印染废水处理站设计 15页

课程设计课程名称水污染控制工程题目名称某印染废水处理站设计学生学院环境科学与工程学院专业班级环境工程4班学号3109007687学生姓名郭圳彬指导教师罗建中2012年7月1日n一、设计资料1.废水水质水量资料南方某城市一印染厂，临近西江，有职工近百人。年产值1500万元左右，主要织物有麻、棉和化纤，使用染料有硫化染料、分散染料和直接染料；排放废水有退浆废水、煮炼废水、漂白废水、丝光废水、染整废水等，日产废水6000m³，具体水质见表。出水要求严格执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4284-92）。印染厂废水水质项目Cod/(mg/L)BOD5/(mg/L)SS/(mg/L)色度pH原水水质1000400250300倍8~9出水水质≤180≤60≤10080倍6~92.气象、水文与工程地质资料该市临近北回归线，为亚热带季风气候。全年气候温和，年平均19℃，最热月平均30℃，极端最高温度40℃，最冷月平均13℃，最低温度6℃。常年主导风向未南风和北风。印染厂地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度一般在8m以上，主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为1.2kgf/cm²。河流常水位标高85.40m，进水管底标高88.00m，废水处理站地面标高91.00m，废水处理站距离西江约110m。3.设计依据①废水处理工程设计委托书②《国家污水综合排放标准》（GB8978-1996）③《地面水环境质量标准》（GB3838-88）④《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）⑤水质、水量、厂址、地质等基础设计资料⑥《水污染控制工程设计（论文）指南》二、废水处理站设计1.工业废水处理程度污染物去除率一览表污染物进水/(mg/L)出水/(mg/L)去除率/%CODcr100018082BOD53506083SS25010060色度30080732.进水水质水量分析（1）BOD5/CODcr=0.4，可生化性较好，可采用生化处理工艺。n（2）本工程设计污水量为6000m³/d，规模较小。3.废水水质特点一般印染废水pH值为6~10，CODcr为400~1000mg/L，BOD为100~400mg/L，SS未100~200mg/L，色度为100~400倍。(1)退浆废水退浆是用化学药剂将织物上所带的浆料退除（被水解或酶分解为水溶性分解物），同时也除掉纤维本身的部分杂质。退浆废水是有机废水，呈淡黄色，含有浆料分解物、纤维屑、酶等，废水呈碱性，PH值为12左右，COD和BOD含量约占印染废水的45％左右。当采用PVA或CMC化学浆料时，废水的BOD下降，但COD很高，废水更难处理。PVA浆料是造成印染废水处理效果不好的主要原因之一。(2)煮练废水煮练是用烧碱和表面活性剂等的水溶液，在高温（120℃）和碱性（PH＝10-13）条件下，对棉织物进行煮练，去除纤维所含的油脂、蜡质、果胶等杂质，以保证漂白和染整的加工质量。煮练废水水量大，水温高，呈深褐色和强碱性（含碱浓度约为0.3％）。煮练废水中含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等物质，其BOD和COD值较高（每升达数千毫克），污染物浓度高。(3)漂白废水漂白工艺一般是用次氯酸钠、双氧水、亚氯酸钠等氧化剂去除纤维表面和内部的杂质。漂白废水的特点是水量大，污染程度较轻，BOD和COD均较低，属较清洁废水，可直接排放或处理后循环再用。(4)丝光废水丝光是将织物在氢氧化钠浓溶液在进行溶液处理，以提高纤维的张力强度，增加纤维的表面光泽，降低织物的潜在收缩率和提高对染料的亲和力。丝光废水碱性较强（含NaOH3％-5％左右），多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH，所以丝光废水一般很少排出，经过工艺多次重复使用最终排出的废水仍呈强碱性，BOD、COD和SS值均较高。(5)染色废水染色废水的主要污染物是染料和助剂。由于不同的纤维原料和产品需要使用不同的染料、助剂和染色方法，加上各种染料的上色率不同，染液和浓度不同，使染色废水水质变化很大。染色废水一般呈强碱性，水量较大，水质中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等，废水色度可高达几千倍，COD较BOD高得多，COD一般为300-700毫克／升，BOD／COD一般小于0.2,可生化性较差。(6)印花废水印花废水主要来自于配色调浆、印花滚筒、印花筛网的冲洗废水，以及印花后处理时的皂洗、水洗废水。由于印花色浆中的浆料量比染料量多几到几十倍，故印花废水中除染料、助剂外，还含有大量浆料，BOD5和CODcr都较高。印花废水量较大，污染物浓度较高，当印花滚筒镀筒时使用重铬酸钾、滚筒剥铬时有三氧化铬产生。这些含铬的废水毒剂要单独处理。(7)整理废水整理废水水量较小，其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料、表面活性剂、甲醛等。整理n废水数量很小，对全厂混合废水的水质水量影响也小。4.污水处理工艺选择 ①物化法：利用加入絮凝剂、助凝剂在特定的构筑物内进行沉淀或气浮，去除污水中的污染物的一种化学物理处理方法。但该类方法由于加药费用高、去除污染物不彻底、污泥量大并且难以进一步处理，会产生一定的“二次污染”，一般不单独使用，仅作为生化处理的辅助工艺。    物化工艺简介常用的主要有：絮凝沉淀、气浮、吸附、过滤。絮凝沉淀通过加入絮凝剂、助凝剂，使胶体在一定的外力扰动下相互碰撞、聚集、形成较大絮状颗粒，从而使污染物被吸附去除。常用的处理设施有：竖流沉淀池、斜管沉淀池、辐流沉淀池、平流沉淀池等。絮凝沉淀在印染废水处理中常用，一般可去除40～50％的CODcr、60～80％的色度。气浮气浮是以微小气泡作为载体，粘附水中的杂质颗粒，使其密度小于水，然后颗粒被气泡携带浮升至水面与水分离去除的方法。主要设施有：传统溶气气浮、CAF涡凹气浮、超浅层气浮等。气浮在印染废水处理中常用，一般可去除40～50％的CODcr、60～80％的色度。②生化法：利用微生物的作用，使污水中有机物降解、被吸附而去除的一种处理方法。由于其降解污染物彻底，运行费用相对低，基本不产生“二次污染”等特点，被广泛应用于印染污水处理中。常见生物处理工艺有厌氧-好氧二相生物接触氧化工艺。生物接触氧化法又称浸没曝气式生物滤池。生物接触氧化法是在曝气池内充满填料，已经充氧的污水浸没全部填料。并以一定的流速流经填料。在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在微生物的新陈代谢作用下，污水中有机物得到去除，污水得到净化。生物接触氧化法处理系统具有如下特点：a.填料比表面积大，池内充氧条件好，可以达到较高的容积负荷。生物接触氧化的容积负荷最高可达3—6kgBOD/(m3/d)。污水在池内停留时间短。b.生物活性高。曝气设备设在填料下，不仅提高了充氧效率，而且对生物膜起到了搅动作用，加速了生物膜的更新，抑制厌氧膜的增殖。c.对冲击负荷有一定的适应能力，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果，具有较强的实际意义。d.在生物膜上能形成稳定的生态系统和食物链，不存在污泥膨胀问题。在活性污泥法中容易产生污泥膨胀的菌种，如丝状菌，在接触氧化法中不仅不产生膨胀，而且能充分发挥其分解、氧化能力高的优点。e.动力消耗低。池内的填料存在起到切割气泡、增加紊动作用，增大了氧的传递系数，省去污泥回流，使电耗下降。③组合工艺：充分整合物化方法、生化方法的优点，构建物化-生化组合工艺、生化-物化组合工艺。常见的组合工艺有混凝-好氧生物处理、厌氧-好氧-气浮或活性炭处理。n4大类工艺技术经济性比较列于表。工艺类型物化法厌氧-好氧二相生物接触氧化工艺混凝-好氧生物处理厌氧、好氧二相生物接触氧化-气浮COD去除率50%~6585%~9585%~9085%~95色度去除效果较好一般较好好技术可靠性和成熟性技术不够成熟，出水水质难以达标耐冲击负荷，技术成熟，出水水质好能承受较大冲击负荷，技术成熟，出水水质较好耐冲击负荷，技术成熟，出水水质好构筑物数量与设备少较少多较多操作、管理及维护操作管理便利无污泥回流、污泥膨胀，操作方便需要混凝、沉淀及污泥回流，操作管理较为复杂无污泥回流，操作较为方便占地面积小小，为普通活性污泥法的1/3与普通活性污泥法接近小投资一般较高较高高运行成本药耗较大，成本较高较低药耗较大，成本较高一般（2）工艺技术方案选择基于上表的分析，厌氧、好氧二相生物接触氧化-气浮工艺具有优势，比较适应本废水处理，故采用此工艺进行设计。具体工艺流程如图气浮池污泥脱水生物接触氧化池水解酸化池格栅调节池进水加药5.设计说明书（1）格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，防止漂浮物阻塞构筑物的孔道、损坏机械设备等。本设计进水水量70L/s,水量较小，且漂浮物和悬浮物多为纤维状、细粒状，宜采用自制细格栅或筛网。具体设计参数：进水管渠宽0.3m，栅前流速0.8m/s，过栅流速1.0m/s，格栅间隙5mm，每日栅渣量0.180m³/d，采用人工清渣；格栅安装倾角为60°，栅前水深0.208m，栅条间隙63个，栅槽宽度为0.935m，渐宽部分角度为20°，渐宽长度为0.87m，渐窄部分长度为0.435m，栅槽总长度为3.10m。（2）调节池由于印染废水水质、水量不均，工艺首先需设置调节池，避免水质、水量明显波动，以防止生物处理系统负荷的急剧变化，维持物化处理过程及设备的稳定运行。具体设计如下：地下钢筋混凝土结构，设计水力停留时间6h，池长20m，池宽15m，池深5.6m（有效水深5.0m，超高0.6m）。n（3）提升泵站泵站设计参数：池长2.5m，池宽10m，池深5.6m。（4）水解酸化池在印染废水中，由于存在部分结构复杂、难降解的高分子有机物，罕有染料、助剂、纤维等大分子物质，若直接采用好氧生物处理工艺，有机物的去除率不高。厌氧水解工艺用于印染废水处理，在于难生物降解，有机物在兼性微生物的作用下能转化为易被好氧生物利用的小分子有机物，提高了废水的可生化性。设计参数：池长25m，池宽10m，池深4.4m，（有效水深4.0m，超高0.4m），水力停留时间4h。在距池底0.4m处设置高3.5m组合型纤维束填料。（5）生物接触氧化池生物接触氧化池是近年来印染废水处理最为流行的处理及时。其净化吉利和生物膜法基本相同。即大量微生物固着在填料上，气、液通过填料间隙，与微生物充分接触。由于微生物总量高，气、液固三相充分传质，气泡被填料有效切割，氧的转移率明显提高，生物接触氧化的有机负荷显著增大，且污染物去除效果好。生物接触氧化池共设4格，单池尺寸：池长10m，池宽10m，池深5m。水力停留时间4.8h，气水比1:15；单层填料高度1.0m，填料层之间距离0.2m，共分3层填料；布水廊道宽1m，干管直径200mm，穿孔管5根、直径130mm，孔眼直径6mm，孔间距80mm。池内填料采用半软性填料和弹性填料的组合填料。配套曝气设备拟采用3LWD三叶型罗茨鼓风机，风机型号3L52，一用一备，设计供风量1876m³/h或32m³/min，风压19kPa，配套电机18kW。（6）气浮池在经生化处理后的出水中加入混凝剂，混凝反应侯进入气浮池分离，进一步降低色度和难降解有机物，保证出水水质。混凝气浮池是合建式，分2部分，前为反应区，中为接触室，后为分离区。废水先进入反应区，与投加的三氯化铝通过搅拌发生絮凝，后在接触区与溶气水释放的微气泡接触，絮凝体因黏附大量微气泡而上浮，并在分离区通过刮板将浮渣刮除，达到去污的目的。气浮采用溶气气浮，装置型号RFS-150型，处理能力150m³/h，溶气压力0.26~0.4MPa。气浮设计参数：池长16.65m（含反应池长度），池宽3.3m，池深2.5m，反应时间15min，接触室宽度0.6m，接触室长度3.3m，接触室断面水深0.6m，分离室长度12m，气浮池水深1.92m。气浮池总停留时间17.6min，接触区上升流速20mm/s，设有TS2-Ⅱ型溶气释放器40个，分离区上升流速2mm/s。（7）污泥脱水间为了有利于污泥的外运和处置，需要对污泥作脱水处理。污泥采用机械脱水。污泥脱水间设计参数：长8.0m，宽8.0m，高6.0m。污泥提升泵采用42*4A型污泥泵，实际流量3.31m³/h，功率1.10kW，二用二备。污泥脱水采用板框式压滤机。6.设计计算书（1）格栅n栅前水深的确定：—Q=600024×3600=0.0694（m³/s）由—Q=2h2v12得h=0.208（m）栅条间隙数的确定：n=Qsinαehv=0.0694×sin60°0.005×0.208×1.0=63个栅槽宽度的确定：B=S（n-1）+en=0.01×63-1+0.005×63=0.935（m）进水渠道渐宽部分的长度的确定。设进水渠道宽B1=0.30m，渐宽部分展开角β=20°，此时进水渠道内的流速为：v1=QB1h=0.06940.3×0.208=1.112（m）渐宽部分长度：l1=B-B12tan20°=0.935-0.32×tan20°=0.87（m）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度的确定：l2=l12=0.872=0.435（m）过栅水头损失的确定：h1=kh0h0=ζv²2gsinαk为系数，一般k=3；ζ为阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时，β=2.42.ζ=βse43=2.42×0.010.00543=6.1h1=kh0=kζv²2gsinα=3×6.1×0.822×9.81×sin60°=0.52n栅后槽总高度的确定。设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前增高：H1=h+h2=0.208+0.3=0.508取0.51mH=h+h1+h2=0.208+0.52+0.3=1.03取1.1m栅槽总长度的确定：L=l1+l2+0.5+1.0+H1tan60°=0.87+0.435+0.5+1.0+0.508tan60°=3.10m每日栅渣量的确定：W=QW1×86400Kz×1000W1为栅渣量，每1000立方米污水取渣量0.1~0.01m³，式中取0.03。Kz为废水流量总量变化系数，式中取1.W=0.0694×0.03×864001×1000=0.180（m3/d）宜采用人工清渣。（2）调节池水力停留时间取6.0h。调节池有效容积：式中V为调节池有效容积，m3；Q为废水的平均流量，取250m3/h；T为调节池调节时间V=QT=250×6.0=1500（m3）调节池设计尺寸：设调节池有效水深h=5m，则调节池的平面面积S=300m²；取池长20m，则池宽15m；超高0.6m，则实际池深H=5+0.6=5.6m。（3）水解酸化池①水解酸化池的有效容积。取平均水力停留时间HTR=4h，有效水深为4m，则水解酸化池有效容积V=Q×HTR=250×4=1000（m3）②设计尺寸。池平面面积：A=VH=10004=250m²取池长L=25m、池宽B=10m，则实际设计水解酸化池面积A’=250m²；取超高0.4m，则设计池深4.4m。填料于池底上方0.4m处设置，填料有效深度3.5m。n具体设计图：n（4）生物接触氧化池①生物接触氧化池填料容积的确定：W=QS0NwS0为原污水BOD5值，g/m3；Nw为BOD5容积负荷率，式中取2000BOD5/（m3∙d）。代入得W=QS0Nw=6000×4002000=1200m3②生物接触池总面积的确定：H为填料高度，取3mA=WH=12003=400m²③生物接触池座数确定：式中f为每座生物接触池面积，取100m²（10.0m×10.0m）n=Af=4④污水实际水力停留时间：t=nfHQ=4×100×36000×24=4.8h⑤生物接触池池深：H0=mH+h1+h2+m-1h3+h4H为生物接触氧化池单层滤料高度，m，取1m；h1为超高，取0.5~1.0m；h2为填料上部稳定的水层深，取0.5m；h3为填料层的间隙高度，取0.2m；h4为配水区高度，取0.5m；m为填料层数，取3层。则H0=mH+h1+h2+m-1h3+h4=3×1+0.6+0.5+（3-1）×0.2+0.5=5m⑥生物接触氧化池池内设施设计。采用组合填料，分3层，每层高1m，所需填料容积为4×100×3=1200m²；采用廊道配水，廊道设在氧化池一侧，宽1m，则廊道内水流速度：v=QnBb=60004×1×3=500m/d=5.8（mm/s）设计气水比为15:1，则每池所需气量：q=15×Qn=15×2504=938（m3/h）空气干管直径：d=4q3600×π×v=4×9383600×3.14×10=0.18m取200mm每池设穿孔管5根，穿孔管直径为：d1=4×0.2×9383600×3.14×5=0.12（m），取d1=130mm；穿孔管孔眼直径∅取6mm，孔眼空气流速v取10m/s；则每个孔眼通过气量q’：q’=π4×0.006²×10=0.00028（m³/s）每根穿孔管上的孔眼数m：m=q5q'=9385×0.00028×3600=186（个）n具体设计图：n（5）气浮池①设计参数。采用平流式溶气气浮，回流比R’为10%，反应时间15min，接触室上升流速20mm/s，气浮池分离室停留时间16min，气浮分离速度2mm/s;溶气罐过流密度取150m³/h）.m²)；溶气罐压力设为2.5kgf/cm²。②气浮所需释气量：Qg=QR'aeψae为溶气量；ψ为温度补偿因数，取1.2。代入得Qg=250×10%×40×1.2=1200（L/h）③加压溶气所需水量：Qp=Qg736η∙P∙KTKT为溶解度系数。取22.43×10-2；η为容器效率，取90%；P为选定容器压力。Qp=29.82（m/h）实际R’=QpQ=29.82250=11.93%④压力容器罐尺寸过流密度L取150m³/hDd=4QpπL=4×29.823.14×150=0.51mn取Dd=0.6m⑤气浮池尺寸接触室表面积：上升流速v0取20mm/sA0=Q+QPv0=250+29.8220×10-3×3600=3.89m2设接触室宽度bc=1.2m，则接触室长度为B=A0b0=3.891.2=3.24m取3.3m接触室出口断面处的流速v1可去20mm/s，则断面处水深H2=b0=1.5m由于分离室流速vS选用2mm/s，则分离室表面积：As=Q+QpvS=250+28.922×10-3×3600=38.86m2分离室长度：Ls=AsB=38.863.3=11.78m取12.0m气浮池水深：H=vS∙t=2×10-3×16×60=1.92mt为气浮池分离室停留时间，取16min。取超高0.58m，则池深2.5m。气浮池有效容积：W=A0+AsH=（3.89+38.86）×1.92=82.08（m3）气浮池实际容积：W’=（3.89+38.86）×2.5=106.88（m3）⑥接触室气、水接触时间t0=H0v=1.92-0.60.02=66s（>60s）气浮池总停留时间：T=60×WQ+Qp=60×82.08250+29.82=17.6（min）⑦气浮池集水管采用穿孔管集水，全池公用两根，每根集水管的集水量q=Q+Qp2=250+29.822=139.92m³/h选用管直径Dg=200mm，管中最大流速为0.50m/s。设集水管0.3m的出水水头，则集水孔口的流速v0=∅2gh0=0.922×9.81×0.3=2.35m/s每根集水管的孔口面积ωt=qεv0=139.923600×0.64×2.35=0.026m²若孔口直径取15mm，则每孔面积ω0为0.000177m²，因此，每孔集水管的孔口数：n=ωtω0=0.0260.000177=146（只）气浮池长为6.0m，穿孔管有效长度L取5.0m，则孔距L=Ln=5146=0.034（m）n孔口可在集水管两侧交错排雷。根据选定的溶气压力及回流容器水量，查阅TS型溶气释放器的各类规格，选用TS-Ⅱ释放器，管嘴直径为25mm，释放器出流量0.76m³/h，则释放器个数是：N=QPqP=29.820.76=40（个）释放器分两排交错布置，行距0.3m，释放器间距：lp=2×BN=2×3.340=0.165（m）⑧投药量的确定。最佳投药量应该是经过试验确定的，一般来说，普通铁盐、铝盐的投药量为10~100mg/L，聚合盐为普通盐的1/2~1/3。本设计拟使用PAC聚合盐（聚合氯化铝），每天投药量为：250×1000×30×13×10-6=2.50kg/h=60kg/d具体设计图：7.平面布置及高程布置（1）平面布置n①平面布置原则处理站平面布置直接影响其高程布置、运行管理和维护、环境卫生等。为确保平面实际趋于合理，废水处理站平面布置需遵循下列原则。a.设计布置必须按照《室外排水设计规范》的相应条款进行设计。b.废水处理站总体布置应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地址调节，风力与朝向综合考虑，废水处理构筑物、污泥处理构筑物以及管理设施宜分区集中布置。c.为便于施工、运行管理和检修便利，各构筑物之间必须留有5~10m间距；各构筑物之间的管渠力求直通、便捷，避免迂回；主题构筑物宜设置放空管；鼓风机房尽可能靠近曝气池。d.附属设施应远离污泥处理设施，并位于夏季主导风向的上风向。②平面布置废水处理站布置见图。（二）高程布置根据平面布置，计算各构筑物间的水损，进行构筑物高程设计。各构筑物间的管道按满流设计，计算沿程水损和局部水损。①沿程水损：h1=iLL为计算管段长度；i为水力坡度。②局部水头损失（h2）h2=εv22g本设计流量为6000m³/d，管径选取200mm则馆内流速v=Qπd²4=600024×36003.14×0.224=2.22（m/s）水损计算表沿程水损计算局部水损h2/m构筑物水损h3/m总水损H/m设计落差h4/m说明管长L/m管径D/m水力坡度i水损h1/m城市管网--气浮池15.00.200.0040.060.040.150.252.0符合要求气浮池--氧化池10.00.200.010.100.080.500.681.8符合要求氧化池--水解池15.00.200.010.150.020.030.200.20符合要求水解池--调节池8.50.200.010.090.040.150.31泵提升符合要求进水--格栅2.00.200.010.020.000.000.020.30符合要求格栅—调节池3.00.200.010.030.040.010.170.30符合要求各构筑物及附属构筑物相对高程序号构筑物名称平面尺寸/m2高度/m结构类型顶部标高/m水面标高/m底部标高/m1格栅5.0×0.71.00钢筋混凝土结构0.0-3.02调节池20×155.60钢筋混凝土结构0.0-3.63水解酸化池25×104.60钢筋混凝土结构5.004.600.64接触氧化池20×205.60钢筋混凝土结构5.004.400.05气浮池16.7×3.32.50钢筋混凝土结构2.501.920.06污泥脱水间8×85.50砖混结构5.500.07配电房6×43.00砖混结构3.000.08鼓风机房3×44.80砖混结构4.800.09综合楼20×88.00砖混结构8.000.0