皮革废水处理基本工艺设计开题报告.doc

毕业设计（论文）任务书

设计（论文）题目 ××皮革制品高级鞋面革项目污水处理工程工艺设计

学院名称 资源和环境工程学院

专 业 （班 级） 环境工程10-2班

姓 名 （学 号） 赵掌权(4553)

指 导 教 师 周元祥

系（教研室）责任人

一、毕业设计（论文）关键内容及要求（任务及背景、工具环境、结果形式、着重培养能力）
1、关键内容
1． 搜集制革废水处理工程资料，了解废水处理技术现实状况情况。
2． 完成该厂污水处理工程工艺设计计算；
3． 按规范要求绘制各处理单元工艺设计图件；
4． 完成该污水工程概算。
2、基础要求
1． 经过文件资料检索，对制革废水处理技术发展及现实状况有较全方面了解。
2． 依据文件检索结果和企业生产废水水质、水量特点，经过比较分析确定处理工艺步骤。
3． 完成处理工程各单元设计计算，并按规范要求绘制各处理单元工艺设计图件；
4． 完成整个工程概算。
3、结果形式
1）按毕业设计（论文）规范化要求撰写不少于1.5～2万字符毕业论文，并有300字汉字摘要和250个实词英文摘要；
2）翻译相关英文资料1～2万印刷符（或译出5000汉字）。形成毕业论文1-2万字。
二、应搜集资料及关键参考文件
1.潘涛等；废水污染控制技术手册[M]．北京：化学工业出版社，；
2. 郑永东,白端超.  物化-生化工艺处理皮革废水[J]. 工业用水和废水. (05)；
3. 资慧琴,曾立云.  混凝沉淀-生物接触氧化工艺处理制革废水试验研究[J]. 环境科学和管理. ；
4. 蒋胜韬,王三秀.  混凝沉淀/水解酸化/BAF工艺处理明胶废水[J]. 中国给水排水. ；
5.蒋克彬等.水处理工程常见设备和工艺[M].北京：中国石化出版社，；
6.李家科等.特种废水处理工程[M].北京：高等教育出版社 中国建筑工业出版社，；
7.吴浩汀编.制革工业废水处理技术及工程实例[M].化学工业出版社（第一版），.7
8.高忠柏、苏超英.制革工业废水处理.北京：化学工业出版社 ；
9 . 李晓星，俞从正，马兴元．制革废水处理研究进展[J]．中国皮革，.
10. 罗固源.水污染物化控制原理和技术.第一版[M].北京：化学工业出版社，
11. 王树声．制革污水处理和利用.北京： 北京轻工业出版社，1989
12. 胡天媛， 徐伟 ，秀零. 水解酸化—氧化沟—BAF工艺处理皮革废水[J]．
13.高俊发等.污水处理厂工艺设计手册[M].化学工业出版社,,113～115,258～259
14. 王小文主编.水污染控制工程[M].煤炭工业出版社,.
15. 郭茂新等.工业废水处理及再生利用[M].北京，化学工业出版社，.
16．杨岳平,徐新华编著.废水处理工程及实例分析[M]. 化学工业出版社,.

三、毕业设计（论文）进度计划
起 迄 日 期
工 作 内 容
备 注
.11.1~.1.10
.1.11~.3.20
.3.21~.4.10

.4.11~.5.25

.5.26~.6.10

查阅文件资料，英文翻译
毕业实习，完成开题汇报或方案论证
深入搜集资料，完成翻译，完善开题汇报内容，开始试验
毕业设计第一阶段，完成各单元设计计算和绘制对应图件，并完成论文初稿；
论文修改定稿、装订
论文送审和答辩

开 题 报 告
提议填写以下内容：1.简述课题作用、意义，在中国外研究现实状况和发展趋势，尚待研究问题。2.关键介绍完成任务可能思绪和方案；3.需要关键仪器和设备等；4.关键参考文件。
一、 设计题目
××皮革制品高级鞋面革项目污水处理工程工艺设计
二、课题作用、意义和中国外研究现实状况和发展趋势
2.1 作用和意义：
制革工业是轻工业中仅次于造纸业高耗水、重污染行业,近十几年来中国成为了世界制革大国,但同时也给我们环境造成了严重污染,据统计,中国每十二个月皮革行业排放废水约为8000一1万吨,约占全国工业废水总排放量0.3%,制革工业污染关键来自两个方面:其一是加工工程中产生废水,其二是生产过程中使用大量化工原料,这些原料有多种助剂、蹂剂和加脂剂、涂饰剂等。迄今为止，中国皮革企业已逾 2300 家，成为中国支柱产业。但伴随制革业发展，所产生废水，不仅严重污染了环境，而且还严重影响并危害了大家身体健康。所以有效处理制革废水，搞好制革废水回用已成为亟待处理问题。
2.2 中国外研究现实状况和发展趋势:
(1)传统活性污泥法：活性污泥法是在人工充氧条件下培养活性污泥。利用活性污泥生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中有机污染物。优点是：(1)处理效果好：去除 BOD5可达 90 %～95 %，去除 COD 60 %～80 %，去除硫化物 85 %～98 %；(2)对废水处理程度要求比较灵活。缺点：(1)在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率现象，浪费了动力；(2)对冲击负荷适应性弱。
(2)制革废水全物化处理：对制革废水进行全物化处理是指对制革废水全程采取物化法。其处理机理是经过电化学反应氧化还原产物和电池反应产物絮凝、吸附等相互协同全物化技术对制革废水进行处理，但运行成本高、去除效果不理想、污泥量大、易生成二次污染等。
(3)氧化沟：氧化沟是活性污泥法一个变型。制革废水有很大冲击负荷、高含盐量特点，而且还含有部分难以生物降解有机物，氨氮，铬盐及硫化物。氧化沟法含有较长水力停留时间，较低有机负荷和较长污泥龄特点，实践证实它是较成熟制革废水处理工艺。其去除 BOD5达 95 %以上，CODCr去除率约 95 %，硫化物去除率达 99 %，去除悬浮物约 75 %，石油类 99 %以上。
(4)SBR 工艺：SBR 又称序批式活性污泥法，是一个按间歇曝气方法来运行活性污泥污水处理技术，其去除机理为在反应器内驯养活性污泥，当废水和活性污泥在有氧存在时微生物以废水中有机物为原料进行本身新陈代谢，来降解有机物过程。在分离微生物细胞物质和水过程中，废水也同时得到净化处理。它关键由早期吸附去除、微生物利用有机物代谢去除、形成絮凝体和絮凝沉淀多个阶段组成。SBR 工艺比较灵活，适合中小型企业废水处理。
(5)高效厌氧生物处理技术：高效厌氧生物技术对高浓度有机废水有很好处理效果。在试验条件下，40 d 内对模拟废水用两相 EGSB 进行处理，经过对 COD、硫化物量及pH 和活性污泥生物特征观察，发觉在 EGSB 反应器中，去除COD 可达 88 %左右，同时也有效去除了废水硫化物。对废水中硫酸盐类物质用两级厌氧法进行处理，结果显示：在硫化物浓度很高时，用厌氧处理技术来对制革废水进行处理是可行，而且，废水中硫酸盐多少、底物浓度还有水力停留时间等，全部影响着硫化物去除率。对制革废水采取 MBR 工艺进行处理，结果显示：厌氧反硝化反应器仅仅是好氧硝化反应器体积1/2，且COD和总磷比为100︰1 时，效果最好，处理后水中总氮达成制革废水排放要求。在 140 d 内开启 HUASB(杂合上流式厌氧反应器)成功，并对制革废水做了处理，结果表明：在 HRT 为 70 d 时，去除 COD 量为 88 %；HRT 为 60 d 时，去除 COD 量为 86%；而毒性物质如硫化物量过高，超出 132 mg/L 时就会阻碍反应进行，同时单宁酸存在也会使挥发性脂肪酸产量降低，但 HUASB 开启时间过长。
(6)膜分离技术：膜分离技术是分离、净化和浓缩新技术，含有常温操作、高效节能、无相变、操作简单和生产中无污染等优点。现在，在制革废水处理方面有研究膜分离技术有：微滤法、反渗透、超滤法和液膜法等。 利用超滤和反渗透，双膜联用处理某制革业预处理后废水，经过前后各项水质指标对比分析，得出：超滤对制革废水中浊度和大分子污染物去除效果好，为后续反渗透处理做了确保，反渗透系统关键去除废水中COD、Fe、Mn等，去除率高达95 %以上。对二级处理后制革废水采取双膜(纳米膜和反渗透膜)联用技术处理。反渗透膜对TDS去除率达成98 %以上。从膜系统回收水中，其总溶解固体量很少，能够回用在制革湿加工过程中。
(7)高级氧化技术：简称 AOPs，其机理在于是以羟基自由基为关键氧化剂和有机物发生反应，反应中生成有机自由基能够继续参与 HO 链式反应，或经过生成有机过氧化自由基后，深入发生氧化分解反应直至降解为最终产物 CO2和 H2O，从而达成氧化分解有机物目标。分别用溶胶-凝胶法和液相沉积法来制备玻璃负载纳米 TiO2膜和石英砂负载纳米 TiO2膜，对皮革废水中有机物进行降解，研究得到：当采取玻璃负载 TiO2膜时，在初始 pH 6～7，投加 H2O2体积分数占到 0.3 %，光照时间 40 min 条件下，CODCr去除率可达85.79 %；当采取石英砂负载 TiO2膜时，在初始 pH 为 6～7，投加 H2O2体积分数占 0.5 %，光照时间 30 min 时，CODCr去除率为 71.91 %。
(8)其它工艺：生物接触氧化法—充氧效果好，容积负荷较高，处理所需时间短，净化效率高，但一次性投资费用高，适合中小型制革废水厂；射流曝气法-设备结构简单，氧利用效率高，无污泥膨胀，适于中小型制革厂；SBBR-COD、氨氮去除率高，剩下污泥少，处理效果好；流化床-容积负荷高，耐冲击力强但去除效率较低，且耗能较高，只适适用于处理小型制革厂废水；UASB-有机负荷高，水力停留时间长但去除率较低而且出水硫化物含量高。
现阶段中国外通常全部采取厌氧一好氧主体工艺处理。好氧生物处理反应速度快,所需要反应时间短,故处理构筑物容积较小,且处理过程中散发臭气较小。而厌氧能够处理较高浓度有机废水,而且运行费用很好氧处理低,厌氧工艺能去除90%以上有机污染物,而且污水处理运行费用低,是现在皮革废水处理关键技术。
ABR作为一个高效厌氧处理工艺,结合了第二代厌氧反应器优点,克服了一些不足之处,如避免了厌氧滤池所需成本较高滤料和UASB所需结构复杂三项分离器,所以,ABR含有结构简单、投资少、运行稳定、抗冲击负荷能力强、处理效率高、生物截留能力强、运行管理方便、性能可靠等优点等一系列优点,适于处理多种浓度废水,而且在容积负荷为0.4一28kgCOD/(m³·d)条件下全部有令人满意处理效果，ABR尤其适适用于各类中、低浓度有机废水处理,尤其是对于各类有毒难降解有机工业废水处理。所以,ABR在中国高浓度工业有机废水(如酿造、造纸、制革废水等)治理中有很好研究开发价值和推广应用前景。
四、设计要求
本项目设计废水处理规模为1000t/d。废水经处理后，达成宿州市经济开发区污水处理厂接管要求。
设计进水水质指标和排放标准
　　　　　　 进出水水质指标 单位mg/L（pH除外）
类别
CODCr（mg/L）
SS（mg/L）
BOD5（mg/L）
氨氮（mg/L）
pH
色度
进水水质
5000
2800
1428
120
6-8
100
接管要求
≤500
≤400
≤350
≤45
6.5-9.5
≤50
五、本设计拟采取方案
5.1工艺方案分析选择
该厂生产废水特点是BOD、COD、 SS 含量较大且 B/C 值较低，不易生化处理。依据中国外中段水处理实际运行情况，采取物化处理/生化处理是一个比较稳妥可靠方案，即在生化处理前，利用物化处理降低废水中 COD、BOD5浓度，可大大降低悬浮物含量，提升废水可生化性。
5.2工艺步骤确定
5.2.1 混凝沉淀法
1.混凝沉淀作用
混凝法是制革废水处理一个关键处理方法。用于制革废水处理，可有效除去水中染料物质，降低色度；作为生物处理预处理，可大大减轻后续生物处理压力；作为生物处理后处理，可去除水中残余染料物质，以降低废水色度。混凝法可去除多个高分子物质、胶状有机物、重金属有毒物质，如汞、镉和铅等，和造成水体富营养化物质，如磷等可溶性无机物。另外，还能够作为污泥机械脱水前调质处理，以改善污泥脱水性能。
制革废水中含有大量染料、助剂和油脂、蛋白质、洗涤剂和其它化学药剂，其中蛋白质、染料多数呈胶体状态，采取混凝法处理效果显著。
2.混凝原理
压缩双电层：所谓压缩双电层是指向分散系中投加可产生高价反离子电解质，经过增大溶液中反离子浓度，降低扩散层厚度，使胶体粒子ξ电位降低过程。这种作用尤其使用于无机盐混凝剂提供简单离子情况，如Al3+、Fe3+等。
电性中和：胶粒表面对电性相异胶粒，离子或脸子状分子带异好号电荷部位吸附，会中和电位离子所带电荷，造成静电斥力降低，电动电位降低，从而使胶体脱稳和凝聚易于发生。
吸附架桥：吸附架桥是指在悬浮液中加入链状高分子化合物，因为其架桥作用而使悬浮液中胶体粒子脱稳现象。高分子絮凝剂含有线性结构，可被胶体微粒强烈吸附，在相距较远两颗粒间吸附架桥，使颗粒结大，形成粗头絮凝体。
沉淀物网捕：向废水中投加含金属离子化学凝聚剂，当药剂投加量和溶液介质条件足以使金属离子快速生成金属氢氧化物沉淀或金属碳酸盐沉淀时，所生成难溶分子就会以胶体或细微悬浮物作为晶核形成沉淀物，或是对其产生吸附作用，从而实现对水中胶体和细微悬浮物网捕。
5.2.2 水解酸化法
水解酸化法是一个介于好氧和厌氧处理方法之间方法,它是经过人工调控,使反应器内生物厌氧消化过程控制在水解和酸化两个阶段方法。水解酸化关键利用水解细菌和产酸菌将废水中不溶性有机污染物分解转化为溶解性有机物,可将长链大分子有机污染物分解成易利用小分子有机物,这些反应产物有利于后续生化处理工序中微生物愈加好地摄取废水中有机物。同时,水解酸化池中水解细菌和产酸菌为兼性细菌,其生长和繁殖对废水中氧气含量要求不高,代谢强度很高,对废水环境适应力强。和单一好氧生物法相比,水解酸化含有有效去除固体悬浮物、改善废水可生化性和节省工艺运行费用等优势;和单-?厌氧生物法相比, 水解酸化又含有操作简单、运行管理方便、反应器体积要求较小等优点。
所以,采取水解酸化作为预处理工序能够很快适应进水负荷改变,有效地提升废水可生化性,为后续生化处理提供很好条件。
5.2.3 CASS
CASS(Cyclic Activated Sludge System)是周期循环活性污泥法简称，又称为循环活性污泥工艺CAST(Cyclic Activated Sludge technology)，是在SBR基础上发展起来，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。设置生物选择器关键目标是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子10%。生物选择器工艺过程遵照活性污泥基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷吸附阶段(基质积累)，随即在主反应区经历一个较低负荷基质降解阶段，以完成整个基质降解全过程和污泥再生。

经分析选择工艺以下：

图1.1 综合废水处理步骤

六、关键构筑物
（1） 格栅
制革废水经过搜集后由管道输送进污水处理站，考虑到制革生产过程中会产生毛发和碎屑杂质等物质，所以设置自动格栅除去废水中较大颗粒物，预防后续设施沉积，和确保管道、设备正常运行。
（2） 调整池
制革废水水质水量改变较大，通常需要设置调整池进行调整，使废水在调整池中得到充足混合，从而确保后续处理构筑物进水连续而且水质均匀，降低后续设施冲击负荷，确保稳定处理效率；避免高浓度有毒物质进入生物处理系统危害微生物；均化废水处理站进水中污染物和废水排放量。在调整池中设置曝气系统，使废水在调整池中可充足混合，确保水质水量得到均衡、并预防悬浮物沉淀。
（4） 混凝沉淀池
混凝法是制革废水处理一个关键处理方法。用于制革废水处理，可有效除去水中染料物质，降低色度；作为生物处理预处理，可大大减轻后续生物处理压力。
（5） 水解酸化池
水解酸化作为预处理工序能够很快适应进水负荷改变,有效地提升废水可生化性,为后续生化处理提供很好条件。
（6） 氧化沟
CASS工艺含有良好脱氮除磷效果,且一次性投资较少，占地面积较小，运行灵活，抗冲击能力强，可实现不一样处理目标，不易发生污泥膨胀，剩下污泥量小，性质稳定。从节省投资、处理效果及运行管理方面考虑，结合项目时间情况，此次污水处理工艺采取周期循环曝气活性污泥法（CASS）工艺。
（7） 污泥处理
污泥关键来自于污水处理混凝沉淀池，污水生物处理系统生物反应池，经过厌氧消化或好氧消化处理后污泥，用混凝、化学沉淀等化学方法处理污水时产生污泥。污泥经过浓缩、脱水后外运处理。

七、关键参考文件
1.潘涛等；废水污染控制技术手册[M]．北京：化学工业出版社，；
2. 郑永东,白端超.  物化-生化工艺处理皮革废水[J]. 工业用水和废水. (05)；
3. 资慧琴,曾立云.  混凝沉淀-生物接触氧化工艺处理制革废水试验研究[J]. 环境科学和管理. ；
4. 蒋胜韬,王三秀.  混凝沉淀/水解酸化/BAF工艺处理明胶废水[J]. 中国给水排水. ；
5.蒋克彬等.水处理工程常见设备和工艺[M].北京：中国石化出版社，；
6.李家科等.特种废水处理工程[M].北京：高等教育出版社 中国建筑工业出版社，；
7.吴浩汀编.制革工业废水处理技术及工程实例[M].化学工业出版社（第一版），.7
8.高忠柏、苏超英.制革工业废水处理.北京：化学工业出版社 ；
9 . 李晓星，俞从正，马兴元．制革废水处理研究进展[J]．中国皮革，.
10. 罗固源.水污染物化控制原理和技术.第一版[M].北京：化学工业出版社，.
11. 王树声．制革污水处理和利用.北京： 北京轻工业出版社，1989.
12. 胡天媛， 徐伟 ，秀零. 水解酸化—氧化沟—BAF工艺处理皮革废水[J]．
13.高俊发等.污水处理厂工艺设计手册[M].化学工业出版社,.
14. 王小文主编.水污染控制工程[M].煤炭工业出版社,.
15. 郭茂新等.工业废水处理及再生利用[M].北京，化学工业出版社，.
16．杨岳平,徐新华编著.废水处理工程及实例分析[M]. 化学工业出版社,.

指导老师评语：（提议填写内容：对学生提出方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务提议、注意事项等）

指导老师署名：
20 年 月 日

毕业设计过程统计表 （老师填写）
序号
检验
时间
检验
内容
指导老师阶段检验评语
（要指出该阶段存在问题及处理方法）
指导老师
签 名
1
3
月
中
旬
1.资料
搜集
情况

2.开题
汇报
完成
情况

3.外文
翻译
完成
情况

年 月 日
2
4
月
上
旬
1.检验
学生
投入
情况

2.设计
论文
进展
情况

年 月 日
3
5
月
中
旬
1.总体
任务
完成
是否
过半

2.院系
中期
检验
意见

3.存在
问题
及
采取
方法

年 月 日
4
6
月
上
旬
1.审查
论文
质量
注意
英文
摘要
部分

2.答辩
前
准备
情 况

年 月 日
备注：指导老师应按要求和时间段立即填写，该表格由学生保管，留在毕业设计（论文）现场随时接收校、院两级督导组检察。