印染废水处理定稿设计论文.docx
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印染废水处理定稿设计论文
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1摘要
针对印染废水的水质特点，本文采用水解酸化与接触氧化相结合的生化工艺对废水进行处理。
水解酸化和好氧接触设计停留时间均为10h，运行结果表明，水解酸化单元可有效提高废水的可生化性，废水经水解酸化后BC值可从0．2～0．3提高至0．4左右，有效保证了好氧接触处理效果。
根据环保监测结果，COD一般在80mgL，BOD，在10mgL以下，COD去除率80％以上，BOD，去除率90％以上。
废水处理厂设计规模3500m3d，其现今的设计水质水量为
Q=3500m3dCOD=2370mgLBOD5=720mgLPH=12.40
SS=574㎎L色度512倍。
经处理后，应达到下列出水水质：
COD≤100mgL，BOD≤25mgL，色度≤40倍，pH在6～9，SS≤70mgL,达污水排放一级标准。
经设计可知COD=88.5%,ηBOD=96%,ηSS=98.6%,色度89.5%。
经技术经济分析，此方案投资总额430万元，废水处理成本为0.97元m3，有着良好的经济效益和社会效益。
且节约用地、提高绿化、降低能耗的理念在设计中得到充分的实践，符合新时代环保的要求。
关键词：
纺织印染废水，水解酸化,生物接触氧化
ABSTRACT
Aimingatthecharacteristicsofprintinganddyeingwastewater,abiochemicaltechnologicalprocessofintegratingcontactoxidationwasappliedtotreatmentoftheprintinganddyeingwastewater;theHRTforthebothwere10hrespectively.Theoperatingresultsshowedthesectioncouldimprovethebiochemicaldegradabilityeffectively;after,thewastewater＇sBCvaluecouldrisetoabout0.4from0.2-0.3,effectivelyensuringthetreatingeffectofaerobiccontact.Accordingtothemonitoringresultsbythedepartmentofenvironmentalprotection,CODandBOD5werebelow80mgLand10mgLrespectively;CODandBOD5removalrateswereover80%andover90%respectively.
Theliquidwasteprocessingfactorydesignsscale3500m3d,itsrawwaterfluidmatteraccordingtosquareandpresentproductionscaleinfactoryanddevelopmentrequest,afterwithfactorysquare,nativeenvironmentalprotectionsectionconsultationcertainfollowingdesignfluidmatteramountofwater:
Q=3500m3dCOD=2370mgLBOD5=720mgLPH=12.40SS=574㎎lColordegree512times.
Afterthefollowingawaterfluidmatter:
COD≤100mgL，BOD≤25mgL，Ph=6～9，SS≤70mgL，Colordegree≤40times，reachingthedirtywaterexhaustsaclassstandard.
ThroughdesignthenCOD=88.5%,ηBOD=96%,ηSS=98.6%,colorisa89.5%.Wasanalyzedbytechniqueeconomy,thisprojectinvestmenttotalamount4，yuan,liquidwasteprocessingcostis0.97yuanm3,turn,loweringcanconsumeofprincipleisindesignfulfillmentgettingwell,meettherequestofthemodern.
Keywords:
textileprintingwastewaterreactor，organismcontactoxidizes
前言…………………………………………………………………………………6
第一章设计任务书………………………………………………………………7
1.1毕业设计题目…………………………………………………………………7
1.2毕业设计目的…………………………………………………………………7
1.3毕业设计任务…………………………………………………………………7
1.4毕业设计成果…………………………………………………………………7
1.5原始资料………………………………………………………………………8
第二章废水的处理方案和工艺流程……………………………………………9
2.1废水性质………………………………………………………………………9
2.2方案确定……………………………………………………………………9
2.3工艺流程………………………………………………………………………11
2.4预计处理效果…………………………………………………………………12
第三章各构筑物的设计与计算……………………………………………………14
3.1格栅和筛网……………………………………………………………………14
3.2调节池…………………………………………………………………………16
3.3水解酸化池……………………………………………………………………20
3.4生物接触氧化池………………………………………………………………21
3.5竖流式二沉池………………………………………………………………26
3.6混凝反应池…………………………………………………………………29
3.7斜板沉淀池……………………………………………………………………32
第四章污泥的处理与处置………………………………………………………36
4.1污泥浓缩………………………………………………………………………36
4.2污泥脱水机房…………………………………………………………………37
4.3污泥管道………………………………………………………………………39
第五章平面与高程布置……………………………………………………………40
5.1平面布置………………………………………………………………………40
5.2高程布置………………………………………………………………………42
第六章工程项目概预算……………………………………………………………47
6.1工程投资概预算………………………………………………………………48
6.2劳动定员、运行管理…………………………………………………………51
总结………………………………………………………………………………53
参考文献…………………………………………………………………………54
致谢………………………………………………………………………………55
前言
随着染料纺织工业的迅速发展，染料品种和数里日益增加，印染废水已成为水系环境重点污染源之一。
据不完全统计，全国印染行业每年排放印染废水约有0.6×109m3，而其中大部分皆未能实现稳定达标排放。
主要问题是:
印染废水量大，成分复杂，生物难降解物多，脱色困难，运行费用高等
印染废水主要来自退浆、煮幼是、漂白、丝光、染色、印花、整理工段。
生产工段的特点决定了印染废水具有”高浓度、高色度、高pH、难降解、多变化‘，五大特征。
针对印染废水的五大特征日前国内对印染废水的生化处理工艺通常采用“水解酸化+好氧氧化”工艺。
20世纪80年代开发的水解酸化工艺，能使废水中的部分有机物得到降解，分子量明显减小，生物降解性能明显提高.能提高后续的好氧处理效果，尤其对悬浮性COD去除率较高，经水解处理后，溶解性有机物比例发生了变化，水解出水溶解性COD比例可提高一倍。
此外，该工艺可减少系统污泥产最，便于维护管理.当处理要求不高时，好氧处理可优选接触氧化法，以节省资金且操作管理方便.
本文将介绍以水解酸化+生物接触氧化为主的处理工艺处理印染废水的工程实例.
第一章设计任务书
1.1毕业设计题目
3500m3d印染废水处理工程设计
1.2毕业设计目的
综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能，对污水处理工程进行设计，分析解决实际问题，进行工程师所必需的综合训练，在不同程度上提高研究、查阅文件、撰写论文或设计说明书、计算书及工程设计绘图的能力。
1.3毕业设计任务
根据印染废水的特点及相关资料进行废水处理工程设计，具体内容有：
1、污水处理工艺设计；2、污水处理构筑物设计；3、污泥处理构筑物设计。
1.4毕业设计成果
1、污水处理厂总平面布置图，1张；
2、管线布置图，1张；
3、高程布置图，1张；
4、各单项处理构筑物工艺施工图及细部详图2～3张；
5、工程设计说明书及计算书各一份。
1.5原始资料
1、进水水量：
3500m3d。
2、进水水质：
该染整有限公司废水主要来自生产过程中的煮炼、漂白、染色及整理等工段，使用的主要染料为：
分散染料占70%，活性、直接及其它染料占30%。
使用的助剂有：
纯碱、元明粉、柔软剂、洗涤剂、双氧水、硫酸等。
其生产工序为：
坯布-煮炼-漂白-染色-整理-成品。
排水水质状况为：
COD=2370mgLBOD5=720mgLSS=574mgL色度=512倍
pH=12.40
3、排放标准：
出水水质达到《纺织染整工业废水排放标准》（GB）规定的一级排放标准。
4、气象与水文资料：
风向：
主导风向SE。
水文：
全年降雨量为1000mm；
全年最高气温40℃，最低-8℃，年平均气温为8℃。
极限冻土深度为60cm。
5、厂区地形：
污水处理厂选址区域地势平坦，平均地面标高为80.00m（黄海绝对标高）。
厂区征地面积约200m×200m。
接纳管道管底标高比污水厂地平面低3m。
地下水位-8m。
第二章废水的处理方案和工艺流程
2.1废水性质
2.1.1废水来源
该厂生产废水主要来自前处理及染色两个工序，前处理一般包括退浆、煮炼、丝光、漂白等。
棉及棉纺织、机织产品在制成织物时，为使丝线光滑，并提高其强度和耐磨性能，需对线纱进行上浆。
而在织物染色前，为使纤维和染料更好的亲和合，又需将织物上的浆料退掉，产生退浆废水。
退浆废水有一定的粘性、且呈碱性、有机污染物含量随浆料品种而异，一般都较高。
其中化学PVA属于难生物降解物质。
煮炼、丝光均在碱性条件下进行，以去除织物纤维上含有的草刺、果胶、蜡脂等，并使织物的纹络更清晰，其产生的废水呈碱性、有机污染物含量亦比较高。
棉及棉混纺织物染色所用染料主要为：
活性染料，使用的助剂主要有：
烧碱、纯碱、硫酸、食盐、表面活性剂、匀染剂等。
2.1.2废水特点
废水成分复杂、水质水量变化大；有机物浓度高、色度深，碱性高；废水中除含有残余染料、助剂外还含有一定量的浆料。
2.2方案确定
通常印染废水的处理方法有：
物理法、化学法、生物法等。
其中物理法处理效果较差；化学法所需投加药剂量大，但投资占地省；生物法是一种较为普遍的处理方法。
目前，国内外对印染废水以生物处理为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占大多数。
而随着染料浆料的成分日益复杂，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标。
此外，好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。
由于上述原因印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视。
而随着废水排放标准要求越来越严格，单独的生物处理难以达到排放要求。
结合实际情况，采用生物处理为主，再辅以化学处理技术，组成一个完整的综合治理流程，既保留了生物处理方法可去除较大量有机污染物和一定颜色的能力、且基本稳定的特点又发挥了物理化学法去除颜色和剩余有机污染物能力的特点，而且运行成本相对较低。
本设计采用厌氧水解酸化处理技术作为好氧生物处理工艺的预处理，共同组成厌氧水解——好氧的生物处理——混凝沉淀工艺。
好氧生物处理方法主要有AO法、生物接触氧化法。
水解酸化——AO工艺——混凝沉淀：
废水经调节池进入水解酸化池，水解池中接触填料。
由于废水中含有染料等难降解的物质，且色泽较深，在水解酸化池中，利用厌氧型兼性细菌和厌氧菌，将废水中高分子化合物断链成低分子链，复杂的有机物转变为简单的有机物，从而改善后续的好养生化处理条件。
实践表明，水解酸化处理单元对活性染料废水具有较好的脱色作用。
厌氧—好氧处理工艺，它在传统的活性污泥法好氧池前段设置了缺氧池，是微生物在缺氧、好氧状态下交替操作进行微生物筛选，经筛选的微生物不但可有效去除废水中的有机物，而且抑制了丝状菌的繁殖，可避免污泥膨胀现象。
在生化处理后串联混凝沉淀物化处理系统，可进一步脱色和去除水中的COD，以确保处理水水质达标排放。
水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀：
水解酸化将污水中的染料、助剂、纤维类等难降解的苯环类或长链大分子物质分解为小分子物质，同时有效降解废水中的表面活性剂，较好的控制后续好氧工艺中产生的泡沫问题。
经水解酸化器处理后的出水进入接触氧化池。
接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分悬浮生长于水中，兼有活性污泥和生物滤池的特点。
废水经水解和接触氧化处理后采用混凝沉淀工艺进一步去除色度和降低废水中的COD值。
AO法与接触氧化池在BOD去除率大致相同的情况下，前者BOD体积负荷可高5倍，所需处理时间只有后者的15。
根据实际经验，接触氧化法具有BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。
维护管理方便，工艺操作简便，基建费用低。
由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。
其污泥产量远低于活性污泥法。
延时曝气——混凝沉淀：
可以得到高质量的出水，混凝剂投量小设备简单污泥量较小，但流程复杂，占地面积大，基建和运行费用较高。
综上所述，确定厌氧水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀组合方案。
2.3工艺流程
2.3.1具体工艺流程如下：
2.3.2流程说明
废水通过格栅、筛网去除较大的悬浮物和漂浮物后进入调节池,在此进行水量的调节和水质的均衡，同时加酸中和，然后用泵提升至水解酸化池,该池仅控制在酸性发酵阶段,以提高废水的可生化性;水解酸化出水流入接触氧化池,在接触氧化池内经微生物作用去除绝大部分的有机物和色度后入沉淀池,沉淀池的污泥部分回流到水解酸化池,在池内进行增溶和缩水体积反应,使剩余污泥大幅减少,剩余污泥经浓缩后可直接脱水。
为了得到更好的水质,生化出水再经混凝沉淀进行深度处理,达标排放。
二沉池的剩余污泥经浓缩后进入消化，浓缩后的污泥进行浓缩、脱水，泥饼外运，浓缩池的上清液及脱水的滤液则回流至污水处理系统。
2.4预计处理效果
表2-1各处理单元处理效果预测
CODcr
BOD5
SS
油脂
PH
隔油沉淀池
进水mgL
7000
3600
800
400
11
出水mgL
5950
3240
640
40
7～8
去除率%
15
10
20
90
——————
气浮池
进水mgL
5950
3240
640
40
7～8
出水mgL
4165
2430
128
16
7～8
去除率%
30
25
80
60
——————
UASB
进水mgL
4165
2430
128
16
7～8
出水mgL
416.5
294
128
14.4
7～8
去除率%
90
88
0
10
——————
生物接触氧化池
进水mgL
416.5
294
128
14.4
7～8
出水mgL
100
23.5
128
13
7——8
去除率%
76
92
0
10
———
CODcr
BOD5
SS
色度
PH
二沉池
进水mgL
100
23.5
128
13
7～8
出水mgL
80
20
50
10
7～8
去除率%
20
15
61
33
——————
标准
———
100
25
70
40
6～9
总去除率
———
88.5﹪
96.0﹪
98.6﹪
89.5﹪
第三章各构筑物的设计与计算
3.1格栅和筛网
格栅和筛网作为废水的预处理设备，常设置在污水处理工艺流程中的核心处理设施之前，用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。
3.1.1格栅的设计参数
（1）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
人工清除25～40mm
机械清除16～25mm
最大间隙40mm
（2）在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅（每日栅渣量大于
0.2m3）,一般应采用机械清渣。
（3）格栅倾角一般用45°～75°。
（4）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。
（5）过栅流速一般采用0.6～1.0ms,栅前流速一般为0.4～0.9ms。
3.1.2各部分具体计算
1）栅条间隙数n
设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=1ms，栅条间隙宽度b=0.02m，格栅倾角α=60°
n=Qmaxsina½bhv==8.1个取9个
其中：
Qmax————最大设计流量（m3s）
Qmax=3500×=0.07m3s
2）栅槽宽度B
栅条断面为锐边矩形断面，栅条宽度s=0.01m
B=s·（n-1）+b·n=0.01×（9-1）+0.02×9=0.26m
3）进水渠道渐宽部分的长度L1
设进水渠道宽B1=0.11m，其渐宽部分展开角度α1=20°，则进水渠道内的流速v=Qmax·m2）。
（3）所需筛网面积A
水力负荷：
q=2.0m3（min·m2），Qmax=6370m3d=4.42m3min
面积：
F=Qmaxq=4.422.0=2.21m2，设计取F=2.2m
3.2调节池
纺织印染厂由于其特有的生产过程，造成废水排放的间断性和多边性，是排出的废水的水质和水量有很大的变化。
而废水处理设备都是按一定的水质和水量标准设计的，要求均匀进水，特别对生物处理设备更为重要。
为了保证处理设备的正常运行，在废水进入处理设备之前，必须预先进行调节。
为了调节水质，在调节池底部设置搅拌装置，常用的两种方式是空气搅拌和机械搅拌，选用空气搅拌，池型为矩形。
3.2.1加酸中和
废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水
PH为11，即[OH-]=10-3moll,加酸量Ns为
Ns=Nz·a·ka=6370×103×10-3×40×10-3×1.24×1.124×1=14.48kg=0.14m3s
式中D0——每立方米污水需氧量，3.5m3m3
2）空气干管直径d
d=（4Dv）12=[4×0.14（3.14×12）]12=0.122m,取125mm。
校核管内气体流速v‘=4Dd2=4×0.14（3.14×0.1252）=11.4ms
在范围10～15ms内。
3）支管直径d1
空气干管连接两支管，通过每根支管的空气量q
q=D2=0.142=0.07m3s
则只管直径d1=（4qv1）12=[4×0.07（3.14×6）]12=0.122m,取125mm，校核支管流速v1‘=4qd12=4×0.07（3.14×0.1252）=5.71ms
在范围5～10ms内。
4）穿孔管直径d2
沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管，靠近穿孔管的两侧池壁各留1m，则穿孔管的间距数为（L-2×1）2=（28-2）2=13,穿孔管的个数n=（13+1）×2×2=56。
每根支管上连有28根穿孔管。
通过每根穿孔管的空气量q1，q1=q28=0.0728=0.0025m3s
则穿孔管直径d2=（4q1v2）12=[4×0.0025（3.14×8）]12=0.02m，取25mm，校核流速v2‘=4q1d22=4×0.0025（3.14×0.0252）=5.1ms
在范围5～10ms内。
5）孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45°处，并交错排列，孔眼间距b=50mm，孔径=3mm，每根穿孔管长l=2m，那么孔眼数
m=lb+1=20.05+1=41个。
孔眼流速v3=4q12m=4×0.0025（3.14×0.0032×41）=8.63ms,符合5～10ms的流速要求。
6）鼓风机的选型
①空气管DN=125mm时，风管的沿程阻力h1
，风压7.08KPa
查得：
SR型罗茨鼓风机主要用于水处理，气力输送，真空包装，水产养殖等行业，以输送清洁不含油的空气。
其进口风量1.18～26.5m3min,出口升压9.8～58.8kPa,该机显著特点是体积小，重量轻，流量大，噪声低，运行平稳，风量和压力特点优良。
查阅《给水排水设计手册》11册常用设备P485。
结合气量1.75×104m3d，风压7.08KPa进行风机选型，查《给水排水设计手册》11册，选SSR型罗茨鼓风机，型号为SSR—150
表3-1SR型罗茨鼓风机规格性能
型号
口径
A
转速
rmin
风量
m3min
压力
kPa
轴功率Kw
功率
Kw
生产厂
SSR-150
150
970
15.20
9.8
5.58
7.5
章丘鼓风机厂
3.3水解酸化池
3.3.1介绍
水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。
它取代功能专一的初沉池，对各类有机物去除率远远高于传统初沉池。
因此，从数量上降低了后续构筑物的负荷。
此外，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的好氧处理，可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程。
3.3.2池体积算
1）池表面积F
F=Qmaxq=（637024）×1.0=265.4m2
其中Qmax————最大设计流量（m3=L0.3=220.3=73
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