/L，TP5mg/L。处理后出水到城镇杂用水水质。成本：100t/d制造成本59万元左右，运行成本0.97元/吨。3000t/d制造成本413万左右，运行成本0.81元/吨。(3)新农村污水处理及生态修复工艺污水处理技术：水力旋转高效双生物污水成
27、套化设备+湖泊生态系统。适应范围：分散式点源污水和农村小集镇污水处理及其湖泊水体修复。适应范围：分散式点源污水和农村小集镇污水处理及其湖泊水体修复。污水水质：COD40- 500mg/L，氨氮50 mg/L,TP10mg/L。污水经处理及小型湖泊(池塘)陆地植被生态系统的建立大大减少了小型湖泊(池塘)污染源，并通过构建水体生态系统，增加水体自净能力，使水体景观功能得到有效回复。成本：制造成本26万元左右，运行成本O.68元/吨。3.1 污水处理的可持续性3.1.1 污水处理生态系统的可持续性 城镇污水处理系统对于防止水污染起到了重要的作用。但是传统的污水处理系统在解决水污染的同时， 本身又会产
28、生大量的脱水污泥，已成为影响污水处理厂生存与发展的重要制约因素。 不同的污泥处置方式对污水处理系统可持续性的影响不同。中水的不同处置方式对环境和经济的影响也不一样。因此，研究不同的污泥处置方式和中水处置方式与污水处理系统组成的污水处理生态系统方案的可持续性对于促进污水处理事业的可持续发展有重要的意义。能值分析理论与方法是20世纪80年代后期以美国著名生态学家/为首创立的一种新的生态经济价值论和系统分析方法，它对正确分析人类与自然、环境资源与社会经济价值的相互关系，以及制定可持续发展战略有重要作用 。运用生命周期评价方法和能值分析方法对污水处理系统不同运行阶段、不同处理工艺对环境的影响展开了研究
29、，但将污水处理系统、脱水污泥和中水处置系统结合在一起进行研究的还鲜见报道。本文在传统能值分析理论的基础上，建立起基于能值分析理论的污水处理生态系统的评价指标体系，并以重庆市万州区明镜滩污水处理厂为案例进行了验证, 同时分析了不同污泥处置方式组成的污水处理生态系统的可持续性。3.1.2 污水处理研究对象 明镜滩污水处理厂位于重庆市万州区，其工艺采用奥贝尔氧化沟，其典型工艺流程如图2所示。该工程总投资8081万元,于2003年7月通过验收,日处理能力为3 万吨，执行的是一级B类排放标准。 在污水处理过程中存在3 种不同的物质和能量流动: ( 1 ) 物质流，如化学药剂，处理污水等物质的流动；( 2
30、 ) 能量流，即电、 空气等能源物质的流动；( 3 )污染物流，即污泥、处理水等污染物的流动。目前的污水处理系统，在污水处理后，污泥送到填埋场、处理水排人当地水环境，这将对环境造成潜在的二次污染，也是对资源的一种浪费。图2 奥贝尔氧化沟工艺的典型工艺流程1 -进水； 2 -格栅； 3 -沉砂池； 4 -初沉池； 5 -奥贝尔氧化沟； 6 -二沉池； 7 -出水； 8 -回流污泥； 9 -剩余污泥；10 -污泥消化池； 11 -污泥浓缩池； 12 -污泥脱水池； 13 -脱水污泥3.1.3 资料收集、数据处理与研究方法( 1 )通过实地调查和资料收集获得明镜滩污水处理厂系统和相关生产系统能值分析
31、的原始数据，能值转换率来自于相关文献。( 2 )分析能值流，污水处理生态系统的能值投人包括自然资源投人的可更新资源能值R 和不可更新资源能值N，人类经济社会反馈投人的不可更新资源能值F ，能值产出包括产品产出能值Y 和排放废物的能值W，据此绘制成能值流图。根据相应的能值转换率将不同度量单位转换为统一的太阳能值，编制成能值分析表。( 3 )能值分析方法是以能量为核心的系统分析方法，它以能值为量纲，把任何资源、产品或劳务的价值用其在形成过程中所需直接和间接消耗的太阳能之量来衡量，单位为太阳能焦耳。能值是一种包被能，它不仅考虑了产品所包含能量的质和量，还体现了能量的历史积累，具有“记忆效应” 。能值
32、理论的提出实现了以同一的度量标准来宏观评价自然环境生产与人类经济活动，从而实现了对所关注系统的结构功能与效益的定量分析。基本的工业系统的分析主要使用以下几个传统的能值指标：能值产出率,环境负载率、可持续发展指标。（4）污水处理生态系统可持续发展指标，为能值产出率WEYR和环境负载率之比，它体现污水处理和废物利用的综合效益。WESI越高，意味着在一定条件下系统所产生的综合效益越高，显示出更好的可持续发展性。3.2污水处理领域的磷回收技术3.2.1 沉淀法生物除磷脱氮工艺如 A 2/ 0 、UCT、SBR等以及各种改良工艺，其除磷的基本原理都是利用除磷菌过量摄取废水中的磷， 以聚磷酸盐的形式积累于胞内，然后作为剩余污泥排出。因此，在某些环节( 如厌氧池或污泥消化池) 能产生高浓度溶解性磷酸盐的污泥，某些
