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毛紡廠印染廢水處理工藝設(shè)計
摘 要：近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展，市場對布料的需求，使得紡織行業(yè)逐漸擴大。
目前，國內(nèi)有許多小型的紡織印染廠存在生產(chǎn)不合理的現(xiàn)象，如何將它們規(guī)范化成了如今的首要任務。本文針對某毛紡廠的印染廢水水質(zhì)復雜且難處理的特點，比較常用的廢水處理工藝，同時考慮成本及實際操作的可行性，最終選擇一套最適合該廠的工藝流程。本設(shè)計采用水解酸化-生物接觸氧化工藝處理。出水水質(zhì)達到《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》（GB28937－2012）直接排放標準的要求，色度執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準。廢水處理后要求達到CODcr≤120mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L，色度≤50，pH=6-9。
關(guān)鍵詞：印染廢水；水解酸化-生物接觸氧化法；工藝設(shè)計；廢水水質(zhì)水量
A design of spinning dyeing wastewater treatment process
Abstract: In recent years, with the economic development, the demand for fabrics makes the textile industry gradually expanded. Currently, there are many small textile dyeings existing unreasonable production phenomenon in China, while how to make these operations standardization is one of the main task. In this design, as the by features of woolen mill dyeing wastewater quality which is complex and hard to treat, by comparing with the commonly used wastewater treatment process and considering the costs and operations, the hydrolysis acidification - biological contact oxidation process was adopted to deal with the dyeing wastewater. Thus the effluent water can reach the goals of CODcr≤120mg/L BOD5≤30mg/L, SS≤70mg/L, Chroma≤50 and pH=6-9,which meets the discharge standards of wool industrial water pollutant and Integrated wastewater discharge standard.
Keywords:dyeing wastewater;hydrolytic acidification-biological contact oxidation;process design; wastewater quality and quantity
目 錄
1 引言 1
1.1背景和意義 1
1.2設(shè)計目標 1
1.3基本思路 1
2 工程概況 1
2.1設(shè)計依據(jù) 1
2.2設(shè)計原則 2
2.3設(shè)計基礎(chǔ)資料 2
2.4設(shè)計水量水質(zhì)與排放標準 3
3 處理工藝流程 3
3.1處理方法介紹 3
3.2 處理方案的確定 5
3.3處理工藝流程 5
3.4 藥劑及填料的對比選擇 6
3.5預期處理效果 8
4 處理構(gòu)筑物及設(shè)備 9
4.1 格柵 9
4.2 調(diào)節(jié)池 10
4.3 混凝沉淀池 10
4.4 水解酸化池 11
4.5 生物接觸氧化池 12
4.6 二沉池 13
4.7 污泥濃縮池 13
4.8 標準排放口 15
5 工藝配套管理用房設(shè)計 15
5.1 保安室 15
5.3 衛(wèi)生間 16
6 總圖 16
6.1總平面布置 16
6.2高程設(shè)計 16
7 工程投資與運行費用 17
7.1工程投資 18
7.2運行費用分析 19
8 主要技術(shù)經(jīng)濟指標 20
8.1 處理規(guī)模 20
8.2 COD消減量 20
8.3 工程投資 20
8.4 占地面積 21
8.5 電耗 21
8.6 勞動定員 21
8.7 運行費用 21
8.8 處理成本 22
致謝 23
參考文獻 24
附錄1. 設(shè)計計算書 25
附錄2.工程圖 39
1 引言
1.1背景和意義
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，紡織工業(yè)也不斷發(fā)展，而印染行業(yè)所產(chǎn)生的廢水成為污染我國水環(huán)境的主要來源之一。某毛紡廠始建于上個世紀80年代，是一家涉及紡織，印染等多種工藝的全能型生產(chǎn)企業(yè)，其主要產(chǎn)品為羊絨、立絨、兔絨、順毛呢等中，高檔布料。該廠染色方式有散染、匹染兩種，其使用的染料以酸性染料為主，過程中會有少量的直接媒介、陽離子產(chǎn)生。由于該公司從事毛紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)工作，其每日產(chǎn)生廢水成分復雜，不僅COD濃度高，酸堿度高，鹽度高，且色度也高達800倍，可降解性能較低，具有潛在毒性[1]，若不使用專門的工藝處理，卻直接排入水體，可能會導致水生生物的死亡，令自然水體喪失自凈能力[2]；嚴重的話，則導致污染物質(zhì)在動物體內(nèi)富集，通過食物鏈進入人體，危害人類健康，也可能引起癌癥。通過對本次設(shè)計，可以降低水中部分有害物質(zhì)，從而達到排放標準，減少對自然水體的污染，間接地改善我們生活的環(huán)境。
1.2設(shè)計目標
設(shè)計除色度這項指標外，其余必須達到《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》（GB28937－2012）中的直接排放標準的要求，如表1-1，色度需執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準，如表1-2。
表1-1 毛紡工業(yè)水污染物排放標準
項目
pH
BOD
mg/L
CODcr
mg/L
SS
mg/L
設(shè)計排放
標準
6-9
30
120
70
表1-2 污水綜合排放標準
項目
pH
BOD
CODcr
SS
色度
設(shè)計排放
標準
6-9
100
60
70
50
1.3基本思路
該毛紡廠印染廢水中的污染物分為固體污染物和液體污染物，固體污染物包括毛紡過程中的羊毛等動物毛及一些瑣屑布料進入印染廢水中，液體污染物包括印染過程中的染料物質(zhì)，及相關(guān)的助劑等。
故設(shè)計時應注意固體污染物和液體污染物的分別處理。首先需進行預處理，將廢水中體積較大的固體污染物去除，防止其進入后續(xù)構(gòu)筑物破壞處理裝置，繼而讓小型的顆粒物質(zhì)進行沉淀或混凝沉降處理，以減少印染廢水中的SS含量。在一系列沉降之后，通過生物厭氧好氧反應，除去廢水中的染料及助劑等，而污泥通過回流，或者濃縮成泥餅外運處理。
原則：不產(chǎn)生二次污染，滿足設(shè)計規(guī)范，方便管理，盡可能降低成本。
2 工程概況
2.1設(shè)計依據(jù)
（1）《中華人民共和國環(huán)境保護法》
（2）《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）
（3）《中華人民共和國水污染防治法》
（4）《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》（GB28937－2012）
（5）《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB 4287-2012）
（6）《生物處理構(gòu)筑物進水中有害物質(zhì)允許濃度》（GBJ14）
（7）《地面水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-88）
（8）《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》
（8）三廢處理設(shè)計手冊（廢水卷）、給水排水設(shè)計手冊
（9）設(shè)計任務書
（10）相應廠家提供的設(shè)備樣本
2.2設(shè)計原則
（1）針對水質(zhì)特點進行科學設(shè)計，使用成熟的技術(shù)，確保每一項指標都能達標；
（2）對構(gòu)筑物的設(shè)計布局合理，減少不必要的成本支出；
（3）遵循清潔生產(chǎn)，循環(huán)經(jīng)濟；
（4）減少及盡可能避免在處理過程中對環(huán)境的二次污染，妥善處理工藝所產(chǎn)生的污泥及殘渣，以便減少對周邊環(huán)境的影響；
（5）運行，管理方便，力求自動化，便于維護，降低人力勞動成本和運行費用；
（6）按照規(guī)定排放廢水。
2.3設(shè)計基礎(chǔ)資料
該毛紡廠始建于上個世紀80年代，是一家涉及紡織，印染等多種工藝的全能型生產(chǎn)企業(yè)，其主要產(chǎn)品為羊絨、立絨、兔絨、順毛呢等中，高檔布料。該廠染色方式有散染、匹染兩種，其使用的染料以酸性染料為主，過程中會有少量的直接媒介、陽離子產(chǎn)生。其每日產(chǎn)生廢水量約為1000m3/d。設(shè)計必須達到《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》中的直接排放標準的要求，色度需執(zhí)行《污水綜合排放標準》中的一級標準。
2.4設(shè)計水量水質(zhì)與排放標準
該毛紡有限公司是一家涉及紡織，印染等多種工藝的全能型生產(chǎn)企業(yè),每天產(chǎn)生廢水量為1000立方米，其水質(zhì)含有較高濃度的染料，使CODcr ，BOD和色度超標，且堿性較強，pH達到7-12。
設(shè)計要求達到《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》（GB28937－2012）直接排放標準的要求，色度執(zhí)行《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）一級標準。具體如表2-1。
表2-1 毛紡廠印染廢水進水及排放指標
項目
pH
BOD
mg/L
CODcr
mg/L
SS
mg/L
色度
倍
設(shè)計進水
濃度
7-12
350
1500
300
800
設(shè)計排放
標準
6-9
30
120
70
50
3 處理工藝流程
3.1處理方法介紹
3.1.1 物理處理
（一）吸附法
通過向水體中加入一種吸附劑，令水體中的一種或多種物質(zhì)被吸附除去，達到凈水的作用。
（二）氣浮法
在添加浮選劑的水中通入微小氣泡，令其變成絮狀并通過浮力不斷上浮，直至被除去[3]。
氣浮分離法的優(yōu)點在于：操作簡單，分離效率高。適宜溶液中低濃度組分的回收。
（三）沉淀法
將溶劑加入混合組分的溶液中，通過改變混合溶液中某些組分的溶解度和溶劑組分的極性改變并從溶液中分離的方法。
3.1.2 生化處理
（1）傳統(tǒng)活性污泥法
用活性污泥來去除水中污染物質(zhì)的一種方法。其過程中需要通入大量的空氣，令好氧生物大量繁殖，形成絮狀物，以此來出去有機物。
活性污泥系統(tǒng)運行的基本條件有很多，例如：
a.污水中含有足夠的有機物，可提供微生物生命活動所需的營養(yǎng)物質(zhì)；
b.污水需要曝氣，有足夠的溶解氧；
c.活性污泥在廢水中呈分散狀態(tài)，與有機物充分接觸；
d.剩余污泥要及時排除，是污泥在水中保持一定的濃度；
e.不允許有對微生物有毒害作用的物質(zhì)進入水體；
f.污水的穩(wěn)定能力較高，凈化能力強。
（2）氧化溝法
又稱連續(xù)環(huán)式反應池。也是屬于活性污泥處理系統(tǒng)，其曝氣池呈封閉的溝渠型，在處理過程中，通過在池體內(nèi)，曝氣并循環(huán)流動才得以實現(xiàn)，故又稱循環(huán)曝氣池。氧化溝一般由以下幾部分組成：進出水裝置、溝體、曝氣設(shè)備、導流和混合設(shè)備等，從水平面看，其形狀一般呈環(huán)形，也可呈其他的形狀。另外，通過實踐證明，與其他污水的生物處理方法相比，氧化溝具有污泥停留時間長，流程簡單，無二次沉淀池和污泥回流系統(tǒng)，操作管理方便，出水水質(zhì)較好，反應過程中內(nèi)循環(huán)量大，工藝可靠性強，耐水力負荷能力強，運行費用低等特點。
在實際操作運行過程中，仍會出現(xiàn)很多的問題，例如：
a.對于BOD濃度較低的水質(zhì)完全沒有處理能力；
b.在溝渠內(nèi)側(cè)容易出現(xiàn)死區(qū)，出現(xiàn)泥沙沉積；
c.構(gòu)筑物占地大，土建費用大；
（3）序批式活性污泥法
SBR(Sequencing Batch Reactor)是一種通過有序和間歇性曝氣的活性污泥處理技術(shù)。適用于流量變化較大的污水處理。該系統(tǒng)主要優(yōu)點有：
a.流程簡單，集多池為一體，無二次沉淀池和污泥回流系統(tǒng)；
b.和傳統(tǒng)的活性污泥法相比，占地面積小，運行費用較低；
c.很少發(fā)生污泥膨脹，有脫氮除磷的作用；剩余污泥的性質(zhì)穩(wěn)定，便于脫水濃縮；
d.耐沖擊負荷能力較強。
(三)生物接觸氧化法
利用一定數(shù)量的填料和在填料上形成的生物膜，對流經(jīng)的污水進行處理。
和活性污泥法相比，該工藝的優(yōu)勢有很多，例如：
1. 處理效率高。該法不僅有活性污泥法的特點，而且其單位體積的生物數(shù)量比活性污泥法多；除此之外，底物和產(chǎn)物的傳質(zhì)速度快。因而，處理效率較高，同時縮小了占地，節(jié)約了土建和運行成本。
2.適用范圍廣，無論污染物的負荷大小，生物接觸氧化法都能適用，對于有些被污染的飲用水水源的處理，活性污泥法做不到，而生物接觸氧化法就可以做到。
3.無污泥膨脹現(xiàn)象，無需污泥回流，操作簡便。
4.有較強的耐沖擊能力和適應性。在間歇運行的條件下，仍然有一定的處理效果。填料上的生物膜，對負荷的變化有較強的適應能力，可保障穩(wěn)定的出水水質(zhì)。
5.成膜容易，速度快。普通的混合液只需要2-3天就可以掛膜，大約再20天左右就可以進行正常運行處理了。
6.節(jié)能效果明顯。電能消耗是活性污泥法的五分之一左右。
3.2 處理方案的確定
本項目廢水的特點：廢水主要來自毛紡廠印染工藝過程，水量大，負荷高，在水體中有許多棉毛，動物毛等毛類纖維的存在，同時染料溶于水體的緣故，廢水的色度很高。
針對以上特點，及《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》中的直接排放標準的要求和《污水綜合排放標準》中的一級標準的要求，采用生化處理最為經(jīng)濟有效。
目前，最常用的技術(shù)就是把好氧工藝和厭氧工藝相結(jié)合，協(xié)同處理染料廢水，高分子物質(zhì)在厭氧作用下發(fā)生水解，變成小分子或者改變其結(jié)構(gòu)，為好氧處理創(chuàng)造良好條件。同時，好氧過程中產(chǎn)生的污泥可以回流到厭氧池，再次進行厭氧消化，從而使整個系統(tǒng)可以大大地減少剩余污泥的排放[5]。該技術(shù)不僅可以提高出水水質(zhì)，運行費用也較低，已越來越多地運用到實際中[6]。
參考印染廢水處理工藝[7]，根據(jù)和活性污泥法操作方面，效率高低，節(jié)能方面，污泥產(chǎn)量方面的比較，最終選擇水解酸化-生物接觸氧化作為該設(shè)計的流程[8]。
3.3處理工藝流程
針對該印染廢水的特性，設(shè)計如下工藝流程，圖3-1。
圖3-1 印染廢水處理工藝流程
3.4 藥劑及填料的對比選擇
3.4.1 混凝劑的對比選擇
參照文獻《酸性染料廢水的脫色方法研究》[9]，利用四種常見的混凝劑，處理常見的三種酸性染料--10B普拉紅，弱酸黃G,5GM湖蘭。在適宜條件下，比較它們在四種混凝劑下的脫色效果，試圖選擇出一種處理效果相對較好的混凝劑，具體結(jié)論見表3-1。
表3-1 常見混凝劑適宜條件和處理效果的比較
常見混凝劑種類
使用情況
水解聚丙烯酰胺（HPAM）
0.1%HPAM對三種酸性染料（10B普拉紅，弱酸黃G,5GM湖蘭）的去除能力，在pH=6-8(原水pH值)條件下，處理效果很差，脫色效率僅為5%左右。
市場價格約為6元/斤左右
聚合氯化鋁（PAC）
在適宜條件下，2%PAC對這三種酸性染料的脫色效率為61.8%-81.8%。
市場價格約為7元/斤左右
聚合硫酸鐵（PFS）
在適宜條件下，10%的PFS對染液脫色效率則穩(wěn)定在80-90%之間。
市場價格約為7元/斤左右
硫酸鋁（Al2(SO4)3）
在適宜條件下，0.6%的硫酸鋁和較高的pH（pH=10-12）條件下，染液脫色效率可以達到70%以上，10B普拉紅和5GM湖蘭可以達到80%以上。
市場價格約為6元/斤左右
鐵鹽和鋁鹽及其聚合物混凝作用的機理相似，但是，理論上鐵比鋁有更強的親OH- 能力[10]。因此，水解速度遠快于鋁鹽。根據(jù)實驗得出的結(jié)論和參考市場價格，所以本次設(shè)計將使用聚合硫酸鐵（PFS）作為混凝劑，并且根據(jù)文獻的實驗研究表明，投藥量在20mg/L的條件下，效果最佳[11]。
3.4.2 填料的選擇
本設(shè)計將采用YCDT 立體彈性填料,它是一種能夠承受較高溫度，較強抗腐蝕形狀穩(wěn)定的填料[12]。將其有效地布滿在整個空間里，使得在廢水流經(jīng)后在填料間能夠形成比表面積較大的生物膜，有利于物質(zhì)的充分交換和分解，又能進行很好的新陳代謝，這在國內(nèi)是很鮮有的。該填料的優(yōu)勢如下：
（1）做工優(yōu)良，結(jié)構(gòu)獨特；
（2）使用年限較長；
（3）掛膜成膜速度快；
（4）抗較高負荷；
（5）運行管理簡單，易清潔；
（6）價格低廉。
YCDT型立體填料與其他填料對比的優(yōu)勢如表3-2。YCDT型立體填料特性如表3-3。
表3-2 YCDT型立體填料與其他填料的對比表
YCDT型立體填料與其相比具有的優(yōu)勢
硬性類蜂窩調(diào)料
孔隙可變性較大，不容易堵塞
軟性類蜂窩填料
立體填料壽命長，不粘連結(jié)團
半軟性填料
其比表面積大，掛膜迅速、造價低廉
因此，該填料可認為是繼各類硬性類填料、軟性類填料和半軟性填料后的第四代高效節(jié)能新型填料。
表3-3 YCDT填料材質(zhì)特性
主要參數(shù)：
填料直徑：150mm
絲條直徑：0.40mm
安裝距離： 175mm
成膜后重量：45-90kg/m3
填料的容積負荷： 1.5-3kgCOD/m3·d
比表面積：60-300m2/m3
空隙率：>99％
3.5預期處理效果
預期處理效果如表3-4。
表3-4各污染物去除率預測表
處理單元
格柵
調(diào)節(jié)池
混凝沉淀池
水解酸化池
接觸氧化池
二次沉淀池
總?cè)コ?
最終排放量
CODcr（mg/L）
進水
1500
1500
1500
1275
956
114
1500
出水
1500
1500
1275
956
114
110
110
110
去除率（%）
-
-
15
25
88
4
92.7
BOD5（mg/L）
進水
350
350
350
245
208
20.8
350
出水
350
350
245
208
20.8
19.7
19.7
19.7
去除率（%）
-
-
30
15
90
5
94.3
SS（mg/L）
進水
300
300
300
90
90
90
300
出水
300
300
90
90
90
45
45
45
去除率（%）
-
-
70
-
-
50
85
色度（倍）
進水
800
800
800
120
84
46
800
出水
800
800
120
84
46
46
46
46
去除率（%）
-
-
85
30
45
0
94
pH值
進水
7-12
7-12
7-12
6-9
6-9
6-9
7-12
出水
7-12
7-12
7-12
6-9
6-9
6-9
6-9
6-9
去除率（%）
廢水處理后要求達到CODcr≤120mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤70mg/L，色度≤50，pH=6~9，符合設(shè)計要求，故此方案切實可行。
4 處理構(gòu)筑物及設(shè)備
4.1 格柵
4.1.1 概述
由交錯的金屬條制成的框架，并將其以一定角度放置在污水流經(jīng)的地方，可以攔截大塊布料或者石沙等物質(zhì)，防止其進入后續(xù)構(gòu)筑物而對其他設(shè)備造成破壞。
4.1.2 參數(shù)確定
格柵的主要設(shè)計參數(shù)，見表4-1。
表4-1 格柵的設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
格柵傾角
60°
柵條間隙
0.02m
柵前水深
0.3m
過柵流速
0.6m/s
柵條寬度
0.01m
柵渣量
0.07m3/103m3
4.1.3 尺寸確定
柵條間隙數(shù)：25個
格柵漸寬部分尺寸：0.536m（L1）×0.35m（B）
格柵漸窄部分尺寸：0.268m（L2）×0.35m（B）
格柵總尺寸：2.65m（L）×0.74m（B）×0.755m（H）
4.1.4 材料選型
采用矩形斷面的格柵。
4.2 調(diào)節(jié)池
4.2.1 概述
調(diào)節(jié)池，即調(diào)節(jié)廢水進水的水量并均勻水質(zhì)，防止處理系統(tǒng)負荷的急劇變化；改變廢水的pH值，減少中和作用過程中化學品的消耗量；保證水量的連續(xù)性，使系統(tǒng)能夠持續(xù)地運行；減緩進入系統(tǒng)的污水量的波動，使處理污水時所用化學品的投放速率穩(wěn)定，適合加料設(shè)備的能力。
4.2.2 參數(shù)確定
調(diào)節(jié)池的主要設(shè)計參數(shù)，見表4-2。
表4-2 調(diào)節(jié)池的設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
污水停留時間
8h
有效容積
500m3
4.2.3 尺寸確定
調(diào)節(jié)池尺寸：10.0m（L）×10.0m（B）×5.0m（H）
4.2.4 設(shè)備配置
無堵塞自吸污水泵：
型號參數(shù)：80ZZB-10
流量：42m3/h
揚程：7m
功率：2.2kW
數(shù)量：1臺；
超聲波傳感器：
型號參數(shù)：ML1136-0BA30
測量范圍：0.45-12米
最高溫度：145℃。
數(shù)量：1臺。
4.3 混凝沉淀池
4.3.1 概述
在混凝劑的作用下，廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)被凝聚成絮凝體，然后在重力的作用下下沉直至被除去[13]。
絮凝反應池的類型有：隔板絮凝池，旋流絮凝池，渦流絮凝池，折板絮凝池，穿孔旋流絮凝池，機械絮凝池等。但根據(jù)題目的要求，該設(shè)計選用隔板絮凝池，絮凝效果好，自發(fā)進行溶液的混勻，可適應水質(zhì)、水量的變化。而根據(jù)研究表明，0.3mL/500mL的投加量時，混凝沉淀的效果最好[13]。
4.3.2 參數(shù)確定
混凝池主要設(shè)計參數(shù)，見表4-3；沉淀池的主要設(shè)計參數(shù)，見表4-4。
表4-3 混凝池設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
流速
0.4m/s
反應停留時間
20min
池底坡度
0.02
表4-4 豎流式沉淀池設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
深與寬之比
2
中心管中水流速度
0.1m/s
泥斗錐角
55°
表面水力負荷
0.8m3/m2·h
沉淀時間
1.5h
反射板傾角
17°
4.3.3 尺寸確定
混凝池尺寸：9.2m（L）×1.5m（B）×1m（H）
豎流式沉淀池尺寸：沉淀池部分：5.46m（D）×5.4m（H）
污泥斗部分：5.46m（D）×3.62m（H）×0.4m（D底）
4.3.4 設(shè)備配置
無堵塞自吸污水泵：
型號參數(shù)：80ZZB-10
流量：42m3/h
揚程7m
功率2.2kW
數(shù)量：2臺；
加藥裝置：
規(guī)格：Ф0.5×1.0
投加混凝劑種類：PFS（聚合硫酸鐵），濃度0.3mL/500ml；
排污泵：
型號：1.50WQ15,-25-2.2
揚程：25m
功率：2.2kW
數(shù)量：1臺。
4.4 水解酸化池
4.4.1 概述
在厭氧的環(huán)境下，該池的功能是將大分子的有機物轉(zhuǎn)化為一些小分子物質(zhì)，進一步提高了印染廢水的B/C比，增加了廢水的可生化性，為后續(xù)的好氧處理創(chuàng)造良好條件。
4.4.2 參數(shù)確定
水解酸化池的主要設(shè)計參數(shù)，見表4-5。
表4-5 水解酸化池的設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
水力停留時間
6h
流量總變化系數(shù)
1.5
4.4.3 尺寸確定
水解酸化池尺寸：池子分4格，每格尺寸：4m(L)×4m(B)×6m(H)
4.4.4 設(shè)備配置
無堵塞自吸污水泵：
型號：80ZZB-10
流量：42m3/h
揚程：7m
功率：2.2kW。
4.5 生物接觸氧化池
4.5.1 概述
流經(jīng)的廢水通過曝氣裝置后流入主池體，與形成的生物膜充分接觸，而在生物膜與水中懸浮的微生物共同作用下，廢水中的污染物質(zhì)漸漸分解，達到凈化廢水的作用。
4.5.2 參數(shù)確定
生物接觸氧化池的主要設(shè)計參數(shù)，見表4-6。
表4-6 生物接觸氧化池的設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
BOD5負荷
0.5kgBOD5/(m3·d)
污水停留時間
8h
填料層高度
3m
4.5.3 尺寸確定
生物接觸氧化池尺寸：7.1m(L)×5.0m(B)×6.8m(H)
4.5.4 設(shè)備配置
羅茨風機：
型號：3L41WD
流量：9.82 m3/min
揚程：H=6 m
功率：18.5 kW
數(shù)量：1臺；
排污泵：
型號：1.50WQ15,-25-2.2
揚程：25m
功率：2.2kW
數(shù)量：1臺。
4.6 二沉池
4.6.1 概述
前一個構(gòu)筑物的廢水流入，并且將廢水中的污泥及其他殘渣進行再次沉淀，排出，使得排入自然水體的廢水符合國家標準。該設(shè)計的二沉池選用平流沉淀池。
4.6.2 參數(shù)確定
沉淀池的主要設(shè)計參數(shù)，見表4-7。
表4-7 沉淀池設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
表面水力負荷
2m3/(m2·h)
最大設(shè)計流量時的水平流速
3mm/s
污泥回流比
4.6.3 尺寸確定
平流式沉淀池的尺寸：13.5m(L)×3.1m(B)×5.1m(H)
4.6.4 設(shè)備配置
排污泵：
型號：1.50WQ15,-25-2.2
揚程：25m
功率：2.2kW
污泥回流泵：
型號：WQZ15-8-1.1
揚程：8m
功率：1.1kW
4.7 污泥濃縮池
4.7.1 概述
污泥濃縮池——污泥脫水：主要功能是貯存反應過程中所產(chǎn)生的污泥，并轉(zhuǎn)入壓濾機進行泥水分離；分離后的污泥進行安全處置。
4.7.2 參數(shù)確定
污泥濃縮池的主要設(shè)計參數(shù)，見表4-8。
表4-8 污泥濃縮池的設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
污泥固體通量
30kg/(m2·d)
濃縮時間
1.5h
污泥斗斗壁與水平面的傾角
55°
4.7.3 尺寸確定
污泥濃縮池尺寸：池身部分：6m(D)×2.5m(H)
泥斗部分：2.5m(D上底)×1.0m(H斗)×1.0m(D下底)
4.7.4 設(shè)備配置
帶式污泥脫水機：
型號：DYQ750P
處理量：3-7m3/h
功率：11kW
羅茨風機：
型號：3L41WD
流量：9.82 m3/min
揚程：H=6 m
功率：18.5 kW。
4.8 標準排放口
尺寸：1.8m（L）×0.8m（B）×0.6m（H）
5 工藝配套管理用房設(shè)計
5.1 保安室
保安室的尺寸：5m(L)×4m(B)×3m(H)
5.2 控制室
針對所有構(gòu)筑物自動化控制，該廠需設(shè)置一個自動化控制室，故每個構(gòu)筑物至少需要一個控制臺，因此需要10臺。根據(jù)其占地情況及員工工作最適環(huán)境來看，15m(L)×10m(B)×3m(H)的控制室的大小既可以讓員工工作環(huán)境得到很大的解決，也可以盡可能節(jié)約資源，減少建設(shè)成本。
5.3 衛(wèi)生間
衛(wèi)生間尺寸：3.6m（L）×3.0m（B）×3.5m（H）
6 總圖
6.1總平面布置
主要包括污水處理工藝區(qū)、配套管理用房、輔助生產(chǎn)區(qū)和綠化區(qū)等，詳情見圖。
總平面布置應遵循以下原則：
（1）連接各個構(gòu)筑物之間的管路需便捷，避免迂回曲折。
（2）平面上布置，應盡量緊湊。
（3）構(gòu)筑物在有條件的情況下盡可能單獨布置，以方便管理。
6.2高程設(shè)計
高程設(shè)計見表6-1。
表6-1 高程計算表
名稱
構(gòu)筑物尺寸（長寬高）（m）
設(shè)計流量（L/s）
管渠設(shè)計參數(shù)
水頭損失（
m）
有
效
水
深
（m）
標高（m）
坡度
管徑（mm）
長度 L（m）
管渠
構(gòu)筑物
合計
構(gòu)筑物 底面
水面
管道
格柵
2.650.740.755
-
-
-
-
-
0.155
0.155
0.3
-0.755
-0.455
-0.25
格柵至調(diào)節(jié)池
-
11.6
-
150
4
0.01
-
0.01
-
-
-
-0.555
調(diào)節(jié)池
10.010.04.2
-
-
-
-
-
0.3
0.3
3.4
-4.5
-1.10
-0.555
污水提升泵
-
11.6
-
150
4
1.2
-
1.2
-
-
-
-
混凝池
4.90.80.6
-
0.02
-
-
-
0.4
0.4
0.4
0.00
0.4
0.5
混凝池至沉淀池
-
11.6
-
150
2
0.1
-
0.1
-
-
-
0.25
沉淀池
(D)5.46210.118
-
-
-
-
-
0.5
0.5
6.2
0.00
9.8182
5.00
沉淀池至酸化池-
-
11.6
-
150
8
0.03
-
0.03
-
-
-
5.00
水解酸化池
446(4個)
-
-
-
-
-
0.4
0.4
1.73
0.00
1.73
1.5
酸化池至氧化池
-
11.6
-
80
4
0.04
-
0.04
-
-
-
1
生物接觸氧化池
553（一）
2.153（二）
-
-
-
-
-
1.5
1.5
4.00
0.00
4.00
1.5
氧化池到二沉池
-
11.6
-
80
4
0.012
-
0.012
-
-
-
1.00
二沉池
13.53.15.1
-
-
-
-
-
0.25
0.25
3.5
0.00
3.65
3.5
7 工程投資與運行費用
7.1工程投資
土建費用大概估算見表7-1；設(shè)備及材料費用見表7-2。
表7-1 工程土建費用一覽表
序號
名稱
規(guī)格（m）
單位
數(shù)量
總價（萬元）
備注
1
格柵
2.65×0.74×0.755
座
1
0.10
鋼混結(jié)構(gòu)
2
調(diào)節(jié)池
10.0×10.0×4.2
座
1
15.00
鋼混結(jié)構(gòu)
3
混凝池
沉淀池
4.9×0.8×0.6
5.462（D）×10.1182
座
1
12.50
鋼混結(jié)構(gòu)
4
水解酸化池
4×4×6
座
4
5.50
鋼混結(jié)構(gòu)
5
生物接觸氧化池
5×5×3（一）
2.1×5×3（二）
座
1
15.00
鋼混結(jié)構(gòu)
6
二次沉淀池
13.5×3.1×5.1
座
1
3.00
鋼混結(jié)構(gòu)
7
污泥濃縮池
D=6，H=4.2
座
1
6.00
鋼混結(jié)構(gòu)
8
標準排放口
1.8×0.8×0.6
座
1
0.05
磚混結(jié)構(gòu)
土建合計
57.15
表7-2 設(shè)備及材料費用一覽表
序號
名稱
規(guī)格型號
單價（萬元）
數(shù)量
總價（萬元）
備注
1
溶藥箱
1m×1m×1m
0.05/臺
1
0.05
2
排污泵
1.50WQ15,-25-2.2
0.10/臺
3
0.30
3
無堵塞自吸污水泵
80ZZB-10
0.15/臺
4
0.60
4
立體彈性填料
YCDT
0.0036/m3
106.3m3
0.4
5
混凝劑10%PFS
0.0007/500g
0.3ml/500ml廢水
0.1/天
6
羅茨風機
3L41WD
0.5/臺
2
1.0
7
帶式污泥脫水機
DYQ750P1
2.9
1
2.9
8
超聲波傳感器
ML1136-0BA30
0.3/臺
1
0.3
9
污泥回流泵
WQZ15-8-1.1
0.5/臺
1
0.5
總計
6.05
7.2運行費用分析
7.2.1 成本估算有關(guān)單價
（1）電價：1.0元/（kW·h）；
（2）工資福利平均3.0萬元/（人·年）；
（3）運行成本估算；
（4）藥劑成本：0.10萬元/天。
7.2.2 運行成本
表7-3 主要設(shè)備耗電一覽表
序號
名稱
安裝位置
數(shù)量
使用功率（kW）
運行時間
理論功率（kW）
實際功率（kW）
1
無堵塞自吸污水泵
調(diào)節(jié)池
1
2.2
24
52.8
42.24
2
無堵塞自吸污水泵
混凝沉淀池
2
2.2
24
105.6
84.48
3
排污泵
混凝沉淀池
1
2.2
24
52.8
42.24
4
無堵塞自吸污水泵
水解酸化池
1
2.2
24
52.8
42.24
5
羅茨風機
生物接觸氧化池
1
18.5
24
444
355.2
6
排污泵
生物接觸氧化池
1
2.2
24
52.8
42.24
7
污泥泵
二沉池
1
2.2
24
52.8
42.24
8
污泥回流泵
二沉池
1
1.1
24
26.4
21.12
9
帶式污泥脫水機
污泥濃縮池
1
11
24
264
211.2
10
羅茨風機
污泥濃縮池
1
18.5
24
444
355.2
11
總計
60.1
1442.4
1153.92
其他用電量與照明用電量共計30kW·h；
合計每天用電量為1183.92kW·h。
綜合電價1183.92×1.0=1183.92元/d，則每年電費為43.2萬元。
工資福利費定員4人，實行四班三倒制，共計費用為3×4=12萬元/年。
保安人員定員3人，實行三班兩倒制，共計費用為3×3=9萬元/年。
每天泥餅外運一次，每次一卡車需支付500元，一年外排180次，費用約為9萬元。
7.2.3 年運行費用
年運行總費用=43.2+12+9+9=73.2萬元；
則處理每立方米污水成本為73.2×10000÷1000÷365+0.1×10000/1000=3.00元/立方米·天。
8 主要技術(shù)經(jīng)濟指標
8.1 處理規(guī)模
某毛紡廠始建于上個世紀80年代，是一家涉及紡織，印染等多種工藝的全能型生產(chǎn)企業(yè)，其主要產(chǎn)品為羊絨、立絨、兔絨、順毛呢等中，高檔布料。該廠染色方式有散染、匹染兩種，其使用的染料以酸性染料為主，過程中會有少量的直接媒介、陽離子產(chǎn)生。其每日產(chǎn)生廢水量約為1000m3/d
8.2 COD消減量
經(jīng)過水解酸化-生物接觸氧化法等處理工藝，COD含量由一開始的1500mg/L消減到120mg/L，達到《毛紡工業(yè)水污染物排放標準》（GB28937－2012）直接排放標準的要求。
8.3 工程投資
總工程投資包括土建費用，設(shè)備及材料費用，設(shè)計費，調(diào)試費和管理費用?？偼顿Y費用情況見下表，表7-1。
表7-1 總工程投資情況表
序號
名稱
價格（萬元）
1
土建費用
57.15
2
設(shè)備及材料費用
5.30
3
設(shè)計費
5.00
4
調(diào)試費
1.50
5
管理費
1.00
合計
69.95
8.4 占地面積
該污水處理廠占地面積約為800mm2，且每兩個構(gòu)筑物之間的距離約為2m左右，而最外側(cè)的構(gòu)筑物與外部綠化帶之間的距離約為1.5m左右，其外側(cè)皆為綠化帶。
8.5 電耗
序號
名稱
安裝位置
數(shù)量
使用功率（kW）
運行時間
理論功率（kW）
實際功率（kW）
1
無堵塞自吸污水泵
調(diào)節(jié)池
1
2.2
24
52.8
42.24
2
無堵塞自吸污水泵
混凝沉淀池
2
2.2
24
105.6
84.48
3
排污泵
混凝沉淀池
1
2.2
24
52.8
42.24
4
無堵塞自吸污水泵
水解酸化池
1
2.2
24
52.8
42.24
5
羅茨風機
生物接觸氧化池
1
18.5
24
444
355.2
6
排污泵
生物接觸氧化池
1
2.2
24
52.8
42.24
7
污泥泵
二沉池
1
2.2
24
52.8
42.24
8
污泥回流泵
二沉池
1
1.1
24
26.4
21.12
9
帶式污泥脫水機
污泥濃縮池
1
11
24
264
211.2
10
羅茨風機
污泥濃縮池
1
18.5
24
444
355.2
11
總計
60.1
1442.4
1153.92
其他用電量與照明用電量共計30kW·h；
合計每天用電量為1183.92kW·h。
綜合電價1183.92×1.0=1183.92元/d，則每年電費為43.2萬元。
8.6 勞動定員
勞動定員為4人，實行四班三倒制。
安保人員定員3人，三班兩倒制。
8.7 運行費用
每年電費為73.2萬元。
工資福利費定員4人，實行四班三倒制，共計費用為3×4=12萬元/年。
安保人員定員3人，實行三班兩倒制，共計費用為3×3=9萬元/年。
每天泥餅外運一次，每次500一卡車，一年外排180次，費用約為9萬元。
年運行總費用=43.2+12+9+9=73.2萬元；
8.8 處理成本
總工程投資為69.95萬元，藥劑成本：0.10萬元/天。
則處理每立方米污水成本為73.2×10000÷1000÷365+1000/1000=3.00元/（m3·天）。
致謝
在這短短幾個月的時間里，從對命題的理解，方案的思考，到流程的確定，各構(gòu)筑物的設(shè)計計算，再到技術(shù)經(jīng)濟分析，中間有著自己的努力，更有著老師的關(guān)心，監(jiān)督和指導。
感謝何閃英老師，趙怡陽學長在百忙之中，還能抽出時間來為我講解命題的要點，幫我理清設(shè)計的思路，修改方案中各構(gòu)筑物在計算中存在的問題，時刻監(jiān)督著我的完成進度。她對學生認真負責的態(tài)度讓我由衷地欣賞和敬佩。感謝母校和老師們在大學四年中對我的培養(yǎng)。
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附錄：中英文文獻翻譯名稱——如何使用活性碳纖維陰極（電芬頓技術(shù)）從實際印染廢水去除COD
附錄：中英文文獻翻譯名稱——一個完整的印染廢水處理系統(tǒng)中微生物群落的演變研究
附錄：文獻綜述名稱——印染廢水處理綜述 附錄1. 設(shè)計計算書
1 各廢水處理單元設(shè)計計算
1.1 格柵
1.1.1 設(shè)計參數(shù)的選取
格柵設(shè)計參數(shù)見表1-1。
表1-1 格柵設(shè)計參數(shù)
設(shè)計指標
具體參數(shù)
格柵傾角
60°
柵條間隙
0.02m
柵前水深
0.3m
過柵流速
0.6m/s
柵條寬度
0.01m
柵渣量
0.07m3/103m3
一般在格柵的渠道和柵前渠道的聯(lián)結(jié)部，有一展開角為α1=20°的漸擴部位，主要是為防止格柵前的渠道出現(xiàn)阻流回水現(xiàn)象，
格柵前渠道超高，一般h1=0.3m；
1.1.2 格柵設(shè)計
1.1.2.1 柵條的間隙數(shù)
流量Q=1000m3/d=0.0116m3/s；
取廢水變化系數(shù)K=2，則最大設(shè)計流量：
Qvmax=Q×K
=0.0116×2=0.0232m3/s
格柵間隙數(shù)：
=25個
式中：n—柵條間隙個數(shù)，個；
Qvmax—最大設(shè)計流量，m3/s；
α—格柵傾角，取60°；
d—柵條間隙，取0.02m；
v—過柵流速，取0.6m/s。
1.1.2.2 格柵總寬度
格柵的建筑寬度b可由下式?jīng)Q定：
b=s(n-1)+dn
=0.01(25-1)+0.02·25=0.74m
式中：b—格柵寬度，m；
s—柵條寬度，取0.01m；
n—柵條間隙數(shù)，個；
d—柵條間隙，取0.02m。
1.1.2.3 格柵柵前漸寬部分長度 L1
取進水渠道寬度b1=0.35m，其漸寬部分展開角度α1＝20°
則進水渠道漸寬部分長度：
L1=(b-b1)/2tgα1=0.536m
1.1.2.4 柵后漸窄部分 L2
L2=0.5L1=0.268m
1.1.2.5 通過格柵的水頭損失h2
h2=h0·k=ζ kv2sinα/(2g)
ζ=β(s/d)4/3
h2=β(s/d)4/3kv2sinα/(2g)=0.155m
式中：h0-水頭損失；
k-格柵阻力增大系數(shù)，一般k=3；
v-過柵速度，取0.6m/s；
α-格柵傾角，取60o；
β-格柵系數(shù)，取1.83。
1.1.2.6 柵后總高度H
已知，水頭損失h2=0.155m，假設(shè)，柵前渠道超高h1=0.3m，柵槽中水深h=0.3m，代入公式得：
H=h+h1+h2
=0.3+0.3+0.155
=0.755m
式中：H—柵后槽的總高度，m；
h1—格柵前渠道超高，m；
h2—格柵水頭損失，m；
h—柵前水深，m。
1.1.2.7 柵槽總長L
L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tgα
=0.536+0.268+1.0+0.5+0.6/tg60=2.65m
1.1.2.8 每日柵渣量W
當柵條間距為20mm時，取0.07m3/103m3污水的柵渣量，則W=0.07m3/d
故格柵的清渣方法為人工清除。
1.1.2.7 排水管管徑
當v2=0.6m/s時，根據(jù)公式：
則格柵排水管管徑為d=0.137m，取管徑為DN150。
1.1.2.8 流至下個構(gòu)筑物的水頭損失
該設(shè)計管道皆為水泥管。
故水頭損失為：
式中：λ—水力摩阻系數(shù)；
L—管段長度（m）；
di—管道內(nèi)徑（m）；
v—平均流速（m/s）；
g—重力加速度，9.81m/s2。
故hf=0.01m。
1.2 調(diào)節(jié)池
1.2.1 尺寸設(shè)計
根據(jù)該廠的印染廢水的特點，設(shè)置廢水在調(diào)節(jié)池的停留時間在8h,故池子的設(shè)計值為：
V池=Q×t/k,
=1000m/d×8h/0.8=420m3
故取池子長，寬，高為10.0m，10.0m，5.0m。
即池子的總高度為5.0m,
而實際有效水深為：
h,=Qt/A
=3.4m
其中水面超高為1.6m
式中，k,-調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水不均勻流動所致的容積利用系數(shù)，取0.8。
A-為池底面積，m2。
1.2.2 排水管管徑
當v2=0.6m/s時，根據(jù)公式，排水管管徑為d=0.137m，取管徑為DN150。
1.2.3 流至下個構(gòu)筑物的水頭損失
故水頭損失為：
式中：λ—水力摩阻系數(shù)；
L—管段長度（m）；
di—管道內(nèi)徑（m）；
v—平均流速（m/s）；
g—重力加速度，9.81m/s2。
故hf=0.01m。
1.3 混凝沉淀池
1.3.1 混凝反應池
1.3.1.1 混凝劑的投加方法
采用重力投配裝置，混凝劑在溶藥箱內(nèi)溶解后直接令溶液流入管中。而根據(jù)研究表明，0.3mL/500mLl的PFS的投