CASS工艺处理城市污水的应用及优化研究

本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交专业硕士学位研究生学位论文开题报告论文题目：研究生姓名：研究生学号：校内导师：校外导师：学位类别：专业名称：年级：所在学院：论文工作起止时间：贵州大学研究生院制20年月日填写本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交填表需知一、填写本表前，研究生应根据本表各部分要求写出初稿，由指导教师小组组织，在培养单位内公开作学位论文工作的开题报告。二、参照指导教师小组意见修改初稿后正式填写本表，所填内容一经确定，一般不随意变动。三、本表各部分如不够填写，可自行加页。四、请于第三学期结束前完成本表的填写并交所在培养单位存档。本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交一、课题来源（如属导师或本人主持、参加的课题，注明课题名称、来源、起止时间等，如属自选课题，则注明“自选课题”即可）自选课题本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交二、选题的国内外研究现状及水平、研究目标及意义（包括应用前景、科学意义、理论价值）以及主要参考文献1、研究背景水是生命之源，是人类赖以生存和发展的最重要的物质之一，没有水就没有生命；水是工农业的血脉，是社会经济发展的必要条件之一，没有水，人类的生产生活就会停止。中国淡水资源总量为28000亿吨，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300吨，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿吨左右，人均可利用水资源量约为900吨，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿吨[1]。早在1977年联合国就向全世界发出警告，“水不久将成为一个严重的社会危机，石油危机之后下一个危机便是水。”而造成水资源危机的一个最主要原因就是水污染。由于水污染导致的水质性缺水越来越严重，据联合国调查显示，全世界每年排放污水达4000多亿吨，造成50000多亿吨水体被污染，致使数百万人死于饮水不洁所引起的疾病[2]。据2004年全国环境统计公报显示，2004年全国废水排放总量482.4亿吨，比上年增加4.9%。其中工业废水排放量221.1亿吨，占废水排放总量的45.8%，比上年增加4.1%；城镇生活污水排放量261.3亿吨，占废水排放总量的54.2%，比上年增加5.5%。废水中化学需氧量排放量1339.2万吨，比上年增加0.4%。其中工业废水中化学需氧量排放量509.7万吨，占化学需氧量排放总量的38.1%，比上年减少0.4%；城镇生活污水中化学需氧量排放量829.5万吨，占化学需氧量排放总量的61.9%，比上年增加0.9%。废水中氨氮排放量133.0万吨，比上年增加2.5%。其中工业氨氮排放量42.2万吨，占氨氮排放量的31.7%，比上年增加4.5%；生活氨氮排放量90.8万吨，占氨氮排放量的68.3%，比上年增加1.7%。工业废水排放达标率和工业用水重复利用率分别为90.7%。和74.2%，比上年分别增加1.5%、1.7%。城市污水处理率45.6%，其中城市生活污水处理率32.3%，比上年增加25%。虽然我国城市污水处理率每年都在大幅度增加，但由于我国在城市基础设施建设方面起步较晚，目前仍有61%的城市没有污水处理厂。在已修建污水处理设施的城市，能正常运行的只有50%；另外，由于污水收集管网的原因，有些污水处理厂处理量不足设计处理能力的20%[3]。可见我国的城市污水处理工作所存在的问题是多方面的，也是非常艰巨的。虽然随着城市化进程的快速发展会使其形势有所改善，但历史遗留问题还需要长时间逐步去解决。2、国内外研究现状自CASS工艺诞生以来，全世界己有上百座该工艺污水厂在运行。由于是专利技术，目前我们所能参阅的文献只是介绍其工作原理、大体结构和优本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交缺点等综述性问题，并且我们对CASS工艺的研究起步较晚，在工艺细节方面，如计算方法、设计参数、自动控制、运行经验等问题上还没有熟练地掌握，还需要进一步探讨、完善和发展[4,5,]。（1）计算方法与参数国内活性污泥法污水处理厂仍停留在利用污泥负荷进行设计的阶段，而随着要求去除磷、氮等营养盐类物质的要求提高，利用污泥龄计算已成必然。如何通过大量的基础研究和多方面的交流合作来获得统一的理论指导和成熟的设计方法是广大水处理工作者共同努力的方向[8]。（2）自动控制循环活性污泥法通常按成组模块设计，每一组模块又按一定的周期运行。目前国内对CASS工艺采用的控制方式大多是严格的时间控制，而这种依赖于经验数据的控制方式并不能适应水量、水质的变化。各种在线控制仪表只是起到了监测作用，管理员根据监测数据再对CASS工艺的各个阶段进行调整(主要是时间上的调整)。很明显，这种基于时间的自控方式不但对操作人员的技术素质要求较高，而且也不能体现出自动化控制的特点和优点[9]。但国内对CASS工艺的研究比较晚，经验少，要达到使用各种监测参数联合时间控制工艺运行还需要进一步开发研究[10]。（3）设备质量CASS工艺的关键设备如潜水搅拌器、曝气器、滗水器、自控仪表等，国内虽然已有定型产品，价格也较为便宜（仅为国外同类产品的50%，甚至20%），但国内产品外观粗糙、材质差，结构不合理、性能不稳定，其质量、可靠程度均不如国外的产品。以微孔曝气器为例，国内常用的球冠形微孔曝气器的氧转移效率最高不超过18%[11]，而进口超微孔膜式曝气管的氧转移效率为32%，而且还具备防堵塞和自清洗功能。与其他SBR工艺一样，CASS工艺更多地依靠设备、仪表、仪器来实现各种功能，上述关键部件的可靠程度是设计人员首先考虑的问题，这一点已在国内几家采用CASS工艺成功运行的污水处理厂得到确认。毫无疑问，国内环保产品在制造水平、技术质量等多个环节上还有很长的路要走[12]。（4）运行管理我国城市污水处理厂的建设基本上是在近十年才开始普及的，但已建成且正常运行的却不多。而CASS工艺虽然流程简单、构筑物少，但对自控要求较高，相应地就要求运行管理人员有较高的专业素质。另外，实际情况通常会比设计时复杂得多，并且随着城市的发展，污水水质和水量也会不断地变化，而我国目前对CASS工艺的启动调试、运行调整、程序管理等方面经验很少，还处于起步探索阶段[13]。3、本课题研究目的和意义主要有四方面：一是通过试验调整运行工况，使系统稳定运行，出水达标排放；二是通过试验研究，并与实际情况相结合，调节能源消耗和出水水质之间的矛盾，在系统满足出水水质要求的基础上，使能耗降低；第三，通过分析解决实际生产中出现的问题，不断地积累经验，预防或者更好地解决类似问题；第四，在城市建设中，为了满足发展规划的要求或者其他一些原因，污水厂的建设规模通常要比实际水量大，且水质也不同，因此可以利用小试装置调整参数的灵活性避免实际生产中工况的频繁变动及其带来的繁重工作量。本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交参考文献(20)：[1]吴瑞林.生命之水·生命之源.[2]新华社.3月22日世界水日:珍惜“生命之水”.[3]孟伟,苏一兵,郑丙辉.中国流域水污染现状与控制策略的探讨[J].中国水利水电科学研究院学报.2004,2(4):242~246[4]王星卜.循环活性污泥法处理城市污水的应用研究[D].哈尔滨工业大学硕士论文.2004:9~12[5]熊红权,李文彬.CASS工艺在国内的应用现状[J].中国给水排水.2003,19(2):34~35[6]花勇刚。CASS工艺处理厂生产性试验研究[D].重庆大学.2008,2(4):242246[7]柴宗学.CASS工艺在城市污水处理厂运行参数的优化及应用的研究[D].哈尔滨工业大学.2014年[8]李嘉.F-CASS工艺处理生活污水的试验研究[D].哈尔冰工程大学.2012[9]狄倩，孙根行.CASS工艺城市污水处理厂清洁生产评价指标研究[J].环境工程.2014(5):[10]郭金鑫.CASS工艺处理城市污水优化研究[D].陕西科技大学.2014（3）[11]狄倩.CASS工艺城市污水处理厂清洁生产指标体系研究[J].陕西科技大学，2014（3）[12]彭永臻.SBR法的五大优点.中国给水排水.1993,9(2):2931[13]王凯军，宋英豪.SBR工艺的发展类型及其应用特征.中国给水排水.2002,18(7):23~26[14]杨云龙，陈启斌.SBR工艺的现状与发展.工业用水与废水.2002,33(2):1~3[15]程晓如，魏娜.SBR工艺研究进展.工业水处理.2005,25(5):1013[16]李淑更，张立秋，吴学伟，等.ICEAS反应器处理城市污水的试验研究.广州大学学报.2004,3(4):361364[17]李洪静，王宝贞.采用ICEAS工艺进行瓦房店市污水处理厂设计.城市环境与城市生态.2002,15(4):4143[18]刘波，刘云红.ICEAS工艺在昆明市第四污水处理厂的应用.给水排水.2006,32(3):11~15[19]陈庆星，马玉麟.昆明市第三污水处理厂(ICEAS)工艺简介.给水排水.1994,8:17~20[20]王秀朵，周雹.DAT-IAT工艺处理城市污水.中国给水排水.1999,15(1):15~17[21]张大群，王秀朵.SBR工艺新DAT-IAT法及新型潍水器.中国给水排水.1996,12(1):26~29[22]童武.浅谈SBR的改进型DAT-IAT工艺.有色冶金设计与研究.2002,23(1):29~31本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交三、研究的主要内容、研究方案及准备采取的技术路线、拟解决的关键问题研究内容本实验就CASS反应器在城市污水处理方面展开研究，结合国内外相关的研究情况，在现场小试的基础上，将主要研究讨论以下内容：（1）在已有研究的基础上，进一步探讨CASS反应器用于城市污水处理的效果，考察不同操作条件下CASS反应器的处理效率，以期获得满意的结果；（2）对CASS反应器的循环周期和各阶段的时间分配重点加以考察，在不影响出水水质的前提下，尽量降低曝气量和曝气时间以便节省能耗，找出运行效果较好，能耗较低的运行参数；（3）CASS工艺作为一种活性污泥法，尽管前端设置了生物选择区，在运行中依然存在污泥膨胀问题以及污泥上浮问题，分析其产生的原因，找到解决问题的最佳处理办法。本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交四、已进行的科研工作基础和已具备的科学研究条件（包括已经取得的科研成果、已经完成的科学实验及调查研究、具备的主要仪器设备及资料与数据等），以及可行性分析本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交五、课题研究起止年限、任务安排、分阶段要求和预期结果六、课程学习完成情况（课程学习没有完成的研究生一般不允许进行开题报告）培养单位（院）成绩管理员签字：年月日七、导师意见导师签字：年月日本表供所有专业硕士学位研究生用本表一式一份，开题当天交八、开题专家组审查意见专家组签字（签章）（至少3人）：年月日九、培养单位（院）审查意见院长（签章）：学院公章年月日十、研究生院审查意见负责人（签章）：年月日