丝绸废水处理—-—工艺设计.doc
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西南大学研究生
课程论文
考试科目环境工程设计
院、所、中心资源环境学院
专业或专业领域环境工程
研究方向大气污染控制工程
级别2010级
学年2010-2011
学期第一学期
姓名
学号
类别全日制硕士
2010年12月30日
研究生院（筹）制
目录
文献综述 2
1丝绸废水简介 2
2丝绸废水的特点 2
3丝绸废水常用的组合处理工艺 2
3.1Xp混凝剂法 2
3.2厌氧—好氧—生物炭法（AABC） 2
3.3高压脉冲电解混凝法 3
3.4膨胀颗粒污泥床工艺（EGSB） 3
3.5推流式曝气增氧活性污泥法 3
4工艺比较 3
5处理工艺的确定 4
正文 4
1处理工艺的确定 4
1.1设计参数 4
1.2处理工艺流程图 5
2构筑物设计计算 5
2.1格栅 5
2.2调节池 6
2.3气浮池 7
2.4水解酸化池 7
2.5生物接触氧化池 8
2.6竖流式沉淀池 9
2.7化学氧化池 11
2.8污泥浓缩池 11
3平面布置及高程布置的设计 12
3.1高程布置 12
3.2平面布置 12
4构筑物与效益分析 12
4.1构筑物与设备 12
4.2处理费用分析 13
5总结 14
参考文献：
14
附图 15
丝绸废水处理工艺设计
文献综述
1丝绸废水简介
纺织工业是我国纺织工业的一种，已有一个多世纪的发展历史，是我国民族工业中历史最悠久的产业之一[1]。
而印染工艺又是纺织工业中废水排放的大户。
据统计，2007年全国印染布产量达660亿m，占世界总量30%以上，废水排放总量居全国工业部门第五位，COD排放总量居第六位。
近年来，随着新型染化料助剂的开发和应用，丝绸印染废水呈现出有机污染物浓度高、组分复杂、色度深且波动大的特点，所以处理此类废水的新型工艺组合层出不穷。
2丝绸废水的特点
丝绸废水包括真丝绸印染废水和仿丝绸印染废水两种。
真丝绸印染废水中含有染料、表面活性剂、固色剂、酸、碱以及蚕丝上的杂质与水解产物等，有机物浓度高、波动范围大，色度较深。
仿丝绸印染废水相比真丝绸印染废水，最显著的不同就是在于仿丝绸印染废水的一般不具有可生化性。
对本论文中废水水质进行分析从而确定该废水属于仿丝绸印染废水。
3丝绸废水常用的组合处理工艺
目前丝绸废水较有效的处理方法有Xp混凝剂法、厌氧—好氧—生物炭法、高压脉冲电解混凝法等。
以下则针对上述几种处理方法做整理及分析，并摘取了部分处理效果数据表。
3.1Xp混凝剂法[2]
该工艺流程基本为这样的，首先废水经调节池加药后进行初沉，针对不同特性的印染废水加入高效率多离子态的无机分子混凝剂，在一定条件下，其能与废水中的各种有害物质产生凝聚，而此凝聚又具有强力的吸附能力，可将污染物从废水中分离出来。
一般的混凝剂配方为镁系列混凝剂加黄土。
然后初沉出水通入烟道废气进行二沉，利用消烟除尘后净化的烟道气改变初沉池出水水质条件，使初沉池出水与混凝剂发生反应，在二沉池中沉淀以进一步去除污染物。
最后二沉出水经滤渣吸附，利用滤渣（焦炭渣、无烟煤）等工业废弃物或廉价滤料做吸附剂，即得处理后出水。
处理后水可以回收利用，处理效果见表1。
表1Xp混凝剂处理数据
分析项目
pH
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
硫化物（mg/L）
色度（倍）
分析数据
7.0+0.5
<100
<60
<1
5-20
去除率（%）
---
90.2-98.6
90-95
>98
99.3-99.9
3.2厌氧—好氧—生物炭法（AABC）[3]
厌氧—好氧—生物炭法（AABC）处理丝绸废水的工艺流程一般包括4个部分：
厌氧池、好氧池、脉冲发生器及生物炭池。
厌氧池不是一般的传统厌氧消化，主要功能有水解酸化作用、分解印染废水中可生化性很差的一些高分子物质改善可生化性、脱色和消化好养段所产生的污泥；好氧池主要是将特大分子链切断；脉冲发生器主要用于厌氧池中搅拌；生物炭池利用悬浮生长及固着生长法的特点去除COD、BOD。
处理效果如表2所示。
表2各单元处理后数据分析
项目
PVA（mg/L）
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
洗涤剂（mg/L）
色度（倍）
原水
103.7
618.1
121.6
5.49
295.0
厌氧
53.7
493.3
110.4
6.19
243.0
好氧
37.8
196.3
25.3
2.46
74.0
生物炭
24.1
98.9
16.7
2.88
37.2
总去除率
76.7%
84.0%
86.3%
84.0%
84.7%
3.3高压脉冲电解混凝法
利用开发的高压脉冲电解凝聚技术，对废水中的色度、COD、BOD及SS等污染物进行氧化、还原、凝聚及浮除等反应或作用，然后再进一步经粗滤、精滤作用后，使排放水合乎排放标准。
一般对于进水条件如下：
色度<4000、CODCr<1200mg/L、BOD<300mg/L、SS<1000mg/L，均能达到排水标准（GB8978—1996）。
3.4膨胀颗粒污泥床工艺（EGSB）
官宝红[4]等人采用膨胀颗粒污泥床工艺对涤纶仿真丝绸印染废水进行处理，通过污泥负荷和水力负荷的递增来启动反应器，从活性污泥性状和反应器性能两方面考察启动过程。
活性污泥依次经历絮状、膨胀、细粒化和成熟颗粒四个阶段，反应器性能与此相应变化，有机物去除率和产气率逐渐提高且趋于稳定。
结果表明，EGSB处理涤纶仿真丝绸印染废水的启动过程用了50d左右，启动后形成的颗粒污泥床层占反应器有效容积的25%和污泥量的65%左右，COD去除率为57%~64%，产气率每千克COD0.12~0.17m3。
3.5推流式曝气增氧活性污泥法[5]
浙江某集团公司采用的该工艺将水解酸化池前置于系统中，能将不易降解的染料、印染助剂等大分子有机物分解成小分子有机物，提高了废水的可生化性，为后续的好氧处理起铺垫作用；在活性污泥前设置了生物选择器，二沉池的回流污泥在此充分接触，提高了基质的浓度，菌胶团细菌在生物选择器中吸附了大部分的溶解底物，在后续的活性污泥池中利用这部分底物继续生长，而丝状细菌在高基质浓度下生长缓慢，进入活性污泥池后可以防止污泥膨胀的产生，而且其COD和色度的去除率达到90%以上，BOD的去除率可达99%。
4工艺比较
针对前面的几种技术，对其处理工艺进行分析，我们知道这些工业都有着不同的优缺点，其优缺点如下：
①Xp混凝剂法。
优点：
除色效果好；污泥可再利用。
缺点：
药剂用量大，污泥量大。
②厌氧法。
优点：
除色效果好；无污泥产生。
缺点：
占地面积大。
③电凝法。
优点：
占地面积小，效果比厌氧法、Xp混凝剂法略差。
缺点：
耗电量大，耗电极，污泥量较厌氧法大。
5处理工艺的确定
废水中主要污染物为COD、BOD、SS、色度等。
其中，COD=580mg/l，BOD5=100mg/l，SS=350mg/l，色度450倍。
目前，国内对丝绸废水的处理一般以生物处理为主。
对易于生物降解的印染废水，可采用一段生物处理。
对难于生物降解的印染废水，采用厌氧（水解）—好氧联合处理较为合适。
由于本设计中BOD5/COD=0.17<0.3，属于不易生化废水，所以确定用水解酸化—好氧生物处理法。
经过水解酸化降解以后可以去除部分有机物，同时对较难降解的物质可以经过水解酸化分解为小分子有机物，有利于后续好氧生物处理。
好氧生物处理采用生物接触氧化法处理工艺。
该法兼具了生物转盘及活性污泥的优点，具有稳定、高效的处理效果，而且可以在一定时间内间歇运行和便于重新启动[6]。
该设计中废水量不大，将不会耗用太多的生物填料，不需要回流污泥，污泥产量少，不产生污泥膨胀，耐冲击负荷能力强，运行管理方便。
丝绸废水经过生物接触氧化池后进入二沉池进行泥水分离，上清液进入后续混凝沉淀反应，污泥排入贮泥池。
丝绸废水经过生化处理后，还有部分难以降解的有机物、色度、SS等污染物，这些污染物通过化学氧化池进行去除。
再增设次氯酸钠氧化脱色装置，以便充分改善处理效果，同时，为今后废水深度处理与回用创造良好条件。
对气浮池和二次沉淀池产生的污泥，采用污泥浓缩和干化处理的技术，以防止污泥的二次污染。
综上所述，本设计以“水解酸化+生物接触氧化+化学氧化法”为处理工艺。
正文
1处理工艺的确定
1.1设计参数
1.1.1丝绸生产废水水质水量
丝绸生产废水水质如下：
pH=8，BOD5=100mg/L，COD=580mg/L，SS=350mg/L，色度=450倍，污水量Q=500m3/d。
1.1.2处理要求
污水排放应达到《国家标准污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准（1998.1.1之后）：
pH=6~9，BOD5≤30mg/L，COD≤100mg/L，SS≤70mg/L，色度≤50倍。
1.2处理工艺流程图
回用
化学氧化池
外运
排水
竖流式沉淀池
生物接触氧化池
污泥浓缩池
脱水车间
格栅池
丝绸废水
气浮池
调节池
水解酸化池
氯化铝混凝剂
2构筑物设计计算
2.1格栅
目前格栅的种类繁多，发展较快，从格栅的型式来分，可分为链式机械格栅除污机、一体三索式格栅除污机、回旋式格栅除污机和阶梯式格栅除污机等等。
格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。
倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质（见附图1，2）。
2.1.1格栅设计原则[7]
格栅所能截留污染物的数量，随所选用的栅条间距和水的性质有很大的区别。
一般以不堵塞水泵和水处理厂站的处理设备为原则。
（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙（人工清除：
25－40mm；机械清除：
16－25mm；最大间隙：
40mm。
（2）在大型污水处理厂或泵站前用大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3/d），一般应采用机械清渣。
（3）格栅倾角一般用45°－75°，机械格栅倾角一般为60°－70°。
（4）通过格栅的水头损失一般采用0.08－0.15m。
（5）过栅流速一般采用0.6－1.0m/s。
2.1.2设计参数
由进水量而得，设计参数如下：
平均日流量：
Qd=0.0058m3/s
最大设计流量：
Qmax=Kz·Qd=2×0.0058=0.0116m3/s
栅前流速：
vb=0.4~0.9m/s,取vb＝0.4m/s
过栅流速：
v=0.6~1.0m/s,取v＝0.6m/s
采用人工清渣，栅条间距：
10~25mm，取d＝20.0mm
栅渣截留量：
0.10~0.05m3/10rn3污水，取0.05m3/10m3
倾角一般为：
60°-70°，取α＝60°
栅前水深：
h=0.4m
栅条宽度：
S=0.01m
进水渠宽：
B1=0.1m
进水渠渐宽部位的展开角度：
α1＝20°
2.1.3设计计算
格栅的间隙数：
则栅条数目为n-1=4个
格栅建筑宽度：
进水渠道渐宽部分长度（l1）：
取进水渠道宽B1＝0.1m，渐宽部分展开角α1＝20°，此时进水渠道流速为0.75m/s
渠道与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）：
过栅水头损失（h1）：
因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据带入式得：
取栅前渠道超高h2为0.15m，则栅前槽总高为：
则栅后槽总高度为：
栅槽总长度：
每日栅渣量（W）：
取栅渣量为0.05m3/103m3
<0.2m3/d
由于每日栅渣量较小，对栅渣采用人工清渣的方式去除。
2.2调节池[8]
纺织印染工业特有的生产过程，造成其废水排放的间歇性和多变性，使排出废水的水质和水量变化很大。
而废水处理构筑物是按一定的规模和水质设计，为保证处理构筑物能正常运行，在废水进入构筑物之前，必须预先进行调节。
将不同时间排出的废水，贮存在同一调节池内，并通过机械或空气的搅拌达到出水均匀的目的。
此外，调节池还具有预沉淀、预曝气、降温和贮存临时事故排水的功能。
纺织印染废水的调节池，水力停留时间一般为4-8h，最小应大于4h。
（图3）
本设计采用长方形钢筋混凝土调节池，池深为3.5m，宽为4m，长为7m。
调节池为地下式，便于废水直接进入其中，不会在生产车间内形成壅水现象。
2.2.1设计参数
流量Q=20.8≈21/h；调节周期T=4.0h；
2.2.2设计计算
（1）调节池有效容积：
V=QT=21×4=84
（2）调节池尺寸：
该池设为矩形，其有效水深采用3.0m，调节池面积为：
F=V/3=28m2；池宽B取4m，则池长L为：
L=F/B=24/4=7m；保护高h1=0.5m，池总高H=0.5+3.0=3.5m。
（3）曝气系统计算
空气用量为q=2m3/m2·h，则总供气量为Q总=qA=2×28=56m3/h，查得干管管径为DN100。
每个曝气头的服务面积按0.49m2计算，则所需曝气头的个数为：
56/0.49=114个，设2廊道，则每廊道的曝气头的个数为114/2=57个；每廊道各设一根空气支管，其管径为DN80；每根支管上设3根空气分配管，其管内径为DN32。
2.3气浮池[9]
经过预处理的废水，仍然含有一定数量的长度更短的纤维。
为了提高纤维等悬浮物的去除率，充分降低后续生化处理工段的负荷，最大限度地回收短纤维，在预处理单元后接着采用了气浮法，以便提高废水中短纤维的去除率。
根据此丝绸废水中含有碱性物质，pH值大于7的情况，气浮法处理单元将采用氯化铝作气浮混凝剂，而不必采用碱式混凝剂。
同时，该混凝气浮过程还可以通过水解作用而降低废水的pH值，更有利于生化处理单元的运行。
在本设计中添加氯化铝的作用是作为气浮混凝剂起到水解作用。
本设计采用平流式气浮池，有效容积为V=45m3
有效水深h=1.8m，宽度d=3m
气浮区长度L=8m，气浮区水力停留时间T=0.5h，可以较好地实现气浮且不会使浮渣返回到水中。
2.4水解酸化池[10]
水解酸化池在工程实践中已被证明可以降解高分子污染物质，在提高废水的可生化性上具有很好的效果。
水解池中安装高速潜水推流器，保证厌氧微生物和废水能充分接触，均匀水质（见附图4）。
2.4.1设计计算
（1）流量Q=500m3/d=20.8m3/h；水力停留时间T=2h；容积V=QT=20.8×2=41.6m3，设计一个水解酸化池，其尺寸取6×6×4.3m（0.3m的超高）
（2）设计进水配水系统（本系统采用穿孔管进水）：
1）干管：
干管流量q=20.8m3/h=5.7L/s，采用管径100mm，干管始端流速v=0.80m/s。
2）支管：
支管中心间距d=0.5m；池中支管数：
；
每根支管入口流量：
。
查表得管径为32mm，支管始端流速v=1.71m/s
2.5生物接触氧化池[11]
本设计所采用的生物接触氧化池为直流鼓风曝气接触氧化池。
生物接触氧化池的容积一般按BOD的容积负荷或接触氧化的时间计算，并且相互核对以确定填料容积（见附图5）。
2.5.1参数设计
Q—设计流量Q=500/d=20.8/h；
La—进水BOD5La=100mg/L；
Lt—出水BOD5Lt=30mg/L；
η—BOD5去除率η=（La-Lt）/La得η=70%；
M—容积负荷M=2.0kgBOD5/m3·d；
t—接触时间t=2h；
D0—气水比D0=20：
1；
2.5.2参数计算
（1）池子容积V：
（2）池子总面积F：
（H为填料高度,一般H=3m）
每座池面积f：
（n为池子的格数，n=2）
（3）校核接触时间t：
（4）氧化池总高度（池深）h：
h1为超高取0.5m；h2为填料上水深取0.5m；h3为填料到池底的高度，取0.5m；
则：
（5）所需空气量D：
（6）每格需气量D1：
（7）曝气系统：
本系统采用Wm-180型网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处。
该空气扩散装置的各项参数如下：
每个空气扩散器的服务面积为0.5；动力效率2.7~3.7kgO2/kwh；氧的利用率为12%~15%。
1）每格需气量q1=D1=208.33/h，每格曝气池的平面面积为5×5=25；每个空气扩散器的服务面积按0.49计算，则所需空气扩散器的总数为25/0.49=51个，为了安全，本设计采用60个。
2）每个空气扩散器的配气量为208.33/60=3.5/h。
3）管路布置：
一根干管连结10根支管，每根支管下有15根分配管。
每根支管的输气量为208.33/h；每根分配管的输气量为208.33/16=13.02/h；每根分配管上的空气扩散器的个数为60/15=4个。
2.6竖流式沉淀池
因本次设计的设计流量不大，拟采用竖流式沉淀池（见附图6）。
2.6.1参数设计[12]
（1）池的直径或池的边长不大于8m，通常为4~7m。
（2）池径与有效水深之比不大于3。
（3）中心管管内流速不大于30mm/s。
（4）中心管下端应设于喇叭口和反射板，反射板距地面不小于0.3m，喇叭口直径及高度为中心管直径的1.35倍，反射板直径为喇叭口直径的1.3倍，反射板表面与水平面的倾角为17°。
（5）中心管下端至反射板表面之间的缝隙高在0.25~0.50m范围内时，缝隙中污水流速，初次沉淀池中不大于30mm/s，二沉池不大于20mm/s。
（6）池径小于7m时，溢流沿周边流出，池径大于7m时，应增设幅流式集水支渠。
（7）排泥管下端距池底不大于0.2m，上端超出水面不小于0.4m。
（8）浮渣挡板距集水槽0.25~0.50m，淹没深度0.3~0.4m。
2.6.2设计计算[13]
（1）中心管面积（f）：
设中心管流速＝0.03m/s，采用池数n＝1，则每池最大设计流量为：
则中心管面积f：
（2）沉淀部分有效面积（A）：
设表面负荷q1＝2.52，则上升流速：
（3）沉淀池直径D：
（4）沉淀池有效水深（h2）：
设沉淀时间T＝2h，则
（5）较核池径水深比：
，符合要求
（6）中心管直径（d0）：
（7）中心管喇叭口下缘至反射板垂直距离（h3）：
式中：
h3—中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离，m
v1—污水由中心管喇叭口与反射板之间缝隙流处的流速，m/s
d1—喇叭口直径;d1＝1.35d0＝1.35×0.49＝0.66m
（8）污泥斗及污泥斗高度（h5）：
取α＝60°，截头直径d2=0.4m，
则
（9）沉淀池总高度（H）：
式中：
H—沉淀池总高度，m；
h1—池子超高，m；取为0.3m；
h2—沉淀池有效水深，m；
h3—中心喇叭口至反射板的垂直距离，m；
h4—缓冲层高，因泥面很低，取为0；
h5—污泥斗高度，m；
（10）沉淀池出水部分设计：
污水流量Q＝0.0058/s，集水槽内流量＝Q/2，则＝0.0058/2＝0.0029/s
采用周边集水槽，单侧出水，每池设一个出口，集水槽的宽度为：
式中：
k—安全系数，取值1.5
集水槽的起点水深为：
集水槽的终点水深为：
槽深均布为0.4m
采用直角三角形薄壁堰，堰上水头（三角口底部至上游面的高度）取为h＝0.03m，每个三角堰的流量：
三角堰个数：
，
三角堰尺寸：
，，
，，
2.7化学氧化池[9]
化学氧化池的作用是向水中投加次氯酸钠氧化剂，进一步改善水质。
由于该处理单元可以在较短的时间内完成，所以，本工程采用的水力停留时间为0.3h。
脱水池尺寸4.0×3.0×2.5m。
在脱色池进水管路中投加次氯酸钠溶液。
采用计量泵定量投加，投加量为100mg/l（投加浓度为10%）。
（见附图7）
2.8污泥浓缩池[14]（图8）
2.8.1设计参数
剩余活性污泥量：
；含水率：
p1=99.4%；污泥浓度：
c1=6g/L；浓缩后含水率：
p2=97%；污泥浓度：
c2=30g/L；
2.8.2设计计算
（1）浓缩池直径：
采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，浓缩污泥的固体通量M取28Kg/m2·d。
浓缩池面积：
式中：
Q—污泥量（m3/d）；
C—污泥固体浓度（g/L）；
M—浓缩池固体通量（Kg/m2·d）
采用两个污泥浓缩池，则浓缩池直径：
，取5.4m。
则
（2）浓缩池工作部分高度h1：
取污泥浓缩时间T=12h，
（3）超高h2：
h2取0.3m。
（4）缓冲层高h3：
h3取0.3m。
（5）浓缩池总高度H：
（6）浓缩后污泥体积：
间歇式污泥浓缩池是一种圆形水池，底部有污泥斗。
间歇式污泥浓缩池在工作时，先将污泥充满浓缩池，经静置沉降，浓缩压密后，池内形成上清液区，沉降区和污泥区。
然后，从侧面分层排出上清液，浓缩后的污泥从底部泥斗排出。
间歇污泥浓缩池用来污泥量较小的系统，浓缩池一般不小于两个，一个用于工作，另一个进入污泥，两池交替使用。
3平面布置及高程布置的设计
3.1高程布置
假设该厂所在区域地势平坦，由于生物接触氧化池及水解酸化池都不是很大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故应尽量减少埋深。
总高程布置图参见附图9。
3.2平面布置
总平面布置图见附图10。
4构筑物与效益分析
4.1构筑物与设备
构筑物与设备一览表见表1
表1构筑物与设备一览表[15]
序号
名称
规格
数量
设计参数
主要设备
1
格栅
2.58m×0.32m
1座
Q=500m3/d，d=20mm，
h=0.5m，v=1.0m/s
HG-1200回旋式机械格栅1套
2
调节池
4m×7m×3.5m
1座
Q=20.8/h；T=2.0h；B=4m
潜水曝气机2台
3
气浮池
8m×3m×1.8m
1座
T=0.5h
4
水解酸化池
6m×6m×4.3m
1座
Q=500m3/d，T=2.0h，V=41.6m3
缓速搅拌器1台
5
接触氧化池
5m×5m×4.5m
2座
设计流量Q=500m3/d；进水BOD5La=100mg/L；出水BOD5Lt=30mg/L；气水比D0=20：
1；容积负M=2.0kgBOD5/·d
接触时间t=2h；
Wm-180型网状膜型中微孔空气扩散器（塑料蜂窝型填料）
6
竖流式沉淀池
3.5m×8.16m
1座
中心管v=0.03m/s；T＝2h；
q1＝2.52
单臂旋转式
刮泥机4台
7
污泥浓缩池
5.4m×2.8m
2座
Q=100m3/d；p1=99.4%；c1=6g/L；p2=97%；c2=30g/L；
单臂旋转式刮泥机2台；污泥泵1台
8
化学氧化池
4m×3m×2.5m
1座
停留时间为30min
液下搅拌机2台，10kw/台
4.2处理费用分析[16]
主要运行费用为药剂费、电费和人工工资。
此外，还有工程设施折旧费，本文暂不考虑。
本工程总装机容量为150kW，废水实际耗电量为0.75kW·h/t，每吨废水实际电费为0.56元；药剂费包括气浮
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