某印染废水处理厂铁粉曝气紫外光体系+水解酸化+生物接触氧化工艺设计方案 22页

某印染废水处理厂铁粉曝气/紫外光体系+水解酸化+生物接触氧化工艺设计方案n目录1概述11.1印染废水的特点11.2印染废水的排放指标12印染废水处理工艺分析比较22.1铁粉曝气/紫外光体系+水解酸化+生物接触氧化印染废水处理工艺22.2厌氧-好氧-生物炭接触（AABC）印染废水处理工艺22.3电解法处理印染废水23铁粉曝气/紫外光体系+水解酸化+生物接触氧化印染废水处理工艺分析33.1工艺流程确定33.1.1工艺流程图设计33.1.2工艺流程图说明34构筑物设计计算54.1格栅54.1.1设计参数54.1.2设计计算54.2曝气沉砂池64.2.1设计参数64.2.2设计计算64.3调节池74.3.1设计参数74.3.2设计计算74.4泵房74.4.1.集水间计算74.4.2.水泵总扬程计算84.4.3水泵机组基础计算84.4.4校核扬程84.5水解酸化池94.5.1设计计算94.6生物接触氧化池10n4.6.1设计计算104.7竖流式沉淀池124.7.1设计参数124.7.2设计计算124.8污泥浓缩池144.8.1设计参数144.8.2设计计算154.9脱色池164.10脱水车间165投资估算与效益分析165.1主要工程造价165.2主要运行费用17n1概述1.1印染废水的特点（1）水量大。（2）浓度高。大部分废水呈碱性,COD较高,色泽深。(3)水质波动大。印染厂的生产工艺和所用染化料,随纺织品种类和管理水平的不同而异，而对于每个工厂,其产品都在不断变化。因此,废水的污染物成分浓度的变化与波动十分频繁。(4）以有机物污染为主，除酸,碱外,废水中的大部分污染物是天然或合成有机物。（5）处理难度较大。染料品种的变化以及化学浆料的大量使用,使废水含难生物降解的有机物,可生化性差，因此,印染废水是较难处理的工业废水之一。（6）部分废水含有毒有害物质。如印花雕刻废水中含有六价铬,有些染料(如苯胺类染料)有较强的毒性。（7）BOD5与CODcr的比值一般在0.4以下，直接可生化性能不太好。1.2印染废水的排放指标国家按照不同年限分别规定了纺织染整工业水污染物最高允许排放浓度和最高允许排水量。1992年7月1日起立项的纺织染整工业建设项目及其建成后投产的企业按表1.1执行。表1.1允许排放浓度和最高允许排水量最高允许排水量（m3/百米布）最高允许排放浓度，mg/L分级缺水区丰水区生化需氧量化学需氧量色度（稀释倍数）PH值悬浮物氨氮硫化物六价铬铜苯胺类二氧化氯Ⅰ级－－25100406-970151.00.50.51.00.5Ⅱ级2.22.540180806-9100251.00.51.02.00.5Ⅲ级－－300500－6-9400－2.00.52.05.00.5注：1）百米布排水量的布幅以914mm计，宽幅布按比例折算。第19页n2印染废水处理工艺分析比较2.1铁粉曝气/紫外光体系+水解酸化+生物接触氧化印染废水处理工艺　活性污泥法脱色效果差，COD也难以达标，价格便宜。　　2.2厌氧-好氧-生物炭接触（AABC）印染废水处理工艺调节池节池吧节池厌氧水解酸化池池生物炭池好氧池脉冲发生器沉淀池鼓风机该处理工艺系统，对于CODCr＜1000mg/L的印染废水，处理后的出水可达到国家排放标准，如进一步深度处理则可回用。第19页n2.3电解法处理印染该工艺的COD去除率90％；S2-去除率95％；色度去除率95％；SS去除率90％。该技术进水COD浓度是500～600mg/L，COD去除率95％，处理后出水最高浓度为60mg/L，对于任何时间立项的企业均可达一级标准。3铁粉曝气/紫外光体系+水解酸化+生物接触氧化印染废水处理工艺分析3.1工艺流程确定3.1.1工艺流程图设计3.1.2工艺流程图说明3.1.2.1铁粉在含染料废水处理中的作用（1）电化学作用　　其基本原理是利用铁粉中的铁和炭（或加入的惰性电极）组分结构成微小原电极的正极和负极，以充入的污水为电解质溶液，发生氧化还原反应。新生态的电极产物活性极高，能与废水中的有机物发生氧化还原反应，使其结构形态发生变化。第19页n（2）还原反应　　铁粉内电解法在其工作过程中，发生如下反应：　　　　　酸性条件下:2H++2e→2H→H2　　　　　碱性或中性条件下：O2+2H2O+4e→4OH-（3）铁离子的絮凝作用　　内电解过程中，阳极上溶出Fe2+等将废水中的染料粒子等胶凝在一起，形成以Fe2+为胶凝中心的絮凝体，捕集，挟裹和吸附悬浮的胶体共沉。另外，Fe2+经中和曝气后，生成的Fe(OH)3是胶体絮凝剂，它的吸附能力高于一般药剂水解法得到的的Fe(OH)3的吸附聚集能力。另外，由于电池电极周围存在电场效应，使溶液中的带电粒子在电场作用下定向移动，进行附集并沉积到电极上，从而除去废水中的污染物。（4）铁粉曝气/紫外光体系　a在酸性条件下，体系中铁粉本身及新生态Fe2+,H等对染料分子具有还原作用。　b铁离子具有絮凝作用。　cFe(III)—OH络合物在紫外光作用下的光化学氧化作用。　d铁粉本身有少量的吸附作用。　e与传统铁粉微电解法相比，具有以下优点：由于铁粉在系统中始终处于悬浮活动状态，保证了其表面活性状态，且不会形成结块等现象，从而等达到稳定处理效果。充分利用了系统中Fe(OH)2+等组分在紫外光作用下对染料的降解作用。3.1.2.2水解酸化法　　作用机理:一般把厌氧发酵过程分为四个阶段，即①水解阶段；②酸化阶段；③酸衰退阶段④甲烷化阶段，而中解反应地把反应过程控制在前面的水解与酸化二个阶段。水解阶段，可使固体有机物质降解为溶解性物质，大分子有机物质降解为小分子物质，在产酸阶段，碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸，丁酸和丙酸等。水解和酸化反应进行得相对较快，一般难于将它们分开，此阶段的主要微生物是水解--产酸细菌。在水解酸化反应过程中首先大量微生物将进水中呈颗粒与胶体状有机物迅速截留和吸附，这是一个快速的物理过程，只需几秒钟到几十秒就进行完全；补截留下来的有机物吸附在水解污泥表面，被缓慢分解；它在系统中的停留时间取决于污泥停留时间，与水力停留时间无关；在水解产酸菌的作用下将不溶性有机物水解成为可溶解性物质，同时在产酸菌的协同作用下将大分子，难于生物降解的物质转变为易于降解的小分子物质，并重新释放到溶液中，在较高的水力负荷下随水流出系统；由于水解和产酸菌世代期较短，因此这一过程也是迅速的。污水经过水解反应后可以提高其生化性能，降低污水的PH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造有利条件。3.1.2.3生物接触氧化法第19页n　　生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。生物接触氧化法中微生物所需的氧常通过鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法是以生物膜为主净化废水的一种处理工艺。其独特之处:(1)氧化池内供微生物固着填料，全部淹没在废水中，相当于一种浸没在废水中的生滤池，故又称淹没式生滤池。(2)池内采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。生物接触氧化法具有以下特点：a、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；b、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；c、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；4构筑物设计计算4.1格栅4.1.1设计参数由进水量而得，设计参数如下：设计流量：栅条宽度S＝10.0㎜栅条间隙宽度d＝20.0㎜栅前水深h＝0.5m过栅流速v＝1.0m/s栅前渠道流速vb＝0.9m/sα＝60°4.1.2设计计算格栅的间隙数：格栅建筑宽度：进水渠道渐宽部分长度（l1）：若取进水渠道宽B1＝0.1m，渐宽部分展开角α1＝20°第19页n此时进水渠道内的流速为0.75m/s，渠道与出水渠道连接处的渐窄部分长度：过栅水头损失（h1）：因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据带入式得：取栅前渠道超高h2为0.3m，则栅前槽总高为：则栅后槽总高度为：栅槽总长度：每日栅渣量：取栅渣量为0.07m3/103m3,由于每日栅渣量较大，对栅渣采用机械清渣的方式去除。4.2曝气沉砂池4.2.1设计参数1水平流速一般取0.08～0.12m/s。2污水在池内的停留时间4—6min，最大流量时为1～3min。3池的有效深度为2～3m宽深比为1：1.5，长宽比可达5，当池长池宽大的多是，应设横向挡板。4空气扩散装置设在池子的一侧，曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.5～6.0mm，距池底0.6～0.9m，并应设调节阀，以便根据水量水质调节曝气量。第19页n5每立方米污水供气量为0.1～0.2。6池子的进口和出口布置应防止发生短路，进水方向应与池中旋转方向一致，出水方向应于进水方向垂直，最好设置挡板。7池内应设消泡装置.4.2.2设计计算选择设计的旋流速度为0.25～0.3m/s之间，水力停留时间为120s，水平流速为0.1m/s，有效水深设计为3m。计算其他个部分尺寸如下：总有效容积：池断面积：池总宽度：取B＝1m其中H为沉砂池的有效水深。池长：所需曝气量：其中d为每m3污水所需要的曝气量。4.3调节池4.3.1设计参数1流量Q=208/h；2时间T=2.0h；3比为3：1；4池宽B=8m；第19页n4.3.2设计计算（1）调节池有效容积：V=QT=208×2=416（2）调节池尺寸该池设为矩形。其有效水深采用4.0m，调节池面积为：F=V/4=104池宽B取8m，则池长L为：L=F/B=104/8=13m保护高h1=0.5m，池总高H=0.5+4.0=4.5m。（3）曝气系统计算空气用量为q=2，则总供气量为，查得干管管径为DN100。每个曝气头的服务面积按0.49计算，则所需曝气头的个数为：16×8/0.49=264个，设4廊道，则每廊道的曝气头的个数为264/4=66个；每廊道各设一根空气支管，其管径为DN80；每根支管上设3根空气分配管，其管内径为DN32mm。4.4泵房4.4.1.集水间计算（1）选择水池与机器间合建式的方形泵房，用3台泵（1台备用），每台水泵的流量为Q=250/2=125/h；（2）集水间的容积采用相当于1台泵10min的容量W=125×10/60=21；（3）有效水深采用2.39m；（4）则集水池面积为F=21/2.39=8.79；而实际由于格栅间与集水池泵房合建，因而集水间的面积为:9×2.5=22.5。4.4.2.水泵总扬程计算（1）集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为6.74-（-1.91）=8.65m（2）出水管线的水头损失，每台泵单用一根出水管，其流量为Q。=125/h，选用的管径为250mm的铸铁管，查表v=0.72m/s，1000i=3.64，设管总长为20m，局部损失占沿程的30%，则总损失为20×（1+0.3）×3.64/1000=0.094m（3）泵房内的管线水头损失设为1.5m，考虑自由水头为1.0m。第19页n（4）水头总扬程为H=8.65+0.094+1.5+1.0=10.65m，取11m。选用3台KWPF200-400型无堵塞离心泵，流量125ｍ3/h，扬程为11m。表4-1KWPF200-400型无堵塞离心泵的主要性能参数表型号流量Q（/h）扬程H（m）转速n（r/min）功率（kw）效率N（%）KWPF200-400140-50011.7-2596037-75574.4.3水泵机组基础计算(1)机组基础长：L=75+720+210+10+335+1000+200=2550mm(2)机组基础宽:水泵基础宽B1=550+200=750mm电机基础宽B2=710+200=910mm所以机组基础宽为910mm。(3)机组基础高:H=35×20+200=900mm泵轴高于基础350mm，电机高于基础400mm4.4.4校核扬程泵站的平面布置完成了以后，对水泵总扬程进行校核计算。（1）吸水管路的水头损失：每根吸水管的流量Q。=125ｍ3/h，每根吸水管的管径为250mm，流速v=0.72m/s；沿程损失：Σh1=L×I=1.5×3.64/1000=0.005m直管部分长度L=1.5m，进口（ξ=0.5），Dg250闸阀一个（ξ=0.08），Dg250-200的偏心管1个（ξ=0.17）局部损失:Σh2=（0.5+0.08）×0.72×0.72/2/9.8+0.17×1.12×1.12/2/9.8=0.026吸水管路的总损失为：Σh=Σh1+Σh2即Σh=0.031m（2）出水管的水头损失：管路总长度为12m，渐扩管1个（ξ=0.06），闸阀一个（ξ=0.08），90度弯头4个（ξ=0.087）沿程损失：第19页nΣh1=L×I=12×3.64/1000=0.044m局部损失：Σh2=(0.06+0.08+4×0.087)×0.72×0.72/2/9.8+0.17×1.12×1.12/2/9.8=0.107m出水管路的总损失为：Σh=Σh1+Σh2即Σh=0.151m（3）水泵所需总扬程水泵所需总扬程为：6.74-（-1.31）+1.5+0.031+0.151=9.732m取10m。选用KWPF200-400型泵，其流量Q=140～500ｍ3/h，扬程11.7～25m，转速960（r/min），电机功率37～75kw，效率57%，满足要求.4.5水解酸化池4.5.1设计计算（1）设计流量：Q=5000/d=208/h（2）水力停留时间：T=2h（3）水解酸化池的容积：V=QT=208×2=416;设一个水解酸化池，其尺寸取12×12×4.3m（0.3ｍ的超高）（4）设计进水配水系统进水配水系统的主要功能：（1）将进入反应器的原废水均匀地分配到反应器的整个横断面，并均匀上升；（2）起到水力搅拌的作用。本系统采用穿孔管进水。1）干管干管流量q=208/h=57L/s采用管径300mm，干管始端流速v=0.90m/s。2）支管支管中心间距d=0.5m。池中支管数：第19页n每根支管入口流量查表得管径为32mm，支管始端流速v`=1.71m/s4.6生物接触氧化池4.6.1设计计算1池子容积VQ——设计流量Q=5000/d=208/h；La——进水BOD5La=200mg/L；Lt——出水BOD5Lt=30mg/L；η——BOD去除率η=（La-Lt）/La得η=85%；M——容积负荷M=2.0kgBOD5//d；t——接触时间t=2h；D。——气水比D。=20：1；则2池子总面积FH——为填料高度，一般H=3m；每格池面积fn——池子的格数n=10,3每格池的尺寸4校核接触时间t第19页n5氧化池总高度——保护高取0.5m，——填料上水深取0.5m，——填料层间隔高取0.3m，——配水区高，与曝气设备有关对于多孔曝气设备并不进入检修时取1.5，m——填料层数取3（层）；则6所需空气量D7每格需气量D18曝气系统本系统采用Wm-180型网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处。该空气扩散装置的各项参数如下：每个空气扩散器的服务面积为0.5；动力效率2.7～3.7kgO2/kwh；氧的利用率为12%-15%。1）每格需气量q1=D1=416.67/h，每格曝气池的平面面积为5×5=25；每个空气扩散器的服务面积按0.49计算，则所需空气扩散器的总数为25/0.49=51个，为了安全计，本设计采用64个。2）每个空气扩散器的配气量为416.67/64=6.51/h。3）管路布置一根干管连结10根支管，每根支管下有16根分配管。每根支管的输气量为416.67/h；每根分配管的输气量为416.67/16=26.04/h；每根分配管上的空气扩散器的个数为64/16=4个。第19页n4.7竖流式沉淀池4.7.1设计参数①池的直径或池的边长不大于8m，通常为4～7m。②池径与有效水深之比不大于3。③中心管管内流速不大于30mm/ｓ。④中心管下端应设于喇叭口和反射板，反射板距地面不小于0.3m，喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍，反射板直径为喇叭口直径的1.3倍，反射板表面与水平面的倾角为17°。⑤中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25～0.50m范围内时，缝隙中污水流速，初次沉淀池中不大于30mm/s，二沉池不大于20mm/s。⑥池径小于7m时，溢流沿周边流出，池径大于7m时，应增设幅流式集水支渠。⑦排泥管下端距池底不大于0.2m，上端超出水面不小于0.4m。⑧浮渣挡板距集水槽0.25～0.50m，淹没深度0.3～0.4m。4.7.2设计计算⑴中心管面积设中心管流速＝0.03ｍ/ｓ，采用池数ｎ＝2，则每池最大设计流量为则中心管面积⑵沉淀部分有效面积设表面负荷ｑ1＝2.52，则上升流速⑶沉淀池直径⑷沉淀池有效水深设沉淀时间T＝1.5ｈ，则第19页n⑸较核池径水深比∴符合要求⑹中心管直径⑺中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离式中：h3——中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离，ｍv1——污水由中心管喇叭口与反射板之间缝隙流处的流速，ｍ/ｓd1——喇叭口直径;d1＝1.35d0＝1.35×0.65＝0.89ｍ⑻污泥斗及污泥斗高度取α＝60°，截头直径=0.4ｍ，则⑼沉淀池总高度式中：H——沉淀池总高度，m；h1——池子超高，ｍ；取为0.3m；h2——沉淀池有效水深，ｍ；h3——中心喇叭口至反射板的垂直距离，ｍ；h4——缓冲层高，因泥面很低，取为0；h5——污泥斗高度，ｍ；⑽沉淀池出水部分设计污水流量Q＝0.058/ｓ，集水槽内的流量＝Q/2则＝0.058/2＝0.029/s第19页n采用周边集水槽，单侧出水，每池设一个出口，集水槽的宽度为式中：K——安全系数，取值1.5集水槽的起点水深为集水槽的终点水深为槽深均布为0.4ｍ。采用直角三角形薄壁堰，堰上水头（三角口底部至上游面的高度）取为ｈ＝0.03ｍ，每个三角堰的流量：三角堰个数：三角堰尺寸：4.8污泥浓缩池4.8.1设计参数剩余活性污泥量：含水率：p1=99.4%；污泥浓度：c1=6g/L；浓缩后含水率：p2=97%；污泥浓度：c2=30g/L；第19页n4.8.2设计计算（1）浓缩池直径采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，浓缩污泥的固体通量M取浓缩池面积：式中Q——污泥量（ｍ3/d）；C——污泥固体浓度（g/L）；M——浓缩池固体通量采用两个污泥浓缩池，则浓缩池直径：取5.4m。则（2）浓缩池工作部分高度h1取污泥浓缩时间T=12h，（3）超高h2：h2取0.3m。（4）缓冲层高h3h3取0.3m。（5）浓缩池总高度H（6）浓缩后污泥体积4.9脱色池废水在脱色池停留时间为30min，脱水池尺寸5.0×4.0×3.5m。在脱色池进水管路中投加次氯酸钠溶液。采用计量泵定量投加，投加量为100mg/l（投加浓度为10%）。4.10脱水车间设置一座脱水车间，池体为长方形；设计进泥量为Qw=20ｍ3/d，贮泥时间为T=12h；第19页n5投资估算与效益分析5.1主要工程造价表5.2  工程造价估算表分类序号名称价格(万元)备注土建部分 1沉砂曝气池0．814.42m32调节池5．0468m33水解酸化池8.2620m34生物接触氧化池16.41525m35竖流式沉淀池7.2501m36污泥浓缩池2.6128m37脱色池2.288m38脱水车间4.3280m39鼓风机房4.0240m3设备部分 1LHG回转式格栅除污机8.0一台2螺旋砂水分离器4.2一台3Wm-180型网状膜型中微孔空气扩散器1.2*16十六台4罗茨鼓风机7*4四台5 KWPF200-400型无堵塞离心泵5*3三台6 缓速搅拌器7.0一台第19页n7塑料蜂窝型填料1.5424m38单臂旋转式刮泥机2.5*4+1.5*2六台9污泥泵4.0一台10液下搅拌机3.5*2二台11LW350×1550NY型带式压滤机5.0*22台12加药系统1．5*2二套13管道、管件及材料2．0流量计、阀门、管道14电所控制、保温1．0 15化验仪器0．5 技术服务 1设计费10.0 2调试及培训4．50 3综合取费5.50 总计196万元(计吨水投资392元)5.2主要运行费用表5.3运行分析表序号项目费用(元/m3)备  注 人工费0.044人,1500元/(月.人)。2电  费0.612546.2kWh/d，1.2元/kWh。第19页n3药  费0.50加药0.1‰，5元/kg。合      计运行成本：1.15元/m3第19页