日处理1200立方米印染废水工程实例.doc

日处理1200立方米印染废水工程实例 保定某毛毯纺织有限责任公司主要产品为日用毛毯，产品出口南非、东南亚等国。其生产废水主要来自印刷版冲洗、及毛毯漂洗等工序。处理后出水水质达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)3中级标准。现将设介绍如下：1、工程设计1.1 设计水量处理水量：1200m3/d。处理能力：50m3/h(以24h计)。1.2 处理水质 进水水质：pH=56.5，(CODcr)= 600800mgL，(BOD5)=100400 mgL，(SS)100200 mgL，色度100400倍。出水水质：执行纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)3中级标准：(CODcr) 100 mgL，(BOD5) 25 mgL，(SS) 70 mgL，色度40倍。1.3 工艺流程废水处理工艺流程见图1。图1 印染废水处理工艺流程1.4 主要构筑物设计说明1.4.1格栅 项目废水中含有大量的棉线纤维及颗粒漂浮物等杂物，设计粗细两级格栅，可过滤并清除大部分的杂物，保护后面的机泵正常运行。1.4.2废水调节池 项目废水来水呈峰、谷不均匀状态，污水pH偏酸性。因此设计两个均质调节池，在调节水量变化的同时也可以通过加碱调节水的pH值，保证后续处理工艺的顺利进行。调节池内安装两台高速潜水推流器。停留时间：6h。1.4.3一沉池 项目染料为阳离子染料，设计废水脱色放在生化处理的前面，采取加药絮凝沉淀的方式脱色、絮凝反应同时完成，同时可去除水中部分的色度、COD和SS等污染物。一沉池入口处投加硫酸亚铁作为脱色反应的絮凝剂。脱色效果在pH在8.59之间时最为明显。一沉池安装行车式挂泥机一台。停留时间：2.8h。1.4.4水解酸化池 印染废水中含有高分子有机物较难直接被好氧微生物降解，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。在水解酸化阶段，通过缺氧降解，使水中大分子有机物分解为易生化的小分子有机物，从而提高废水的可生化性，保证后续生化处理效果。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。厌氧池DO浓度控制在0.5 mg/l以下。设计停留时间：11.96h。1.4.5 活性污泥池 采用微孔曝气头曝气，使好氧菌能够得到足够的氧气利用废水中的有机物进行新陈代谢，去除水中的污染物质。同时曝气可以使池内水和微生物充分接触，保证污染物去除率，好氧池内DO浓度控制在2mg/l左右。好氧池内安装微孔曝气头，设计风机风量为：11kw，11.15m3/min(一备一用)好氧池停留时间：20.31h。1.4.6 二沉池 二沉池同一沉池一样设计为平流式，安装行车式吸泥机一台。好氧池内出水自流入二沉池，*重力沉降作用实现泥水分离，上清液通过溢流堰进入中间水池。沉淀出的污泥在吸泥机作用下流入污泥池，然后由污泥泵回流入好氧池，以维持好氧池中的污泥浓度。二沉池停留时间：3.2h。1.4.7 氧化塘 氧化塘是一种利用水体自净能力的生物处理构筑物。主要利用菌藻共生的作用处理水中的有机污染物。塘中的异氧型细菌将水中的有机物降解成二氧化碳和水，同时消耗水中的溶解氧；塘中的藻类则利用太阳能进行光合作用，以二氧化碳中的碳为原料，合成自身的有机体并释放出氧气。废水经过氧化塘的稳定处理，可确保达标排放。塘内安装增氧机以提高氧化塘的处理效果。设计停留时间为：57.70h。1.5主要设备主要构筑物和设备见表1、表2。表1 主要构筑物名称数量规格(m)备注调节池215102砖混一沉11542砖混水解池31952砖混活性污泥池31511.52砖混二沉池11652砖混中间水池1582砖混污泥池1553.9砖混氧化塘132.64.53.9砖混表2 主要设备名称型号数量(单机)有效功率高速潜水推流器GQT02232552.2KW行车式吸泥机2罗茨鼓风机SSR150211KW带式压滤机1增氧机22.22.工程调试及运行2.1 絮凝脱色实验控制车间内废水出水pH在6.5左右，通过实验硫酸亚铁在pH为8.510.0之间时对这种阳离子染料的脱色效果最为明显。调节pH加碱量在0.1g/ m3左右，絮凝脱色加药量为0.2g/m3。 2.2 活性污泥培养 活性污泥的培养采用接种驯化法，接种污泥取自城市污水处理厂的脱水污泥，厌氧水解酸化池和好氧活性污泥池中所接种污泥量共50000kg，含水率76。由于活性污泥池进水所含氨氮及磷的量较低，因此在投加干污泥数日后，即按m(BOD5)：m(N)：m(P)=100：5：1的比例投加尿素和过磷酸钙以补充氮源和磷源。 驯化开始时，在3个活性污泥氧化池中分别注人23池清水，其余为生产废水，进行连续鼓风闷曝。当3个反应池内均出现少量活性污泥絮绒体时，即进人下一个周期运行。 投人废水占总进水量比例由30逐渐提高至100，使微生物缓慢适应处理的水质。厌氧水解酸化池培菌与生物接触氧化池类似，区别在于厌氧水解酸化池要求厌氧条件，微生物和污水能充分接触。大约经历1.5个月的时间，培菌结束，经生物镜检，好氧池中可以明显观察到存在大量的固着型纤毛类原生动物，如钟虫、盖纤虫和菌胶团，污泥沉降比达到35左右。2.3运行效果 废水经过2个多月的调试，各项出水指标均达到纺织染整工业水污染物排放标准(GB4287-92)3中级标准要求。并于2005年 6月通过当地环保部门验收。各处理构筑物处理情况见表3。 表3 各处理构筑物处理情况一览表(mg/l)构筑物名称项目名称一沉池水解酸化池活性污泥氧化池好氧塘出水pH数值7.0去除率COD数值75060060035035080805050去除率20427737.5SS数值2002020去除率90色度数值4001501503030去除率62.580 2.4主要经济技术指标(1)顿水投资 本工程建设投资总额为 118.7万元，吨水投资906元。详见表4，其他诸如污水处理站引水管路、管理费、税费不包括在总投资内。表4 工程造价估算表分类序号名称造价(万元)备注土建部分1调节池084525 m3(利用原有)2水解、接触氧化池503132m3(利用原有)3一沉池037234 m3(利用原有)4二沉池056350m3(利用原有)5中间水池025156 m3(利用原有)6污泥池028175m3(利用原有)7氧化塘7.004386 m3(利用原有)8脱水机房1220 m39操作间1220 m31670设备部分1高速潜水推流器15*44台2活性炭滤塔用提升泵04*2二台(一备) 3污泥泵02一台4SSR罗茨鼓风机7*2二台5活性矿物质填料9750 m36行车式刮泥机17二台7DYQ500D压滤机12一台8增气机4一台9加药系统15*2二套10管道、管件及材料20流量计、阀门、管道11电所控制、保温10 12化验仪器05 8350技术服务1设计费450 2调试及培训250 3综合取费3.50 10.50总计108.7万元(计吨水投资906元)。6注：以上费用没有考虑引水管网费用。(2)运行分析序号项 目费用(元/m3)备 注1人工费0.042人,700元/(月.人)。2电 费0.26616.8kWh/d，0.5元/kWh。3药 费0.20加药0.1，2元/kg。合 计运行成本：0.50元/m33讨论1、本染色废水处理系统设计科学、合理，充分考虑了乡镇企业的现状，运行管理简单，方便。2、本工艺相对其它处理而言，投资少，运行费用低。因为出水要求高，单纯物化法难以达到排放标准，只能做生物二级处理，这样一来投资势必要成倍增加。通过科学合理安排，既达到环保目的，又最大程度上节约资金，本处理工艺可以说是最为可行的方案之一。溶气气浮的分类及设计原理溶气气浮（DAF）是气浮的一种，它利用水在不同压力下溶解度不同的特性，对全部或部分待处理(或处理后)的水进行加压并加气，增加水的空气溶解量，通入加过混凝剂的水中，在常压情况下释放，空气析出形成小气泡，粘附在杂质絮粒上，造成絮粒整体密度小于水而上升，从而使固液分离。 溶气气浮（DAF）适用于处理低浊度、高色度、高有机物含量、低含油量、低表面活性物质含量或具有富藻的水。相对于其它的气浮方式（详见附录1），它具有水力负荷高，池体紧凑等优点。但是它的工艺复杂，电能消耗较大，空压机的噪音大等缺点也限制着它的应用。1 分类（type）根据不同的划分原则，DAF可以有不同的分类。11 根据气泡从水中析出时所处压力的不同，可分为真空式气浮法与压力溶气气浮法两种。前者利用抽真空的方法在常压或加压下溶解空气，然后在负压下释放微气泡，供气浮使用；后者是在加压情况下，使空气强制溶于水中，然后突然减压，使溶解的气体从水中释放出来，以微气泡形式粘附上絮粒，一起上浮。111 真空式气浮池，虽然能耗低，气泡形成和气泡与絮粒的粘附较稳定；但气泡释放量受限制；而且，一切设备部件，都要密封在气浮池内；气浮池的构造复杂；只适用于处理污染物浓度不高的废水（不高于300mg/l），因此实际应用不多。112 压力溶气气浮法是目前国内外最常采用的方法，可选择的基本流程有全流程溶气气浮法、部分溶气气浮法和部分回流溶气气浮法三种。1121 全流程溶气气浮法全流程溶气气浮法是将全部废水用水泵加压，在溶气罐内，空气溶解于废水中，然后通过减压阀将废水送入气浮池。流程图见图1。它的特点是：溶气量大，增加了油粒或悬浮颗粒与气泡的接触机会；在处理水量相同的条件下，它较部分回流溶气气浮法所需的气浮池小。全部废水经过压力泵，所需的压力泵和溶气罐均较其他两种流程大，因此投资和运转动力消耗较大。1122 部分溶气气浮法部分溶气气浮法是取部分废水加压和溶气，其余废水直接进入气浮池并在气浮池中与溶气废水混合。它的特点是：与全流程溶气气浮法所需的压力泵小，因此动力消耗低；气浮池的大小与全流程溶气气浮法相同，但较部分回流溶气气浮法小。1123 部分回流溶气气浮法部分回流溶气气浮法是取一部分处理后的水回流，回流水加压和溶气，减压后进入气浮池，与来自絮凝池的含油废水混合和气浮，流程见图2。它的特点是：加压的水量少，动力消耗省；气浮过程中不促进乳化；矾花形成好，后絮凝也少；气浮池的容积较前两种流程大。现代气浮理论认为：部分回流加压溶气气浮节约能源，能充分利用浮选（混凝）剂，处理效果优于全加压溶气气浮流程。而回流比为50%时处理效果最佳，所以部分回流（回流比50%）加压溶气气浮工艺是目前国内外最常采用的气浮法。12 根据气浮池中微气泡污泥层（床）有无过滤作用及水的不同流态分为：早期DAF、普通DAF和紊流DAF。（具体内容见附录3）2 设计原理（design principal）DAF一般设置在生物处理单元之前，物理处理单元之后，习惯上将其归为物理处理单元。若设为两级浮选，为了方便节约，平面布置时常将一、二级浮选池并列，一、二级浮选池是约有500mm左右的液位差保证污水从一级浮选池流动到二级浮选池，而取消提升泵达到节能效果。体现在竖向布置上，即在设计、施工时必须严格控制刮渣机拖架(板)、可调节堰和除渣槽顶的标高，这一点非常重要，是关键因素之一，否则会严重影响气浮效果(泡沫层无法用机械方法撇除)，这也正是必须采用可调节出水堰的原因所在。图2 两级浮选池工艺流程图DAF主要由空气饱和设备（也称压力溶气系统）、空气释放设备（也称溶气释放系统）和气浮池（也称气浮分离系统）等组成。目前,溶气气浮工艺的设计和最佳操作的确定，需要依靠中试和经验。以下，根据各种应用中总结出的经验，分别介绍各个组成部分的设计原理。21 压力溶气系统（包括压力溶气罐、空压机、水泵及其附属设备）211 溶气系统占整个气浮过程能量消耗的50%，溶气罐价值占工厂总基建投资的12%，因此优化溶气系统的设计对缩小气浮操作费用是很重要的。溶气罐多为园筒形,立式布置,容积按废水停留时间253min计算，罐中可装设有隔板，瓷环之类，也有用空罐的。因为溶气罐内水、气相混合，所以一般按压力容器进行设计，罐顶设自动排气阀或罐底设自动减压阀平衡压力，罐内压力一般控制在0.45MPa左右为宜，据此可以确定提升泵、回流泵和空压机的参数。在国外的设计资料和文献中，认为气水停留时间越长，溶气效率越高。这样就使得溶气罐的体积显得庞大，停留时间有时长达35min。国内的研究证实了液膜阻力控制着溶气速率，认为停留时间越长，溶气效果越好的观念不符合实际，因此国内设计参数不同于国外，是以预定的溶气效率为设计指标，以液相过流密度和液相总容量传质系数为参数。所有研究都表明有填充床的溶气罐比没有填充床的有效，其效率最高可达到99%，但在实际运行中，经常需对溶气罐进行内部检查，因而在很多溶气气浮工艺中常选用没有填充床的系统，而且大部分无填充床的溶气罐常配有内部的或外部的喷射器以提高溶气效率。212 加压溶气法有两种进气方式，即泵前进气和泵后进气。第一种是泵前进气，流程图见图3。当空气吸入量小于空气在该温度下水中的饱和度时，由水泵压水管引出一支管返回吸水管，在支管上安装水力喷射器，废水经过水力喷射器时造成负压，将空气吸入与废水混合后，经吸水管、水泵送入溶气罐。这种方式省去了空压机，气水混合效果好，但水泵必须采用自引方式进水，而且要保持lm以上的水头，其最大吸气量不能大于水泵吸水量的10%，否则，水泵工作不稳定，破坏了水泵应当具有的真空度，会产生气蚀现象。 第二种是泵后进气，流程图见图4。当空气吸入量大于空气在该温度下水中的饱和度时，空气通过空压机在水泵的出水管压入，但也不宜大于水泵吸水量的25%。这种方法使水泵工作稳定，而且不必要求在正压下工作，但需要由空气压缩机供给空气。为了保证良好的溶气效果，溶气罐的容积也比较大，一般需采用较复杂的填充式溶气罐。图3 泵前进气流程图 图 4 泵后进气流程图 213 空气注入量的调节是浮选操作的另一关键因素，一般随选择的溶气压力或回流比而变。实验也表明出水质量仅依赖于引入系统的空气总量(气泡尺寸一致时)，而与单独压力或回流比无关。要根据污水水质、浮选（混凝）剂和减压释放器的类型经反复实践而定。214溶气罐内水位高低是影响气浮效果的重要因素。水们南宁市，缩小了水气接触部分的窖，溶气效果不好；水位太低则缺乏必要的缓冲水深，气体会穿过水层进入气浮设备形成大气泡，气浮效果也不佳。推荐水位控制在罐内1/31/4左右。215 溶气罐内的压力是影响气量的重要因素。一般情况下，压力高，则溶气多，在空压机加气方式中，溶气罐内的压力是由空压机气压和水泵共同决定的。在正运转时，首先要保证足够的水压，但水压和气压又要基本相当。在采用水射器加气的方式中，保证溶气罐压力的关键是采用合适的水泵，一般水泵压力应在保证额定流量的前提下大于0.3Mpa，溶气罐压力调整可通过调节溶气罐出水阀、水泵出水阀、回流控制阀进行。216根据中华人民共和国国家标准室外排水设计规范第8.2.7条 溶气罐的设计应符合下列要求：一、溶气罐工作压力宜采用300500kPa（约为35kgf/cm2）；二、空气量以体积计，可按污水量510%计算；三、污水在溶气罐内停留时间应根据罐的型式确定，一般宜为14min，罐内应有促进气水充分混合的措施；四、采用部分回流的溶气罐宜选用动态式，并应有水位控制措施。217有应用中提到，增加一个精密空气稳流器，它的作用是使空气在进入溶气罐的喷头前，确保压力平稳、均一。回流比是指，当采用部分回流溶气气浮法时，进入溶气罐加压溶气的回流水量与处理水量的比值。回流比一般为废水的2550。但当污水水质较差，且污水水量不大时，可适当加大回流比，以保证出水水质。22 溶气释放系统（主要是释放头）释放器是该系统的关键装置，它对气泡形成的大小、分布以及对气浮净水效果和运行费用均有明显影响。目前被采用的释放器的释气效率可达99.2%。221 以前的研究认为，释气泡的大小与溶气压力有关，低压时形成大气泡居多，不利于气浮。国内最新研究认为：溶气水在减压消能时气泡的释放规律与气泡在静水中的状况不同；低压时大气泡的出现归咎于释放器不良所致。除了要释放出大量稳定的微小气泡，关键是要如何防止堵塞。目前国内外采用不同类型的释放器,有简单阀门式、针型阀式以及专用释放器（专利）。溶气释放器的专利产品很多,其中效果较好的一般都有以下特点：在喷嘴处有一个瞬间的压降；在释放器的入口处水流方向会突然改变（常为90）；释放器口径不超过2.5mm,水在释放器中的停留时间1.5ms；离开释放器的水流速度逐渐变小；离开释放器的水体会与其前面一挡板发生撞击。任何释放器都不可能只产生微气泡，而一般是产生直径在4070之间的气泡，一些大气泡的产生是不可避免的，尽管这些大气泡的存在会降低系统的运行效率。222 根据中华人民共和国国家标准室外排水设计规范第8.2.8条 溶气释放器的选用应根据含油污水水质、处理流程和释放器性能确定。23 气浮分离系统（气浮池构件）气浮分离系统的功能是确保一定容积来完成微气泡群与水中杂质的充分混合、接触、粘附以及带气絮粒与清水的分离。231为了提高气浮的处理效果，往往向废水中加入混凝剂或气浮剂，投加量因水质不同而异，一般由试验确定。对于铝类絮凝剂，通过提高搅拌强度均可使出水浊度进一步降低。为保证浮选(混凝)剂的混凝作用，浮选池进水端宜设静态管道混合器和反应室，反应室有效容积约按废水(进水量与回流量的和)停留时间10分钟计算，一般分为三间，迷宫式布置，且每间设搅拌机提高混凝效果，每间中的速度梯度常常是相同的。絮凝池（也即反应室）设计最好提供活塞流状态（紊流堆动状态），可以确保较好的气浮效果。232 溶气气浮池的最大建议尺寸可达145m2，相应的产水能力为29004350m3/ h，单位面积的产水能力至少提高了一倍。溶气气浮池的深度从1.5m增加到5.0m，且池型由长方形向正方形发展，长宽比在(1.22)：1之间。目前运行良好的溶气气浮池的长度最大可达12m，但宽度被限制为8.5m，这主要是因为机械刮渣机的最大跨度为8.5m。污水在气浮池内的停留时间一般取3040min，工作水深为1525m，长宽比不小于4，表面负荷510m3/m2h。若停留时间太短，水流的冲击力大，浮选罐中的污水牌较强的紊流状态，这样不但不利于气泡与絮体的粘附，反而会将部分已粘附在气泡上的絮体打碎；另外，由于紊流和较短的反应时间，而使投加的部分混凝剂未反应完全时就随出水流出，致使出水中悬浮固体的去除率降低，甚至出现负增长的趋势。233 气浮池分2个区:接触区和分离区。2331 设计接触区时，要注意控制絮凝水的上升流速，避免短流、偏流，不致在上浮过程中被水流剪脱已粘附的气泡而影响后续分离效果。通常情况下接触区的上升流速以控制在1020mm/s为宜,高度以1.52.0m为宜,在这种流速和高度下,既保证了絮粒和微气泡的接触时间,又不会造成絮粒因上浮时间过长而破坏或下沉。合理地布置释放器，使释放水的作用范围遍及全区，能充分、及时地使微气泡下絮粒接触。2332 分离区选择分离速度时，应有利于带气絮粒上浮。对于絮粒大、密度小、不易破碎的带气絮粒一般采取较大的分离速度，反之取较小值。分离区的流速宜在13mm/s,流速过小会造成大絮粒因拥挤而沉淀,流速过大会造成带气絮粒和清水的分界面向下延伸,从而造成絮粒随水流出、水质下降。对浓度大、浮渣多，在固液分离时形成拥挤上浮现象的应减小上浮速度，否则浮渣层太厚会造成落渣，或因分离区容积过小而影响分离效果。选取集水系统时，尽可能做到集水均匀，不让上浮较慢的细小带气絮粒流出池外。为此，应避免短流、快部滞流、碰壁回流等不良现象出现。当溶气气浮池的水力负荷10 m3/m2h时，很容易出现气浮出水携带气泡进入后续滤池的情况，气泡会存在于滤池的上层。虽然有人发现滤池中气泡的存在会有利于水中颗粒的去除，但是它会导致滤池水头损失的急剧升高，从而使滤池运行周期显著缩短，因此应该避免滤池进水中气泡的存在，所以在大幅度提高溶气气浮池水力负荷的同时，必须设置脱气系统（具体内容见附录2）以保证工艺的正常运行。安装简易，灵巧的刮渣设备，以便刮渣时不致扰动浮渣层而产生落渣，影响出水水质。234 国内外气浮池的设计参数变化范围很大，我国主要采用以下参数：接触区： 停留时间 2.0min 表面负荷率 3672 m3/m2h 分离区： 表面负荷率 7.210.8 m3/m2h235 根据中华人民共和国国家标准室外排水设计规范第8.2.9条 气浮池可采用矩形或圆形。矩形气浮池的设计应符合下列要求：一、气浮池应设置反应段，反应时间宜为1015min；二、每格池宽不应大于4.5m，长宽比宜为34；三、有效水深宜为2.02.5m，超高不应小于0.4m；四、污水在气浮池分离段停留时间不宜大于1.0h；五、污水在池内的水平流速不宜大于10mm/s；六、气浮池端部应设置集沫槽；七、池内应设刮沫机，刮沫机的移动速度宜为15m/min。236 气浮模型研究得出了一些新概念，如饮用水气浮处理需针尖大小(数十微米)的絮体。pH对絮体形成和气泡粘附一样重要。在最佳pH时,颗粒的电位接近于0或为负值,可采用较高的溢流流速度(15m/h)。气浮池的最佳设计是接触区和分离区呈长窄形状的活塞流反应器,停留时间分别大于1.5min和5min,这样表面负荷要比传统数值提高许多,而且效率较高。增加一个射流混合器可以保证隔油池出水与溶气水充分混合后进入浮选池中，使形成的超微气泡均一散布于池中。因为污水中一般含有毒有害物质，故浮选池结构设计要考虑设防腐层和顶盖板，有条件时可考虑浮选气体的有组织排放。24 正交试验分析得出：回流比、混凝剂投加量和浮选罐（池）的有效停留时间这三个主要参数对气浮效果影响大小的主次关系是：回流比混凝剂投加量浮选罐（池）的有效停留时间。溶气罐与气浮池之间的回流水输送管道要短，压力损失要小，从而防止空气从超饱和的水中逸出。水温降低对溶气气浮效果有不利的影响。3 应用图纸（drawing）附录1 其它气浮方式1、分散空气气浮法。又可分为转子碎气法（也称为涡凹气浮或旋切气浮，见图1）和微孔布气法2种。前者依靠高速转子的离心力所造成的负压而将空气吸入,并于提升上来的废水充分混合后,在水的剪切力的作用下,气体破碎成微气泡而扩散于水中；后者则是使空气通过微孔材料或喷头中的小孔被分割成小气泡而分布于水中。该法设备简单，但产生的气泡较大，且水中易产生大气泡。大气泡在水中具有较快的上升速度。巨大的惯性力不仅不能使气泡很好地粘附于絮凝体上，相反会造成水体的严重紊流而撞碎絮凝体。所以涡凹气浮要严格控制进气量。气泡的产生依赖于叶轮的高速切割，以及在无压体系中的自然释放，气泡直径大、动力消耗高，尤其对于高水温污水的气浮处理，处理效果难如人意。由于产生的气泡大，更适合处理一些稠油废水，由于大气泡在上浮过程易破裂，建议设计时污水在“分离室”的停留时间不要超过20分钟，时间越长气泡破裂得越多，可能导致絮凝体重新沉淀到池底。分散空气气浮法产生的气泡直径均较大,微孔板也易受堵,但在能源消耗方面较为节约,多用于矿物浮选和含油脂、羊毛等废水的初级处理及含有大量表面活性剂废水的泡沫浮选处理。2、溶气泵气浮法。溶气泵