【導(dǎo)讀】計(jì)水質(zhì)為：CODcr≤1000mg/L、BOD5≤600mg/L、色度≤300倍、NH3-N≤15mg/L、SS≤200mg/L、pH：5-7；處理出水標(biāo)準(zhǔn)：CODcr≤100mg/L、BOD5≤mg/L、色度≤40倍、NH3-N≤15mg/L、SS≤70mg/L、PH：6-9；采用生化處理工藝，于南方某地新建。設(shè)備選型、管道規(guī)格等；：工藝流程圖、高程圖、平面布置圖、二沉池及其配管圖。[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，毛紡工業(yè)廢水來源……我國(guó)印染廢水生物處理工藝方案的特點(diǎn)及比較…………國(guó)內(nèi)印染廢水主要的處理工藝流程……………………設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)范圍……3設(shè)計(jì)計(jì)算……………………4運(yùn)行說明、設(shè)備選型及經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析……

　　

【正文】 擇 及說明 工藝流程選擇 由于 印染廢水變化復(fù)雜，有機(jī)物含量高，色度深，堿度大，是較難處理的工業(yè)廢水之一，故本設(shè)計(jì)采用生化處理工藝， 該技術(shù)處理效果好，管理運(yùn)行方便，受外界環(huán)境影響較小，通過該工藝流程的處理，使處理后的出水能夠達(dá)標(biāo)排放。 目前，國(guó)內(nèi)外的印染廢水處 理手段以生化處理法為主。其處理的機(jī)理是使廢水中夾帶的有機(jī)物質(zhì)通過微生物的代謝活動(dòng)予以分解。生物處理一般成本低，效果較好，但其受 pH 值、溫度、染料種類和廢水濃度影響很大。 此外， 在印染廢水生產(chǎn)中，因生產(chǎn)的間斷運(yùn)行，故存在著水質(zhì)水量的波動(dòng)，對(duì)于大量使用還原漿料，硫化漿，冰染料等廢水其化學(xué)絮凝效果相對(duì)較差，因此處理工藝要考慮這些因素，要有一定的適應(yīng)水量，水質(zhì)負(fù)荷變化的能力，對(duì)于不同水質(zhì)的印染廢水有不同的組合處理工藝。有可能物化為主，也可能生化為主，雖然基本方法及原理大致是相同的，但優(yōu)化組合很重要。 因此，在處理的 過程中，應(yīng)適當(dāng)把握好這些因素。 根據(jù)本設(shè)計(jì)的水質(zhì)水量以及出水要求，本設(shè)計(jì)采用生化處理工藝，其工藝流程如 6 所示 。 15 圖 6 本設(shè)計(jì)工藝流程圖 工藝流程說明 來自印染廠車間的廢水經(jīng)過格柵，阻攔了大塊懸浮物后，進(jìn)入調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池使廢水質(zhì)均和，水量調(diào)節(jié)。然后從調(diào)節(jié)池出來的廢水進(jìn)入混凝反應(yīng)池，在混凝反應(yīng)池中 加入 Ca（ OH） 2 調(diào)節(jié) pH 值，加 PAC 混凝劑 和助凝劑 ，在反應(yīng)池中混凝劑 充分混合，此后廢水絮凝沉淀，去除了不溶性染料、降低色度，并使 BOD、 COD 等指標(biāo)也同時(shí)降低，而后進(jìn)入 沉淀 池（豎流式），使大部分污泥沉淀下來，經(jīng) 沉淀 池處理后 ， 泥水 進(jìn)入 生物接觸氧化池，在接觸氧化池中由于得到充分的攪拌、曝氣，廢水中的有機(jī)物得到降解。廢水到達(dá)二沉池（輻流式）后，在二沉池中得到進(jìn)一步的處理。生化處理對(duì)色度去除不好。為了保證色度達(dá)標(biāo)，在二沉池后由 ClO2 發(fā)生器提供的 ClO2 使廢水色度降低，同時(shí) ClO2 具有滅菌、消毒作用，從而使廢水最終達(dá)標(biāo)排放。 沉淀 池的污泥進(jìn)入污泥濃縮池，濃縮池的上清夜流回至 混凝反應(yīng)池，由于采用生物接觸氧化法，具有較高的微生物濃度，且污泥產(chǎn)量低，不需要進(jìn)行污泥回流 ，二沉池產(chǎn)生的污泥也全部進(jìn)入污泥濃縮池，濃縮污泥經(jīng)過污泥脫水機(jī)脫水，干泥外運(yùn)或摻入燃煤，最終達(dá)標(biāo)排放。 處理方案論證 經(jīng)過綜合考慮，本設(shè)計(jì)采用混凝沉淀 生物接觸氧化 氧化脫色相結(jié)合的處理工藝。 （ 1） 混凝沉淀法 ① 混凝 沉淀 的作用 混凝法是 印染廢 水處理的一種重要處理方法。用于印染廢水處理，可有效除去水中疏水性染料物質(zhì)及部分親水性染料物質(zhì)；作為生物處理的預(yù)處理，可大大減輕后續(xù)生物處理的壓力；作為生物 處理的后處理，可去除水中殘存染料物質(zhì)，以降低廢水的色度。混凝法可去除多種高分子物質(zhì)、膠狀有機(jī)物、重金屬有毒物質(zhì)，如汞、鎘和鉛等，以及導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的物質(zhì)，如磷等可溶性無機(jī)物。此外，還可以作為污泥機(jī)械脫水前的調(diào)質(zhì)處理，以改善污泥的脫水性能。 印染廢水中含有大量染料、助劑和漿料、洗滌劑和其他化學(xué) 藥劑，其中染料多數(shù)呈膠體狀態(tài)，采用混凝法處理效果顯著。 ② 混凝的原理 壓縮雙電層 ： 所謂壓縮雙電層是指向分散系中投加可產(chǎn)生高價(jià)反離子的電解質(zhì)，通過增大溶液中反離子濃度，降低擴(kuò)散層厚度，使膠體粒子的 ξ 電位降低的過 程。這種作用特別使用于無機(jī)鹽混凝劑格柵 調(diào)節(jié)池 混凝 反應(yīng)池 沉淀池 生物接觸 氧化池 印染廢水 氧化脫色反應(yīng)池 出水 污泥濃縮池 污泥脫水機(jī) 干泥外運(yùn) 二沉池 鼓風(fēng)機(jī) 堿劑 PAC 上清夜 16 提供的簡(jiǎn)單離子的情況，如 Al3+、 Fe3+等。 電性中和 ： 膠粒表面對(duì)電性相異的膠粒，離子或臉子狀分子帶異好號(hào)電荷的部位的吸附，會(huì)中和電位離子所帶電荷，導(dǎo)致靜電斥力減少，電動(dòng)電位降低，從而使膠體的脫穩(wěn)和凝聚易于發(fā)生 吸附架橋 ： 吸附架橋是指在懸浮液中加入鏈狀高分子化合物，由于其架橋作用而使懸浮液中的膠體粒子脫穩(wěn)的現(xiàn)象。高分子絮凝劑具有線性結(jié)構(gòu)，可被膠體微粒強(qiáng)烈吸附，在相距較遠(yuǎn)的兩顆粒間吸附架橋，使顆粒結(jié)大，形成粗頭絮凝體。 沉淀物網(wǎng)捕 ： 向廢水中投加含金屬離子的化學(xué) 凝聚劑，當(dāng)藥劑投加量和溶液介質(zhì)的條件足以使金屬離子迅速生成金屬氫氧化物沉淀或金屬碳酸鹽沉淀時(shí)，所生成的難溶分子就會(huì)以膠體或細(xì)微懸浮物作為晶核形成沉淀物，或是對(duì)其產(chǎn)生吸附作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)水中膠體和細(xì)微懸浮物的網(wǎng)捕 [9]。 （ 2） 生物接觸氧化法 ① 生物接觸氧化法的工作原理 接觸氧化工藝是一種高效能的生物處理技術(shù) ， 常用于處理既含有溶解性有機(jī)物又含有粒狀有機(jī)物的污水。它將生物濾池和活性污泥法有機(jī)結(jié)合在一起 ， 同時(shí)兼有兩者的優(yōu)點(diǎn) ， 從水中微生物的附著場(chǎng)所及生存方式來看 ， 類似于生物濾池 ,從反應(yīng)器流體力學(xué)特性及曝氣方式來 看 ，它又與活性污泥法相似。 有關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究及實(shí)際工程表明 ， 相同條件下 ， 氧化池比表面積為 130～ 1600ｍ 2/ｍ 3， 生物濾池比表面積是 40～ 120ｍ 2/ｍ 3， 生物轉(zhuǎn)盤比表面積是 120～ 180ｍ 2/ｍ 3。而接觸氧化法的體積負(fù)荷可達(dá) 3～ 10kgBOD5/ｍ 3ｄ ， 是普通活性污泥法的 3～ 5 倍 ， CODcr去除率是傳統(tǒng)生物法的 2～ 3 倍 [10]。 ② 生物接觸氧化法的特點(diǎn) 容積負(fù)荷高（可達(dá) 3～ 6kgBOD5/），且處理時(shí)間短（一般只需 ～ ） 生物活性高，傳質(zhì)效果好。人工曝氣不但產(chǎn)生對(duì)液流的充分?jǐn)?拌，縮短了生物膜的更新周期，并且使得供氧充足，因而大大提高了生物膜的活性。此外曝氣會(huì)形成紊流，使得固定在填料上的生物膜連續(xù)，均勻地與廢水接觸，再加上空氣的攪動(dòng)，整個(gè)氧化池的廢水在填料之間流動(dòng)，增強(qiáng)了傳質(zhì)效果，提高了新陳代謝的速度。據(jù)有關(guān)測(cè)試分析的結(jié)果，相同濕重帶有絲狀菌的生物膜，其耗氧速率比活性污泥高 倍。 具有較高的微生物濃度，且污泥產(chǎn)量低，不需要進(jìn)行污泥回流。 出水水質(zhì)好，且穩(wěn)定，動(dòng)力消耗低。 掛膜方便，可以間歇運(yùn)行。該方法在處理生活污水時(shí)不需要專門培養(yǎng)細(xì)菌，運(yùn)轉(zhuǎn) 4～ 5d 即可 ；處理工業(yè)廢水時(shí)，掛膜時(shí)接入菌種，運(yùn)行到生物膜成熟即可。 與活性污泥相比，不存在污泥膨脹的問題。接觸氧化池內(nèi)的填料固定在水中，附著在填料上的絲狀菌具有空間立體結(jié)構(gòu)，沉降性能差，脫落后可隨曝氣池出水流出，故不存在系統(tǒng)微生物的污泥膨脹問題 [11]。 （ 3） ClO2 氧化脫色 印染廢水經(jīng)生物法或混凝法處理后，隨 BOD 和部分懸浮物的去除，色度也有一定的降低。一般情況下，生物法的脫色率較低，僅為 30%～ 40%?；炷ǖ拿撋瘦^高，但因染料品種和混凝劑的不同而有很大的差別，脫色率在 40%～ 70%之間。采用 上述方法處理后，出水仍有較深顏色，為進(jìn)一步進(jìn)行脫色處理，常用氧化法脫色。常用的氧化脫色法有氯氧化脫色法、臭氧氧化脫色法、光氧化脫色罰、光催化氧化脫色法等 [3]。本設(shè)計(jì)采用氯氧化脫色法，氧化劑選擇 ClO2。 氯氧化脫色法利用存在也廢水中的顯色有機(jī)物具有比較容易氧化的特性，應(yīng)用氯、或其化合物作為氧化劑，氧化顯色有機(jī)物并破壞其結(jié)構(gòu)，達(dá)到脫色的目的。 ClO2 氧化能力強(qiáng)，投量少，余量維持時(shí) 17 間長(zhǎng)，氧化效果不受 pH 值的影響，最重要的是 ClO2 不會(huì) 產(chǎn)生氧化副產(chǎn)物三鹵甲烷，從而無毒作用。 由此可見， 混凝沉淀 — 生物接觸氧化 — 氧化脫色 法 是 物理 — 生物 — 化學(xué) 處理技術(shù)中 的綜合和突破，是 處理效果較好的一種，它運(yùn)行的基本原理是建立在科學(xué)的理論和大量實(shí)驗(yàn)研究及實(shí)際運(yùn)用基礎(chǔ)上的較之其他處理方法有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，特別適合于高濃度，成分復(fù)雜的處理場(chǎng)合。所以本設(shè)計(jì)采用該方法來處理印染廢水。 經(jīng)過該方案處理后的水質(zhì)及處理效果如 表 6 所示 。 表 6 處理出水、 進(jìn)水 水質(zhì) 及處理效率 項(xiàng)目 BOD5 （ mg/L） BOD5 （ mg/L） SS （ mg/L） 色度（倍） NH3N （ mg/L） pH 進(jìn)水 600 1000 200 300 15 5～ 7 出水 60 36 15 6～ 9 處理效率 % % 70% 88% — — 由此可見 ，經(jīng)該方案處理后的水質(zhì)達(dá)到《紡織染整工業(yè)水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB428792）中的Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。 18 3 設(shè)計(jì)計(jì)算 主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算 格柵 （ 1） 設(shè)計(jì)說明 格柵的作用就是攔截污水中的大塊污物，它是對(duì)后續(xù)處理構(gòu)筑物和水泵具有保護(hù)作用的重要設(shè)備。本設(shè)計(jì)中為保護(hù)曝氣擴(kuò)散器或填料等 裝置，選細(xì)格柵，格柵柵條間隙已擬定為 10mm。 （ 2） 設(shè)計(jì)工藝參數(shù) 設(shè)計(jì)平均日流量 3 3 3Q = 4 0 0 0 m / d = 1 6 6 . 7 m / h = 0 . 0 4 6 m / s 設(shè)計(jì)最大日流量 3 3 3m a x hQ = K Q = 1 . 5 4 0 0 0 m /d = 2 5 0 m /h = 0 . 0 6 9 m /s? 其中 Kh— 水量變化系數(shù)，即一日內(nèi)最大排水量與平均排水量之比，印染廢水的 Kh約在 ～ 之間，通常印染規(guī)模小的取上限，規(guī)模大的取下限。本設(shè)計(jì)中取 Kh= [3]。 柵前流速 1v =； 過柵流速 2v =； 柵條寬度 s=； 格柵間隙 b=10mm； 格柵傾角 α=60176。；單位柵渣量 1? = /103m3污水 。 過柵流速：即經(jīng)過格柵的流速，一般控制在 ～ ，計(jì)算公式如下： ( 1)Qv b n h? ? 污水在柵前渠道內(nèi)的流速一般控制在 ～ ，計(jì)算公式如下 ： 1Qv Bh? 上兩式中： 1B 為柵前渠道的寬度（ m） ； b 為格柵的柵距（ m）； n 為格柵的柵條數(shù)量； Q 為進(jìn)入格柵渠道的入流污水流量（ m3/s）； h 為柵前渠道的水深（ m） [12]。 （ 3） 設(shè)計(jì)計(jì)算 ① 確 定 格 柵 前 水 深 ， 根 據(jù) 最 優(yōu) 水 力 斷 面 公 式 11max 2BvQ ?， 計(jì) 算 得 柵 前 槽 寬m a x112 2 0 . 0 6 9 0 . 4 80 . 6QB v ?? ? ?m，則柵前水深 1 ? ? ?m ② 柵條間隙數(shù) 0m a x2s i n 0 . 0 6 9 s i n 6 0 3 3 . 40 . 0 1 0 . 2 4 0 . 8Qn bhv ?? ? ??? （取 n=34） ③ 柵槽寬度 B=s（ n1） +bn=（ 341） +34= ④ 進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度 11 01 7 8 62 2 20BBL tg tg?? ?? ? ?m （其中α 1為進(jìn)水渠展開角 ，一般取 20ο ） ⑤ 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度 12 ? ? ?m ⑥ 過柵水頭損失（ h1） 19 因柵條邊為矩形截面，取 k=3，則 42 22 310 0 . 0 1 0 . 8s in 3 1 . 7 9 ( ) s in 6 0 0 . 1 52 0 . 0 1 2 9 . 8 1vh k h k g??? ? ? ? ? ? ? ??m （在 m～ m之間，符合要求） 其中 43( / )sb??? h0：計(jì)算水頭損失 k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)， 一般 取 k=3 β：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為 圓 形斷面時(shí) β=[12] ⑦ 柵后槽總高度（ H） 取柵前渠道超高 h2=，則柵前槽總高度 12H = h + h = 0 .2 4 + 0 .3 = 0 .5 4 m， 柵后槽總高度12H = h + h + h = 0 . 2 4 + 0 . 1 5 + 0 . 3 = 0 . 6 9 m ⑧ 格柵總長(zhǎng)度 1 2 1 1L = L + L + 0 .5 + 1 .0 + H / t a n? o= 0 .3 + 0 .1 5 + 0 .5 + 1 .0 + 0 .5 4 /t a n 2 0 = m ⑨ 每日柵渣量 3m a x 1 86400 69 86 40 0 = m /d10 00 10 00 hQwW K ???? ?＞ 所以宜采用機(jī)械格柵清渣 ，本設(shè)計(jì)選用 NC800機(jī)械格柵機(jī) 2臺(tái)，電機(jī)功率為 [13]。 ⑩ 計(jì)算草 圖如 圖 7所示 。 α1α 1α圖 7 格柵計(jì)算草圖 20 調(diào)節(jié)池 （ 1） 設(shè)計(jì)說明 本設(shè)計(jì)采用空氣攪拌的調(diào)節(jié)池，一般為矩形，空氣用量為 4～ 6 m3/（ m3． h） ，調(diào)節(jié)池的有效水深一般為 ～ [3]。 本設(shè)計(jì)中，調(diào)節(jié)池的進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)及處理效率見表 7。 表 7 調(diào)節(jié)池的進(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)及處理效