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1厭氧系統與好氧系統的比較
在污水的好氧處理過程中，大量的好氧微生物被置于污水處理裝置中，因此大量的污染物就成為這些微生物的食物。因為這些微生物是好氧型的，在處理裝置中必須提供足夠的氧氣。好氧處理是細菌和原生物的作用，這些微生物將有機污染物轉化成CO2，H2O,能量和新的微小物質（污泥）。
厭氧處理是一個微生物降解有機物的過程，并伴有沼氣的產生，該沼氣主要由60-90%的甲烷（CH4）和10-40%的CO2組成。大多數經厭氧降解的有機物轉變成為沼氣，只有一小部分轉變成為新的微小物質。
下面以葡萄糖的轉化為例，來對厭氧和好氧的過程進行比較：
厭氧轉化：C6H12O63CH4+3CO2（－404KJ）
好氧轉化：C6H12O6+6O26CO2+6H2O(-2844KJ)
葡萄糖的厭氧反應比好氧反應釋放出的能量（自由焓）少7倍，約可獲取85%的能量以甲烷的形式存在，可以在鍋爐以熱的形式回收，或可在發生器中以熱和電的形式回收。這便是為什么在厭氧過程中厭氧污泥的產生量低的原因。在厭氧處理系統中，厭氧污泥的產量只占被轉化有機物總量的2-5％；而在好氧處理系統中，污泥的產量占被轉化有機物總量的30-50%。
應用厭氧系統處理工業污水有如下優點：
(1)以沼氣的形式產生能量。
(2)厭氧污泥的產生量低。
(3)高容積的裝載率。
(4)需要的占地面積小。
(5)厭氧污泥可被長時間儲存而不會失去其活動性。
應用好氧系統處理高濃度工業廢水有如下缺陷：
(1)能耗高。
(2)厭氧污泥的產生量高。
(3)容積的裝載率低。
(4)需要的占地面積大。
2厭氧系統的有機降解過程
在厭氧轉化過程中起作用的微生物屬于厭氧細菌類，這類細菌中有很大一部分能夠且大多數情況只能在無氧的環境中。有機物的厭氧降解是一個包含多個步驟的過程，每一步驟包括不同類型的厭氧菌。
所有可生物降解的物質，通過各種中間體最后都轉化成為沼氣，只有在最后一個步驟有甲烷產生，污染物（COD值）才從污水中被除去。大的有機分子，如蛋白質和淀粉被外酵素轉化成為一種同化于酸化細菌的形式。因此，它們被轉化成為簡單產物，如揮發性的脂肪酸、二氧化碳、氫氣、氨等，這些物質又變成生成甲烷的細菌培養基，有機碳則變成CH4和CO2而從水中逸出。在此種情況下，甲烷細菌在整個轉化過程中擔任著重要的角色，它是產生最后一個步驟的原因。
超過70%的甲烷產生于細菌和乙酸，剩余30%的甲烷則產生于細菌和氫氣及二氧化碳。甲烷轉化率的高低取決于如下因素：
(1)有機物的性質（污水成分）。
(2)厭氧污泥的數量，和它的適應性及活動性。
(3)有機物與厭氧污泥接觸的劇烈程度，混合與接觸的時間。
(4)環境因素，如溫度、PH值和堿度。
(5)常量與微量營養物的可用性。
3厭氧處理系統工藝及配套裝置(2)配套裝置
①絮凝池和初沉池，除去固體物。絮凝池含一個快混池和兩個絮凝混合池，污水靠重力流入附近的初沉池；在初沉池中，固體物質從污水中分離出來，并被周邊刮泥機刮去污泥斗，再靠重力流入后面的污泥處理系統，一個由時間控制的開關閥來控制初沉污泥的排放。
②冷卻塔和均衡池，儲存和混合未經處理的污水。在冷卻塔內水溫由48℃降到38℃，冷卻塔配兩臺風機來控制出水溫度，出水水溫通過均衡池出口的溫度變送器來控制和監測。在均衡池，經過預處理的污水將被攪拌和緩沖，在正常流動條件下，水力停留時間為7-8小時，均衡池配攪拌器來確保均勻的水質，液位變送器來控制液位，溫度變送器來控制溫度。
③調節池。在調節池中污水將被調制，以使厭氧細菌達到最理想的生物轉化條件，投加酸堿來控制PH值，回流支路上裝有PH值測量儀，來控制酸堿加入量；磷酸和尿素作為營養物N和P投加到調節池，營養物的投加時間間隔是通過時間控制器來控制，營養物的加入量是基于對有代表性的水樣分析結果而定的。在溫度過高或PH值不在制定范圍內時，反應器進料將自動關閉，營養物投料將自動停止。排出的厭氧污水將循環回調節池里。調節池配有液位變送器來檢測液位以防止反應器進料泵空轉。
④厭氧反應器，調制好的污水將被污水進料泵打入厭氧反應器中發生降解反應，產生沼氣。從底部進入反應器的污水通過頂部的三相分離器流出，在三相分離器中氣態、液態和固態被分開，經過分離后的出水和回流水回到調節池。在此轉化過程中，厭氧污泥將逐漸增多，多余的厭氧污泥將被從反應器中清除，預留的取樣線可追蹤反應器中厭氧污泥的剖面存儲高度，根據該高度多余的厭氧污泥被移走；轉化過程產生的沼氣在沼氣火炬中燃燒；廢氣從三相分離器和調節池的頂部由廢氣風機抽出，再在滌氣塔和生物濾床中進行處理。
⑤厭氧污泥儲罐及污泥泵，儲存厭氧污泥。
⑥火炬，燃燒生成的沼氣。
⑦堿液儲槽，與藥品投加設備來對調節池的PH值進行控制。
⑧鹽酸儲槽，與藥品投加設備來向調節池投料。
⑨尿素儲槽，與混合藥品投加設備來向調節池投料。
⑩磷酸二氫銨儲槽，與藥品投加設備來向調節池投料。
(11)PAV、PAM儲槽，與混合和藥品投加設備向絮凝池投料。
(12)多個反應步驟產生的廢氣將被廢氣風機收集，并在廢氣滌氣塔和生物濾池中進行處理。
參考文獻
[1]殷承啟，洪建國.上流式厭氧污泥床處理造紙工業廢水的研究[J].中國水網2006,(5).
1.1工業廢水處理過程中設備防腐蝕存在的不足
在廢水處理過程中對設備的防腐問題存在的不足主要表現在以下三個方面：一是在火電廠日常生產過程中，受到運行工況和方式的影響各項生產工藝指標難以嚴格的得到控制，例如溫度、流速、介質的濃度等，這就給設備腐蝕創造了各種條件。二是在管道防腐蝕設計中，往往只注重如何選材以及強度、工藝和防腐蝕技術的設計，但是往往沒有結合實際情況考慮到管道所在的環節、溫度和耐腐性能等因素，而這些因素又是導致腐蝕出現的主要原因。三是在處理酸堿濃度較高的廢水時，因為酸堿中和具有較強的特殊性，且酸堿量中和過程中難以對其進行定量的控制，難以掌握中和程度，酸堿量過量和中和不均勻等問題的存在，導致pH值不達標而腐蝕，最終為設備事故的出現埋下隱患。
1.2工業廢水處理過程中設備防腐蝕不足的成因
一是針對酸堿中和池出現的腐蝕問題，主要是因為在建設酸堿中和池時，材料的厚度和勾縫設計沒有符合實際需要，很多防腐蝕用的花崗石的厚度往往利用普通材料替代，而這就會導致石材的縫隙難以填滿，最終出現酸堿腐蝕性的滲漏，加上在處理酸堿池泄露事故時往往難以徹底的修復，尤其是在對基層腐蝕情況進行檢查時，往往敷衍了事，加上設計布局的合理性差，一般以全封閉和加蓋的結構，而沒有考慮腐蝕因素，最終導致池體下陷。二是針對管理防腐蝕處理不到位的問題，主要是因為在防腐蝕處理過程中往往偷工減料，而且在驗收管理時往往敷衍了事，而這就會加劇管理腐蝕處理的難度。三是針對循環水加酸系統腐蝕處理不到位的問題，主要是因為加酸處理環節往往忽視加水，最終出現腐蝕問題。尤其是對火電廠而言，其循環水加酸系統擦用濃硫酸儲存罐作為其壓力容器，在設計過程中沒有考慮操作環境對其帶來的影響，而濃硫酸的腐蝕性較強，若選用一般碳鋼材料，將會導致其被氧化和腐蝕，進而影響整體結構，加上在安裝過程中往往安裝不規范，加藥量難以得到有效的控制，最終影響其pH值的正常。
2火電廠工業廢水處理設備防腐蝕工藝探索
通過上述分析，我們對工業廢水處理過程中設備防腐蝕存在的不足及成因有了一定的認識，那么作為新時期背景下的火電廠，在工業廢水處理過程中如何預防處理設備的腐蝕呢？我們將從以下四個方面的工作進行討論：
2.1針對酸堿中和池的防腐蝕工藝探索
由于酸堿中和池腐蝕問題的存在，將會極大的影響工業廢水處理成效。因而為了更好地解決這一問題，作為發電廠必須切實做好以下三點防腐蝕工作：一是建設酸堿中和池時，應重點檢查樹脂膠泥接層的厚度，確保接縫黏結牢固，并采取接縫黏合技術，才能更好地確保防腐蝕的長期性。二是在酸堿中和池運行過程中，一旦出現泄漏，就應及時地加強對其的修復，及時地打開被腐蝕的防腐蝕層，重點檢查和修復混凝土基層。三是在布局設計過程中，在施工之前就應科學合理地設計，及時地找出內部存在的腐蝕問題，并針對此制定相應的預案，為整個處理成效的提升奠定堅實的基礎。
2.2針對管道的防腐蝕工藝探索
由于在化學工業廢水處理過程中，經常出現設備或管道腐蝕嚴重的情況，所以在確保工程質量的同時，還應加強現代防腐蝕技術的應用，著力解決設備和管道的腐蝕問題，并嚴格按照設備和管道安裝工藝流程進行安裝，盡可能地選擇耐腐蝕性的材質，確保其使用壽命得到有效的提升。
2.3針對酸堿系統的防腐蝕工藝探索
酸堿系統的防腐工作是整個工業廢水處理系統防腐蝕的重點所在，所以作為發電廠必須高度重視。所選的容器材料應以具有較強的耐腐蝕性，例如PVC材料、鋼襯膠材料等。而在選用酸堿液輸送管時，同樣應考慮其材質問題，尤其是其外部的防銹和內部的保溫。在酸堿系統進行防腐蝕時，主要以濕法脫硫防腐蝕工藝為主，在實際應用過程中，主要選取鎳基不銹鋼、玻璃鋼、玻璃鱗片樹脂、橡膠、塑料、陶瓷等，盡可能地選取具有較強整體性和沒有接縫以及防腐蝕性能較強的材料，例如整體玻璃鋼管道，就是一種有效的選擇。其中，在脫硫區域的防腐工作中，以吸收塔噴淋層支撐梁的防腐蝕為例說明。由于漿液的不斷沖刷，支撐梁防腐蝕層經常出現磨損，導致支撐梁的腐蝕、漏液，腐蝕嚴重時只能停機檢修對整根梁體進行更換。為了避免支撐梁損壞，防腐蝕設計時應有針對性的加裝防沖刷護板，提高其抗磨損腐蝕的可靠性，并設計加裝吸收塔噴淋層支撐梁的腐蝕監測裝置，以及時發現塔內梁體的異常情況。
2.4加強設備防腐蝕監測系統的建設
由于火電廠工業廢水處理設施的工作頻率較高，所以即便采取了上述防腐蝕工藝，能在一定程度上預防其腐蝕程度的加重，還能緩解設施腐蝕速度，但是采取人工檢測的方式，往往難以及時高效地發現存在的腐蝕情況，也不能掌握腐蝕的程度，所以作為發電廠應加快設施防腐蝕監測系統的建設。整個設施防腐蝕監測系統應包含數據采集器、電流中斷器、測試探、里程記錄器以及計算機，從而利用其實時在線監測腐蝕情況，并根據腐蝕情況進行針對性的處理，才能從傳統的被動防腐到主動防腐，提高防腐功效。
中圖分類號：G642477 文獻標志碼：A 文章編號：10052909（2015）05013804
應用創新型人才培養是普通高等學校人才培養的方向，而實踐能力的培養是其關鍵環節之一[1]。設計、實習、實驗、科研活動等是實踐能力培養的主要環節[2]。其中， 畢業設計作為大學教學中最為重要，與工作崗位接軌的實踐性教學環節，是培養具有創新精神和實踐能力的應用型高級專門人才的需要，具有不可替代的作用[3]。
市政、環境類專業包括給水排水科學與工程（原給水排水工程）、環境工程、環境科學等專業，均屬于綜合性、應用性、交叉性強的學科，學科體系和內容上有諸多交叉滲透，相似性強，因此其畢業設計也有很多一致性。
遼寧工程技術大學給水排水工程專業和環境工程專業自1989年招生以來，經過幾代教師的努力，形成具有學校特色的理論和實踐教學體系，畢業設計的改革取得了諸多成果。文章結合學校市政、環境類專業畢業設計的實際情況，對畢業設計存在問題進行分析，介紹市政、環境類專業畢業設計改革的實踐成果，為相關院校畢業設計改革提供參考。
一、 本科畢業設計存在問題
據調查，自高校擴招以來，本科畢業設計普遍存在質量滑坡現象 [4]，許多專家學者針對畢業設計中存在的問題進行了大量
研究[5-7]。筆者結合遼寧工程技術大學實際情況，查找畢業設計過程中存在的問題，以利于提高市政、環境類專業畢業設計質量。
（1）設計選題不合理，多為紙上談兵，與實際工程脫軌嚴重。許多高校仍在實行約束性選題方式，在選題范圍上必然存在過寬或過窄的問題，題目陳舊，與就業實際需求相去甚遠，不利于發揮學生的主體意識和主觀創造精神。2006年之前，學校給排水專業畢業設計題目主要集中在凈水廠設計、污水處理廠設計和建筑給水排水工程設計。設計題目范圍較窄，而且很多題目都是假題假做或年復一年的課題重復，與工程實際的設計要求差距較大。環境類專業的水污染控制理論方向，在污廢水處理設計中，工藝方案大同小異，缺乏創新。水環境質量評價選題，多運用模糊綜合評判等數學方法代數即可，創新性和實用性較差。這些導致學生參加工作后，一時很難上手，滿足不了設計與工程單位對畢業生盡快進入工作狀態的要求，與應用創新型人才培養目標存在較大差距。
（2）高校連續10多年的擴招造成學生數量急劇增加，與師資數量不足、教師工程實踐能力缺乏之間存在較大矛盾，直接影響畢業設計質量。1999年擴招以后，市政、環境類專業教師每人指導學生人數在10～20人，造成指導教師精力投入不足，指導深度不夠，監督和考核不到位等現象。同時，為了解決高校教師短缺問題，引進的博士直接進入課堂授課、指導設計，沒有經歷助教過程，缺少實際工程經驗，加上科研指標的量化，高校青年教師在教學和科研雙趨沖突壓力下，往往忙于寫論文、申請課題，從而造成重科研輕教學現象，這也導致青年教師的設計指導質量不容樂觀。另外，隨著畢業生人數增多，與設計相關的圖書資料明顯不足，設計室更是無法保證，失去了教師對學生的有效指導和監督。
（3）學生設計精力投入不足，態度不認真，有的甚至抄襲他人論文等。部分學生忙于找工作，考研面試等，無暇顧及畢業設計。值得指出的是，學校鼓勵學生到已簽約工作單位結合工程實際完成畢業設計，雖然初衷很好，但從畢業設計成果看，部分學生沒有取得預想效果。另外，畢業設計中抄襲現象非常多。通常，學生畢業設計被安排在最后學期的10～15周，設計時間短，任務重，同時，學生常在答辯前才加班加點，匆忙拼湊，敷衍過關。甚至存在照例題套構筑物計算、圖紙網上直接下載等現象。
（4）學生雖然對水處理專業原理性知識有一些了解，但是對一些具體的構筑物卻很陌生且很難在大腦里構建出這些構筑物，而在認識實習、生產實習和畢業實習時，看到的也只是構筑物外貌，由于池體被水充滿，很難看到構筑物內部結構，因此造成設計思路不清晰，設計參數盲目選擇，給構筑物設計計算帶來很大困難。
（5）高校畢業設計管理工作有待進一步提高。雖然學校、學院都針對畢業設計制定了相應的管理制度，但在執行過程中，各級管理部門和指導教師存在執行不嚴格、不規范現象，從而影響了畢業設計的質量。另外，畢業設計一次性考核模式（指導教師給予學生學習態度分占20%、評閱教師給予設計成果分占30%、答辯委員會成員給予答辯分占50%），導致學生沒有改過的機會，也達不到人才培養的真正效果。
二、 提高畢業設計質量的實踐
相信筆者所述我校市政、環境類專業本科畢業設計存在的問題在其他高校同類專業，甚至所有工科專業都不同程度地有所表現。為此，探究解決高校學生畢業設計解決方法，真正提高畢業設計質量，進而提升學生工程實踐能力和創新能力，就成為當前畢業設計改革工作中的重要課題。針對目前市政、環境類專業畢業設計存在的問題，結合我校近年畢業設計改革的新做法、新模式、新思考，借鑒國內改革經驗，提出畢業設計具體的改革建議[8-10]。
（一）重視畢業設計選題工作
首先，擴大選題范圍。目前來看，市政、環境類專業設計題目范圍較小，與學生就業范圍有較大差距。從畢業生看，給排水科學與工程專業去凈水廠和污水廠的學生較少，去建筑施工單位較多。環境工程和環境科學專業利用學校地礦特色，去各企業工作學生比重較大。結合學生就業單位特點設計題目，能提高學生的設計興趣。因此，最近幾年，在了解學生就業方向基礎上，設計多個選題方向，學生先選擇設計方向，再結合具體工作情況選題，效果較好。在原有凈水廠設計、污水處理廠設計、建筑給排水工程設計、區域水環境質量評價、工業廢水處理站設計基礎上，增加的設計方向包括：城市給水排水管網系統優化設計、城市污水再生利用工程設計、建筑小區中水回用工程設計、建筑小區雨水利用工程設計、工業給水處理工程設計、給水排水工程（環境工程）施工組織設計及工程造價等方向。在工業廢水處理工程設計中，每年結合學生未來從事工作，進行了礦山廢水、皮革廢水、化工廢水、食品廢水、制藥廢水、鋼鐵廢水等多種廢水的設計工作，得到學生和就業單位的認可。
其次，注重設計的靈活性和實效性。目前盡管設計做到了一人一題，但與實際工程結合不足，因此，我們在設計中進行了一些新的嘗試。例如，從事建筑給排水工程設計的學生，與學校建筑學、土木工程、建筑環境與能源應用工程、工程管理、電氣自動化等專業學生共同組成設計小組，一起完成學校新校區圖書館、博物館、實驗樓等同一實際工程設計，設計完成后指導施工，真正實現了“真題真做”，避免了抄襲現象，而且鍛煉了學生的組織協調能力。針對軟件學得較好的學生，兩名學生共同完成同一設計，一名進行筆算，另一名編制軟件程序，兩者互相校正，共同提高；針對考研學生，指導教師讓他們參加所主持課題的實驗研究中，跟研究生一起完成論文，使他們盡早進入研究狀態。一些學生簽到工作后，單位希望去實習，做單位的實際工程設計，對此，我們實行企業和學校雙導師制度，單位負責學生在該單位的學習、生活等情況，校內指導教師負責開題、中期檢查、畢業答辯，以及與就業單位的聯系，定期檢查學生畢業設計完成質量，使學生設計質量得到保證。
（二）用多媒體課件協助教師指導學生畢業設計
市政、環境類專業畢業設計方向性、規律性和系統性較強，由于學生較多，資源有限，教師每天親自指導較為困難，教師為學生畢業設計做的指導書又太過簡單，而且并不直觀。多媒體課件具有文字、圖、聲、像并茂特點，具有很強的生動性、直觀性和條理性，能化抽象為具體，化平淡為生動，充分調動學生學習興趣。同時，還具有可反復播放特點，學生哪一步驟不懂，就可以對照課件進行觀察，直到理解為止。畢業設計指導課件每個設計方向一個，最終將課件模塊化，將教師從企業獲得的研究課題、合作教育中遇到的實際工程問題，凝練成畢業設計（論文）選題，均鏈接到設計模塊，建設成為虛擬實踐教育平臺，可切實提升學生實踐能力和創新能力，并可使資源由一?！蔼氂小?，變成多?！肮蚕怼薄?/p>
以制作完成的工業廢水處理工程畢業設計指導課件為例，課件內容包括：（1）工業廢水處理站設計目的、要求、步驟和原則，設計所用參考規范、手冊，形成廢水站設計任務書和設計指導書各1份；（2）工業廢水處理站基本建設程序；（3）工業廢水處理站與污水廠設計的相同點與不同之處；（4）工業廢水處理站典型水質（化工廢水、鋼鐵廢水、印染廢水等）特點及出水標準；（5）工業廢水處理站設計前需調查分析和解決問題；（6）工業廢水處理站工藝路線選擇的基本步驟、比選原則；（7）工業廢水常見處理方法及國內典型工業廢水處理工藝流程介紹；（8）典型構筑物（調節池、隔油池、水解酸化池、曝氣生物濾池、生物接觸氧化池、膜法水處理系統等）設計基本理論、池體類型、優缺點及適用條件分析，設計規范要求，設計參考范例、計算軟件編制、構筑物運行動畫，現場實際運行工程照片。本部分是課件主體，共鏈接標準1部、參考計算書籍1本、主體構筑物運用動畫7個，制作計算程序3個，插入現場照片25張，圖片12張；（9）污泥處理的目的、常見處理方法及系統設計，插入現場照片4張；（10） 工業廢水處理站各構筑物的總體布置和廢水處理流程的高程設計，介紹了布置原則、計算方法及典型案例分析；（11）工業廢水處理工程經濟分析及概預算具體方法和軟件應用；（12）圖紙繪制標準及方法。
（三） 設計全過程管理與質量監控
實行畢業設計全過程管理，建立質量監控機制是保證畢業設計質量不可或缺環節，采用校、院及教研室三級管理機制來完善畢業設計的系統質量監控。
1.以指導教師、教研室為主的全過程管理
教研室主任制定本專業畢業設計管理辦法，從細節上對教師指導和學生設計要求進行規范，并組織中期成果匯報答辯。畢業設計成績構成改為：指導教師檢查設計效果10%+期中答辯20%+評閱教師質疑設計成果20%+畢業答辯50%。指導教師從學生選題、開題報告撰寫、方案確定、構筑物設計計算、繪圖全過程進行指導、檢查。筆者幾年的指導發現，指導教師平時考核不僅看學生出勤，平時提交成果，還要多問學生“為什么”。因為一些學生設計中往往從手冊或參考書上套公式計算，沒弄清構筑物去除污染物原理、構筑物結構等基本知識。比如氣浮池設計，要學生首先了解除油方法、選擇氣浮池原因、氣浮池種類、除油機理、運行過程、池體結構，然后繪出草圖，再設計計算，經過這樣的過程，學生才能真正學到知識。
2.院級教學管理與監督機制
學院形成以教學副院長為組長的指導、監督小組，成員包括各專業退休返聘的老教授、教務科教學管理人員。教務科教學管理人員從形式、進度進行檢查，老教授利用自己豐富的教學實踐經驗，不僅能指出設計存在問題，還能提出改進方案，在提高設計質量的同時，有效地帶動了年輕教師的成長。
3.校級教學管理與監督機制
學校制定了《遼寧工程技術大學本科畢業設計（論文）管理制度匯編》，從畢業設計工作條例、寫作規范、校外畢業設計管理辦法、優秀畢業設計評選、成績不及格率最低3%的規定、開題報告、附本等方面進行規范化要求，并組成校督導檢查組，進行初、中、末的全程檢查，促進設計質量的提高。
三、 結語
畢業設計作為大學教學中的最后一個實踐性教學環節，可培養、提高和展示學生綜合運用所學知識解決實際問題能力及創新能力，對市政、環境類專業學生來講，更是緊密聯系工程實際，培養學生獨立工作能力的重要步驟。文章結合我校市政、環境類專業畢業設計中常見問題，提出了一些實踐對策，供同行參考，希望能有利于工程類高校實踐能力培養質量的提高。參考文獻：
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一、課題背景和意義
造紙工業是能耗高、物耗高，對環境污染嚴重的行業之一。造紙工業的污染問題十分嚴重，受到了人們普遍的關注。在世界范圍內，造紙工業廢水都是重要的污染源，例如日本、美國分別將造紙工業廢水列為六大公害和五大公害之一。
在我國，造紙工業廢水污染已成為造紙生產及相關行業能否生存和發展的關鍵因素。據環保統計公報數字表明，縣及縣以上制漿造紙和紙制品廢水排放量占全國工業總排放量的11%，僅次于化學工業及鋼鐵工業的年排水量，居第三位，其中達標排放量僅占造紙總排放量的14%，排放廢水中COD約占全國總排放量的45%。
目前我國造紙工業廢水排放量及COD排放量均居我國各類工業排放量的首位[1]。 近年經多方不懈努力，造紙工業廢水污染防治已經取得了一定的成績，雖然紙及紙板產量逐年增加，但排放廢水中的COD卻逐年降低。由此看出，造紙工業初步實現了增產減污的目標。但目前造紙行業約占排放總量50%的廢水尚未進行達標處理，廢水污染防治任務還相當繁重。
制漿造紙廢水是指化學法制漿產生的蒸煮廢液(又稱黑液、紅液)，洗漿漂白過程中產生的中段水及抄紙工序中產生的白水，它們都對環境有著嚴重的污染。
一般每生產1 t硫酸鹽漿就有1 t有機物和400 kg堿類、硫化物溶解于黑液中;生產1 t亞硫酸鹽漿約有900 kg有機物和200 kg氧化物(鈣、鎂等)和硫化物溶于紅液中。廢液排入江河中不僅嚴重污染水源，也會造成大量的資源浪費[2]。
近年來，一些以制漿造紙為主要工藝的小型企業由于受白水困擾被迫停產或轉產。隨著造紙行業的發展，受原料林資源的約束，廢紙作為再生纖維資源在造紙工業原料中的重要性與日俱增，我國產量名列前幾位的造紙企業大部分是以廢紙為原料。
廢紙作為造紙原料之一，即可減輕環境污染，又可減少森林砍伐，節省原料纖維資源，緩解原料緊張局面，經濟和社會效益十分顯著。盡管廢紙造紙廢水污染物產量比化學制漿造紙減少了85%以上，但廢水的COD、SS濃度仍然較高[3]。
某造紙廠主要以商品木漿為原料，生產各色特種裝飾鈦白印刷面紙、平衡紙系列、印花原紙系列、瓜子袋紙系列、特種長纖維紙系列、水松紙產品等各種高檔特種工業印刷紙以及文化用紙，總產量為1.2萬t/a，排放造紙廢水約8000t/d。
目前，這些廢水若未經處理就排入附近水體，將對環境造成嚴重污染[1 ～4] ，同時該廠生產耗水量大，如處理后進行回用，將產生巨大的經濟效益廢液排入江河中不僅嚴重污染水源，也會造成大量的資源浪費。所以對造紙廢水的處理在我國也是非常重要的，其中造紙白水對環境造成的影響,是本論文論述的主要觀點。
二、國內外研究現狀
2.1、造紙工藝
目前國內廢紙造紙主要流程為碎漿、磨漿、篩選、打漿、造紙、烘干、卷取等[4]。 簡要流程如下：
圖1 造紙工藝流程
2.2 、處理工藝
目前國內外針對白水所采用的處理工藝主要有以下幾種：
2.2.1、氣浮法
氣浮法是白水處理中較常用的方法。白水中所含的物質為短纖維、填料、膠狀物以及溶解物，它經過調節后在氣浮池內與減壓后的溶氣水混合，進行氣浮操作過程。完成分離后，清水入清水池供紙機回用，短纖維進入漿池供造紙機回用。氣浮法在我國造紙企業中有較廣的應用。
2.2.2、絮凝法
絮凝法在造紙白水處理中也有應用，即利用適當的絮凝劑處理廢水，可以使其中的細小纖維和其他細小固體顆粒懸浮物沉淀下來。在造紙白水的處理過程中，造紙白水先經微孔過濾處理回收纖維，降低白水中的懸浮物含量，再加入混凝劑和助凝劑，使白水中的細小纖 維、填料、膠體性物質及部分溶解性有機物聚沉，處理后的澄清水可完全回用于生產或排放。
化學絮凝處理造紙白水具有投資少、工期短、處理系統運行管理簡單、操作靈活、處理效果好等特點。能有效去除再生造紙廢水中的SS、色度以及有機物等，得到的泥漿經過適當處理后還能用作生產箱紙板的紙漿，處理的上清液可以作為工業水循環使用，因此，其經濟效益和環境效益相當顯著。
2.2.3、過濾法
應用于白水處理的過濾法常見的有兩種：真空過濾法和微濾法。
真空過濾法具有過濾速度快、處理量大、工藝過程穩定、占地面積小、基建費用少、運行費用低等特點，處理后的白水可直接用于造紙過程。近年來國內的一些大型造紙企業大力推廣真空過濾機用于白水處理，使得白水的處理與循環回用的程度大大提高。
微濾法采用的過濾介質為不銹鋼絲網或化纖網，其過濾孔徑的大小可根據用戶的廢水種類、濃度等的不同而隨意選擇，最小孔徑當量可小于20 um。其優點更在于工藝簡單、占地少、投資省;過濾能力大、效率高、運行費用低、操作極其簡便。
2.2.4、膜分離法
膜分離技術處理造紙白水，可以較徹底去除造紙白水中的金屬離子和溶解性無機鹽物質，是實現造紙零排放目標的有效措施之一。然而，膜分離法處理水量能力不大、費用較高，在用于造紙白水處理方面還處于實驗室的研究階段，距離實際生產還有很長的路要走[5]。
三、課題主要內容
1、設計流量：Q=1500 m3/d Kz=1.1
2、進出水水質，最后出水符合《遼寧省污水與廢氣排放標準》(DB 21-60-89)二級標準
3、運用大學期間所學的專業知識，理論和畢業實習中學到的實踐知識，對造紙生產工藝的最終出水進行處理設計。
4、污水處理工藝流程的確定 5、主要構筑物設計計算
6、依據具體地形對污水處理廠進行平面布置。
7、高程布置。
8、并對建成的運行管理提出要求和建議。
9、在對造紙廢水(白水)進行設計過程中，要知道造紙廢水中是多種多樣的，不能設想只用一種處理方法，就能把污染物取值殆盡，往往要采用多種方法組合的處理工藝系統，才能達到處理效果。應盡量選取較好的處理方法。
10、在對廢水處理工程設計過程中，應盡量運用清潔生產的理念，降低廢水中復雜成分，使得在后續廢水處理中降低難度和提高效率。
四、課題研究方案
廢紙回收利用過程中，從工藝上分為抄紙段產生的廢水稱為白水。由于白水日排水量 大，含有大量的軟纖維和填料，懸浮物含量高，它所引起的污染令世人矚目。目前，國內外處理造紙自水的方法主要有氣浮法、絮凝沉淀法、過濾法、膜分離法等，綜合各種方法的優缺點，我選擇氣浮法進行對造紙污水(白水)進行處理。
采用混凝氣浮為主的工藝流程處理造紙廢水，處理后出水SS、CODcr和BOD5的平均去除率分別達到90%、74%和80%以上，出水達到設計要求，可以直接回用于生產工藝中，并可回收紙漿。實現了生產用水的閉路循環運行，達到了廢水零排放。此工藝避免了生化處理占地面積大、投資和運行費用高等缺點，并且處理費用低，運行穩定，維護簡單，具有顯著的環境效益。氣浮法在我國處理造紙污水(白水)普遍使用，氣浮法不僅經濟效應低，并且處理效果非常好，占地面小，運行操作簡單[6]。
結合造紙廢水目水質的特點，實驗擬采用采用混凝氣浮+水解酸化+接觸氧化的處理工藝。
五、日程安排
1、資料收集、方案對比 2017.3.17～2017.3.23 一周
2、撰寫開題報告、開題答辯、英文翻譯 2017.3.24～2017.3.30 一周
3、主體構筑物設計計算 2017.3.31～2017.4.6 一周
4、附屬構筑物及高程設計計算 2017.4.7～2017.4.13 一周
5、流程圖、總平面圖繪制 2017.4.14～2017.4.20 一周
6、高程圖繪制 2017.4.21～2017.4.27 一周
7、構筑物圖繪制 2017.4.28～201.5.4一周
8、構筑物圖繪制 2017.5.5～2017.5.11 一周
9、構筑物圖繪制 2017.5.12～2017.5.18 一周
10 、設計說明書編制 2017.5.19～2008.5.25 一周
11 、修改設計說明書 2017.5.26～2017.6.1 一周
12 、修改圖紙 2017.6.2～2017.6.8 一周
13 、畢業設計答辯 2017.6.9~2017.6.15 一周
六、參考文獻
[1] 田啟平.斜網-混凝沉淀-二段A/O組合工藝處理造紙廢水的研究.浙江大學碩士學位論文.2007,2.
中圖分類號：C35文獻標識碼： A
引言
隨著現代工業的不斷發展，對于石油的需求也是日益增多，隨之而來的是各類的石油化工廢水，其主要來源于在石油化工產品加工的生產工藝所產生的廢棄物，而且大多數的存在形式是以乳狀液體。相比較其他的廢水而言，由于石油化工廢水中富含較多的油、有機物含量等多種類型的污染物，繼而造成了石油化工廢水的水質情況更為復雜，因此對于石油化工廢水的處理就比較困難，一般都是采用多種不同的處理方法進行，待污染物達到了國際的排放標準之后才予以排放。所以，現在對于石油化工廢水的處理依舊是一個科研熱點。
一、物理法
（一）隔油
隔油是石油化工廢水處理中的基礎工序，石油化工廢水處理的隔油一般是在專門的隔油池中進行，將廢水中的污染物進行初步沉淀，不同的隔油形式會產生不盡一致的隔油效率，耿士鎖通過經過研究對比，發現斜板隔油池比普通平流隔油池去除效果好一些。呂炳南通過試驗研究及實地檢驗，發現將隔油池進行適當的傾斜改造，能夠有效的提升隔油的效率。
（二）氣浮法
氣浮是利用微小氣泡粘附廢水中的懸浮物，由于絮凝處理后，廢水中有較多的細微固體懸浮物、石化油等污染物，通過氣浮的方式進一步減少這些懸浮物，深化廢水處理的質量，陳衛瑋在研究中發現，通過渦凹氣浮系統，能夠較高的提高廢水中處理的程度，朱東輝等經過試驗研究，認為用旋切氣浮法處理煉油廢水，廢油的去除率更高。肖坤林等在實驗研究的基礎上，結合單級氣浮技術和多級板式塔理論，開發出兩級氣浮塔處理含油廢水的新工藝，實現了塔釜一次曝氣、多級氣浮的分離，并研究了氣浮塔板的流體力學性能、布氣性能及操作條件對廢水處理效率的影響。
（三）吸附法
吸附是石油化工廢水處理中經常使用的技術，用活性炭來吸附廢水中的污染物，使廢水得到初步的控制，吸附法往往與絮凝法、氧化法共同使用。但是由于活性炭容易造成二次污染，給廢水處理帶來一定的難度，近年來，隨著材料技術的進步，越來越多的吸附材料被運用到石油化工廢水處理中，季凌等用纖維活性炭對石化企煉油化工廢水進行吸附實驗，發現活性炭對煉油廢水的處理是有一定的范圍的，如對電導氯離子的去除作用就比較小，如果將活性炭與混凝聯合使用，對氯氨等的去除作用就比較大，能夠比較明顯地增強凈化效果，如果將活性炭與臭氧聯合使用，能夠進一步地提升廢水的處理率。
二、生物法
隨著生物科學技術發展的不斷深入，在石油化工廢水處理中，生物法有了更深層次的運用，生物處理技術一般在廢水的二級處理階段發揮重要作用，目前生物技術在廢水處理中經常用到的主要以厭氧、好氧等生物原理。
（一）厭氧
厭氧生物處理技術成本較低，且處理后的生物氣能夠作為一種能源，對于高濃度的廢水具有很強的處理能力，在此過程中，通過對厭氧生物的培養，使廢水中的生物降解發酵，不同類型的處理模式需要運用厭氧形式也會有所差別，利用升流式厭氧器，不僅操作簡便，對高濃度有機廢水處理的效率也較高，凌文華運用升流式厭氧處理技術對廢水的研究表明，升流式對廢水污染物的去除效果較好，但是處理時對條件的要求較高，溫度、水量等都需要控制在一定的范圍內，才能更好地發揮作用。李敬美等通過研究發現，將活性污泥與生物膜相結合，能夠提升氧的利用率，減少回流，降低能量消耗，能夠應對高負荷的污水處理系統。
（二）好氧
好氧處理技術也是石油化工廢水處理中的重要手段，在實際的運用中，好氧經常與厭氧聯合使用，好氧處理的方式多樣，能夠根據石油化工廢水的不同種類而進行靈活使用。如序批式間歇活性污泥法簡單快捷，操做靈活，能夠較好的運行管理，這種處理方式使用與小規模的廢水處理。彭永臻等將兩個連續的序批式間歇活性污泥法系統連接，在不同階段加入不同的試劑，發現廢水處理效率大大提升。
三、化學法
化學處理法是經由化學反應去除廢水中呈溶解、膠體狀態的污染物或將其轉化為無害物質的廢水處理法。以投加藥劑產生化學反應為基礎的處理單元有氧化還原、混凝、中和等;以傳質作用為基礎的有萃取、吸附、吹脫、汽提、離子交換以及反滲透和電滲吸等。和生物處理方法比較而言，高效率、快速，可以除去比較多的污染物。另外，還具有容易實現自動檢測、設備容易操作和控制、便于回收利用等優點?；瘜W處理法能有效地去除廢水中多種有毒的污染物。
（一）污水臭氧化處理法
該法在環境保護和化工等方面應用廣泛，是用臭氧作氧化劑，使用的是含低濃度臭氧的空氣或氧氣對廢水進行凈化和消毒處理的方法。這種方法主要用于水的脫色，水中鐵、錳等金屬離子的去除;水的消毒;去除水中酚、異味、臭味、氰等污染物質。具有反應迅速、流程簡單、無二次污染的優點。
（二）污水化學沉淀處理法
這是一種傳統的水處理方法，廣泛用于水質處理中的軟化過程、工業廢水處理等，以去除重金屬和氰化物。向廢水中投加可溶性化學藥劑，使之與其中呈離子狀態的無機污染物起化學反應，生成不溶于或難溶于水的化合物沉淀析出，從而達到凈化廢水的目的。
（三）污水氧化處理法
氧化處理法幾乎可處理一切工業廢水，尤其是處理廢水中難以被生物降解的有機物。利用強氧化劑氧化分解廢水中污染物，如酚、氰化物、絕大部分農藥、殺蟲劑以及引起色度、臭味的物質等。強氧化劑能將廢水中的這些污染物逐步降解成為簡單的無機物，也能把溶解于水中的污染物氧化為不溶于水而易于從水中分離出來的物質。
（四）絮凝
絮凝是石油化工廢水處理的重要工序，將絮凝劑融入水中，以破壞水中膠體顆粒的穩態，使絮狀物質從水中脫離，可以去除煉油廢水中的有機污染物、藻類及浮游生物等，絮凝通常是石油化工廢水處理的基礎，隨著生物科技的進步，具有生化優點的絮凝劑更進一步地提高了廢水處理的效率，尹華等學者探索了自制生物絮凝劑（JMBF-25）處理石油化工的效果，發現絮凝劑不僅成本較小，而且對改善污泥的沉降性能有較好的作用，不過，絮凝劑的使用需適量才能達到最佳效果，如果使用過量反而會使絮凝效果惡化。
結束語
石油化工產業的發展，雖然為我國的經濟做了巨大的貢獻，但也需要對石油化工的廢水處理引起高度重視，以此來促進我國的石油化工得到綠色、可持續的發展。
參考文獻：
[1]張超,李本高.石油化工污水處理技術的現狀與發展趨勢[J].工業用水與廢水,2011,04:6-11+26.
[2]劉立軍,卜巖,侯娜,馬艷秋.加氫處理技術的現狀與發展趨勢[J].當代化工,2011,09:943-946.
焦炭是高耗水產業，每年全國焦化廢水的排放量約為2.85 億t。焦化廢水是煤在高溫干餾過程中以及煤氣凈化、化學產品精制過程中形成的廢水，水質隨原煤組成和煉焦工藝而變化，是一種典型的難降解有機廢水。其成分復雜，毒性大，它的超標排放對人類、水產、農作物都可構成很大的危害?？傊?，焦化廢水污染，是工業廢水排放中一個突出的環境問題，也是擺在人們面前的一個急需解決的課題。
目前焦化廢水一般按常規方法先進行預處理，然后再進行生物脫酚二次處理。但往往經上述處理后，外排廢水中COD、氰化物及氨氮等指標仍然很難達標。針對這種狀況，近年來國內外出現了許多比較有效的焦化廢水治理技術。這些方法大致分為物化法、生物法、化學法和循環利用等4類。
一、焦化廢水的預處理技術
焦化廢水中部分有機物不易生物降解，需要采用適當的預處理技術。
常用的預處理方法是厭氧酸化法。這是一種介于厭氧和好氧之間的工藝，其作用機理是通過厭氧微生物水解和酸化作用使難降解有機物的化學結構發生變化，生成易降解物質。焦化廢水經厭氧酸化預處理后，可以提高難降解有機物的好氧生物降解性能，為后續的好氧生物處理創造良好條件。
二、焦化廢水的二級處理技術
（一）物理化學法
（1）吸附法
吸附法處理廢水，就是利用多孔性吸附劑吸附廢水中的一種或幾種溶質，使廢水得到凈化。常用吸附劑有活性炭、磺化煤、礦渣、硅藻土等。這種方法處理成本高，吸附劑再生困難，不利于處理高濃度的廢水。
（2）利用煙道氣處理焦化廢水
由冶金工業部建筑研究總院和北京國緯達環保公司合作研制開發的“煙道氣處理焦化剩余氨水或全部焦化廢水的方法”已獲得國家專利。該技術將焦化剩余氨水去除焦油和SS后，輸入煙道廢氣中進行充分的物理化學反應，煙道氣的熱量使剩余氨水中的水分全部汽化，氨氣與煙道氣中的SO2反應生成硫銨。
該方法投資省，占地少，以廢治廢，運行費用低，處理效果好，環境效益十分顯著，是一項十分值得推廣的方法。但是此法要求焦化的氨量必須與煙道氣所需氨量保持平衡，這就在一定程度上限制了方法的應用范圍。
（二）生物處理法
生物處理法是利用微生物氧化分解廢水中有機物的方法。目前，活性污泥法是一種應用最廣泛的焦化廢水好氧生物處理技術。這種方法是讓生物絮凝體及活性污泥與廢水中的有機物充分接觸；溶解性的有機物被細胞所吸收和吸附，并最終氧化為最終產物（主要是CO2）。非溶解性有機物先被轉化為溶解性有機物，然后被代謝和利用。
生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低等優點，但是生物降解法的稀釋水用量大，處理設施規模大，停留時間長，投資費用較高，對廢水的水質條件要求嚴格，這也就對操作管理提出了較高要求。
（三）化學處理法
（1）焚燒法
焚燒法治理廢水始于20世紀50年代。該法是將廢水呈霧狀噴入高溫燃燒爐中，使水霧完全汽化，讓廢水中的有機物在爐內氧化，分解成為完全燃燒產物CO2和H2O及少許無機物灰分。
焚燒處理工藝對于處理焦化廠高濃度廢水是一種切實可行的處理方法。然而，盡管焚燒法處理效率高，不造成二次污染，但是處理費用昂貴使得多數企業望而卻步，在我國應用較少。
（2）催化濕式氧化技術
催化濕式氧化技術是在高溫、高壓條件下，在催化劑作用下，用空氣中的氧將溶于水或在水中懸浮的有機物氧化，最終轉化為無害物質N2和CO2排放。濕式催化氧化法具有適用范圍廣、氧化速度快、處理效率高、二次污染低、可回收能量和有用物料等優點。但是，由于其催化劑價格昂貴，處理成本高，且在高溫高壓條件下運行，對工藝設備要求嚴格，投資費用高，國內很少將該法用于廢水處理。
（3）化學混凝和絮凝
化學混凝和絮凝是用來處理廢水中自然沉淀法難以沉淀去除的細小懸浮物及膠體微粒，以降低廢水的濁度和色度，但對可溶性有機物無效，常用于焦化廢水的深度處理。該法處理費用低，既可以間歇使用也可以連續使用。
（4）臭氧氧化法
臭氧的強氧化性可將廢水中的污染物快速、有效地除去，而且臭氧在水中很快分解為氧，不會造成二次污染，操作管理簡單方便。但是，這種方法也存在投資高、電耗大、處理成本高的缺點。同時若操作不當，臭氧會對周圍生物造成危害。因此，目前臭氧氧化法還主要應用于廢水的深度處理。在美國已開始應用臭氧氧化法處理焦化廢水。
（5）光催化氧化法
目前，這種方法還僅停留在理論研究階段。這種水處理方法能有效地去除廢水中的污染物且能耗低，有著很大的發展潛力。但是有時也會產生一些有害的光化學產物，造成二次污染。由于光催化降解是基于體系對光能的吸收，因此，要求體系具有良好的透光性。所以，該方法適用于低濁度、透光性好的體系，可用于焦化廢水的深度處理。
（6）電化學氧化技術
電化學水處理技術的基本原理是使污染物在電極上發生直接電化學反應或利用電極表面產生的強氧化性活性物質使污染物發生氧化還原轉變。目前的研究表明，電化學氧化法氧化能力強、工藝簡單、不產生二次污染，是一種前景比較廣闊的廢水處理技術。
（四）廢水循環使用
高濃度的焦化廢水經過脫酚，凈化除去固體沉淀和輕質焦油后，送往熄焦池以供熄焦，實現酚水的閉路循環。從而減少了排污，降低了運行等費用。但是此時的污染物轉移問題也值得考慮和進一步研究。
三、結語
總之，我們應根據焦化廢水的特點，深入研究先進的處理技術，尋求既高效又經濟的處理方法，降低運行費用，提高達標率，改善環境質量，減輕焦化廢水對各地水體的污染，實現水資源的循環利用。這既是當前經濟建設需要解決的現實問題，也是未來技術攻關所需要面對的的重點。
黎 錦
（生物與化學工程學院 指導教師：諸愛士 李 武）
摘 要：任務來源
水是生命之源，是地球上唯一不可替代的自然資源。我國人均水資源占有量僅為世界平均水平的1/4，水源不足、水體污染和水環境生態惡化已成為發展的制約因素。保護水資源、防治水污染、改善水環境生態是保護環境和實施可持續發展的重要內容。為使環境污染和生態破壞加劇得到基本控制，部分城市、地區的環境保護目標和實施綠色工程計劃，都需要提供先進、適用、有效的廢水處理工程技術。
在我國工業生產中，許多仍延用高消耗、低效益的粗放型方式，造成資源、能源利用率低，污染物產生量大，結構型污染問題突出。我國工業廢水排放量占全國廢水排放總量的62%，工業廢水處理率平均為72%，排放達標率為54%，工業廢水污染防治是我國環境保護的重點之一。廢水的來源有很多方面，無論哪一種廢水，其處理工藝都是以一些基本的單元技術為基礎組合而成。我國在廢水處理單元技術上取得長足進步的同時，在過去的20多年中，投入了上百億元資金建立了數千套的廢水處理設施。這些工作都為今后我國廢水工程實施提供了寶貴的技術積累和實踐經驗。我國水資源不足和時空分布不均，水環境容量低，工業污染源排放達到水環境質量改善要求的任務是長期而艱巨的。
設計依據
⑴ 任務書
⑵ 廢水水質、水量情況
⑶ GB4287-93《紡織染整工業水污染物排放標準》
⑷ 《三友印染有限公司環境影響報告書》
⑸ 湖州織里工業區規劃圖
設計原則
⑴ 根據該公司的產品結構及生產廢水特征，結合已有的工程實例，在確保出水達標的前提下，盡可能采用簡單、成熟、可靠的處理工藝。
⑵ 嚴格執行有關環境保護的各項規定，廢水處理后達到《紡織染整工業水污染物排放標準》GB4287-92中的Ⅲ類水域一級排放標準。
⑶ 處理系統有較大的靈活性，以適應廢水水質、水量的變化。
⑷ 管理維修方便，避免產生二次污染。
⑸ 自動化程度高，盡量自動化管理模擬。
⑹ 占地面積小，處理廢水水站以水處理中心模擬建造。
⑺ 污泥產生量小。
⑻ 設計時充分考慮廢水處理系統產生的噪聲、異味，以及污泥的處理，避免對環境的二次污染。
⑼ 充分利用構筑物和設備組合式設計的優勢，使污水處理布局合理，處理站與廠區環境相協調。
⑽ 充分利用地質條件，盡量減少工程投資。
⑾ 合理選用設備，降低能耗，提高動力效率，減低運轉成本。
⑿ 污泥實行機械脫水，以減少勞動強度和保障廢水處理廠的整潔。
⒀ 充分考慮到廢水處理廠的給排水等規范要求。
設計范圍
本項目設計范圍為：廢水處理站內即自格柵起至廢水調節池、初沉池、反應池、MSBR池、污泥濃縮池和規范化廢水排放井出口的工藝、總圖、構筑物及附屬建筑物、電氣、儀表、廢水處理站內的給排水及污水處理過程中產生污泥脫水系統設計。不包括站內綠化、設計范圍以外的廢水管網及其它構筑物設計。
設計水量與水質
工程概況
湖州織里工業區是純棉、滌棉面料印染加工基地，三友印染有限公司位于該工業區，其印染廢水主要來源于印染加工的四個工序，即預處理階段(包括燒毛、退漿、煮煉、漂白、絲光等工序)要排出退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水和絲光廢水，染色工序排出染色廢水，印花工序排出印花廢水和皂液廢水，整理工序則排出整理廢水。印染廢水是以上各類廢水的混合廢水，或是除漂白廢水以外的綜合廢水。三友印染有限公司日產量250m，廢水約2500m3 。為了使該工業區生產發展的同時解決污水的問題，保持良好的可持續性發展，因此新建一座印染污水處理廠。
設計規模
公司日生產廢水約2500m3，故設計最大水量為3000m3/d，公司24小時連續運行，即廢水流量為125t/h。
設計水質及標準
針對三友印染有限公司廢水排放有關特征，本次方案設計進水水質取值見表1。
表1 設計進水水質指標
參數
廢水名稱 CODCr (mg/L) pH SS
(mg/L) 色度
（稀釋倍數） BOD5 (mg/L)
印染廢水 2000 9-13 400 500 700
廢水處理工程出水水質執行中華人民共和國《紡織染整工業水污染物排放標準》GB4287-92中的Ⅲ類水域一級排放標準，見表2。
表2 設計出水水質指標
水質參數 CODCr（mg/L） pH SS（mg/L） 色度
（稀釋倍數） BOD5（mg/L）
標準值 100 6～9 70 40 25
關鍵詞：印染廢水；物理處理法；MSBR；工程設計
Abstract:Task source
Water is the source of life and is the only irreplaceable natural resources of the Earth. China's per capital water resources was 1 / 4 of the world's average level, shortage of water, Water pollution and ecological deterioration in the water environment has become constraints of development. The protection of water resources, the prevention and control of water pollution, the improvement of water environment is an important part of the protection of the environment and the sustainable development. To basically bring the environmental pollution and the aggravated ecological damage under control, applicable, effective wastewater treatment technologies are needed for the objectives of environmental protection and the implementation of green projects of some of the cities and the areas.
Most Industrial production in China are still using a way of consuming high and with low efficiency, this leads to a low energy utilization efficiency, a large amount of pollutants and a prominent problem of structure-based pollution. China's industrial wastewater discharge accounts for 62% of the wastewater accounts of the country's total emissions. The industrial wastewater treatment rate is 72%, emissions which reach a set standard account for 54%, the control of the industrial wastewater pollution is one of the key of the environmental protection in our country. The sources of wastewater are in many aspects. Regardless of whatever kind of wastewater, its treatment process is composed of some of the basic elements of t echnology-based. The unit technology in the wastewater treatment in China made considerable progress. In the past 20 years, our country invested more than 10 billion yuan of funds to build thousands of sets of wastewater treatment facilities. These tasks provided valuable technical accumulation and practical experience for China in the future wastewater project. China's water resources are inadequate and distribute without discipline of space and time. As a result of the low capacity of water environment, the task of making the industrial pollution emissions improve the water quality is long and arduous.
Design basis ⑴ mission book
⑵ wastewater quality and quantity
⑶ GB4287-93 Standards Of Water Pollutant Emission For Textile Industry
⑷ Environmental Assessment Report Of San You Dyeing Ltd
⑸ plan picture of Huzhou spinning industrial zone
Design principle⑴ According to the company's product structure and production wastewater’s characteristic, to combine with the project example, in ensuring that the water emission reaches the set of standard, use simple, mature and reliable treatment process as far as possible.
⑵ Strictly satisfy the environmental protection requirements, wastewater after treatment must reach the first emission standard of the three categories in Water Pollutant Emission Standards For Textile Dyeing GB4287-92.
⑶ Processing system is of great flexibility, in order to meet the quality and quantity changes of effluent water.
⑷ Management and maintenance are of convenience and avoid secondary pollution.
⑸ The degree of automation is high and automation management simulation is used.
⑹ The area of land intensive is small, wastewater treatment station to the treatment center construction simulation.
⑺ The amount of sludge produced is small.
⑻ Fully consider noise, odor, and sludge treatment which are produced by the wastewater treatment when designing and avoid secondary pollution to the environment.
⑼ Make full use of the advantage of the modular design of structures and equipments, make sure that the layout of the sewage treatment is rational, and the processing Station moderate with the mill environment.
⑽ Make full use of geological conditions, minimize investment.
⑾ Select equipment reasonably, reduce energy consumption, improve power efficiency and reduce operating costs.
⑿ Mechanical dewatering of sludge to reduce labor intensity and make sure that the wastewater treatment plant is clean.
⒀ Fully account for the drainage and other specifications of the wastewater treatment plant.
Design scope
Design areas of the project: inside wastewater treatment stations that is to say the process, master plan, structures and ancillary buildings, electrical, instrumentation, the design of water supply and sewerage of wastewater treatment station and the dewatering system design of the sewage generated from the sewage treatment process since the grid to regulate wastewater pool, the primary settling tank, the tank, MSBR tanks, sludge thickening tank and discharging wastewater standardized export wells. Exclude Green station of the station, the wastewater pipe network outside the scope of the design and design of other structures.
Design of water quantity and quality
engineering Profiles
Huzhou spinning industrial area is processing base of cotton, polyester-cotton fabric dyeing. San You Dyeing Company is located in the industrial zone, their main dyeing wastewater is from the four dyeing processing procedures, that is the pretreatment stage (including singeing, desizing, scouring, bleaching, mercerizing processes) to discharge desizing wastewater, scouring wastewater, Bleaching wastewater and mercerizing wastewater, dyeing process to discharge dyeing wastewater, printing processes to discharge printing wastewater and soap liquid wastewater, arranging processes to discharge arranging wastewater. Dyeing wastewater is the wastewater mixture of the wastewater effluent above all, or the comprehensive wastewater except for the bleaching wastewater. The daily production of San You Dyeing company is 250 m, the wastewater is approximately 2500 m3. To develop the production of industrial and at the same time solve the problem of sewage, maintain good sustainable development, So a new dyeing sewage treatment plant must be built.
Design scale
The wastewater generated by the company is about 2500 m3 per day, so the largest quantity of wastewater of design is a 3000 m3 a day. The company has 24 hours of continuous operation, that is the flow of the wastewater is 125 ton per hour.
Design water quality and standard:
According to the character of the emission wastewater of the San You dyeing limited company, the ender water quality of this plan is showed as Table 1.
Tab1 enter water quality index of designation
parameter
wastewater name CODCr (mg/L) pH SS
(mg/L) dilution rate BOD5 (mg/L)
Dyeing wastewater 2000 9-13 400 500 700
The wastewater after treatment must reach the first emission standard of the three categories in Water Pollutant Emission Standards For Textile Dyeing GB4287-92. As shown in Table 2.
Tab2 out of water quality index of designation
Water quality
parameter CODCr（mg/L） pH SS（mg/L） dilution rate BOD5（mg/L）
Standard value 100 6～9 70 40 25
Key words: Dyeing wastewater; Physical method; Modified sequence batch reactor;
Engineering design
1 總 論
1.1 概述
隨著紡織行業所用原料的變化，加以印染廢水本身的復雜性和特殊性，使用單一方法處理印染廢水中的有害物質很難達標排放，一般均要幾種方法聯合處理。三友印染有限公司排放的印染廢水，其原始CODCr、BOD5、SS濃度和色度分別為2000mg/L、700mg/L、400 mg/L和500倍。在綜合比較現有印染廢水處理技術的優缺點及各自適用條件的基礎上，結合三友印染有限公司的印染廢水特點，采用物理處理方法和MSBR生化處理方法相結合的工藝。預計CODCr、BOD5、SS和色度的去除率分別為95%、90%、82.5%和92%，達到《紡織染整工業水污染物排放標準》GB4287-92中的Ⅲ類水域一級排放標準。
1.2 文獻綜述
1.2.1 研究背景和意義
紡織工業是我國傳統的產業部門之一。長期以來，在滿足國內人們衣著需求及外貿創匯方面做出了很大貢獻。但也應看到，紡織工業在生產過程中排放較大量的廢水，對環境產生污染，其中以印染行業生產過程中排放的廢水對環境污染較最為嚴重。其不僅排放廢水量大，而且污染物總量也最多。據不完全統計，我國印染廢水排放量約為3 106-4 106m3/天，印染廠的廢水產生率為3-5t廢水/100m織物[1]，由此而產生的生態破壞及經濟損失是不可估量的。紡織印染工業廢水的主要來源是印染廢水，其廢水的量大，色度高，成分復雜，廢水中還有染料、染漿、助劑、纖維雜質及無機鹽等，是目前我國較難處理的工業廢水之一。
1.2.2 研究現狀及分析
我國印染廢水的治理工作起步較早。20世紀70年代初，有關企業和研究單位即開展印染廢水的治理研究工作。在70年代末到80年代中期，紡織工業在國家支持下獲得較快發展，印染廢水治理技術也進入一個新的開發研究時期，并取得了很多研究新成果，興建了很多印染廢水治理工程，諸如生物接觸氧化、半軟性填料等成果在印染行業廢水處理工程中獲得應用。80年代中期以后，由于紡織纖維原料的變化，化學纖維在紡織產品中所占比例增加，引起了印染產品加工方式的變化，從而使廢水水質也發生相應變化。其突出特點是廢水的可生物降解性能變差，廢水處理工程處理效率下降。為了解決這一矛盾，紡織印染行業又開始了新的治理方法研究，以適應這一變化情況。80年代末，又研究開發了厭氧（水解）-好氧處理工藝，通過厭氧（水解）工藝改善了廢水處理中廢水水質，改善了后續好氧工藝的應用狀況，從而提高了處理效果[2]。
雖然我國印染廢水的治理工作起步較早，但由于印染廢水的復雜性和特殊性，目前還沒有只用一種方法就能對印染廢水中的有害物質進行完全的去除，一般均要幾種方法聯合作用。隨著我國對環保工作的重視，近些年對印染廢水處理技術的研究取得了較大的發展。特別是光催化氧化技術、高效混凝劑等對印染廢水進行處理[3]，均取得了較好的效果。
1.2.3 印染廢水的特點
印染廢水具有有機污染物含量高、色度深、堿性大、水質變化大等特點，屬難處理的工業廢水。近年來由于化學纖維織物的發展，仿真絲的興起和印染后整理技術的進步，使PVA漿料、人造絲堿解物(主要是鄰苯二甲酸類物質)、新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水，導致印染廢水水質發生了很大的變化[4]，出現了一些新的情況，其COD濃度也由原來的數百mg/L上升到2000～3000mg/L。本印染廢水具要可生化性程度較差（BOD/COD=0.35）、色度深、堿性大等的特點。
1.2.4 現有的印染廢水處理技術現狀
目前，國內的印染廢水處理以生化法為主，有的還將化學法與之串聯。國外也基本如此。由于近年來化纖織物的發展和印染后整理技術的進步，使PVA漿料、新型助劑等難生化降解的有機物大量進入印染廢水中，給處理增加了難度。近年來國內外都開展一些研究工作，主要是新的生物處理工藝和高效專用細菌以及新型化學藥劑[5]的探索和應用研究。
印染廢水處理的化學處理法
⑴ 混凝法
混凝法[6]主要有混凝沉淀法和混凝氣浮法，所采用的混凝劑多半以鋁鹽或鐵鹽為主，其中以堿式氯化鋁（PAC）的架橋吸附性能較好，而以硫酸亞鐵的價格為最低?；炷ǖ闹饕獌烖c是工藝流程簡單，操作管理方便，設備投資少，占地面積小，對疏水性染料脫色效率很高；缺點是運行費用較高，泥渣量多且脫水困難，對親水性染料處理效果差。
⑵ 氧化法
臭氧氧化法在國內外應用較多，對多數染料能獲得良好的脫色效果，但對硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差[7]。從國內外運行經驗和結果看，該法脫色效果好，但耗電多，大規模推廣應用有一定困難。光氧化法處理印染廢水脫色效率高，但設備投資和電耗還有待進一步降低。
⑶ 電解法
電解[8]對處理含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果，脫色率為50%-70%，但對顏色深、CODcr高的廢水處理效果較差。
印染廢水處理的生物處理法
20世紀70年代以來，國內對印染廢水以生物處理為主，占80%以上，尤以好氧生物處理法占絕大多數。從現有情況看，我國印染廢水生物處理法中以表面加速曝氣和接觸氧化法占多數。此外，鼓風曝氣活性污泥法、射流曝氣活性污泥法、生物轉盤等也有應用。好氧生物處理對BOD5去除效果明顯，一般可達80%。但色度和CODCr去除率不高，尤其PVA等化學漿料、表面活性劑及坯布堿減量技術的廣泛應用，不但使印染廢水的CODCr達到2000-3000 mg/L，而且BOD/COD也由原來的0.4-0.5下降到0.2以下，單純的好氧生物處理難度越來越大，出水難以達標。且好氧法的高運行費用和剩余污泥處理或處置問題歷來是廢水處理領域沒有解決好的一個難題。由于上述原因，印染廢水的厭氧生物處理技術開始受到人們的重視，探求高效、低耗、投資省的印染廢水處理新技術已經很重要。目前厭氧處理技術較成熟的有MSBR工藝和UASB工藝。
⑴ MSBR工藝
MSBR（Modified Sequence Batch Reactor）-改進型序批式反應器的工藝流程和結構形式綜合了厭氧&md ash;好氧（A/O）、氧化溝、CAST等脫氮除磷工藝的優點，為各種微生物生存創造了最佳的環境條件和水利條件[9]。
MSBR工藝分成三個主要部分：曝氣格和兩個交替序批處理格。主曝氣格在整個運行周期中保持連續曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格分別交替作為SBR池和澄清池，運行方式是連續進水、連續出水[10]。平面布置圖見圖1。
圖1 MSBR系統平面布置示意圖
⑵ UASB工藝
升流式厭氧污泥層法（Upflow Anaerobic Sludge Blomket Process）簡稱為UASB法。其特點是利用厭氧微生物群體自身的凝聚性能，在反應器內保持高濃度微生物量并以高速甲烷發酵的形式處理工業高濃度有機廢水。具有能耗低、剩余污泥發生量少等優點[11]。
與好氧相比，UASB具有占地面積小、節能、可回收甲烷、抗污染物負荷沖擊等優點。UASB法的特點是反應器內不需放置填料，厭氧污泥本身具有凝聚成顆粒物的能力[12]。反應溫度在37℃左右，廢水BOD5去除率70%左右，產生氣體中甲烷含量為55%。
1.3 設計任務的依據
⑴ 任務書
⑵ 廢水水質、水量情況
⑶ GB4287-93《紡織染整工業水污染物排放標準》
⑷ 《三友印染有限公司環境影響報告書》
⑸ 湖州織里工業區規劃圖
1.4 污染源分析
1.4.1 生產工藝流程
廢水 廢水 廢水
1.4.2 生產工藝流程中廢水來源說明
印染廢水主要來源于印染加工的四個工序，即預處理階段(包括燒毛、退漿、煮煉、漂白、絲光等工序)要排出退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水和絲光廢水，染色工序排出染色廢水，印花工序排出印花廢水和皂液廢水，整理工序則排出整理廢水。印染廢水是以上各類廢水的混合廢水，或是除漂白廢水以外的綜合廢水。
1.5 電氣供應情況
1.5.1 用電量
本印染廢水處理設施投入運行后，總裝機容量為244.1kW，常開功率為134.3kW，電費單價按0.60元/度計，日耗電2379.67kWH，則電費：E1=2687.79×0.60/3000=0.47元/噸廢水。
1.5.2 電氣設計說明
（1）本項目投入運行后，總裝機容量為244.41kW，常開功率為134.3kW，電費單價按0.60元/度計，日耗電2379.67kWH。
（2）電源由業主自行引至污水處理站。
（3）線路敷設：電纜比較集中的主干線采用電纜溝敷設或電纜橋架架空敷設，電纜比較少而又分散的地方采用電纜直接埋地或穿鍍鋅管敷設，設備現場設按鈕箱。配電管路敷設可根據現場情況設置電纜井，便于電纜敷設。
（4）所有電氣設備、非帶電金屬外殼均應可靠接地，所有進出建筑物的工藝管道在入戶處應與本裝置接地系統相聯。
（5）配電柜，控制柜基礎采用10#槽鋼制作，配電柜下有電纜溝便于電纜敷設。
（6）操作間安裝滅火器若干只。
1.6 主要構筑物
本印染廢水處理工藝所需的主要構筑物有：格柵、調節池、反應池1、初沉池、MSBR池、反應池2、終沉池、污泥濃縮池、風機房、脫水機房、溶配藥室、標準排放井。
1.7 主要機電設備、器材
本印染廢水處理工藝所需的主要機電設備及器材有：格柵除污機、廢水提升泵、三葉風機、初沉刮泥機、微孔曝氣器、終沉刮泥機、污泥濃縮機、反應攪拌機、水下攪拌機、污泥脫水機、污泥回流泵、潷水器、PAC溶加藥系統、H2SO4加藥系統、PAM溶加藥系統、流量計、皮帶輸送機、起重機、電動葫蘆、污泥泵、壓濾機輔助設備、酸貯槽。
2 工藝流程的確定
2.1 研究的基本思路
本篇設計（論文）在借鑒前人工作經驗及當前治理技術水平以及結合工程運行狀況的基礎上，完成本次設計。方案中生化處理采用MSBR組合工藝，其運行方式是連續進水、連續出水，即裝置的主曝氣格在整個運行周期中保持連續曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格分別交替作為SBR池和澄清池。預計經上述過程后出水中除CODCr和色度外，其它指標可以達標。為確保達標排放，生化出水再進一步物化處理后可以使廢水做到全面達標。
2.2 本印染廢水處理工藝選擇
在化學處理方面，由于本印染廢水的色度和CODCr濃度都較高，不宜采用電解法做化學處理方法。并且由于氧化法處理印染廢水技術還不夠成熟，所以采用混凝沉淀法。
在生化處理方面，由于三友印染有限公司的印染廢水具有CODCr濃度較高（2000mg/L），可生化性程度較差的特點，單純采用厭氧或好氧生物處理技術難以達標，所以本設計采用MSBR組合工藝作為本印染廢水處理的生化處理裝置。共包含四個處理單元來去除污染物：第一單元采用格柵除渣，去除廢水中顆粒狀的懸浮物；第二單元采用反應池，去除廢水中所含的大部分SS和部分色度；第三單元采用MSBR池進行厭氧、好氧生化處理，徹底降解有機物；第四單元采用終沉池，泥水分離,去除大部分色度和部分CODCr。
2.3 處理工藝流程
三友印染廢水處理工藝流程圖見圖2。
圖 2 本方案工藝流程圖
3 工藝流程簡述
3.1 流程說明
印染廢水經格柵井隔去粗大雜物后進調節池，廢水在調節池內借助空氣攪拌實現均質、調節水量并使廢水降溫后通過廢水提升泵提升到反應池，進行混凝沉淀，經投加混凝劑及助凝劑使廢水中所含的大部分SS和部分色度得以去除，反應池出水進入初沉池，進行固液分離，使出水清澈，初沉池出水進入A池，沉淀污泥進入污泥濃縮池。格柵井中設置2臺回轉式機械格柵，柵距3mm。廢水進入A池，在缺氧狀態下大分子有機物經水解分解成小分子有機物，提高廢水的可生化性，廢水在O池進行好氧生物處理后，混合液進入SBR池。SBR池部分剩余活性污泥回流到A池，SBR池與O池之間設置全過程回流，O池連續進水、連續曝氣，剩余活性污泥進入污泥濃縮池。廢水經生化處理后出水自流入反應池，經加藥反應后進入終沉池進行泥水分離,去除大部分色度和部分CODCr，終沉池出水通過標準化排放井達標排放。排放井設成高位放流井，便于排放管道伸入準排放河流。沉淀污泥進入污泥濃縮池，污泥濃縮池污泥通過污泥泵進入污泥脫水機械，經脫水后干泥制磚或填埋，濃縮池上清液及濾液回調節池。
3.2 主要處理單元介紹
⑴ 格柵：用于攔截污水中的塊狀或片狀固體，防止管路和水泵堵塞，對后續處理構筑物起保護作用。
⑵ 調節池：調節廢水的水量、均化其水質。
⑶ 反應池：加藥混凝沉淀，用于去除廢水中不溶性污染物，并去除大部分色度。
⑷ 初沉池：沉降混凝絮體，固液分離，使出水清澈。
⑸ MSBR池：廢水中有機物、色度得以較徹底氧化還原降解。深圳市鹽田污水處理廠是國 內建設是首座采用此工藝的城市污水處理廠。顧國維等人對脫氮除磷MSBR工藝進行了試驗研究，結果表明MSBR系統能夠有效地去除污水中的有機污染物和營養鹽，在有機負荷為0.23-0.30kg/(kg•d),系統總停留時間6.9-12.7h條件下，出水的CODcr和氨氮都達到國家一級排放標準，出水平均總氮和總磷量分別低于20mg/L和1mg/L。在處理印染廢水工程應用方面[1]，郝瑞霞采用MSBR工藝處理石家莊某印染廠各車間混合廢水，操作程序為進水1h，曝氣8h，沉淀1h，排水0.5h，閑置13.5h，24h為一周期。實驗結果表明，在進水COD為600-1500mg/L，BOD5為250-400mg/L，色度為200-800倍時，COD去除率在85%以上，BOD5和色度去除率均在90%以上。
⑹ 反應池：用于廢水有機物和色度的進一步沉淀去除。
⑺ 終沉池：用于生化出水泥水分離。
⑻ 污泥濃縮脫水系統：對處于流體狀態的剩余污泥進行濃縮與脫水處理，使其成為可堆放、便于運輸的干污泥。
⑼ 規范化排放口：用于總排放口流量在線監控和數據采集傳輸。
3.3 主要工藝特點
生化處理采用MSBR工藝，即A/O系統與SBR系統串聯工藝，連續進水、連續出水，系統具有處理效果穩定、高效（BOD5去除率達到90%以上）、操作簡單，運行費用低。
針對一般印染廢水生化處理后色度和CODCr難以達標的特點，生化出水需設置一道物化處理單元，確保廢水經處理后各項指標能穩定達到排放標準。
3.4 預期處理效果
該廢水按本方案實施后將達到GB4287-92《紡織染整工業水污染物排放標準》中的一級標準。各處理單元效果預測見表3。
表3 各處理單元效果預測
處理單元
項目 PH CODCr
(mg/L) BOD5
(mg/L) 色度
（稀釋倍） SS
(mg/L)
格柵井 進水 13 2000 700 500 400
調節池 出水 7～8 1800 630 400 400
去除率% ---- 10 10 20 0
反應沉淀池 出水 7～8 1080 410 160 160
去除率% ---- 40 35 60 60
MSBR池 出水 6-7 162 41 80 80
去除率% ---- 85 90 50 50
終沉池 出水 7～9 98 25 32 40
去除率% ---- 40 35 60 50
排放水質 6～9 100 25 40 70
4 設計計算書
三友印染有限公司日生產廢水約2500噸，故設計最大流量為Qmax=3000t/d=3000 m3/24/3600s=0.035m3/s=35.0L/S。
4.1 格柵的設計計算
(1) 格柵的間隙數
設格柵前水深h=0.5m,過格柵流速v=0.8m/s, 格柵條間隙寬度b=0.003m, 格柵傾角α=60°，則格柵的間隙數為
n= = =27.1
故格柵的間隙數n取為28。
(2) 格柵槽寬度
取格柵條寬度S=0.01m，則格柵槽寬度
B=S(n－1)+bn=0.01(28－1)+0.003 28=0.27+0.054=0.324m
(3) 進水渠漸寬部分的長度
設進水渠寬B1=0.20m，漸寬展開角α1=20°,進水渠道內流速為1m/s
則進水渠漸寬部分的長度
L1=(B-B1)/2tgα1=(0.324－0.20)/2tg20°=0.17m
(4) 格柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度
L2=L1/2=0.085m 0.09m
(5) 通過格柵的水頭損失
設格柵條斷面為銳邊矩形斷面，則通過格柵的水頭損失
(6) 格柵后槽總高度
設格柵前渠道超高h2=0.3m，則格柵后槽總高度
H=h+h1+h2=0.5+0.77+0.3=1.57m
(7) 格柵槽總長度
柵前渠道H1=h+h2
L= L1+ L2+0.5+1.0+H1/tgα
=0.17+0.09+0.5+1.0+(0.5+0.3)/tg60°
=2.22m
(8) 每日格柵渣量
在格柵間隙3mm的情況下，設柵渣量為每1000m3污水產0.14m3, Kz取1.50。
w=86400QmaxW1/(1000Kz)
=86400×0.035×0.14/(1000×1.50)
=0.28m3/d>0.2m3/d
應采用機械清渣格柵。
4.2 調節池
設計水量Q=125m2/h,停留時間t=6h,采用多孔壓縮式空氣攪拌，氣水比為3：1。
(1) 調節池有效容積
V=Qt=125 6=750m3
(2) 調節池尺寸
由于受場地的限制，調節池有效水深采用5.2m,調節池面積為：
池寬取8m,池長L= 取L=18.5 m
保護高取0.2m,調節池總高H為：
H=5.2+0.2=5.4m
(3) 空氣管計算
空氣用量Qa=125 3=375m3/h=0.104m3/s；
空氣總管D1取100 mm, 管內流速v1= ，v1在10-15m/s范圍內，滿足要求；
空氣支管D2：共設8根，每根支管的空氣流量q為：
q=
支管內空氣流速v2應在5—10m/s范圍內，選v2=6m/s，則支管直徑D2為：
取D2=55mm,則
穿孔管D3：每根支管聯接兩根穿孔管，則每根穿孔管空氣流量q1為0.0065m3/s,取v3=10m/s
取D3=30mm，則v3為：
v3=
(4) 孔眼計算
孔眼開于穿孔管底與垂直中心線成45°處，交錯排列，孔眼間距b=100mm，孔眼直徑 ，穿孔管長l=8m,則孔眼數m=148。孔眼流速v為：
(5) 管路阻力計算
沿程阻力h1=103.5mm,局部阻力h2=216mm，布氣孔阻力h3
式中：1.2為布氣孔局部阻力系數，γ為空氣密度（kg/m3）,γ=1.205 kg/m3,v為孔眼流速（m/s）,g為重力加速度（m/s2）
總需水頭H=H0+h1+h2+h3
式中：H0為穿孔管安裝水深（m），H0=4.4m
H=4.4+0.1035+0.216+0.9=5.62m
4.3 反應池
采用水平軸式機械攪拌反應池。
(1) 池容積
池容積
m3
式中：Q為設計流量（m3/h）
t為反應時間，一般為15-20min,取18分鐘
n為池數（個）
(2) 水平軸式池子寬度
W≥α Z h=1.2 3 3=10.8m
式中：α為系數，一般采用1.0-1.5
Z為攪拌軸排數（3-4排）
h為平均水深（一般為3-4米）
(3) 水平軸式池子長度
(4) 攪拌器轉數
第一排n0= = =3.6r/min
第二排n0= = =2.9r/min
第三排n0= = =1.5r/min
式中： v 為葉輪槳板中心點線速度（m/s）
D0為葉輪槳板中心點旋轉直徑（m）。
(5) 每個葉輪旋轉時克服水的阻力所消耗的功率
第一排：N0= =0.048kW
第二排：N0 =0.025kW
第三排：N0 =0.004kW
式中：y為每個葉輪上的槳板數目（4個），l為槳板長度（1.5m）, 為葉輪半徑（1.35m）, 為葉輪半徑與槳板寬度（15cm）之差（1.2m）, 為葉輪旋轉的角速度(0.36、0.29、0.15)，k為系數， 為水的密度為1000kg/m3, 為阻力系數=1.10，根據槳板寬度與長度之比（ =0.1）確定。
(6) 轉動每個葉輪所需電動機功率
電動機功率 ，所以
第一排：
第二排：
第三排：
式中： 為攪拌器機械總效率采用0.75， 為傳動效率采用0.6—0.95。
4.4 沉淀池
采用中心進水輻流式沉淀池。
設計流量Q=125m3/h,水量變化系數KZ=1.50,水力表面負荷q取為0.81m3/(m2•h),出水堰負荷設計規范規定為≤1.7L/（s•m）[146.88 m3/m•d],沉淀池個數為1個，（活性污泥法后）沉淀時間T為4h。
(1) 池表面積
(2) 池直徑
(3) 沉淀部分有效水深
h2=qT=0.81×4=3.24m
(4) 沉淀部分有效容積
(5) 沉淀池底坡落差
取池底坡度 i=0.001
則 h4=i×(D/2－2)=0.05×(15/2－2)=0.006m
(6) 沉淀池周邊（有效）水深
式中： h3——緩沖層高度，取0.5m
h5——刮泥板高度，取0.5m
(7) 沉淀池總高度
H=H0+h4+h1=4.24+0.6+0.5=5.34m
式中：h1——沉淀池超高，取0.5m
4.5 MSBR池
(1) A/O工藝
取水力停留時間（HRT）t=8h，BOD污泥負荷Ns=0.18Kg/( Kg﹒d)，回流污泥含量Xr=9000mg/L，污泥回流比R=50%，污泥產率系數Y=0.6，污泥自身氧化速率Kd=0.05d-1。
則曝氣池混合液含量X（MLSS）為
=3000 mg/L=3Kg/
所以，A/O生化反應池容積
厭氧段與好氧段停留時間之比取為1:2。則
厭氧池容積 厭=716.7 ，
好氧池容積 好=1433.3 。
⑴ A池尺寸
A池有效水深取4.7m，則A池面積為
A池寬取9.6m。則A池的長為
⑵ O池尺寸
O池有效水深采用4.5m，則O池面積為
O池寬取9.6m，則O池長為
(2) SBR池
污泥負荷采用0.2KgBOD5/(KgMLSS﹒d), 則所需污泥量為
容積負荷選用0.065CODcr/( ﹒d),則
沉淀時所需污泥體積
確定2個SBR池，則需處理污水的體積為
所以，SBR反應池單個池子的有效容積為
SBR池有效水深采用4.3m，則SBR池面積為
SBR池寬取為9.6m，則SBR池長為
(3) MSBR工藝的剩余污泥量
⑴ 每日生成的活性污泥量
⑵ 剩余污泥量
⑶ 濕污泥量
污泥含水率P=99.4%時,濕污泥量為
⑷ 泥齡
4.6 曝氣池
采用微孔鼓風曝氣。
原水BOD5=700mg/L,初沉池出水BOD5為410mg/L，要求經生化處理后出水BOD5≤41mg/L。
污泥增殖系數a=0.6kgMLVSS/kg BOD5,污泥自身氧化率b=0.07d-1,最佳F/m=0.4kg BOD5/kgMLVSS•d。取曝氣池活性污泥MLVSS濃度=4000mg/L,回流污泥MLVSS濃度=6000 mg/L。終沉池出水SS很少，忽略不計，回流污泥比r=0.5。
(1) 處理效率
(2) 曝氣池有效容積
Q——設計流量，m3/d
X——曝氣池混合液揮發性懸浮物（MLVSS）濃度，kg/d
FW——污泥負荷，kg BOD5/kgMLVSS•d
Sr——去除BOD5濃度kg/m3
(3) 名義水力停留時間
θ=
(4) 實際水力停留時間
θC=
(5) 確定曝氣池各部位尺寸
處理規模較小，故設1組曝氣池，則容積V=780m3
池深取3.0m,則曝氣池的表面積為
池寬取4m, ，介于1——2之間，符合規定。
池長L=
設三廊道式曝氣池，廊道長：
取超高0.5m，則池總高度為
3.0+0.5=3.5m
(6) 污泥產量
X=aQSr－bVX=0.6×3000×( )－0.07×780×4=530.4kg/d
X=aQSr－bVX=
=0.6×0.4 0.07
=0.17
去除每千克BOD5產泥量：
式中： ——每千克污泥每日產泥量，kg/kgMLVSS•d
——去除每千克BOD5產泥量，kg/ kg BOD5。
(7) 曝氣池需氧量
取 =0.5， =0.16，則曝氣池需氧量為：
O2= QSr+ VX=0.5×3000 ＋0.16×780×4=124.8kgO2/d
在標準氣溫及壓力下，空氣重量為1.26kg/m3,含氧以重量計為23.2%，故：
理論空氣用量=
設曝氣池氧的轉移率為9%，則所需空氣量為：
(8) 泥齡
θC=
如用曝氣池排泥，則每日排泥量為：
m3/d
如由終沉池底排泥，則每日排泥量
m3/d
(9) 排泥量校核：
曝氣池排泥：
q=26.4×4=105.6 m3/d
終沉池底排泥：
=17.6×6=105.6m3/d
=q≈計算日產泥量X
即曝氣池排泥量105.6 m3/d=曝氣池產泥量105.6 m3/d
4.7 終沉池
采用中心進水輻流式沉淀池。
設計流量Q=125m3/h,水量變化系數KZ=1.50,水力表面負荷q取為0.81m3/(m2•h)出水堰負荷設計規范規定為≤1.7L/（s•m）[146.88 m3/m•d],沉淀池個數為1個，（活性污泥法后）沉淀時間T為4h。
(1) 池表面積
(2) 池直徑
(3) 沉淀部分有效水深
h2= T=0.81×4=3.24m
(4) 沉淀部分有效容積
(5) 沉淀池底坡落差
取池底坡度 i=0.001，則
沉淀池底坡落差h4=i×(D/2－2)=0.001×(15/2－2)=0.006m
(6) 沉淀池周邊（有效）水深
式中 h3——緩沖層高度，取0.5m
h5——刮泥板高度，取0.5m
(7) 沉淀池總高度
H=H0+h4+h1=4.24+0.6+0.3=5.14m
式中 h1——沉淀池超高，取0.3m
4.8 污泥濃縮池
剩余活性污泥量Q=105.6m3/d,取含水率p1=99.4%（99.2%—99.6%），污泥濃度6g/L,濃縮后污泥濃度為30g/L，含水率p2=97%。
采用帶有豎向柵條污泥濃縮機的輻流式重力沉淀池，濃縮污泥固體通量M取27kg/(m2•d)。
(1) 濃縮池直徑
濃縮池面積
式中Q——污泥量，m3/d
C——污泥固體濃度，g/L
M——濃縮池污泥固體通量，kg/(m2•d)
由已知條件得：
濃縮池直徑
取6m
(2) 濃縮池工作部分高度
取污泥濃縮時間T=4.3h,則
(3) 超高
超高 取0.8m。
(4) 緩沖層高
緩沖層高 取0.4m。
(5) 濃縮池總高度
(6) 濃縮后污泥體積
5 主要構筑物及設備的工藝計算和設備選型
5.1 主要構筑物
⑴ 格柵
數量1座，采用地下式鋼砼結構，配用機械清渣格柵1臺，柵距3mm，平面凈尺寸為2.5m(L)×0.5m(W)，總深2.7m；進水孔底標高-2.00m，材質不銹鋼。格柵前后各設檢修渠和檢修閘門。格柵后設置皮帶輸送機將截留下來的污渣送就近集中堆放，定期外運處置。
⑵ 調節池
數量1座，地下鋼砼結構，內設空氣攪拌裝置，曝氣強度1.5m3/m2.h，平面凈尺寸18.5m(L)×8m(W)，總深5.4m，保護高度0.2m，進水孔底標高-2.20m，有效容積為750m3，調節時間HRT＝6h。
⑶ 反應池1
數量1座，地上式鋼砼結構。平面凈尺寸為3.5m(L)×7.0m(W)，總深2.8m，配置2臺攪拌機，功率為0.75kW，反應時間18min。
⑷ 初沉池
采用輻流式沉淀池，數量1座，中心進水，地上式鋼砼結構，平面凈尺寸Ф15m(D)，總深4.5m，有效水深4.0m，表面負荷0.81m3/m2.hr，配用ZG-28單邊傳動刮泥機1臺，電機功率1.0kW。
⑸ MSBR池
數量1組，半地上式鋼砼結構。單組平面凈尺寸為49.3m(L)×30.0m(W)，總深5.0m ，地下1.0m。總停留時間26.2hr。MSBR池設置SBR池兩格，A池、O池各一格。主曝氣格在整個運行周期中保持連續曝氣，而每半個周期過程中，兩個序批處理格分別交替作為SBR池和澄清池，運行方式是連續進水、連續出水。
A池停留時間8h。平面凈尺寸為15.9m(L)×9.6m(W)，有效水深為4.7m，安裝QJB2.2/8-320/3-740潛水攪拌機4臺。
O池停留時間16.1h，容積負荷0.065kgCODCr/m3.d，有機負荷0.07kgBOD5/kgMLSS.d，平面凈尺寸為28.2m(L)×9.6m(W)，有效水深為4.5m，內設KKL215微孔曝氣器887套。
SBR池停留時間8.1h，容積負荷0.065kgCODCr/m3.d，有機負荷0.07kgBOD5/kgMLSS.d，池平面凈尺寸為15.9m(L)×9.6m(W)，有效水深為4.3m，內設KKL215微孔曝氣器499套。為保證整個處理工藝24小時連續運行，安裝SHB-100潷水器4臺。
曝氣池平面尺寸為17.3m(L)×8.0m(W)×5.0m(H)。
⑹ 反應池2
地上式鋼砼結構，數量1座，平面凈尺寸3.5m(L)×7.0m(W)×3.0m(H)，總深3.0m，
停留時間為15min，內設2臺攪拌機，功率為0.5kW。
⑺ 終沉池
采用輻流式沉淀池，數量1座，中心進水，半地上式鋼砼結構，地下1.8m，平面凈尺寸Ф15m(D)，總深4.3m，有效水深4.0m，表面負荷0.81m3/m2.hr，配用ZG-28單邊傳動刮泥機1臺，電機功率1.0kw。
⑻ 污泥濃縮池
重力式污泥濃縮池，半地上式鋼砼結構，平面凈尺寸為Ф6m，總深5.0m，地下2.0m，停留時間為4.3hr，設置XNQ-12型濃縮機1臺，功率0.75kW。
⑼ 風機房
磚混結構，平面凈尺寸15×6m，層高4.0m，內設電動單梁起重機1臺，規格3t，功率7.5kW，導軌長9m。
⑽ 脫水機房
磚混結構，平面凈尺寸12×8m，層高4.0m，內設電動單梁起重機1臺，規格3t，功率7.5kW，導軌長9m。
⑾ 溶配藥室
磚混結構，平面凈尺寸10×5m，層高4.0m，內設電動1.5t葫蘆1臺，功率0.75kW，用于配藥時提升藥劑。
⑿ 標準排放井
地上式標準排放井，寬0.6m，全段長4m，深1.50m。
5.2 主要機電設備、器材
⑴ 機械格柵
選用HF-800型回轉式機械格柵1臺，單機功率0.75kW。柵距3mm，材質不銹鋼。
⑵ 廢水提升泵
選用80QW60-13-4潛污泵3臺，開2備1，排出口徑為80mm，流量Q=60L/S，揚程H=13m，功率N=4kW，用于調節池的廢水提升至初沉池。
⑶ 風機
選用3L30-10/0.5鼓風機6臺（其中O池3臺，風量20m3/min，風壓P2=49.0kPa，功率N=37kW，開2備1；SBR池3臺，風量10m3/min，風壓P2=49.0kPa，功率N=18.5kW，開2備1）；調節池選用SSR150三葉風機2臺，風量24.68m3/min，風壓P2=39.2kPa，功率N=30kW，開1備1。
⑷ 污泥脫水系統
帶式壓濾機2套，選用型號DY-2000，電機功率1.5kW。含污泥變量輸送泵、空壓機、沖洗水泵、皮帶輸送機等配套設備，總裝機功率15kW。
⑸ 污泥濃縮機
選用XNQ-12型濃縮機1臺，功率0.75kW。
⑹ 微孔曝氣器
選用KKL-215型可變微孔曝氣器，數量1336套，單套受氣量1～2m3/h ，氧利用率13～15%。
⑺ 初沉池刮泥機
周邊傳動半橋刮泥機1臺，選用型號ZG-28，功率0.75kW。
⑻ 終沉池刮泥機
周邊傳動半橋刮泥機1臺，選用型號ZG-28，功率0.75kW。
⑼ 潛水攪拌機
選用QJB2.2/8-320/3-740潛水攪拌機4臺，功率2.2kW。
⑽ 反應攪拌機
反應攪拌機4臺，用于初沉及終沉反應池，選用型號JBT2000，功率0.75kW。
⑾ 污泥回流泵
用于從SBR池提升污泥回O池及部分剩余污泥回流至A池，選用CP3127HT立式排污泵5臺（開4備1），流量Q=100m3/h，揚程H=15m，功率N=7.4kW。
⑿ 污泥泵
用于初沉池、終沉池污泥提升至污泥濃縮池，選用50UHB-ZK-25-18泵3臺，開2備1，流量Q=25m3/h，揚程H=18m，功率N=4kW。
⒀ 潷水器
選用型號SHB-100潷水器4臺，功率1.5kW。流量
⒁ PAC溶加藥系統
設溶藥箱1臺，容積10m3（配套攪拌機1臺，功率0.75kW）；貯藥箱1臺，容積10m3；加藥計量泵3臺（開2備1），型號J-Z2550/0.2，流量Q=0-2.55m3/h，功率N=0.75kW。
⒂ H2SO4加藥系統
設貯藥箱1臺，容積10m3；加藥泵2臺（開1備1），型號25FMW-12，流量Q=2.2m3/h，揚程H=12m，功率N=0.55kW。
⒃ PAM溶加藥系統
設溶藥箱1臺，容積6m3（配套攪拌機1臺，功率0.55kW）；貯藥箱1臺，容積3m3；加藥計量泵3臺（開2備1），型號J-X480/0.2，流量Q=0-0.5m3/h，功率N=0.55kW。
⒄ 流量計
設明渠超聲波流量計1套，型號LMC-500，測量范圍0～1000 m3/h。
⒅ 電動葫蘆
規格1.5t，1臺，功率0.75kW，配藥時提升藥劑。
⒆ 電動單梁起重機
規格3t，3臺，功率7.5kW，導軌長9m，用于設備檢修。
6 動力消耗定額及消耗量
6.1 電費
本印染廢水處理設施投入運行后，總裝機容量為244.1kW，常開功率為134.3kW，電費單價按0.60元/度計，日耗電2379.67kWH，則電費：E1=2687.79×0.60/3000=0.47元/噸廢水。
6.2 藥劑費
本印染廢水處理設施投入運行后，日耗PAC3t/d (單價300元/噸)，H2SO4粉0.9t/d (單價280元/噸)，陰離子PAM15kg/d (單價22000元/噸)，則藥劑費為E2=1482/3000=0.49元/噸廢水。
6.3 人工費
廢水處理設施為24小時連續運行，采用四班三運制，年運行天數330天，廢水處理廠定員10人.具體分工如下:
管理人員 2人
化驗人員 2人
操作人員 6人(每班2人)。
參照三友印染公司當地工資標準，按工資福利費為12000元/人*年計，則
人工費＝定員×工資福利費/水量
=10×12000/（3000×330）=0.13元/噸。
本項目的直接運行成本E=1.09元/m3廢水。
7 車間成本估算
7.1 工程概算說明
⑴土建造價暫按池容積200元/立方米計算得出；磚混造價暫按體積150元/立方米計算得出。
⑵工程投資包含土建費E1、設備費E2、水電安裝費E3；
⑶設E4=E1+E2+E3，其它費用E5包含設計費、調試費和稅金。其中，設計費按E4的4%計，調試費按E4的3%計，稅金按E4的3.4%計。
7.2 土建投資—185.474萬元
7.3 機電設備投資—220.86萬元
7.4 水電安裝費
水電安裝費按機電設備費用的8%計算。即220.86×8%=17.67萬元。
7.5 其它費用
⑴ 稅金 （土建投資+設備投資+水電安裝費）×3.4% 14.42萬元
⑵ 設計費（土建投資+設備投資+水電安裝費）×4.0% 16.96萬元
⑶ 調試費（土建投資+設備投資+水電安裝費）×3.0% 12.72萬元
小計 44.10萬元
8 總投資 概算
8.1 土建投資 185.474萬元
8.2 機電設備、器材投資 220.860萬元
8.3 水電安裝費 17.67萬元
8.4 其它費用
(1) 稅金 14.42萬元
(2) 設計費 16.96萬元
(3) 調試費 12.72萬元
8.5 工程總投資 468.1萬元
9 環境保護與安全措施
9.1 環境保護制度
規范城鎮污水處理廠設計，完善工藝。要嚴格執行污水處理廠設計規范，根據處理規模、水質特征、受納水體的環境功能及當地實際，選擇適用的污水處理工藝。新建城鎮污水處理廠必須采用脫氮除磷工藝。已建成的污水處理廠出水水質氮、磷等指標超標的，要制定限期治理方案。要配套建設污水處理廠環保設施，落實污泥處理、噪聲控制、除臭、消毒等措施。
嚴格實施排水排污許可制度。加強對排水企業的監管，建設、環保部門要嚴格實施和執行對排水企業的排水、排污許可證制度。通過污水處理廠與排水企業簽訂服務協議，明確排水企業的責任；加強對進入城鎮污水收集系統的主要排放口特別是重點工業排放口水質水量的監測，禁止超標污水進入收集管網；嚴格按照設計要求、處理工藝接納工業污水，禁止接納超過處理能力或接納不符合處理工藝的工業污水，以保證污水收集系統和城鎮污水處理廠安全、正常運行。
9.2 消防與安全
9.2.1 職工安全衛生設計
本設計嚴格遵循下列規范與標準：
（1）TJ36-79《工業企業設計衛生標準》。
（2）TJ36-79《工業企業噪聲設計控制標準》。
（3）其它有關的設計規范及標準。
9.2.2 消防設計
本設計嚴格遵循下列消防設計規范與設備：
（1）GBJ16-87《建筑設計防火規范》。
（2）GBJ140-90《建筑滅火器配置設計規范》。
（3）消防設備：輔助設備用房內配備滅火器。
10 總結與展望
通過三個來月的實習，我在工作上有很大的收獲。首先，我了解了廢水處理的相關工藝，并能進行設備選型的設計和計算。其次，我初步學習了CAD軟件，雖然還不能很熟練地運用，但已經能繪制一些較簡單的圖形，由于是第一次接觸CAD，所以一開始學的時候，我就感覺有些不知所措，不過通過自學及向別人請教，我有了明顯的進步，并且能夠獨立畫出規范的工程圖紙。再次，在文獻檢索方面我也有了很大的提高，這學期我們已經學過了這門課程，也進行過實際查詢，不過實習后才深刻體會到了這個能力的重要性，因為工程師們不可能手把手地教我們怎么設計和計算，這就需要我們查閱大量的資料來完成，這也鍛煉了自己的自學能力和文獻查閱能力。
實習的結束對于我來說既是一個結束，也是一個開始，對于我以后走上工作崗位也是一次難得的經歷，在這兩個月期間，我拓寬了視野，增長了見識，體驗到社會競爭的殘酷，而更多的是在工作中積累了很多有用的經驗，這些經驗、收獲和不足都是我日后學習工作的借鑒，我將繼續揚長補短，不斷提高自己，為塑造全面發展的自我而努力。
致 謝
首先，非常感謝導師諸愛士給我指明了課題方向，使我有機會對印染廢水處理技術及其工程設計進行深入的了解和學習。感謝諸老師給予我的幫助和鼓勵，更感謝諸老師對我的批評教育。
其次，特別感謝東天虹環境保護有限公司的項賢富總經理給我這個實習鍛煉的機會，還感謝羅菊芬、李康、卓里穎、王高春等工程師的熱心指導，幫助我完成了這次畢業設計，同時也傳授了我很多工作的經驗，使我受益匪淺。
再次，十分感謝化工專業所有的老師，是各位老師傳授了專業知識給我，讓我有機會學習到化工方向的知識。也要感謝所有老師為我創造的和諧的學習環境。
最后，感謝和我一起度過四年本科生活的同學，感謝他們給予我的熱情幫助和支持。
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中圖分類號：S273.5文獻標識碼：A文章編號：
引言
城市工業污水處理的基本方法，研究了城市工業污水回用的處理工藝，闡述了城市工業污水回用方式，分析了分散回用規劃和集中回用規劃，從而促進城市工業污水的處理回用研究。
1.城市工業污水處理的基本方式
城市廢水中，工業廢水的比重最大。相關統計表現，2008年全國全年廢水排放總量達571.7億噸，工業廢水排放量高達241.7億噸，占總廢水排放量的42.3％，所以可行控制廢水的回收再用率，是提升我國城市供水率的主要方法?，F在，國內各大企業對廢水的處理及回用都更加重視，近冷卻用水處理后可以實現回用的就能達到50％以上，文中筆者結束語了幾種較為經?？吹墓I廢水處理方式，做如下簡單研究介紹：
1.1化學沉淀法
化學沉淀法處理的主要求做到對象是工業廢水中的金屬離子（如鎳、鉻、銅、鐵、鋅、汞等）和兩性元素（砷、硼），除此之外并且還能夠處理工業污水中的堿土金屬（鎂、鈣）和部分非金屬元素（如氟、硫等）。經過化學方式處理污水中的重金屬其技術方式較容易實現，聯合化學反應方程式方可準確的統計應投量，而是可以達到物盡其用不浪費的目的。若處理的廢水量較少，可以直接經過手工操縱進行處理；水量大，且條件允許允許的狀況下，可以讓用大型自動化設備進行操縱，對于不一樣重金屬離子設置不一樣的PH沉淀條件允許?，F在，這種方式被廣泛應用在采礦冶煉生產整個過程中產生的含有重金屬離子廢水的處理整個過程中。
1.2電解法
電解法有隔膜電解法、凝聚電解法等。經過電解法處理不但可以實現重金屬離子工業廢水的處理，特別并且還能夠實現重金屬的回收。但國內外電解法處理工業重金屬廢水，常常存在著電極板消耗大、耗電量高等缺點。
1.3浮力浮上法
工業廢水進行分離處理整個過程中，經過將重金屬依附著微小氣泡，使其的比重小于水從而使得浮上水面，實現重金屬清除的目的?，F在常用的浮上法有離子浮上法、沉淀浮上法、電解浮上法等。
2.我國城市生活污水處理發展現狀
隨著城市人口的膨脹，城市生活污水排放量逐年遞增，現在的污水處理本領很難滿足處理必要，從而使得多數城市生活污水沒有經過處理就直接排入自然水體中，造成環境污染。當前社會淡水資源嚴重的匱乏，在提倡節約用水的并且應極力分析發展污水處理回用技術，從而把處理后的城市生活污水作為另一水源。因此能否可行的處理應用城市生活污水，關系到城市生活環境的改善和人民生活水平的提升，和綠色生態城市的建設。
這些年以來我國污水處理水平得到了很大的提升，但仍存在著很大的不足，如污水處理技術和設備相對落后，污水處理本領有限，滿足不了日益增長的污水處理需求，從而使得大量污水沒未經處理直接排入江河湖泊，對水體環境造成巨大破壞。由于我國城市水環境每況愈下，水利單位預測估計，人均水資源將會在20三十年我國人口總數加到16億時，降低至1760立方米，總的缺水量將達400～500億立方米，達到世界公認的缺水警戒線。與此并且伴隨著人口城市化的加速和現代工業的發展，城市生活污水量排量劇增，水環境的污染將會更加嚴重。造成污水處理困難原因如下：
2.1污水收集管網設計考慮不周全，建成的污水處理廠負荷率低，不可以達到預期的處理量。
2.2相關辦理監督機制落后、混亂，嚴重影響污水處理廠的正常運行。
2.3對污水處理的認知不足，某些地方沒有真正意識到污水處理的緊迫與重要，沒有設立專門的維修養護資金，以致污水廠污水相關設施需保養維修甚至損壞時，得不到幾時處理，被迫停工停產。
2.4相關政策落后，沒有落實誰污染誰負責體制，僅靠國家和地方的財政支持建設處理廠，并且處理污水的本錢與其帶來經濟效果與利益無法相持，使得整個建設整個過程滯后緩慢，甚至出現某些城市政府不肯投資污水處理廠建設的情形。
3.城市污水處理的工藝分析
城市生活污水中有大量含有氮磷硫的有機物，并且包含有細菌、病毒和寄生蟲卵等等?，F在污水處理技術根據其原理方法和作用對象可分為生物法、化學法、物理法等。我國的城市規模不停擴龐大，生活污水產生集中，普遍采用集中式對城市污水進行處理。我國城市生活污水處理系統包括一級、二級處理。一級處理作為前處理普遍采用網格截留、沉淀、離心等物理方法出去碎石沙礫、懸浮物等。二級處理采用生物處理的方法撤除污水中的膠體膠質和可溶性有機污染物，經過二級處理后的污水基本理論上達到了標準，可排入自然水體。隨著時代的發展，城市污水處理經過了從單一工藝到組合工藝的改革歷程。對此，筆者將歸納現行的常規處理技術與設備，具體如下：
3.1 生物接觸膜法
3.1.1流動床生物膜處理方法 該法的載體與眾不一樣，具有獨特構筑結構，以方便于微生物在反應池中的污泥和載體中循環。因此要在反應池內10％～20％的體積填充直徑為5到10毫米的載體顆粒,以利于可行防止載體流失,防止氣泡合并,從而提升氧的應用率。
3.1.2 生物轉盤工藝法 該法屬于運用生物法處理生活污水,是人工強化的污水灌溉和土地處理。即讓微生物、原生動物等在生物轉盤境料培養基上培育繁殖,以形成膜狀生物性污泥（生物膜）。再以經沉淀池剛開始處理后的生活污水與生物膜相接觸,此中的微生物攝取并應用污水中有機污染物進行繁衍,以此達到凈化污水的目的。
3.2 兩段活性污泥法（AB法）
該法將污水管道和污水廠作為一個污水處理系統。其特征是沒有初淀池處理效果穩定、耐熱負荷本領強,COD去除率是80％、BOD去除率是90％。采用的先進技術有：側向流坡形斜板沉淀池、自吸式射流曝氣機、無支架污泥懸浮型生物填料。透徹理解為：A段高負荷,B段低負荷,A、B兩段分別回流, 并為各時期的優勢微生物種群創造利于生長環境，從而可行應用微生物,使其充實發揮作用。
3.3 厭氧生物濾池法
該池屬于厭氧生物膜法，即以內裝填料作為微生物載體。微生物繁殖附著在載體所構成的固定床層的表面上,經沉淀池剛開始處理后的污水由下上升并經過床層,由于微生物作用當中的有機物污染物便會水解酸化,并且有沼氣產生。數次處理后進入處理的關鍵點,在拔風系統作用下濾池將處于兼氧狀態, 酸性階段由于甲烷細菌量生長受抑而進行,然后進行耗氧處理,因此氧化溝內溶氧要保持在1.5～2.8mg/L。
3.4 曝氣生物濾池法
該法是在給水快濾池和污水處理接觸氧化法的基礎上,如以活性炭等粒狀填料填充載體,在同一反應器中經過吸附過濾生與物降解，使曝氣濾池內的濾料表面形成大量生物膜,從而使得濾料粒徑達到較小值。
4. 結束語
我國在經濟飛速發展的并且要加大城市污水處理廠建設德力度，在積極研發新型高效的污水處理工藝，全力發展高新污水處理財產的并且，還要不停完善辦理運作機制，大膽引入競爭機制，采用多元化投資模式，積極探索分析城市給排水運營建設和運營一體化的辦理體制，從而讓污水處理日漸脫離政府的投資辦理，真正加入到市場經濟的大發展中去。
參考文獻：
1 概述
各種各樣人類活動產生大量氨氮廢水：石化產品、化肥和食品工業、城市固體垃圾處理站點或者豬農場垃圾的瀝出液。處理這類垃圾產生一系列環境問題，其中水生物是最大的受害者，因為溶解水里的自由氨。
BNR工藝是去除廢水中低濃度氨氮最普遍的方法，但是不適用于處理高濃度氨氮廢水，使用更頻繁的物化法，比如吹脫。生物處理高濃度工業廢水主要問題是高濃度氨氮或者亞硝酸鹽抑制硝化反應。但是從環境和經濟觀點來看，BNR工藝處理高濃度氨氮廢水是一個引人注意的方法。
在設計生物廢水處理廠要求氮去除中硝化和反硝化速率是關鍵參數。考慮到這個原因，非常由必要通過實驗確定最大硝化速率（MNR）和最大反硝化速率（MDR），實驗條件按照工業比例與處理廠相似。
本研究的目的是去確定對氨氮濃度5000mgN-NH4+/L實際工業廢水的生物法處理法。這個濃度高于所查找的參考資料的濃度。
為了減少法總體積同時保證兩階段污泥較適宜，BNR使用不同尺寸。本論文采用了兩個獨立階段法中的一個；第一階段是硝化活性污泥階段和第二階段是反硝化過程。每個階段由一個反應池和沉淀池組成，產生兩個不同微生物菌種生長：硝化微生物和反硝化微生物。
為了處理低COD/N比率工業廢水，有必要增加外加有機碳源。在反硝化過程中使用不同標準選擇特殊外加碳源。首先，有必要考慮碳化合物產生最高MDR。已出版的參考資料給出了一些對照數據。一席作者提出乙酸比葡萄糖、甲醇、乙醇取得更高的速率。然而，其它作者用甲醇取得了與使用乙酸相接近的結果。一些參考資料顯示乙酸比甲醇達到更高的速率，盡管其它論文顯示相反的結果。
也有必要考慮外加碳源的成本和有效性。如果碳源是化學混合物（乙醇、甲醇和乙酸），它能以一定市場價格得到。如果計劃建工業規模處理廠，外加碳源應該是便宜的，并且能產生足夠的數量保證污水處理廠連續運行。使用含碳副產品能滿足這些要求，它們被由工廠普遍產生的，但不認為是廢物產品。
本論文主要研究兩階段污泥法硝化和反硝化階段，目的為了確定MNR和MDR.。另外，溫度對反硝化過程的影響，和研究不同外加碳源對反硝化的影響。
2 材料和方法
2.1 廢水說明
除了高濃度氨氮廢水（N-廢水），工藝還包括處理另一種工業廢水，主要含有有機物（COD－廢水），它有利于反硝化。然而，這種有機物不足夠反硝化所有生成的硝酸鹽。因此，要使用外加碳源。
表格2說明了兩種實際工業廢水基本組成?？梢钥吹?，在含氮廢水中氨氮濃度范圍為4000－6000mgNH4+/L，而含COD廢水中COD濃度范圍為1300－1500mgCOD/L。大多數這種有機物質是乙醇，因此很容易生物降解。含氮廢水也包含了高濃度氯化物和硫酸鹽陰離子。
2.2 外加碳源概述
兩種外加碳源使用兩工業加工副產品。第一種副產品是酒精飲料生產的混合廢物。第二種副產品是化工廠的廢物，甲醇、異丙基乙醇和丙酮構成。它主要成分是甲醇。表格3顯示了兩種副產品的成分。貫穿這篇論文，它們稱為“乙醇混合物”（酒精飲料廢物形成的）和“甲醇混合物”（化學廢物形成的）。
處理廠每一個反應器都有在線傳感器（溶解氧（DO）、pH、ORP、溫度）連接到探測控制器上。所有控制器和水廠機械元件與一臺PC相連接，盡管不同數據獲取卡（先進技術PCL726、PCL813和PCLD885）。為了自動控制所有法，用C語言設計專門軟件。根據以前軟件設計，包括圖形監控、數據備份、和關鍵工藝參數的控制（流量、pH、DO和溫度）。pH控制根據ON/OFF法則扮演可靠的藥劑師作用增加碳酸鈉。DO控制根據計算機里設計的數值PID法則，它能修改空氣流量，使用了一個大的流量計（Bronkhorst Hi-Tec，0－20Ln/min）。處理廠位于室內，通過加熱、通風和空調來調節溫度。
2.4 實驗設置
實驗工作在兩級污泥中進行，處理廠分兩個獨立的階段：硝化和反硝化。圖1顯示了處理平面圖。含氮廢水流進硝化活性污泥法，一個27L好氧反應池和一個沉淀池構成。好氧反應池自動控制pH在7.5。DO通過PID控制器保持在3mgO2/L。保持溫度在20℃300天，然后改變溫度在15℃30天，最害將溫度控制在25℃。污泥停留時間（SRT）大約為25天。
硝化活性污泥法的流出量是反硝化活性污泥法的流進量1/3倍（圖1）。其它兩個是含COD 廢水和外加碳源。反硝化階段由一個27L缺氧反應池、一個15L曝氣池和一個沉淀池構成。氮氣在缺氧池生成，在曝氣池中吹脫，因此有利于下一步沉淀。溫度和好氧反應池相同。pH不用控制，它的值大約為8.0－9.0。SRT在15天左右。
氮負荷率（NLR），硝化和反硝化率定義為：的
HRT是水力停留時間，[VSS]reactor是生物量濃度，[N-NH4+]in是流進氨氮濃度，[N-NH4+]out是流出氨氮濃度，[N-NOX-]in是流進氮氧化物濃度以及[N-NOX-]out是流出氮氧化物濃度。
2.5 分析方法
總懸浮固體（TSS）、揮發性懸浮固體（VSS）、污泥體積指數（SVI）、堿度和氨氮按照APHA’S標準方法進行分析。氯化物（Cl-）、硫酸鹽（SO42-）、亞硝酸鹽（NO2-）、硝酸鹽（NO3-）和氟化物（F-）用WATERS量子4000E CE根據毛細管電泳作用進行分析。分析條件為20℃溫度，15千伏負電源，在254納米間接用UV檢測和5分鐘分析。
3 結果和討論
目前研究硝化和反硝化反應池生物接種來源改進Ludzack-Ettinger反應器的初步研究，該反應器已經處理工業廢水由一年多了。法用相同微生物菌啟動，然后朝著專業菌培養（由于特殊的實驗條件）。兩級污泥廠連續運行了450天，使用實際、高濃度工業廢水。
3.1 硝化
3.1.1 pH控制
含氮廢水含有堿度比硝化根據化學計量所需堿度藥少。為了解決這個問題，一套自動控制法通過增加固體碳酸鈉控制硝化反應池的pH。這個控制供應了必要的堿度，因此pH條件有利于反應。硝化反應最佳pH值范圍為7.5－8.5。本實驗選擇7.5值，由于高的pH氨氮物會轉化為氨，而氨會抑制反應。添加碳酸鈉提供了硝化細菌適宜的條件，避免了使用它們培養基之一的物質無機碳，該物質會產生潛在抑制。
校正固體藥劑師供給碳酸鈉準確的數量（每劑量1.3gNa2CO3）。由于控制法記錄每天總的劑量，可以計算出每天使用碳酸鈉總量。在這個實驗中，檢驗碳酸鈉消耗量是否和堿度減少理論值相同，尋求硝化法適宜的設計值（每N-NH4+消耗7.1gCaCO3，或者4.26gCO32-/g N-NH4+）。所得實驗值為消耗每gN-NH4+需要6.1±0.6g Na2CO3，與4.4±g CO32-/g N-NH4+(非常接近理論值)相一致。
在運行140天后，反硝化法部分水回流到硝化法。通過該污水回流重新獲得了反硝化法產生的部分堿度，因此減少了碳酸鹽添加量。
3.1.2 污泥培養
硝化反應池開始生物量濃度大約為4000mgVSS/L。圖2顯示該反應池的VSS和TSS濃度和它的SVI。在整個研究中VSS濃度保持在3500±700mgVSS/L。VSS/TSS比率為48±8％。但是，這個比率在200至250天時低于平均值；值降低是由于外加堿源引起的。最初碳酸鈉改變為另一種便宜的堿源氫氧化鈣；硝化反應池中添加鈣離子引起硫酸鹽和氯化沉淀。那些鹽分增加了污泥無機成分，VSS/TSS比率減少到30－35％。為了解決該問題，堿源再用碳酸鈉，VSS/TSS比率達到本研究的平均值。在整個研究中硝化污泥有好的沉淀性，VSI值低于50mL/g。
3.1.3 氮的去除
圖3顯示了在450天運行期間硝化法進水和出水所有氮化合物的濃度和氨氮去除百分比。有兩個周期，一個沒有堿回流，另一個有堿回流（反硝化法出水，如圖1）?；亓靼ㄏ趸ㄖ邢♂屵M水氨氮濃度，但沒有降低NLR。表格4顯示兩個運行的操作參數。在兩個運行平均硝化率非常高。在整個研究中氨氮去除率也非常高，范圍為90％－100％。
比較進水氨氮濃度和出水氧化氮濃度（亞硝酸鹽和硝酸鹽），證實了氨氮去除是由于硝化發應，兩個濃度相等。另外，碳酸鹽消耗所得值和硝化化學計量值相等。那些結果否認了氨氮是通過吹脫或者其他微生物（如ANAMMOX處理）途徑去除的。
3.1.4 最大硝化率
和那些工業規模處理廠相似的條件下進行實驗確定MNR，連續等等。在進行那些實驗遇到的問題是含氮廢水中高濃度，因為如果NLR比MNR大，大量氨氮積累將會發生。積累抑制了反應，所觀察到的硝化速率不是最大值。因此，實驗逐漸地、控制 NLR增長的進行。緊緊當NLR稍微超過MNR時，法才有一些氨氮積累；但是，觀察到硝化率依然時最大值。
三個實驗分別在15℃、20℃和25℃進行。圖4（a）顯示第一個實驗在溫度15℃時的結果。實驗開始時NLR為0.06gN-NH4+/gVSS-1d-1，沒有發生氨氮積累。在NLR增加到0.13mgN-NH4+/(gVSS.d)時，NLR明顯高于MNR，產生了150mg N-NH4+/L積累。測量了三個水力停留時間5－16天時段，可以知道計算除出作為平均值的MNR，其值為0.10±0.01g N-NH4+/(gVSS.d)。圖4（b）和圖4（c）分別顯示了第二個和第三個實驗結果。兩個實驗的MNR計算和第一個實驗相同，第二個實驗（T=20℃）MNR的計算利用了測量了二個水力停留時間13－20天時段，其值為0.21±0.01g N-NH4+/(gVSS.d)。第三個實驗（T=25℃）MNR的計算利用了測量了二個水力停留時間12－20天時段，其值為0.37±0.03g N-NH4+/(gVSS.d)。那些數值說明了溫度對硝化率的影響。溫度系數是θ＝1.14±0.03，調節那些速率適應于方程（）。
圖5將本實驗25℃時MNR值與不同處理高濃度、氨氮廢水法已出版的數據相比較。由于大多數早期數據在25℃取得的，因此MNR也選擇該溫度。本實驗MNR明顯高于BNR一級污泥法MNR見表。這是合乎邏輯的結果，由于在一級污泥法進水COD/N比率對可完成的MNR的不良影響。
更具體來說，進水COD/N比率3.4，MNR硝化系統獲得了0.37gN-NH4+/(gVSS.d)，是一級污泥系統處理相同廢水的12倍，其硝化－反硝化速率為0.03 gN-NH4+/(gVSS.d)。為了使本研究MNR與生物膜硝化速率對比，硝化速率采用容積負荷而不是質量負荷。在25℃做實驗，MNR容積負荷為1.3gNm-3d-1。本研究實驗數據與固定硝化生物膜系統比較，提供了十分不一致的結果。不同結果的原因也許是工業廢水不同成分。盡管它們都能用于高濃度氨氮廢水處理，但它們彼此有自己的特性，影響了生物處理過程。工業廢水研究包括高濃度氨氮、高濃度硫酸鹽、氯化物和一定濃度氟化物（見表2）。那些成分會影響生物處理；例如，高濃度氯化物或者氟化物會抑制硝化處理。
3.1.5 基質對硝化的抑
在第一次運行所取得的結果證實進水氨氮濃度5000mgN-NH4+L-1處理困難，由于小的去除百分比下降導致硝化反應器500 mgN-NH4+L-1積累。去除百分比下降的原因是NLR的增加超過了系統反硝化速率的直接結果。在500mgN-NH4+L-1，20℃和pH=7.5時，自由氨濃度大約7.7 mgN-NH4+L-1。自由氨引起氨氮氧化和亞硝酸氧化菌的抑制。抑制也導致1500N-NO2-L-1的積累和硝化速率從0.15下降到0.10 mgN-NH4+VSS-1d-1。為了減輕這個抑制，當硝化反應器中氨氮濃度接近300mg N-NH4+L-1數值時，NLR開始下降了。
3.2 反硝化
在不同階段硝化系統的出水在反硝化系統中處理，利用兩種不同外加碳源。為了研究兩種外加碳源對反硝化速率的影響，在穩定狀態，系統的MDR被評價。
3.2.1 乙醇混合物作為碳源的反硝化
乙醇混合物作為第一種外加碳源用來做實驗。外加碳源作為COD-廢水主要含有相同有機物，工業產生的。進水和出水氮濃度（硝酸鹽加上亞硝酸鹽，盡管亞硝酸鹽的作用幾乎忽略）見圖5（a）。
溫度保持20℃，外加碳源流量被調節保持COD/N比率為5gN-1，以確保系統不被有機物抑制。200天外加碳源研究分成6個運行階段。表6概括了運行參數的數值和給出了每個運行階段的氮和生物濃度平均值，采用了標準偏差。反硝化速率的誤差根據消耗量來計算，誤差與每個濃度標準偏差。
在運行1和2里，系統受硝化系統供應大量的氮抑制。為了使運行加快，在運行3－6固體硝酸鈉添加一定數量到反硝化反應器里。
在運行3和4系統一直受到基質的抑制，由于出水氮濃度在0和30mgN-NOx-L-1之間浮動。在運行4反應器中生物濃度增加到平均值9700mgVSSL-1。高濃度生物量產生了大量氮氣，引起了沉淀池上浮問題。在運行5這個問題被克服了，通過減少系統里生物濃度到平均值3600mgVSSL-1。在這個運行里，反硝化不再受基質抑制，由于出水氮濃度一直超過60mgN-NOx-L-1。在那些條件下取得反硝化速率是MDR：0.64±0.10g N-NOx-gVSS-1d-1。這個速率保持了21天，因此它被認為穩定狀態被取得了。在如此高的速率運行導致操作問題，由于大量氮氣產生。由于這個原因，進水濃度降低了。在新的反應條件下反硝化速率下降到0.22±0.07 N-NOx-gVSS-1d-1，該數值保持了55天高性能水平，沒有引起任何大的操作困難。最后運行說明了本系統可以在高反硝化速率運行比較長的階段。在反硝化階段使用乙醇混合物消耗的COD/N比值是4.3±0.4gCODgN-1。
表7對本研究取得的MDR和幾個已經出版的論文進行了比較。可以看到本研究MDR高于一級污泥系統（硝化－反硝化）所取得的MDR。原因是在本系統沒有通氧氣到缺氧池，因此沒有好氧硝化有機物質。在本系統產生了高百分比反硝化菌。但是，在序批式反應器里純培養反硝化細菌，其MDR大于本研究的MDR.
3.2.2 甲醇作為外加碳源的反硝化
運行200天后，外加碳源改變為甲醇混合物。用自來水稀釋，為了維持與乙醇有相同HRTs。圖5（b）顯示了甲醇作為外加碳源時反硝化系統進水和出水氮濃度（硝酸鹽加上亞硝酸鹽，盡管亞硝酸鹽作用可以忽略）。
溫度保持在25℃，進水COD/N比值為5gCODgN-1，為了確保本系統不會受有機物限制。以這種外加碳源運行了140天，分成了三個階段。表8概括了每個階段運行參數和顯示了氮平均值和生物濃度，和標準偏差。反硝化速率誤差計算采取誤差與每個濃度有一定的關系為標準誤差。用這種碳源，沒有顯示氮受限制的跡象，因此沒有必要添加固體硝酸氮取得MDR。
在80天內反硝化速率從0.04±0.03gN-NOx-gVSS-1d-1增加到0.17±0.06 gN-NOx-gVSS-1d-1。這個增加是由于反硝化生物適應甲醇混合物需要一段時間。有報道說適應甲醇的時間在50和100天。利用甲醇混合物做碳源時COD/N比值是3.9±0.5gCODgN-1。
表9對比了利用甲醇混合物為碳源取得的MDR和不同已經出版了用純甲醇為碳源的研究。一級污泥硝化和反硝化系統的反硝化速率是很大的，有比本研究更高和更低值。反硝化污泥系統和純培養的結果比所有目前研究都要高。更低速率是由于碳源使用在本目前研究，純的甲醇不能利用。
3.2.3 比較最大反硝化速率
為了比較使用兩種碳源所取得的MDR，有必要修正甲醇混合物的MDR，由于該速率是在25℃測得而乙醇是在20℃測得的。相同微生物通過實驗確定溫度系數是1.10。通過修正后，甲醇混合物在20℃的MDR大約為0.11gN-NOx-gVSS-1d-1，然而乙醇混合物是0.64 gN-NOx-gVSS-1d-1。因此使用乙醇混合物的MDR大約是使用甲醇混合物的MDR的6倍。這個比率高于其他參考資料數值，使用乙醇的MDR大約是使用甲醇的MDR1.5－3.5倍。這個不同是由于乙醇混合物使用組分，它包括了丙酮（10％）和異丙基乙醇（10％）。
4 結論
1 前言
自從1914年Aldern和Lockett首次發明活性污泥法處理污水技術之后，到今天的七、八十年中，活性污泥工藝由于其處理出水水質好，工藝比較穩妥可靠，而且人們在長期的實踐中，在設計和運行管理等方面也積累了豐富的經驗，因此，活性污泥法得到廣泛的應用。長期以來，它是各種廢水處理，特別是城市污水處理工藝的主流。
但是伴隨著活性污泥工藝的產生，污泥膨脹問題一直是運轉管理中煩憂人們的最大難題之一。在污水處理比較普及的西方發達國家，象荷蘭、德國、英國、美國，有30％～50％的污水處理廠都發生過不同程度的污泥膨脹問題。在我國污水處理起步較早的上海，幾乎所有的城市污水處理廠和一些工業廢水處理廠都存在一定程度的絲狀菌膨脹問題。
2 概況
北京高碑店污水處理廠一期工程于九三年底建成并投入運行，設計處理能力50萬噸/日，設計工藝為傳統活性污泥法。從試運行到正式運行，處理水量逐年增加，從94年的日均處理污水25萬噸至現在的日均處理污水50萬噸，工藝運行一直比較穩定，出水水質達標，取得了良好的環境效益和社會效益。
高碑店污水處理廠雖然處理工藝比較成熟，但由于是一個大型污水處理廠，所以對工藝運行控制的要求就非常高，容易出現這樣或那樣的問題，處理這些問題的過程，正是我們提高運行管理水平的過程，同時這些經驗也能對其它污水處理廠的運行起到參考作用。九八年二月中旬，高碑店污水廠發生了污泥膨脹現象，一發現問題，我們采到了相應措施，至四月下旬完全恢復正常。下面我們就此次出現的污泥膨脹問題的成因研究以及控制過程作一報告，以供參考。
3 污泥膨脹前運行狀況
污泥膨脹是由于活性污泥中絲狀菌異常增殖造成的，而絲狀菌的增殖需要一個過程，同時由于該廠規模大，抗沖擊能力強，發生污泥膨脹不是短期內就能形成的，會有一個較長時間的積累，所以，我們有必要對污泥膨脹前的一個月時間段運行狀況作一回顧（以二系列為例）。
3.1 進水狀況
（1）來水構成：
高碑店污水廠上游來水包括生活廢水及東郊化工廠、酒精廠等工業廢水，二者比例基本為1：1，即各占50％。經環保部門測定，水中重金屬等有毒物質低于國家標準。
（2）來水水量：
高碑店污水廠上游污水收集管網收集到的污水總量據測算為80萬噸/日，由于高污廠一期工程日處理能力僅為50萬噸，故處理水量能穩定在50萬噸/日，多余污水由上游溢流口排放。
（3）BOD5值（如圖1）：
從圖1看到，曝氣池進水BOD5 在98年1月份普遍偏低，基本上處于100mg/l以下，特別是從下旬開始，處于明顯的下降趨勢，最低曾達40mg/l。
（4）水溫：
基本保持穩定在14℃～15℃之間。
（5）PH值：
保持在7.5左右。
3.2 曝氣池參數
（1）污泥濃度（如圖2）：
從圖2看到，1月份污泥濃度處在較高的水平，維持在2000mg/l左右，從1月下旬到2月下旬呈現快速升高的趨勢，最高達3500mg/l以上。
（2）污泥負荷（如圖3）：
從圖3看，從1月中、下旬開始，至2月上旬這段時間，污泥負荷呈下降趨勢，基本都在0.1kgBOD5/kgMLSS.d以下，最低曾達到0.05 kgBOD5/kgMLSS.d。
（3）污泥齡（如圖4）：
從圖4看1月中旬到1月底，污泥齡基本保持在9天左右，泥齡過長，表明污泥已部分老化，抗沖擊能力差。
（4）溶解氧（如圖5、6）：
從圖5、圖6看，從1月至2月上旬，溶解氧普遍偏高，缺氧段在0.4mg/l以上，好氧段在3mg/l以上。
（5）污泥沉降比（如圖7）：
從圖7看，從1月下旬到2月上旬呈現明顯上升趨勢，最高曾達30％以上，說明污泥沉降性能正在變差。
（6）污泥指數（如圖8）：
從圖8看，1月開始污泥指數就一直呈現緩慢的上升趨勢，表明污泥膨脹的發生趨勢。
（7）回流比：
基本控制在70％左右。
（8）剩余污泥排放量：
控制在6000m3/d左右。
3.3 微生物鏡檢
根據每日運行報告的鏡檢內容發現，從1月中旬到2月上旬，微生物種類及數量呈減少趨勢，但活性較好?；钚晕勰嘟Y構也逐漸變差，顏色逐漸發深灰色并有少量菌絲伸出，說明污泥活性及結構正在變差，已有發生絲狀菌膨脹趨勢。（見圖片1）
3.4 二沉池出水
正常，比較清澈。
4 污泥膨脹發生時的主要現象
4.1二沉池反映現象
（1）沉面現象
在沉池池面上先出現零散的片狀上浮污泥，并陸續蔓延至全池，該上浮污泥呈淺褐色，伴有大量細微泡沫，不易打散，加水稀釋攪拌后仍不沉淀，無異常氣味。（見圖片2）。
（2）出水非常清澈
4.2 曝氣池反映現象
曝氣池池面形成細微的暗褐色泡沫，取曝氣池活性污泥做30分鐘沉降比時，發現絮凝體沉速變慢，活性污泥的壓縮性能變差。污泥容積指數急劇上升，缺氧段漂浮大量深褐色污泥，致使溶解氧測定無法進行?；亓魑勰嗝嫔嫌捎跀嚢璁a生的氣泡大（乒乓球大小），且不容易破碎。（見圖片3）
4.3 微生物鏡檢
進行微生物觀察時，發現大量的菌絲伸出菌膠團，菌絲形狀稍彎，無分枝，長度在50um～200um之間，直徑在0.7～1.4um之間，菌絲上有部分附著物，內有橫隔，污泥結構變差，其它指標微生物數量很少。（見圖片4）
4.4 SVI
從圖8中看出，SVI值從98年1月份開始緩慢上升趨勢，從2月下旬至3月上旬呈加速上升趨勢，最高達300以上，此段時間污泥膨脹程度最嚴重。
5 污泥膨脹成因及性質分析
5.1 污泥膨脹產生的研究理論
一般研究理論認為污泥膨脹的產生主要受以下三方面的因素影響。
（1）來水水質因素主要包括：
污水陳腐
營養物缺乏，不能維持BOD5∶N∶P＝100∶5∶1 的比例關系
有毒物質偏高
（2）環境因素主要包括：
流量變化大，產生較大沖擊負荷
PH值偏低
水溫適宜25～30℃之間
（3）運轉條件因素主要包括：
污泥負荷偏低，一般小于0.15KgBOD5/kgMLSS.d
低溶解氧，小于1mg/l
污泥齡長，傳統活性污泥齡超過7天
5.2 污泥膨脹中絲狀菌種類及性質
（1）不同條件下膨脹污泥中占優勢的絲狀菌類群
有關研究列出下表：
環境條件 絲狀菌種類 低負荷 微絲菌，諾卡氏菌，軟發菌，0041型菌，0092型菌，0675型菌，0581型菌，0961型菌，0803型菌，021N型菌 底DO濃度 球衣菌，發硫細菌，1701型菌，021N型菌，1863型菌和軟發菌 硫化物質 發硫細菌，貝氏硫細菌，1701型菌，021N型菌和球衣菌 營養不足（N，P） 發硫細菌，021N型菌和球衣菌 pH值 絲狀真菌
（2）常見絲狀菌性質（見下表）
性質
1701 諾卡
氏菌 0041 021N 0092 軟發菌 球衣菌 微絲菌 0581 1851 1863 硫絲菌 0603 N.limicola 0961 直徑(μm) 0.7 0.7 1.4 1.2～2 0.6 0.7 1.0 0.6 0.5 0.7 1.0 0.9～1.3 0.8 1.1 1.0 長度(μm) 100 50 ≥200 ≥200 50～100 50 ≥200 100～200 50～100 100 50 50～100 50 100 100 形狀 稍彎 稍彎 稍彎 卷曲 稍彎 直 稍彎 卷曲 卷曲 稍彎 稍彎 直 稍彎 卷曲 稍彎 位置 p p p p p p p p p p f p，f p，f p p 分枝 - + - - - - T - - - -，F - - - - 滑動 - - - - - - - - - - - - - - - 鞘 + - + - - + + - - - 附著生長物 + - + - - - - - - + - - - - - 硫粒 - - - ± - - - - - - - + - - - 內含物 ± - - ± - - ± - - + ± ± + - - 橫隔 + - + + ± - + - - ± + ± + ± ± 形狀 o - r v r - o - - r，o s，o r r d，s，o r 革藍染色 - + +，- - - - - + - + - - - ± - 納氏染色 - g - -，± + - - -，g - - g - r，g + - 注：p為從絮體內伸出；f為自由懸浮在絮體之間；T為真分枝；F為家分枝；d為圓盤形；r為正方形；s為球形；o為橢圓形；v為可變；g為綠色（屬藍藻類）。
（3）關于諾卡氏菌
有關研究表明，諾卡氏菌是絲狀菌的一種，是形成生物泡沫的主要原因，它具有極強的疏水性，很難清除和被機械破碎，經常出現在二沉池表面。
5.3 高碑店污水廠此次污泥膨脹成因及性質
（1）由微生物鏡檢可知，高碑店污水廠此次污泥膨脹屬絲狀菌膨脹而不是非絲菌膨脹。
（2）由各種圖表可知，此次膨脹是因來水營養物缺乏（主要是BOD5偏低），進而導致污泥負荷偏低（小于0.1Kg BOD5/kg MLSS.d），污泥齡過長（9天），正常微生物食料缺乏，缺少活性，而絲狀菌過度繁殖造成的。
（3）結合微生物鏡檢及二沉池表象，根據研究資料，我們認為，此次污泥膨脹中絲狀菌類型主要為0041型菌及諾卡氏菌兩種。
（4）根據絲狀菌菌絲中度，我們認為此次污泥膨脹屬中度膨脹。
6 控制措施及變化過程
6.1控制措施
通過分析，我們認為此次污泥膨脹主要是由于污泥負荷偏低引起的中度絲狀菌膨脹，考慮到加藥可能產生的副作用，決定通過調整工藝運行參數，重點加強對曝氣池的管理，來改善污泥狀況。從2月10日開始我們采取了以下措施：
（1）縮短污泥齡
主要是通過加大剩余污泥排放量來實現，由原來的每天排6000立方米加大到13000立方米，回流比仍控制在70％，使污泥齡由9天左右縮短到3天左右，從而加快活性污泥更新速度。
（2）提高污泥負荷
由于加大了剩余污泥排放量，必然降低曝氣池污泥濃度，由原來的2000mg/l左右，降到1200mg/l左右，從而有效地提高了污泥負荷，從原來的0.1Kg BOD5/kg MLSS.d以下，提高到0.2Kg BOD5/kg MLSS.d以上。
（3）降低溶解氧
主要方法是從原來1500m3/min的供氣量調整至1000 m3/min的供氣量，使溶解氧由原來的4mg/l降至2mg/l左右，為活性污泥創造有利的生存環境。
6.2 采取控制措施后變化過程
這里首先需要說明的是進水狀況從各種數據來看，基本保持穩定，這也就保證了控制措施的穩定性，下面就分析一下主要參數的變化過程。
（1）污泥濃度變化：
從圖2看到，從2月10日開始控制，到3月3日，歷時3周左右，使污泥濃度由原來的3500mg/l左右降至1000～1500mg/l之間，并一直保持此值。
（2）污泥負荷變化：
從圖3看到，在開始控制的前3周左右的時間里，污泥負荷并沒有明顯的變化，從第四周開始有明顯的上升趨勢，從0.1Kg BOD5/kg MLSS.d逐步上升到0.3Kg BOD5/kg MLSS.d左右，但由于4月4日至10日，二系列初沉池進行維護，而使二系列停止進水，至使污泥負荷有所反復，但總的趨勢是上升的，并在0.2～0.3Kg BOD5/kg MLSS.d之間。
（3）污泥齡變化趨勢：
從圖4看到，從2月10日～3月5日污泥一直控制在3天左右，從3月6日以后，由于設備、設施維修等原因，泥齡變化幅度較大，但基本保持在3～4.5天之間。
（4）溶解氧變化：
從圖5看到，缺氧段溶解氧在1月份普遍偏高達0.4mg/l以上，在污泥發生膨脹后由于池面漂浮大量污泥，至使無法測定溶解氧值，在恢復后基本在0.2mg/l以下。從圖6我們看到，好氧段溶解氧在1月份也普遍偏高，達4mg/l左右。在控制期變化幅度較大，主要是受鼓風機運行狀態不穩，故而延長了控制時間，在穩定后基本保持在2～3mg/l之間。
（5）沉降比變化：
從圖7看，從1月下旬開始，污泥沉降比從最低的11％開始，呈反復上升趨勢，到3月下旬達到最高30％左右，之后呈現逐級回落，最后穩定在10％～3mg/l之間。
（6）污泥指數變化：
從圖8看到，污泥指數的變化趨勢非常清晰，從1月開始，就運行在緩慢的上升通道中，至3月中旬，也就是污泥膨脹高峰期，污泥指數發生了突然上揚到300以上，之后隨著控制措施的作用，呈現緩慢下降趨勢，至正常時保持在100左右。
（7）微生物相變化：
從2月9日，對曝氣池末端混合液進行微生物觀察時，所有的絮凝體上都有菌絲，但密度較低（見圖片5）
從2月12日～3月2日，所有絮凝體上都有菌絲，密度中度，并且菌絲之間有較多相互交織，菌絲較長50～200um，菌絲上附著物較多，并有較多游離的菌絲，并且其它類型指示微生物極少，僅觀察到輪蟲、盾纖蟲、偶爾有少量的鐘蟲，污泥結構較差。（見圖片6）
從3月3日～3月8日，絲狀菌豐度降低，菌絲也變短，其中菌絲上有大量的附著物，并有較多的管葉蟲、斜管蟲，污泥結構較差；3月15日微生物相觀察時，指示微生物明顯減少，絮凝體中菌絲又明顯增多、增長。3月16日～3月24日所有絮凝體上都有菌絲，密度偏高，較多的交織成網，菌絲上附著物較少，3月25日～4月3日，微生物相無明顯變化，絲狀菌密度中等，污泥的沉降性較差，4月10～4月13日，絲狀菌豐度逐步下降，結構一般，有較多的毛蟲類微生物出現，4月17日絮體上的菌絲變短，且密度極低。(見圖片7)基本上恢復正常，鐘蟲類微生物增多，結構較好，污泥的沉降性能好。
（8）曝氣池、二沉池池面變化及二沉出水水質：
從2月9日～3月2日，曝氣池有大量暗褐色泡沫，不易破碎，易堆積，表明污泥膨脹仍在慣性發生，至3月3日時，暗褐色泡沫明顯減少，這與曝氣池MLSS降低有直接關系。在膨脹過程中，二沉池面上有大量的片狀污泥上浮，由于二沉池是中心進水，周邊出水的輻流式沉淀池，在出水堰板前有浮渣擋圈，阻止上浮污泥隨水流失，上浮污泥給人工清除。（見圖片8）
除3月14日、15日、16日及3月22日、23日這幾天出水SS>30mg/l，這與DO過低有直接關系，其它出水水質SS為21.0～29.0mg/l，BOD為10～20mg/l。
7 結論
7.1污泥膨脹的提前判斷
通過對各種趨勢的分析，我們認為有兩個參數對于污泥膨脹發生趨勢的提前判斷非常重要：一個就是污泥負荷是否連續兩周以上時間維持在0.1Kg BOD5/kg MLSS.d以下，另一個就是污泥指數是否連續兩周以上保持上升趨勢，兩者要同時參考，若同時發生，基本就可判斷污泥膨脹將要發生的趨勢，應立刻采取控制措施。
7.2控制污泥膨脹的時間
（1）控制措施產生作用的時間
從2月10日我們開始采取控制措施后，污泥膨脹仍慣性發展，到3月6日達到頂峰，期間為27天，然后開始轉好，因此我們認為對污泥膨脹的控制措施不會立刻見到效果，而是有一定滯后期，該滯后期為污泥齡（9天）的3倍時間。
（2）從開始控制到完全恢復正常的時間
在本次控制過程中，由于設施維護導致3月6日～9日二系列停止進水4天，4月3日～9日二系列停止進水6天，同時，由于鼓風機系統故障頻繁試機，使3月19日～25日這段時間供氣不穩定，造成各項指標有所反復。從2月10日開始采取控制措施到4月20日完全恢復，實際共用了10周左右時間，但從圖3、圖5、圖6、圖7、圖8，各項指標趨勢分析，從3月6日開始至4月10日這段時間是由于設備、設施維修及故障等原因造成的控制反復，如整個系統運行連續穩定，那么這段時間中不穩定時間（約3周）應可省去，那么此程度的污泥膨脹的正?？刂茣r間應為7周左右，而此前污泥齡為9天左右，故我們認為：這種中度污泥膨脹控制的時間應為污泥齡的5倍時間左右。
（3）綜合上所述，污泥膨脹控制措施見效后的治愈期（2倍泥齡）應快于其滯后期（3倍泥齡）。
7.3 曝氣池的控制參數：
通過本次污泥膨脹的控制，我們得出本廠曝氣池的最佳控制參數如下：污泥濃度為1000～1500mg/l；污泥負荷為0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS.d；污泥齡為4～6天；好氧段溶解氧為2～3mg/l；缺氧段溶解氧為0.2mg/l以下。
參考文獻
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5 錢易主編《現代廢水處理新技術》中國科學技術出版社（1992）
關鍵詞： 污水處理；硅藻土；改性硅藻土
Key words： sewage disposal；diatomaceous earth；modified diatomaceous earth
中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）30-0145-02
0 引言
隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，城鎮污水排放量在增大、水中的污染物組分也越來越復雜，對現狀污水廠中水處理的要求也越來越高。污水處理的方法有很多，有物理法、化學法、生物法和組合使用技術，而物理法中的吸附技術以其操作簡單、吸附劑易得、廉價、去除效果優、投資少等優點被廣泛應用于工業生產等廢水的處理中，其中應用廣泛的吸附材料有活性炭、氧化鋁、沸石、硅膠等，而硅藻土作為一種新型的吸附性較好的含量豐富的礦藏資源，利用硅藻土處理工業廢水或生產飲用水的技術已有將近20年的研究歷史[1]，對目前成分更為復雜的城市綜合廢水的處理以其獨特的處理技術和效果而受到學者的進一步深入研究。
1 硅藻土的組成及吸附機理
硅藻土是由硅藻的單細胞藻類死亡后堆積，經過成巖作用而形成的一種具有多孔結構生物硅質巖。主要成分是SiO2，我國儲量較為豐富。硅藻土具有吸附性強，孔容大，比表面積大，性能穩定，以及耐酸等優良性能。
硅藻土由于其有比表面積大、孔容大等物理特性，使其本身就具有良好的物理吸附性。通過對其浸漬或灼燒等活化處理后，能增大比表面積和孔容比，提高吸附量。硅藻土表面具有羥基官能團，其在吸附過程中起到主要吸附作用。硅藻土經改性后就是增加了其表面官能團的數量或者改變其化學鍵從而大大增加其吸附能力。
2 硅藻土在污水處理中的研究
宋來洲等[2]采用硅藻土對污水混凝和膜技術兩種工藝結合除污，得出其結合工藝能有效去除污水中污染物，且出水分別滿足二級排放標準和生活雜用水質要求。王煒亮等[3]以提純后的硅藻土吸附城鎮污水中的污染物，得出對磷的去除率較高，基本達到廢水的脫氮除磷。沈巖柏[4]對再生水中污染物采用硅藻土吸附去除，得出其對水相中的Cu2+、Ni2+、Pb2+、Zn2+等有較好的去除效果。并通過對吸附時間、硅藻土用量、溶液初始pH值等不同影響因素對該離子的去除效果研究，最終得到最佳吸附效果的工藝參數，其中Cu2+的去除率可達93.5%，Ni2+也可達到60%以上，Pb2+、Zn2+則接近完全去除。
硅藻土在污水處理中對去染污有了一定的去除效果，且和污水處理工藝的結合使其出水達到排放標準。其中在除磷和污水中部分金屬離子的去除較好，但也存在著對氮的脫除作用不高，且對硅藻土的再生利用缺乏成果。雖然硅藻土在污水處理中具有穩定性好、易操作和成本低等優點，是污水處理中一項較新的技術，但仍需加強其在水處理中的研究與探索。
3 改性硅藻土在污水處理中的研究
硅藻土去除污染物有一定的效果，但其吸附能力相較于其他吸附劑基本相同，甚至對某些污染物的去除效果較差，但改性吸附劑可以增強其官能團從而增加其吸附能力，提高吸附量。吸附劑的改性方法有：①有機改性；②無機改性；③酸堿改性；④表面碳化改性。
3.1 有機改性
Xingwei Li等[5]在使用聚苯胺對硅藻性來處理污水的研究中，得出：改性后的硅藻土對污水雜質的去除率有一定的提高。李增新等[6]采用殼聚糖對硅藻性去除實驗污水，得出其對實驗污水中CODCr的去除率最高，且實驗污水中CODCr濃度較小時，經改性硅藻土吸附后可達標排放。有機改性硅藻土，增強了某些官能團的作用，如導電性或活性基團的吸附力從而提高了其對污染物的去除。
3.2 無機改性
陳志強等[7]進行了無機鹽改性硅藻土處理生活污水，得出對其采取PAC改性去除污染較好。崔玉波等[8]將氯化鐵、硫酸鋁和聚合氯化鋁按一定質量混合，配制濕劑，對硅藻性，且對上清液中污染物吸附明顯。夏士朋等[9]在改性硅藻土處理廢水中金屬離子得出含碳酸鈣硅藻土是凈化廢水中Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+等重金屬離子的有效吸附劑，實驗證明：靜態吸附量達3.5～4mmol/g。對Cr3+、Zn2+、Cu2+和Pb2+的去除在pH值為堿性條件較好。無機改性使硅藻土有大量的硅羥基，并具備電性特征，除污染明顯。
3.3 酸堿改性
郭曉芳等[10]用NaOH對硅藻土堿改性，使用改性硅藻土對電鍍廢水中的Pb2+、Zn2+的吸附研究。結果表明：電鍍廢水經改性硅藻土處理后，廢水中Pb2+和Zn2+的濃度均達到《污水綜合排放標準》（GB 8978-1996）一級標準。且可用CaCl2溶液再生。郭效君等[11]以硅藻土浸入氫氧化鎂溶液，然后對染料廢水溶液脫色，測試了酸堿度、投加量、離子濃度等影響因素，得出當改性硅藻土投加量為6g/L，溶液pH=6，NaCl濃度為4mol/L時溶液脫色率較高。經酸、堿改性的硅藻土，增大了硅藻土的比表面積和過濾速率等，使其處理污水的效果得到提高，其中一些改性不會導致“二次污染”且可以再生利用。
3.4 表面碳化改性
朱健等[12]采用碳粉表面碳化硅藻土制得改性硅藻土吸附污水中Fe3+，得出改性硅藻土去除Fe3+的效果高達97.51%。曹亞鋒[13]用碳粉碳化硅藻土，并投加在水處理工藝中，經調試運行，得出其對廢水中Fe3+離子的去除率達99%以上，出水水質較好，可滿足工業廢水回用。
3.5 處理效果對比
硅藻土對污染物的去除有一定的效果，改性之后的硅藻土對污染物的去除效果更好，且改性之后其再生使用更為簡單方便。（表1）
綜上可知，硅藻土在去除水中污染物有一定的效用，對廢水中的Pb2+、Cu2+、Zn2+等離子去除較好，但改性后的硅藻土對污染物的去除效率更高，可再生利用，且不會造成二次污染。
4 結論與展望
硅藻原土和改性后的硅藻土對污水處理都有較好的作用，但改性后的硅藻土對污水中的污染物的去除更好，將其使用在污水工藝中則具備易操作、高效率、投資低、效果優等特點。改性后的硅藻土的污水處理效果有更大的提高，減少了“二次污染”問題，且經洗脫后可再生。相較于市場上其他吸附劑也具有來源廣、儲量大、對某些污染物的吸附效果更好等特點，且硅藻土作為新型的吸附劑、助濾劑等不僅在工業廢水和生活污水處理中，其在垃圾滲濾液和對其他污水中污染物的去除也有一定的效果。但硅藻土對某些污染物的吸附機理的研究還需有更深入的研究，以及硅藻土復合材料用于污水處理的研究也是其今后發展的一個新的方向。我國作為硅藻土含量豐富的國家，應有效地利用其特性，加強其在污水中的探索和應用以及其理論支持。
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