紡織工業(yè)廢水處理設計

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目錄 第一章 文獻綜述 3 一、紡織印染行業(yè)快速發(fā)展 3 二、紡織印染廢水的特點和危害 3 1.廢水的特點 3 2.水質與水量 3 3.廢水的危害 4 三、紡織廢水污染現(xiàn)狀 5 四、紡織廢水治理現(xiàn)狀 6 1. 減少印染廢水污染對策 6 2. 印染行業(yè)廢水處理現(xiàn)狀 6 3.印染行業(yè)廢水處理中存在問題 7 第二章 總體設計 8 一、設計方案的選擇與確定 8 1.設計規(guī)范 8 2.方案分類 8 3.方案比選 10 4.方案論證 15 二、工藝流程說明 15 第三章 工藝流程計算 16 一、污水處理部分 16 1.格柵 16 2.調節(jié)池 17 3.污水泵房 17 4.水解酸化池 18 5.生物接觸氧化池 19 6.沉淀池 20 7.污泥泵房 20 8.污泥濃縮池 20 9．污泥脫水車間 21 二、污泥處理部分 22 1．處理目的及處理方法 22 2. 污泥處理工藝 22 3. 污泥處置 23 4.水力計算 23 第四章 附屬構筑物的確定 26 第五章 污水處理廠的總體布置 27 一、平面布置 27 二、 高程布置 27 第六章 結論 30 參考文獻 31  第一章 文獻綜述 一、紡織印染行業(yè)快速發(fā)展 在當前國內外市場需求不斷增長前提下，近五年紡織工業(yè)獲較大發(fā)展。2005年我國纖維加工量達1800萬t，已占世界總量的36%。其中化纖、紗、布、呢絨、絲織品、服裝等主要紡織品均居世界第一位。紡織工藝和裝備也在不斷改善和提高，我國正處于由紡織大國向強國轉變。 印染行業(yè)是紡織工業(yè)中重要的行業(yè)，其中棉、棉混紡、化纖織物的染色和印花布量2005年已達370億m。另外，毛紡、麻紡、絲綢印染產(chǎn)品也近50億m。 二、紡織印染廢水的特點和危害 1.廢水的特點 (1)水量大 (2)濃度高 (3)水質波動大 (4)以有機物污染為主(5)處理難度大 (6)部分廢水含有毒有害物質。 2.水質與水量 印染廢水的水質隨釆用的纖維種類和加工工藝的不同而異，污染物組分差異很大。一般印染廢水PH值為6～10，CODcr為400～1000mg/L，BOD5為100～400mg/L，SS為100～200mg/L，色度為100～400倍。但當印染工藝及采用的纖維種類和加工工藝變化后，廢水水質將有較大變化。如，當廢水中含有滌綸仿真絲印染工序中產(chǎn)生的堿減量廢水時，廢水的CODcr將增大到2000～3000mg/L以上，BOD5增大到800mg/L以上，PH值達11.5～12，并且廢水水質隨滌論仿真絲印染堿減量廢水的加入量增大而惡化。當加入的堿減量廢水中CODcr的量超過廢水中CODcr的量20%時，生化處理將很難適應。印染各工序的排水情況一般是： (1)退漿廢水：水量較小，但污染物濃度高，其中含有各種漿料、漿料分解物、纖維屑、淀粉堿和各種助劑。廢水呈堿性，PH值為12左右。上漿以淀粉為主的（如棉布）退漿廢水，其COD、BOD值都很高，可生化性較好；上漿以聚乙烯醇(PVA)為主的(如滌棉經(jīng)紗）退漿廢水，COD高而BOD低，廢水可生化性較差。 (2)煮煉廢水：水量大，污染物濃度高，其中含有纖維素、果酸、蠟質、油脂、堿、表面活性劑、含氮化合物等，廢水呈強堿性，水溫高，呈褐色。 （3）漂白廢水：水量大，但污染較輕，其中含有殘余的漂白劑、少量醋酸、草酸、硫代硫酸鈉等。 （4）絲光廢水：含堿量高，NaOH含量在3%～5%，多數(shù)印染廠通過蒸發(fā)濃縮回收NaOH，所以絲光廢水一般很少排出，經(jīng)過工藝多次重復使用最終排出的廢水仍呈強堿性，BOD、COD、SS均較高。 (5)染色廢水：水量較大，水質隨所用染料的不同而不同，其中含漿料、染料、助劑、表面活性劑等，一般呈強堿性，色度很高，COD較BOD高得多，可生化性較差。 (6)印花廢水：水量較大，除印花過程的廢水外，還包括印花后的皂洗、水洗廢水，污染物濃度較高，其中含有漿料、染料、助劑等，BOD、COD均較高。 （7）整理廢水：水量較小，其中含有纖維屑、樹脂、油劑、漿料等。 3.廢水的危害 印染廢水含大量的有機污染物，排入水體將 消耗溶解氧，破壞水生態(tài)平衡，危及魚類和其它水生生物的生存。 沉于水底的有機物，會因厭氧分解而產(chǎn)生硫化氫等有害氣體，惡化環(huán)境。印染廢水的色澤深，嚴重影響受納水體外觀。有色水體還會 影響日光的透射，不利于水生物的生長。印染廢水大部分偏堿性， 進入農(nóng)田，會使土地鹽堿化;染色廢水的硫酸鹽在土壤的還原條件下可轉化為硫化物，產(chǎn)生硫化氫。 三、紡織廢水污染現(xiàn)狀 紡織印染行業(yè)排放的印染廢水是我國工業(yè)系統(tǒng)中重點污染源之一。據(jù)國家環(huán)?？偩纸y(tǒng)計，印染行業(yè)排放的印染廢水總量位于全國各工業(yè)部門排放總量的第5位。2004年全行業(yè)廢水排放量為13.6億m3，而其廢水中污染物排放總量（以COD計）則位于各工業(yè)部門第6位。 印染廢水屬于含有一定量難生物降解物質的有機性廢水。其污染物濃度高（COD值高），色度深，氮磷含量低，是難處理的工業(yè)廢水之一。 近些年來，隨著市場對印染產(chǎn)品需求的多樣化，印染產(chǎn)品中小批量、多品種產(chǎn)品的產(chǎn)量加大，生產(chǎn)設備中間歇式印染設備占有較大比重。由于產(chǎn)品品種的變化及染料和助劑投配量的自動化控制水平較低，其廢水排放量和廢水水質濃度均高于以往連續(xù)式染色工藝，這給已建廢水處理工程增加了處理難度，也對傳統(tǒng)的污染治理達標排放技術提出了挑戰(zhàn)。 總體上看，我國印染行業(yè)工藝設備水平在“十五”期間有較大提高，特別是東部沿海地區(qū)，為了參與世界紡織品市場競爭，增加出口創(chuàng)匯，很多企業(yè)已從國外進口了一定數(shù)量的當代先進印染設備，這些設備在節(jié)能降耗上效果較明顯，與原有印染設備的能耗相比有較大降低，但國內印染企業(yè)在生產(chǎn)工藝創(chuàng)新和生產(chǎn)管理水平方面與發(fā)達國家仍有較大差距。 我國中西部地區(qū)的印染企業(yè)，其工藝和設備相對較落后。據(jù)調查，我國印染企業(yè)生產(chǎn)的棉印染產(chǎn)品的取水量在3.0 t/百米～6.0t/百米，我國東部沿海地區(qū)部分大型棉印染企業(yè)的取水量在3.0t/百米，已處于較先進水平，其余企業(yè)一般在4.0 t/百米～4.5t/百米。而中西部地區(qū)大部分企業(yè)的單位產(chǎn)品取水量在4.5 t/百米～5.5t/百米，個別企業(yè)則高達8.0t/百米。從上面分析看出，我國印染企業(yè)總體上與國外相比單位產(chǎn)品取水量是發(fā)達國家的2～3倍，能源消耗量則為3倍左右。因此，我國印染行業(yè)節(jié)能降耗的任務很重。 四、紡織廢水治理現(xiàn)狀 1. 減少印染廢水污染對策 紡織印染行業(yè)這些年來積極推行清潔生產(chǎn)工藝，重點是前處理工藝和染色工藝。諸如：在前處理工藝上采用高效退煮漂短流程生物酶前處理技術，環(huán)保型前處理助劑的改進型工藝，以及無水和少用水的前處理技術。在染色工藝上采用環(huán)保型低堿固色的活性染料，冷軋堆染色、濕短程染色、超臨界流體染色、微懸浮體染色等，以及噴墨印花等數(shù)碼新技術均有不同程度的應用。這些工藝對節(jié)能降耗、減少污染的產(chǎn)生量均有較明顯的作用。目前，這些技術正在逐步推廣和應用。 在印染行業(yè)較發(fā)達地區(qū)積極開展清潔生產(chǎn)審核。特別是在我國沿海發(fā)達地區(qū)（浙江、江蘇等省）很多老企業(yè)已開展清潔生產(chǎn)審核，有的企業(yè)還開展了持續(xù)清潔生產(chǎn)審核，都取得了較明顯的節(jié)能降耗效果。 通過清潔生產(chǎn)審核，已實施了中費、高費方案（先進生產(chǎn)工藝、設備改造、增加計量設備等）的企業(yè)，減少了資源消耗，使生產(chǎn)成本下降，一般可減少廢水排放量20%～30%，減少污染物排放量（COD量）15%～30%。但是，能源審核僅在個別企業(yè)進行，對有自備鍋爐的印染企業(yè)，由于鍋爐出力與生產(chǎn)需要不相匹配，在運行控制上有一定困難。但對集中供熱的印染企業(yè)，通過增加計量設備和加強管理，也有明顯的節(jié)能降耗的效果。 2. 印染行業(yè)廢水處理現(xiàn)狀 目前比較常用的印染污水處理工藝，一般采用物化、生化(或絮凝一生化一吸附)工藝技術路線．包括生物活性污泥處理法、物理化學處理法和膜過濾法等。一級處理以絮凝為主，二級處理主要采 用生化技術。從現(xiàn)有情況看，印染廢水生物處理法中以表面加速曝氣和接觸氧化法占多數(shù)。此外，鼓風曝氣活性污泥法、射流曝氣活性污泥法、生物轉盤等也有應用．生物流化床尚處于試驗性應用階段。常用的物化處理工藝主要是混凝沉淀法與混凝氣浮法。電解 法、生物活性炭法和化學氧化法等有時也用于印染廢水處理中。由于近年來化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術的進步，使用PVA漿料、 新型助劑等難生化降解有機物大量進入印染廢水，造成的COD占印染廢水總COD的比例相當大，給處理增加了難度。 3.印染行業(yè)廢水處理中存在問題 （1）資金投入不足 印染產(chǎn)品的檔次比較低。集中在中低檔產(chǎn)品，利潤很低，對于廢水處理的投入不足。目前一些印染廢水處理廠處理1 t印染廢水僅 1000～1200元，由于投入不足，部分印染廠廢水很難達標排放。 （2）能耗和資源回收利用率低 印染行業(yè)年用水量3～5t/100m，大部分印染企業(yè)，工藝設備更落 后。企業(yè)單位產(chǎn)品取水量在4．5～5．5t/l00m，個別企業(yè)則更高,達8．0t／lOOm;印染萬米布耗標準煤約為國際先進水平的1．8倍，總耗能為國際先進水平的3倍，且廢水回用率不足10％。 (3)租放式管理有待改進 受經(jīng)濟水平、環(huán)保意識以及地方保護等因素的制約。國內印染行業(yè)的管理水平較國外有很大差距。 嚴格的管理制度，一方面可以避免物耗能耗的過度損耗。另一方面也可大幅度降低廢水中洗滌劑、堿量、染料、漿料，從而使廢水中的污染物濃度下降30％。 (4)治理技術不過關。 印染廢水COD高，主要不是由染料所造成，加工生產(chǎn)中運用的大量助劑(滲透劑、助染劑等)95%以上滯留在印染混合廢水中，是造成COD濃度高的主要原因。在處理工藝技術上，由于染料廢水以有機物組成形式為主，理論上雖大部分可生化，但其水質BOD(生物需氧 量)與COD比值一般較低河生化而又不易生化。同時，曝氣池活性污泥對多變化的染料中間體廢水的馴化、適應也較難．影響生物降解 能力。這些原因是印染廢水難以被有效降解．凈化后的水質COD值仍然偏高的癥結所在。 第二章 總體設計 一、設計方案的選擇與確定 1.設計規(guī)范 （1）《室外排水設計規(guī)范》（GBJ14-87） （2）《污水綜合排放標準》（GB8978-96） （3）《城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設備設計標準》（CJJ31-89） （4）《城市污水處理廠污水污泥排放標準》（CJ3025-93） （5）《地面水環(huán)境質量標準》（GHZB1-1999） （6）《污水排入城市下水道水質標準》（CJ3082-1999） （7）《給水排水工程結構設計規(guī)范》（GBJ69-84） （8）《紡織染整工業(yè)水污染排放標準》（ GB4287-92） （9）公司提供的污水水質水量資料及有關基礎資料 2.方案分類 紡織廢水主要是原料蒸煮、漂洗、漂白、上菜等過程中產(chǎn)生的合天然雜質、脂肪以及淀粉等有機物的廢水。近年來隨著對印染產(chǎn)品需求的多樣化，印染產(chǎn)品在品中所占比例加大。印染廢水是洗染、印花、上獎等多道工序中產(chǎn)生的，含有大量染料、淀粉、纖維素、木質素、洗漆劑等有機物，以及堿、硫化物、各類鹽類等無機物，污染物濃度高，色澤深，并伴隨有惡臭氣味，是難處理的工業(yè)廢水之一。根據(jù)使用技術措施的作用原理和去除對象，廢水處理法可分為物理處理法、化學處理法和生物處理法三類。具體如下： 2.1 廢水的物理處理法 利用物理作用進行廢水處理，主要目的是分離去除廢水中不溶性的懸浮顆粒物。主要工藝有： （1）格柵和篩網(wǎng)：格柵是一組平行金屬柵條制成的有一定間隔的框架。把它豎直或傾斜放置在廢水渠道上，用來去除廢水里粗大的懸浮物和漂浮物，以免后面裝置堵塞。篩網(wǎng)是穿孔濾板或金屬網(wǎng)制成的過濾設備，用以去除較細小的懸浮物。 （2）沉淀法：利用重力作用，使廢水中比水重的固體物質下沉，與廢水分離。主要用于（a）在沉砂池中除去無機砂粒（b）在初期沉淀中去除比水重的懸浮狀有機物（c）在二次沉淀中去除生物處理出水中的生物污泥（d）在混凝工藝以后去除混凝形成的絮狀物（e）在污泥濃縮池中分離污泥中的水分，濃縮污泥。此法簡單易行而且效果好。 （3）氣浮法：在廢水中通入空氣，產(chǎn)生細小氣泡，附著在細微顆粒污染物上，形成密度小于水的浮體，上浮到水面。主要用來分離密度與水接近或比水小，靠重力無法沉淀的細微顆粒污染物。 （4）離心分離利用離心作用，使質量不同的懸浮物和水體分離。分離設備有施流分離器和離心機。 2.2 廢水的化學處理法 （1）酸性廢水的中和處理法 酸性廢水處理可以用投藥中和法、天然水體及土壤堿度中和法、堿性廢水和廢渣中和法等。藥劑有石灰乳、苛性鈉、石灰石、大理石、白云石等。其優(yōu)點是：可處理任何濃度、任何性質的酸性廢水。廢水中允許有較多的懸浮物，對水質水量的波動適用性強，中和劑利用率高，過程容易調節(jié)。 缺點：勞動條件差、設備多、投資大、泥渣多且脫水難。天然水體及土壤堿度中和法采用時要慎重，應從長遠利益出發(fā)，允許排入水體的酸性廢水量應根據(jù)水體或土體的中和能力來確定。 （2）堿性廢水和廢渣中和法 投酸中和法可用藥劑：硫酸、鹽酸、及壓縮二氧化碳（用二氧化碳做中和劑，由于值低于因此不需要值控制裝置）酸性廢水及廢氣中和法如煙道氣中有高達的二氧化碳，可用來中和堿性廢水。 優(yōu)點可把廢水處理與煙道氣除塵結合起來，缺點是處理后的廢水中硫化物、色度和耗氧量均有顯著增加。清洗由污泥消化獲得的沼氣（含25%～35%的二氧化碳氣體）的水也可用于中和堿廢水。 2.3 廢水的生物處理法 利用微生物可以把有機物氧化分解為穩(wěn)定的無機物的這一功能，經(jīng)常采用一定人工措施大量繁殖微生物。 （1）好氧生物處理法 應用好氧微生物，在有氧環(huán)境下，把廢水中的有機物分解成二氧化碳和水的方法，主要處理工藝有：活性污泥法、生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化等，這種方法處理效率高，應用面廣。 （2）厭氧生物處理法 應用兼性厭氧菌和專性厭氧菌在無氧條件下降解有機污染物，最后生成二氧化碳、甲烷等物質的方法。主要用于有機污泥、高濃度有機工業(yè)廢水的處理。如啤酒廠、屠宰廠。 （3）自然生物處理法 應用在自然條件下生長，繁殖的微生物處理廢水的方法。工藝簡單，建設費用和運行成本都比較低，但其凈化功能受自然條件的限制，處理技術有氧化塘和土地處理法。 3.方案比選 目前，國內的印染廢水處理手段以生化法為主，有的還將化學法與之串聯(lián)。國外也是基本如此。由于近年來化纖織物的發(fā)展和印染后整理技術的進步，使裝料、新型助劑等難生化降解的有機物大量進入印染廢水，給處理增加了難度。原有的生物處理系統(tǒng)大都由原來的70%COD去除率下降到50%左右，甚至更低。色度的去除是印染廢水處理的一大難題，舊的生化法在脫色方面一直不能令人滿意。此外，PVA等化學漿料造成的COD占印染廢水總COD的比例相當大，但由于它們很難被普通微生物所利用而使其去除率只有20%～30%。 針對上述問題，近年來國內外都開展了一些研究工作，主要是新的生物處理工藝和高效專門細菌以及新型化學藥劑的探索和應用研究。下面從物理法、化學法和生物法三個方面的評述著手，介紹目前印染廢水處理的方法及研究的狀況。 （1）印染廢水處理的物理法--吸附法 在物理處理法中應用最多的是吸附法，這種方法是將活性炭、粘土等多孔物質的粉末或顆粒與廢水混合，或讓廢水通過由其顆粒狀物組成的濾床，使廢水中的污染物質被吸附在多孔物質表面上或被過濾除去。目前，國外主要采用活性炭吸附法（多半用于三級處理），該法對去除水中溶解性有機物非常有效，但它不能去除水中的膠體和疏水性染料，并且它只對陽離子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有較好的吸附性能。SaitoT.等人的研究表明，活性炭的吸附率、BOD去除率、COD去除率分別達93%、92%和63%，活性炭吸附能力可達到500mgCOD/g炭，污水如先曝氣，則會加快吸附速率。但若廢水，則采用這種方法是不經(jīng)濟的。 吸附處理使用的吸附劑多種多樣，工程中需考慮吸附劑對染料的選擇性，應根據(jù)廢水水質來選擇吸附劑。研究表明，在PH=12的印染廢水中，用硅聚物（甲基氧）作吸附劑，陰離子染料去除率可達95%～100%。 高嶺土也是一種吸附劑，研究表明經(jīng)長鏈有機陽離子處理，高嶺土能有效地吸附廢水中的黃色直接染料。此外，國內也應用活性硅藻土和煤渣處理傳統(tǒng)印染工藝廢水，費用較低，脫色效果較好，其缺點是泥渣產(chǎn)生量大，且進一步處理難度大。 （2）印染廢水的化學處理法 ① 混凝法 主要有混凝沉淀法和混凝氣浮法，所采用的混凝劑多半以鋁鹽或鐵鹽為主，其中以堿式氯化鋁（PAC）的架橋吸附性能較好，而以硫酸亞鐵的價格為最低。近年來，國外采用高分子混凝劑者日益增加，且有取代無機混凝劑之勢，但在國內因價格原因，使用高分子混凝劑者還不多見。據(jù)報道，弱陰離子性高分子混凝劑使用范圍最廣，若與硫酸鋁合用，則可發(fā)揮更好的效果?；炷ǖ闹饕獌?yōu)點是工藝流程簡單、操作管理方便、設備投資省、占地面積少、對疏水性染料脫色效率很高；缺點是運行費用較高、泥渣量多且脫水困難、對親水性染料處理效果差。 ② 氧化法 臭氧氧化法在國外應用較多，ZimaS.V.等人總結出了印染廢水臭氧脫色的數(shù)學模式。研究表明，臭氧用量為0.886gO3/g染料時，淡褐色染料廢水脫色率達80%;研究還發(fā)現(xiàn)，連續(xù)運轉所需臭氧量高于間歇運行所需臭氧量，而反應器內安裝隔板，可減少臭氧用量16.7%。因此，利用臭氧氧化脫色，宜設計成間歇運行的反應器，并可考慮在其中安裝隔板。 臭氧氧化法對多數(shù)染料能獲得良好的脫色效果，但對硫化、還原、涂料等不溶于水的染料脫色效果較差。從國內外運行經(jīng)驗和結果看，該法脫色效果好，但耗電多，大規(guī)模推廣應用有一定困難。 光氧化法處理印染廢水脫色效率較高，但設備投資和電耗還有待進一步降低。 ③ 電解法 電解對處理含酸性染料的印染廢水有較好的處理效果，脫色率為50%～70%，但對顏色深、CODcr高的廢水處理效果較差。對染料的電化學性能研究表明，各類染料在電解處理時其CODcr去除率的大小順序為：硫化染料、還原染料〉酸性染料、活性染料〉中性染料、直接染料〉陽離子染料。目前這種方法正在推廣應用。 (3)印染廢水的生物處理法 ① 傳統(tǒng)活性污泥法 特點： 利用曝氣池中的好氧微生物，依靠鼓風機曝氣供給的氧來分解污水中的有 機物?；旌弦哼M行沉淀分離，活性污泥回流到曝氣池中去，原污水從池首端進 入池內，回流污泥也同步注入，廢水在池內呈推流形式流動至池的末端，流出 池外至二沉池[6]。 優(yōu)點： a．處理污水效果好，BOD5 的去除率可達 90%； b．有豐富的技術資料和成熟的管理經(jīng)驗； c．適宜處理大量污水，運行可靠，水質穩(wěn)定。 缺點： a．運行費用高，由于在曝氣池的末端造成了浪費，故提高了運行成本； b．基建費用高，占地面積大； c．對外界條件的適應性差。 ② 氧化溝工藝 特點： 氧化溝又名氧化渠或循環(huán)曝氣池，基本特征是曝氣池呈封閉的溝渠形。污水和活性污泥的混合液在其中不停地循環(huán)流動，其水力停留時間一般較長，為 15～16h，泥齡長達 15～30 天，屬于延時曝氣法，由于氧化溝水深較淺（一般 3 米左右），而流程較長，可以按照曝氣器前作缺氧與曝氣器后作富氧段的方式 設計運行，提供兼氧菌與好氧菌交替作用的條件，在缺氧段脫硝，在好氧段除碳源需氧量及達到脫氮的目的。 優(yōu)點： a．氧化溝內循環(huán)流量很大，進入溝內的原污水立即被大量的循環(huán)水鎖混合 和稀釋，因此具有很強的承受沖擊負荷的能力，對不易降解的有機物也有較好的處理效果； b．處理效果穩(wěn)定可靠，不僅可滿足 BOD5、SS 的排放標準，還可以達到脫 氮除磷的效果； c．由于氧化溝的水力停留時間和泥齡都很長，懸浮物、有機物在溝內可獲 得較徹底的降解； d．活性污泥產(chǎn)量少且趨于穩(wěn)定，一般可不設初沉池和污泥消化池，有的甚 至取消二沉池和污泥回流系統(tǒng)，簡化了處理流程，減少了處理構筑物，使其基 建費用和運行費用都低于一般活性污泥法； e．承受水質、水量、水溫能力強，出水水質好。 缺點：氧化溝運行管理費用高；占地面積大。 ③ 生物接觸氧化法 特點： 生物接觸氧化法是一種介于活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝， 其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內污水處于流 動狀態(tài)以保證污水同浸沒在污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存 在污水與填料接觸不均的缺陷。生物接觸氧化法中微生物所需的氧常通過鼓風 曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而進行厭氧 代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，脫落的生物膜 將隨出水流出池外。 優(yōu)點： a．BOD5 負荷高，MLSS 量大，相對地效率較高，并且對負荷的急劇變動 適應性強； b．處理時間短。在處理水量相同的情況下，所需裝置設備較小，因而占地 面積小； c．維護管理方便，無污泥回流，沒有活性污泥法中所容易產(chǎn)生的污泥膨脹； d．易于培菌馴化，較長時期停運后，若再運轉時生物膜恢復快； e．適應于低濃度污水處理； f．剩余污泥量少。 缺點： a.填料上的生物膜數(shù)量需視 BOD 負荷而異。BOD 負荷高，則生物膜數(shù)量多；反之亦然。因此不能借助于運轉條件的變化任意地調節(jié)生物量和裝置的效能； b．生物膜量隨負荷增加而增加，負荷過高，則生物膜過厚，易于堵塞填料。 所以，必須要有負荷界限和必要的防堵塞沖洗措施； c．大量產(chǎn)生后生動物（如輪蟲類等）。若生物膜瞬時大塊地脫落，則易影 響處理水水質； d．組合狀的接觸填料會影響均勻地曝氣與攪拌。 4.方案論證 通過對以上三種工藝的比較，再結合一些基本情況，選擇生物接觸氧化工藝作為污水處理方案。本工程設計污水水量為Q=600m3/d，規(guī)模較小。 二、工藝流程說明 綜上所述：在本次設計中采用生物接觸氧化法，因其產(chǎn)生的污泥量少，維護方便，較前幾種處理工藝占地面積小等優(yōu)點。流程圖如下: 紡織廢水 格柵 調節(jié)池 水解酸化池 接觸氧化池 沉淀池 脫色池 出水 H2SO4 污泥濃縮池 泥餅外運 濾液 上清液 脫水車間 簡易流程圖 第三章 工藝流程計算 一、污水處理部分 1.格柵 格柵是一種最簡單的過濾設備，由一組或多組平行的柵條制成的框架，設 于污水處理所有構筑物之前，用以去除廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物 質和固體顆粒物質，以保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運行，減輕后續(xù)處理單元的負荷，防止阻塞排泥管道。對于印染廠的廢水，水中含有大量的長約 1～200mm 的纖維類雜物，所以在格柵的選擇上采用 15～25mm 的柵條間距，本設計選用 16mm 的柵條間距。格柵簡圖見圖 由于格柵機為淺水位，且格柵的規(guī)格為中格柵，查《給水排水設計手冊》 第 11 冊，選用 HGS—1300 型回轉式弧形格柵除污機一臺，當除污機維修時， 采用人工清渣。除污機性能規(guī)格：格柵半徑 1300mm，過柵流速 0.8m/s，齒耙轉速 2.14r/min，柵條組寬 1000mm，電動機功率 0.37KW。 格柵井尺寸：LBH=2.4m1.5m1.2m=4.32m3。 2.調節(jié)池 為減少水量和水質變動對廢水處理工藝過程的影響，在廢水處理系統(tǒng)之前宜設置調節(jié)池，以調節(jié)水量、均衡水質及儲存水量，使后續(xù)處理構筑物在運行期間內能得到均衡的進水量和穩(wěn)定的水質，并達到理想的處理效果。調節(jié)池的另一目的是為酸堿中和提供環(huán)境。 （1）本設計采用空氣攪拌的調節(jié)池，選用矩形池，空氣用量為 4m3/(m3d)， 池的有效水深一般為 5.0m； （2）水力停留時間為 8h； （3）氣水比取 4:1； （4）管內流速 V1為 12.7m/s； （5）支管內的空氣流速 V2 為 5.6m/s。 調節(jié)池的尺寸 LBH=10m8m5.5m=440m3。 3.污水泵房 污水處理廠的運行費用大部分來自于電能，其中40%的電能為水泵消耗，所以，確定合理的水泵及泵站是污水處理廠的關鍵所在。本設計考慮到造價、自動化控制等因素，以及施工的方便與否，采用自灌式半地下式圓形泵房。 設計泵站尺寸為LBH=8m6m16m =768m3 = 地下埋深為 8.00m 選用 2 臺 100QW25-15-5.5 污水離心泵，流量 25m3/h，揚程為15m，轉速為 1440r/min， 功率為 5.5kw，效率為 71.4%。 4.水解酸化池 水解酸化池可將大分子物質轉化為小分子物質，水解酸化處理有機廢水， 不需密封及攪拌，在常溫下進行即可提高廢水的可生化性。 （1）反應器的升流速度 a．水解反應器的上升流速 v=0.8m/h； b．最大上升流速在持續(xù)時間超過 3h 的情況下 Vmax≤1.8m/h。 （2）反應器的配水系統(tǒng) a．確保各單位面積的進水量基本相同，以防止短路等現(xiàn)象發(fā)生； b．盡可能滿足水力攪拌的需要，保證進水有機物與污泥迅速混合； c．很容易觀察到進水管的堵塞狀況； d．當發(fā)現(xiàn)著色后，很容易被清除。 （3）管道設計 a．進水采用重力流； b．出水孔處需設置 45導流板； c．為了增強污泥和廢水之間的接觸和減少在底部進水管的堵塞，進水點距反應池底 200mm。 （4）出水收集 a．匯水槽上加設三角堰； b．出水裝置應設在水解池頂部，盡可能均勻地收集處理過的廢水； c．要避免出水堰過多，導致堰上水頭低，形成三角堰配漂浮固體堵塞。 本設計采用兩個酸化池，每個池的表面積為 32m2，池寬 B1=4m，池長 L1= 8m，池深 H=7m，兩池公用一面墻。 5.生物接觸氧化池 生物接觸氧化池具有容積負荷高，停留時間短，有機物去除效果好，運行管理簡單和占地面積小等優(yōu)點。淹沒式生物濾池的填料有硬性的、軟性的和半軟性的等多種形式，其中以蜂窩型硬性填料應用較多。 本設計采用兩座一段式生物接觸氧化池，每座分為八格，單獨生物池內分三層，每層一米的高度，曝氣池采用鼓風曝氣的方式，填料采用蜂窩型玻璃鋼填料。 浸沒式生物濾池設計中常采用如下數(shù)據(jù)和措施： a．池子個數(shù)為 2，采用 8 格氧化池，按同時并聯(lián)工作設計； b．設計污水量按平均日污水量計算； c．填料的容積負荷理應通過試驗確定。當無試驗資料時，對于生活污水及其類似的污水，容積負荷可取 1500gBOD5/(m3d)； d．污水在濾池內的有效接觸時間為 3h； e．填料層總高度一般為 3m，對蜂窩填料等為了支持和維修方便應從下到上分段填裝，每段高度 1m 左右； f．蜂窩填料的孔徑取 32mm； g．每個濾池面積為 3.2m2； h．供氣量與進氣量之比為 15:1。 生物接觸氧化池尺寸 LBH=6.4m4m6.2m=158.72m3 選擇三臺鼓風機，兩用一備。 每臺風量15.63m3/min，壓力為80.4KPa，選用 RD—125 型羅茨鼓風機，性能參數(shù)為：口徑 125mm，轉速 2500r/min，壓力 82.4KPa，流量 22.94m3/min，所需電動機功率 32.6KW，進口流量 Qs為 17.9m3/min。 6.沉淀池 沉淀池的作用是從污水中去除沙子等比重較大的顆粒，以免這些雜質影響 后續(xù)處理構筑物的正常運行。 沉淀池由五個部分組成，即：進水區(qū)、出水區(qū)、沉淀區(qū)、貯泥區(qū)及緩沖區(qū)。 進水區(qū)和出水區(qū)的功能是使進水和出水均保持均勻穩(wěn)定，以提高沉淀效率。沉淀區(qū)是池子的主要部分。貯泥區(qū)是存放污泥的地方，它起到貯存、濃縮與排放的作用，緩沖區(qū)介于沉淀區(qū)和貯泥區(qū)之間，緩沖區(qū)的作用是避免水流帶走沉在池底的污泥。 本設計采用 2 個豎流式沉淀池，尺寸 DH=Φ5.1m8.32m=42.432m2。 7.污泥泵房 滿足污泥的自流到污泥泵房，濃縮池的上清液、脫水機濾液自流到水解酸化池，初略計算，水頭損失為15m，查《給水排水設計手冊》第 11 冊知，轉速在 200～400r/min，選用 EH164 型單螺桿泵兩臺，一用一備。 其性能：壓力 0.2MPa，流量 0.95m3/h，轉速 284r/min，軸功率 0.11kW，電動機型號 YCJ71， 電動機功率 0.55kW。 泵房平面尺寸：LB=4m3m=12m2。 8.污泥濃縮池 污泥處理系統(tǒng)產(chǎn)生的污泥，含水率很高，體積很大，輸送、處理或處置都不方便。污泥濃縮可使污泥初步減容，從而為后續(xù)處理或處置帶來方便。經(jīng)濃縮之后，可使污泥管的管徑減小，輸送泵的容量減小。濃縮之后直接脫水，可減少脫水機臺數(shù)。 本設計采用重力濃縮池，尺寸DH=Φ4.8m4.315m=20.712m2。 查《給水排水設計手冊》第 11 冊，選 ZXG—5 型中心傳動刮泥機。刮泥機規(guī)格性能：型號 ZXG—5，池經(jīng) 5m，刮泥板外緣線速度 2.6m/min，電動機功率 0.55kW。 9．污泥脫水車間 本設計采用機械脫水，采用板框式壓濾機。選擇 BAJZ15A/800—50 型自動 板框壓濾機兩臺，每天運行 2 次。其性能規(guī)格為：過濾面積15m2，濾室容積750L， 框內尺寸 1000m1000m，濾框厚度 60mm，濾板數(shù) 16，濾框數(shù) 15，濾室厚度 25mm，濾布規(guī)格 51mm1.13mm，過濾壓力≤0.6MPa，電動機功率 11kW。脫水車間平面尺寸：LB=10m5m=50m2。 各處理單元處理效果 處理單元名稱 BOD（mg/l） 進水 出水 去除效率% 調節(jié)池 190 190 0 水解酸化池 190 150 20 接觸氧化池 150 30 80 沉淀池 30 15 50 氣浮池 15 9 40 出水 9 達標標準 40 二、污泥處理部分 1．處理目的及處理方法 污泥包含固體和液體兩部分。污泥中水分的存在形式有三種：游離水、毛 細水、內部水。游離水存在于污泥顆粒間隙，約占污泥水分的70%左右，這部分水一般借助外力可以與泥粒分離。毛細水存在于污泥顆粒間的毛細管中，約占污泥水分的 20%左右，也有可能用物理方法分離出來。內部水只有干化才能分離，但也不完全。污泥中含有有害、有毒物質以及有用物質。 （1）污泥處理的目的 a．使污水處理站能夠正常運行，確保污水處理效果； b．使有害、有毒物質得到妥善處理或利用； c．使容易腐化發(fā)臭的有機物得到穩(wěn)定處理； d．使有用物質能夠得到綜合利用。 （2）常用的污泥處理方法 a．污泥濃縮 污泥濃縮的主要目的是減少污泥體積，以便后續(xù)的單元操作。通常，污泥濃縮只能去除游離水的一部分。污泥濃縮的方法有重力濃縮（沉降濃縮）、氣浮濃縮和離心濃縮三種，以重力濃縮最常用。 b．污泥消化 污泥穩(wěn)定采用的工藝為消化工藝，分為好氧消化和厭氧消化。從節(jié)能和資源再利用兩方面考慮，通常采用厭氧消化。污泥在厭氧條件下由兼性菌和專性厭氧菌降解污泥中有機物，生成二氧化碳和甲烷，使污泥得到穩(wěn)定。 c．污泥脫水 污泥脫水是指將污泥含水率降低到 80%以下的操作。脫水后的污泥具有固 體特性，成泥塊狀，能裝車運輸，便于最終處置與利用。 2. 污泥處理工藝 污泥處理方案的選擇，應根據(jù)污泥的性質與數(shù)量；投資情況與運行管理費用；環(huán)境保護要求及有關法律與法規(guī)；城市農(nóng)業(yè)發(fā)展情況及當?shù)貧夂驐l件等情況，綜合考慮后選定。 污泥濃縮的主要目的是分離污泥中的間隙水，減少污泥體積，以便后續(xù)的操作。本工程采用板框式壓濾機進行污泥的濃縮脫水。 3. 污泥處置 污泥的最終處置，目前我國城市污水處理廠都經(jīng)無害化處理隨意堆放或用 于農(nóng)田，國外許多國家對污泥處置采用較多的方法是焚燒、填埋、堆肥和投海。 焚燒技術雖然具有處理迅速、減容多（70％～90％）、無害化程度高、占地面積小等優(yōu)點；但一次性投資巨大，操作管理復雜，且能耗高，不太適合我國的國情。 污泥衛(wèi)生填埋，是污水處理廠脫水污泥較為有效的方案，但其滲濾液的COD 和BOD值較高，需進行處理，否則會造成二次污染。 根據(jù)本工程實際情況，采用將脫水泥餅外運。 4.水力計算 排水管渠的流量，應按下列公式計算： Q=Av 式中：Q－設計流量（m3/s）； A－水流有效斷面面積（m2）； v－流速（m/s）。 排水管渠的流速，應按下列公式計算： 式中：v—流速（m/s）； R—水力半徑（m）； I—水力坡降； n—粗糙系數(shù)。 排水管渠粗糙系數(shù)，宜按下表的規(guī)定取值 管 渠 類 別 粗糙系數(shù) n 管 渠 類 別 粗糙系數(shù) n UPVC管、PE管、玻璃鋼管 0.009~0.01 漿砌磚渠道 0.015 石棉水泥管、鋼管 0.012 漿砌塊石渠道 0.017 陶土管、鑄鐵管 0.013 干砌塊石渠道 0.020~0.025 混凝土管、鋼筋混凝土管、水泥砂漿抹面渠道 0.013~0.014 土 明 渠 （包括帶草皮） 0.025~0.030 排水管渠的最大設計充滿度和超高，應符合下列規(guī)定： 重力流污水管道應按非滿流計算，其最大設計充滿度，應按下表的規(guī)定取值： 管徑或渠高（mm） 最大設計充滿度 200~300 0.55 350~450 0.65 500~900 0.70 ≥1000 0.75 注：在計算污水管道充滿度時，不包括短時突然增加的污水量，但當管徑小于或等于300mm時，應按滿流復核。 2 雨水管道和合流管道應按滿流計算； 3 明渠超高不得小于0.2 m。 排水管道的最大設計流速，宜符合下列規(guī)定： 1 金屬管道為 10.0 m/s; 2 非金屬管道為5.0 m/s。 排水明渠的最大設計流速，應符合下列規(guī)定： 當水流深度為0.4～1.0 m時，宜按下表的規(guī)定取值： 明 渠 類 別 最大設計流速（m/s） 粗砂或低塑性粉質粘土 0.8 粉質粘土 1.0 粘土 1.2 草皮護面 1.6 干砌塊石 2.0 漿砌塊石或漿砌磚 3.0 石灰?guī)r和中砂巖 4.0 混凝土 4.0 排水管渠的最小設計流速，應符合下列規(guī)定： 1 污水管道在設計充滿度下為0.6 m/s； 2 雨水管道和合流管道在滿流時為0.75 m/s； 3 明渠為0.4m/s。 污水廠壓力輸泥管的最小設計流速，一般可按下表的規(guī)定取值： 污泥含水率（%） 最小設計流速（m/s） 管徑150~250mm 管徑300~400mm 90 1.5 1.6 91 1.4 1.5 92 1.3 1.4 93 1.2 1.3 94 1.1 1.2 95 1.0 1.1 96 0.9 1.0 97 0.8 0.9 98 0.7 0.8 排水管道采用壓力流時，壓力管道的設計流速宜采用0.7~2.0m/s。 排水管道的最小管徑與相應最小設計坡度，宜按下表的規(guī)定取值： 管 道類 別 最小管徑（mm） 相應最小設計坡度 污水管 300 塑料管0.002，其他管0.003 雨水管和合流管 300 塑料管0.002，其他管0.003 雨水口連接管 200 0.01 壓力輸泥管 150 － 重力輸泥管 200 0.01 管道在坡度變陡處，其管徑可根據(jù)水力計算確定由大改小，但不得超過2級，并不得小于相應條件下的最小管徑。 第四章 附屬構筑物的確定 1.辦公樓：辦公，溝通，開會，集會，考核管理等綜合性場所； 2.配電室：為設備，辦公電器，食堂，倉庫，宿舍，路燈等用電設備集中供電的場所； 3.食堂：為上班人員提供餐飲服務的場所； 4.鼓風機房：防止噪音污染，保護操作人員人身安全，保護風機不會裸露在外風吹雨打，延長風機使用壽命。  第五章 污水處理廠的總體布置 一、平面布置 平面設計的任務是對各單元處理構筑物與輔助設施等的相對位置進行平面 布置，包括處理構筑物與輔助構筑物（如泵站等）、各種管線、輔助構筑物（如辦公樓、配電室等）、道路以及綠化等。 進行平面布置時，可根據(jù)具體情況做適當調整。平面布置應遵循如下基本原則： （1）處理構筑物與生活、管理設施宜分別集中布置，其位置和朝向力求合理，生活、管理設施應與處理構筑物保持一定距離，功能區(qū)分明確，配置得當； （2）處理構筑物宜按流程順序布置，應充分利用原有地形。構筑物之間的管線應短捷，避免迂回曲折，做到水流通暢； （3）處理構筑物之間的距離應滿足管線（閘閥）敷設施工的要求，并應使 操作運行和檢修方便； （4）考慮到廠區(qū)發(fā)生事故與檢修的需要，應設置超越全部構筑物的超越管、 單元處理構筑物之間的超越管和單元構筑物的放空管道； （5）廠內的綠化面積一般不少于全廠面積的 30%。 二、 高程布置 通過計算確定各單元處理構筑物和泵站的高程，各單元處理構筑物之間連 接管渠的高程和各部位的水面高程，使污水能夠沿處理流程在構筑物之間通暢 地流動。 高程布置應滿足如下要求： （1）盡量采用重力流，減少提升，以降低電耗，方便運行。一般污水經(jīng)一 次提升就應能靠重力通過整個處理系統(tǒng)，中間一般不再加壓提升； （2）應選擇距離最長、水頭損失最大的流程進行水力計算，并應留有余地， 以免因水頭不夠而發(fā)生涌水，影響構筑物的正常運行； （3）水力計算時，一般以水泵最大流量作為設計流量，并適當預留貯備水頭。 根據(jù)平面布置，計算各構筑物間的水損，進行構筑物高程設計。各構筑物間的管道按滿流設計，計算沿程水損和局部水損。 ①沿程水損： h1=iL 式中，L為計算管段長度，m；i為水力坡度。 ②局部水頭損失： h2=ξv/﹙2g﹚ 式中，ξ為局部阻力系數(shù)，90彎頭阻力系數(shù)為0.35，三通為1.0～1.5。 本設計流量為600m/d，管徑選取200mm，則管內流速： v=4Q/﹙πd﹚=4600/﹙243600π0.2﹚=0.22m/s 水損計算： 沿程水損計算 局部水損 h2/m 構筑物水損h3/m 總水損 H/m 設計落差 h4/m 說明 管長 L/m 管徑 D/m 水力坡度i 水損 h1 城市官網(wǎng)-氣浮池 14.0 0.20 0.004 0.056 0.04 0.15 0.246 2.0 符合要求 氣浮池-氧化池 71.8 0.20 0.01 0.718 0.08 0.50 1.298 1.8 符合要求 氧化池-水解池 91.8 0.20 0.01 0.918 0.02 0.03 0.968 0.20 符合要求 水解池-調節(jié)池 5.6 0.20 0.01 0.056 0.04 0.15 0.246 泵提升 符合要求 進水-格柵 2.0 0.20 0.01 0.02 0.00 0.00 0.02 0.30 符合要求 格柵-調節(jié)池 10.2 0.20 0.01 0.102 0.04 0.01 0.152 0.30 符合要求 構筑物及附屬構筑物的相對高程 序號 構筑物名稱 平面尺寸/m 高度/m 結構類型 頂部標高/m 水面標高/m 底部標高/m 1 格柵 2.41.5 1.20 鋼筋混凝土結構 0.0 -3.0 2 調節(jié)池 810 5.50 鋼筋混凝土結構 0.0 -3.6 3 水解酸化池 4 8 7.00 鋼筋混凝土結構 7.00 4.60 0.6 4 接觸氧化池 6.44 6.20 鋼筋混凝土結構 6.50 4.40 0.0 5 氣浮池 12.78.7 2.70 鋼筋混凝土結構 2.70 2.16 0.0 6 污泥脫水間 105 5.50 磚混結構 5.50 0.0 7 配電房 64 3.00 磚混結構 3.00 0.0 8 鼓風機房 34 4.80 磚混結構 4.80 0.0 9 綜合樓 208 8.00 磚混結構 8.00 0.0 第六章 結論 氧化池與生物吸附曝氣池土建安裝工程費比較： 名稱 接觸氧化池 曝氣池 備注 主要設計參數(shù) 接觸時間t = 1.4 h 氣水比例3～5∶1 曝氣時間 t = 4 h 氣水比例8～10∶1 接觸氧化池穿孔管 曝氣 ,曝氣池中孔曝氣池。體均為鋼筋混凝土結構 ,氧化填 料價格按 300 元/ m3 計。兩種池子布管 路造價相當,氧化池 支承設施與中微曝 氣器造價相當。 有效容積/m3 860 2010 池容造價/ 元 m3 540 300 總造價/元 464400 763800 接觸沉淀池與二沉池土建安裝費用比較： 名稱 接觸氧化池 曝氣池 備注 主要設計參數(shù) 水力負荷q′= 6 m3 /m2h沉淀時間t=0.3h 水力負荷 q′= 1125 m3/m2h 沉淀時間 t = 2 h 接觸沉淀池泥斗排 泥 ,輻流式二池機械刮泥,填料每 m3 按 500 元計 ,蝕沉淀池支承設池與反沖洗空氣管二項造價之 和低于輸流式二沉池刮機造價 ,池體均為鋼筋混凝土結構 總容積/m3 600 1390 池容造價/ 元 m3 260 200 總造價/元 156000 278000 處理一般污水,裝有填料的接觸氧化池 ,在填料下直接曝氣 ,其氣水比為 3～6∶ 1。生物吸附曝氣池氣水比為 8～10∶ 1。兩者相比 ,生物接觸氧化法可節(jié)省用空氣量 50 % ,相應可節(jié)省能耗 50 %?？諝夤苈?、鼓風機房等土建安裝工程投資也較少。 綜上分析 ,生物接觸氧化法二級處理約可降低基建投資 40 %～50 % ,降低能耗約 50 %。 參考文獻 [1] 張林生，張勝林，夏明芳，等.印染廢水處理技術及典型工程[M].北京：化學工業(yè)出版 社，2005 [2] 朱虹，孫杰，李劍超，等.印染廢水處理技術[M].北京：中國紡織出版社，2005 [3] 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