齐鲁工业大学环境工程专业开题报告

一、基础信息

学院：继续教育学院专业：环境工程（成人本科）学生姓名：XXX学号：XXX指导教师：XXX论文题目：某乡镇小型生活污水处理站工艺优化与运行效果分析课题来源：生产实践应用研究学习形式：函授 / 业余

二、选题背景与研究意义

（一）选题背景

随着我国乡村振兴战略全面推进，农村人居环境整治、乡镇污水治理成为生态环保重点工作。山东省大力推进村镇污水管网与小型分散式污水处理设施建设，大量乡镇小型污水处理站投入运行，但普遍存在运维水平低、工艺匹配度差、脱氮除磷效果不达标、运行成本偏高、污泥处置不规范等现实问题。

齐鲁工业大学地处山东，本地大量村镇污水处理设施存在工艺选型不合理、曝气控制粗放、出水总氮总磷难以稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级 A 标准等痛点。现有研究多聚焦大型城市污水厂，针对乡镇小型、低运维能力站点的工艺优化与低成本调控方案研究不足。本人从事环保运维相关工作，日常接触乡镇污水站运维管理，具备实地调研、水质取样监测条件，因此选取乡镇小型生活污水处理站工艺优化作为研究课题，贴合山东本地环保实际，具备较强实践可行性。

（二）研究意义

1. 理论意义梳理 AO、A²/O、MBR、生物滤池等主流小型污水工艺适用边界，完善村镇低浓度、低运维条件下污水脱氮除磷工艺优化理论体系；补充县域小型污水处理设施长效运维管控相关研究案例，为同类环境工程应用研究提供数据与理论参考，丰富乡村水环境治理研究内容。

2. 实践意义以山东本地乡镇污水站为实例，通过水质监测、工艺参数调试，提出低成本、易操作的工艺优化调控方案，降低药剂、电耗运行成本；优化污泥简易处置流程，提升出水稳定性，助力区域农村黑臭水体治理；研究结论可直接供乡镇环保站、运维企业、村镇建设单位参考，提升本地小型污水设施治理效能，契合山东省水环境攻坚工作要求。

三、国内外研究现状综述

（一）国外研究现状

欧美、日韩村镇污水治理起步较早，多采用分散式小型生物膜、人工湿地组合工艺。国外学者重点研究低负荷、低能耗生物处理技术，通过精准曝气、分段碳源投加实现高效脱氮除磷；同时建立标准化简易运维体系，利用物联网小型传感器实现远程水质监控。但国外村镇人口密度、污水水质、运维经费与我国山东乡镇差异较大，成套工艺引进存在建设与运维成本过高问题，难以直接本土化应用。

（二）国内研究现状

国内学者围绕城市大型污水处理厂 A²/O、MBR 工艺优化研究成果丰富。针对乡镇小型污水设施，现有研究主要分为三类：一是人工湿地 + 生化组合工艺开发；二是微生物菌剂强化脱氮除磷；三是智能运维监控系统搭建。

山东省内相关研究多集中于县域污水处理厂整体规划，针对单座 50～500m³/d 小型站点的参数精细化优化、低成本改造方案研究较少。多数乡镇污水站仍沿用简化 AO 工艺，存在内回流比、曝气时长、污泥回流比参数凭经验调控，缺乏实测数据支撑，出水总磷、总氮波动大。现有文献缺少结合山东北方冬季低温、村镇污水碳源不足特点的针对性优化方案，为本研究留下研究空间。

（三）现有研究不足

1. 针对北方乡镇冬季低温工况下小型生化工艺调控研究较少；

2. 多数优化方案改造投资高，不适用于资金有限的村镇小型站点；

3. 缺少结合本地实际运维人员技术水平的简易操作优化措施；

4. 对污泥减量化、就地简易处置配套方案研究不足。

四、研究目标、主要研究内容与拟解决关键问题

（一）研究目标

1. 掌握目标乡镇污水处理站进水、出水全年水质变化规律，识别现有工艺运行短板；

2. 通过工艺参数调试，确定适配该站点的曝气时长、回流比、碳源投加最优运行参数；

3. 提出低成本工艺优化方案与日常运维管控细则，稳定出水达到一级 A 排放标准；

4. 形成一套可复制、适合山东乡镇小型污水站的低成本运行优化技术方案。

（二）主要研究内容

1. 目标污水处理站基础资料调研：处理规模、现有 A/O 工艺构筑物参数、设备配置、日常运维记录、历年水质监测数据；

2. 连续 3 个月水质取样监测：COD、BOD₅、NH₃-N、TN、TP、SS 等指标，分析进水水质波动特征与冬季低温污染去除难点；

3. 现有工艺运行问题诊断：曝气过量 / 不足、内回流不合理、污泥沉降性能差、碳源缺失、污泥堆积等问题；

4. 多组工艺参数对比试验：调整曝气周期、污泥回流比、硝化液回流比、外加碳源投加量，对比各组污染物去除效率；

5. 工艺优化方案设计：分短期免改造参数调控方案、低成本局部改造方案两部分；

6. 配套运维管理措施、污泥就地减量处置方案制定；

7. 优化前后运行成本、处理效果对比分析，总结北方乡镇小型污水站通用优化策略。

（三）拟解决关键问题

1. 北方冬季低温条件下生化系统脱氮效率偏低问题；

2. 村镇生活污水 C/N 比不足，总磷、总氮难以同步达标；

3. 传统连续曝气能耗高，乡镇站点运行电费成本居高不下；

4. 运维人员专业能力不足，缺乏标准化简易操作流程。

五、研究方法与技术路线

（一）研究方法

1. 文献研究法：检索 CNKI、万方、生态环境部标准文件，梳理村镇污水工艺优化、低温生化处理相关文献，奠定理论基础；

2. 实地调研法：实地走访目标乡镇污水站，收集构筑物图纸、设备台账、运维日志，现场记录运行工况；

3. 实验监测法：每周定点采集进水、缺氧池、好氧池、沉淀池出水水样，实验室检测常规污染指标；

4. 对比试验法：设置多组不同运行参数，对比 COD、氨氮、总氮、总磷去除率，筛选最优工况；

5. 成本分析法：统计优化前后电耗、药剂、污泥处置费用，测算综合运行成本变化；

6. 案例分析法：以该污水站为典型案例，提炼适用于山东同类小型站点的优化对策。

（二）技术路线

文献查阅→现场调研、资料收集→水质连续监测、现状问题诊断→分组工艺参数调试试验→数据分析、最优参数确定→编制短期调控 + 低成本改造优化方案→配套运维管理、污泥处置措施→运行效益对比分析→论文撰写、修改定稿

六、研究难点与解决措施

1. 难点 1：冬季低温微生物活性下降，脱氮试验数据波动大

   解决措施：延长监测周期，增加平行水样检测，对比不同保温、间歇曝气调控方案效果；

2. 难点 2：乡镇污水进水水量、水质昼夜波动大，干扰试验结果

   解决措施：分早中晚三个时段取样，取日均指标进行对比分析；

3. 难点 3：无资金进行大规模构筑物改造，优化方案受限

   解决措施：优先从运行参数、操作制度入手，仅提出少量低成本配件改造方案，贴合乡镇实际资金条件。

七、论文进度安排（函授成人本科适配）

1. 第 1–2 周：确定选题、查阅文献，完成开题报告撰写与导师审核；

2. 第 3–6 周：现场调研、设备与水质基础数据收集，整理文献综述；

3. 第 7–14 周：水样采集、指标检测、多组工艺对比试验，整理监测数据；

4. 第 15–18 周：数据统计分析，设计工艺优化方案，完成论文初稿；

5. 第 19–21 周：根据导师意见修改论文，完善图表、补充数据；

6. 第 22–23 周：论文定稿、查重、格式调整，准备答辩。

八、预期成果与创新点

（一）预期成果

1. 完整本科毕业论文 1 篇（字数≥8000 字）；

2. 目标乡镇污水站全年水质监测数据表、工艺参数对比试验图表；

3. 一套面向乡镇运维人员的简易工艺运行操作手册；

4. 适合山东北方小型村镇污水站低成本工艺优化实施方案。

（二）创新点

1. 贴合山东北方冬季低温、村镇污水碳源不足的地域特点，针对性开展间歇曝气、精准碳源投加优化试验；

2. 不依赖大型构筑物改造，仅通过运行参数调整实现污染物稳定达标，方案投资低、落地性强；

3. 结合基层运维人员技术水平，配套简单标准化操作流程，兼顾治理效果与长期运维可行性。

九、参考文献（示例）

[1] 张自杰。排水工程（下册）[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2015.[2] 生态环境部。城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002)[S].[3] 李军，杨秀山。乡镇小型生活污水处理技术研究进展 [J]. 环境工程学报，2022,16 (5):1721-1734.[4] 王磊。山东省村镇分散式污水处理设施运行现状及优化对策 [J]. 山东环境，2023 (04):45-49.[5] 刘雪，陈宇。低温条件下 A/O 工艺脱氮除磷参数优化研究 [J]. 水处理技术，2021,47 (9):112-116.[6] 崔福义。农村生活污水低成本处理技术与运维模式 [M]. 北京：化学工业出版社，2024.[7] 赵健。间歇曝气工艺在小型乡镇污水站中的应用研究 [D]. 济南：齐鲁工业大学，2023.[8] 周建军。北方村镇污水碳源不足强化脱氮技术研究 [J]. 环境科学与技术，2022,45 (8):156-163.

十、开题报告审核意见（导师填写栏）

选题贴合环境工程专业培养目标，立足山东省乡镇污水治理实际，研究内容完整、研究方法可行，工作量符合成人本科毕业论文要求，研究思路清晰，具备实地调研与试验条件，同意开题。

指导教师签字：__________日期：__________

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