1500m3每天印染废水处理工艺设计说明.docx
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1500m3每天印染废水处理工艺设计说明
某纺织印染企业废水处理方案设计
1总论
1.1简介
纺织印染行业是工业废水排放大户，据估算，全国每天排放的废水量约（3-4）×106m3，且废水中有机物浓度高，成分复杂，色度深，pH变化大，水质水量变化大，属较难处理工业废水。
某企业拟新建以腈纶本色纱为主的棉化纤纺织及印染精加工项目。
根据《建设项目管理条例》和《环境保护法》之规定，环保设施的建设应与主体工程“三同时”。
受该企业委托，我们提出了该项目的废水处理方案，按本方案进行建设后，可确保废水的达标排放，能极减轻该项目外排废水对某县的不利影响。
1.2方案设计依据
①《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92。
②《室外排水设计规》GBJ14-87。
③《建筑给排水设计规》GBJ15-87。
④国家相关法律、法规。
⑤委托方提供的有关资料。
⑥其它同类企业废水处理设施竣工验收监测数据等。
1.3方案设计原则
①本设计严格执行国家有关法规、规，环境保护的各项规定，污水处理后必须确保各项出水水质指标均达到污水综合排放标准。
②采用先进、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。
③设备选型兼顾通用性和先进性，运行稳定可靠，效率高，管理方便，维修维护工作量少，价格适中。
④系统运行灵活，管理方便，维修简单，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。
⑤设计美观，布局合理，与周围环境统一协调。
⑥尽量采取措施减小对周围环境的影响，合理控制噪声，气味，妥善处理与处置固体废弃物，避免二次污染。
1.4设计围
①污水处理站污水、污泥处理工艺技术方案论证。
②污水处理站工程容的工艺设备、建筑、结构、电气、仪表和自动控制等方面的工程设计及总平面布置。
③工程投资预算编制。
2工程概况
2.1废水来源及特点
该企业的工业废水主要来自退浆、煮炼、漂白（合称炼漂废水）和染色、漂洗（合称印染废水）工段，各工段废水特点如下：
①退浆废水
退浆是利用化学药剂去除纺织物上的杂质和浆料，便于下道工序的加工，此部分废水所含杂质纤维较多。
以往由于纺织厂用淀粉为原料，故废水中BOD5浓度很高，是整个印染废水中BOD5的主要来源，使废水中B/C比较高，往往大于0.3，适宜生化，但随着科技的进步，印染厂所用浆料逐步被CAM/PVA所代替，从而使废水中BOD5下降，CODcr升高，废水的可生化性降低。
②煮炼废水
煮炼工序是为了去除织物所含蜡质、果胶、油剂和机油等杂质，使用的化学药剂以烧碱和表面活性剂为主，此部分废水量大，碱性强，CODcr、BOD5高，是印染废水中主要的有机污染源。
③漂白废水
漂白主要是利用氧原子氧化织物中的着色基团，达到织物增白的目的，漂白废水中一般有机物含量较低，使用的漂白剂多为双氧水。
④染色废水
染色工艺是本项目的支柱工艺，在此过程中，使用直接、分散等染料和各种助剂，从而使染色工艺成为复杂工艺，也使染色废水水质呈现出复杂多样性。
一般而言，染色废水碱性强，色泽深，对人体器官刺激大，BOD5、CODcr浓度高，废水中所含各种染料、表面活性剂和各种助剂是印染废水中最大的有机物污染源。
⑤漂洗废水
其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料、表面活性剂、甲醛等。
2.2废水的水质水量及处理后排放标准
①废水的水质水量
废水量
1300m3/d
COD
1000-1200mg/l
SS
200-300mg/l
色度
600-800倍
PH
8-10
BOD
300mg/l
②废水处理后排放标准
根据《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92中的一级排放标准。
COD
≤100mg/l
SS
70mg/l
色度
≤40倍（稀释倍数）
pH
6-9
最高允许排水量
2.5m3/百米布（幅宽914mm）
BOD
25mg/l
3工艺流程
3.1工艺流程的选定
该企业废水COD高，色度大，PH值高，悬浮物多并不易直接生化处理，因此采用水解酸化+接触氧化+混凝沉淀，并与物理、化学法串联的方法处理该废水。
3.2工艺流程图
根据上述处理工艺分析，确定工艺流程图如图
工艺流程图
3.3工艺流程说明
①印染废水首先通过格栅，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。
②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。
③印染废水中含有大量的溶解度较好的环状有机物，其生物处理效果一般，因此选择酸化水解工艺。
酸化水解工艺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、去除易降解有机物，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。
④生物接触氧化也称淹没式生物滤池，其反应器设置填料，经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接触，在生物膜的作用下，大部分有机物被消耗，废水得到净化。
⑤废水悬浮物较高及色度较深，因此选择混凝沉淀，去除悬浮物和色度，使出水的水质指标相对稳定。
这里选用竖流式沉淀池，其排泥简单，管理方便，占地面积小。
⑥对于还有少量颜色的废水很难通过混凝沉淀及生物处理脱色，为保险起见，在生物处理后增加化学氧化系统。
4构筑物的设计与计算
4.1设计规模说明
印染废水约为1300t/d，设计处理规模为1500t/d。
污水的平均流量Q平均＝
＝
＝0.01736m3/s
设计流量：
Q=0.01736m3/s=17.36L/s
取流量总变化系数为:
KZ=
=1.97
最大设计流量：
Qmax=Kz×Q=1.97×0.01736m3/s=0.034m3/s=125m3/h
4.2构筑物的设计与计算
4.2.1格栅
1格栅间隙数
≈18
Qmax—最大废水设计流量0.034m3/s
α—格栅安装倾角60o
h—栅前水深0.3m
b—栅条间隙宽度取10mm
υ—过栅流速0.6m/s
2格栅的建筑宽度B
取栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度B=
B=0.01（18－1）＋0.01×18=0.35m
进水渠宽度B1
B1=
=
=0.19m
③栅前扩大段
L1
α1—渐宽部分的展开角，一般采用20o。
④栅后收缩段
L2=0.5×L1=0.11（m）
⑤通过格栅的水头损失h1，m
h1=h0
k
式中:
h1--设计水头损失，m
h0--计算水头损失，m
g--重力加速度，m/s2
k--系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3。
ξ--阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42。
=0.12（m）
⑥栅后槽总高度H
H=h+h1+h2=0.3+0.12+0.3=0.72
（m）
h—栅前水深
h1—格栅的水头损失
h2—栅前渠道超高，—般取0.3m
⑦格栅的总长度L
L
式中：
L1—栅前扩大段
L2—栅后收缩段
——栅前渠道深度，
（m）
⑧每日栅渣量W，m3/d
式中，W—为栅渣量，取0.10m3/103m3污水，那么
W
=0.15（m3/d）<0.2（m3/d），所以手动清渣。
格栅水力计算示意图
⑨格栅机的选型
参考《给水排水设计手册》，选择NC-300式格栅除污机，其安装倾角为60°，进水流速＜1m/s,栅条净距5～20mm。
4.2.2调节池的设计
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，这里采用穿孔空气搅拌，气水比为3.5：
1。
池型为矩形。
废水停留时间t=8h。
1池体积算
①.调节池有效体积V
V=Qmax×t=125m3/h×8h=1000m3
②.调节池尺寸
设计调节池平面尺寸为矩形，有效水深为5米，则面积F
F=V/h=1000m3/5m=200m2
设池宽B=10m，池长L=F/B=200/10=20m,
保护高h1=0.3m，则池总高度H=h+h1=5+0.6=5.3m
调节池尺寸：
L×B×H=20m×10m×5.3m
2布气管设置
①.空气量D
D=D0Q=3.5×1500=5250m3/d=3.65m3/min=0.06m3/s
式中D0——每立方米污水需氧量，3.5m3/m3
②.空气干管直径d
d=（4D/
v）1/2=[4×0.06/（3.14×12）]1/2=0.0798m,取80mm。
v：
拟定管气体流速
校核管气体流速
v=4D/
d2=4×0.06/（3.14×0.082）=11.9m/s
在围10～15m/s，满足规要求。
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=D/2=0.06/2=0.03m3/s
则支管直径
d1=（4q/
v1）1/2=[4×0.03/（3.14×6）]1/2=0.0798m,取80mm
校核支管流速
v1‘=4q/
d12=4×0.03/（3.14×0.082）=5.97m/s
在围5～10m/s，满足规要求。
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=（20-2）/2=9,穿孔管的个数n=（9+1）×2×2=40。
每根支管上连有20根穿孔管，通过每根穿孔管的空气量q1，q1=q/20=0.03/20=0.0015m3/s
则穿孔管直径d2=（4q1/
v2）1/2=[4×0.0015/（3.14×8）]1/2≈0.015m，取15mm
校核流速
v2‘=4q1/
d22=4×0.0015/（3.14×0.0152）=8.5m/s
在围5～10m/s。
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=l/b+1=2/0.05+1=41个。
孔眼流速v3=4q1/
2m=4×0.0015/（3.14×0.0032×41）=5.18m/s,符合5～10m/s的流速要求。
3鼓风机的选型
①空气管DN=80mm时，风管的沿程阻力h1
h1=iL
T
P
式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册
L——风管长度，m
T——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00
P——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0
风管的局部阻力
h2=
v2
/2g
式中
——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册
v——风管中平均空气流速，m/s
——空气密度，kg/m3
②空气管DN=15mm时，风管的沿程阻力h1
h3=iL
T
P
式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，
L——风管长度，m
T——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00
P——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0
风管的局部阻力
h4=
v2
/2g
式中
——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册
v——风管中平均空气流速，m/s
——空气密度，kg/m3
③风机所需风压为h1+h2+h3+h4=H。
综合以上计算，鼓风机所需气量3.6m3/min，风压HKPa。
结合气量5.2×103m3/d，风压HKPa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
r/min
风量
m3/min
压力
kPa
轴功率Kw
功率
Kw
生产厂
SSR-150
150
970
5.20
9.8
5.58
7.5
章丘鼓风机厂
4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值为8-10（取10计算），即:
[OH-]=10-4mol/l
加酸量Ns为Ns=Nz×a×k
=（125×103）l/h×10-4mol/l×（40×10-3）kg/mol×1.24×1.1=0.682kg/h
其中Ns——酸总耗量，kg/h；
Nz——废水含碱量，kg/h；
a——酸性药剂比耗量，取1.24
k——反应不均匀系数，1.1～1.2
配置好的硫酸直接从贮酸槽泵入调配槽，经阀门控制流入调节池反应。
调节池图
4.2.3泵的选择
选用QW150-300I污水泵，其流量为200-250m3/h，扬程为10-13m，转速为980r/min，效率为75%，功率为22kw，电压为380v。
4.2.4水解酸化池
1.有效容积V
V=Qmaxt=125×6=750m3
其中：
Qmax————最大设计流量（m3/h）
t——停留时间，本设计采用6h。
2．有效水深h：
h=vt=1.5×6=9m
v——池水的上升流速，一般控制在0.8～1.8m/h,此处取1.5m/h
3．池表面积F
F=V/h=750/9=83.4m2,取84m2
设池宽B=6m，则池长L=F/B=84/6=14m，池子超高取0.3m，则
水解酸化池尺寸：
L×B×H=14m×６m×9.3m
4.布水配水系统
①配水方式
本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。
查《曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例》其设计参数如下：
管式大阻力配水系统设计参数表
干管进口流速
1.0～1.5m/s
开孔比
0.2﹪～0.25﹪
支管进口流速
1.5～2.5m/s
配水孔径
9～12mm
支管间距
0.2～0.3m
配水孔间距
7～30mm
②干管管径的设计计算
Qmax=0.034m/s
干管流速为1.4m/s,则干管横切面积为：
A=Qmax/v=0.034/1.4=0.025
管径D1=（4A/
）1/2=（4×0.025/3.14）1/2=0.18m
由《给排水设计手册》第一册选用DN=200mm的钢管
校核干管流速：
A=
2/4=3.14×O.22/4=0.0314m2
v1‘=Qmax/A=0.034/0.0314=1.08m/s,介于1.0～1.5m/s之间，符合要求。
③布水支管的设计计算
a．布水支管数的确定
取布水支管的中心间距为0.3m，支管的间距数
n=L/0.3=14/0.3=46.7≈47个，则支管数n=2×（47-1）=92根
b．布水支管管径及长度的确定
每根支管的进口流量q=Qmax/n=0.034/92=0.000370m3/s,支管流速v2=2.0m/s
则D2=（4q/
v2）1/2=[4×0.000370/（3.14×2.0）]1/2=0.0154m,取D2=16mm
校核支管流速：
v2‘=4q/
D22=4×0.000370/（3.14×0.0162）=1.84m/s,在设计流速1.5～2.5m/s之间，符合要求。
④出水孔的设计计算
一般孔径为9～12mm，本设计选取孔径10mm的出水孔。
出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置，从管的横截断面看两侧出水孔的夹角为45°。
又因为水解酸化池的横截面积为6×14=84m2，去开孔率0.2﹪，则孔眼总面积S=84×0.2﹪=0.168m2。
配水孔眼d=10mm，所以单孔眼的面积为S1=
d2/4=3.14×0.012/4=7.85×10-5m2，所以孔眼数为0.168/（7.85×10-5）=2140个，每个管子上的孔
眼数是2140/92=24个。
水解酸化池图
4.2.5接触氧化池
1填料的选择
结合实际情况，选取孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料，其块体规格为800×800×230mm，空隙率为98.7﹪，比表面积为158m2/m3,壁厚0.2mm。
（参考《污水处理构筑物设计与计算》玻璃钢蜂窝填料规格表）
2安装
蜂窝状填料采用格栅支架安装，在氧化池底部设置拼装式格栅，以支持填料。
格栅用厚度为4～6mm的扁钢焊接而成，为便于搬动、安装和拆卸，每块单元格栅尺寸为500mm～1000mm。
3池体的设计计算
（1）设计概述
生物接触氧化池的容积一般按BOD的容积负荷或接触氧化的时间计算，并且相互核对以确定填料容积。
（2）设计计算
①.池子有效容积V
V=Q（La-Lt）/M
则V=1500×（0.3-0.025）/1.5=275m³；
式中：
Q--设计流量Q=1500m³/d
La--进水BOD5La=（250～300）mg/L，取300mg/L；
Lt--出水BOD5Lt≤25mg/L；
M--容积负荷M=1.5kg/（m³·d）,BOD5≤500时可用1.0～3.0kg/（m3·d）,取1.5kg/（m3·d）
②.池子总面积F
F=V/h0，则F=275/3=91.7㎡，取92㎡
h0--为填料高度，一般h0=3m；
③.氧化池总高度H
H=h0+h1+h2+（m-l）h3+h4，则H=3+0.5+0.5+（3-1）×0.3+1.5=6.1m；
h1--保护高取0.5m；
h2--填料上水深取0.5m；
h3--填料层间隔高取0.3m；
h4--配水区高，与曝气设备有关，取1.5m；
m--填料层数取3（层）；
④.氧化池的尺寸
氧化池半径r=（F/
）1/2=（92/3.14）1/2=5.4m
氧化池的尺寸R×H=10.8m×6.1m
⑤.理论接触时间t
t=24Fh0/Q，则t=24×92×3/1500=4.4h；
⑥.污水在池的实际停留时间：
t‘=F（H-h1）/Q=6×15×（6.1-0.5）/125=4.1h
⑦.所需空气量D
D=D。
Q，且D。
=20：
1，则D=1500×20=30000m³/d；
⑧.曝气系统
生物接触氧化池图
4.2.6混凝反应池
1.混凝剂的选择
结合实际情况，对比分析常用混凝剂，选用聚合氯化铝（PAC）。
其特点是：
碱化度比其他铝盐铁盐混凝剂低，对设备腐蚀较小混凝效率高耗药量少絮体大而重，沉淀快。
聚合氯化铝受温度影响小，适用于各类水质。
2.配制与投加
配制方式选用机械搅拌。
对于混凝剂的投加采用湿投法，湿投法中应用最多的是重力投加。
即利用重力作用，将药液压入水中，操作简单，投加安全可靠。
3.混凝池尺寸
①混凝时间T取20min，混凝池有效容积：
V=QmaxT/n60=125×20/（1×60）=42m3
其中Qmax——最大设计水量，m3/h。
Qmax=125m3/h
n——池子座数，1
②混凝池分为两格，每格尺寸L1×B=2.5m×2.5m，总长L=5m。
③混凝池水深：
H=V/A=42/（2×2.5×2.5）=3.5m
混凝池取超高0.3m，总高度为3.8m。
④混凝池尺寸L×B×H=5m×2.5m×3.8m
⑤混凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每格设一台搅拌设备。
为加强搅拌设备，于池子周壁设四块固定挡板。
4.搅拌设备
①叶轮直径取池宽的80﹪，采用2.0m。
叶轮桨板中心点线速度采用：
v1=0.5m/s,v2=0.35m/s；桨板长度取l=1.4m（桨板长度与叶轮直径之比l/D=1.4/2=0.7）；桨板宽度取b=0.12m，每根轴上桨板数8块，外侧各4块。
旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为8×0.12×1.4/（2.5×5）=10.7﹪
四块固定挡板宽×高为0.2×1.2m。
其面积于絮凝池过水断面积之比为4×0.2×1.2/（2.5×5）=7.7﹪
桨板总面积占过水断面积为10.7﹪+7.7﹪=18.4﹪,小于25﹪的要求。
②叶轮桨板中心点旋转直径D0
D0=[（1000-440）/2+440]×2=1440mm=1.44m
叶轮转速分别为
n1=60v1/
D0=60×0.5/（3.14×1.44）=6.63r/min;w1=0.663rad/s
n2=60v2/
D0=60×0.35/（3.14×1.44）=4.64r/min；w2=0.464rad/s
桨板宽厂比b/l=0.12/1.4<1,查阻力系数
表3-4阻力系数
b/l
小于1
1～2
2.5～4
4.5～10
10.5～18
大于18
1.1
1.15
1.19
1.29
1.4
2
=1.10k=
/2g=1.10×1000/（2×9.8）=56
桨板旋转时克服水的阻力所耗功率：
第一格外侧桨板:
N01’=yklw13（r24-r14）/408=4×56×1.4×0.663（14-0.884）/408=0.090kw
第一格侧桨板：
N01”=4×56×1.4×0.963（0.563-0.443）/408=0.014kw
第一格搅拌轴功率：
N01=N01’+N01”=0.090+0.014=0.104kw
同理，可求得第二格搅拌轴功率为0.036kw
③设两台搅拌设备合用一台电动机，则混凝池所耗总功率为
N0=0.104+0.036=0.140kw
电动机功率（取
1=0.75，
2=0.7）：
N=0.140/（0.75×0.7）=0.26kw
混凝反应池
4.2.7竖流式沉淀池计算
（1）中心管面积f
沉淀池的最大水量Qmax=0.034m3/s
f=Qmax/v0=（0.034m3/s）/（0.03m/s）=1.13m2
其中：
Qmax——最大设计流量，m3/s
v0——中心管流速，不大于30mm/s,取30mm/s。
（2）中心管直径d0
d0=（4f/
）1/2=（4×1.13/3.14）1/2=1.2m
（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3
h3=Qmax/v1
d1=0.034/（0.02×3.14×1.35×1.2）=0.33m
在0.25～0.5m之间，符合要求。
其中v1——污水由中心管喇叭口语反射板之间的缝隙流出的速度，取v1=0.02m/s
d1——喇叭口直径，d1=1.35d0
（4）沉淀部分有效断面积F
F=Qmax/kzv=0.034/（1.97×0.0004）=43m2
v——污水在沉淀池中的流速，表面负荷设q为1.5m3/（m2h），则v=1.5m3/（m2h）/3600=0.0004m/s
（5）沉淀池直径D
D=[4（F+f）/
]1/2=[4×（43+1.13）/3.14]1/2=7.5m，取8m。
（6）沉淀池有效水深h2，停留时间t为2h，则
h2=vt=0.0004×2×3600=2.88m，采用3m
D/h=8/3=2.7﹤3，满足要求。
（7）沉淀部分所需总容积：
沉淀池进水ssC1=170mg/l，出水ssC2=70mg/l，污泥含水率P0=99.5%，停留
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