100m3d废塑料清洗废水处理回用工程设计.docx

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100m3d废塑料清洗废水处理回用工程设计

毕业设计（论文）

题目：

100m3/d废塑料清洗废水

处理回用工程设计

学院：

环境与化学工程学院

专业班级：

08级环境工程

（2）班

指导教师：

职称：

教授

学生姓名：

学号：

40804040217

摘要

本次设计的目的是对废塑料清洗废水处理回用进行初步设计，针对其废水水质、水量在一天内的变化比较大，有机污染物含量高等特点，分析与本工程相关的资料，经过多种处理方案的比较，最终选定水解酸化—CASS为主体的处理工艺。

本设计经过筛网、调节池、隔油池，对污水进行预处理，去除水中的悬浮颗粒、泥沙和油污,并使处理的水质均匀,水量稳定。

水解作为整个废水处理流程的前处理单元,目的在于使废塑料清洗废水中复杂大分子有机物被降解成小分子溶解性有机物和有机酸，为后续好氧反应器提供优质的底物。

在CASS池中主要存在好氧微生物及自氧型细菌（硝化菌），好氧微生物可将有机物分解成CO2和H2O，大幅度降解废水中的BOD5、CODCr、SS等污染负荷。

经过本工艺处理的出水水质能达到《城市污水再生利用城市杂水水质标准》中的标准。

即：

pH值6~9、BOD5≤20mg/L、NH3-N≤20mg/L、浊度≤10mg/L、色度≤30倍、TDS≤1000mg/L。

通过初步预算，该工艺也将带来比较可观的经济效益和良好的环境效益。

本设计对调节池、水解酸化池、CASS池等主要构筑物进行计算，编制设计说明书，并绘制工艺流程、构筑物平面及高程、主要构筑物的图纸。

关键词：

废塑料清洗废水,有机污染物,水解酸化,CASS

Abstract

Thepurposeofthispaperistodesignatreatmentprocessfordealingwithwasteplasticscleaningwastewater.Inviewofitswastewaterquantitywithinadaychangeisbigger,organicpollutantcontentishigh,analysingtherelatedmaterialaboutengineering,eventuallyIselectedthecombinedtechnologicalprocessconsistingofhydrolysisandcontactoxidationaftermanykindsofprocessingschemecomparison.

Thepre-treatmentprocessiscomposedbygrille,regulatingpondandthegreaseseparation,itspurposeistoremovelargersuspendedparticulatematterandtheoilsubstances.HydrolysisisatreatmentunitthatdegradeComplexorganicmoleculesintosmallmoleculesolubleorganicmatterandorganicacidandprovidequalitygelatinsforsubsequentaerobicreactors.ThereexistsmainlyaerobicmicroorganismsandautotrophinbiologicalcontactoxidationpoolorganicmatterbedecomposedintoCO2andH2ObyAerobicmicrobes.

ThewaterthroughthisprocesstoachievethestandardsofUrbanSewageReuseandWaterQualityofMiscellaneousWaterinthecity:

pHvalue6~9、BOD5≤20mg/L、NH3-N≤20mg/L、Turbidity≤10mg/L、Chromaticity≤30Times、TDS≤1000mg/L.

Thisdesigncalculatemainstructuressuchasregulationponds，sludgepondandCASSponds,thesecondpond,compilethedesignspecificationanddrawfiveblueprintthatincludeprocessflow,constructionplan,elevationplanandthemainStructures

Keywords:

Plasticscleaningwastewater,Organicpollutants,Hydrolysisacidificationpool,CASS

诚信声明

前言

随着城市工业生产的迅猛发展，塑料加工业作为新兴行业已成为我国国民经济的支柱产业之一，塑料产量和用量不断增加，随之出现的问题是废弃塑料量也不断增加，塑料废水污水排出量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市环境污染十分严重，不但直接污染了市区的地下饮用水，而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。

同时，水生态系统体现了人与水的和谐共存与协调发展，是城市生态系统的主要组成部分和关键因素，与一个城市的可持续发展密切相关。

其次，随着国家经济的高速发展，污水处理工作越来越受到国家的关注与重视，国家对废水的排放标准也越来越严格，对不达标的废水国家加大了处罚力度。

因此，对废水进行处理回用显得越来越重要，不仅可以避免塑料废水的直接排放对环境造成的污染，同时也可以中水回用。

本课题以垃圾中废塑料清洗废水为研究对象，根据废塑料清洗废水的特点与基本设计的具体要求，拟采用水解酸化和CASS相结合的组合工艺。

水解酸化是一种厌氧处理工艺，可大幅度地去除废水中的悬浮物和有机物，使后续好氧处理工艺的污泥量，同时具有较好的抗冲击负荷性和污泥量少等特点。

是良好的好氧处理前的预处理。

CASS工艺是SBR的一种新型变形工艺，综合了SBR的大多优点，具有生化反应推动力大，产泥量低，沉淀效果好，容积较小，占地面积较省，出水水质好的特点。

另外，本设计采用隔油沉淀池，该预处理对废塑料清洗废水的SS、动植物油，氨氮污染指标处理作用明显。

该系统投资省、直接运行费用低、COD去除率高，运行稳定、操作简单，但由于编者水平有限，其中有不足之处，希望能给与建议和指导。

第1章概论

1.1设计原始资料

1.1.1设计任务

本项目位于阎良景山技术开发区内，是对100m3/d废塑料清洗废水处理回用，废水处理站建在厂区东侧，占地100平方米，场地地势平坦，厂区排水管埋深-0.9m。

地震基本裂度为七度。

设计内容包括处理工艺的确定，各构筑物的设计计算，设备选型，平面布置，高程计算。

完成绘制处理工艺流程图，各构筑物设计计算图，平面布置及高程布置图。

1.1.2设计依据

（1）国家标准《污水综合指标排放标准》（GB8978-1996）

（2）国家及地方的有关规范和法规

（3）《建筑给排水设计规范》（GB50015—2003）

（4）环境工程技术手册

1.2设计要求

（1）处理后的废水主要用于造粒车间废塑料的清洗和绿化，应达到《城市污水再生利用城市杂用水水质标准》（GB/T18920-2002）中的标准，具体要求如下：

pH值6~9、BOD5≤20mg/L、NH3-N≤20mg/L、浊度≤10mg/L、色度≤30倍、TDS≤1000mg/L。

（2）使污水处理构筑物之间的布置紧凑，减小处理厂占地面积，从而降低投资。

（3）力求处理工艺操作方便运转灵活、可靠、稳定、维修更方便，服务年限更长，自动化程度高，劳动强度低。

（4）严格执行国家和地方的有关标准、规范、法律、法规。

1.3设计原则

在确保污水处理效果的同时，还要合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。

同时应当合理设计布局，做到技术可行，运行可靠，经济合理。

第2章塑料废水处理工艺流程

2.1废水的来源及水质特征

2.1.1城市生活垃圾处理概述

随着全球科技、经济的进一步发展、城市化进程的加快和人民生活水平的不断提高，城市生活垃圾的产生量迅速增加。

在当今世界，大量的生活垃圾已成为城市中一个长期存在的难以健康消除污染源。

垃圾对环境的污染已经成为日益严重、亟待解决的问题。

据报道，我国目前城市垃圾年产量约1亿3千万吨，并以7%～9%年递增速度增加。

中国70%的城市陷入垃圾的包围之中，如北京市日产垃圾在12000吨，市周围直径50米以上的垃圾山达5000多个。

上海市日产垃圾14000吨，周边被3000多个垃圾厂包围。

如此大量的城市生活垃圾若得不到有效的处理，将对城市生态环境及周边的水体、大气、土壤等造成严重的污染，而且造成垃圾中大量可回收资源的浪费。

人们已逐步认识到垃圾是放错了地方的可利用“财富”，因此城市生活垃圾减量化、无害化、资源化处理已愈来愈受到政府与公众的重视。

纵观全球和我国的城市生活垃圾处理技术现状，目前城市生活垃圾主要采用卫生填埋、焚烧、堆肥三种处理方式。

综合比较几种处理方法，均存在着处理不彻底，产生二次污染，或造成垃圾中可回收物质的浪费的问题。

由此可见，急需针对我国城市混合垃圾的特点，寻找垃圾处理的新工艺、新途径、新方法，实现垃圾处理对环境危害的最小化和回收利用价值的最大化。

2.1.2垃圾中洗塑料废水的产生

西安市阎良区垃圾资源化处理厂在以城市生活垃圾为原料制有机氮肥的过程中，首先，对垃圾进行分选，密度较轻的废塑料袋被风选出来，经过清洗烘干以后回熔，用于制造燃烧颗粒。

具体过程如下：

生活垃圾—分选—废塑料袋—破碎—清洗—脱水—干燥处理—挤出机熔融—造粒—回用。

本课题所研究的对象就来自垃圾中废塑料清洗产生的废水。

2.1.3垃圾中洗塑料废水的水质特征

由于生活垃圾含有各种物质，造成和其堆放在一起的塑料袋上粘附成分的复杂性，这些被分选出来的塑料袋在堆积和水洗的过程中，所粘附成分之间发生各种化学反应，便形成了成分复杂的洗塑料废水。

综合废水水质如下：

COD=800mg/L,BOD5=300mg/L、NH3-N=60mg/L、SS=500mg/L,pH=6~9，并含有一定量的油类物质。

2.2垃圾中废塑料清洗废水处理现状

垃圾中废塑料在回收利用过程中一般要用水洗涤，去除表面的污染物，用水量较大，洗涤水中含有一定量的有机物、油类物质和悬浮物。

由于垃圾资源化属于一个关于生活垃圾处理的新型、探索性项目，到目前为止，国内外关于垃圾中废塑料清洗废水的研究报道较少，有关废旧塑料清洗废水的研究成果如下:

（1）采用混凝沉淀/曝气生物滤池处理废旧塑料加工废水，运行结果表明，该处理工艺具有占地少、效率高、启动快、投资省、能耗低、运行管理方便等特点，在不加混凝剂的情况下出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）一级标准，加混凝剂后出水各项指标达到《生活杂用水水质标准》（CJ25.1.89）。

（2）采用A/O工艺处理废塑料碱洗废水，经过一年多的工程实际运行，整个处理系统运行稳定、处理效果良好，各项出水指标达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

（3）用混凝—砂滤—活性炭吸附工艺处理废旧塑料清洗废水，各单元状态稳定，出水中的COD、BOD和SS完全达到地方一级排放标准以及GB8978-1996中的二级排放标准要求。

之上所述为废旧塑料清洗废水处理的有关情况，而本课题所提到废塑料来源于生活垃圾中，因此，清洗过程产生的废水的性质既与废塑料有关，同时又与生活垃圾有联系，与垃圾渗滤液成分有一定相似性，但其水质却相对比较简单，而且各项污染物指标比垃圾渗滤液要小得多。

目前垃费塑料废水的处理方法主要有生物法和物化法。

当废水可生化性较好，即BOD/COD>0.3时，可以考虑采用生物法；对于生化性较差或水质水量波动很大，导致生物系统处理负荷不稳定，难以正常稳定运行的，物化法处理效果较好，但成本比较高。

2.3废塑料废水的常用处理方法

2.3.1物化法

物化处理方法主要有吸附法、化学混凝法、光催化氧化、化学氧化、膜分离法等。

与生物法相比，物化法受水质水量变动的影响较小，处理系统建设周期短，启动快速，可以间歇运行，出水水质稳定。

尤其对BOD/COD值较低、或对废水中存在抑制微生物生长成分时，具有生物法无可比拟的效果。

其缺点就是运行成本较高。

2.3.1.1吸附法

在物理化学法中应用最多的是吸附法。

吸附法是利用吸附剂表面的高效的吸附活性，将废水中分子态及胶体状态的污染物浓集于其表面而达到去除目的，目前主要采用活性炭吸附法。

由于活性炭具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，不仅对废水中溶解的有机物，如酚类化合物、苯类化合物、石油类物质以及重金属等具有较强的吸附能力，而且对用生物法及其他方法难以去除的有机物，如色度、异臭以及许多人工合成的有机化合物都有较好的去除效果，因此活性炭吸附技术在水处理中已得到越来越广泛的应用。

随着科学研究的不断发展和深入，为了更好地发挥活性炭的性能，近年来，将活性炭吸附技术与其它水处理工艺相结合的组合工艺已在净水处理中得到广泛应用，并获得一定的研究成果。

联用组合工艺有：

高锰酸钾-活性炭、生物活性炭、活性炭-硅藻土处理工艺、活性炭吸附-微波催化氧化法等。

活性炭水处理技术是完善常规处理工艺，以去除污水中的有机污染物最成熟而有效的方法之一。

2.3.1.2混凝法

化学混凝法是水处理中重要的最常用最简便的操作单元之一，并且通常是必不可少的部分。

絮凝作用机理主要可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀网捕四种。

在实际水处理过程中，这几种机理往往是同时或交叉发挥作用，只是某一特定情况下以某种机理为主而已。

在水处理中混凝法的作用对象主要是水中微小悬浮物和胶体物质，通过投加化学药剂和废水中胶体所带电荷产生的凝聚和絮凝作用，使胶体脱稳的过程。

一般由混凝作用形成的絮体可经沉淀、气浮等工艺而达到与水分离的目的，因此，根据絮体与水分离方式的不同，混凝法又分为混凝沉淀法和混凝气浮法。

2.3.1.3膜分离法

膜技术成为目前最成功的非生化处理方法，北欧、北美、西欧、和澳洲地区正逐渐采用新型的膜分离技术处理垃圾渗滤液。

根据膜分离粒径的大小，可以分为微滤（MF）、超滤（UF）、纳滤（NF）和反渗透（RO）四级，其中反渗透（RO）分离技术应用最为广泛。

尽管膜分离法对垃圾渗滤液处理具有良好的效果，但是膜极容易被污染和堵塞，因此，在进行膜处理之前，需要良好的预处理，并定期对膜进行清洗，且膜用一定时间后会老化，需要更换，较其他方法相比，处理费用较高。

此外，反渗透工艺末端的浓缩液，是非常危险的废物，必须采取蒸发、固化后填埋等措施进行安全处置。

由于膜技术具有很高的投资和运行费用，现阶段，我国还未能将其广泛用于垃圾渗滤液的处理。

2.3.1.4化学氧化法

化学氧化法是利用强氧化剂将废水中的有机物氧化分解，从而降低了废水的COD和BOD，同时可以起到脱色的目的和有效提高废水可生化性。

常用的氧化剂有过氧化氢、臭氧、高锰酸钾和次氯酸钙等。

2.3.1.5光催化氧化法

光催化技术是近些年来发展起来的一种新型污水处理技术，利用紫外光灯辐射的紫外线，并在催化剂作用下，加快光化学反应。

其机理是当光敏化半导体（催化剂）吸收的光能高于其禁带宽度的能量时会激发产生自由电子和空穴，空穴与水、电子与溶解氧反应，分别产生·OH和O2-，由于·OH和O2-都使具有强氧化性的物质，因而促进了废水中有机物的氧化分解。

2.3.1.6微电解法

微电解法常用铁炭作为反应材料，是一种集吸附、絮凝及电化学等各种作用于一体的废水处理方法。

该方法利用铁和炭电极反应产生的·OH的强氧化作用和Fe2+的絮凝作用破坏渗滤液中的有机物，达到去除污染物降低COD的目的。

2.3.2生物法

生物处理法是利用微生物新陈代谢作用，使废水中的有机污染物和无机微生物营养物一部分转化为自身生长所需的营养成分，另一部分转化为稳定、无害的物质的过程。

生物处理法按是否供氧也可分为好氧处理、厌氧处理及兼氧处理。

主要有UASB厌氧处理工艺、厌氧生物滤池、活性污泥法、SBR工艺、生物膜法等。

2.3.2.1活性污泥法

活性污泥处理系统是当前污水处理领域应用最广泛的处理技术之一。

该方法COD去除率一般为80％左右，BOD5为90％，普通活性污泥法处理废塑料清洗废水很难达到处理要求，普遍存在以下困难：

污水排放量季节性变化幅度大，难以满足连续流曝气池对水流稳定性的要求；全年均可发生污泥膨胀难以防治：

剩余污泥量大、含水率高，沉淀脱水性能差。

污泥处置费用高；脱氮除磷的效率仅20％左右。

难以满足高氮废塑料清洗废水的除氮要求。

针对普通活性污泥法存在的问题。

一些新的处理工艺开发和成功应用到废塑料清洗废水的处理领域。

2.3.2.2SBR法

SBR间歇运行的特点使其很适合处理流量变化大甚至间歇排放的工业废水，已在亚洲、北美和欧湘等很多国家广泛应用于小型污水领域。

很多废塑料清洗场的水量少，且间断排放，采用SBR工艺。

既可节省基建费用又可灵活操作。

SBR工艺处理废塑料清洗废水COD，BOD的去除率可分别达到80％、90％以上。

而且有较好的脱氮除磷效果，氨氮去除率可达80％-90％以上。

随着SBR工艺的蓬勃发展。

许多SBR改进工艺被开发出来。

CASS工艺在SBR反应器前部增加一个生物选择器。

由于实现了连续进水，在废塑料清洗废水的处理中也得到了广泛的应用。

此工艺剩余污泥性质稳定，产生的剩余污泥量只有传统活性污泥法的60％左右。

从以上所述可以看出，生物法具有处理量大、应用范围广、成本低廉等优点。

其不足之处在于：

建设调试周期长，运行相对困难，管理复杂，占地面积大，对色度和COD去除率低，并且随着废水排放标准的提高，要求出水有机物的浓度越来越低，而在较低有机物浓度的环境中，微生物因缺乏营养物质而难以生存，此外微生物对pH值、温度等条件也有一定要求。

随着废水水质可生化性的降低，水质和水量存在波动性，单独的生物处理方法难以达到要求，因此，生物法必须与其它方法进行组合才能取得令人满意的效果。

2.3.2.3AB法

AB法是生物吸附活性污泥法的简称，处理系统分为负荷截然不同的A段（AdsorptionStage）和B段（Bio--aerationStage）。

A段和B段的回流系统严格分开，互不相混，形成二种不同的微生物类群，A段污泥负荷高可达2—6kgB0D5／（kgMLSS.d），对废水主要起生物吸附作用；而B段负荷较低，不大于0．3kgB0D5／（kgMLSS.d）。

对废水主要起生物氧化作用。

AB法特别适用于废塑料清洗废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化较大的特点。

一般不设初沉池，对B0D5、COD、SS、P和NH3-N的去除率一般均高于常规活性污泥法，且可节省基建投资约20％、能耗15％左右。

2.3.2.4生物滤池

好氧生物膜法主要用于去除污水中溶解性有机污染物。

小型生物处理系统采用生物膜法有节能、强化抗冲击能力、少维护、管理简单等优点。

研究与应用较多的是生物滤池、生物转盘等。

生物滤池的特点是耐冲击负荷、效果稳定，一般采用两级串联运行。

2.3.2.5生物膜法

序批式生物膜法具有良好的反硝化脱氮功能，水力条件好，抗冲击负荷强，生物浓度高，可适合世代时间较长的消化菌生长。

在相同运行条件下，生物膜系统处理效果优于活性污泥系统，其COD、BOD和油脂去除率分别可达97％，99％和82％。

出水水质可达废水综合排放二级标准。

达到相同的污染物去除率时，生物膜系统的运行管理更方便，且克服了活性污泥系统存在的一些问题。

2.3.2.6生物处理法的新进展

生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法，无论是好氧生物处理技术，还是厌氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。

因为用生物法利用的是微生物的新陈代谢作用，以污染物质为食料，将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子，它的二次污染小，对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。

生物处理法自从问世以来，其技术已获得了极大的发展，随着人们生活水平的日益提高，生活垃圾中的成分也日益复杂，因此用生物处理方法的目的也从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处理合成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。

这也就必然要求人们改革工艺，过去由于厌氧生物处理的效率不尽人意，处理时间也较慢，所以未引起人们的重视，仅仅用来处理污泥或高浓度有机污水的预处理，但现在由于能源紧张，厌氧生物处理由于能产生能源物质—甲烷而越来越引起人们的青睐，由此也出现了许多新的工艺。

2.3方案比较

2.3.1厌氧—接触氧化工艺

图2-1厌氧-接触氧化工艺

厌氧相对好氧来讲，具有能耗低，可回收沼气，运转便宜，产泥量少等优点。

厌氧处理出水往往达不到排放要求，需进一步用好氧方法进行处理，使出水达到排放标准。

但是鉴于厌氧反应的原理，决定了厌氧反应的时间较长（停留时间约12～48小时）。

且由于有沼气产生，臭气和安全问题必须予以重视，操作要求相对也高得多。

2.3.2水解—接触氧化工艺

图2-2水解-接触氧化工艺

水解酸化池是利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃停留时间长的甲烷发酵阶段。

由于水解酸化池可使废塑料清洗废水中的大分子难降解有机物转化为小分子易降解有机物，出水的可生化性能得到改善，使得好氧处理单元的停留时间小于传统工艺。

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理法，兼具两种方法的优点。

其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。

并且此法抗冲击负荷能力强，污泥产量较低，无需污泥回流，运行稳定，运行管理简单，适用于场地小、水量小、水质波动较大和微生物不易培养等情况。

2.3.3SBR工艺

图2-3SBR工艺图

序批式间歇活性污泥法（简称SBR法）用于废塑料清洗废水处理，COD去除率可达95%以上。

该法对水质水量的变化适应能力强，操作灵活，耐冲击负荷，可防止污泥膨胀，运行管理自动化，可脱氮除磷，出水水质好，且占地面积和基建投资小，因此，特别适用于中小水量的污水处理。

但好氧处理工艺存在曝气耗能大，污泥产量大的缺点，故单一使用好氧工艺处理有机物浓度高的废水经济上很不划算。

根据以上分析，三种方案各有自己的优势与不足。

但综合比较，方案二着眼于整个系统的处理效率和经济效益，并克服了其它两方案的缺点，又有不同于传统工艺的特点和自身的优势，故被确定为本设计的生化处理工艺。

2.4方案确定及优化分析

根据废塑料清洗废水的特点和本设计的具体要求，拟采用水解酸化和CASS相结合的组合工艺。

水解酸化是一种厌氧处理工艺，可大幅度地去除废水中的悬浮物和有机物，同时具有较好的抗冲击负荷性能和污泥量少等特点，是良好的好氧处理前的预处理。

CASS