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1、北京科技大学本科生毕业设计(论文)选题报告目 录1文献综述11.1 本课题国外研究进展11.2 本课题国内研究进展21.2.1 国内中水回用发展状况21.2.2 国内中水回用常用工艺32课题背景及开展研究的意义52.1课题背景52.2开展研究的意义63研究内容、预期目标及研究方法73.1研究内容73.1.1中水回用工艺比选原则73.1.2工艺选择因素83.2预期目标83.3研究方法93.3.1 曝气生物滤池工艺93.3.2接触氧化池工艺93.3.3混凝沉淀工艺103.3.4工艺确定104进度安排13参 考 文 献141文献综述1.1 本课题国外研究进展当今世界，水资源极度的匮乏，虽然地球上，水
2、占到地球总面积的71%，但是在这71%的水中，仅有3%的淡水可以供人类直接利用，还有97%的海水资源是不能直接被人类所直接利用的，必须经过海水淡化处理。但是，海水的淡化，经济成本极高，不适合大规模的普及和应用，因此中水回用越来越受到世界各国的重视与青睐。从世界各国对中水回用之重视，建设回用规模之大，可以看出中水回用已具备明显的经济效益。美国、日本、以色列等国己将中水广泛应用于工农业灌溉、养殖业、市政绿化、生活洗涤、景观用水等方面， 美国城市中水回用量达9亿m3等。日本开展中水回用研究，主要将中水用于小区和建筑物生活杂用水。据报道，目前仅东京一地的大型建筑物内己建成的中水道系统就达60余处，总供
3、水能力达10万m3/d。目前以色列己有70%的废水经过处理并用来灌溉1.9万hm2农田，全国所需水量的16%由废水回用来解决，甚至经处理后的废水己达到饮用水标准用于直接饮用1。世界各国开展中水回用的时间也比较早。日本早在1962年就开始回用污水，70年代已初现规模，90年代初日本在全国范围内进行了废水，再生回用的调查研究与工艺设计.在1990年日本的“造水计划”中明确将污水回用再生技术作为最主要的开发研究内容加以资助，开发了很多污水深度处理丁艺。在新型脱氮、脱磷技术、膜分离技术、膜生物反应器技术等方面取得很大进展的同时，对传统的活性污泥法、生物膜法进行了不同水体的工艺实验，建立起了许多“水再生
4、工厂”。在1950年，美国污水研究者俱乐部就利用模型进行了污水深度处理实验研究，1965年将其成果用于加利福尼亚州的南塔湖污水处理厂，处理能力达2.84105m3/d。目前，美国的城市污水处理等级基本上都在二级以上，处理率达到100%。2000年，加利福尼亚州的污水再生利用量为8.64108m3。再生水水量占平水年份全州城市年用水总量的7%左右：再生水用水总量中，农业灌溉约32%，回灌地下水27%，绿化灌溉17%，工业生产7%。补充地表径流、营造湿地和休闲娱乐水面等景观生态用水约3%，屏蔽海水入侵约l%，其余13%用于城市公共建筑和居民家庭的多种非饮用用途2。在欧洲，大部分国家都采取了中水回用
5、工艺，其中大部分国家分布在南欧。不仅如此，西北气候且湿度大的国家已经到达一定程度的中水回用。在欧洲，中水回用一方面可以缓解供水压力以及有效地避免污染排放3。1.2 本课题国内研究进展1.2.1 国内中水回用发展状况中国是一个贫水国家，淡水资源非常短缺，河川多年平均径流量为2.62108m3，人均占有量2000m3/a 左右，为世界人均占有量的1/5，居世界第110位，被联合国列为13 个贫水国之一。近20年来，中国经济以每年10%的高速度连续增长，人口集中，污水排放量增加。许多河流、湖泊遭受严重污染，从局部江段发展到流域污染。据统计，我国80%的水域和45%的地下水已被污染，90%以上的城市水
6、域严重污染。水域污染的结果使得本来就短缺的水资源更加匮乏，许多中心城市取水水源水质下降，甚至报废。除此之外，在一些南方山地城市，由于水的提升高度过大，造成取水费用高昂而缺水。这都对生产和生活造成了极大的影响。通过改进技术降低水的消耗和污水排放量，从水资源充沛的地区调水引入水资源匮乏地区固然可以从一定程度上缓解水资源的紧张状况，但城市污水的再生回用比开发建设新水源更为重要且具有现实意义4。全国669个城市中，400个城市常年供水不足，共中有110个城市严重缺水，日缺水量达1600万m3，年缺水量60亿m3，由于缺水，每年至少造成工业产值损失2000亿元。同时由于水资源优化配置不到位，优水低用，忽
7、视污水再生利用，造成了水资源的极大浪费。据统计，我国工业万元产值用水量平均为103m3，是发达国家的1020倍；我国水重复利用率平均为40%左右，而发达国家平均为75%85%。面对如此严峻的形势，要保证经济和社会的持续健康发展，保证水资源的可持续利用，中水回用势在必行5。中水回用的课题被列入了国家“七五”“八五”“九五”重点科技攻关计划，投入相当可观的人力物力，对一些关键技术进行攻关，取得了一批国际先进水平的科研成果，提供了废水会用的成套技术与应用。其主要内容如下：(1) 不同回用对象的水质指标(2) 不同回用用途的废水再生工艺路线与相应单元处理技术(3) 再生水用户的用水技术(4) 不用工程
8、长年运行的经验总结(5) 废水回用的技术经济分析与政府贯彻的技术经济政策(6) 废水回用设计规范(7) 已进入工程上大规模应用推广阶段1.2.2 国内中水回用常用工艺中水处理技术中水处理技术根据水处理的分类，按处理机理不同可分为物理化学处理法、生物处理法、膜处理法3大类：(1) 物理化学处理法：此方法中水回用技术研究最多、应用最多的是物理化学技术。主要有混凝、过滤、以及吸附。在九十年代中期，我国就有了对经过生化二级处理后的处理水用砂滤技术处理后进行回用的方法6。比较久远的方法还有活性炭吸附法在现在也是比较常见的，不仅可以出去中水中的污染物，并且还有除臭的功能。但是，活性炭的再生过程不但会有所损
9、耗，而且所溢出的气体也可能对大气环境造成污染。再加上活性炭成本过高，在大量投入使用中受到了限制。物理化学处理方法主要以混凝沉淀应用较多，普及范围较广。对于活性炭在中水回用中的应用较少，主要是因为成本太高。活性炭的再生过程会产生二次污染，经济方面的性价比不高。(2) 生物处理法：生物处理法是利用水中微生物的吸附、氧化来分解污水中的有机物，包括好氧和厌氧微生物处理，一般好氧处理较多。多采用曝气生物滤池处理工艺。曝气生物滤池(Biological Aerated Filter)是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型生物膜处理技术。该工艺集生物氧化和截留悬浮物于一体，具有去除SS、COD、BOD
10、、硝化、脱氮、除磷、除有害物质的作用7。而生物接触氧化法是以附着在载体(俗称填料)上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺，它是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。生物处理工艺对工艺的温度、湿度、溶氧量等参数要求较高，不易于操作。但是成本低，基本不会产生二次污染，比较适合大型的中水回用工程。生物处理在中水回用工程中是综合性价比比较高的工艺流程。(3) 膜处理法：膜分离技术是通过利用特殊的有机高分子或无机材料制成的膜对混合物种各组分的选择渗透作用的差异，以外界能量或化学位差为推动力对双组分或多组分液体进行分离、分级、提纯和富集的技术。在中水回用的应用中，常用到的
11、膜分离技术包括超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)技术，由于这种分离技术与传统分离操作(如沉淀、混凝、离子交换等)相比，可以在常温下操作且无相变化，不需要投加任何药剂，处理后的水质一般可达回用要求，同时具有效率高、工艺简单、污染轻等特点，因此用于中水回用有独特的技术优势。而目前，大多数中水回用工程也是以该技术为主，且取得了良好的应用效果8。但是，膜处理法的经济成本高，不易于回收，并且存在膜污染问题。如果大量的投入中水回用，对于膜的回用是一个很大的难题，因此大型的中水回用工程并不常用膜处理工艺来进行中水的深度处理。2课题背景及开展研究的意义2.1课题背景本工程为黑龙江省A市60000m3/
12、d城市中水回用工程设计，主要是在原有污水处理厂二级处理的基础上，进行三级处理，达到中水回用的目的。本工程位于地理坐标为东经12542-13010、北纬4404-4640，属中温带大陆性季风气候，四季分明，冬季漫长寒冷，夏季则显得短暂凉爽。雨热同季，冬季1月平均气温约零下19度；夏季7月平均气温约23度。 年均降水量569.1毫米，降水主要集中在6-9月，夏季占年降水量的60%。年日照时间数1606小时，冬季主导风向为西南风，夏季主导风向为南风，全年主导风向为西南风。本工程主要设计参数如下：(1) 进水水质指标进水水质为城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准，其各项指
13、标如下：表2-1 进水水质一览表项目CODcr(mg/l)BOD5(mg/l)总磷( mg/l)总氮(mg/l)氨氮(mg/l)悬浮物(mg/l)进水水质602010208(15)20(2) 出水水质指标出水水质为城市污水再生利用景观环境用水水质(GB18921-2002)的城市河道观赏性景观环境用水，其指标如下：表2-2 出水水质一览表序号项目观赏性景观环境用水娱乐性景观环境用水河道类湖泊类水景类河道类湖泊类水景类1PH(无量纲) 692BOD5 10 6 63SS 20 10 无要求4总磷 1.0 0.51.0 0.55总氮 156氨氮 57粪大肠杆菌100002000500不得检出(3)
14、 气象资料表2-3 气温资料一览表年平均气温3.6月平均最高气温28年最低气温-38.1月平均最低气温-8.8年最高气温36.4降雨量(mm/年)569.12.2开展研究的意义首先这里所指的再生水是中水回用所得的水体。再生水有很好的经济效益，相比于自然水有更多的“增值”空间。再生水不仅缓解了水环境的污染负荷，而且有效地减弱了对自然水循环的干扰作用。在中国北方和其他部分缺水甚至干旱的地区，中水回用更显得尤为重要，因为再生水是解决水荒的有效措施。再生水虽然现在还不可以直接用于饮用，但是在很多方面都体现了再生水的巨大优势。比如农田的灌溉，建设城市水溪环境和工业冷却水等，下面重点介绍这几个方面的再生水
15、利用：(1) 农田的灌溉：天津市科技重大工程项目的天津市利用再生水回灌农田试验项目工程取得成功，在全国率先进行了变废为宝，创农田灌溉新途径的示范，为国内减少用淡水浇灌农田创出了新路。(2) 建设城市水溪环境：北京高碑店污水处理场是北京最大的污水处理厂，其中一部分给华能电厂供应冷却水，另一部分再生水将作为景观环境用水，给凉水河、南护城河、郊野公园等地补充环境用水。(3) 工业冷却水：大连春柳河污水厂1992年建设投产了污水再生设备，产量为1104m3/d，主要用于热电厂冷却用水，少部分用于工业生产用水。运行10年来效果良好，效益可观。3研究内容、预期目标及研究方法3.1研究内容污水深度处理，应在
