年产100万吨印染废水处理工艺设计

'年产100万吨印染废水处理工艺设计摘要印染废水处理厂设计规模100万吨/年，设计水质水量为Q=2740m3/d,CODCr=1200mg/L,BOD5=550mg/L,pH=8〜12,SS=200mg/L,色度500倍。针对印染废水水量大、有机污染物浓度高、色度深、碱性大、水质变化人、成分复杂的特点，采用厌氧水解酸化一生物接触氧化一气浮工艺。经在调节池、厌氧水解酸化池、生物接触氧化池、气浮池和接触脱色池等处理后，应达到下列出水水质：CODCr^lOOmg/L,B0D5彡25mg/L,色度彡40倍，pH=6〜9,SS^70mg/Lz达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287—92)中的一级排放标准。关键词印染废水;处理;水解酸化;生物接触氧化;气浮[1]AbstractThisdesignofprintinganddyeingwastewatertreatmentis1milliontonsperyear,thewastewaterwasdesignedforQ=2740m3/d,CODCr=1200mg/L,BOD5=550mg/L,pH=8~12,SS=200mg/L,hue500times.Printinganddyeingwastewaterwithcharacteristicsofhighconcentrationoforganicpollutants,deepshade,alkalineandcomplexcomponents.Accordingtothecharacteristicsofprintinganddyeingwastewater,thisdesignselectshydrolysisacidification—biologicalcontactoxidation—flotationprocess.ltmeansaftertreatingintheconditioningtank,anaerobichydrolysis-acidificationtank, bio-contactoxidationtank,flotationtankandexposuretobleachingtank,itachievesthefollowingeffluentquality:CODCrlOOmg/L,BOD525mg/L,chroma40times,pH:6〜9,SS70mg/LtoachievethedischargestandardofChinesewaterpollutantsfordyeingoftextileindustry(GB4287-1992)levelsinemissionsstandards.Keywordsprintinganddyingwastewater;treatment;anaerobichydrolysisacidification;biologicalcontactoxidation;flotationII目录频IIAbstractII第一章前言1第二章设计说明书21设计概况22主体工艺的比选5第三章主要构筑物设计计算111格栅的设计与计算112曝气调节池的设计与计算163厌氧水解酸化池的设计与计算194生物接触氧化池设计计算225气浮池的设计计算27 6接触脱色池的设计计算387清水池的设计和计算398污泥处理系统419鼓风机房的设计4610管道的设计5111加药量的确定5212水路高程的计算5313泥路高程计算54附表一：管道水头损失56附表二：污泥高程计算表57附表三：各构筑物的标高57附表四：所有构筑物及设备一览表58参考文献59翻寸60III第一章前言印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排岀的废水。印染废水水量较大，每印染加工1吨纺织品耗水100〜200吨，其中80〜90%成为废水。印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、色度深、碱性大、水质变化大、成分复杂等特点,属较难处理的工业废水之一［2］。废水屮含有染料、浆料、油剂、助剂、纤维杂质、酸碱、无机盐、砂类物质 等。据不完全统计，目前全国印染废水每天排放量为3X106〜4X106m3。随着我国纺织业的高速发展，怎样处理好印染废水，怎样选择经济和合理有效的工艺流程，是解决我国水资源短缺的措施之一。印染废水主要来退浆、煮炼、漂白、丝光、染色、印花和整理工序。1、退浆污水：水量较小，污染物浓度高。退浆污水是碱性有机污水，含有各种浆料及其分解物、纤维屑、酸和酶等污染物，浊度大，退浆污水的污染程度和性质视浆料的种类而异。2、煮炼污水：水量大，污染物浓度高，主要含有纤维中的棉蜡、油脂、果胶类含氯化合物等杂质除去。该工序污水量火，呈强碱性，污水呈深褐色。3、漂白污水：水量大，污染较轻，污水中含有剩余漂G剂、表面活性剂和草酸、硫代硫酸钠等，B0D5和CODcr均较低。4、丝光污水:该工艺最终污水碱性很强，BOD5、CODcr、SS均较高。其污染程度根据加工布的种类而异。5、染色污水：其特点是水质变化大，色度高，主要污染源是染料和各种助剂。染色污水的碱性很强，CODcr较BOD5高，可生化性较差。6、印花污水：主要污染源来自调色、印花滚筒、印花筛网的冲洗水以及后处理的皂洗、水洗及洗印花衬布的污水，BOD5、CODcr均较高。7、整理污水：主要含有纤维屑、树脂、甲醛、油剂和浆料，水量少。8、其他污水：包括生活污水、蒸汽凝结水等，该污水所占比重较小。 印染污水复杂的来源决定了其具有色度高、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大，难降解等特点。若直接排放或没有完全处理排放到自然界中，必然会对环境造成不可估量的影响。因此，研宂、开发印染废水的 处理技术势在必行。冃前由于技术与经济的基础不同，国内外采用的处理印染废水技术与工艺也不相同。本次设计印染废水的处理系统出水水质要求高，排水标准需达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)中的一级排放标准。因此，采取高效处理工艺以达到排放标准。1第二章设计说明书1设计概况1.1设计任务1.1.1设计题冃年产100万吨印染废水处理的工艺设计1.1.2设计内容我国部分企业印染废水水质情况见表表2-1印染废水水质调査表排水质量(mg/L)企业名称COD上海新风色织厂江苏某丝绸有限公司长乐市侨胜纺织印染有589〜2980限公司海宁市龙洲纺织印染有 限公司 绍兴市绍钦织造印染有790限公司8911.4$250256〜10005008〜10249〜534123—190300〜8008.76〜9.56BODSS95〜721400〜600色度（倍）100〜160pH8.92〜10.048〜12690〜2284204〜1035800〜1300根据以上数据拟定本设计水质水量。污水处理厂位于广东省茂名市。该市长年吹东南风，年降雨量1500毫米。该厂选址地势平坦，污水的曰流量为2740m3。出水水质标准要达到达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287—92)中的一级排放标准，具体污染指标如下： 2表2-2废水水质详表指标进水参数表2-3出水水质详表指标排水量(m/d)B0D5(mg/L)CODCr(mg/L)SS(mg/L)3排水量(m/d)B0D5(mg/L)CODCr(mg/L)SS(mg/L)色度(倍)2740550120010008003pH8〜12色度倍pH出水参数27403010070506-9(2)处理程度计算550730BOD5去除率H=?100%=94.5%5501200?100?100%=91.7%CODCr去除率H=12001000?70?100%=93.0%SS去除率H=10001.2设计流程1.2.1设计依据(1)《给水排水制图标准》编号GB/T50106-2001[4](2)《室外排水设计规范》编号GB50014-2006[5](3)《纺织染整工业水污染排放标准》编号GB4287-921.2.2确定污水处理工艺流程印染废水处理工艺流程确定应考虑废水水质、水量特点、废水中污染 物状况、可生化性、废水处理程度(即出水水质)、经处理后废水的排放问题。参考经典工程实例，经过方案的对比选择，确定废水处理工艺与流程，根据处理后水的排放去向及国家和地方制定的废水各类排放标准，确定所要除的污染物及其处理程度。1、根据上述印染废水特点，废水处理的主要对象是碱性物质、不容易生物降解或生物降解缓慢的有机物、染料色素以及有毒的物质等。冃前国内棉纺织物染色废水多数采用好氧生化处理为主的处理工艺，纯棉织物染色废水采用好氧处理效果比较好。因为该废水主要以染色废水、漂白废水为主，废水中含有大量的难以被生物3降解的物质等，单纯用生物处理后，一般难以达到排放标准，因此需要在生化处理装置后还接着其它物化处理装置作更进一步处理。2、针对印染废水含有大量的难被降解大分子物质，在好氧处理前加上水解酸化工艺(即厌氧处理)，使含有环链或长链的不易被生物降解的有机物分解为短链小分子容易降解的有机物，改善废水的可生化性，消除染料发色基团，可以明显提高整个流程的COD和色度的去除效率。生化处理工艺可以采用各类型的好氧处理工艺，但以活性污泥法和接触氧化法使用居多，因接触氧化法在运行管理、池容、处理效果方面具有明显优势，木设计打算优先采用该工艺。3、废水的高色度是该废水的治理重点之一。因为使用染料品种复杂，一般染色加工过程中10〜20%进入废水中，以致废水色度深，成分复杂。对各类染料性质进行了解有助于选择合适的处理方案。 1.2.3污水处理系统构筑物的设计(1)预处理系统预处理系统包括格栅、筛网、调节池等，预处理系统用于除去悬浮物和大的漂浮物等，减轻后面的生化处理负担，因此应根据废水特点设计预处理系统。本次设计由于是印染废水，纤维物质较多，所以选用筛网筛除细小悬浮物，另外由于水质、水量变化较大，需要设置调节池用于调节水量水质。由于印染废水屮含有忌浮固体较少，所以不设初沉池。(2)生物处理构筑物选择生物处理构筑物。选择生物处理构筑物应通过对废水好氧处理和厌氧处理处理低能耗、效率高的工艺。生物处理构筑物的设计内容及设计参数，根据生物处理构筑物的类型确定。本设计中由于只采用好氧工艺不能达到处理出水水质标准，所以采用厌氧一好氧综合处理工艺。(3)加药系统设计为保证印染废水处理厂的出水达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)中的一级排放标准，因为印染废水色度较大，所以在处理废水过程中对色度去除率要求较高，因此最后出水前应该加药来除去色度,降低出水对城市以及生态水系统的污染。另外，印染废水碱度较高，需要加酸用于调节pH值。1.2.4污泥处理系统构筑物的设计污泥处理的基本解决方法是通过技术措施，为污泥提供出处。对于处 理废水过程屮产生的污泥需要经过合适的处理，达到减少污泥的冃的。根据废水处理规模、4废水处理污泥产生量，采取哪种污泥处理工艺。1.2.5废水处理厂平面布置废水处理厂平面布置决定占地面积大小、运行是否安全与可靠、管理和检修是否方便以及厂区环境卫生状况等多种问题。应该按《室外排水设计规范》编号(GB50014-2006)规定的各项条款和实际情况进行设计，务求实用、合理。1.2.6污水处理厂的高度布置污水处理厂高度布置的任务是确定各处理构筑物和泵的扬程后用于选型，确定处理构筑物之间连接管道的标高及其尺寸，通过计算确定各部件的水面标高。1.3设计具体内容(1)废水处理工艺设计及依据(2)废水处理构筑物及处理设备的设计和计算(3)绘制废水处理系统的工艺流程图1.4设计目的在大学经过四年不断的学习和实习，通过这次毕业设计，是对自己所学知识的梳理与升华。根据初步了解印染行业的工艺流程、废水产生原因及特点。综合运用所学的基木理论、知识和技能，对废水处理工程进行独立研究和仔细分析，用严谨的科学态度进行工艺选择、参数计算和工程制 图。进一步提高研究、查阅分析文献、撰写论文或设计说明书和计算书、构筑物设计计算方法及工程设计绘图的能力。2主体工艺的比选2.1主体工艺的比选设计污水的流量为2740m3。2.1.1选择的原则(1)按照科学的分析方法，以环境质量基准为依据，在确保水环境质量的前提，合理利用排水受纳的环境容量；(2)根据水质和水量、受纳水体的环境容量和利用情况，结合实际，因地制宜选择处理工艺；(3)积极慎重地采用经实践证明的是行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备；(4)工程造价低，能耗少，运行费及占地少，在保证处理效果的前提下，尽量5减少建设投资。(5)运行管理简单，控制环节少，易于操作，便于长期维修管理。2.1.3处理整体工艺概况按照《城市污水处理工程项目建设标准》中的分类，本设计的2740m3/d废水处理厂属于小型废水处理厂。另外，由于处理工艺选择宥关影响因素较多，如处理水质标准，废水处理厂所在地经济水平、土地资源及管理水平等。为方便选择，木设计将色度和杂志去除效果和经济节约作为主要比 选条件。印染废水成分复杂、色度高、有机污染物含量髙、碱性大、水质变化大，难降解，含有残余染料及浆料。其处理原则是优先考虑对印染工艺进行改革和技术革新，推广更加淸洁生产的工艺，尽量在每一个生产过程减少废物排放，严格对废水的水质、水量实行总量控制，减少废水处理系统的负荷。印染污水处理工艺流程确定应考虑污水的水质、水量特点、污水屮污染物状况、可生化性、污水处理程度（即出水水质）、经处理后污水的排放问题。参考典型工程实例，经过方案的比较选择，确定污水处理工艺流程，根据处理水的排放去向及国家或地方制定的污水各类排放标准，确定应去除的污染物及其处理程度。根据处理手段的不同，印染废水处理方法可分为：物化法、生化法和化学法。物化法主要是在废水中加入絮凝剂或助凝剂，通过与污染物结合形成沉淀或气浮，操作简单，但对污染物去除不彻底，形成的污泥量大且难以进一步处理，造成二次污染。化学法是通过加入药剂产生化学反应，将废水中溶解和胶体状态的污染物转化成无毒害物质，处理速度快，效果好，但运行成木高。生化法是利用微生物的代谢作用，将废水中溶解和胶体状态的污染物转化成无毒害物质，处理效果彻底，运行成本低[6]。6表2-4印染废水处理工艺方法及其特点[7] 运行分类处理方法处理效果成本对不溶性大分子染料去除有混凝沉淀或气浮物化学氧化化法与化铁屑-石墨过滤法学法膜分离法质可去除部分COD,改善废水的水解酸化法生传统活性污泥法化法生物接触氧化法废水中的宥机污染物 存在的主要问题和不足COD、BOD去除率较较高效，主要用来去除色度低须用大量强氧化脱色及COD去除效果较好较高齐|J，成本高吸附法电解法脱色及COD去除效果较好脱色及COD去除效果较好较高高吸附剂再生困难能耗高需要保持废水在弱脱色及COD去除效果较好低酸条件下处理效果最好可回收有用物高膜成木太高单独应用，出水不低达标难以处理废水中的可生化性指标 脱色，COD去除率低低难降解物质与水解酸化结合，可有效去除低难以处理废水屮的难降解物质因此国内印染废水处理大部分采用生化法处理，尤其是采用有氧生化法居多。为了使出水水质达到《纺织染整工业水污染排放标准》编号(GB4287-92)的标准，单一使用生化法显然难以达到要求，根据实际情况，本设计主耍采用生化法处理，再辅以物化法处理，形成一个完整的综合处理工艺，不仅保留了生化法可去除较大量有机污染物、过程稳定的特点又发挥了物化法去除颜色和残余有机污染物能力的特点，而且运行成本较低。该污水处理厂规模小，出水水质要求高，综合选择上述工艺后，出水水质稳定，处理全流程能耗小，运行费用较低，选用气浮池的优点是：(1)脱落的生物膜、悬浮物等去除率高，可达到80%〜90%;(2)色度去除高，可达到95%;(3)气浮池水力停留时间短，约30min左右，而沉淀池水力停留时间1.5h〜2h,故气浮池体积小，古地面积少；(4)BOD、COD的去除效率高；(5)污泥含水率低，约97%〜98%,气浮排渣可直接进行脱水处理;(6)选用气浮池不用二沉池，设施简单，方便管理，基建费用低。 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，组成厌氧水解酸化一好氧生物处理一气浮工艺。2.1.4好氧生物处理方法的比选好氧生物处理方法主要有A/0法(缺氧/好氧工艺)、生物接触氧化法。厌氧水解酸化一A/0法一气浮工艺：废水经过调节池进入水解酸化池，在水解酸化池屮接触填料。由丁废水屮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，从而改善后续的好养生化处理条件。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。厌氧一好氧处理工艺，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。在生化处理后串联气浮工艺物化处理系统，可进一步脱色和去除水中的COD,以确保处理水水质达标排放。厌氧水解酸化一生物接触氧化一气浮工艺：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气浮工艺进一步去除色度和降低废水中的COD值。 A/0法与生物接触氧化法在BOD去除率大致相同的情况下，由于本设计的污水处理厂规模小，A/0法中没有填料，安装简单，投资较少，但需要后期不断处理产生的污泥，处理池占地面积大。生物接触氧化法兼有活性污泥法及生物膜法的特点，虽然需要填充生物膜填料，由于木设计的污水处理厂规模小，所需要的费用不高。水解酸化一生物接触氧化组合工艺具有自控要求不高，运行管理简单，能耗低，基建费用低，处理效果稳定，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。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。(1)水解酸化法简介:水解酸化处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即水解阶段和酸化阶段。水解阶段，可使固体有机物质降解为溶解性物质，大分子有机物质降解为小分子物质，在产酸阶段，碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸，丁酸和丙酸等［8］。水解和酸化反应进行得相对较快，一般难于将它们分开，此阶段的主要微生物是水解和产酸细菌。在水解酸化反应过程屮首先大量微生物将进水屮呈颗粒与胶体状有机物迅速截留和吸附，这是一个快速的物理过程，只需几秒钟到几十秒就进行完全；补截留下来的有机物吸附在水解污泥表面，被缓慢分 解；它在系统中的停留时间取决于污泥停留时间，与水力停留时间无关;在水解产酸菌的作用下将不溶性冇机物水解成为可溶解性物质，同吋在产酸菌的协同作用下将大分子，难于生物降解的物质转变为易于降解的小分子物质，并重新释放到溶液中，在较高的水力负荷下随水流出系统•，由于水解和产酸菌世代期较短，因此这一过程也是迅速的。污水经过水解反应后可以提高其生化性能，降低污水的pH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造有利条件。(2)生物接触氧化法简介：生物接触氧化法是以生物膜为主净化废水的一种处理工艺，它利用固着在填料上的生物膜吸附和氧化废水中的有机物，但乂有其独特之处［9］。①氧化池内供微生物固着填料，全部淹没在废水中，相当于一种浸没在废水屮的生滤池，故又称淹没式生滤池。②池A采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。(2)气浮工艺简介：气浮是利用废水屮的颗粒的疏水性，通过在气浮池屮向废水屮通入一定尺寸的气泡，使废水中的污染物吸附在气泡上，随气泡的上浮，污染物也随之浮到水面上而形成由气泡、水和污染物形成的三相泡沬层(浮渣)，收集泡沫层即可把污染物与水分离［10］。2.2主体工艺确定综上所述，最后确定印染废水处理厂使用水解酸化一生物接触氧化一气浮工艺组合方案。在理想状态下，其处理废水的效果见下表： 9表2-5废水杂志去除率项目去除率CODcr91.7%BOD594.5%SS93.0%色度倍93.4%2.3工艺流程图2-1工艺流程图10第三章主要构筑物设计计算1格栅的设计与计算1.1设计概述格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成的框架设备.被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷，保护后续处理设施。由于本设计是小型印染废水处理工厂，因此浮游物主要以短小纤维为主，所以选择使用细格栅。 1.2格栅的设计计算公式1.2.1设计流量33/d?0.038m/sQ平？2740m由公式求得日KZ?2.7变化系数：0.11QQmax?Q平?KZ1.2.2设计参数栅前水深h?0.5m过栅流速？?1.0m/s格栅倾角细格栅?=60°栅条直径细格栅S?10mm栅条净间隙细格栅b?5mm1.2.3格栅的间隙数'