【正文】 ...................................................................................................... 44 天津科技大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 1 第一章 緒論 一、 油墨廢水簡介 水是生命的源泉，是社會經(jīng)濟發(fā)展的命脈，它同土地、能源等要素一起構(gòu)成人類經(jīng)濟與社會發(fā)展的基本條件 。 油墨廢水是一種污染大、難處理的廢水。其特點為油污含量高， COD 含量高，色度高，難生物降解。其主要污染物為油性墨、水性墨、淀粉顆粒及微量不溶性雜質(zhì)。生產(chǎn)油墨常使用乙醇、異丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有機溶劑。總之，油墨廢水污染嚴重，是工業(yè)廢水治理的一個重要環(huán)節(jié) [1]。 隨著我國印刷和包裝業(yè)的快速發(fā)展，使得處在印刷和包裝業(yè)上游的油墨工業(yè)發(fā)展很快。我國油墨的綜合生產(chǎn)能力近年來一直維持在每年 22萬 t以上，油墨總產(chǎn)量占世界油墨的 5 %～ 10%，并每年以 10 %以上的速度遞增。據(jù)中國石油和化學工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計， 2020 年我國油墨產(chǎn)量已突破 40 萬 t。 到目前 ，我國油墨產(chǎn)量位于美國、德國、日本之后，居世界的第四位。據(jù)估計，全國大大小小油墨廠總數(shù)已經(jīng)超過 800 家，主要分布在經(jīng)濟較發(fā)達和印刷廠比較集中的地區(qū)，如珠江三角洲、長江中下游、渤海灣和膠東地區(qū) [2]。 所以，隨著油墨相關(guān)行業(yè)的發(fā)展， 處理油墨廢水逐漸成為處理工業(yè)廢水中一個必不可少的元素，我國自 2020 年 10 月 1日起實施《油墨工業(yè)廢水排放標準》（ GB254632020） [3]，自實施起，油墨工業(yè)企業(yè)的水污染物排放不再執(zhí)行《 廢水 綜合排放標準》（ GB89781996） 。 二、 天津愛普生公司 簡介 天津愛普生有限公司于 1989 年成立，系中日合資企業(yè)，生產(chǎn)打印機用關(guān)鍵部件，主要產(chǎn)品有針式打印機用打印頭和噴墨打印機用墨盒。其主要 廢水 來來源于生產(chǎn)墨盒的過程，此過程會產(chǎn)生大量的水性油墨廢水，故針對這種 廢水 進行治理。 （一） 地理環(huán)境 天津愛普生有限公司坐落于天津 市區(qū)。 天津 北起薊縣黃崖關(guān)，南至濱海新區(qū)翟莊子滄浪渠，南北長 189 公里；東起濱海新區(qū)灑金坨以東陡 河西 干渠，西至靜?？h子牙河王進莊以西灘德干渠，東西寬 117 公里。天津市域面積 平方公里，疆域周長約 公里， 海岸線 長 153 公里，陸界長 公里。天津市地處華北平原東北部，東臨 渤海 ，北枕 燕山 ，北與首都北京毗鄰，距北京 120公里，是拱衛(wèi)京畿的要地和門戶。東、西、南分別與河北省的 唐山 、 承德 、 廊坊 、 滄州 地區(qū)接壤。對內(nèi)腹地遼闊，輻射 華北 、東北、西北 13 個省市 自治區(qū) ，天津科技大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 2 對外面向東北亞，是中國北方最大的 沿海開放城市 。 （二） 氣候條件 天津地處北溫帶位于中緯度 亞歐大陸 東岸，主要受季風環(huán)流的支配，是 東亞季風 盛行的地區(qū)，屬 溫帶季風性氣候 。雖臨近渤 海灣 ，但半封閉的內(nèi)海海灣對天津的氣候影響不大。主要氣候特征是，四季分明，春季多風，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪，因此，春末夏初和秋天 是到天津旅游的最佳季節(jié)。天津的年平均氣溫約為 － 度， 7 月最熱，月平均溫度 度； 1 月最冷，月平均溫度 度。年平均降水量在 360－970 毫米之間，（ 1949－ 2020）平均值是 600 毫米上下，降水稀少。 最大凍土深度為 80cm。 天津科技大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 3 第二章 設計說明書 第一節(jié) 工程概述 一、設計依據(jù)及原則 （一）設計依據(jù) （ 1） 該廠的進出水水質(zhì)水量資料； （ 2） 《 油墨 工業(yè)水污染物排放標準》（ GB254632020）； （ 3） 《給水排水快速設計手冊》 ； （ 4）有關(guān)設備材料廠商的設備、材料報價及儀表、控制設備的報價等； （ 5）《室外排水設計規(guī)范》 (GB500142020)； （ 6）《 廢水 綜合排放標準》（ GB897896）； （ 7）《機械設備安裝工程 施工及驗收規(guī)范》（ TJ 23178）； （ 8）《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（ GBJ 161987）； （ 9）《低壓配電裝置及線路設計規(guī)范》（ GB 500541992）； （ 10）《電器裝置的繼電保護和自動裝置設計規(guī)范》（ GB 500621992）； （ 11）國家建筑標準設計《給水排水標準圖集》（合訂本 S S S3）； （ 12）國家建筑標準設計《矩形鋼筋混凝土清水池》（ 96S824）； （ 13）《城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準》（ GB 309693）； （ 14）《惡臭污染物排放標準》（ GB 1455493） ； （ 15）其它有關(guān)的 廢水 處理設計規(guī)范與國家及地方標準等； （ 16）有關(guān)的土建及工程施工、安裝定額等。 （二）設計原則 （ 1） 嚴格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護的各項規(guī)定，廢水處理后必須確保各項出水水質(zhì)指標均達到城市廢水排放要求。 （ 2） 在不影響處理效果的前提下，充分利用原有的構(gòu)筑物和設施，節(jié)省工程費用，減少占地面積和運行費。 針對本工程的具體情況和特點，采用成熟可靠的處理工藝和設備，盡量采用新技術(shù)、新材料，實用性與先進性兼顧，以實用可靠為主。 （ 3） 本處理工藝流程要求耐沖擊負荷，有可靠的運行穩(wěn)定性。 （ 4） 降低噪聲， 改善廢水處理站及周圍環(huán)境。 （ 5） 針對本工程的具體情況和特點，采用成熟可靠的處理工藝和設備，盡量采用新技術(shù)、新材料，實用性與先進性兼顧，以實用可靠為主。 天津科技大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 4 （ 6） 處理系統(tǒng)運行應有較大的靈活性和調(diào)節(jié)余地，以適應水質(zhì)、水量變化。 （ 7） 本處理工藝流程要求耐沖擊負荷，有可靠的運行穩(wěn)定性。 二、設計水質(zhì)水量及排放標準 （一）設計水量 平均設計水量 Q=5000m3/d （二）進水水質(zhì) 廢 水處理廠進水水質(zhì)見表 21所示。 表 21進水水質(zhì) （ 三 ）出水水質(zhì) 處理程度執(zhí)行《 油墨 工業(yè) 廢 水污染物排放標準》（ GB254632020）中的一級標準 ，見表 22所示。 表 22出水水質(zhì) 第二節(jié) 油墨 廢水處理概況 油墨廢水 是在包裝印染行業(yè)中產(chǎn)生的廢水， 是一種污染大、難處理的廢水。其特點為油污含量高， COD含量高，色度高，難生物降解。其主要污染物為油性墨、水性墨、淀粉顆粒及微 量不溶性雜質(zhì)。生產(chǎn)油墨常使用乙醇、異丙醇、丁醇、丙醇、丁酮、醋酸乙酯、醋酸丁酯、甲苯、二甲苯等有機溶劑。 因此采取必要措施減少油墨廢水對環(huán)境的影響是迫在眉睫 。 目前 國內(nèi)外對油墨廢水處理已做了大量的工作，物理法、化學法，生物法都項目 CODcr BOD5 總磷 總氮 PH SS 色度 指標（ mg/L） 2020 500 60 7~8 400 1000 項目 CODcr BOD5 總磷 總氮 PH SS 色度 指標（ mg/L） 150 30 50 6~9 70 80 天津科技大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 5 得到了應用，然而單種方法處理其成本高、效果差。國內(nèi)現(xiàn)階段處理油墨廢水主要有化學混凝、鐵屑微電解、混凝氣浮 — 接觸氧化、混凝氣?。㈦娊猓?SBR、化學氧化－混凝等組合工藝，各有其優(yōu)缺點 [4]。 一、 生物處理法 生 物處理法主要用于工業(yè)廢水的二級處理，但由于油墨廢水的難生物降解特性，單一的生物法就很 難滿足處理的需求。但隨著 廢水 處理技術(shù)的改進，逐漸解決了這一難題。天津愛普生公司利用酸化水解過程配合生物法處理油墨廢水達到了很好地處理效果。 總的來看，生物法具有廢水處理量大、處理范圍廣、運行費用相對較低等優(yōu)點， 為了迎合這種方法在油墨廢水處理工藝上的應用，故革新了技術(shù) ，從而使得該技術(shù)在國內(nèi)外廣泛采用。但是生物降解法處理設施規(guī)模大，停留時間長，投資費用較高，對廢水的水質(zhì)條件要求嚴格，廢水的 pH值、溫度、營養(yǎng)、有毒物質(zhì)濃度、進水有機物濃度、溶解氧量等多種因素都會影響到細菌的生長和出水水質(zhì)，這也就對操作管理提出了較 高要求。 （一） 序批式活性污泥法（ SBR） SBR是序批式活性污泥法的簡稱，它是從加入及排放反應器發(fā)展而來的，SBR 的核心是 SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。所謂序列包括兩層含義： 不同 SBR 池的運轉(zhuǎn)是按順序進行，由于 廢水 大都是連續(xù)或半連續(xù)排放，SBR為 2個池或多個池交替運行，因此，從總體上 廢水 連續(xù)按順序依次進入每個反應器，它們相互協(xié)調(diào)作為一個有機的整體完成 廢水 凈化功能。但對每一個 SBR池是間歇進水的 。 每個 SBR的運行操作分階段、按時間次序進行。 SBR工藝特點 ： SBR 處于好氧 /厭氧的交替運行過程中，能夠在去除碳物質(zhì)的同時實現(xiàn)脫氮除磷 。 SBR處理工藝系統(tǒng)布置緊湊、節(jié)省占地；運行穩(wěn)定性好，能承受較大的水質(zhì)水量沖擊 。 可抑制絲狀菌生長繁殖，不易發(fā)生污泥膨脹，污泥指數(shù) SVI 較低，有利于活性污泥的沉淀和濃縮 。 SBR 裝置結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)靈活，操作管理方便 。 采用 SBR 法處理小城鎮(zhèn) 廢水 ，要比用普通活性污泥法節(jié)省基建投資天津科技大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 6 30%。 各項運行控制參數(shù)都能通過計算機加以控制，易于實現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化運行。 投資省，運行費用低 。 （二） 周期循環(huán)曝氣活性污泥法（ CASS） 周期循環(huán)延時曝氣 活性污泥法 ，簡稱 CASS， 是 80年代初在澳大利亞發(fā)展起來的。在 SBR池內(nèi)增加了一個生物選擇器 是 CASS最大的特點 ，實現(xiàn)了連續(xù)進水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進水），間歇排水。 設置生物選擇器的主要目的是使系統(tǒng)選擇出絮凝性細菌， 生物選擇器的 容積約占整個池子的 10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質(zhì)積累 —— 再生理論，使活性污泥在選擇器中經(jīng)歷一個高負荷的吸附階段 ，這種吸收階段又稱為基質(zhì)積累 ，隨后在主反應區(qū)經(jīng)歷一個較低負荷的基質(zhì)降解階段，以完成整個基質(zhì)降解的全過程和污泥再生 [5]。 CASS工藝特點： （ 1）工藝流 程簡單，占地面積小，投資較低 。 （ 2）沉淀效果好 。 實驗和工程中曾遇到 SV高達 96%的情況，只要將沉淀階段的時間稍作延長，系統(tǒng)運行不受影響。 （ 3）不易發(fā)生污泥膨脹 。 CASS反應池中存在著較大的濃度遞度，而且處于缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出茵膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢茵屬，有效地抑制絲狀茵的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。 （ 4）剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定 。 CASS法泥齡為 25~30天，所以污泥穩(wěn)定性好，脫水性能佳，產(chǎn)生的剩余污泥少。 （ 三 ） A/O法 缺氧 — 好氧 廢水 處理工藝 ，簡稱 A/O工藝 ，該工藝具有 較強的適應能力 ， 其特點是 脫氮效果較好 ， 不產(chǎn)生污泥膨脹 ， 耐沖擊負荷，排泥量少， 高容積負荷 ，特別適合于中小型 廢水 處理站選用。 A/O工藝由缺氧池和好氧池串聯(lián)而成， 可以在 去除有機物的同時取得良好的脫氮效果。該工藝的顯著特點是將脫氮池設置在除碳過程的前部， 其工藝流程為， 先將 廢水 引入缺氧池， 把 原 廢水 中的有機物作為 回流污泥中的反硝化菌 的 碳源，將回流混合液中的大量硝態(tài)氮（ NO— xN）還原成 N：，從而 脫氮 ； 廢水 繼續(xù) 進入好氧 池，大部分有機物在此得到 降解，好氧池后設置二沉池，部分沉淀污泥 回流至缺氧池， 為缺氧過程 提供充足的微生物，同時將好氧池內(nèi)混合液回流至缺氧池，以保證缺氧池有足夠的硝酸鹽。 A/O工藝 雖天津科技大學 2020 屆本科生畢業(yè)設計 7 然 具有適應能力強、耐沖擊負荷、處理效果穩(wěn)定可靠等優(yōu)點， 但是由于此工藝對水質(zhì)要求嚴格，不適用于可生化性差的水體，故不適用油墨廢水處理 [6]。 A/O法 工藝特點： 脫氮除磷效果稍差，脫氮效率 70～ 80%，除磷只有 20～ 30%，但 BOD去除率較高，可達 95%。 缺氧池在前， 廢水 中的有機碳被反硝化菌所利用，可減輕其后好氧池的有機負荷 。 該工藝還可以 在 中間隔以檔板， 以 降低工程造價 。 好氧在缺氧池之后，可 以使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質(zhì)。 （四） A2/O A2/O是 AnaerobicAnoxicOxic的英文縮寫，它是厭氧 — 缺氧 — 好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。 A2/O工藝于 70年代由美國專家在厭氧 — 好氧除磷工藝（ A/O）的基礎上 進一步改造而 開發(fā)出來的，其核心是在厭氧 好氧工藝（ A/O）中間加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端。該工藝同時具有脫氮除磷的目的。 A2/O工藝特點 該工藝運行費用較高，所以當 處理后的 廢水 排入封