完整版纺织厂的印染废水处理站的毕业课程设计.docx
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完整版纺织厂的印染废水处理站的毕业课程设计
前言
随着城市改革开放的不断深入，经济发展较为迅速，近年来经济稳步发展，城区的规模不断扩大，人口也不断的增加，人民的生活水平也在不断的提高，城区内新建了许多的工企业，致使城市的生活污水和工业废水量也逐年增加，如果这些污水未经处理而直接排入城市周围的水体，会导致严重的水体污染、水质恶化。
水污染不仅会威胁到城市居民的身体健康，还会破坏城市的整体环境，影响城市的投资环境，阻碍城市的经济发展。
建设污水处理厂是控制水污染的有效手段，也是城市基础建设的一个重要环节，这一目标的实现与否，不仅直接影响该市各项功能的发挥，也标志着城市基础建设的完善程度，成为衡量城市现代化的标准之一，污水处理厂的建设，不仅反映城市的经济实力、人口素质和社会文明水平，也可以通过污水的集中处理，降低企业和社区污水处理的费用，减少企业的生产成本，从而增加对内资和外资的吸引力。
良好的城市环境也会加快该地区旅游业的发展，增加该地区的市民收入和财政收入。
为了不断改善城市的环境状况，提高居民的生活水平和生活质量，促进经济的可持续发展，适应对外开发，加速发展的要求，建设污水处理厂、完善污水处理系统已成为当务之急，该项目的实施，必将产生巨大的社会效益和经济效益。
一.设计的目的及要求。
1.1设计的目的
1．运用所学的基础理论和专业知识，根据国家的方针政策，解决工程实际问题，达到总结、巩固、扩大、深化所学的知识的目的。
2．分析问题和解决问题的能力，提高学生独立工作的能力。
3．同时使学生更多的阅读参考资料，使用规范、设计手册，标准设计图纸，产品目录，进一步培养的学生的计算和绘图的能力，编写说明书的技能。
学生在教师的指导下，通过毕业设计受到一次综合运用所学理论知识和技能的训练，进一步提高分析问题和解决问题的能力；学会阅读参考文献，收集、运用设计原始资料的方法以及如何使用规范、手册、产品目录、选用标准图的技能，从而提高设计计算及绘图能力。
1.2设计要求
通过收集资料，根据水处理厂设计规范与原则，按指定的水质指标，确定污水处理程度，并进行几种不同的处理方案的比较与选择；选定方案后，进行单元构筑物的设计计算，并绘制出污水处理工艺流程图和污水处理厂总平面布置图，最后编写设计说明书和计算书。
二.设计资料。
2.1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10000m3，具体水质见表1-1。
出水要求严格执行《纺织染整工业水污染物排放标准》
表1-1印染废水水质
项目
CODcr（mgL）
BOD5（mgL）
SS（mgL）
色度
PH
原水水质
1000
400
250
300倍
8～9
出水水质
≤180
≤60
≤100
80倍
6～9
2.2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℃。
常年主导风向为南风和北风。
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1.2kgfcm2。
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。
2.3设计依据
①废水处理工程设计委托书。
②××市环境保护局“关于××印染厂废水处理工程的批复”。
③“××市××印染厂废水处理工程项目环境影响报告”的批复。
④××市××印染厂废水处理工程岩土工程勘察报告。
⑤××市××印染厂用水及其排水情况。
三.设计概述。
3.1设计任务：
工业废水处理程度
废水处理程度见表1-2，从表中可以看出，CODcr、BOD5、SS和色度的去除率范围在60%～85%，去除率一般。
根据我国现行印染废水处理实际运行情况，一般能够达到上述去除率。
表1-2污染物去除率一览表
污染物
进水（mgL）
出水（mgL）
去除率%
CODcr
1000
180
82
BOD5
350
60
83
SS
250
100
60
色度
300
80
73
3.2进水水质水量分析
（1）BOD5CODcr比值废水BOD5CODcr值是判定污水可生化性最常用的方法。
本工程废水处理站进水水质BOD5=400mgL，CODcr=1000mgL，BOD5CODcr=0.40，可生化性较好，表明本工程可以采用生化处理工艺。
（2）水量本工程设计污水水量为10000m³d，规模较小。
四.工艺分析及选择说明。
4.1废水水质特点
印染废水的水质随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异，污染物组分差异很大。
一般印染废水PH值为6～10，CODcr为400～1000mgL，BOD5为100～400mgL，SS为100～200mgL，色度为100～400倍。
印染各工序的排放废水包括退浆废水、煮炼废水、漂白废水、丝光废水、染色废水、印花废水、整理废水。
这些废水从水质特点来看，普遍呈碱性，无有毒有害污染物，适宜生物处理，但进水水质、水量变化大，有机污染物的组合复杂，可生化性一般，需要考虑水质、水量调节和可生化性改善。
4.2印染废水处理常用方法概述
4.2.1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。
但该类方法由于药剂费用高、去除污染物不彻底。
污泥量大且难以进一步处理，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；物化工艺常用的主要有絮凝沉淀和气浮，二者单独使用时均难以达标排放。
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、辐流沉淀池等。
絮凝沉淀一般可去除40%～50%的CODcr、60%～80%的色度。
气浮：
是以微小气泡作为载体，黏附水中的杂质颗粒，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。
气浮一般可去除45%～60%的CODcr、60%～80%的色度。
4.2.2生化法：
利用微生物的作用，是污水中的微生物被吸附、降解而去除的一种处理方法。
由于其降解污染物彻底、运行费用相对较低，基本不产生“二次污染”等特点，被广泛应用于印染废水处理中。
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式曝气生物滤池，是在生物滤池的基础上发展演变而来的。
目前，生物接触氧化法在有机工业废水生物处理（尤其是印染废水）、小型生活污水处理中得到广泛应用，成为小量工业废水、生活污水处理的主流工艺之一。
生物接触氧化池内设置填料，池底设置曝气器，长满生物膜的填料淹没在污水中，并与污水、空气进行三相传质，水中的有机物被微生物吸附、降解，并被同化成新的生物膜。
老化的生物膜在气、水剪切作用下从填料上脱落，随水进入二沉池后泥水分离，污水得到净化。
生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水生物处理技术，兼有活性污泥法和生物膜法的特点。
①填料比表面积大，单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池，加之其充氧条件好，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。
②生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。
③由于生物固体量多，水流又属完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。
④生物接触氧化池有机溶积负荷较高时，其FM保持在较低水平，污泥产率较低。
当生物接触氧化采用厌氧-好氧二相生物处理时，能将厌氧、好氧的技术特点集成整合，从而有效提高工艺处理效果。
生物厌氧（或水解酸化）能将印染废水中大部分难降解有机污染物分解成易降解小分子有机物，改善废水的可生化性。
同时借助曝气供氧，好氧微生物逐步降解废水中各种易降解的有机污染物。
通过厌氧、好氧作用的组合，实现包括大部分难降解有机物在内的各种有机物的去除。
4.2.3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。
①混凝-好氧生物处理：
印染废水含有大量浆料、染料、助剂、表面活性剂等难降解有机物，易采用混凝沉淀去除，从而提高废水的可生化性，促进后续生物处理。
这种处理工艺的不足是投药量较大、产泥较多、运行成本偏高。
②厌氧-好氧-气浮或活性炭吸附处理：
印染废水含有大量浆料、染料、助剂、表面活性剂等难降解有机物，可以通过厌氧水解酸化和好氧生物处理去除绝大部分有机物，但有可能存在小部分难降解有机物（尤其是染料）难以去除，需要后续串联混凝气浮或活性炭吸附，确保出水水质。
该工艺与前述物化-生化处理工艺相比，投药量、产泥量均明显降低，但水解酸化或厌氧阶段的水力停留时间需相对增加，厌氧池的体积要适当加大。
4.3工艺技术方案选择
①4大类工艺技术方案经济性比较列于表1-3。
表1-3工艺技术的经济性比较
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%～65%
85%～95%
85%～90%
85%～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，出水水质较好
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
构筑物数量及设备
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
占地面积小
占地面积小，为普通活性污泥法的13
与普通活性污泥法接近
占地面积小
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基于表1-3的对比分析以及有机物、色度去除率要求，厌氧、好氧二相生物接触氧化-气浮工艺在4种技术中具有较明显优势，比较适应本废水处理，故本设计拟采用此工艺进行设计。
具体工艺流程如图1-4。
图1-4工艺流程图
进水→格栅→调节池→水解酸化池→生物接触氧化池---→气浮池→出水
﹙加药﹚↑↓
污泥脱水→泥饼外运
五.设计说明。
5.1格栅
格栅是用一组平行的刚性栅条制成的框架，可用来拦截水中的大块悬浮物，通常设在其他处理构筑物之前或泵站集水池进口处的渠道中，以防漂浮物阻碍构筑物的孔道、损坏机械设备等。
印染废水含有线头、纤维等漂浮物，会对水泵及其水下搅拌设备造成损害，因此，需要设置格栅对其进行拦截，以保证后续处理的设备安全。
由于本设计进水水量为10000m³L，漂浮物和悬浮物多为纤维、细粒状，宜采用细格栅。
具体设计参数：
进水管渠宽0.38m，栅前流速0.4～0.9ms，过栅流速0.9ms，格栅间隙7mm,每日栅渣量0.7m³d，采用机械清渣；格栅安装倾角为60º，栅前水深0.4m，栅条间隙45个，栅槽宽度为0.76m，渐宽部分角度为20º，渐宽长度为0.52m，渐窄部分长度为0.26m，栅槽总长度为2.67m。
5.2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其设备的稳定运行。
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25m，池宽20m，池深5.6m（有效水深5.0m，超高0.6m），有效容积2500m³。
5.3提升泵站
泵站设计参数：
池长3m，池宽12m，池深5.6m。
³，功率7.5kW，出水管直径150mm。
5.4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，含有染料、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。
水解酸化池设计参数：
池长28m，池宽15m，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。
5.5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技术。
其净化机理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14m，池宽12m，池深5m。
水力停留时间4.8h，气水比15：
1；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210mm，穿孔管5根、直径150mm，孔眼直径6mm，孔间距40mm。
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3L52，二用二备，设计供风气量1876m³，风压19kPa，配套电机18kW。
5.6气浮池
在经生化处理后的出水中加入混凝剂，混凝反应后进入气浮池分离，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，分为三部分，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反生絮凝，后再接触室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，达到去除污染物的目的。
气浮采用加压溶气气浮，装置型号RFS-150型，处理能力150m³，接触室直径2.9m，接触室断面水深0.4m,分离室直径8.7m，气浮池水深2.16m。
气浮池总停留时间19.8min，接触区上升流速18mms，设有TS₂-Ⅱ型溶气释放器，分离区上升流速2mms。
5.7污泥脱水间
为了利于污泥的外运和处置，需要对污泥做脱水处理。
污泥采用机械脱水。
污泥脱水间设计参数：
长12.0m，宽12.0m，高6.0m。
污泥提升泵采用42×4A型污泥泵，设计流量3.31m³=[Qmax·√﹙sinα﹚]﹙b·-1）+b·n
=0.01×﹙45－1﹚＋0.007×45＝0.76m
式中，B为栅槽宽度，m；S为栅条宽度，m，取0.01m（目前多采用断面形式为矩形的栅条）。
6.2.6栅槽总长度的确定：
①进水渠道渐宽部分的长度的确定。
设进水渠道宽B1=0.38m,渐宽部分展开角β＝20º，此时进水渠道内的流速为：
v1=Q﹙B1·=Af=666.7168=3.9≈4（座）
式中，f为每座生物接触池面积，m²，取单池面积168m²（设计尺寸为14.0m×7.0m）；n为生物接触池座数，一般n≥2，本设计为4座。
6.5.4污水实际水力停留时间：
t=nfHQ
=﹙4×168×310000﹚×24=4.8h
式中，t为污水在生物接触氧化池内实际停留时间，）
=15×10000﹙24×4﹚=1562.6m³；接触室上升流速18mms，气浮池分离室停留时间18min，气浮分离速度2mms；溶气罐采用填料罐，其溶气罐过流密度取3000m³（m²·d），溶气罐压力设定为0.7MPa。
具体见图1-8。
6.6.2气浮所需释气量：
因原水悬浮物浓度Sa=250mgL，浓度不高，采用气固比a=0.007（气固比无试验资料时一般取值0.005～0.06）。
其设计工作温度取20º，查表《空气的密度及在水中溶解度》，得空气密度ρ为1.164gL，溶解度Cs为18.7mLL；查表-阶梯环填料罐（层高1m）的水温、压力与溶气效率关系，得溶气压力为0.3MPa，容器效率f为90%，则①加压溶气水的流量：
a=AS=[ρCs﹙fppθ-1﹚Qr]QSa
0.007×10000×250=[1.164×18.7×﹙0.9×﹙0.30.101﹚-1﹚]×Qr
Qr=480.5m³d
②回流比：
R＇=QrQ=480.510000=4.8%
③释气量：
Qg=Q·R´·ac·k
×1.2=36L，表面负荷为7m³﹙m²·
6.6.5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10～100mgL，聚合盐为普通盐的12～13。
本设计拟使用PAC聚合盐（聚合氯化铝），每天投药量：
②局部水头损失：
³d，管径选取200mm，则管内流速：
v=4·Q﹙π·d²﹚=4×10000﹙24×3600×π×0.2²﹚=3.68ms
③水损计算结果见表1-10，各构筑物相关水面高程、底部高程等结果见表1-11。
根据上述计算，得设计高程图（图1-12）。
沿程水损计算
局部水损
构筑物水损h3m
总水损
Hm
设计落差
说明
管长
Lm
管径
Dm
水力坡度i
水损
h1
城市官网-气浮池
14.0
0.20
0.004
0.056
0.04
0.15
0.246
2.0
符合要求
气浮池-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-调节池
5.6
0.20
0.01
0.056
0.04
0.15
0.246
泵提升
符合要求
进水-格栅
2.0
0.20
0.01
0.02
0.00
0.00
0.02
0.30
符合要求
格栅-调节池
10.2
0.20
0.01
0.102
0.04
0.01
0.152
0.30
符合要求
表1-10水损计算表
表1-11各构筑物及附属构筑物的相对高程
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m
1
格栅
5.0×0.7
1.10
钢筋混凝土结构
0.0
-3.0
2
调节池
25×20
5.60
钢筋混凝土结构
0.0
-3.6
3
水解氧化池
28×15
4.60
钢筋混凝土结构
5.00
4.60
0.6
4
接触氧化池
28.5×26.3
5.60
钢筋混凝土结构
5.00
4.40
0.0
5
气浮池
12.7×8.7
2.70
钢筋混凝土结构
2.70
2.16
0.0
6
污泥脱水间
12×12
5.50
砖混结构
5.50
0.0
7
配电房
6×4
3.00
砖混结构
3.00
0.0
8
鼓风机房
3×4
4.80
砖混结构
4.80
0.0
9
综合楼
20×8
8.00
砖混结构
8.00
0.0
八．心得体会
本设计题目是印染废水处理站设计。
该设计的水量较大，属于中型的工业污水处理。
其水质特点为：
主要是去除BOD5、COD以及色度。
在综合考虑占地面积和投资费用、环境效益、社会效益的基础上，本设计所采用的主体工艺为厌氧、好氧二相生物接触氧化-气浮工艺。
对于我自身而言，通过本次设计使我学到了很多东西，其中有一些是书本上学不到，一些是书本上知识的升华，本次设计对我的帮助很大，使我明白了许多道理，但这些道理在不经过亲身经历是体会不到的。
通过本次设计，我们有机会把所学的知识有机地组织起来，使其成为一个整体，并且逐渐学习将书本上的知识应用于实践中。
特别是专业知识，我们在课堂上所学到的知识是抽象的，我们并不明白其是怎样应用于实际的。
通过设计我们将其余一些实际相联系起来是一些抽象的知识变成有血有肉的实体。
有利于我们在以后的工作中将所学应用于实践。
同时，我巩固了CAD制图，能够更加熟练的使用CAD绘制工程图；也学到了一些相关手册的查询方法，为我们在以后的工作学习上培养了能力。
参考文献：
[1].高廷耀、顾国维、周琪编《水污染控制工程》第三版下册高等教育出版社2007.7
[2].唐玉斌、陈芳艳、张永峰编《水污染控制工程》哈尔滨工业大学出版社2006.7
[3].成官文主编，梁斌、黄翔峰副主编《水污染控制工程设计（论文）指南》化学工业出版社2011.8
中国建筑工业出版社2002.6
[5].张自杰主编《排水工程》第四版下册中国建筑工业出版社2000
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