题目生活污水脱氮除磷工程设计
一、选题的目的及研究意义
目的：寻觅一种适合的工艺对生活污水进行脱氮除磷处理，并设计出一套能高效经济的生活污水脱氮除磷系统。增加对各种生活污水处理工艺合用情况的了解，更加熟悉工程设计的基本程序。提高调查研究、查阅文献、采集运用知识的能力；综合分析、制定设计方案的能力；并进一步提高计算、绘图、运用工具书和编写说明书的技能，以及运用计算机计算、绘图和进行外语翻译的能力。
研究意义：对生活污水进行脱氮除磷处理能大大降低氮磷对水体的污染，从而避免水体因氮磷超标而引起的水体富营养化；通过结合实际情况而找到一种高效经济的处理方法，从而大大提高
污水处理效果，降低污水脱氮除磷的成本。
二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等
1. 研究现状
目前，我国生活污水的产生量在不断的增加，污水处理厂建设速度也很快，所采用的污水处理技术，多已摆脱传统的活性污泥法而是引进了发达国家更先进，自动化程度高的污水处理技术，如经典SBR、CAST、CASS、UNITANK、MSBR 、ICEAS、Carronsel 氧化沟等，这些技术在己实现分流制排水体系的城镇和计算机操作管理水平高的大城镇，都能获得较好的处理效果。
1.1 城镇生活污水的脱氮除磷
杨铨大等研究了适合中小城镇生活污水脱氮除磷工艺，结果证明软性填料淹没式生物膜序批式(SBR)是适合中小规模城镇生活污水脱氮除磷行之有效的技术之一；可使COD 去除率达90%以上，BOD 去除率可达98%以上，氮去除率75%以上，磷的去除率可达90%摆布。
葛丽英等采用两级SBR 工艺对小城镇生活污水进行了试验研究，结果表明：先通过SBR 反应
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器对污水起到平衡、均化作用，再通过SBR2 反应器实现污水的脱氮除磷，使出水COD 浓度为
Cr
21~43mg/L，去除率达到85%~93%;出水NH3-N 浓度为3.3~9.5mg/L，去除率达到65%~81%；出水TP 浓度为0.32~0.63 mg /L，去除率达到87%~95%。
王云龙等以硅藻原土作为微生物载体处理城镇生活污水，进行连续流小试试验。在水力停留时间为3. 19h，好氧段溶解氧2.0~3.0mg /L，回流比200% 的情况下，出水COD、总氮、氨氮及总磷的浓度分别为27mg/L，9.5mg/L，0.7mg /L，1. 1mg /L。试验表明：缺氧与好氧的总停留时间在1.6h 时装置即具有较好的脱氮效果，装置有着一定的除磷作用，投加聚合氯化铝(PAC)对总磷的去除有一定的提升作用，但提高的空间有限。
1.2 农村生活污水的脱氮除磷
帖靖玺等采用二级串联潜流式人工湿地系统对太湖地区农村生活污水进行了脱氮除磷的试验研究。结果表明：在夏季，当进水容积负荷为400 L/d 时，人工湿地系统对NH4+-N、TN 和TP 的去除率分别为83% 、80% 和83% ，相应的污染物削减量分别为4772、5463 和524mg/d；在冬季，当进水容积负荷为240 L/d 时，人工湿地系统对NH4+-N、TN 和TP 的去除率分别为90% 、90% 和94%，相应的污染物削减量分别为7751、8893 和732mg/d；降低进水容积负荷可延长系统的水力停留时间，有利于保持人工湿地系统的除污效率；二级湿地采用粒径较小的填料有助于维持系统对NH4+-N、TN 和TP 去除效果的稳定性，该工艺可有效去除太湖流域农村生活污水中的氮、磷污染物。
黄翔峰等研究了高效藻类塘系统处理太湖地区农村污水脱氮除磷效果及其强化措施。高效藻类 塘和水生生物塘 HRT 分别为 8d 和 4d ，出水溶解 COD Cr 的浓度低于 100mg/L 。高效藻类塘系统的总 氮和氨氮的全年平均去除率分别为 46.6%和 90.4%。两级高效藻类塘内氨氮的去除途径主要包括生物 同化、氨氮的挥发和硝化作用等，其中硝化作用为主导作用；水生生物塘去除总氮的主要途径为颗 粒有机氮的沉淀去除和硝态氮的反硝化。出水总磷浓度全年平均值为3.33mg/L ，高效藻类塘系统的 脱氮除磷能力欠佳。通过降低水生生物塘内水深、采用废弃石膏作为填料构建了新型复合水生生物 塘,HRT=1.6d 条件下，复合水生生物塘出水总氮和总磷可分别保持在 5mg/L 摆布，可达到 GB18918-2002 一级 B 排放标准。
闫茂群等探讨了高岭土的用量、反应时间、反应温度及搅拌转速等因素对农村生活污水中氮磷 同时去除效果的影响，结果表明：氨氮去除最优组合为 10g 、50min 、30℃、 300rpm ，TP 去除最优 组合为 10g 、50min 、40℃、 300rpm ；两种组合下高岭土对农村生活污水中氨氮及 TP 的去除率分别 为 46.02％、 83.04％和 44.65％、 84.02％；并研究了高岭土对生活污水中氮磷吸附动力学及机理，为 开辟高效、便宜的脱氮除磷矿物材料提供借鉴。
童晶晶等利用粉煤灰、锯末和铁矿石等废弃物，经造粒和高温烧结，自行开辟了两种高效功能 陶粒，并将其与沸石以“砖墙”式嵌套填充，构筑了高效功能陶粒生物滤池。采用该生物滤池，研 究对农村生活污水(COD ：200 mg/L ，NH 3-N ：20 mg/L ，TP ：4.0mg/L )的深度脱氮除磷作用。结 果表明：高效功能陶粒具有表面粗糙，比表面积大，机械强度高，耐酸碱性能好和无重金属溶出等 优点。该生物滤池上下部份分别形成好氧区和厌氧区，从而达到深度脱氮除磷效果。在水力停留时 间(HRT )为 2. 15~5.73 h ，水力负荷为 2.8~7.5 m 3 ·m -2/d 时，两个生物滤池对氨氮(NH 3-N )、总磷 (TP )和化学需氧量(COD )均具有很好的去除效果，两个功能陶粒生物滤池的去除率分别达到 83.6%~98.3%、89. 1%~99.7%和 84.4%~95.2%，优于普通生物滤池。 1.3 校园生活污水的脱氮除磷
周松颖等通过改变 SBR 工艺的运行方式， 考察不同运行条件下校园生活污水中 COD Cr ，NH 3-N ， TP 的去除率，从中确定最佳运行参数；进水搅拌时间 45min ，进气量 0.5m 3/h ，曝气时间 5h ，停曝 搅拌时间 75min ，沉淀时间 75 min 。实现 COD Cr 高去除率的同时达到脱氮除磷的目的，并且氮和磷 的去除率稳定在 70%和 35%摆布。
蔡勋江等采用 SBR 工艺对校园生活污水进行试验研究， 考察了系统对 COD 、TP 、NH 4+-N 的去 除效果。通过正交试验确定了最佳的运行工况为：瞬时进水，厌氧1h ，曝气 3 h ，沉淀 1 h 。在最佳 工况下运行时， COD 、TP 、NH 4+-N 的去除率分别达到 89.5 %、85.7 %、68.1 %摆布， 且通过 20d 稳 定运行试验，处理效果向来保持良好，为校园生活污水的中水回用提供了重要的技术参数。
杨凯等采用厌氧、好氧交替运行的序批式活性污泥(SBR )对碳源相对不足的校园实际生活污 水进行中试，旨在为社园区生活污水的低耗高效脱氮除磷SBR 运行控制提供指导。结果表明，通过 对厌氧、好氧时段进行合理设置，在无需外加碳源条件下，实现了COD 和 NH 3-N 、TN 、PO 43--P 的 高效去除，平均去除率分别达 83%和 94%、70%、97%，出水中有机物和氮的含量达到 GB 18918－ 2002 一级 B 要求，而且 TP 的质量浓度也低于 0.5mg/L 。DO 的质量浓度在好氧段末端维持在 2mg/L ， 可实现 DO 含量梯度和好氧硝化反硝化、反硝化聚磷，达到“一碳两用”的效果，表明合理控制污 泥龄和 DO 是实现 SBR 同步脱氮除磷的关键。 2. 发展趋势
近年来，一体化污水处理技术是国内外污水处理技术发展的总趋势。一体化污水处理工艺分两 类，一类是一体化氧化沟技术，一体化氧化沟集曝气、沉淀及固液分离为一体，有流程短、造价低、 连续稳定运行、去除有机物效率高、管理方便、占地面积少，污泥量少且易处理等优点，但脱氮除 磷效果不佳；另一类就是以SBR 为代表的间歇式操作方式，称之序批式活性污泥法，它对自动控制 依赖较强， 且涉及许多国外知识产权问题； SBR 法包括经典 SBR 法、CAST 法、CASS 法，其中 CAST 工艺脱氮除磷最好，工艺流程简单，土建和设备投资低，运行灵便、简单，在进行生物脱氮除磷操 作时，整个工艺的运行能得到良好的控制。 2.1 一体化
