印染废水污水处理厂毕业设计.docx

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印染废水污水处理厂毕业设计

前言

随着染料纺织工业的迅速发展，染料品种和数量日益增加，印染废水已成为水系环境重点污染源之一。

据不完全统计，全国印染行业每年排放印染废水约有0.6×109m3，而其部分皆未能实现稳定达标排放。

主要问题是:

印染废水量大，成分复杂，生物难降解物多，脱色困难，运行费用高等

印染废水主要来自退浆、煮幼是、漂白、丝光、染色、印花、整理工段。

生产工段的特点决定了印染废水具有“高浓度、高色度、高pH、难降解、多变化”，五大特征。

针对印染废水的五大特征日前国对印染废水的生化处理工艺通常采用“水解酸化+好氧氧化”工艺。

20世纪80年代开发的水解酸化工艺，能使废水中的部分有机物得到降解，分子量明显减小，生物降解性能明显提高.能提高后续的好氧处理效果，尤其对悬浮性COD去除率较高，经水解处理后，溶解性有机物比例发生了变化，水解出水溶解性COD比例可提高一倍。

此外，该工艺可减少系统污泥产最，便于维护管理.当处理要求不高时，好氧处理可优选接触氧化法，以节省资金且操作管理方便。

第一章设计任务书

1.1毕业设计题目

市某600m3/d印染废水处理工程初步设计

1.2毕业设计目的

综合运用所学的基本理论、基本知识和基本技能，对污水处理工程进行设计，分析解决实际问题，进行工程师所必需的综合训练，在不同程度上提高研究、查阅文件、撰写论文或设计说明书、计算书与工程设计绘图的能力。

1.3毕业设计任务

根据印染废水的特点与相关资料进行废水处理工程设计，具体容有：

1、污水处理工艺设计；

2、污水处理构筑物设计；

1.4原始资料

1.4.1进水水量

600m3/d。

1.4.2进水水质

该染整废水主要来自生产过程中的煮炼、漂白、染色与整理等工段，使用的主要染料为：

分散染料占70%，活性、直接与其它染料占30%。

使用的助剂有：

纯碱、元明粉、柔软剂、洗涤剂、双氧水、硫酸等。

其生产工序为：

坯布-煮炼-漂白-染色-整理-成品。

排水水质状况为：

Q=600m3/d，COD=1200mg/L，BOD5=400mg/L，PH=9.0，SS=400mg/L，NH3-N=30，色度350倍。

1.4.3排放标准

出水水质:

项目

pH

CODcr

（mg/L）

BOD5

（mg/L）

SS

（mg/L）

NH3-N

（mg/L）

色度

（倍）

水质

6-9

100

30

70

15

50

1.4.4气象与水文资料：

风向：

主导风向SE。

水文：

全年降雨量为1000mm；

全年最高气温41℃，最低-8℃，年平均气温为17℃。

极限冻土深度为60cm。

1.4.5厂区地形：

水处理厂选址区域地势平坦，平均地面标高为80.00m（黄海绝对标高）。

厂区征地面积约90m×65m。

接纳管道管底标高比污水厂地平面低3m。

地下水位-8m。

1.5毕业设计成果

1、污水处理厂总平面布置图，1；

2、各单项处理构筑物工艺施工图与细部详图4；

3、工程设计说明与计算一份。

第二章废水的处理方案和工艺流程

2.1废水性质

2.1.1废水来源

该厂生产废水主要来自前处理与染色两个工序，前处理一般包括退浆、煮炼、丝光、漂白等。

棉与棉纺织、机织产品在制成织物时，为使丝线光滑，并提高其强度和耐磨性能，需对线纱进行上浆。

而在织物染色前，为使纤维和染料更好的亲和，又需将织物上的浆料退掉，产生退浆废水。

退浆废水有一定的粘性、且呈碱性、有机污染物含量随浆料品种而异，一般都较高。

其中化学PVA属于难生物降解物质。

煮炼、丝光均在碱性条件下进行，以去除织物纤维上含有的草刺、果胶、蜡脂等，并使织物的纹络更清晰，其产生的废水呈碱性、有机污染物含量亦比较高。

棉与棉混纺织物染色所用染料主要为：

活性染料，使用的助剂主要有：

烧碱、纯碱、硫酸、食盐、表面活性剂、匀染剂等。

2.1.2废水特点

（1）印染废水不是“一种”废水，而是一个大类，不同纤维（棉、毛、丝、麻、涤纶、腈纶、氨纶、棉纶等），所采用染料不同（活性、阳离子、分散、靛兰、酸性染料等），前处理和染色工艺不同，所用的助剂也不同，其污染种类和浓度相差很大，所以处理工艺和所选参数差别很大，例如针织、丝绸、毛纺、牛仔染整相对污染较低，棉印染、化纤印染浓度很高，二者相差很大。

（2）水量大：

无论从单位产品排水量或全行业排水总量均如此。

（3）以有机污染为主，但是可生化性（B/C）低，处理难度高。

（4）属高浓度有机废水，其中某些工序属极高浓度，例如退浆、煮炼、碱减量工序。

（5）废水中的污染物主要是前处理工艺中的纤维残余物（纤维屑、胶质、蜡等）、残留于废水中的染料、几乎全部助剂。

（6）基本上都是有害物质（指长远影响小于有毒污染物质）。

由于染料上染率都很高，残留的经过废水处理基本分解，部分工艺用络化合物，但量较少，一般经处理后能达到排放标准。

（7）绝大部分废水呈碱性，色泽较深，尤其染整废水，颜色随染料而异。

（8）温度高、难以生物降解：

印染废水的水温通常为30—40℃，甚至高达50℃以上，不能直接生化处理；此外，印染废水中含有大量的助剂与表面活性剂，不仅难生物降解，还会在生物降解曝气时产生大量泡沫阻碍充氧。

2.2方案确定

通常印染废水的处理方法有：

物理法、化学法、生物法以与联用方法等。

其中物理法中应用最多的是吸附法，它具有费用低、脱色效果较好，但应对吸附染料后的吸附剂的再生与废吸附剂的处理还是存在不小问题；化学法所需投加药剂量大，但投资占地省；生物法是一种较为普遍的处理方法。

目前，国外对印染废水以生物处理为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占大多数。

而随着染料浆料的成分日益复杂，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标。

此外，好氧法的高运行费用与剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。

由于上述原因印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视。

而随着废水排放标准要求越来越严格，单独的生物处理难以达到排放要求。

结合实际情况，采用生物处理为主，再辅以化学处理技术，组成一个完整的综合治理流程，既保留了生物处理方法可去除较大量有机污染物和一定颜色的能力、且基本稳定的特点又发挥了物理化学法去除颜色和剩余有机污染物能力的特点，而且运行成本相对较低。

本设计采用厌氧水解酸化处理技术作为好氧生物处理工艺的预处理，共同组成厌氧水解——好氧的生物处理——混凝沉淀工艺。

其中水解酸化——好氧工艺有如下特点：

（1）抗冲击负荷能力较强，可广泛应用于有机物浓度高、水质水量变化较大的工业废水的处理。

（2）污水经水解酸化后，B/C的比值有所升高，使其可生化性提高，便于后续生化处理。

（3）该工艺稳定性好，污泥沉降性好，受外界气温变化影响小，便于操作、管理。

（4）填料挂膜容易，老化、脱落的生物膜随着水力冲刷、曝气搅动自动脱落。

（5）剩余污泥量小，也不存在污泥膨胀问题，运行管理方便。

（6）附着在填料表面的微生物量大、种类多，并形成了从细菌—原生动物—后生动物的食物链，微生物代活性强，出水水质良好。

好氧生物处理方法主要有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去除率大致一样的情况下，后者BOD体积负荷可高5倍，所需处理时间只有前者的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（水力冲击负荷与有机浓度冲击负荷）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。

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。

2.3工艺流程

2.3.1具体工艺流程如下：

2.3.2流程说明

废水通过格栅、筛网去除较大的悬浮物和漂浮物后进入调节池,在此进行水量的调节和水质的均衡，同时加酸中和，然后用泵提升至水解酸化池,该池仅控制在酸性发酵阶段,以提高废水的可生化性;水解酸化出水流入接触氧化池,在接触氧化池经微生物作用去除绝大部分的有机物和色度后入沉淀池,沉淀池的污泥部分回流到水解酸化池,在池进行增溶和缩水体积反应,使剩余污泥大幅减少,剩余污泥经浓缩后可直接脱水。

为了得到更好的水质,生化出水再经混凝沉淀进行深度处理,达标排放。

二沉池的剩余污泥经浓缩后脱水，泥饼外运，浓缩池的上清液与脱水的滤液则回流至污水处理系统。

第三章构筑物的设计与计算

3.1格栅和筛网

格栅和筛网作为废水的预处理设备，常设置在污水处理工艺流程中的核心处理设施之前，用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。

3.1.1设计参数

（1）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：

人工清除25～40mm

机械清除16～25mm

最大间隙40mm

（2）在小型污水处理厂或泵站前原格栅（每日栅渣量小于0.2m3）,一般应采用人工清渣。

（3）格栅倾角一般用45°～75°。

（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,栅前流速一般为0.4～0.9m/s。

3.1.2设计计算

（1）水量日变化系数k

k=2.7/Q0.11=2.7/（600000/86400）0.11=2.18

（2）栅条间隙数n

设栅前水深h=0.3m，过栅流速v=0.9m/s，栅条净间隙b=0.02m，格栅倾角α=75°

n=Qmaxsina1/2/（bhv）

n=0.015×（sin75°）1/2/（0.02×0.3×0.9）

=2.73

所以n取4个

其中：

Qmax——最大设计流量（m3/s）

Qmax=600×2.18/86400=0.015m3/s

（3）格栅槽宽度B

栅条断面为锐边矩形断面，栅条宽度s=0.01m

B=s×（n-1）+b×n=0.01×（4-1）+0.02×4=0.11m，

（4）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°，则进水渠道的流速

v=Qmax/（h×B1）

v=0.015/0.3/0.11=0.45m/s,介于0.4～0.9m/s,符合规要求。

L1=（B-B1）/2tgα1

L1=（0.26-0.11）/2tg20°=0.22m

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2

L2=L1/2=0.22/2=0.11m

（6）通过格栅的水头损失h1

设栅条断面为圆形，β=1.79阻力系数

∮=β·（s/b）4/3

h1=h0·k=∮·（v2/2g）·k·sina

=1.79×（0.01/0.02）4/3×（0.92/19.6）×3×sin75°=0.085m

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。

（7）栅后槽总高度H

设栅前渠道超高h2=0.3m

H=h+h1+h2=0.3+0.085+0.3=0.685m

（8）栅槽总长度L

栅前渠道深H1=h+h2=0.3+0.3=0.6m

L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tgα

=0.22+0.11+0.5+1.0+0.6/tg75°

=2.24m

（9）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0.07

即w1=0.07m3/1000m3

W=Qmax·w1×86400/（kz×1000）

W=0.015×0.07×24×60×60/（2.18×1000）=0.042＜0.2m3

所以用人工清渣,取两座格栅。

3.1.3格栅示意图

图3-1格栅

3.1.4格栅机的选型

参考《给水排水设计手册》第11册，选择旋转式固液分离机，其安装倾角为75°进水流速0.9m/s,水头损失<19.6kPa,栅条净距15～40mm,取两座。

3.1.5筛网

（1）选定网眼尺寸

污水中悬浮物为纤维类物质，所以筛网的网眼应小于2000μm。

（2）筛网种类

根据生产的产品规格性能，选用倾斜式筛网，筛网材料为不锈钢。

水力负荷0.6～2.4m3/（min·m2）。

（3）所需筛网面积A

水力负荷：

q=0.8m3/（min·m2），Qmax=1308m3/d=1.09m3/min

面积：

F=Qmax/q

=0.91/0.8=1.36m2

设计取F=1.4m2

3.2调节池

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，是排出的废水的水质和水量有很大的变化。

而废水处理设备都是按一定的水质和水量标准设计的，要求均匀进水，特别对生物处理设备更为重要。

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。

为了调节水质，在调节池底部设置搅拌装置，常用的两种方式是空气搅拌和机械搅拌，选用空气搅拌，池型为矩形。

3.2.1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9，即[OH-]=10-5mol/l,加酸量Ns为

Ns=Nz·a·k/a

=1308×103×10-5×40×10-3×1.24×1.1/20×1=0.036kg/h

其中Ns——酸总耗量，kg/h；

Nz——废水含碱量，kg/h；

a——酸性药剂比耗量，取1.24

k——反应不均匀系数，1.1～1.2

3.2.2池体积算

1）参数：

废水停留时间t=8h，采用穿孔空气搅拌，气水比3.5：

1

2）调节池有效体积V

V=Qmaxt

=54.5×8=436m3

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，则面积F

F=V/h

=436/4=109m2

设池宽B=8m，池长L=F/B=109/8=13.625m,取L=14m

保护高h1=0.6m，则池总高度H=h+h1=4+0.6=4.6m

3.2.3布气管设置

（1）空气量D

D=D0Q

=3.5×600=2100m3/d=1.75m3/min=0.029m3/s

式中D0——每立方米污水需氧量，3.5m3/m3

（2）空气干管直径d

d=（4D/

v）1/2

=[4×0.029/（3.14×6）]1/2=0.078m,取80mm。

校核管气体流速

v'=4D/

d2

=4×0.029/（3.14×0.082）=6.07m/s在围5～10m/s。

（3）支管直径d1

空气干管连接两支管，通过每根支管的空气量q

q=D/2=0.029/2=0.015m3/s

则只管直径

d1=（4q/

v1）1/2

=[4×0.015/（3.14×3）]1/2=0.079m,取80mm

校核支管流速

v1'=4q/

d12

=4×0.015/（3.14×0.0802）=2.98m/s

在围1～3m/s。

（4）穿孔管直径d2

沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管，靠近穿孔管的两侧池壁各留1m，则穿孔管的间距数为（L-2×1）/2=（14-2）/2=6,穿孔管的个数n=（6+1）×2×2=28。

每根支管上连有14根穿孔管。

通过每根穿孔管的空气量q1=q/28=0.018/14=0.0013m3/s

则穿孔管直径

d2=（4q1/

v2）1/2

=[4×0.0013/（3.14×5）]1/2=0.018m，取20mm

校核流速

v2'=4q1/

d22

=4×0.0013/（3.14×0.022）=4.14m/s在围3～5m/s。

（5）孔眼计算

孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45°处，并交错排列，孔眼间距b=80mm，孔径

=3mm，每根穿孔管长L=2m，那么孔眼数

m=L/b+1

=2/0.08+1=26个

孔眼流速

v3=4q1/

2m

=4×0.0013/（3.14×0.0032×26）=7.07m/s

符合5～10m/s的流速要求。

（6）鼓风机的选型

①空气管DN=72mm时，风管的沿程阻力h1

h1=iLαTαP

=11.5×38.6×1.00×1.0=443.9Pa

式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i=11.5Pa/m

L——风管长度，m

αT——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00

αP——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0

风管的局部阻力

h2=ξv2

/2g

=3.0×7.592×1.205/（2×9.8）=6.12Pa

式中ξ——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.0

v——风管中平均空气流速，m/s

ρ——空气密度，kg/m3

②空气管DN=20mm时，风管的沿程阻力h1

h1=iLαTαP

=60.7×104×1.00×1.0=6312.8Pa

式中i——单位管长阻力，查《给水排水设计手册》第一册，i=60.7Pa/m

L——风管长度，m

T——温度为20℃时，空气密度的修正系数为1.00

P——大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0

风管的局部阻力

h2=24×ξv2

/2g

=24×3.4×7.952×1.205/（2×9.8）=317.1Pa

式中ξ——局部阻力系数，查《给水排水设计手册》第一册得3.4

v——风管中平均空气流速，m/s

ρ——空气密度，kg/m3

风机所需风压为443.9+6.12+6312.8+317.1=7080Pa≈7.08KPa。

综合以上计算，鼓风机气量12.15m3/min，风压7.08KPa

SSR型罗茨鼓风机主要用于水处理，气力输送，真空包装，以输送清洁不含油的空气。

其进口风量1.18～26.5m3/min,出口升压9.8～58.8kPa,该机显著特点是体积小，重量轻，流量大，噪声低，运行平稳，风量和压力特点优良。

查阅《给水排水设计手册》11册常用设备P485。

结合气量1.75×104m3/d，风压7.08KPa进行风机选型，查《给水排水设计手册》11册，选SSR型罗茨鼓风机，型号为SSR—150

表3-1SSR型罗茨鼓风机规格性能

型号

口径

A

转速

r/min

风量

m3/min

压力

kPa

轴功率Kw

功率

Kw

生产厂

SSR-150

150

970

15.2

9.8

5.58

7.5

章丘鼓风机厂

3.3提升泵房

水泵的选择

①设计水量为600m3/d，设离心泵2台，一开一备，则单台流量为

Q=600/24=29.2m3/h,所需扬程为7m

②型号：

50WQ/D242-1.5

主要性能参数：

流量：

30m3/h扬程：

10m

功率：

1.5kw

转速：

2840r/min

泵重：

58kg

排出口径：

50m

3.4水解酸化池

3.4.1介绍

水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。

它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。

3.4.2池体积算

（1）池表面积F

F=Qmaxq

=（1308/24）×1.0=54.5m2

其中Qmax——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

=1.0×4=4m

停留时间t一般在4～5h，本设计采用4h。

（3）有效容积V

V=Fh

=54.5×4=218m3，取218m3

设池宽B=8m，则池长

L=F/B

=54.5/8=6.8m取8m

（4）池体总高H

H=h+h2=4+0.3=4.3m

其中h2是超高，取0.3m

3.4.3布水配水系统

（1）配水方式

本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。

查《曝气生物滤池污水处理新技术与工程实例》其设计参数如下：

表3-2管式大阻力配水系统设计参数表

干管进口流速

1.0～1.5m/s

开孔比

0.2﹪～0.25﹪

支管进口流速

1.5～2.5m/s

配水孔径

9～12mm

支管间距

0.2～0.3m

配水孔间距

7～30mm

（2）干管管径的设计计算

Qmax=1308m3/d=54.5m3/h=0.015m3/s,干管流速v1=1.2m/s，因为该池设有两个进水管，所以每个进水管流速v=2.4m/s

则干管横截面面积

A=Qmax/v1

=0.015/1.2=0.013m2

管径D1

D1=（4A/

）1/2

=（4×0.013/3.14）1/2=0.128m

由《给排水设计手册》第一册选用DN=200mm的钢管

校核干管流速：

A=πD12/4

=3.14×0.1282/4=0.015m2

v1'=Qmax/A

=0.015/0.015=1.2m/s,介于1.0～1.5m/s之间

（3）布水支管的设计计算

a．布水支管数的确定

取布水支管的中心间距为0.3m，支管的间距数

n=L/0.3=22/0.3=73.3≈73个，则支管数n=2×（73-1）=144根

b．布水支管管径与长度的确定

每根支管的进口流量q=Qmax/n=0.015/144=0.000126m3/s,支管流v2=2.0m/s

则

D2=（4q/πv2）1/2

=[4×0.000126/（3.14×2.0）]1/2=0.0089m,取D2=10mm

校核支管流速：

v2'=4q/πD22=4×0.000126/（3.14×0.010）=1.61m/s,在设计流速1.5～2.5m/s之间，符合要求。

（4）出水孔的设计计算

一般孔径为9～12