印染废水课程设计.docx

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印染废水课程设计

印染废水处理课程设计

说

明

书

设计者：

严书娣

学院：

材料与化工学院

学号：

*********

班级：

环境工程

*****************

日期：

2012年11月28日

一、概述

（一）印染废水的产生

印染废水污染在工业污染中占有较大的比例，2005年，我国规模以上印染企业印染布加工总量超过了300亿米，加上未能被统计的一些小型印染厂，估计年印染加工总量为350亿米左右。

按每印染加工100米织物平均产生废水5吨计，全年国内印染企业将产生出17.5亿吨印染废水。

从我国染料行业废水治理技术的现状来看，尽管经过多年努力，已取得一批实用技术，解决了不少问题，但总体上没有实质性的突破，特别是产品结构及工厂布局等不合理因素的存在，加重了废水的治理难度。

印染废水的污染物大部分为有机物，并随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异。

一般情况下，印染废水水质pH值为6-10,COD（化学需氧量）为400-1000毫克／升，BOD（生物需氧量）为100-400毫克／升，SS（悬浮物）为100-200毫克／升，色度为100-400倍。

从技术角度看，印染废水是很复杂的一个大类废水。

其特点之一是污染物成分差异性很大，很难归类求同。

特点之二是主要污染指标COD高，BOD和COD的比值一般在0.25左右，可生化性较差。

特点之三是色度高，混合水中显色分子离子微粒大小重量各异性大，较难脱色。

印染各工序排出废水主要有八大类，其水质特点特性差异较大。

（二）印染废水的特点

印染废水的水质复杂，污染物按来源可分为两类：

一类来自纤维原料本身的夹带物；另一类是加工过程中所用的浆料、油剂、染料、化学助剂等。

分析其废水特点，主要为以下方面。

（1）水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性和pH大、水质变化剧烈。

因化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、新型助剂等难以生化降解的有机物大量进入印染废水中，增加了处理难度。

（2）由于不同染料、不同助剂、不同织物的染整要求，所以废水中的pH值、CODCr、BOD5、颜色等也各不相同，但其共同的特点是BOD5/CODCr值均很低，一般在20%左右，可生化性差，因此需要采取措施，使BOD5/CODCr值提高到30%左右或更高些，以利于进行生化处理。

（3）印染废水中的碱减量废水，其CODCr值有的可达10万mg/L以上，pH值≥12，因此必须进行预处理，把碱回收，并投入酸降低其pH值，经预处理达到一定要求后，再进入调节池，与其它的印染废水一起进行处理。

（4）印染废水的另一个特点是色度高，有的可高到4000倍以上。

所以印染废水处理的行政任务之一就是进行脱色处理，为此需要研究和选用高效脱色菌、高效脱色混凝剂和有利于脱色的处理工艺。

（5）印染行业中，PVA浆料和新型助剂的使用，使难生化降解的有机物在废水中含量大量增加。

特别是PVA浆料造成的CODCr含量占印染废水总CODCr的比例相当大，而水处理用的普通微生物对这部分CODCr很难降解。

因此需要研究和筛选用来降解PVA的微生物。

此外，因生产的间断运行，故存在着水量水质的波动；对于大量使用还原染料、硫化染料、冰染料等的废水，其化学絮凝效果相对较差。

因此处理工艺要考虑这些因素，要有一定的适应水量、水质负荷变化的能力。

（三）印染废水的危害

印染废水由染整工序中排出的助剂、染料、浆料等组成。

造成印染废水色度的是排放出的染料，印染加工过程中约有10％－20％的染料随废水排出，废水中的染料能吸收光线，降低水体透明度，对水生生物和微生物造成影响，不利于水体自净，同时造成视觉上的污染，给环境构成较大破坏。

而且随着花色品种的增加，染整工艺不断更新，其中某些工艺导致了污染的加重。

如近年来广泛使用的碱减量工艺，由于纤维中大量的对苯二甲酸被溶出，导致COD含量大幅增加，其废水中COD可达20000－80000mg/l；同样原理，海岛丝工艺的废水中COD高达20000－100000mg/l。

这些新工艺的采用为印染废水的处理增加了难度。

近年来由于内地各地政府招商引资力度加大，很多外商投资利润较高的印染行业，分散布局在内陆湖和小河流流域，水域自净能力差，使得印染行业的污染破坏更加显得突

二、设计依据和原则

㈠、设计依据

1、设计处理水量：

Q=2500m3/d

2、废水水质：

CODCr=1200mg/L；BOD5=400mg/L；SS=400mg/L；Ph=9.6

由表1各类纺织印染产品排放的废水水质控制指标可以看出，该废水主要为化纤仿真产品生产过程中产生的染色废水及前处理过程中产生的碱减量废水、退浆废水等。

表1各类纺织印染产品排放的废水水质控制指标

产品

CODCr/（mg/L）

BOD5/（mg/L）

pH值

色度

SS/（mg/L）

棉机织产品

800～1200

150～350

9～11

200～500

300～600

棉针织产品

500～700

150～200

9～10

200～400

300～500

毛粗纺产品

400～600

150～200

7～8

150～300

500～800

毛精纺产品

200～400

100～150

7～8

100～200

300～500

绒线产品

300～550

100～150

7～8

150～250

400～600

真丝绸产品

300～600

100～200

6～7

200～400

200～400

化纤仿真产品

800～1500

200～350

9～12

200～300

200～500

废水中主要成分是PET（涤纶）、残余分散染料及相关助剂（PVA浆料）等。

这部分污染物均是难生物降解的物质，可生物降解性差、碱性强、pH值高。

3、排放水质执行《纺织染整工业水污染物排放标准》中的一级标准，即：

CODCr≤100mg/L；BOD5≤25mg/L；SS≤70mg/L；pH值6～9。

㈡、设计原则

1、根据废水特点，选择合理的工艺路线，做到技术可靠、结构简单、操作方便、易于维护检修。

2、在保证处理效果的前提下，尽量减少占地面积，降低基建投资及日常运行费用。

3、废水处理设备选用性能可靠、运行稳定、自动化程度高的节能优质产品，确保工程质量及投资效益。

三、工艺流程选择

㈠、工艺选择的主要考虑因素

由前面对废水水质分析可知，化纤仿真丝产品的碱减量工艺中产生的废水，由于含有相当量的对苯二甲酸和乙二醇，总体看废水的可生物降解性能较差，但与印染废水混合后，水质稍有改善。

该印染废水CODCr浓度较高，但其中SS（主要是泥沙和纤维物质）浓度并不高，说明其中的可溶有机污染物浓度较高。

含有苯系、萘系、蒽醌系等有机衍生物的染料和PVA浆料及大量的表面活性剂，这些都是难降解的物质，因此印染废水的可生物降解性很差，BOD5/CODCr值比较低，仅为0.33。

表2四种工艺组合的比较

工艺组合

特点

基建相对费用

运转相对费用

应用场合

接触氧化＋混凝沉淀

可在二沉池前投加混凝剂，从而省去混凝沉淀池，流程简单；易于操作管理；基建费用低，不能得到高质量的出水；污泥量大

0.63

0.85

出水执行Ⅱ级标准；资金紧张

接触氧化＋活性炭吸附

活性炭吸附成为出水水质的控制步骤；接触氧化高负荷低费用的特点不能发挥；接触氧化出水浓度相对高，造成吸附床负荷过大或再生过于频繁；操作较复杂

0.85

0.97

工艺组合不够合理，不推荐采用

延时曝气＋混凝沉淀

可以得到较好的出水水质；混凝剂投量小；设备简单；污泥量较小。

流程复杂；占地面积大；基建和运转费用较高

0.78

0.88

出水执行Ⅱ级标准；有足够充裕的资金

延时曝气＋活性炭吸附

出水水质很好；污泥产量很小。

设备运转费用较高；操作管理简单，如有活性炭再生则操作较繁琐

1.0

1.0

出水执行Ⅰ级标准；出水要求回用；有足够充裕的资金；对处理的可靠性要求高

一般好氧生物处理对色度和难降解有机物的去除率不高，这是因为某些染料、中间产物和添加剂在单纯的好氧条件下分子结构很难破坏，生物降解半衰期很长；投加化学药剂和生物曝气法相结合能增强其对色度和难降解有机物的去除能力，但运行费用依然较高。

厌氧生物处理的主要作用是使印染废水中的难降解有机物及其发色基团解体、被取代或裂解（降解），从而降低废水的色度，由于分子结构或发色基团已发生改变，也可使其在好氧条件下容易被降解并脱色。

为提高BOD5/CODCr值，工艺采用先物化（一级沉淀池）→生化→再物化（二级沉淀池），第一级物化处理采用加药反应沉淀池，根据经验与分析，CODCr去除率≥50%，BOD5去除率约20%，使BOD5/CODCr值提高到≥0.53，有利于后续的生化处理。

但加药控制要适当，以免影响后续生化处理。

在生化处理中，为增加微生物所需要的营养源，水在进入水解酸化池前投加适当的N和P；水解酸化池和接触氧化池内设填料，以利挂膜和脱膜；一、二级沉淀池均采用竖流式沉淀池，中间设导流筒，沉淀效果好，排泥畅通，管理操作简便。

㈡、厌氧处理段

微生物水解酸化池可作为独立的一级厌氧生物处理，其目的是改善原污水的可生化性，降低后续生物处理的负荷，提高后续处理的稳定性和效果。

在酸化水解阶段，由于产酸菌分泌的外酶作用，含碳有机物被水解成单糖，蛋白质被水解成肽和氨基酸，脂肪被水解成丙二醇、脂肪酸。

这些水解产物进入各类产酸菌的细胞内，被代谢成更简单的丁酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、醛类氨及少量二氧化碳、氢气等。

所以，水解酸化池内不安装复杂的配水和水流整流装置，不产沼气，无集气装置。

㈢、好氧处理段

好氧段的主要作用是氧化分解厌氧反应后的产物，包括转化成较易降解的分子较小的有机物。

例如，芳香族化合物的完全氧化、完成脱色和COD的去除。

染料主要靠其发色基团产生各种颜色，某些在厌氧时未能脱去的发色基团在好氧段可进一步被去除。

由于厌氧段的主要作用在于有机物的转化，按COD度量的去除率并不高，这就使好氧段的进水COD浓度依然很高，如果直接采用延时曝气系统，则所需的曝气池池容很大，工程投资和运行费用会明显增加。

因此，采用接触氧化工艺。

表3两种生化方法的工艺特点及费用比较

项目

接触氧化法

延时曝气法

工艺特点

出水水质

良

优

流程

无污泥回流系统，较简单

有污泥回流系统

过程控制

没在污泥膨胀现象，易于控制

控制不好有污泥膨胀上浮现象

负荷

负荷高，污泥浓度高

低负荷，长停留时间

占地面积

曝气池容积相对较小，但需设污泥浓缩池

曝气池容积较大

污泥产量及处置

污泥产量较大，污泥需进行浓缩，然后脱水

污泥产量小，絮凝沉降性能相对好；不需浓缩，可直接脱水

与后续脱色流程的组合

可在二沉池前直接投混凝剂进行脱色，简便易行，节省费用

追求高效脱色时可用吸附法

费用

基建投资

元/（m3/d）

500

688

直接处理成本元/（m3/d）

0.37

0.40

四、工艺流程概述

废水

加酸加药

加N源

加药

排放

外运

车间各工段废水由厂区排水管（渠）收集后经排水总渠送至废水处理站进行处理，通过粗、细两道格栅进入预曝调节池进行水质、水量调节，在其中加入H2S04中和至pH为6.5—9。

经调节之后的废水通过污水泵房用潜污泵提升，经管道混合器加药反应后进入混凝沉淀池中完成泥水分离。

沉淀池上清液进入水解酸化池，在兼性微生物的作用下进行水解酸化，使难以降解的大分子有机物分解成小分子的有机酸，使非溶解性有机物降解成溶解性有机物，以提高印染废水的可生化性，以利后续的好氧生化处理。

经水解酸化后出水流入生物接触氧化池。

氧化池以推流式，分三段运行，自入口至出口从较高负荷逐渐变化到低负荷。

氧化池第一段采用半软性组合填料，第二、三段为软性纤维填料，水气比为1：

25，底部采用曝气头曝气。

经水解酸化—生物接触氧化后，废水中绝大部分有机物和大部分色度得到去除，但仍有一定的色度和难降解的有机物。

所以在生物接触氧化池出水加混凝剂经混合后进入沉淀池进行液固分离，其上清液达标后可经超越管排放。

流程中产生的污泥进入污泥浓缩池进行浓缩，经浓缩后的污泥再进行机械脱水，形成泥饼外运。

五、各处理单元的计算和设计

㈠、格栅

印染废水中含有一定量的不同形式的纤维等物质，为了使处理设备正常运行，在处理流程前端应设格栅间，内设二道格栅。

第一道为栅条式固定格栅，栅条间距为20㎜，宽度10㎜。

第二道格栅用穿孔铝板，孔眼直径8㎜，间距为35㎜。

二道栅网过栅流速为0.9m/s，采用人工清渣。

Ⅰ设计参数

1.设计流量Q=2500m3/d=104.17m3/h=0.0289m3/s

2.采用带半圆矩形栅条，栅条宽度S=10mm，栅条间距b=25mm，栅前水深h=0.4m

栅条数

=

=3.0

显然这不符合实际条件，取n=20即可。

3.格栅倾角

，过栅流速v=0.9m/s

4.梁宽B1=0.65m，渐宽部分展开角

，梁高H0=0.5m，超高h2=0.3m

5.β=1.83，

Ⅱ计算

1.栅槽宽度B

2.过栅水头损失h1

=1.83×（10/25）4/3=0.54

=

=0.02m

3.格栅总高H

4.栅槽总长L

5．每日栅渣量：

取栅渣量为0.07m3/103m3,

当平均日流量小于4L/s时，Kz=2.3

可见每日栅渣量较小。

㈡、预曝调节池

由于印染废水的水量水质波动较大，所以必须设置容积较大的调节池，以对水量和水质进行调节。

Ⅰ设计参数

1.设计流量Q=104.17m3/h

2.停留时间T=14h

3.采用曝气头空气搅拌，气水比为5：

1

Ⅱ计算

1.调节池有效容积的确定

由于废水水量较小，故调节时间要长，至少保证HRT=14h。

保证一定的调节时间，可使废水的水量和水质得到较好的混合和均质。

调节时间取14h，故调节池的有效容积为：

V=Qt=104.17×14=1458.38m3

2.调节池尺寸的确定

取池内有效水深为3m，则调节池的平面积为：

㎡

平面尺寸为20.0m×25.0m，保护高度取0.5m，则调节池总高H：

H=3.5＋0.5=4.0m

所以调节池的最终尺寸为：

长×宽×高=25m×20m×4m

3.空气管计算

空气用量QS=104.17

5=520.9m3/h=0.145m3/s

空气总管D1取120mm，管内流速v1：

v1在10—15m/s范围内，满足规范要求。

空气支管D2：

共设2根支管，每根支管的空气流量q为

m3/s

支管内的空气流速v2应在5—10m/s范围内，选v2=8m/s，

则支管径D2为：

曝气管D3：

每根支管连接五根曝气管，则每根曝气管的空气流量

，取v3=9m/s

㈢、竖流式沉淀池

Ⅰ设计参数

1.设计流量Q=2500m3/d=104.17m3/h

2.设计沉速u0=0.02m/s

3.沉淀时间T=1.5h

4.池数n=2

Ⅱ计算

1.中心管计算

中心管面积f：

q=

m3/h=0.0144m3/s

f=

m2

中心管直径：

d0=

m

中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：

d1=1.35d0=1.296m

d2=1.30d1=1.685m

h3=

2.沉淀区计算

设表面负荷q’=2.5m3/m2·h

则

m/s

F=

m2

则沉淀池直径是：

D=

m<8m（符合）

h2=3600vT=3600

0.00070

1.5=3.78m

径深比

<3合格

3.污泥区计算

m3/d

设圆锥底部直径d为0.4m，截锥侧壁倾角

º，则截锥高h5

h5=

º=0.77m

排泥周期可为1—2天。

4.沉淀池总高度H

设超高及缓冲层各为0.3m

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.78+0.071+0.3+1.11=5.561m

㈣、水解酸化池

水解酸化池具有改善污水可生化性的特点，同时也可去除废水中的部分有机物，减少最终排放的剩余污泥量。

在生产过程中产生的碱减量废水含有难生物降解物质对苯二甲酸，导致印染废水中BOD5/CODCr值比较低，仅为0.23，可生化性差，为保证去除效果，在水解酸化池的停留时间应在18—24小时，此处HRT取20h。

Ⅰ设计参数

1.设计流量Q=2500m3/d=104.17m3/h

2.停留时间T=4h

Ⅱ计算

1.水解酸化池有效容积

V=qT=104.17×4=416.68m3

2.有效高度

取水解酸化池内上升流速：

v=1.5m/h

则水解酸化池的有效高度：

h2=vT=1.5×4=6.0m

截面积：

m2

取超高为0.5m

则水解酸化池地上部分平面尺寸为6.5m×8m

8.7m

在本工程中，为了增加水解酸化反应池中活性污泥的浓度，提高反应效率，在池中加设蜂窝填料，高度为1.0m，满池布置，填料下部区域为进水区，填料底部距池底0.6m。

3.布水系统

采用布水廊道布水，廊道设在酸化池一侧，宽度B取2.5m，

廊道内水流速度为：

1出水收集系统

水解酸化池的出水收集系统与常规处理工艺的出水收集系统类似，即采用三角堰汇水槽出水，在出水堰前宜设置浮渣挡板。

2排泥系统

污泥排泥的高度应考虑排出低活性的污泥，并将高活性污泥保留在反应器中，一般在水解酸化反应器中，污泥层上部的污泥活性较差，而底部又可能截留有无机杂质，所以排泥应在污泥层上部和反应器底部进行，利用水压排泥。

沿长度方向设三个污泥斗，倾角取60o，方斗，上口为4000mm×4000mm，下口400mm×400mm，则斗高h5：

污泥斗容积V：

在反应器中设置泥层界面仪和污泥浓度计，可根据泥层高度或污泥浓度确定排泥时间。

日排泥夏季一般1—2次，冬季一般每2天排1次，采用穿孔管多点排泥。

㈤、接触氧化池

生物接触氧化池以推流式运行，氧化池自入口至出口从较高负荷逐渐变化到低负荷。

进口段处于较高负荷状态下运行，生物相由丝状菌为主体的菌胶团组成，具有较强的降解有机物能力；在氧化池的中段，废水COD去除率可达70%左右；池的后段处于低负荷状态下运行，生物相中较多出现的是以吞食污泥为生的后生动物，如轮虫、线虫等，污泥量相应减少。

Ⅰ设计参数

1.设计流量：

Q=2500m3/d=104.17m3/h

2.总停留时间：

T=13h三段停留时间为2：

1：

1

3.水气比：

1：

25

Ⅱ计算

1.氧化池尺寸

推流式，分三段四格运行。

第一段采用半软性填料，第二、三段为软性纤维填料，填料层高度H1为3.5m。

每池所需填料容积W为：

W=QT=104.15×13×1.1=1488.63m2

取1500m3

式中1.1——池的结构系数

所需表面积F为：

平面尺寸取23m×18.6m，分四格，每格尺寸为5.75m×4.65m

底部布气层高度H2=0.6m

上部稳定层高度H3=0.4m

保护高度H4=0.5m

氧化池总高度H=H1+H2+H3+H4=3.5+0.6+0.4+0.5=5.0m

2.校核BOD负荷

可见BOD负荷由氧化池入口至出口是不断减小的。

3.布水和出水方式

采用管道直接进水和出水方式。

在第一格的首端中部设置Dg60进水管一根，在第四格末端的下部设置Dg60出水管一根。

4.供气系统

采用在填料下直接曝气方式，曝气充氧设备为陶瓷曝气头子曝气器，设在氧化池水面以下3.8m处，距池底0.3m。

空气干管流速v1取11.5m/s，支管流速v2取5.0m/s，曝气管流速v3取4.5m/s，每格设曝气管四根。

⑴所需空气量

整池所需空气量

设第一、二格供气量为所需总空气量的60%，第三格为25%，第四格为15%，则：

第一二格每根曝气管空气量：

第三格每根曝气管空气量：

第四格每根曝气管空气量：

3空气管管径

空气干管直径

m

取30cm

第一、二格空气支管直径

曝气管直径250mm

第三格空气支管直径

曝气管直径110mm

第四格空气支管直径

曝气管直径70mm

⑶供气压力

空气管沿程阻力损失h1=80mm水柱

空气管局部h2=50mm水柱

曝气头中心以上水深h3=3800mm

曝气头出流阻力损失h1=5mm水柱

则所需供气压力为h=h1+h2+h3+h4=80+50+3800+5=3935mm水柱

⑷选择鼓风机

按QS、h选择长沙鼓风机厂SD36×35－20/7000型罗茨鼓风机6台，3用3备。

㈥、污泥浓缩池

浓缩池是为了使活性污泥的含水率降低从而进入压缩机压缩，并使澄清水回流。

Ⅰ设计参数

1.剩余污泥含水率P=99.2%

浓缩后污泥含水率P=97.0%

2.浓缩时间T=18h

3.池体锥角

4.池数n=2

Ⅱ计算

1.沉淀池每日排出污泥量

⑴混凝沉淀池产泥量

⑵水解酸化池产泥量

⑶接触氧化池产泥量

⑷总产量

⑸体积为

2.浓缩污泥量

分离水量

3.中心管过水断面面积

取d0=0.3m，校核符合规范

4.沉淀区有效断面面积

核算：

5.有效水深

6.污泥斗设计

7.总高度

取缓冲层高h3为0.5m，超高h1为0.5m

㈦、废水治理流程各单元治理效果预测

指标

出水

调节池出水

一级沉淀池出水

水解酸化池出水

接触氧化池出水

二级沉淀池出水

总排口

排放标准

设计标准

CODCr/

（mg/L）

1100

990

475

380

133

79.8

80

100

100

去除率/%

10

52

20

65

40

BOD5/

（mg/L）

250

237.5

190

160

24

15

15

25

20

去除率/%

5

20

16

85

38

SS/

（mg/L）

230

230

90

90

55

36

36

70

70

去除率/%

61

40

35

pH值

9.6

7—8

7—8

7—8

7—8

7—8

7—8

6—9

6—9

㈧、高程布置

地面标高40.00m，以接触氧化池为主各向前后推：

Ⅰ前推：

1.接触氧化池

氧化池水面距地面标高4.5+40.0=44.5m

进接触氧化池的配水水渠的水位

2.水解酸化池

集水区：

水位：

进水末端：

3.混凝沉淀池（Ⅰ）

集水区：

水位：

进水末端：

4.预曝调节池

集水区：

水位：

进水末端：

5.格栅水位：

，抬升了3.60m

Ⅱ后推：

氧化池出水水位：

6.混凝沉淀池（Ⅱ）

进水末端：

水位：

出水：

㈨平面布置

·⑴平面布置原则

（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。

（2）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。

（3）经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。

（4）在布置总图时