毛洗废水处理---本科毕业设计.doc

前言 在我国经济高速发展的今天，污水处理事业取得了较大的发展，已有一批城市兴建了污水处理厂，一大批工业企业建设了工业废水处理厂（站），更多的城市和工业企业在规划、筹划和设计污水处理厂。水污染防治、保护水环境，造福子孙后代的思想已深入人心。近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用发面，都取得了一定的进步，新工艺、新技术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型的稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。这些新工艺、新技术已成为水污染防治领域的热门研究课题。在国家科委、建设部、国家环境保护局的组织和领导下，广泛、深入地开展了这些课题的科学研究工作，取得了一批令人瞩目的研究成果。不应回避，我国面临水资源短缺的严重事实，北方一些城市人民生活水平的提高和工农业生产的发展已受到水资源不足的制约。城市污水和工业废水回用，以城市污水作为第二水源的趋势，不久将成为必然。这就是我国污水事业面临的现实。作为环境工程专业的学生，就更应该深刻地了解这种形势，掌握并发展污水处理的新工艺、新技术，成为跨世纪的工程技术人才，将我国的污水处理事业提升到一个新的高度。本次设计的题目是洗毛污水处理厂设计。目的是了解水处理工程的设计内容与方法，其中包括了污水处理厂的建设以及工艺流程的选用，收获甚多，为日后的学习与工作积累了宝贵的经验。设计成果包括设计说明书，计算书与工艺平面图。在此，还要对老师的悉心指导表示感谢。 摘要洗毛废水是一种含有大量污染物的高度污染性工业废水，其主要污染物羊毛脂是由非离子型洗涤剂形成的稳定的水包油形式的乳化液。利用微生物作用使乳化液破乳成为一种新的洗毛废水处理方法。该方法目的在于通过物理去除COD来提高好氧处理能力，而非用生物方法从废水中去除羊毛脂。该处理方法的机制是利用好氧混合液使洗毛废水乳化液变得不稳定。根据羊毛洗涤废水的特点，采用UASB和好氧工艺处理该废水。运行结果表明：p(COD )5200 mgL，p(BOD)3000 mgL，p(SS)2200 mgL时，出水p(COD)200 mgL，p(BOD)60 mgL，p(SS)200mgL。关键词：洗毛废水；废水处理；厌氧；生物接触氧化Abstract：Wool scouring effluent is a highly polluted industrial wastewater in which the main pollutant, wool wax, is held in a stable oil-in-water emulsion by non-ionic detergent. The use of microbial action to cause emulsion destabilisation has been proposed as a new treatment strategy for this effluent stream. This strategy aims at improving aerobic treatment performance by physically removing the high-COD, slowly bio-degradable wool wax from the system without biodegradation.The mechanism by which an aerobic-mixed culture destabilises the wool scouring effluent emulsion wasinvestigated. According to the characteristics of the wastewater from wool washing，a UASB and aerobic process was used to treat the said wastewaterResults of the operation showed that when the p(COD，)of the inlet water was5 200 mgI the p(BOD)of the inlet water was3000 mgL and the p(SS)of the inlet water Was2200mgL，the p(COD)of the effluent water was 200 mgL，the p(BOD)of the effluent water was 60 mgL and the p(SS)of the effluent water was 200 mgLKey words：wastewater from wool washing；wastewater treatment；anaerobic；biological contact oxidation目录第一章 绪论1.1 洗毛废水的产生1.2 洗毛废水的特点1.3 洗毛废水的危害1.4 洗毛废水的排放标准1.5 设计任务1.5.1毕业设计他题目1.5.2 处理水质1.5.3 设计内容1.5.4 设计成果第二章 设计说明2.1 洗毛废水概况2. 2 工艺流程的比选、说明2.2.1 方案设计原则2.22 洗毛废水处理工艺组合工艺2.3 方案的分析确定第三章 构筑物设计计算3.1 格栅 3.1.1 设计概述 3.1.2 设计参数 3.1.3 设计计算3.2 调节池 3.2.1 设计概述 3.2.2 设计参数 3.2.3 设计计算3.3 竖流式沉砂池 3.3.1 设计概述 3.3.2 设计参数 3.3.3 设计计算3.4 离心脱脂机 3.5 混凝气浮池 3.5.1 设计概述 3.5.2 设计参数 3.5.3 设计计算3.6 UASB 3.6.1 设计概述 3.6.2 设计参数 3.6.3 设计计算3.7 水解酸化池 3.7.1 设计概述 3.7.2 设计参数 3.7.3 设计计算3.8 生物接触氧化池 3.8.1 设计概述 3.8.2 设计参数 3.8.3 设计计算3.9 二沉池 3.9.1 设计概述 3.9.2 设计参数 3.9.3 设计计算3.10 污泥浓缩池3.10.1 设计概述 3.10.2 设计参数 3.10.3 设计计算 第一章 绪论1.1 洗毛废水的产生： 洗毛是羊毛制成品的一个中间环节。由于羊毛在原产地收集时杂质较多，制成品时必须经过一个洗涤过程，产生洗涤废水，即洗毛废水。1.2 洗毛废水的特点：洗毛生产工艺工程中产生大量洗毛废水,其重要特征是:COD浓度高(达数万mg/L ),SS高(通常达到1%3%),且基本为有机物质，其中主要含有羊毛脂、洗涤剂，通常还有羊汗、羊粪、草屑、泥沙等杂质，此外还有寄生虫卵和细菌。羊毛脂及污染物由于皂化和乳化作用呈悬浮乳化状态，高度混浊，废水显褐黄浑浊，若直接排放，会对环境造成严重污染。由于含固率较高使得洗毛废水往往不同于一般的工业废水,更具有污泥的性质, 属难处理的高浓度、高固含物的有机废水。废水中的胶体和固体颗粒带有很强的负电性,导致羊毛脂、羊汗(钾的羧酸盐)和土杂与水形成稳定的分散体系,悬浮于废水中,性质近似于乳状液。洗毛废水中高的COD主要来自于以含羊毛脂等有机物为主的固体颗粒物。洗毛废水处理的难点是羊毛脂难以被微生物利用,有机物只能通过固液分离的方法去除。但由于各组分之间有很强的作用力,又都是亲水性物质,通常很难直接用机械的方法实现固液分离。所以必须改变废水的乳化状态,通常采用气浮法和投加絮凝剂的方法。1.3 洗毛废水的危害：由于羊毛在原产地收集时杂质较多，制成品时必须经过一个洗涤过程，有需加入洗涤剂（ABS）等，使其产生一种高浓度碱性洗剂废水，且多已乳化，即洗毛废水。对乳化高浓度碱性洗剂废水如不处理，直接排放，会造成地表水或河流的严重污染，严重危害生物的生长和人类的健康。1.4 洗毛废水的排放标准 出水满足污水综合排放标准（GB 8978-1966）中洗毛行业二级标准要求，要求改造后各主要控制指标如下：COD200mg/L， BOD60mg/L, SS200mg/L, PH69 ，色度80倍。1.5 设计任务1.5.1 毕业设计题目 某洗毛废水处理厂改造设计1.5.2 处理水质 进水水量为600m3/d，各项指标如下：COD=3950065000mg/L,BOD=800011500mg/L，SS=800010000mg/L，PH=89.色度=350450倍出水满足污水综合排放标准（GB 8978-1966）中洗毛行业二级标准要求，主要控制指标如下：COD200mg/L， BOD60mg/L, SS200mg/L, PH69 ，色度80倍。1.5.3 设计内容1.方案确定 按照原始进水资料以及出水的水质要求进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择处理的构筑物并说明选择的理由。进行工艺流程中各个处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明。 2.设计计算进行各处理单元处理效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行采纳数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算。 3.平面和高程图布置 根据构筑物的尺寸，合理的进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行各构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算而定。 4.编写设计说明说、计算书1.5.4 设计成果1.废水处理厂总平面布置图1张。 2.处理工艺流程图1张 3.主要简单构筑物（气浮池、沉淀池等）平面、剖面图2张 4.设计说明书、计算书一份第二章 设计说明2.1 洗毛废水概况（1）. 水文地理：某毛制品公司位于江阴市东南5公里，距河流北侧1公里处。污水处理站拟建在厂区东南侧，占地2800m2，场地地势平坦，厂区排水管埋深-0.7m。（2）. 气象特征：地处内陆中纬度地带，属于暖温带季风区海洋大陆性气候，年平均气温16.3c，极端最高气温39.2c，极端最低气温-4.9c。年平均降水量为1567.1，全年主导风向为东南风。（3）. 地质概况：厂区在位置有比较丰富的地下水资源，潜水含水层厚10-70米，水位埋深5-30米，地震基本裂度为七度。废水水质排放要求水质指标BOD5（mg/L）COD（mg/ L）SS（mg/ L）pH原 水80004000080008-9排放标准602002006-9（4）. 现废水处理工艺为：集水池+竖流式沉砂池+离心脱脂机+混凝气浮，出水无法满足污水综合排放标准（GB 8978-1966）中洗毛行业二级标准要求，要求改造后各主要控制指标如下：COD200mg/L， BOD60mg/L, SS200mg/L, PH69 ，色度80倍。2. 2 工艺流程的比选、说明：2.2.1 方案设计原则1.积极采用新技术、新设备，使污水厂改造后运行更可靠、更稳定、维修更方便，服务年限更长。 2.做到占地面积少，投资少，运行费用低。 3.处理过程不产生二次污染，出水达到国家排放标准。2.22 洗毛废水处理工艺组合工艺目前，对洗毛废水的处理，目前主要的处理方法:物理法、生化法及化学絮凝法。国内洗毛废水的处理工艺技术处于探索发展阶段，在处理工艺技术、设备上不够成熟，主要工艺技术有以下几种。 1 气浮-接触氧化-气浮 某洗毛厂川洗毛废水采用沉砂池- 调节池- 气浮-一级氧化-二级氧化- 三级氧化- 气浮处理工艺，设计参数水力停留时间为沉砂池8h；调节池8h；一级、二级、气浮各0.5h，一级、二级、三级氧化共18h；废水进水CODcr为500010000mg/L, COD总去除率达98%以上。 该工艺处理废水的优点有机负荷高，经过气浮处理后降低了废水中的小颗粒悬浮物，然后经过三级氧化处理后BOD,COD大幅度降低，再紧接气浮工艺，使出水水质稳定而良好。缺点构筑物繁多，占地面积大，运行维护管理困难，两级气浮，耗能大。2 油脂回收-气浮-混凝沉淀 无锡前洲某洗毛厂采用对前几槽高浓度洗毛废水采用离心分离机进行油脂回收，后进行气浮、混凝沉淀处理，处理后废水与清洗废水混合，进人镇污水处理厂。COD进水为10500mg/L，出水则小于1000mg/L。 本工艺首先采用离心分离机进行油脂回收，一次性投资大，运行费用高。混凝气浮部分由于加药量大，日常处理费用高，使企业难以承受，且混凝剂吕盐，PAM对人类健康都有一定的危害，存在二次污染问题，并会对后续生化处理产生不利影响。3 双气浮 无锡东亭某洗毛厂采用调节池沉淀、一级气浮、二级气浮进行处理，废水处理效果为CODs:进水12500mg/L，出水小于300mg/L。 气浮法具有以下特点：（1）.水在池中停留时间短，且占地少，节省基建投资；（2）.气浮法具有预曝气作用，出水和浮渣都还有一定的氧，有利于后续处理或再用，泥渣不易腐化；（3）.气浮法处理效率高，出水水质良好；（4）.浮渣含水率低，这对污泥的后续处理有利，而且表面刮渣比池底排泥方便。但气浮法耗电较大，其中投放的一些药剂可能造成二次污染，而且目前使用的溶气水减压器易堵塞。4 混凝沉淀-气浮无锡某洗毛厂采用调节池- 反应槽- 沉淀池-反应槽- 气浮池处理工艺。总处理效果 CODs,的进水12000mg/L，出水落600mg/L，运行费用2.75元/m3污水。混凝气浮部分由于加药量大，日常处理费用高，使企业难以承受，且混凝剂铝盐，PAM对人类健康都有一定的危害，存在二次污染问题，并会对后续生化处理产生不利影响。5 超过滤-离心法张家港洗毛厂采用超过滤-离心法处理工艺，处理水量为 104m3/d，超滤工艺参数膜水通量 100L/(m3h)，选用VF-48型管式超过滤膜，膜面流速2-5m/s，总投资170万元，运行成本1.18元/m3, COD去除率94.1%，羊毛脂去除率99.1%，该工艺对油脂、SS,COD，均有明显的去除效率。超滤膜法处理洗毛废水的优点在于可有效地浓缩原废水，回收羊毛脂，且具有较高稳定的透过液可直接回用于洗毛装置。但该处理方法由于膜投资高、占地大及操作和维护费用高，且超滤膜易受废水污染，而且受污染后膜通量会大幅度降低。严重影响处理效果。6 油脂回收-酸化-双气浮 绍兴市洗毛厂采用油脂回收- 酸化- 双气浮处理工艺，先对洗毛前三槽废水用二级离心机进行羊毛脂回收，油脂回收后的废水与其他槽废水混合，进人酸化调节池，后用二级气浮方法进行处理，处理后污水排人绍兴市污水处理厂。设计水量200m3/d，设计参数水力停留时间为酸化调节池48h，二级气浮各0. 5h。据绍兴市环境监测站验收监测，实际处理效果COD，进水为18300mg/L左右，处理后COD出水小于375mg/L, COD去除率达97.9%。该工程总投资为102万元，污水处理成本为2.71元/m3污水。 本工艺处理后COD去除率较高，出水水质良好。但水力停留时间长，且工程投资费用高，污水处理费用昂贵。2.3 方案的分析确定 1.混凝气浮/接触氧化工艺处理洗毛工业废水:工艺一流程图如下：废水处理工艺流程污泥脱水车间污泥浓缩池离心脱脂机调节池排放、回用二沉池接触氧化池格栅集水井竖流沉砂池UASB 混凝气浮池水解酸化池进水泥饼外运出水井工艺流程简述：废水由水渠经过格栅除去颗粒物和漂浮物如羊毛，草屑，防止管道及阀门的堵塞，而后进入集水井，经过污水提升泵提升进入调节池，对废水的水质和水量进行调节，保证后续处理构筑物能连续运行是均质和均量，再经过沉砂池除去密度较大的易沉颗粒物，再经过离心脱脂机，进行羊毛脂的回收，同时可以大幅度降低有机物含量。离心脱脂作用后的污水进入混凝气浮池进一步降低有机物含量。混凝气浮池出水仍含有相当高的BOD和COD,所以通过厌氧UASB处理再降低其BOD和COD值。然后经过水解酸化池提高UASB出水的可生化性，通过生物接触氧化池的出水进入二沉池沉淀后，达到设计要求的排放标准，二沉池出水排放，二沉池泥水分离后的污泥经过污泥浓缩池浓缩，再脱水外运。2.采用厌氧、好氧加混凝沉淀工艺：工艺二流程图如下:二沉池二级接触氧化池中间沉淀池沉砂池一级接触氧化池格栅UASB反应器原废水污泥池脱水车间排水水外运水混凝剂工艺流程简述：该工艺原废水经过格栅进入调节沉砂池，调节水质、水量均匀并预沉部分较大颗粒的悬浮物后进入UASB 反应器。通过厌氧微生物的作用去除大部分的有机物。出水进入一级生物接触氧化池进行好氧生化处理，然后进入中间沉淀池进行泥水分离再进入二级生物接触氧化池进行好氧生化处理。出水加入混凝剂PAC和絮凝剂PAM进行混凝沉淀。二沉池出水达标排放或回用。此工艺中UASB消化大量污泥。只有调节池、中间沉淀池、二沉池中产生污泥，且量不大疏水性好。故采用污泥通过管道进入贮泥池，然后由泵打入压滤机房，通过压滤机压滤后脱水，泥饼外运填埋或作农肥处理。贮泥池上清液和压滤机房滤液回流至调节沉淀池进行处理。比较以上两种工艺： 由于所给废水的有机物浓度很高，经过羊毛脂回收后可以有效地降低BOD和COD,但原工艺（集水池+竖流沉砂池+离心脱脂机+混凝气浮）无法满足污水综合排放标准（GB-8978-1996）中洗毛行业二级标准要求。在这里所采用的以上两种工艺总流程都是：厌氧处理+好氧处理。工艺一设有调节池，保证水质和水量稳定，从而使后续构筑物正常运行，另外设有气浮池，能保证出水水质良好，更重要的是工艺一中的离心脱脂机不仅可以有效地降低废水地BOD和COD，同时可以回收一定数量地羊毛脂，从而增加了经济效益。所以在此采用工艺一 。工艺流程：格栅+调节池+竖流式沉砂池+离心脱脂机+混凝气浮+UASB+水解酸化+生物接触氧化池+二沉池+污泥浓缩池一：设计原始资料2. 水文地理：某公司位于江阴市东南5公里，距河流北侧1公里处。污水处理站拟建在厂区东南侧，占地2800m2，场地地势平坦，厂区排水管埋深-0.7m。3. 七项特征：地处内陆中纬度地带，属于暖温带季风区海洋大陆性气候，年平均气温16.3c，极端最高气温39.2c，极端最低气温-4.9c。年平均降水量为1567.1，全年主导风向为东南风。4. 地质概况：厂区在位置有比较丰富的地下水资源，潜水含水层厚10-70米，水位埋深5-30米，地震基本裂度为七度。4、废水来源及水质：洗毛工艺排水量为600m3/d，各项指标如下：COD=3950065000mg/L,BOD=800011500mg/L，SS=800010000mg/L，PH=89.色度=350450倍现废水处理工艺为：集水池+竖流式沉砂池+离心脱脂机+混凝气浮，出水无法满足污水综合排放标准（GB 8978-1966）中洗毛行业二级标准要求，要求改造后各主要控制指标如下：COD200mg/L， BOD60mg/L, SS200mg/L, PH69 ，色度80倍。构筑物名称ss去除率cod 去除率 bod去除率原水（8000）（40000）（8000）一级处理后（4400）45%（30000）25%（6000）25%离心脱脂机后（3740）15%（19500）35%（3900）35%混凝气浮后（748）80%（4875）75%（1170）70%UASB后-（975）80%（234）80%水解酸化池后-（682.5）30%（187.2）20%生物接触氧化池后（74.8）90%（273）60%（46.8）75%二沉池后（44.88）40%（163.8）40%（28）40% 1.格栅1.1设计概述： 格栅是由一组平行的金属或尼龙等非金属材料的栅条支撑的框架，设在处理构筑物之前，垂直或斜置于污水流经的渠道上，主要功能是去除污水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理系统的正常运行，本设计采用一道细格栅主要用来去除洗脱的羊毛和黏附在羊毛上的草屑等杂质。1.2设计参数：已知参数：Q=600m3/d，Kp=2.0，Qmax=1200 m3/d=0.014 m3/s。栅条净间隙为4mm，（310mm）格栅安装倾角600 过栅流速一般为0.4-1.0m/s ,取V=0.4m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m,进行计算栅前水深h取0.4m。进水渠宽B1=0.65m,其渐宽部分展开角度为20。计算草图如下： 细格栅计算草图 13细格栅的设计计算：(1). 栅条间隙数的计算n细= 式中：n细格栅间隙数；Qmax最大设计流量，m3/s；栅条间隙，取4mm；栅前水深，取0.4m；v过栅流速，取0.6m/s；格栅安装倾角，60度； (2). 栅槽宽度：B=S(n细1)e n式中：B栅槽宽度，m；S格条宽度，取0.01m。 B=0.01(141)0.00414=0.19m。 (3). 细格栅栅前进水渠道减宽部分长度：若进水渠宽B1=0.15m，减宽部分展开角1=20。，则此进水渠道内的流速v1=0.23m/sL1=0.06m(4). 细格栅栅槽后与出水渠道连接处渐窄部分长度：L2=0.03m(5). 过栅水头损失：h细=k式中：h细细格栅水头损失，m；系数，当栅条断面为矩形时取2.42；k系数，一般取k=3。h细=0.39m(6). 栅前槽总高度：取栅前渠道超高h0=0.3m栅前槽高H1=h0+h1=0.30.4=0.7m(7). 栅后槽总高度：H2=h0+h1+h细=0.3+0.5+0.39=1.19m(8). 栅槽总长度：L=L1+0.5+1.0+L2式中：L栅槽总长度，0.5细格栅距格栅前进水渠渐宽部分长度；1.0细格栅距格栅后出水渠渐窄部分长度；L1格栅距出水渠连接处渐宽部分长度；L2细格栅距出水渠连接处渐窄部分长度。L=0.06+0.50+1.0+0.03=2.17m 取2.2m(9). 每日栅渣量：w=式中：w每日栅渣量，m3/d； w0 栅渣量m3/103m3污水，一般为0.10.01 m3/103m3，细格栅取0.1 m3/103m3。w细=0.06m3/d60s，符合要求。气浮池总停留时间T T=19min则气浮池尺寸为LBH=(bc+ bS) BH =（0.6+4.23）0.952.42=4.830.952.42（9）气浮池每日产泥量： V= = =34m3T-1d；C1-进水悬浮物浓度，t/m3 ； C2-出水悬浮物浓度，t/m3；Kz-污水量总变化系数，取2；-污泥容重，取1；P0-污泥含水率，%，取96%。 刮渣机选用YJXG-2660型刮渣机。由于气浮池所产污泥含水率为96%，相当与二沉池污泥浓缩后的含水率，所以气浮池污泥不需浓缩，直接脱水，选用500QW18-1