皮革废水处理工程设计-毕业设计.doc

本科毕业设计(论文)题目 皮革废水处理工程设计 学院名称 化学与制药工程学院 专业班级 皮革09-2班 学生姓名 李汉松 导师姓名 王月霞 2013 年 6 月 12 日皮革废水处理工程设计作 者 姓 名 李 汉 松 专 业 轻化工程（皮革方向） 指导教师姓名 王 月 霞 专业技术职务 讲 师 目 录摘 要1第一章 绪论11.1选题背景11.2研究意义11.3制革废水的来源11.4废水特征21.5皮革废水的预处理21.5.1铬鞣废液预处理21.5.2含硫化物废水的预处理31.6废水综合处理41.6.1传统活性污泥法41.6.2氧化沟工艺41.6.3序批式活性污泥法(SBR)工艺51.6.4生物接触氧化法51.6.5生物膜法5第二章 设计资料及工艺的确定52.1设计规模52.2设计废水水质62.3设计出水水质62.4设计原则62.5工艺的比较与选择62.6工艺流程的确定102.7工艺流程说明11第三章 工艺设计123.1铬鞣废水的预处理123.1.1格栅123.1.2贮液池143.1.3反应沉淀池143.1.4铬泥池143.2格栅153.3预沉池163.4调节池173.5混凝沉淀池183.6氧化沟183.6.1氧化沟设计的一般要求183.6.2氧化沟设计193.7二次沉淀池213.7.1二次沉淀池设计的一般要求223.7.2二次沉淀池的设计223.8污泥池233.9脱水车间24第四章 污水处理厂高程布置254.1各构筑物水头损失254.2管道压力损失254.2.1从格栅到预沉池254.2.2从预沉池到调节池264.2.3从调节池到混凝沉淀池274.2.4从混凝沉淀池到氧化沟284.2.5从氧化沟到二次沉淀池284.2.6污泥从二沉池到调节池294.2.7从调节池到污泥池304.2.8从污泥池到脱水车间314.3高程的确定32第五章 污水处理厂的运行和管理335.1污水处理厂各处理单元的运行管理355.1.1格栅355.1.2预沉池355.1.3调节池375.1.4氧化沟375.1.5二沉池375.1.6加料间及脱水车间375.2管道阀门的运营管理与维护385.2.1有压液体输送管道的维护385.2.2无压液体输送管道的维护39第六章 投资预算及处理成本核算396.1工程投资估算396.1.1土建造价396.1.2废水处理厂设备费用估算406.2运行分析费用42第七章 污水处理厂区平面布置447.1废水处理厂位置447.2主要建筑物、构筑物布置447.3道路和管道布置457.4绿化45参考文献：46致 谢47摘 要随着环保问题的日益突出，污染处理已成为关乎本行业发展的重要因素。制革废水含有大量的铬， BOD和COD，固体悬浮物，硫化物和其他有害物质。若不经有效处理而排放会对环境造成严重污染。氧化沟是处理制革废水中最为常用的方法之一，它不仅处理水质的效果好，而且采用高效表面机械曝气机，可在不中断运行的情况下，在平台上维修机械设备，便于维护。本文简要介绍了皮革废水的来源，特点以及主要处理方法。并根据要求设计了包括预处理，物化处理和生物氧化处理的污水处理厂，污水处理厂采用氧化沟工艺。设计主要包括工艺流程中各个构筑物的尺寸的设计与核算，污水处理厂的平面布置和高程布置的计算与说明，污水处理厂的管理与维护，污水处理厂的工程预算和运行预算等。本设计最终出水水质达到国家污水综合排放标准(GB8978 1996)的一级标准。关键字：制革废水 污染处理 氧化沟ABSTRACTAs environmental issues becoming more and more prominent, pollution treatment has become an important factor in relation to the development of leather industry. Tannery wastewater contains large amounts of chromium, BOD and COD, suspended solids, sulfides, and other harmful substances. Discharging without effective handle would cause serious environmental pollution.Oxidation ditch is one of the most commonly used methods of tannery wastewater treatment. It has good treatment effect ，besides, its used of high-performance surface mechanical aerators cant be interrupted the case of running in the platform maintenance machinery and equipment，easy maintenance and management.This article briefly describes the source of tannery wastewater, characteristics and the main treatment methods, and designing a sewage treatment plant including pre-processing, chemical and physical treatment and biological oxidation treatment. Sewage treatment plant is used Oxidation ditch process. This design includes the size of each process design of structures and accounting, the calculation and description of layout and elevation layout, the management and maintenance, the project budget and operating budget of the sewage treatment plant.The final result water quality meets the national standard of Integrated Wastewater Discharge Standard (GB8978 - 1996).Key words：tannery wastewater; pollution treatment; oxidation ditch 47第一章 绪论1.1选题背景制革行业是我国轻工行业中的支柱产业，近年来，随着制革工业的快速发展，我国正在成为全球制革生产大国，以及皮革贸易最活跃、最有发展潜力的市场之一。我国现有制革企业近万家，每吨皮革所产生的废水大约为猪皮60吨，牛皮120吨，羊皮150吨，比日本和联邦德国的吨皮废水排放量30-50吨和20-30吨都多。我国年排放制革废水约7000多万吨，COD年排放量约为15万吨，BOD 8万吨，SS 12万吨，铬 3500吨，硫 5000吨。由于加工过程中需要添加多种化学品，从而使得排出废水pH变化范围大、色度高、污染物种类繁多、成分复杂，制革废水污染在轻工行业中排第三位，是目前工业废水处理的难点与焦点之一。我国的制革废水处理起步较晚，80年代中期才取得了突破性进展，经过近十几年的有益的探索和研究，已经找出了一条适合我国国情的道路，在治理技术上与国外的差距大量缩小，有的方面还处于领先水平。根据国家颁布的综合废水排放标准（GB89781996），中国制革工业的废水和污染物排放标准分为两级。一级标准用于新建、扩建和改建的制革企业，二级标准针对现有制革企业。1.2研究意义制革污水中的硫化物，铬，氯化物，油脂等会对人体和水体造成严重的危害。含硫废水排入江河湖海会使淡水鱼无法存活，土壤中含有大量硫化物后会导致农作物枯萎，而且硫化物在一定条件下会转化成毒性更强的硫化氢，硫化氢对神经系统危害极大，长期受硫化氢作用会导致头晕，恶心等病症；废水中的三价铬在一定条件下也会部分转变为六价铬，六价铬是世界卫生组织首批确认的致癌物之一，它对肝肾有毒，与皮肤接触会造成肾损伤和皮肤溃烂；含有大量中性盐的水长期用于农田灌溉会使土壤盐碱化等等。由此可见，制革废水一定要经过严格的工艺处理，达到标准后才可以排放，否则会对环境造成极大的破坏。1.3制革废水的来源皮革加工是以动物皮为原料，经化学处理和机械加工而完成的。在这一过程中，大量的蛋白质、脂肪转移到废水、废渣中；在加工过程中采用的大量化工原料，如酸、碱、盐、硫化钠、石灰、铬鞣剂、加脂剂、染料等，其中有相当一部分进入废水中。从皮革加工的工段来说，制革废水主要来自于准备、鞣制和其他湿加工工段。准备工段的废水主要来源于水洗、浸水、脱毛、浸灰、脱灰、软化、脱脂等，污染物包括血污，泥浆，蛋白质，油脂，中性盐，硫化物，石灰，碱及表面活性剂等，准备工段废水总量占总量的70%左右；鞣制工段的废水主要来自水洗、浸酸、鞣制，主要污染物为无机盐和铬，占废水总量8%左右；鞣后湿整饰工段主要来自水洗、挤水、染色、加脂、涂饰废水等，污染物为染料，油脂，有机化合物等，约占废水总量的20%。1.4废水特征制革废水具有水量大，水量和水质波动大，污染负荷重等特征。一般情况下，每生产一张牛皮耗水约1.01.2t，猪皮为0.30.5t，羊皮为0.20.3t。每吨原料皮到成品耗水60120t。制革生产中每天有5小时左右的排水高峰期，高峰期排水量约为日均排水量的24倍。由于原料皮的不同、加工工艺不同、成品的不同，污水水质差别很大，尤其是COD的差别，就山羊皮和绵羊皮而言，COD的差别都在18006100mg/l，制革生产中使用了大量的脱脂剂、加脂剂和表面活性剂，污水通过常规的曝气好氧活性污泥法进行处理，容易产生大量的泡沫，活性污泥会随着泡沫跑掉。所以，常规的曝气活性污泥法当用在制革污水的处理时，就需要对工艺进行适当的调整。 皮革污水碱性大，在准备工段碱性pH可达10左右，色度大，耗氧量高，悬浮物多，成分复杂、高浓度的有机物，其中含有大量石灰、染料、蛋白质、盐类、油脂、氨氮、硫化物、铬盐以及毛类、皮渣、泥砂等有毒有害物质。COD、BOD、硫化物、氨氮、是一种较难治理的工业废水。1.5皮革废水的预处理皮革废水的预处理主要包括铬鞣废液预处理和含硫化物废液预处理。1.5.1铬鞣废液预处理废铬液中Cr2O3质量浓度一般在25g/L，主要存在形式是碱式硫酸铬Cr（OH）SO4。加碱调节pH到8.08.5之间时，如果工艺合理精确，加酸后可配置成新的铬鞣液。铬鞣液的预处理包括碱沉淀法，循环法，萃取法，液膜法。下面介绍常用的碱沉淀法和循环法。碱沉淀法：铬化合物在水中的存在形式如下：Cr3+3OH-Cr（OH）3H+CrO2+H2O废铬液在酸性条件下以碱式硫酸铬存在，能溶于水。向此废液中加碱，使pH达到8.08.5之间时，可以产生Cr（OH）3沉淀。将沉淀分离后，加入强酸，能被还原成碱式硫酸铬，制成新的铬鞣液。使用的碱一般有NaOH、Ga（OH）2和MgO，NaOH碱性太强不容易控制，控制不当会使pH偏高。Ga（OH）2来源广，价格便宜，净化效果好，但沉淀难以纯化。MgO效果最好当价格较贵，在使用中收到限制。实际产生中很多厂家只是用价格便宜的石灰将铬分离沉淀出来，然后再将分离出的铬当做固体废弃物再处理，并没有加酸调制成新的铬鞣液。工艺流程图如图1-1： 铬废液 格栅 贮液池 加碱沉淀 受压器 过滤 沉淀 酸化 水洗 板框压滤 回收铬液 残渣图1-1 碱沉淀发处理铬废液工艺流程图循环法：循环法是指生皮经过浸水、浸灰、脱脂、软化和浸酸后，将皮移到专用的铬鞣区域进行铬鞣，铬鞣完后的废液，经过单独的排液系统到贮液池，然后将贮液池的废铬液做一定调整并补加铬粉制成新的铬鞣液，用于下一批铬鞣，如此则可以循环使用，彻底解决了铬污染的问题。工艺流程图见图1-2：铬废液 过滤器 贮液池 调节池 新的铬鞣液 固体废弃物图1-2 循环法处理铬废液工艺流程图1.5.2含硫化物废水的预处理制革在脱毛工序中会用到大量的硫化钠和硫氢化钠，造成硫污染，而生化处理所能承受的硫含量又较低，所以废水在综合处理之前必须除去大部分的硫化物。含硫化物废水的预处理有酸化回收法，催化氧化法和铁盐沉淀法。其中酸化回收法应用最为普遍，下面简单介绍酸化回收法的原理和工艺流程。向脱毛废液中加酸，使其pH达到4.04.3，产生硫化氢气体，利用负压抽硫化氢到碱液罐中，碱与硫化氢反应生成硫化钠。反应式为：Na2S+H2SO4H2S+Na2SO4H2S+2NaOHNa2S+2H2OH2S+NaOHNaHS+ H2O硫离子遇酸在pH为7时全部转化为硫化氢气体，pH在4.04.3是角蛋白的等电点范围，此时可以使角蛋白沉淀出来，回收粗蛋白，同时降低废水中的BOD和COD。工艺流程图如图1-3所示： 硫酸 滤渣回收粗蛋白脱毛废水 酸化 过滤 排入综合废水池 H2S 碱液池图1-3 酸化回收法处理含硫废水工艺流程图1.6废水综合处理1.6.1传统活性污泥法活性污泥法创建于1917年，是利用河川自净原理的人工强化高效处理工艺，已成为有机性污水生物处理的主体。在制革废水的处理中，活性污泥法的应用是相当普遍的，如西德的Warn制革污水处理厂，国内北京东风制革厂、常州皮革厂、哈尔滨制革厂等都采用活性污泥法，该法对生化需氧量去除率在90%以上，化学需氧量在60%80%之间。色度在50%90%之间，硫化物在85%98%之间。传统活性物泥法处理效率高，适用于处理要求高且水质相对稳定的污水，但它要求进水浓度尤其是有抑制物浓度不能高，而制革废水中的硫化物及铬在超过一定浓度时对生化有抑制，同时它不适应冲击负荷，需要高的动力和基建费用。1.6.2氧化沟工艺制革废水生物处理具有一定的特殊性，即冲击负荷大、含盐量高，又含有一定数量的难生物降解的有机物以及铬和硫化物带来的毒性问题。在诸多生物处理技术中，氧化沟因其停留时间长、稀释能力强、适宜于污染负荷低的废水处理、抗冲击负荷能力强的特点，被实践证明是目前较成熟的制革废水处理工艺。随着国家对环保问题的日益重视，制革行业将面临更加严峻的环保问题，排放标准将更加严格，如氨氮指标已列为某些地区的制革废水排放标准。氧化沟法是活性污泥法的一种变种。氧化沟处理制革废水，处理效果稳定，操作管理简单，运行成本较低，日益受到人们的重视。氧化沟有多种池型：Carrousel型、Orbel型、双沟型、三沟型。因而，氧化沟工艺在制革废水处理方面的优点更为突出，通过合理的设计及运行，氧化沟处理技术将会大规模地应用于制革废水处理中，江苏南京制革厂、浙江海宁制革厂、湖北十堰制革厂等均采用氧化沟技术，该法对有机物去除率为：BOD595%，COD约95%，硫化物99%100%，悬浮固体75%左右，石油类99%。1.6.3序批式活性污泥法(SBR)工艺SBR是近年来在国内外迅速发展起来的一种新工艺，其对有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞物质与水沉淀分离，废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。SBR工艺运行灵活，可以间歇运行，停产长达3个月后，重新启动SBR池时，污泥活性可很快恢复，该工艺十分适用中、小型制革企业的废水处理。目前，国内将SBR工艺列为废水处理中的重要工艺进行研究和应用。但SBR工艺尚处于发展完善阶段，SBR的兴起不过十几年的时间，许多研究还处于刚刚起步阶段，在基础理论研究方面存在着很多疑问，在工程应用方面缺乏科学、可靠的设计模式及成熟的运行管理经验，而SBR自身的特点间歇运行、自动化要求高，又增加了解决问题的难度和应用的局限性。1.6.4生物接触氧化法生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法处理工艺，又称为淹没式生物滤池。其具有以下特点：生物接触氧化池内的生物固体浓度(1020g/L)高于活性污泥法和生物滤池，具有较高的容积负荷（可达3.06.0kgBOD/(m3d)）；不需要污泥回流，无污泥膨胀问题，运行管理简单；对水量水质的波动有较强的适应能力；污泥产量略低于活性污泥法。1.6.5生物膜法生物膜法是使微生物群体附着在固体填料的表面，形成一层生物膜，并让它与废水接触，使废水净化的方法。根据废水与生物膜接触形式不同，将生物膜反应器分为生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。用于制革废水的生物膜法多是采用生物接触氧化并多与其他工艺结合起来。第二章 设计资料及工艺的确定2.1设计规模 根据制革厂排放的废水量，将废水处理厂的处理能力设计为Q=4000t/d，Qh=166.6m3/h，设计最大时处理能力Qh max=220m3/h。2.2设计废水水质 制革厂排出的废水经检测后确定其水质如表所示： 表2-1设计进水水质 （单位：mgL-1）项目PHCODBODS2-Cr3+SSNH3-N数值8103000120050-100502000602.3设计出水水质设计出水水质达到国家污水综合排放标准（GB89781996）一级标准。如下表 表2-2设计出水水质 （单位：mgL-1）项目PHCODBODS2-总铬SSNH3-N色度/倍数值69100301.01.57015502.4设计原则（1）符合国家、地方的法律、法规以及有关文件、业主的各项规定与要求。（2）采用先进实用和简便易行的工艺方法，达到废水处理工程投资省、占地少、运行管理方便、出水水质好的目的。（3）采用切实可行的技术手段，提高装备水平，以保证废水处理站运行可靠、经济合理。除去废水中较粗大的杂物，以防堵塞后续管道及水泵（4）遵循国家和地方的政策、法规。废水处理工程在建设过程中和投产运行后，保证系统安全、可靠地运行，无二次污染。（5）基建投资在满足工艺及工程要求的前提下应尽量节省，采用安全可靠、经济合理的处理方法。（6）严格执行国家有关工程建设规范，使（构）建筑物达到适用、经济、安全的目标。2.5工艺的比较与选择综合废水预处理工艺最常用的有混凝沉淀法、气浮法、过滤法及相关组合工艺。各种不同的物理化学技术正在被研究，为了能找到适合处理制革废水的技术。在这当中有混凝、絮凝、臭氧、反渗透、离子交换和活性碳吸附。混凝技术显然是用的最广泛的一种去除生产废水中的浑浊物的技术。混凝沉淀法具有过程简单、操作方便、效率高、投资少等特点。其基本原理是:在混凝剂的作用下,通过压缩微颗粒表面双电层、降低界面电位、电中和等电化学过程,以及桥联、网捕、吸附等物理化学过程,将废水中的悬浮物、胶体和可絮凝的其它物质凝聚成“絮团”；再经沉降设备将絮凝后的废水进行固液分离,“絮团”沉入沉降设备的底部而成为泥浆,顶部流出的则为色度和浊度较低的清水。通过混凝处理可除去部分与、色度、重金属、虫卵和有毒、有害的物质以及利用生化处理难以降解的有机物,为后续处理创造了有利条件,从而改善了出水水质。该处理过程操作简单、维护方便、自动化程度高、处理效果稳定且不易受到水温、气温和有毒物质影响。气浮法净化水处理技术是一种新型的水处理技术。其原理是将空气以微小气泡形式通入废水中，同时加入絮凝剂和浮选剂，使水中杂质、絮粒等细小悬浮物与气泡互相粘附，形成整体密度小于水的水-气-颗粒三相混合体系，依靠浮力上浮至水面，并被除去，实现固液分离，从而达到净化废水的目的。根据气泡产生的方式不同，气浮法可分为加压溶气气浮，叶轮散气气浮和射流曝气气浮等。现在最为常用的是超效浅层气浮和涡凹气浮。制革废水采用气浮操作可以起到给废水进行曝气的作用，去除制革废水中一部分硫化物、氨氮污染负荷，同时气浮出水含有一定量的氧，便于后工序的处理；出泥也含有一定量的氧，泥渣不易腐败。采用气浮法可以有效的去除制革废水中分散油、乳化油和溶解油，使上述油脂污染物经气浮操作从制革废水中浮于水面而得以去除。沉淀法、气浮法的处理效果与选用的设备、设计工艺参数、混凝剂的选择等因素有关。实践表明，废水经沉淀或气浮处理后，有利于二级生化处理。通过比较沉淀和气浮法的特性，他们各自的优缺点比较见下表：表2-3 沉淀法与气浮法比较处理方法优点缺点沉淀法1）处理方法成熟、稳定；2）电耗较低；3）操作较简单，人员要求低。 1）占地较大；2）污泥需及时浓缩、脱水；3）对冲击负荷和温度变化的适应能力差气浮法1）处理效果好；2）占地面积小；3）土建费用低；4）其SS、COD去除率微略高于沉淀法；5）更加节省化学药剂。1）设备费用较高；2）运行电耗高；3）钢结构易腐蚀，维修费用较高；生化处理常利用活性污泥法，其中又以SBR工艺和氧化沟工艺最为常用。SBR法即间歇式活性污泥法。这是一种近几年来发展起来的活性污泥法的新型运行方式。由于该工艺不设二次沉淀池，曝气池兼具二沉池功能；不设污泥回流设备；SVI值较低，不易产生污泥膨胀；污染物去除率高且易于管理等优点，在城市污水处理和轻工等行业的废水处理中逐步被推广使用11。由于皮革生产过程是按批次生产,而非连续的流水线生产,因此其废水的水质水量随时间的变化很大。在不同的时段,其水质差别很大,流量的不均匀系数在1.7左右。这要求污水处理系统必须具有足够的耐污染冲击负荷性能和耐水力冲击负荷性能。SBR反应池是在非稳定条件下运行,反应池内生物相复杂,微生物种类多,特别是在运行初期,反应池内氧浓度低,一些兼氧性细菌通过厌氧消化和不完全氧化过程,把部分难降解物质转化为可降解物质。微生物在运行过程中经历厌氧、缺氧和好氧阶段,通过多种渠道进行代谢,使有机物降解更完全。主要特点如下:(1)构筑物少,可省去初沉池;无二沉池和污泥回流系统。与其它生化处理法相比,基建和运行费用低，维护管理方便；(2)SBR的进水工序均化了污水逐时变化的水质、水量；(3)SBR工艺在时间上是理想的推流过程,在空间上是完全混合式,因此耐冲击负荷；(4)污泥的SVI值较低,一般不会发生污泥膨胀；(5)运行方式灵活,可同时实现对氮磷的去除；(6)SBR工艺的沉淀过程是在静止的状态下进行,处理水质优于连续式活性污泥法；(7)运行操作、参数控制易实施自动化管理。氧化沟是活性污泥法的一种改型,其曝气池呈封闭的沟渠型,污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动,因此又被称为、环形曝气池、无终端的曝气系统。氧化沟通常在延时曝气条件下进行污水处理,这时水力停留时间长、有机负荷低。制革废水具有高色度、高SS、高pH、高毒物、高盐度、高有机物浓度等特点，在一天中废水排放极不均衡，水量、水质变化很大。除氧化沟外，目前尚未有运行较为可靠稳定的生物处理工艺。制革废水生物处理具有一定的特殊性,即冲击负荷大、含盐量高,又含有一定数量的难生物降解的有机物以及铬和硫化物带来的毒性问题。在诸多生物处理技术中,氧化沟因其停留时间长、稀释能力强、适宜于污染负荷低的废水处理、抗冲击负荷能力强的特点,被实践证明是目前较成熟的制革废水处理工艺。许多工程经验证明:氧化沟工艺对Cr3+、硫化物的预处理要求不是很高。从设计的氧化沟的运行效果来看,只要有足够的水量、水质调节时间,保证进氧化沟的S2-浓度低于100-150mgL-1、Cr3+浓度低于10mgL-1,经生物驯化、适应,系统均能正常运行,氧化沟工艺对COD、S2-的去除率能达到87%、99%。氧化沟工艺处理制革废水，污泥负荷控制在0.06-0.09kgBOD/(kgMLSSd)之间，污泥浓度控制在3-4g/L之间，工作水深3-4.5m，采用机械曝气。考察实际工作中氧化沟去除有机物的性能特征，综合评价如下。处理机理的特征进入氧化沟的水量、水质变化即使很大，处理效果也很稳定。氧化沟内水温降至5时，也能保持BOD的去除效率。制革废水氨氮含量高，有机负荷低，处理过程中易发生硝化反应，未硝化的氮化合物会使处理水的COD偏高。氧化沟内溶解氧沿水流方向存在浓度梯度，因此可以脱去污水中部分氮。活性污泥在二沉池中沉降速度较慢，但絮凝性良好，处理水透明度好，出水略带浅黄色，COD可稳定达到100 mgL-1以下。维护管理方面的特征：氧化沟工艺流程简单，又能在水质水量变化时稳定运行，产泥量少，维护管理工作要比其他工艺少；氧化沟内的污泥量多，容易克服突发故障的影响，污泥活性也容易恢复；氧化沟可通过改变曝气机运行台数、运行时间和转速、方向等条件，以便控制沟内溶解氧，操作十分灵活。设计方面的特征：设计计算供氧量应包括硝化需氧量，这样可以提高出水水质；设计曝气机时应选择能适应改变台数、间歇运行等方式；设计氧化沟前置选择器停留时间约在1h左右（包括回流量）；氧化沟设计时MLSS不宜取值太高，实际运行中很少超过4g/L。严寒地区设计氧化沟时，宜选用高的污泥浓度（4g/L以上）和低的有机负荷，同时利用曝气机和水下推流器结合运行的方式，加深氧化沟的深度，减少氧化沟的散热面。另外，氧化沟应尽量建在地面以下，用地温保温或局部封盖，等等。SBR工艺和氧化沟工艺的对比如表2-4所示：表2-4 SBR工艺与氧化沟工艺的比较处理方法优点缺点SBR工艺1）不需要二沉池和污泥回流，工艺简单，基建费用低，占地面积小；2）时间上具有理想的推流式反应器的特征；3）理想的静态沉淀，泥水分离效果好；4）污泥沉降性能好，能够抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀；5) 适应水质、水量的变化，耐冲击负荷；6）有脱氮除鳞的功能。1）连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池；2）对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁；3）无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求；4）设备的闲置率较高；5）污水提升水头损失较大；6）如果需要后处理，则需要较大容积的调节池。氧化沟工艺1）技术针对制革废水的特点，实用性强；2）处理效果稳定性好，能够做到长期稳定运行；3）可操作性强，维护管理高，设备可靠，维修工作量少；4）工程投资和运行费用相对较低。5）简化了预处理，具有推流式流态的特征；6）流程简单，占地面积小。1）转刷式曝气引起的水温损失较大,在北方寒冷地区使用时必须考虑增加防冻措施,从而会增加造价；2）设备利用率低；3）沟的污泥浓度相差大、容积利用率低；4）除磷效率不高等。考虑进出水水质、污水厂的规模、处理效果、综合运行费用、操作人员要求、投资等各方面因素，本设计中废水预处理采用混凝结合气浮的工艺，废水综合处理采用氧化沟法。2.6工艺流程的确定 根据以上分析,本设计采用氧化沟工艺。处理工艺流程图如图2-1所示：综合废水隔栅预沉池氧化沟污泥浓缩池污泥脱水机房污泥外运调节池二沉池出水回流污泥混凝沉淀池含铬废水经处理后图2-1 废水处理工艺流程图2.7工艺流程说明加强了废水的预处理，强化的机械细格栅、加药脱硫、沉淀池工序，调节池内设置预曝气等，提高了固液分离效率，降低进入生物处理的负荷。生物处理采用氧化沟工艺，氧化沟对COD，BOD和S2-的去除率分别可达到87%，、95%和99%。处理效果稳定，抗冲击强，操作管理和维护简单。废水从车间经明沟流至中和调节池，由于制革工艺中浸灰脱毛、去肉等工艺会产生大量的毛发、肉渣、革屑等大颗粒悬浮固体，所以在进入调节池前，先经过格栅处理，以除去粗大固形物，作提升泵防堵塞处理。从格栅出来的出水进入预沉池，用以处理掉一些悬浮有机物。进入调节池后，对废水作适当的调节，然后用泵泵入气浮池，同时加入混凝剂铁盐（Fe2+）进行混凝反应，使细小颗粒絮凝成较大的絮凝体以吸附、截留气泡，加速颗粒上浮。之后流入斜板沉淀池，进行固液分离，污泥由污泥泵抽至污泥浓缩池，上清液进入出水堰，流入氧化沟。进入氧化沟后的废水通过污泥的降解，有机物得到消化，一般在氧化沟中COD的去除率可以达到90%以上，出水COD浓度可接近排放要求。氧化沟出水流入二沉池，根据实际情况适量加药处理后可达到排放标准，达标废水流入标准排放口，然后就近流入河道。污泥处理：氧化沟法处理废水，大部分污泥可内回流，所以剩余污泥量较少。但物化污泥量较大，需由污泥泵抽至污泥浓缩池，经初步浓缩后通过螺旋泵压入板框压滤机脱水处理。脱水后干泥外运填埋处置或送锅炉房与煤渣混合后焚烧。压滤水回调节池。将剩余污泥排入调节池，利用调节池的预曝气系统，使具有吸附性的污泥和废水中的有机物充分接触并产生絮凝反应，然后进入初沉池进行固液分离，这样将剩余污泥排入调节池可以提高初沉淀效果10%左右。溶蚀，处理系统污泥排放可以集中在初沉池排出，降低了剩余污泥的含水率，使剩余污泥减量，有利于污泥处理。第三章 工艺设计3.1铬鞣废水的预处理铬鞣废液的预处理采用碱沉淀法。铬鞣废液中的铬主要以碱式硫酸铬存在，pH为4左右，呈稳定的蓝绿色。当加入碱后，调整pH至8.08.5，会产生氢氧化铬沉淀。处理工艺如图3-1所示：含铬废水格栅贮液池反应沉淀池铬泥池泥饼外运图3-1 铬鞣废水预处理工艺流程图3.1.1格栅主要功能是除去废水中较粗大的杂物和毛发，以防堵塞后续管道及水泵。根据对水质的处理要求，选用栅格间隙为e=1mm，栅前水深h=0.15m，安装角度60。水过格栅的流速一般为0.51.0m/s，在此将流速设为v=0.6m/s。铬鞣废水以总废水量的10%计算，则流量QQ=0.0046m/s （3-1）考虑到制革废水水量不均，取安全系数k=5 Qmax=0.00465=0.023 m/s（3-2）格栅条的间隙数N N= （3-3）N=237.7取格栅间隙数设计为240栅槽的宽度BB=（N-1）S+eN （3-4） 设计栅条的宽度S=2mm，B=2390.002+2400.001=0.71m取栅槽的宽度为0.8m。进水渠至格栅槽的渐宽部分长度L1设进水渠的宽度为B1=0.4m，渐宽部分的角度为20，L1= （3-5）L1=0.55m取进水渠到栅槽的长度为0.60m。栅槽至出水渠的渐窄部分长度L2L2=0.30m取栅槽至出水渠的长度为0.45m。通过格栅的水头损失H1H1= （3-6）设计采用锐边距形断面栅条，形状系数a=2.42，截污后水头损失增大倍数k=3。代入计算：H1=0.29m取水头损失的高度为0.3m。栅后槽的总高度H设计栅前渠道超过H2=0.3m，H=H1+H2+h （3-7）H=0.3+0.3+0.15=0.75m取栅后槽总高度为0.6m。每日栅渣量W取w=0.075(每立方米废水产生的渣量)W=wQK/1000 （3-8）W=0.0754005/1000W=0.150.2经计算，宜采用人工清渣。根据以上计算，格栅选用型号为GX-800的不锈钢旋转细格栅，栅格间隙为1mm，宽度0.8m，功率为0.75kW。格栅安装角度60，格栅井的构造为2.85m1.0m0.8m，地下式钢砼结构。格栅采用人工清渣。3.1.2贮液池贮液池主要用于贮存含铬废水，同时调节水量。设贮液池的停留时间为6h，V=Q241.3/6=130将贮液池的有效水深设为h=3m，超高0.5m则贮液池的表面积SS=43.3m（3-9）设贮液池的长宽比为2.5，则贮液池的宽BB=4.15m （3-10）取贮液池的宽为4.2m贮液池的长L=2.5B=10.5m贮液池的尺寸为10.5m4.2m3.0m，超高0.5m，砖混结构。经校核，10.54.23=132.3130，满足要求。配套设备：耐腐自吸泵两台，一备一用，泵流量Q=15m/h，扬程H=12m，功率N=1.5kW。3.1.3反应沉淀池设计反应池为4格，与沉淀池合建，池内设有机械搅拌设备，采用连续处理方式。单个尺寸：1.6m1.6m，有效水深3m，超高0.3m。反应时间：2.5h，投加石灰调节pH到8.5.沉淀池尺寸为7.0m4.0m3.0m，沉淀时间：3.0h，上清液排入综合处理管道，铬泥排至铬泥池。配套设备：JBF搅拌机两台，功率1.5kW，转速为30r/min。3.1.4铬泥池有效容积27m，砖混结构。设计尺寸为4.0m3.0m2.5m，超高0.5m。滤液返回铬废水贮存池。配套设备：箱式压滤机1台，F=20，N=1.2kW；2寸螺杆泵1台，功率N=2.2kW。3.2格栅主要功能是除去废水中较粗大的杂物和毛发，以防堵塞后续管道及水泵，减轻后续生物处理的负荷，保证废水处理系统能正常运行。由于废水在入排水系统前已经经过粗格栅的过滤，此时废水的杂质和毛发等污染相对较轻，但为安全起见，还是设了一道细格栅以保证进入调节沉淀池的水质。根据对水质的处理要求，选用栅格间隙为e=5mm，栅前水深h=0.15m，安装角度60。水过格栅的流速一般为0.51.0m/s，在此将流速设为v=0.6m/s。流量Q=0.0463m/s （3-11）Qmax=0.04631.3=0.06（3-12）格栅条的间隙数NN=（3-13）N=124.1在此取间隙数设计为125栅槽的宽度BB=（N-1）S+eN （3-14）设计栅条的宽度S=3mm，B=1240.003+1250.005=0.997m取栅槽的宽度为1.0m。进水渠至格栅槽的渐宽部分长度L1设进水渠的宽度为B1=0.4m，渐宽部分的角度为20，L1=（3-15）L1=0.82m取进水渠到栅槽的长度为0.85m。栅槽至出水渠的渐窄部分长度L2L2=0.41m（3-16）取栅槽至出水渠的长度为0.45m。通过格栅的水头损失H1H1=（3-17）设计采用锐边距形断面栅条，形状系数a=2.42，截污后水头损失增大倍数k=3。代入计算：H1=0.0578m取水头损失的高度为0.06m。栅后槽的总高度H设计栅前渠道超过H2=0.3m，H=H1+H2+h=0.3+0.057+0.15=0.507（3-18）取栅后槽总高度为0.6m。每日栅渣量W取w=0.075m3/103m3W=wQK/1000 （3-19）W=0.07540001.3/1000W=0.390.2经计算，宜采用机械清渣。根据以上计算，格栅选用GX-800不锈钢旋转细格栅，栅格间隙为5mm，宽度1.0m，功率为0.75kW。格栅安装角度60，格栅井的构造为2.85m1.1m1.0m，地下式钢砼结构。格栅机械式自动清渣。格栅设计流量Q=280m/h。3.3预沉池预沉池的主要功能是沉淀粒径较大的SS和胶体物质。沉淀池设计一座，平均停留时间3h。沉淀池设为平流式沉淀池。根据Qh max=220m3/h，可以计算出沉淀池的理论容积VV=Q3=2203=660 （3-20）设计沉淀池的长宽比以35为宜，有效水深一般为2.54m，超高为0.21.0m。设沉淀池的有效水深为3.0m，则沉淀池的表面积A=220.0（3-21）设长宽比为3.5，则沉淀池的宽度BB=7.9m （3-22）沉淀池的长度LL=27.8m （3-23）在此将沉淀池的尺寸设计为30.0m8.0m，有效水深3.0m，超高0.5m。经校核，V=30.08.03.0=720m660m，满足要求。预沉池为平流式沉淀池，在进水处设有进水槽。预沉池采用溢流式入流装置，并设有孔整流墙（穿孔墙）。预沉池的污泥斗斗口尺寸为长L=8.0m，宽B=5.0m，斗底尺寸为长L=2.0m，宽B=1.0m，污泥斗高度H=0.7m。预沉池池体为钢筋混凝土结构。沉淀池配套设备：行车刮泥机两台，宽8.0m。功率N=4.8kW；AS40-2CB排泥泵2台，Q=120m/h，扬程H=11m，功率N=8.0kW。3.4调节池调节池的主要功能是调节水质和水量。调节池的平均停留时间设为10h。由Qh max=220m3/h，V理论=Q10=2200m。设调节池的有效水深h=3.5m，则可以计算出调节池的理论表面积AA=628.6（3-24）将调节池的长宽比设为2.5，则可以计算出调节池的宽度BB=15.9m（3-25）调节池的长度LL=39.5m（3-26）在此，将调节池的尺寸设计为42.0m16.0m，有效水深3.5m，超高0.6m。经校核，V=42163.5=2352m2200m，满足要求。调节池建为钢硂结构。调节池末端投加FeSO4，FeSO4的配置浓度为15%，投加量为250mg/L，即0.25kg/m，按166.6m/h计算，每小时理论投加量为273.9L，实际投加280L。按经曝气反应后由泵提升进混凝沉淀池，曝气强度25m/min。调节池配套设备：正常运行无堵塞潜污泵两台，型号WQ2260-425，Q=150m/h，H=10m，N=7.5kW，备用无堵潜污泵1台，型号WQ2210-423，Q=100m/h，扬程H=15m，功率N=5.5kW；三叶罗茨风机2台（一用一备），型号3L52WC，Q=25.4m/min，N=30kW；FeSO4配置及投加系统一套。3.5混凝沉淀池混凝沉淀池的主要功能是去除废水中大部分SS和胶体物质。混凝沉淀池的设计水力负荷为1.0m/（h），停留时间t=3.0h，采用周边进水周边出水辐流式。混凝沉淀池的理论容积V=Qt=2203.0=660m。设混凝沉淀池的池壁有效水深为3.6m，则可以计算出池的表面积AA=183.3m（3-27）池的直径DD=2=2=15.3m（3-28）在此将混凝沉淀池的尺寸设计为D=16m，池壁有效水深h=3.6m，超高0.3m。经校核，V=3.14h=723m660m，满足要求。混凝沉淀池设为钢硂结构，池内设置中心传动刮泥机，污泥重力排至污泥池。混凝沉淀池配套设备：中心传动刮泥机一台，直径D=16.0m，线速度23m/min，功率N=0.75kW；PAC投加装置一套；PAM投加装置一套。3.6氧化沟氧化沟的功能主要是降解废水中有机物和氨氮等污染物质。氧化沟的工艺设计应从它的整个组成系统来考虑。这个系统主要包括氧化沟和二次沉淀池，两者构成了污染物质生化转化的主要过程。其次还要考虑供氧设备和污泥回流设备。氧化沟工艺设计主要包括曝气池容积和构筑物尺寸的确定以及供氧设备的设计两大分。3.6.1氧化沟设计的一般要求氧化沟宜用于要求出水水质较严或有脱氮要求的废水处理厂；氧化沟的直线段长度不得小于12m，氧化沟的宽深比为1.52.0.采用曝气转刷时有效水深为2.63.5m，采用曝气转碟时长宽比为3.04.5m，表面曝气时，长宽比为3.05.0m，当同时配有搅拌设备时，水深还可以加大。所有氧化沟超高不小于0.4m。两组以上的氧化沟并联运行或采用交替式氧化沟时，必须设进水配水井，其中可设配水堰