日处理3000吨印染废水处理工艺设计--毕业论文.doc

毕 业 设 计设计题目 3000m3/d 印染废水处理工艺设计学 院 化学化工学院 专 业 环境工程(环境监测与治理技术)年 级 学 号 - 学生姓名 - 指导教师 - 完成时间 年 月肇庆学院教务处制3000m3/d 印染废水处理工艺设计摘 要 本设计中，污水处理规模为日处理生产废水3 000m3/d，进水水质：COD为1100mg/L，BOD为230mg/L ,SS为210mg/L，色度为400度，pH为610，NH3-N为30mg/L。出水水质：COD100mg/L，BOD20mg/L，SS60mg/L，色度40度，pH为69，NH3-N15mg/L。印染废水具有色度高，COD含量高，可生化性差，成分复杂，水质、水量变化剧烈等特点。因为印染废水属于难降解的废水，所以本设计采用水解酸化提高废水的可生化性。经过方案比选，本设计采用水解酸化+生物接触氧化+混凝工艺，其处理效果明显优于传统工艺，对BOD、COD、SS有很好的处理效果，并具有能耗低、产泥量少的特点，且剩余污泥可直接脱水。生物接触氧化池后设置混凝反应池，作为三级处理，可获得较好的出水水质，使废水达标排放。关键词 印染废水；水解酸化；生物接触氧化；混凝沉淀1印染废水概况1.1 印染废水的主要来源随着印染纺织工业的迅速发展，印染工业品种和数量日益增加，印染废水已成为水环境污染的重点污染源之一。印染废水水质复杂，根据污染物的来源可分为两类：一类来自纤维原料本身的夹带物；另一类是加工过程中所用的浆料、油剂、染料、化学助剂等。印染加工的四个工序都要派出废水，预处理阶段（包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序）要排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水，染色工序排出染色废水，印花工序排出印花废水和皂液废水，整理工序则排出整理废水。印染废水是以上各类废水的混合废水或（除漂白废水以外的）综合废水1。1.2印染废水的特点印染废水的主要特点如下：（1）水量大，水质变化剧烈。（2）有机污染物含量高。（3）部分废水含有毒有害物质。如印花雕刻废水中含有六价铬，有些印染（如苯胺类印染）有较强的毒性。（4）COD高，可生化性差。印染生产基本原料是苯系、萘系、蒽醌系以及苯胺、硝基苯、酚类等，废水COD浓度高，BOD5/COD值较低（一般0.2 m3/d，所以采用机械清渣。4.14格栅机的选型 参考给水排水设计手册第11册，选择旋转式固液分离机，其安装倾角为60，进水流速1.2m/s，水头损失19.6kPa，栅条净距1540mm。格栅计算草图见图2。图2 格栅设计算草图4.2调节池4.2.1设计概述印染废水具有间断性和多变性，废水的水质和水量在一日内，甚至每班内都有很大的变化。而废水处理设备都是按一定的水质和水量标准设计的，要求进水均匀，特别对生物处理设备更为重要。为了保证处理设备的正常运行，必须在废水进入处理设备之前预先对废水进行调节，将不同时间排出的废水，贮存在同一水池内，并通过机械或空气的搅拌达到均和水质的目的，这种水池称为调节池。此外，调节池尚具有预沉淀、预曝气、降温和贮存临时事故排水的功能。本设计在调节池增加曝气系统，对废水进行预先曝气处理，使废水均质，混合均匀，冲刷作用使颗粒物下沉，能吹脱废水中挥发性有机物，并且能增加废水中的溶解氧，使污水更适宜于后续的好氧处理。4.2.2设计参数（1）最大设计流量 Qmax=kzQ=1.53000m3/d=4500 m3/d =187.5m3/h=0.052 m3/s（式中kz为污水流量总变化系数，一般取1.21.9，本设计取kz=1.5）（2）停留时间 T = 8h（经验值412h，一般取8h，连续进水取4h，间断进水取12h）（3）设池为矩形池，有效水深 h = 4m，一般取3.05.0m（4）保护高 h1 = 0.6m（5）空气用量为q = 4，调节池的空气用量一般取46。4.2.3设计计算（1）调节池有效容积VV = QmaxT = 187.58=1500（2）调节池尺寸调节池平面形状为矩形，取有效水深h=4m。则调节池面积F为式中：h有效水深，一般取3.05.0m。池宽B取15m，则池长（3）池总高H保护高h1=0.6m，池总高H=4+0.6=4.6m（4）曝气系统计算3总空气量QsQs =Qsq= 187.54 = 750m3/h = 0.208m3/s空气总管管径D1取150mm，管内流速v1为v1在1015m/s范围内，满足规范要求。空气支管共设8根，每根支管的空气流量q为支管内的空气流速v2应在510m/s范围内，选，则支管管径D2为取D2=80mm，则v2为穿孔管：每根支管连接两根穿孔管，则每根穿孔管的空气流量取v3=10m/s，管径D3为取D3为40mm，则v3为（5）加酸中和印染废水碱性高，为保证其PH值范围为7.58.5以利于后续工艺处理，需对废水进行加酸中和。印染废水呈碱性主要是由于生产过程中投加的NaOH引起的，原水PH值为610（取10计算），即：OH=10-4mol/L。加酸量式中：Ns酸总耗量，kg/h； Nz废水含碱量，kg/h； a酸性药剂比耗量，取1.24；k反应不均匀系数，1.11.2。配置好的硫酸直接从贮酸槽泵入调配槽，经阀门控制流入调节池反应。设计的调节池平面图示意见图3。图3 调节池平面示意图4.3水解酸化池4.3.1设计概述水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。它取代功能专一的初沉池，对各类有机物去除率远远高于传统初沉池。因此，从数量上降低了后续构筑物的负荷。此外，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的好氧处理。4.3.2设计参数（1）设计流量Q=3000 m3/d =125m3/h；（2）停留时间 t = 5h，一般取4h5h；（3）池超高h超高=0.5m；（4）上升流速v上升=1.0m/h（一般控制在0.81.8m/h之间）4.3.3设计计算（1）池有效容积V式中：Q设计流量（m3/h）；t停留时间，本设计采用5h。（2）有效水深H有效水解酸化池上升流速应控制在0.81.8m/h较合适，本设计中取v上升=1.0m/h，则有效水深H有效=vt=1.05=5m一般水解酸化池有效水深在46m之间为系统最有运行范围，本设计H有效=5m符合设计要求。（3）反应池的各部分尺寸池表面积；取池长为L=14m，则池宽B=8.9m，取B为9m10m，符合设计要求。即水解酸化池平面尺寸为。取池超高为h1=0.5m，则池总高位。 （4）布水配水系统设计水解酸化池良好运行的重要条件之一是保障污泥与废水之间的充分接触，为了布水均匀与克服死区，水解酸化池底部按多槽布水区设计，并且反应器底部进水布水，系统应该尽可能地布水均匀。水解酸化池的最优布水系统需兼有配水和水力搅拌的功能，为了同时达到这两种效果，需要满足以下原则：a、保证各单位面积的进水量基本相同，以防止发生短路现象；b、尽可能满足水力搅拌需要，保证进水有机物与污泥迅速混合；c、易观察到进水管的堵塞，并当堵塞发生后很容易被处理。1）配水方式 本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。 查曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例其设计参数如表3：表3 管式大阻力配水系统设计参数表内容参数内容参数干管进口流速1.01.5m/s开孔率0.20.25支管进口流速1.52.5m/s配水孔孔径912mm支管间距0.20.3m配水孔间距730mm 2）干管管径的设计计算Qmax=0.035m/s干管流速为1.4m/s，则干管横切面积为：管径；参考给排水设计手册第一册，选用DN=200mm的钢管。校核干管流速：介于1.01.5m/s之间，符合要求。3) 布水支管的设计计算a布水支管数的确定取布水支管的中心间距为0.3m，支管的间距数个则支管数根；b布水支管管径及长度的确定每根支管的进口流量支管流速v2=2.0m/s，则，取D2=16mm；校核支管流速在设计流速1.52.5 m/s之间，符合要求。4）出水孔的设计计算一般孔径为912mm，本设计选取孔径10mm的出水孔。出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置，从管的横截断面看两侧出水孔的夹角为45。又因为水解酸化池的横截面积为149=126m2，开孔率0.2，则孔眼总面积为S=1260.2=0.252m2。配水孔眼d=10mm，所以单孔眼的面积为所以孔眼数为个，每个管子上的孔眼数是个。水解酸化池布水系统示意图见图4。图4 水解酸化池布水系统示意图水解酸化池结构示意图见图5。图5 水解酸化池结构示意图4.4 生物接触氧化池4.4.1设计概述生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物处理技术。工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。生物接触氧化池设计与计算应考虑的一些因素5：A、填料的体积按填料容积负荷和平均日污水量计算；B、 池座数不应少于两座，并按同时工作考虑；C、 填料层总高度一般取3 m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高1 m，蜂窝内切孔径不宜小于25 mm；D、池中污水的溶解氧含量一般应维持在2.53.5 mg/L，气水比约为1520：1；E、 为了保证布水、布气均匀，每池面积一般应在25 m2以内；F、污水在氧化池内的有效接触时间一般为1530h；G、进水BOD5浓度应控制在150300mg/L的范围内。4.4.2设计参数5（1）设计流量 Q=3000m3/d=125m3/h；（2）进水BOD5浓度S0=220mg/L；（3）出水BOD5 Se=25mg/L；（4）一般处理城市污水可用1.01.8 kgBOD5/m3d；处理BOD5不大于500的污水时，可用1.03.0 kgBOD5/m3d。本设计取BOD容积负荷M=2.0kgBOD5/m3d；（5）填料层总高度H = 3m，一般取3m（6）气水比D0 = 15: 1（D0值宜大于10，一般取1520）。4.4.3设计计算（1）生物接触氧化池的有效容积（即填料体积）VV=(m3)式中：Q日平均污水量，m3h；So进水BOD5值，kgm3；Se出水BOD5值，kgm3；M填料容积负荷，kgBOD5/d，本设计取2.0kgBOD5/d。代入数据得： （2）生物接触氧化池的总面积（F）和池格数（n）取接触氧化填料层总高度H=3m，分三层，每层1m，则接触氧化池总面积为： 式中：H为填料高度，一般取3m。取接触氧化池格数n=8，则每格接触氧化池面积：本设计中平面尺寸采用长4m，宽为3.1m，f=12.2 m225m2，符合设计规范。（3）校对接触时间符合t=1.53.0h的设计要求。（4）生物接触氧化池总高度H0取保护高h1=0.5m，填料上水深h2=0.5m,填料层间隔高h3=0.3m，h4=1.5m，m=3，则式中：h1保护高，0.50.6m h2填料上水深，0.40.5m h3填料层间隔高，0.20.3m h4配水区高度，m，当考虑需要入内检修时，h41.5 m，当不需要入内检修时，h40.5 m，本设计取1.5 m； m填料层数（层）。（5）污水在池内的实际停留时间：（6）填料的选择与安装 生物接触氧化池中的填料是微生物的载体，其特性对接触氧化池中生物固体量、氧的利用率、水流条件和污水与生物膜的接触情况等起着重要作用，因此，填料是影响生物接触氧化池处理效果的重要因素。本设计选用YCDT型立体弹性填料，该填料具有孔隙可变性大、不堵塞、材质寿命长、不粘连结团、表面积大、挂膜迅速、造价低廉等特点。填料具体参数为比表面积300m2/m3，填料长度12.5m，直径150mm。填料的安装分三层，每层填料高1m。（7）曝气系统设计3曝气指将空气中的氧强制向液体中转移的过程，其目的是获得足够的溶解氧。此外，曝气还有防止池内悬浮体下沉，加强池内有机物与微生物及溶解氧接触的目的，从而保证池内微生物在有充足溶解氧的条件下，对污水中有机物的氧化分解作用。 按供气方式，有鼓风曝气、机械曝气和射流曝气，本设计采用鼓风曝气的供气方式，具有动力消耗低，动力效率较高，供气量较易控制等优点。鼓风曝气设备采用穿孔管，孔眼直径为46mm，孔眼流速为510m/s，氧的利用率为67。本设计选用大阻力系统，布气比较均匀，安装方便，一次投资省。 总空气量Qs式中：D0气水比D0 = 15: 1。 每池所需空气量Q1 空气干管直径D1取250mm，管内流速v1为v1在范围1015m/s内，符合设计要求。 池体分为8格，每格连一根支管，通过每根支管的空气量qq=Qs/8=0.52/8=0.065m3/s 支管内空气流速v2应在510m/s范围内，选v2=6m/s，则支管直径D2为，取120mm 校核支管流速在范围510m/s内，符合设计要求。 沿支管方向每隔600mm设置两根对称的穿孔管，每根支管上连接4根穿孔管，通过每根穿孔管的空气量q1孔眼直径采用D3=4mm，间距为600mm，每根穿孔管上的孔眼数为2，则孔眼流速 符合510m/s的流速要求。（8）进出水系统由于氧化池的流态基本上是完全混合型，要求进、出水均匀，保持池内负荷均匀，方便运行和维护，不过多地占用池的有效容积。生物接触氧化池的基本结构见图6。设计图纸见附图。 图6 生物接触氧化池基本结构图4.5混凝反应池4.5.1设计概述（1）混凝剂的选择水质的混凝处理是向水中加入混凝剂，通过混凝剂水解压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结。本设计采用混凝沉淀处理，通过向水中加入混凝剂与废水中的难降解有机物混合反应，最终达到去除各种悬浮物，降低出水的浊度和色度。结合实际情况，对比分析常用混凝剂，选用聚合氯化铝（PAC）。其特点是：碱化度比其他铝盐铁盐混凝剂低，对设备腐蚀较小，混凝效率高，耗药量少，絮体大而重，沉淀快。聚合氯化铝受温度影响小，适用于各类水质。同时，考虑到印染废水色度较大，选用高效脱色剂对废水进行脱色。（2）配制与投加配制方式选用机械搅拌。对于混凝剂的投加采用湿投法，湿投法中应用最多的是重力投加。即利用重力作用，将药液压入水中，操作简单，投加安全可靠。PAC投加量按30mg/L计算。（3）混合方式混合方式设计的一般原则：混合的速度要快并在水流造成剧烈紊流的条件下加入药剂，混合时间控制在1030s，适宜的速度梯度是5001000s-1。混合池和后续处理构筑物之间的距离越近越好，尽可能与构筑物相连通。适于本设计的混合方式为水泵混合。4.5.2设计参数（1）最大设计流量 Qmax= 4500 m3/d =187.5m3/h=0.052 m3/s；（2）本设计采用2格混凝反应池， 反应时间T取20min，一般为2030min；（3）混凝反应池的超高取0.3m。4.5.3设计计算（1）混凝反应池尺寸反应时间T取20min，混凝反应池有效容积： 式中：Qmax最大设计水量，m3/h； n池子座数，2。为配合沉淀池尺寸，反应池分为两格，每格尺寸2.52.5m，总长L=5m。混凝反应池水深：H=V/A=31.25/(22.52.5)=2.5m混凝反应池取超高0.3m，总高度H为2.8m。混凝反应池尺寸LBH=5m2.5m2.8m（2）搅拌设备叶轮直径取池宽的80%，采用2.0m。 叶轮桨板中心点线速度采用：v1=0.5m/s，v2=0.35m/s；桨板长度取L=1.4m（桨板长度与叶轮直径之比L/D=1.4/2=0.7）；桨板宽度取b=0.12m，每根轴上桨板数8块，内外侧各4块。装置尺寸详见图7。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为80.121.4/(2.55)=10.7%。四块固定挡板宽高为0.2m1.2m。其面积与絮凝池过水断面积之比为40.21.2/(2.55)=7.7%。桨板总面积占过水断面积为10.7%+7.7%=18.4%，满足小于25%的要求。垂直搅拌设备见图7。图7 反应池垂直搅拌