实验室印染废水处理装置设计方案.docx

实验室印染废水处理装置设计方案.docx

《实验室印染废水处理装置设计方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《实验室印染废水处理装置设计方案.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

实验室印染废水处理装置设计方案

资料范本

本资料为word版本，可以直接编辑和打印，感谢您的下载

实验室印染废水处理装置设计方案

地点：

__________________

时间：

__________________

说明：

本资料适用于约定双方经过谈判，协商而共同承认，共同遵守的责任与义务，仅供参考，文档可直接下载或修改，不需要的部分可直接删除，使用时请详细阅读内容

TOC\o"1-3"\h\z\uHYPERLINK\l"_Toc441505976"1设计目的、原则及依据PAGEREF_Toc441505976\h1

HYPERLINK\l"_Toc441505977"1.1设计目的PAGEREF_Toc441505977\h1

HYPERLINK\l"_Toc441505978"1.2设计原则PAGEREF_Toc441505978\h1

HYPERLINK\l"_Toc441505979"1.3设计依据PAGEREF_Toc441505979\h1

HYPERLINK\l"_Toc441505980"1.3.1设计标准PAGEREF_Toc441505980\h1

HYPERLINK\l"_Toc441505981"1.3.2实验室硬件条件PAGEREF_Toc441505981\h1

HYPERLINK\l"_Toc441505982"2设计范围PAGEREF_Toc441505982\h2

HYPERLINK\l"_Toc441505983"3项目概况PAGEREF_Toc441505983\h3

HYPERLINK\l"_Toc441505984"4废水的水质与水量PAGEREF_Toc441505984\h4

HYPERLINK\l"_Toc441505985"4.1进水流量PAGEREF_Toc441505985\h4

HYPERLINK\l"_Toc441505986"4.2原水水质PAGEREF_Toc441505986\h4

HYPERLINK\l"_Toc441505987"5排放标准PAGEREF_Toc441505987\h5

HYPERLINK\l"_Toc441505988"6废水处理工艺PAGEREF_Toc441505988\h6

HYPERLINK\l"_Toc441505989"6.1废水工艺的确定PAGEREF_Toc441505989\h6

HYPERLINK\l"_Toc441505990"6.2工艺介绍PAGEREF_Toc441505990\h6

HYPERLINK\l"_Toc441505991"6.2.1微电解技术PAGEREF_Toc441505991\h6

HYPERLINK\l"_Toc441505992"6.2.2芬顿氧化技术PAGEREF_Toc441505992\h8

HYPERLINK\l"_Toc441505993"6.2.3改良A2/O工艺PAGEREF_Toc441505993\h10

HYPERLINK\l"_Toc441505994"7构筑物设计及设备选型PAGEREF_Toc441505994\h13

HYPERLINK\l"_Toc441505995"7.1调节池PAGEREF_Toc441505995\h13

HYPERLINK\l"_Toc441505996"7.2微电解池PAGEREF_Toc441505996\h14

HYPERLINK\l"_Toc441505997"7.2.1反应池容积及形状计算PAGEREF_Toc441505997\h14

HYPERLINK\l"_Toc441505998"7.2.2反应池其他附属设备要求PAGEREF_Toc441505998\h15

HYPERLINK\l"_Toc441505999"7.3Fendon反应池PAGEREF_Toc441505999\h15

HYPERLINK\l"_Toc441506000"7.4初沉池设计PAGEREF_Toc441506000\h15

HYPERLINK\l"_Toc441506001"7.5改良A2/O法设计PAGEREF_Toc441506001\h18

HYPERLINK\l"_Toc441506002"7.5.1生化区容积PAGEREF_Toc441506002\h18

HYPERLINK\l"_Toc441506003"7.5.2污泥量计算PAGEREF_Toc441506003\h19

HYPERLINK\l"_Toc441506004"7.5.3污泥泥龄θcPAGEREF_Toc441506004\h20

HYPERLINK\l"_Toc441506005"7.5.4内回流比RNPAGEREF_Toc441506005\h21

HYPERLINK\l"_Toc441506006"7.5.5需氧量的计算PAGEREF_Toc441506006\h21

HYPERLINK\l"_Toc441506007"7.5.6反应池主要尺寸PAGEREF_Toc441506007\h23

HYPERLINK\l"_Toc441506008"7.6二沉池PAGEREF_Toc441506008\h25

HYPERLINK\l"_Toc441506009"7.6.1沉淀区计算PAGEREF_Toc441506009\h25

HYPERLINK\l"_Toc441506010"7.6.2污泥区计算PAGEREF_Toc441506010\h26

HYPERLINK\l"_Toc441506011"7.6.3沉淀池总高PAGEREF_Toc441506011\h27

HYPERLINK\l"_Toc441506012"7.6.4进出水系统的计算PAGEREF_Toc441506012\h27

HYPERLINK\l"_Toc441506013"7.7污泥浓缩消化设计PAGEREF_Toc441506013\h28

HYPERLINK\l"_Toc441506014"7.7.1混合污泥含水率PAGEREF_Toc441506014\h28

HYPERLINK\l"_Toc441506015"7.7.2污泥浓缩池尺寸PAGEREF_Toc441506015\h28

HYPERLINK\l"_Toc441506016"7.7.3浓缩后污泥体积Q缩PAGEREF_Toc441506016\h29

HYPERLINK\l"_Toc441506017"7.8清水池PAGEREF_Toc441506017\h30

HYPERLINK\l"_Toc441506018"7.9高程布置及阻力损失PAGEREF_Toc441506018\h30

HYPERLINK\l"_Toc441506019"8投资估算PAGEREF_Toc441506019\h32

HYPERLINK\l"_Toc441506020"8.1直接费用PAGEREF_Toc441506020\h32

HYPERLINK\l"_Toc441506021"8.1.1板材费用PAGEREF_Toc441506021\h32

HYPERLINK\l"_Toc441506022"8.1.2管道费用PAGEREF_Toc441506022\h33

HYPERLINK\l"_Toc441506023"8.1.3设备费用PAGEREF_Toc441506023\h33

HYPERLINK\l"_Toc441506024"8.2间接费用PAGEREF_Toc441506024\h34

HYPERLINK\l"_Toc441506025"8.3第二部分费用PAGEREF_Toc441506025\h34

HYPERLINK\l"_Toc441506026"8.4工程预备费用PAGEREF_Toc441506026\h34

HYPERLINK\l"_Toc441506027"9图纸PAGEREF_Toc441506027\h35

HYPERLINK\l"_Toc441506028"参考文献PAGEREF_Toc441506028\h36

1设计目的、原则及依据

1.1设计目的

A复习和进一步理解所学的《水污染控制工程》课程内容，初步理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。

B了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料。

C训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能。

D提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力。

E为实验室的设计小型模拟水污染处理全套装置，以便于后来人的学习运用。

1.2设计原则

遵循设计依据并在实验室整体规划的指导下，结合处理要求，同统一规划设计小型污水处理设施，充分发挥建设项目的环境和经济效益。

1.3设计依据

1.3.1设计标准

《污水处理厂工艺设计手册（第二版）》

《给水排水设计手册（第5册）城市排水》

《给水排水设计手册（第6册）工业排水》

《水污染控制工程（第二版）下册高廷耀版》

《给排水工程绘图标准GB/T501-2001》

1.3.2实验室硬件条件

实验室可容纳小型模拟工程的面积（长1.2m×宽0.6m）0.72m2，高度不限。

2设计范围

本工程为处理量为的实验用印染废水处理工程方案设计，涉及到废水处理的方案原理设计、各模拟构筑物的单体尺寸设计、流程设计、总体造价等。

本项目前期主要工作是污水处理方案的原理选择、各单体构筑物的计算选型、方案校核及确定，在前期工作的基础上，完成工程的模拟图纸、废水实验室模拟组合工艺建设经济预算与可实现性的估计。

3项目概况

《水污染控制工程》作为环境工程专业本科学生的必修课程，是本专业学生必须学好和掌握的一门专业学科。

而作为工程类学科，存在理论和实际工程应用结合的难题，只有将学到的知识应用于实际，才能加深学生对所学知识的理解，并熟悉掌握与应用理论知识。

然而，现实的经济、环境条件不允许我们建立一个大型的水污染处理工厂来开展我们的学习。

所以，为了充分利用仅有的硬件条件、为了节约资源、更为了将书本所学与实际接轨实现理论学习与实践体验相结合，特开展本次小型模拟实验室处理废水的工程设计。

所处理的模拟废水是实验室配制的高浓度印染废水，废水可生化性较差，并含有超标的氮磷元素需要脱除。

本实验室项目，主要针对连续微小连续流废水中BOD、氮、磷的去除。

4废水的水质与水量

4.1进水流量

进水流量Q=0.5L/h

4.2原水水质

原水水质见表4-1：

表4-1原水水质

本设计中，进水水质指标均取平均值，即：

表4-2设计选取进水指标

5排放标准

根据当地环保局的要求，该印染污水经处理后，在总排放口执行《纺织工业水污染物排放标准》中的新建企业水污染物排放限值标准，主要指标达到：

表5-1处理后水质

6废水处理工艺

6.1废水工艺的确定

本次课程设计主要针对废水中COD、BOD、氮、磷的去除，考虑到印染废水难降解，可生化性很低。

在水处理中，可采用氧化或还原的方法改变废水中某些有毒有害化合物中元素的化合价以及改变化合物分子结构，使剧毒的化合物变为微毒或无毒的化合物，使难于生物降解的有机物转化为可以生物降解的有机物。

因而在生化处理前先对废水进行氧化还原处理，以降低废水COD并提高废水可生化性。

本次采用微电解加芬顿氧化技术，后续生化处理采用改良的A2/O工艺。

6.2工艺介绍

6.2.1微电解技术

A微电解定义

微电解是指低压直流状态下的电解，可以有效除去水中的钙、镁离子从而降低水的硬度，同时电解产生可灭菌消毒的活性氢氧自由基和活性氯，且电极表面的吸附作用也能杀死细菌。

特别适用于高盐、高COD、难降解废水的预处理。

B微电解原理

微电解就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。

这些细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。

反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。

对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物（也叫铁泥）而去除。

为了增加电位差，促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。

经微电解后，BOD/COD升高了，那是因为一些难降解的大分子被碳粒所吸附或经铁离子的絮凝而减少。

不少人以为微电解可有分解大分子能力,可使难生化降解的物质转化为易生化的物质，并搬出理论依据是“微电解反应中产生的新生态[H]可使部分有机物断链，有机官能团发生变化”。

但用甲基澄和酚做试验并没有证实微电解有分解破化大分子结构能力。

如果要让铁碳床有分解有机大分子能力,一般需要加入过氧化氢,酸性废水与铁反应生成亚铁离子,亚铁离子与过氧化氢形成Fenton试剂，生成羟基自由基具有极强的氧化性能，将大部分的难降解的大分子有机物降解形成小分子有机物等。

同样，反应要在酸性的条件下才能进行。

C微电解填料

废水的铁内电解法的原理非常简单,就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。

这些细微电池是以电位低的铁成为阳极而腐蚀,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。

反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。

对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物（也叫铁泥）而去除。

如果要让铁碳床有分解有机大分子能力,一般需要加入过氧化氢,酸性废水与铁反应生成亚铁离子,亚铁离子与过氧化氢形成Fenton试剂，生成羟基自由基具有极强的氧化性能，将大部分的难降解的大分子有机物降解形成小分子有机物等。

同样，反应要在酸性的条件下才能进行。

根据工程试验，铁碳床微电解刚开始的效果很理想,特别是处理酸性的有机废水。

传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。

另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。

新型催化活性微电解填料有具有高电位差的金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术冶炼生产而成，具有铁炭一体化、熔合催化剂、微孔架构式合金结构、比表面积大、比重轻、活性强、电流密度大、作用水效率高等特点。

作用于废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象。

D微电解作用

微电解对色度去除有明显的效果。

这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物的发色基团硝基—NO2、亚硝基—NO还原成胺基—NH2,另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物;新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团（如羧基—COOH、偶氮基-N=N-）的双键打开,使发色基团破坏而除去色度,使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。

此外,二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的pH可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步降低废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化。

微电解处理废水自诞生以来，便引起国内外环保研究学者的关注，并进行了大量的研究!

已有很多专利和实用技术成果。

最近几年，微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于印染、电镀、石油化工、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了良好的经济效益和环保效果。

微电解工艺对废水的脱色有良好处理的效果，且以废治废，运行费用低，因此在我国将具有良好的工业应用前景。

6.2.2芬顿氧化技术

AFendon试剂

Fenton试剂是由Fe2+和H2O2组成的组合体系，实质上是在酸性条件下（pH=2~5），H2O2在Fe2+催化作用下能产生具有高氧化活性的羟基自由基（·OH）。

·OH的氧化电位达到2.8V，仅次于氟的氧化电位（2.87V），而大于O3（2.07V）和ClO2的氧化电位（1.50V）。

·OH能使大多数有机物降解和矿化，尤其对毒性大、一般氧化剂难以氧化降解或生化难降解的有机废水具有较强的氧化能力和较高的降解率。

目前，世界公认的Fenton反应机理是由基机理。

机理如下，其中式（6-1）为自由基反应链的开始。

Fe2++H2O2Fe3++·OH+OH-（6-1）

链的传递：

Fe3++H2O2Fe2++HO2·+H+

Fe2++·OHFe3++OH-

HO2·+Fe3+Fe2++O2+H+

·OH+R-HR+H2O

Fe3++R·R++Fe2+

链的终止：

·OH+·OHH2O2

HO2·+HO2·H2O2+O2

·OH+O2O2+OH-

Fe3++O2·Fe2++O2

HO2·+Fe3+Fe2++O2+H+

HO2·+Fe2++H+Fe3++H2O2

HO2·+O2·+H+O2+H2O2

BFenton工艺

由微电解工艺处理的废水，在联合Fenton试剂体系处理，能达到以下三个优点：

（1）利用微电解后废水中存在的Fe2+，直接投加适量的H2O2，就形成了Fenton试剂；两种方法联合使用不仅使处理效果大大的提高，而且无须另外投加含有Fe2+的药剂，充分利用了废水中的Fe2+，既节省药剂费用，又达到以废治废的环保要求。

（2）微电解反应可以使环状有机物断环，废水中部分大分子有机物被转化为小分子，有利于后续Fenton反应的进行，减轻了Fenton反应的处理负荷；同时Fenton反应可以去除或破坏一部分微电解作用难以降解的有机物。

（3）微电解反应后的pH值环境正好有利于Fenton反应的发生，不需再另行调节溶液pH值，省时省力又节省成本。

6.2.3改良A2/O工艺

A传统A2/O工艺

A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。

按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称[8]。

A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。

污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。

回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。

进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。

污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。

最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部风回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。

下图6-1和图6-2分别示意了脱氮和除磷的机理。

图6-1生物脱氮过程

图6-2除磷机制的作用过程

本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。

运行中切勿投药，厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌，运行费用低。

该工艺处理效率一般能达到：

BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。

但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。

本工艺具有如下特点：

a本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；

b在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100；

c污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效；

d运行中勿需投药，两个A断只用轻缓搅拌，并不增加溶解氧浓度，运行费用高。

但是采用传统A2/O工艺进行处理时普遍存在以下问题：

a混合液的回流方式在工程上不好处理,如用泵回流则电耗较高，同时,混合液回流也给污水厂的日常生产运行及曝气管路布置等带来了不便；

b回流污泥中富含的硝酸盐对生物除磷产生了不利影响；

c碳源不足导致氮的去除率不高。

因此基于A2/O工艺，进行改进，进而有了改良A2/O工艺。

B改良A2/O工艺

图6-3倒置A2/O工艺流程框图

改良A2/O工艺综合了A2/O工艺和改良UCT的优点，它在传统A2/O工艺之前增加了预缺氧池，二沉池的污泥回流至预缺氧池，回流挟带的硝酸盐在预缺氧池中得到反硝化，降低了回流污泥中硝酸盐对厌氧释磷的影响，对除磷有利。

其技术特点有：

a出水水质高改良A2/O工艺工艺原理是针对高效生物脱氮除磷，工艺运行可靠，节省化学药剂使用。

b运行管理方便改良A2/O工艺抗冲击负荷能力强，运行稳定。

c污泥肥效高改良A2/O工艺剩余污泥含磷量3%～5%，肥效高，可利用作污泥堆肥。

7构筑物设计及设备选型

本次设计框图如下：

图7-1印染废水设计流程框图

7.1调节池

A调节池有效容积V1

V1=QT1（7-1）

式中：

Q——设计流量，L/h，本设计取Q=0.5L/h；

T1——设计调节池停留时间，h，取4.0h。

则：

V1=QT1=0.5×4.0=2L

B调节池尺寸设计

设调节池的有效水深为10cm，则调节池的面积A：

A=V1h1（7-2）

式中：

V1——调节池有效容积，L/h；

h1——调节池的有效水深，cm，取10cm。

因此：

A=V1h1=2/10000.1=0.02m2=200cm2

调节池选用圆柱形，则底面直径D1：

D1=4Aπ=4×200π=15.96cm

取16cm。

设超高为1cm，则调节池的实际水深为H2=10+1=11cm。

后面的酸碱调节池尺寸与此调节池相同。

C加酸酸化

废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水的pH为