水污染控制工程课程论文印刷废水处理工艺设计

'前言21.印染废水的产生22.印染废水的特点和危害33.印染废水处理的基本方法3正文31处理工艺的确定31.1设计参数31.2废水处理工艺设计32.计算32.1污染物去除效率:32.2筛网32.3集水池设计计算32.4调节池32.5中和池32.6主题工艺计算32.7脱色池32.8污泥浓缩池32.9污泥脱水33.工程投资估算319 前言纺织工业是我国传统的支柱产业，包括纺织、印染、化纤、服装和纺织专用设备制造等5个部分。随着国民经济的快速发展，我国的印染业也进入了高速发展期，设备和技术水平明显提升，生产工艺和设备不断更新换代，印染企业尤其是民营印染企业发展十分迅速。但是，印染行业生产过程中排放的“三废”，尤其是废水治理不当将会对环境造成严重污染。纺织印染行业是工业废水排放大户。据不完全统计，我国印染废水每天排放量为300～400万m3。印染废水含有多种染料、浆料、表面活性剂等助剂，具有水量大、有机污染物浓度高、可生化性较差、色度高且多变、碱性大、水质水量变化大、成分复杂等特点，属较难处理的工业废水之一。随着印染工艺和产品结构的改变，印染废水的水质也发生了变化，印染废水的处理难度也随之加大，我们必须不断创新、改进和提高治理工艺水平，选择适用的工艺路线。1.印染废水的产生印染废水中的污染物主要来自织物纤维本身和加工过程使用的染化料，在印染生产的前处理过程中排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色印花过程排出染色废水、皂洗废水和印花废水，整理过程排出整理废水。1.1前处理产生的废水（1）退浆废水：退浆是用化学药剂将织物上所带的浆料退除（被水解或酶分解为水溶性分解物），同时也除掉纤维本身的部分杂质。退浆废水是碱性有机废水，含有浆料分解物、纤维屑、酶等，其COD、BOD5都很高。退浆废水水量较少，但污染较重，是前处理废水有机污染物的主要来源。（2）煮炼废水：煮炼是用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温（120℃）和碱性（pH=10～13）条件下，对棉织物进行煮炼，去除纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质，以保证漂白和染整的加工质量。煮炼废水呈强碱性，含碱浓度约为0.3%，呈深褐色，BOD5和COD值较高。（3）漂白废水：漂白是用次氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的有色杂质。漂白废水的特点是水量大，污染程度较轻，BOD5和COD19 均较低，属较清洁废水。（4）丝光废水：丝光是将织物在氢氧化钠浓溶液中进行处理，以提高纤维的张力强度，增加纤维的表面光泽，降低织物的潜在收缩率和提高对染料的亲和力。丝光废水一般经蒸发浓缩后回收，由末端排出的少量丝光废水碱性较强。1.2染色和印花废水（1）染色废水：染色废水主要污染物是染料和助剂。由于不同的纤维原料和产品需要使用不同的染料、助剂和染色方法，加上各种染料的上染率不同和染液的浓度不同，使染色废水水质变化很大。染色废水的色泽一般较深，且可生化性差。其COD一般为300～700mg/L，BOD5/COD一般小于0.2，色度可高达几千倍。（2）印花废水：印花废水主要来自配色调浆、印花滚筒、印花筛网的冲洗废水，以及印花后处理时的皂洗、水洗废水。由于印花色浆中的浆料量比染料量多几倍到几十倍，故印花废水中除染料、助剂外，还含有大量浆料，BOD5和COD都较高。由于印花滚筒镀筒时使用重铬酸钾，滚筒剥铬时有三氧化铬产生。这些含铬的雕刻废水应单独处理。(3)整理废水：整理废水含有树脂、甲醛、表面活性剂等。整理废水数量较小，对全厂混合废水的水质2.印染废水的特点和危害2.1废水的特点水量大、浓度高、水质波动大、以有机物污染为主、处理难度较大、部分废水含有毒有害物质。2.2印染废水的危害印染废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。沉于水底的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境。印染废水的色泽深，严重影响受纳水体外观。造成水体有色的主要因素是染料。在纺织品印染加工中，有10%～20%19 的染料作为废物排出。印染废水的色度尤为严重，用一般的生化法难以去除。有色水体还会影响日光的透射，不利于水生物的生长。印染废水大部分偏碱性，进入农田，会使土地盐碱化；染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。3.印染废水处理的基本方法印染废水是以有机污染为主的，成分复杂的有机废水，处理的主要对象是BOD5、不易生物降解或生物降解速度缓慢的有机物、碱度、染料色素以及少量有毒物质。虽然印染废水的可生化性普遍较差，但除个别特殊的印染废水（如纯化纤织物染色）外，仍属可生物降解的有机废水。其处理方法以生物处理法为主，同时需辅以必要的预处理和物理化学深度处理。3.1物化处理技术印染废水处理中，常用的物化处理工艺主要是混凝沉淀法与混凝气浮法。混凝法是印染废水处理中采用最多的方法，有混凝沉淀法和混凝气浮法两种。混凝法对去除COD和色度都有较好的效果。混凝法可设置在生物处理前或生物处理后，有时也作为唯一的处理设施。混凝法设置在生物处理前时，混凝剂投加量较大，污泥量大，易使处理成本提高，并增大污泥处理与最终处理的难度。混凝法的COD去除率一般为30%～60%，BOD5去除率一般为20%～50%。作为废水的深度处理，混凝法设置在生物处理构筑物之后，具有操作运行灵活的优点。当进水浓度较低，生化运行效果好时，可以不加混凝剂，以节约成本；当采用生物接触氧化法时，可以考虑不设二次沉淀池，让生物处理构筑物的出水直接进入混凝处理设施。在印染废水处理中，多数是将混凝法设置在生物处理之后。其COD去除率一般为15%～40%。当原废水污染物浓度低，仅用混凝法已能达到排放标准时，可考虑只设置混凝法处理设施。3.2生物处理技术生物处理工艺主要为好氧法，目前采用的有活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘和塔式生物滤池等。为提高废水的可生化性，缺氧、厌氧工艺也已应用于印染废水处理中。19 3.2.1活性污泥法活性污泥法是目前使用最多的一种方法，有推流式活性污泥法、表面曝气池等。活性污泥法具有投资相对较低、处理效果较好等优点。其中，表面曝气池因存在易发生短流，充氧量与回流量调节不方便、表面活性剂较多时产生泡沫覆盖水面影响充氧效果等弊端，近年已较少采用。而推流式活性污泥法在一些规模较大的工业废水处理站仍得到广泛应用。污泥负荷的建议值通常为0.3～0.4kg（BOD5）/kg（MLSS）•d，其BOD5去除率大于90%，COD去除率大于70%。据上海印染行业的经验表明，当污泥负荷在小于0.2kg（BOD5）/kg（MLSS）•d时，BOD5去除率可达90%经上，COD去除率为60%～80%。3.2.2生物接触氧化法生物接触氧化法具有容积负荷高、占地小、污泥少、不产生丝状菌膨胀、无需污泥回流、管理方便、填料上易保存降解特殊有机物的专性微生物等特点，因而近年来在印染废水处理中被广泛采用。生物接触氧化法停止进行后，重新运行启动快，对企业因节假日和设备检修停止生产无废水排放对生物处理效果的影响较小。因此，尽管生物接触氧化法投资相对较高，但因能适应企业废水处理管理水平较低、用地较紧张等困难处境，应用越来越广泛。其特别适用于中小水量的印染废水处理，通常，容积负荷为0.6～0.7kg（BOD5）/kg(MLSS).d时，BOD5去除率大一起90%，COD去除率为60%～80%。3.2.3缺氧水解好氧生物处理工艺如前所述，缺氧段的作用是使部分结构复杂的、难降解的高分子有机物，在兼性微生物的作用下转化为小分子有机物，提高其可生化性，并达到较好的处理效果。缺氧段的水力停留时间，一般是根据进水COD浓度来确定的。当缺氧段采用填料法时，通常建议按每100mg/L的COD需水力停留时间1h累计取值。好氧段负荷限值有两种方法，一是不计缺氧段去除率，此时好氧段负荷的限值略高于一般负荷值；另一计算法是按缺氧段BOD5去除率为20%～30%计，而好氧段的负荷按一般负荷值计算。经这一工艺处理后，BOD5去除率在90%以上，COD去除率一般大于70%，色度去除率较单一的好氧法也有明显提高。3.2.4生物转盘、塔式滤池19 生物转盘、塔式滤池等工艺在印染废水的处理中也曾采用，取得了较好的效果，有的厂目前还在运行。但由于这些工艺占地较大，对环境的影响总是较多，处理效果相对其他工艺低，目前已很少采用。正文1处理工艺的确定1.1设计参数1.1.1印染废水水质水量印染废水水质如下：BOD5=600mg/L，COD=1200mg/L，SS=350mg/L，污水量Q=500m3/d，pH=12,色度300倍。1.1.2处理要求污水排放应达到《国家标准污水综合排放标准》（GB18918-2002）二级标准COD≤100,BOD5≤30,SS≤30，色度≤40倍，pH=6-91.1.3水质分析污水的可生化性：比值污水值是判定污水可生生化性的最简单和最常用的方法。一般认为可生化性较好，较难生化，不易生化。此印染废水进水水质的BOD5/COD=0.5属于较易生化处理的工业污水范畴，因此本工程适宜采用技术成熟、高效、低处理成本的生化处理工艺。pH=12，所产生的废水中含有碱性物质。因此，有必要设置中和池，调节污水pH值。19 色度300倍，可在出水前设置一脱色池，投加次氯酸钠溶液以脱色。1.1.4工艺比选对于处理能力小于10万吨/天的中小型污水处理场来说，氧化沟和SBR及其改良工艺如：CASS;CAST;ICEAS等工艺是首选工艺，目前使用最多的是氧化沟，三沟式氧化沟是未来氧化沟工艺发展的一个主要方向。下面对CASS和生物接触氧化做一对比。CASS法：优点：（1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。（6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。（7）CASS法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。（8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。（9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。缺点：（1）容积利用率低、出水不连续、运行控制复杂。（2）需曝气能耗多，污泥产量大。生物接触氧化法：缺点：（1）19 由于池内填充了大量的生物膜载体填料，填料上下两端多数用网格状支架固定，当填料下部的曝气系统发生故障时，维修工作将十分麻烦。（2）填料易老化，一般4－6年需更换一次。（3）由于前端物化处理后废水中SS含量较低，生物膜固着的载体较少，导致生物膜比重较小，极易造成脱膜，挂膜不稳定。脱落的生物膜和絮状污泥在二沉池沉淀效果较差，易导致出水SS超标。1.2废水处理工艺设计处理工艺流程图调节池提升泵中和池集水池筛网出水脱色池CASS池鼓风机房泥饼外运脱水机房污泥浓缩工艺说明：处理水主要分三部分：一、物理处理部分：进水经筛网后，截留一部份污水中悬浮物和漂浮物，保护后续水泵的正常工作，然后进入集水池，之后进入调节池，均化进水水量，出水进入中和池，调节污水pH值。二、生化处理部分：污水由泵抽入CASS池，进入生化处理阶段，经CASS池进水、曝气、沉淀、出水四阶段后水质几近可达到要求。加药脱色后外排。三、污泥处理部分，从沉淀池和CASS池出来的污泥进污泥浓缩池，上清液直接外排。含泥量多的由污泥泵抽入脱水机房，由袋式压滤机压滤成泥饼外运。2.计算2.1污染物去除效率:（1）COD去除效率为：（2）BOD5去除效率为：19 (3)SS去除效率为：2.2筛网设计说明1选定网眼尺寸污水中悬浮物为纤维类物质，所以筛网的网眼应小于2000μm。2筛网种类根据生产的产品规格性能，选用倾斜式筛网，筛网材料为不锈钢。水力负荷0.6~2.4m3/(min·m2)。3所需筛网面积A参数：水力负荷：q=1.5m3/(min·m2)Q=500m3/d=0.35m3/min面积：设计取A=0.3m22.3集水池设计计算（1）容积按一小时废水流量计算，则集水池的有效容积为V=20.8m3（2）面积取有效水深h=3m，则面积F===7m2，设计取10m2。集水池半径为，保护水深为0.3米，则实际水深为3.3米。草图如下：19 2.4调节池（1）设计参数有效水深h=6m停留时间t=8h保护高：h1=0.6m（2）设计计算①有效容积V=Qt=20.8×8=166.4m3设计为V=200m3②设计为矩形（尺寸：长×宽）：8×5=40m2③总高度H=h+h1=6+0.6=6.6m水泵的选择①设计水量为500m3/d，设离心泵2台，一开一备，则单台流量为Q=20.8m3/h,所需扬程为9m②型号：50WQ/D242-1.5主要性能参数：流量：30m3/h扬程：10m功率：1.5kw19 转速：2840r/min泵重：58kg排出口径：50mm2.5中和池（1）设计参数设计流量：Q=500m3/d=20.8m3/h中和时间：t=1h有效水深：h=3m超高h1=0.3m（2）设计计算①有效容积设计取②设计为矩形（尺寸长）：5×2=10m2③总高度H=h+h1=3.3m19 2.6主题工艺计算CASS工艺设计计算（1）曝气时间ta设混合液污泥浓度X=2500mg/L污泥负荷Ns=0.2KgBOD5/KgMLSS冲水比：9.26h取9.5h（2）沉淀时间ts当污泥浓度小于300mg/L时污泥界面沉降速度为：设计水温在20oC时所以：设计曝气池水深为H=5.0m（缓冲层高度）沉淀时间ts取1小时设排水时间td=0.5h则整个运行周期时间t=ta+ts+td=9.5+1.0+0.5=11小时每天运行次数n=24/11=2.18（次）（3）曝气池容积V设计1个反应池即n0=1V=500/0.242.18=955m3(4)复核出水溶解BOD5根据设计出水水质,出水溶解性BOD5应小于30mg/L设计中的出水水质中溶解性BOD5为<30mg/L计算结果符合要求19 (5)计算剩余污泥20oC时活性污泥的自身氧化系数Ka（20）Ka（20）=Kd（20）其中：Kd------活性污泥自身氧化系数典型值Kd（20）=0.06剩余污泥量=YQKdVftann0=0.60.069550.75=174.9-92.7=82.2kg/d剩余污泥量=Q(1-fbf)=500(1-0.7)=76Kg/d剩余总污泥量=+=82.2+76=158.2Kg/d(6)复核污泥龄Qc===17.9d(7)复核滗水高度h1曝气池有效水深H=1.5mh1===1.2m结果与设定值相符合。(8)设计需氧量式中a，c位计算系数其中a=1.47,c=1.42AOR=aQb=1.475001.4282.2=428.5-116.7=311.8kg/d19 2.7脱色池废水在脱色池停留时间为30min，脱水池尺寸1.5×2.5×2.2m。在脱色池进水管路中投加次氯酸钠溶液。采用计量泵定量投加，投加量为100mg/l（投加浓度为10%）。2.8污泥浓缩池进泥采用间歇式重力浓缩池，示意图为：上清液排泥（1）计算过程污泥总量(体积)为沉淀池和厌氧好氧池所产生的所有污泥之和:W=10.08+10.8+11.76+3.85+8.96+0.42=45.87m3①浓缩池面积式中：Q：污泥量，m3/dC：污泥固体浓度，g/LM：浓缩池污泥固体通量，kg/(m2·d)②浓缩池直径③浓缩池深度计算总深度：H=h1+h2+h3+h4工作部分有效水深：19 式中：T：停留时间（T=15h）总深度：H=h1+h2+h3+h4=1.7+0.3+0.3+2.05=4.35m④浓缩后污泥体积式中：2.9污泥脱水（1）采用带式过滤机进行脱水。计算：浓缩池每天排一次泥，设计每次脱水工作4小时，则进泥流量：压滤机带宽：式中：k：压滤系数，k=0.3p：进泥含水率，p=0.97Q：进泥流量，Q=3.8m3/h（2）压滤机选型根据以上计算，选择压滤机型号为：DYQ1000C主要参数：带宽（mm）:1000处理量（m3/h）:5~10功率（kw）:1.1带速（m/min）:1.5~7冲洗水耗量(m3/h):14冲洗水压(Mpa):≥0.5气压(Kpa):0.3~0.7泥饼含水率(%):70~783.工程投资估算主要设备价格估算一览表19 序号设备名称规格型号数量单价（万元）总价(万元)备注1筛网0.3m210.100.102提升泵50WQ/D242-1.520.601.201开1备3鼓风机MFSR150H0.99m3/h29.4kpa236.01开1备4污泥泵NL25A-320.51.01开1备5潜水搅拌器JBSI型40.83.26压滤机DYQ1000C1557管道、阀门2小计18.5土建投资估算一览表序号名称规格数量结构造价(万元)1集水池Ф5100×33001钢砼32中和池5000×2000×33001钢砼33调节池8000×5000×66001钢砼4.74CASS池8400×4000×63001钢砼21.545脱色池1500×2500×22001钢砼0.686污泥浓缩池Ф4600×43501钢5.527操作间、化验室5000×6300×40001砖混28泵房、鼓风机房5000×4000×40002砖混49合计44.44废水处理站投资估算项目内容总价（万元）直接工程费设备投资18.5土建投资44.44菌种费8.0小计70.94间接工程费工程安装(比例)15.0设计费3人员培训、调试费5.0不可预见费5小计28合计98.9419 19 19 19'