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1、第1章 绪论1.1引言我国淡水资源量人均约2300m3,相当于世界人均水平的1/4，居世界第110位。1997年中国环境状况公报称：长江32%的河段已成为超类水域，淮河52%的河段已成为超类水域。据估计，1999年全国近80%的生活污水未经处理直排江河湖海，年排污量达400亿m3，造成全国1/3以上的水域受到污染。在全国684 个城市中，仅有200余座在建和建成的污水处理厂，且集中在七八十个大中城市里，全国污水处理率仅为20%左右。而美国的污水治理率为71%，英国已达87%1。随着工业的高速发展和人口的膨胀，水环境污染问题越来越严重地威胁着人类的生存环境，制约着社会和经济的进一步发展。生活污水
2、是经济发展中的产物，随着城市化和工业化进程的加快，其产生量不断增大，污染日益严重。生活污水产量近似于用量，来源多，分布广，其粪尿污水中含有多种有机物、肠道致病菌、病毒和寄生虫卵等。我国目前污水处理率低，可以说生活污水是一个较大的水体污染源。由于水体污染引起的传染病暴发和生态平衡破坏引起的危害并不少见。如1998年初上海市29万多人甲型肝炎大流行就是由于贝壳水生动物养殖区内水体受污染，人们吃了生的或者半生不熟毛蚶所致。又如每年进入太湖水体的污水总量约40108 m3，生活污水占50%，其中COD 40104 m3,总氮 9.6104 m3，总磷 0.86104 m3，以至于无锡北端境内几十平方公
3、里的袋状湖湾水体稀释能力和自净能力下降，水体富营养化，水质达级以下，太湖流域每年因水污染所造成的经济损失达50多亿2。因此，治理废水，保护世界上水资源免受污染已成为全球瞩目的问题。1.2选题意义随着我国经济的高速发展和城市人口的不断增加，生活用水和排水量越来越大，相应的污水处理厂跟不上发展的需要，致使大量的污水未得到完全处理就排入水体，水体水质恶化及富营养化现象日益严重。因此我国迫切需要经济、高效、节能、技术先进可靠的污水处理工艺，来解决城镇生活污水碳、氮、磷的达标排放问题3。生活污水中的主要污染物有动植物油、悬浮物、碳水化合物、蛋白质、表面活性剂、氮和磷的化合物、微生物和无机盐等。生活污水中
4、的有机污染物一般都比较容易生物降解，而且污水的BOD/COD值达到0.50.6。污水中含有氮、磷等营养物质4，因此，典型的生活污水的可生化性较好。生物化学处理法是一类最常用的污水处理方法，其主要功能是利用微生物的代谢作用，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。它的优点是有机物去除率高、运行成本低，不仅去除了有机物、病原体、有毒物质，还能去除臭味、提高透明度、降低色度等5。在城市污水和可生物降解的工业废水处理中尚没有与之相媲美的方法。 SBR工艺是好氧活性污泥法的一个变形，其污染物去除机理和传统的活性污泥法基本相同，都是依靠在曝气池内呈悬浮、流动状态的微生物群体的凝聚、吸附、
5、氧化分解等作用来去除污水中的有机物6，仅运行操作不一样。传统活性污泥法是从空间上进行这一过程的，污水首先进入反应池（曝气池），然后进入沉淀池对混合液进行沉淀，与微生物分离后的上清液外排。而SBR工艺则是通过时间上的交替实现这一过程，它在流程上只设一个池子，将曝气池和二沉池的功能集中在该池子上，兼行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等功能7。与传统的活性污泥法相比，SBR工艺具有以下优点：流程短、装置结构简单；不需污泥回流，运行费用低；生化反应推力大、效率高；运行方式灵活、脱氮除磷效果好；能充分防止污泥膨胀；耐冲击负荷强等。因此，成为近年来引起国内外广泛重视、研究和应用日趋增多的好氧生化处
6、理工艺之一。本次毕业设计主要研究在适当的条件下，SBR工艺中好氧曝气时间及厌氧搅拌时间对处理效果的影响，找到COD去除规律，从而确定最佳运行程序。 3第2章 文献综述2.1生活废水的性质和成分水是人类生活和生产活动中不可缺少的物质资源。水资源在使用过程中由于丧失了使用价值而被废弃外排，并以各种形式使受纳水体受到影响，这种水就成为废水。根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。生活污水是人们日常生活过程中排出的污水。它是从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育场、机关、学校、商店等）和工厂的厨房、卫生间、浴室及洗衣房等生活设施中排出的水8。2.1.1生活废水的感官特征生活污水呈现出一定
7、的颜色、气味，已丧失使用价值，也使人在感官上产生不愉快的感觉。温度升高也是水体污染的一种形式，会使水中溶解氧含量降低，所含毒物的毒性加强，破坏鱼类正常生活环境。生活污水的卫生指标十分恶劣，一般含有大量细菌、病毒、致病菌和虫卵。水温。由于生活污水下水道一般都埋设在地下，所以污水的水温具有相对稳定的特征，一般在1020。颜色。生活污水由于无氧分解，有机物中的硫元素被转化为硫化氢，和某些金属元素结合成硫化物，因此污水大都为灰褐色。 气味。一般生活污水具有霉臭味，而大面积管网系统的污水会有臭鸡蛋味，这表明污水在下水道中已经厌氧发酵，产生硫化氢和其他产物。2.1.2生活废水的污染指标污水的污染物可分为无
8、机性和有机性两大类。无机性的污染物有矿粒、酸、碱、无机盐类、氮磷营养物及氰化物、砷化物和重金属离子等。有机性的污染物有碳水化合物、蛋白质、脂肪及农药、芳香族化合物、高分子聚合物等。污水的污染指标是用来衡量水在使用过程中被污染的程度，也称污水的水质指标。生化需氧量（BOD）。生化需氧量（BOD）是一个反映水中可生物降解的含碳有机物的含量及排到水体后所产生的耗氧影响的指标。污水中可降解有机物的转化与温度、时间有关。为便于比较，一般以20时经过5天时间，有机物分解前后水中溶解氧的差值称为5天20的生化需氧量，即BOD5，单位通常为mg/l。BOD越高，表示污水中可生物降解的有机物越多。生活污水的BO
9、D5一般在70250 mg/l之间。化学需氧量（COD）。BOD只能表示水中可生物降解的有机物，并易受水质的影响，所以，为表示一定条件下化学方法所能氧化有机物的量，采用化学需氧量（COD）即高温、有催化剂及强酸环境下，强氧化剂氧化有机物所消耗的氧量，单位为mg/l。对于同类污水，化学需氧量一般高于生化需氧量。生活污水的COD一般大于BOD5，两者的差值可反映废水中存在难以被微生物降解的有机物。在生活污水处理分析中，常用BOD5/COD的比值来分析污水的可生化性。可生化性好的污水BOD5/COD0.3；小于此值的污水应考虑采用生物技术以外的污水处理技术。悬浮固体（SS）。悬浮固体是水中未溶解的非
10、胶态的固体物质，在条件适宜时可以沉淀。悬浮固体可分为有机性和无机性两类，反映污水汇入水体后将发生的淤积情况，其含量的单位为mg/l。因悬浮固体在污水中肉眼可见，能使水浑浊，属于感官性指标。pH值。酸度和碱度是污水的重要污染指标，用pH值来表示。它对保护环境、污水处理及水工构筑物都有影响，一般生活污水呈中性或弱碱性。氮和磷。氮和磷是植物性营养物质，会导致湖泊、海湾、水库等缓流水体富营养化，而使水体加速老化。生活污水中含有丰富的氮、磷。有毒化合物和重金属。这类物质对人体和污水处理中的生物都有一定的毒害作用，属于这一类污染物质的主要有非重金属的氰化物和砷化物，重金属中的汞、镉、铬、铅等，即国际上公认
11、的六大毒性物质。2.2 生活废水处理方法所谓污水处理就是采用各种方法将污水中所含有的污染物分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得到净化。现代的污水处理技术，按其作用原理，大致可分为物理法、化学法和生物法等几类。物理法主要用于去除水中悬浮物质；化学法主要用于去除溶解性及胶体状态的物质；生物法主要用于去除溶解性有机物9。污水的物理处理法，就是利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。属于物理法的处理技术有以下几种：沉淀（重力分离）、气浮、筛滤（截留）、蒸发浓缩、离心分离、萃取、超滤和反渗透等。污水的化学处理法，就是通过投加化学物质，利用化学反应作用
12、来分离、回收污水中的污染物，或使其转化为无害的物质。属于化学处理法的有以下几种：中和法、混凝法、氧化还原法、电解法、汽提法、吹脱法、吸附法、离子交换法和电渗析法等。污水的生物处理法，就是利用微生物的新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。从微生物需氧程度看，生物处理法可分为好氧法（O法）与厌氧法（A法）两大类。从工艺过程又可分为悬浮生长系统（活性污泥法，简称泥法）和附着生长系统（生物膜法，简称膜法）。下面重点介绍一下活性污泥法。活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理有机废水的一种好氧生物处理方法。这是目前使用很广泛的一种生物处理法。其基本流
13、程是这样的：流程中的主体构筑物是曝气池，废水经过适当预处理（如初沉）后，进入曝气池与池内活性污泥混合成混合液，并在池内充分曝气，一方面使活性污泥处于悬浮状态，废水与活性污泥充分接触；另一方面，通过曝气，向活性污泥供氧，保持好氧条件，保证微生物的正常生长与繁殖。废水中有机物在曝气池内被活性污泥吸附、吸收和氧化分解后，混合液进入二沉池，进行固液分离，净化的废水排出。大部分二沉池的沉淀污泥回流入曝气池进口，与进入曝气池的废水混合。污泥回流的目的是使曝气池内保持足够数量的活性污泥。活性污泥法自出现以来，经过80多年演变，出现了各种活性污泥的变法，但其原理和工艺过程没有根本性的改变。普通曝气法。这种曝气
14、池是活性污泥法的原始工业形式，故亦称为传统曝气法。废水与回流污泥从长方形池的一段进入，另一端流出，全池呈推流型。在曝气池内，废水有机物浓度和需氧量沿池长逐步下降，而供氧量沿池长均匀分布，可能出现前段供氧不足，后段供氧过剩的现象。这种活性污泥法的优点是因曝气时间长而处理效率高，此法适于处理要求高、水质较稳定的污水，但对负荷的变动适应性较弱。后来在此基础上产生了一些改良形式。阶段曝气法。这种方式是针对普通曝气法进口负荷过大而改进的。废水沿池长分多点进入（一般进口为34个），以均衡池内有机负荷，克服池前段供氧不足，后段供氧过剩的缺点，单位池容积的处理能力提高。吸附再生（接触稳定）法。使接触槽内活化的
15、活性污泥吸附污染物质，污泥与水分离后，在再曝气槽内把吸附的污染物质进行氧化。吸附再生法的主要优点是可以大大节省基建投资，最适于处理含悬浮物和胶体物质较多的废水，但由于吸附时间较短，处理效率不及传统法的高。延时曝气法。延长曝气时间，有利于完全氧化，污泥产量少，始于小型污水处理厂。氧化沟法。氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式。氧化沟为连续环形曝气池，其池体较长，深度较浅。与普通曝气法相比，氧化沟具有基建投资省，维护管理容易，处理效果稳定，出水水质好，污泥产量少，适应负荷冲击能力强等优点。AB法。该法是吸附降解工艺的简称，属超高负荷活性污泥法，它是两个活性污泥系统的串联系统，两者各有独立的二次沉淀池。该法抗冲击负荷能力强，有利于除磷脱氮，特别适于处理浓度较高、水质水量变化大的污水10。厌氧-好氧活性污泥法。为了在去除有机物质（BOD）的同时有效地去除氮、磷等营养物质，人们把厌氧状况组合到活性污泥法中，使厌氧和好氧状况在反应池内同时存在或反复周期地实现，形成了厌氧-好氧活性污泥法（A/O）法，甚至绝氧-厌氧-好氧活性污泥（A2/O）法。间歇式活性污泥法。间歇活性污泥法也称序批式活性污泥法（Sequencing Batch ReactorSBR），污水不是顺次流经各处理单元，而是放流到单一反应池中，按时间通过程序控制各过程。在反应池的一个工作周期内，运行程序依次为进水、
