工业废水课程设计终结版43页.docx
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工业废水课程设计终结版43页
课程设计
第1章概述
1.1设计题目
4000m3棉纺染整废水处理工艺初步设计
1.2设计目的
通过本次课程设计，进一步消化工业废水处理工程所学内容，并使学习的知识系统化，培养运用所学理论知识进行初步工程设计的能力。
通过设计了解工程设计的内容、方法、步骤，培养确定工业废水处理工程的设计方案、进行设计计算、绘制工程图纸、使用技术资料、编写设计说明书的能力。
1.3设计任务
某印染有限公司主要经营家用纺织品，产生污水的工序有棉纺的轧卷、煮炼、退浆、染色等工序，分别排放含有浆料、烧碱、双氧水（次氯酸钠）、渗透剂、淀粉酶、染料、食盐、保险粉、碱剂等物质的废水。
设计处理水量为4000m3。
年有效工作日300天，三班制生产，8小时/班。
出水执行《纺织染整工业污染物排放标准》（4287—1992）Ⅰ级标准，并通过当地环保部门审批。
进水水质和出水水质标准如表所示：
项目
指标
5
悬浮物
氨氮
总磷
色度
倍
进水
800
400
400
＜10
＜1
300
12
出水
100
25
70
15
1
40
7
根据印染废水的特点及相关资料进行棉纺染整废水处理工艺初步设计，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设计成果
1、设计说明书一份；
2、计算书一份；
3、设计图纸A2图2张以上，包括高程图和平面布置图
1.5原始资料
1、进水水量：
4000m3。
2、进水水质：
该染整有限公司废水主要来自生产过程中的棉纺的扎卷、前整理煮炼废水、退浆、染色等工段，分别排放含有浆料、烧碱、双氧水（次氯酸钠）、渗透剂、淀粉酶、染料、食盐、保险粉、碱剂等物质的废水。
排水水质状况为：
8005=400400色度=300
12
3、排放标准：
出水水质达到《纺织染整工业废水排放标准》（4278-1992）规定的一级排放标准。
纺织染整工业污染物排放标准》（4287—1992）Ⅰ级标准
项目
指标
5
悬浮物
氨氮
总磷
色度
倍
出水
100
25
70
15
1
40
6~9
1.6设计参考文献及资料
1.《环境工程设计手册》第三编
2.《水污染控制工程》（高等教育出版社高廷耀编著）
3.《水处理工程典型设计实例》（化学工业出版社）
4.《污水处理工艺及工程方案设计》（中国建筑工业出版社）
5.《纺织染整废水处理技术及工程实例》（化学工业出版社陈季华主编）
6.《纺织染整工业废水治理工程技术规范》国家环保部编
第2章棉纺染整工艺产污分析
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、等
2.1产污分析及废水性质
2.1.1退浆
退浆一般是用化学药剂将织物上所携带的浆料去除（毛、丝绸无此步骤），使纤维更好的与染亲和，同时也可以去除织物纤维中部分天然杂质，一般采用碱法退浆。
退浆废水水量少，但污染严重，是染整废水有机物的重要来源。
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。
退浆废水棉织物上的浆料和纤维本身的部分杂质在漂染前必须去除。
退浆废水一般占废水总量的15％左右，污染物约占总量的一半。
退浆废水是碱性的有机废水，含有各种浆料分解物、纤维屑、酸和酶等污染物，废水呈淡黄色。
退浆废水的污染程度和性质视浆料的种类而异：
过去多用天然淀粉浆料，淀粉浆料的5／值为0.3～0.5；目前使用较多的化学浆料（如）的5／值为0.1左右；近年来改性淀粉逐渐有取代化学浆料的趋势，改性淀粉的可生化降解性非常好，5／值为0.5～0.8。
2.1.2煮练
煮炼是将织物在浓碱液中蒸煮，以去除退浆后残留在织物上分子量较大的天然杂质（蜡状物质、果胶和油脂），并时织物具有较好的吸水性。
便于印染过程中染料的吸附与扩散。
煮练液主要是烧碱，并投加硅酸钠或亚硫酸氢钠等助剂作为表面活性剂。
煮练液一般为黑褐色，很高，有机污染物浓度高，达到数千.
2.1.3染色
纯棉或棉混纺织物染色生产工艺：
水↓烧水↓烧水↓烧水↓助剂
↓碱↓碱↓碱↓染料
坯布→烧毛→退浆→→煮炼→→丝光→→→染色→漂洗→整理→成品
染色是将织物从染液浸泡、穿过，使织物染上所需颜色。
染液是将染料和各
种助剂按照一定剂量在水中混合而配置成的。
纯棉织物是在常温下染色,染色过程中一定量染料上染到织物上，剩余染料则排放到废水中。
使用的助剂是为促使染料更好地上染到织物上，并增强染色的牢度，创造一个好的染色环境。
染色中使用的各类助剂最终几乎全部残留在染色残液及其后的漂洗水中。
因此染色排放的废水含有一定量染色残液，与印花相比，污染物浓度较高。
棉织物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。
.
2.2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。
第3章废水的处理方案和工艺流程确定
根据产污分析和废水特点，并结合《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（471-2009）来确定处理方案和工艺流程。
3.1纺织染整工业废水治理工程技术规范（471-2009）
技术规范（471-2009）第6章废水处理工艺设计
3.1.1工艺选择原则（6.1）
6.1.1在工艺设计前，应对废水的水质、水量及变化规律进行全面调查，并进行必要的分析试验。
6.1.2染整废水处理应采用生物处理为主、物化处理为辅的综合处理工艺。
6.1.3工艺路线的选择应根据废水的水质特征、处理后水的去向、排放标准，并进行技术经济比较后
确定。
6.1.4应考虑当地的自然条件选择工艺。
环境温度低的北方地区，不宜采用生物滤池或生物转盘等生
物膜技术；地下水位高、地质条件差的场所，一般不宜选用构筑物深度较大、施工难度较高的工艺。
3.1.2各类染整废水的处理工艺（6.2）
6.2.1棉及棉混纺染整废水可选用以下处理工艺。
（1）混合废水处理工艺：
格栅—调整—调节池—水解酸化—好氧生物处理—物化处理。
（2）废水分质处理工艺：
煮练、退浆等高浓度废水经厌氧或水解酸化后再与其他废水混合处理；碱
减量的废碱液经碱回收再利用后再与其他废水混合处理。
6.2.2毛染整废水宜采用的处理工艺为：
格栅—调节池—水解酸化—好氧生物处理。
洗毛废水应先回收羊毛脂再采用厌氧生物处理＋好氧生物处理，然后混入染整废水合并处理或进入
城镇污水处理厂。
6.2.3丝绸染整废水宜采用的处理工艺为：
格栅—调节池—水解酸化—好氧生物处理。
绢纺精炼废水宜采用的处理工艺为：
格栅—凉水池（可回收热量）—调节池—厌氧生物处理—好氧
生物处理。
缫丝废水应先回收丝胶等有价值物质再进行处理，处理工艺：
格栅、栅网—调节池—好氧生物处理
6
471—2009
—沉淀或气浮。
6.2.4麻染整废水处理根据生物脱胶废水、化学脱胶废水、洗麻废水的水质水量以及与染整废水混合
后的实际水质，宜采用的处理工艺为：
格栅—沉沙池—调整—厌氧生物处理—水解酸化—好氧生物
处理—物化处理—生物滤池。
若麻脱胶废水比例较高，则应单独进行厌氧生物处理或者物化处理后再与染整废水混合处理。
6.2.5涤纶为主的化纤染整废水可选用以下处理工艺：
（1）对含碱减量的涤纶染整废水：
格栅—调整—调节池—物化处理—好氧生物处理。
其中，碱
减量废水应先收对苯二甲酸再混入染整废水。
（2）对涤纶染色废水：
格栅—调整—调节池—好氧生物处理—物化处理。
6.2.6蜡染工艺过程中应减少尿素用量。
由于废水中污染物浓度较高，且含氮量也较高，通常采用水
解酸化＋具有脱氮功能的兼氧、好氧生物处理工艺，具体参数应通过试验确定。
6.2.7采用磷酸盐助剂时，工艺过程中产生的废水应单独进行化学除磷，如进行氢氧化钙（石灰水）
沉淀等。
6.2.8当要求执行特别排放限值时，应进行深度处理。
3.2依据《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（471-2009）确定污水处理方案
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法、生物接触氧化法。
水解酸化——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，从而改善后续的好氧生化处理条件。
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，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值。
法与接触氧化池在去除率大致相同的情况下，前者体积负荷可高5倍，所需处理时间只有后者的1/5。
根据实际经验，接触氧化法具有容积负荷高，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，并结合纺织染整工业废水治理工程技术规范（471-2009）中6.2.1
确定方案为厌氧水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀。
3.3污水处理工艺流程
3.3.1具体工艺流程如下：
3.3.2工艺流程说明
1.首先废水先通过格栅去除较大的悬浮物和漂浮物，然后再通过具有清洗功能的滤网设备，因为废水中棉毛短绒、纤维、纤维凝絮物较多。
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。
因此，接着进入调节池,在此进行水量的调节和水质的均衡，同时起到预处理作用。
《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（471-2009）中规定当废水值小于6或大于9时应采取调整措施，由于该棉纺染整废水12，碱性比较强所以需同时加酸中和。
3.然后用泵提升至水解酸化池。
水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。
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。
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。
4.水解酸化出水经初沉池流入接触氧化池,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二沉淀池。
5.水解酸化池出水再进入二沉淀。
二沉池选用竖流式较合适，其排泥简单，管理方便，占地面积小。
竖流式沉淀池，按池体功能的不同把沉淀池分为进水区、沉淀区、出水区、缓冲区和污泥区等五部分。
废水由中心管上部进入，从管下部溢出，经反射板的阻拦向四周分布，然后在由下而上在池内垂直上升，上升流速不变。
澄清水油池周边集水堰溢出。
污泥贮存在池底泥斗内，由排泥管排出。
6.二沉池出水再进入混凝沉淀池进行深度处理，通过水中加入混凝剂达到去除各种悬浮物，降低出水的浊度和色度，达标排放。
浓缩后的污泥进行脱水，泥饼外运，浓缩池的上清液及脱水的滤液则回流至调节池，也可对水量和水质起到调节作用。
标准
———
100
25
70
40
6～9
总去除率
———
88.5﹪
96.0﹪
98.6﹪
89.5﹪
计算书
第1章各构筑物的设计与计算
1.1格栅和滤网
1.1.1格栅的设计参数
应符合《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（471-2009）中格栅格网技术要求
6.3.1格栅、格网
6.3.1.1格栅栅距应按最大小时废水量设计，粗、细格栅至少各一道。
6.3.1.2处理废水量较大时，宜采用具有自动清洗功能的机械格栅。
6.3.1.3机械格栅应有便于维修时起吊的设施、出渣平台和栏杆。
6.3.1.4棉毛短绒、纤维、纤维凝絮物较多时，应采用具有清洗功能的滤网设备。
6.3.1.5废水中纤维物很多时，应在车间排水口就地去除。
6.3.1.6处理含细粉和短纤维的牛仔服染整、水洗废水时，应先通过沉沙池和滤网设备进行沉沙和过滤处理。
并结合《给排水设计手册.第09册.专用机械》确定格栅的参数和类型
一.格栅栅条间隙应符合下列要求：
人工清除25～40，机械清除16～25，最大间隙40（
二.在大型污水处理厂或泵站前当每日格栅渣量大于0.2m3一般应采用机械清渣设备。
三.格栅倾角一般用45°75°之间的
四.通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。
五.过栅流速一般采用0.6～1.0,栅前流速一般为0.4～0.9。
1.1.2各部分具体计算
一.栅条间隙数n和栅槽宽度B
设栅前水深0.4m，过栅流速1.0，栅条间隙宽度20，格栅倾角α=50°
4000×
=0.08m3
½
8.8个，取整为9
栅槽宽度B
栅条断面为锐边矩形断面，栅条宽度0.01m
·
（1）·0.01×（9-1）+0.02×9=0.26m
二.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0.08/0.4x0.3=0.67,介于0.4～0.9,符合规范要求。
L1=（B1）/2α1=（0.26-0.11）/220°=0.21m
三.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2
L2=L1/2=0.21/2=0.11m
四.通过格栅的水头损失h1
设栅条断面为圆形β=1.79计算水头损失h0=ζ·（v2/2g）·α
阻力系数ζ=β·（）4/3
过栅水头损失：
h1=h0·ζ·（v2/2g）·α·β·（）4/3·（v2/2g）·α·k（其中k为格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3）
代入数据得：
过栅水头损失h1=1.79x（0.01/0.02）4/3x（12/19.6）x350°=0.083m
满足水头损失0.08～0.15的要求
五.栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m
12=0.4+0.083+0.3=0.783m≈0.8m
六.栅槽总长度L
栅前渠道深H12=0.4+0.3=0.7m
l12+0.5+1.0+H1α=0.21+0.11+0.5+1.0+0.750°
=2.41m
七.每日栅渣量W
在格栅间隙20的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.07m3
即w0=0.07m3/1000m3
·w0×86400=0.08××0.07×86400/（1.7×1000）=0.28m3>0.2m3
所以用机械清渣。
1.1.3格栅示意图
如图1-1格栅
1.1.4格栅机的选型
参考《给水排水设计手册》第11册，选择链条旋转背耙式格栅除污机，其安装倾角为50°进水流速1.2,水头损失<19.6,栅条净距15～40。
1.2调节池
纺织染整工业废水治理工程技术规范（471—2009）
6.3.2调节池
6.3.2.1调节池的有效容积宜按平均小时流量的6～12h水量设计。
6.3.2.2调节池宜设计为敞开式，若为封闭式应有通排风设施。
6.3.2.3调节池内应设置水力混合或动力搅拌装置。
6.3.2.4当调节池采用空气搅拌时，每100m3有效池容的气量宜按1.0～1.5m3设计；当采用射流
搅拌时，功率应不小于103；当采用液下（潜水）搅拌器时，设计流速宜采用0.15～0.35。
6.3.2.5调节池应设排空集水坑，池底应有坡向集水坑的坡度。
由于废水排放的间断性和多边性，使排出的废水的水质和水量有很大的变化。
废水处理设备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。
1.2.1加酸中和
废水呈碱性主要是由生产过程中投加的引起的，原水为12，即[]=0.01,所以含碱量4000×103×0.01×0.04=4.0×104×0.04=1600
加酸量G为·a·24
其中G——酸总耗量，
——废水含碱量，
a——酸性药剂比耗量，取1.24
k——反应不均匀系数，1.1～1.2
代入数据计算得：
1600×1.24×1.1/24=2182.4/24=90.9
1.2.2池体积算
1.参数：
调节池的有效容积宜按平均小时流量的6～12h水量设计,选取停留时间10h，采用穿孔空气搅拌，气水比3.5：
1
2.调节池有效体积V
（24）×（4000/24）×10=1666.7m3
其中Q为废水流量，m3
3.调节池尺寸
设计调节池平面尺寸为矩形，有效水深h为5m，则面积S
1666.7/5=333.3m2
设池宽15m，池长333.3/15=22.2m,取22m
保护高h1=0.6m，则池总高度1=5+0.6=5.6m
1.2.3布气管设置
1.空气量Q1
Q103.5×4000=1.4×104m30.16m3
式中D0——每立方米污水需氧量，3.5m33
2.空气干管直径d
（4Q1
）1/2=[4×0.16/（3.14×12）]1/2=0.130130
校核管内气体流速v‘=4Q1
2=4×0.16/（3.14×0.132）=12.1
所以在范围10～15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
1/2=0.16/2=0.08m3
则支管直径d1=（4
1）1/2=[4×0.08/（3.14×6）]1/2=0.130m,取130，校核支管流速v1‘=4
12=4×0.08/（3.14×0.1302）=6.0
所以在范围5～10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（2×1）/2=（22-2）/2=10,穿孔管的个数（10+1）×2×2=44。
每根支管上连有22根穿孔管。
通过每根穿孔管的空气量q1，q122=0.08/22=0.0036m3
则穿孔管直径d2=（4q1
2）1/2=[4×0.0036/（3.14×8）]1/2=0.02m，取值25，校核流速v2‘=4q1
22=4×0.0036/（3.14×0.0252）=7.3
所以在范围5～10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50-100取孔眼间距50,孔径3-5取孔径
=3，每根穿孔管长3m。
那么孔眼数：
1=3/0.05+1=61个。
孔眼流速v3=4q1/
24×0.0036
/（3.14×0.0032×61）=8.35,符合5～10的流速要求
6.鼓风机的选型
①空气管130时，风管的沿程阻力h1
h1
11.5×39.0×1.00×1.0=448.5
式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，11.5
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0.1时的压力修正系数为1.0
风管的局部阻力h2
2
/23.0×7.482×1.205/（2×9.8）=10.3
式中
——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.0
v——风管中平均空气流速，
——空气密度，3
②空气管25时，风管的沿程阻力h1
h1
60.7×106×1.00×1.0=6434.2
式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，60.7
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0.1时的压力修正系数为1.0
风管的局部阻力h2=24×
v2
/224×3.4×7.902×1.205/（2×9.8）=313.1
式中
——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.4
v——风管中平均空气流速，
——空气密度，3
风机所需风压为448.5+6.10.3+6434.2+313.1=7206.1≈7.21。
综合以上计算，鼓风机气量9.6m3，风压7.21
查得：
型罗茨鼓风机主要用于水处理，气力输送等行业。
其进口风量1.18～26.5m3,出口升压9.8～58.8,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《给水排水设计手册》第11册并
结合气量1.38×104m3，风压7.21进行风机选型，选型罗茨鼓风机，型号为—150
表2-1型罗茨鼓风机规格性能
型号
口径
A
转速
风量
m3
压力
轴功率
功
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