印染废水处理课程设计.docx
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印染废水处理课程设计
环境工程专题课程设计（水）
方案设计说明书
题目：
浙江海通印染有限公司废水处理工程设计方案
姓名：
班级：
学号：
指导教师：
成绩：
浙江工商大学环境科学与工程学院
2014年9月
1概述
1.1设计依据
（1）浙江海通印染有限公司污水处理工程的要求
（2）浙江海通印染有限公司提供的区域环境资料
（3）浙江海通印染有限公司提供的水量和水质状况
（4）《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-2012
（5）《中华人民共和国环境保护法》
（6）《地表水环境质量标准》GB 3838-2002
（7）环境影响评价报告及其批文；
（8）废水治理单位提出的委托书和双方签订的合同或协议书；
（9）城市规划部门、土地管理部门（需要征用土地时）、水利管理部门（与水利设施有关时）及其他有关主管部门对本项目的意见；
（10）其他有关文件。
1.2设计范围和原则
1.2.1范围
浙江海通印染有限公司的废水处理
1.2.2原则
（1）选用技术适用先进、成熟可靠、系统效率高、投资少、操作简便及污泥量少且能有效操作控制的工业废水处理工艺流程；
（2）选用质量可靠、维修简便、能耗低的机电设备及经环保部门认可并推荐的性能优异、价格便宜的专用设备和药剂，尽可能降低系统的运行费用；
（3）根据生产实际和工业废水的组成，坚持综合利用、清污分流、合理确定设计规模，确保终年达标或符合总量控制的要求；
（4）工业废水处理站总平面应布局合理、紧凑、工艺流程顺畅、环境布置优美，并节约用地；
（5）工业废水处理要做到卫生安全、无扰民危害及有效控制二次污染，通常不应设置污泥自然干化场，对于工业废水处理后污泥量少且污泥二次污染危害极小的可考虑设置污泥自然干化场；
（6）工业废水处理的管道布置要尽可能不设超越管道，设置超越管的排放水质也必须符合排放标准，不在调节池后设置直排管排放不符合排放标准的工业废水；
（7）在工业废水处理站的总体规划时，要充分考虑留有发展的余地；
（8）工业废水处理应设置用于计量、检测及采样的必要设施及设备；
（9）采用切实可行的技术手段，提高装备水平，使污水处理站的生产尽可能实现自动化操作，以保证污水处理站运行可靠、经济合理。
（10）污水处理站整体环境与周围环境相协调。
1.3建设场地自然条件
1.3.1废水水处理厂选址
废水处理厂选址在厂区东北部，处理场地地形黄海标高为55米，平面尺寸为长120米,宽100米。
1.3.2水文气象资料
废水处理厂处理出水排入河到的常年最高水位54.5米。
处理厂附近地下水位标高1米。
该地最冷月平均气温-2.5℃，最热月平均气温25℃,极端最高气温39℃，极端最低气温-6℃。
主导风向为西北风（冬季）和东南风（夏季）。
1.4．处理水的出路
废水预处理后排入市政污水干管，进污水处理厂处理后达标排放。
2.设计水量、水质及排放标准
2.1.设计水量水质
公司主要从事棉、涤纶以及涤棉布的染色加工。
在生产过程中使用的染料主要有活性、直接、分散、硫化等染料。
业主决定建设废水处理设施，实现“三同时”，废水预处理后排入市政污水干管，进污水处理厂处理后达标排放。
棉布染色生产工艺：
坯布翻缝退浆煮炼漂白丝光染色水洗烘干后整理
涤纶布、涤棉布染色生产工艺：
坯布翻缝煮炼漂白染色水洗烘干后整理
废水设计水量、水质见下表:
项目
水量
t/d
pH
COD
（mg/l）
BOD5
（mg/l）
SS
（mg/l）
色度
（倍）
设计值1
2000
9~13
2500
700
450
500
2.2.排放标准
《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-2012，执行新建设企业的间接排放标准.
新建设企业的间接排放标准单位：
mg/L（PH值、色度除外）
项目
水量
t/d
pH
COD
（mg/l）
BOD5
（mg/l）
SS
（mg/l）
色度
（倍）
设计值1
2000
6~9
200
50
100
80
3处理工艺流程
3.1水质特点分析
浙江海通印染有限公司主要从事棉、涤纶以及涤棉布的染色加工。
在生产过程中使用的染料主要有活性、直接、分散、硫化等染料。
废水主要来自烧毛、退浆、煮练、丝光、染色等工序。
废水主要有以下特点：
①含活性染料废水中除含有残余染料、助剂外还含有一定量的浆料。
浆料中多以较难降解的聚乙烯醇（又称PVA）为主，色度高，难脱色；②水质复杂，有机物含量高，耗氧量大，悬浮物多；③棉纺织印染废水属于较难治理的废水。
受原料、季节、市场需求等变化的影响，使水质水量变化很大。
目前设计日排废水量为2000m3/d。
3.2同类废水处理技术现状
对于这一类废水，通常采用的处理方法有：
物理法、化学法、生物法等。
其中物理法处理效果较差；学法所需投加药剂量大，但投资占地省；生物法也是一种较为普遍的处理方法，投资虽大，运行费用却很低，不同企业根据水质水量及生产变化自身特点，采用不用段增加或减少组合工艺。
国内外多年的研究和工程实践表明：
单纯的物化法（絮凝、沉淀）由于运行成本高、污泥量大，一般不用于中大型的此类废水处理工程，生物处理技术亦是此类废水处理的主要技术，它对废水中的有机污染物有较好的去除效果，但由生物处理对色度去处率不高，一般只有50%~60%，再加上废水中有一部份难生物降解的有机物存在，因此仅仅应用生化法处理技术，仍有个别水质指标如：
CODcr、色度难于达标，因此目前工程推广应用的是生化法和物化法优化组合的处理工艺。
且这种工艺比较成熟，运行稳定。
3.3处理工艺流程比较
对于该印染废水，其B/C比为0.28，可生化降解，结合其水质特点，可以采用生化法和物化法组合的方法。
这里，首先选取了两种处理工艺，厌氧水解酸化-生物接触氧化-混凝沉淀的处理工艺，其中生物接触氧化可以从这两者中选其一，
A/O法、
生物接触氧化法。
水解酸化——A/O工艺——混凝沉淀：
废水经调节池进入水解酸化池，水解池中接触填料。
由于废水中含有染料等难降解的物质，且色泽较深，在水解酸化池中，利用厌氧型兼性细菌和厌氧菌，将废水中高分子化合物断链成低分子链，复杂的有机物转变为简单的有机物，从而改善后续的好养生化处理条件。
实践表明，水解酸化处理单元对活性染料废水具有较好的脱色作用。
厌氧—好氧处理工艺，它在传统的活性污泥法好氧池前段设置了缺氧池，是微生物在缺氧、好氧状态下交替操作进行微生物筛选，经筛选的微生物不但可有效去除废水中的有机物，而且抑制了丝状菌的繁殖，可避免污泥膨胀现象。
在生化处理后串联混凝沉淀物化处理系统，可进一步脱色和去除水中的COD，以确保处理水水质达标排放。
水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀：
水解酸化将污水中的染料、助剂、纤维类等难降解的苯环类或长链大分子物质分解为小分子物质，同时有效降解废水中的表面活性剂，较好的控制后续好氧工艺中产生的泡沫问题。
经水解酸化器处理后的出水进入接触氧化池。
接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分悬浮生长于水中，兼有活性污泥和生物滤池的特点。
废水经水解和接触氧化处理后采用混凝沉淀工艺进一步去除色度和降低废水中的COD值。
A/O法与接触氧化池在BOD去除率大致相同的情况下，前者BOD体积负荷可高5倍，所需处理时间只有后者的1/5。
根据实际经验，接触氧化法具有BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。
维护管理方便，工艺操作简便，基建费用低。
由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。
其污泥产量远低于活性污泥法。
延时曝气——混凝沉淀：
可以得到高质量的出水，混凝剂投量小设备简单污泥量较小，但流程复杂，占地面积大，基建和运行费用较高。
综上所述，确定厌氧水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀组合方案。
具体流程为：
3.4各处理单元处理效果的确定
各构筑物的处理效率如下表所示：
PH
CODcr
BOD5
SS
色度
格栅、筛网及调节池
进水mg/L
9-13
2500
700
450
500
出水mg/L
9～13
2300
700
400
500
去除率%
———
9.2
-
8
-
PH
CODcr
BOD5
SS
色度
水解酸化池
进水mg/L
9～13
2300
700
400
500
出水mg/L
6～9
1000
600
350
450
去除率%
-
56.5
14.3
12.5
10
生物接触氧化池
进水mg/L
6～9
1000
600
350
450
出水mg/L
6～9
300
90
350
380
去除率%
———
70
85
-
15
沉淀池
进水mg/L
6～9
300
90
350
380
出水mg/L
6～9
300
90
250
320
去除率%
———
-
-
28.6
15.8
混凝沉淀池
进水mg/L
6～9
300
90
250
320
出水mg/L
6～9
150
40
60
50
去除率%
———
50
44.4
76
84.4
标准
———
6～9
200
50
100
80
总去除率
———
——
94.0﹪
94.3﹪
91.4﹪
88.9﹪
4处理构筑物及设备设计
4.1粗格栅
设计说明格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成的框架设备。
被安装在污水管道、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减轻后续处理构筑物的处理负荷保护后续处理设施。
设计工艺参数:
设计流量Q=2000m3/d=83m3/h=0.023m3/s
②栅前水深h=0.4m
③过栅流速v=0.8m/s
④格栅倾角α=60°
⑤格栅条间隙b=0.02m
⑥矩形栅条宽度s=10mm=0.01m
⑦进水渠道宽B1=0.07m
⑧渐宽部分展开角α1=20°
⑨栅前管道超高h2=0.3m
格栅各部分具体计算如下：
（1）栅条间隙数n
n=Q
/bhv=
=4.1个取9个
（2）栅槽宽度B
栅条宽度s=0.01m
B=s·（n-1）+b·n=0.01×（9-1）+0.02×9=0.26m
（3）进水渠道渐宽部分的长度L1
设进水渠道宽B1=0.11m，其渐宽部分展开角度α1=20°，则进水渠道内的流速v=Q/（hB1）=0.023/（0.4×0.11）=0.52m/s,介于0.4～0.9m/s,符合规范要求。
L1=（B-B1）/2tgα1=（0.26-0.11）/2tg20°=0.21m
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2
L2=L1/2=0.21/2=0.11m
（5）通过格栅的水头损失h1
设为锐边矩形断面，则β=2.42
∴阻力系数∮=β·（s/b）4/3
∴h1=h0·k=∮·（v2/2g）·k·sinα=β·（s/b）4/3·（v2/2g）·k·sinα=2.42×（0.01/0.02）4/3×（0.82/19.6）×3×sin60=0.081m
满足水头损失0.08～0.15的要求。
其中k为格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3。
（6）栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=h+h1+h2=0.4+0.081+0.3=0.781m≈0.8m
（7）栅槽总长度L
栅前渠道深H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tgα=0.21+0.11+0.5+1.0+0.7/tg60°=2.
（8）每日栅渣量W
在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.07m3
即w1=0.07m3/1000m3
W=Q·w1×86400=0.023×10-3×0.07×86400=0.18﹤0.2m3
所以用人工清渣。
4.2调节池的设计
亦称调节均化池，是用以尽量减少污水进水水量和水质对整个污水处理系统影响的处理构筑物。
纺织印染厂由于其特有的生产过程，造成废水排放的间断性和多边性，为了保证处理设备的正常运行，在废水进入处理设备之前，必须预先进行调节。
加酸中和：
废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水PH为11-13，取[OH-]=10-1mol/L,加酸量Ns约为40kg/h,直接投加浓硫酸。
池体积算：
（1）参数：
废水停留时间t=9h，采用穿孔空气搅拌
（2）调节池有效体积V
V=Qt=2000/24×8=666.7m3取667m3
其中Q为设计流量，m3/h
（3）调节池尺寸
设计调节池平面尺寸为矩形，有效水深为4米，则底面积F
F=V/h=667/4=166.8m2取167m2
设池宽B=10m，池长L=F/B=167/10=16.7m,取L=17m
保护高h1=0.6m，则池总高度H=h+h1=4+0.6=4.6m
4.3水解酸化池的设计
取代功能专一的初沉池，对各类有机物去除率远远高于传统初沉池。
因此，从数量上降低了后续构筑物的负荷。
此外，利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的好氧处理，可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程。
池体积算：
（1）池表面积F
F=Qq=（2000/24）×1.0=83.3m2
其中Q——最大设计流量（m3/h）
q——表面负荷，一般为0.8～1.5m3/（m2.h）,取1.0
（2）有效水深h
h=qt=1.0×5=5m
停留时间t一般在4～5h，本设计采用5h。
（3）有效容积V
V=Fh=83.3×5=416.5m3取417m3
设池宽B=7m则池长L=A/B=83.3/7=11.9m取12m
4.4生物接触氧化池
生物接触氧化也称淹没式生物滤池，其反应器内设置填料，经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接触，在生物膜的作用下，废水得到净化。
生物接触氧化法通常分为一段法、二段法和多段法。
而目前使用较多的是推流法。
推流法是将一座生物接触氧化池内部分格，按推流方式进行。
氧化池分格可使每格微生物与负荷条件（大小、性质）相适应，利于微生物专性培养驯化，提高处理效率。
污水在池中停留时间不应小于1～3h。
每单元接触氧化池面积不易大于25m2
填料的选择与安装：
结合实际情况，选取孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料，其块体规格为800×800×230mm，空隙率为98.7﹪，比表面积为158m2/m3,壁厚0.2mm。
蜂窝状填料采用格栅支架安装，在氧化池底部设置拼装式格栅，以支持填料。
格栅用厚度为4～6mm的扁钢焊接而成，为便于搬动、安装和拆卸，每块单元格栅尺寸为500mm～1000mm。
池体的设计计算：
（1）有效容积V
V=Q（La-Lt）/M=2000（600-90）×10-3/4.5=226.7m3
其中Q——平均日废水量m3/d，2000m3/d≈83m3/h
La——进水BOD5的浓度mg/L
Lt——出水BOD5的浓度mg/L
M——容积负荷，选用4.5kg/（m3·d）
（2）氧化池总面积F
F=V/H=226.7/3=75.5m2取76m2
H——填料总高度，一般取3m
（3）氧化池格数n
n=F/f=76/9=8.4取8格
f——每格氧化池面积，≤25m2，采用9m2
氧化池平面尺寸采用3m×3m=9m2
（4）校核接触时间t
t=nfH/Q=8×9×3/83=2.6h，符合1.0～3.0h的要求
（5）氧化池总高度H0
H0=H+h1+h2+（m-1）h3+h4=3+0.5+0.4+（3-1）×0.3+1.5=6.0m
其中h1——保护高，0.5～0.6m
h2——填料上水深，0.4～0.5m
h3——填料层间隙高，0.2～0.3m
h4——配水区高，取0.5m
m——填料层数，取3
污水在池内的实际停留时间t′=nf（H0-h1）/Q=8×9×（6.0-0.5）/83=4.8h，符合要求。
（6）填料总体积V′
选用直径为25mm的蜂窝型玻璃钢填料，V′=nfH=8×9×3=216m3
4.1.4.竖流式沉淀池
沉淀池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池，幅流式沉淀池和竖流式沉淀池。
因本次设计的设计流量不大，而竖流式排泥简单，管理方便，占地面积小，适合采用竖流式沉淀池。
设计计算：
（1）中心管面积f
每座沉淀池承受的最大水量q=Q/n=0.023/2=0.0115m3/s
f=q/v0=0.0115m3/s/0.025=0.46m2
其中Q——最大设计流量，m3/s
v0——中心管内流速，不大于30mm/s,取25mm/s
n——沉淀池个数，采用2座
（2）中心管直径d0
d0=
=
=0.77m,取为0.8m
校核中心管流速
f′=
d02/4=3.14×0.82/4=0.50m2
v0′=q/f′=0.0115/0.50≈0.023m/s=23mm/s,
满足要求。
（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3
h3=q/v1
d1=0.0115/（0.013×3.14×1.3）=0.22m
在0.2～0.5m之间
其中v1——污水由中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出的速度，设v1=0.013m/s
d1/——喇叭口直径，取1.3m
（4）沉淀部分有效断面积F
表面负荷设q′为1.0m3/（m2h）
F=q/v=0.0115/0.0003=38.3m2取38m2
v——污水在沉淀池中的流速，v=q′×1000/3600=0.3mm/s
（5）沉淀池直径D
D=
=
=7.0m,取D=7m
（6）沉淀部分有效水深h′
停留时间t为2h，则
H2=vt=0.0003×2×3600=2.16m，采用2.5m
D/h=7/2.5=2.8﹤3，满足要求。
（7）校核集水槽出水堰负荷：
集水槽每米出水负荷为
q/πD=11.5/（3.14×6）=0.61L/（s·m）<2.9L/（s·m）符合要求
（8）沉淀部分所需总容积：
污泥含水率P0=99.5%进水悬浮物浓度
C1=350mg/L=0.35kg/m3,C2=250mg/L=0.25kg/m3
V=q（C1–C2）×86400×100/r（100-P0）
=19.9m3≈20m3
其中r=1000kg/m3
每个池子所需污泥容积为20m3
（9）圆截锥部分容积V
贮泥斗倾角取45°，h5=（R-r）tg45°=（3.5-2.5）tg45°=1m
V1=
h5（R2+Rr+r2）/3=3.14×1×（3.52+3.5×1+12）/3=28.5m3>20m3
其中R——圆截锥上部半径
r——圆截锥下部半径,取2.5m。
h5——圆截锥部分的高度
（10）沉淀池总高度H
设超高h1和缓冲层h4皆为0.3m，则
H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.5+0.22+0.3+3.1=6.42m
进出口形式:
沉淀池的进口布置应做到在进水断面上水流均匀分布，为避免已形成絮体的破碎，本设计采取穿孔墙布置。
沉淀池出口布置要求在池宽方向均匀集水，并尽量滗取上层澄清水，减小下层沉淀水的卷起，采用指形槽出水。
排泥方式:
选择多斗重力排泥，其排泥浓度高、排泥均匀无干扰且排泥管不易堵塞。
4.5混凝沉淀池
混凝工艺设置在固液分离设备之前,与分离设备组合起作用。
它能有效地去除原水中的悬浮物质和胶体,降低出水浊度和BOD5,效去除水中微生物、细菌和病毒,有效去除污水中的乳化油、色度、重金属等。
整个混凝工艺流程为将配制好的混凝剂通过定量投加的方式加入到原水中,并通过一定方式实现水和药剂的快速均匀混合,然后进入沉淀池进行固液分离。
工艺参数设计
①设计流量Q=83m3/h=0.023m3/s
②混凝反应池：
反应时间T=25min
（1）絮凝池尺寸
絮凝时间T取25min，絮凝池有效容积：
W=QT/60=83.3×25/60=34.7m3取35m3
其中Q——最大设计水量，m3/h。
Q=2000m3/d=83.3m3/h
为配合沉淀池尺寸，絮凝池分为两格，每格尺寸2.5×2.5m。
絮凝池水深：
H=W/A=44/（2×2.5×2.5）=3.5m
絮凝池取超高0.3m，总高度为3.8m。
絮凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每格设一台搅拌设备。
为加强搅拌设备，于池子周壁设四块固定挡板。
（2）沉淀池尺寸
设计参数
颗粒沉降速度μ：
大致为0.3～0.6mm/s。
有效系数
：
根据资料介绍最小为0.2，一般在0.7～0.8之间。
倾斜角
：
为了排泥方便常用50°～60°。
板距P：
侧向流常用100mm。
板内流速v：
可参考相当于平流式沉淀池的水平流速，一般为10～20mm/s。
在侧向流斜板的池内，为了防止水流不经斜板部分通过应设置阻流墙，斜板顶部应高出水面。
为了使水流均匀分配和收集，侧向流斜板沉淀池的进出口应设置整流墙。
进口处整流墙的开孔率应使过口流速不大于絮凝池出口流速，以免絮粒破碎。
设计计算
（1）斜板面积A
A=Q/
μ=0.023/（0.75×0.0004）=76.7m2取77m3
需要斜板实际总面积：
A′=A/cos
=77/cos60°=77/0.5=154m2
其中Q——最大设计流量，m3/s
Q=2000m3/d=83.3m3/h=0.023m3/s
μ——颗粒沉降速度，取0.4mm/s
——有效系数，取0.75
——斜板水平倾角，60°
（2）斜板高度计算h：
h=L·sin
=1.5×sin60°=1.3m
L为斜板长度，取1.5m
（3）池宽B
B=Q/（vh）=0.023/（0.01×1.3）=1.76m,取1.8m
v——板内流速，取10mm/s
（4）斜板组合全长计算
斜板间隙数：
N=B/P=1.8/0.1=18个
斜板组合全长：
L=A′/NL=164/（18×1.5）=6.1m
（5）复核颗粒沉降需要长度
颗粒沉降所需时间：
t=L′/v=h/μ,而h=P·tg
颗粒沉降需要长度：
L′=P·tg
·v/μ=0.1×tg60°×0.01/0.0004=4.03m
实际长度6.1m>4.03m,满足颗粒沉降时的设计要求
（6）池内停留时间t
t=（h2+h）×60/q′=（1.0+1.3）×60/3.0=46min<60min,符合要求。
其中h2——斜板区上部水深，0.5～1.0m
h——斜板高度
q′——表面负荷，3.0～6.0m3/（m2
h）,取3.0m3/（m2
h）
（7）沉淀池高度H
H=h
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