皮革废水处理工艺的初步设计

陕西理工学院毕业设计 第 1 页 共 30 页 皮革废水处理工艺的初步设计皮革废水处理工艺的初步设计 李雯 陕理工化学与环境科学学院环境工程专业 1101 班 陕西 汉中 指导老师 刘智峰 摘要 制革工业生产工段繁多 加工过程中需要添加多种化学品 从而导致废水是一种成分复杂 高浓度 的有机废水 主要含有 COD BOD SS 表面活性剂 Cr6 S2 鞣制剂等高浓度污染物 选用科学合理的废水处 理工艺尤为重要 本设计以汉中市某皮革厂废水处理为设计对象 设计处理水量为 800m3 d 设计进水水质为 BOD5 2500mg L CODCr 5000mg L SS 3000mg L S2 30mg L 总铬为 20mg L 本设计采用生物处理法中生物 接触氧化池工艺 工艺流程为 进水 格栅 沉砂池 调节池 沉淀池 气浮 2 级接触氧化 二沉池 出水 处理过程中产 生的污泥通过污泥压缩 污泥脱水 最终形成饼泥外运 工艺简单可靠 操作方便 从而使出水水质达到国家 污 水综合排放标准 GB8978 1996 中的二级排放标准 关键词 制革废水 接触氧化 混凝 气浮 废水处理 陕西理工学院毕业设计 第 2 页 共 30 页 The preliminary design of leather waste water treatment process Li Wen Grade 11 Class 01 Major Environmental engineering Chemical and Environmental sciences Dept Shanxi University of Technology Hanzhong Shanxi Tutor Liu Zhifeng Abstract For a wide range of the production section of leather industry the process needs to add a variety of chemicals resulting in wastewater is high concentrations of organics with complex composition Mainly containing high concentrations of pollutants such as COD BOD SS surfactant Cr S tanning agents etc scientific and rational choice of waste water treatment process is particularly significant The design of water treatment to 800m3 d the design influent quality less than or equal to 2500mg L of BOD5 CODcr is less than or equal to 5000mg L the SS is equal to or less than 3000mg L S2 30mg L and total chromium is20mg L The design uses biological contact oxidation process of biological treatment And the sewage treatment process was designed to be influent grid sand trap water regulating tank sedimentation flotation tank biological contact oxidation tank secondary sedimentation tank effluent The process is simple and reliable and thus resorted to water quality up to the national secondary discharge standard of Integrated Waste water Discharge Standard Keywords tannery waste water biological contact oxidation coagulation air flotation waste water treatment 陕西理工学院毕业设计 第 3 页 共 30 页 目录 前言 6 1 设计任务 7 1 1 设计水质水量 7 1 2 排放标准 7 1 3 设计范围 7 1 4 设计内容 7 1 5 设计依据 7 1 6 设计原则 7 2 工艺流程 7 2 1 工艺流程的选择 7 2 2 工艺方案的确定 9 2 3 工艺流程图 9 2 3 1 废水的处理流程 9 2 4 工艺说明 10 2 4 1 除铬原理说明 10 2 4 2 除硫原理说明 11 2 4 3 废水处理说明 11 2 4 4 污泥处理 11 2 4 5 工艺预计处理效果 11 3 构筑物的设计计算 12 3 1 格栅的计算 12 陕西理工学院毕业设计 第 4 页 共 30 页 3 1 1 设计参数 12 3 1 2 设计计算 13 3 2 沉砂池的计算 14 3 2 1 设计参数 14 3 2 2 设计计算 15 3 3 调节池的计算 16 3 3 1 设计参数 16 3 3 2 设计计算 16 3 4 混凝沉淀池的计算 16 3 4 1 设计参数 17 3 4 2 设计计算 17 3 5 气浮池的计算 18 3 5 1 设计参数 18 3 5 2 设计计算 18 3 6 生物接触氧化池的计算 19 3 6 1 设计参数 19 3 6 2 设计计算 20 3 7 二沉池的计算 21 3 7 1 设计参数 21 3 7 2 设计计算 21 3 8 污泥浓缩池的计算 23 3 8 1 设计参数 24 陕西理工学院毕业设计 第 5 页 共 30 页 3 9 2 浓缩池的计算 24 3 9 脱水间的设计 25 3 10 机房的设计 25 4 某皮革厂厂区平面布局 26 4 1 厂址的选择 26 4 1 1 遵循原则 26 4 2 废水处理工艺的平面布置 26 4 2 1 废水处理工艺平面布置原则 26 5 经济分析 27 5 1 投资费用 27 5 2 运行费用计算 27 5 2 1 成本估算 27 5 3 技术经济指标 27 6 结语 28 致谢 29 参考文献 30 陕西理工学院毕业设计 第 6 页 共 30 页 前言前言 伴随着制革工业快速而稳定的发展 我国正在慢慢成为世界制革生产的大国 及皮革贸易市场 最活跃 最具发展潜力的市场之一 制革行业同时也是产生大量污水的行业 制革污水不仅废水量 大 而且是一种成分复杂 高浓度的有机废水 COD Cr BOD5 硫化物 氨氮 悬浮物等污染 物的含量非常高 是较难治理的工业废水之一 选用科学合理的处理工艺能够有效地降低废水中各 类污染物的含量 使其达到排放标准后排放 从而减少对环境的污染 制革废水的特点表现在以下几个方面 1 水量水质波动大 2 可生化性好 3 悬浮物浓度高 易腐败 产生污泥量大 4 废水含 S2 和铬等有毒化合物 现今制革工业的生产一般包括水洗 浸灰脱毛 脱脂 脱灰 软化 鞣制 染色加工 干燥 整饰等几个工段 整个皮革加工过程中需要添加多种化学品 从而使得废水中含有油脂 可溶性蛋 白 动植毛发 植物纤维 有机无机固形物 硫化物 铬 盐类 表面活性剂 染料 大量悬浮物 等多类污染物质和有毒物质 皮革废水的主要来源是鞣制前准备 鞣制中以及其它的湿加工工段 其中污染最为严重的是浸灰脱毛废水 脱脂废水 铬鞣废水 这 3 类废水约占总废水量的 50 1 但却包含了绝大多种类的污染物 在浸灰脱毛工段投加碱性物质等产出的高浓度含硫废水和铬鞣工 段产出的含铬废水 是导致综合废水中的 Cr6 S2 浓度较高 碱性较强 会对后续工段的生化处理 产生抑制或毒性作用 当废水中 Cr6 浓度含量达到 17mg L 时 就会对活性污泥的活性产生影响 2 所以在制革废水的处理中前期预处理是非常重要的 废水的前期预处理不仅是为了去除非溶解性悬 浮物 而且最重要的是将 Cr6 S2 等离子浓度降至最低 以保证后续生物处理阶段的顺利进行 95 的 国内制革业通过物理化学法 生物二级处理工艺 3 能使处理后的废水达到国家 污水综合排放标 准 GB8978 1996 中的二级排放标准 根据设计地区的水环境保护目标使排放标准达到二级标 准即可 我国皮革行业与环境污染有关的问题 1 制革清洁生产工艺的研究 使污染尽量的消除在生产工艺中 少排或不排污染物质 以 最小的投入得到最大的产出 2 制革污水处理技术 若排水去向不是地表水 而是城市污水处理厂 目前的污水处理技 术应该说是可以解决制革行业的污染问题的 主要是有些研究污染治理技术的工程技术人员对制革 废水的性质不太了解的原因 也就是说目前国内的污染治理技术和制革厂的经济能力是不太协调的 经济能力决定着制革废水处理出水的排放是否达到一级标准 3 制革废水的排放标准问题 因为制革污水的特殊性 其治理难度也较大 就应该依据时 代的发展 科学技术的发展 提出合理的 符合当前环境的污水排放标准 不然将影响皮革行业的 正常发展 在这一点上 主要体现在现在制革行业已进入微利时代 竞争激烈 如果在污水处理方 面使其所排放的污水都要达到一级标准 投资太大 背负的包袱就会越大 因此也就很难在制革生 产的技术 设备的技术改造有所发展 4 铬的回收利用研究 金属铬这类资源在南非的储量最多 但也只够开采几百年 而铬用 在制革的加工过程约占其生产量的 1 3 4 并且在制革的加工过程中有 1 3 都随着污水被排放掉了 在污水处理方面 废铬液回收技术上基本不存在问题 问题在于铬液回收后制革生产长不愿再用 会对成品革的质量有一定程度的影响 因此就存在着对回收的铬液再加工成铬粉 然后利用到皮革 生产中的研究或者用在其它领域的开发研究上 不过在该方面需要政府政策以及资金上的支持 5 制革污泥的综合利用开发研究 制革行业每所所产生的制革污泥大约有 5000 万吨 而环 保方面刚好对制革业污泥的排放没有要求 只是对制革行业的污水排放要求达到 污水综合排放标 准 所能查到的是对于农用污泥的标准要求 即含铬量 1000mg kg 干污泥 制革的污泥中含有 大约 70 的有机物 若制革污泥中不含铬 其利用前景依然是非常广阔的 每 1kg 干污泥含有约 3000 大卡的热量 可以进行热能的回收 但如果含铬 在进行焚烧时 Cr3 会被转化成 Cr6 而 陕西理工学院毕业设计 第 7 页 共 30 页 Cr6 的毒性更大 5 制革污泥还可进行厌氧发酵处理 进行沼气能源回收 经厌氧发酵后的制革污 泥 又是非常好的农用肥料 用在农田中 可以防止土地的板结 也可以加入桔杆直接发酵 用作 农肥 因此目前来说含铬污泥必须单独处理 1 设计任务设计任务 1 1 设计水质水量设计水质水量 汉中某皮革厂生产线处理带毛羊皮每张将产生 0 25kg 的废水 兰湿皮每张将产生 0 075kg 废水 在此标准下建厂每天将产生 770t 废水 生产废水中各类污染物含量见表 1 1 表 1 1 设计进出水水质 污染物名称CODCrBOD5SS总铬S2 进水浓度 mg L 2600 50001200 25002000 30002030 1 2 排放标准排放标准 根据厂区所在地的水质保护目标可知该区水质保护标准为 类 废水经处理后达到国家 污水 综合排放标准 GB8978 1996 中的二级排放标准 见表 1 2 表 1 2 出水水质排放标准 污染物名称CODCrBOD5SS总铬S2 进水浓度 mg L 300 100 150 1 5 1 0 1 3 设计范围设计范围 根据该皮革厂现有生产规模和实际情况 设计处理能力 800m3 d 计算 日处理流量 Q 800m3 d 即 33 3m3 h 设计处理水量以 40m3 h 计算 1 4 设计内容设计内容 1 根据原始资料 了解废水的水质 水量特点及排放要求 2 通过分析数据和技术经济比较 确定较为合理的污水处理工艺 3 选择适宜的设计参数 对工艺中构筑物和设备进行工艺计算 确定构筑物的工艺尺寸以及主 要构造 选择主要设备的规格 型号及配置 4 进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计 5 施工图的初步绘制 包括平面布置图 高程图 及主要构筑物设计施工图 1 5 设计依据设计依据 1 该厂的进水水质水量资料 2 中华人民共和国污水综合排放标准 GB8978 1996 3 给水排水快速设计手册 1 6 设计原则设计原则 1 严格执行环境保护的各项规定 确保经过处理后的排放水的水质达到国家相关标准的要求 2 针对本工程的具体情况和特点 采用目前国内成熟的先进技术 力求运行安全可靠 操作管 理简单 处理效率高 经济成本合理 使先进性 可靠性和经济性有效的结合 3 工艺构筑物和建筑物应布置合理 工艺流畅 节约土地 4 污水处理工艺应尽量操作运行与维护简单方便 5 注意周围环境的保护 避免二次污染 2 工艺流程工艺流程 2 1 工艺流程的选择工艺流程的选择 传统的制革废水处理技术是将各个工序的废水收集混合后 进行集中处理 这种处理技术浪费 陕西理工学院毕业设计 第 8 页 共 30 页 资源 投资高 并且在生皮加工过程中脱毛浸灰工段产生的较高浓度含硫废水和铬鞣工段产生的含 铬废水 对处理综合废水是很不利的 较为合理的处理技术是将各工段的废水分类进行处理并回收 有价值的资源 然后与其他废水混合后统一处理 皮革加工企业废水的处理方法一般都有如下两个 部分 1 先针对不同性质 污染较大的废水进行分流与预处理 一般为物化处理和物理处理方法的 组合 2 综合处理 归纳为物理方法 化学方法 物化方法和生物方法等几种方法组合 1 单项处理技术 脱脂废水 脱脂废水中的油脂含量 COD 和 BOD 等污染指标很高 处理方法有酸提取法 离 心分离法或者溶剂萃取法 广泛使用的是酸提取法 加硫酸调 pH 值至 3 4 进行破乳 通入蒸汽加 盐搅拌 并在 40 60 温度下静置 2 3 小时 油脂逐渐上浮形成油脂层 回收油脂可达 95 COD 去除率可达 90 以上 一般进水含油量 8 10g L 出水含油量小于 0 1g L 回收后的油脂经深加工 转化为混合脂肪酸可用于制皂 浸灰脱毛废水 浸灰脱毛废水中含蛋白质 石灰 硫化钠 固体悬浮物 含总 COD 的 28 总硫离子的 93 总 SS 的 70 处理方法有酸化法 化学沉淀法和氧化法 生产中多采用酸化法 在负压条件下 加硫酸调 pH 值至 4 4 5 产生硫化氢气体 用氢氧化钠溶液吸收 生成硫化碱回 用 废水中析出的可溶性蛋白质经过滤 水洗 干燥变成产品 硫化物去除可达 90 以上 COD SS 分别降低 85 和 95 6 其成本低廉 生产操作简单 易于控制 并缩短生产周期 铬鞣废水 铬鞣废水主要污染物是重金属铬离子 处理方法有碱沉淀法和直接循环利用 国内 的 90 的制革厂采用碱沉淀法 将石灰 氢氧化钠 氧化镁等加入废铬液中 反应 脱水得含铬污 泥 用硫酸溶解后可再回用到鞣制工段 但此法适用于大型制革厂 且回收铬泥中的可溶性油脂 蛋白质等杂质会影响鞣制效果 2 综合废水处理工艺及其问题分析 皮革加工工段产生的废水先适当预处理 综合废水质量浓度仍然较高 COD 在 2 000 3 000 mg L Cr 的质量浓度在 1 2 15 6 mg L S2 的质量浓度在 4 2 18 0 mg L 因此 在进入生 化处理系统前 还需要进行前处理 前处理的工艺主要有气浮处理和混凝沉淀等 经过气浮或者混 凝沉淀处理后 废水中的 S Cr 等对生化有抑制物质均可以降至要求以内 BOD COD 值约在 0 35 0 40 左右 生物降解性较好 目前皮革企业应用较多或者准备推广使用的生化工艺有传统活 性污泥法 生物接触氧化法 氧化沟 双层生物滤池 SBR 法 CASS 工艺和水解酸化 CAST 工 艺等 各有优点与缺点 7 1 传统活性污泥法 在皮革废水的处理中 活性污泥法的应用是相当普遍的 如西德的 Wam 制革污水处理厂 Lonis Sonwe izer 皮革厂 日本 室 皮革株式会社 国内北京东风制革厂 上海富国皮革有限公司 哈尔滨制革厂等采用活性污泥法 该法对 BOD5去除率在 90 以上 COD 在 60 80 间 色度在 50 90 间 S 在 85 98 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 但要求进水质量浓度尤其是有抑制物质量浓度不能高 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 不适应冲击负荷 需要高的动力和基 建费用 占地面积也大 一般的企业难以承受 同时对废水中的氨氮处理效果不佳 如今也有一些 企业在使用活性污泥法的同时 改进其中的部分工艺 使得处理效果得到提高 2 生物接触氧化法 生物接触氧化法是生物膜处理方法中的一种 其具有较强的耐冲击负 荷能力 污泥生成量少 无污泥膨胀 易维护管理 广东江门制革厂 扬州制革厂采用此法 该法 对有机物去除率 BOD5在 95 左右 COD 在 92 左右 S 在 98 左右 8 但是如设计不当 容易 产生堵塞 维护也比较困难 一旦出现问题 出问题的系统就得停止运行才能进行维护 3 氧化沟 氧化沟法是活性污泥法的一种变种工艺 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 双沟型和三沟型 江苏南京制革厂 浙江大众制革有限公司 湖北十堰制革厂等均采用 氧化沟技术 该法对 BOD5去除率在 95 以上 S 在 99 100 SS 在 75 左右 但氧化沟的 陕西理工学院毕业设计 第 9 页 共 30 页 处理效果并不稳定 具有一定的地域性 比较适宜于温度较高的南方 对于北方 冬季运行就可能 有问题 根据浙江大众皮革有限公司的运行来看 温度适宜时处理效果比较好 4 双层生物滤池 双层生物滤池是新开发的一种生物处理技术 可省去生物处理过程中必 不可少的二次沉淀池 该法结构简单 高负荷运行 江苏吴江制革厂采用此法 该法对 SS 去除率 在 95 BOD5在 98 COD 在 90 Cr 在 96 以上 S 在 96 9 根据广州绢麻厂生物 滤池运行的情况来看 此类工艺需要确定合适的回流比 选择合适的滤料 运行费用比较大 5 SBR 法 SBR 法全称是间隙式活性污泥法 是在单一的反应器中 按照时间顺序进行进 水 反应 曝气 沉淀 出水 待机 闲置 等基本操作 从污水流入开始到待机时间结束为一 个周期 这种周期周而复始 从而达到污水处理的目的 浙江圣雄皮业有限公司 江山制革厂采用 了此工艺 江山制革厂 SBR 工艺对 COD S2 SS Cr 的去除率分别为 93 3 99 0 90 3 99 4 近年来 该工艺在制革废水处理中的推广和使用得到了加强 6 CASS 工艺 CASS 法是一种间歇式活性污泥法 降解有机物原理与 SBR 法大致相同 不同之处在于 CASS 法将反应池分三个区 厌氧区 兼氧区和主反应区 浙江平阳水头的皮革综合 污水处理厂使用此工艺 但此工艺用于工业废水的处理效果得不到业内人士的肯定 7 水解酸化 CAST 工艺 为生化处理采用厌氧和好氧相结合的工艺 厌氧采用接触式水 解酸化工艺 可提高废水的可生化性 同时去除部分 COD 和 SS 10 好氧采用 CAST 工艺 是改良 的 SBR 工艺 具有有机物去除效率高 抗冲击负荷能力强等特点 此工艺正在推广中 2 2 工艺方案的确定工艺方案的确定 根据设计依据 原则和厂方生产的实际情况 处理废水的重点在污染源的控制 推行清洁生产 技术 减少污染源 减少排污总量 在有效控制污染源的基础上 引进成熟的先进制革废水治理技 术 现确定该皮革厂制革废水处理工艺方案如下 依据厂方水质数据可知废水可生化性 BOD COD 值为 0 5 大于 0 25 可生化性好 同时废水 中总铬以及硫含量较小 因此该厂的污水处理采用物化 生物接触氧化法处理工艺 具体工艺流程 为 进水 格栅 沉砂池 调节池 沉淀池 气浮 2 级接触氧化 二沉池 出水 在制革废水经 格栅拦截 沉砂池沉淀后进入调节池之前投加亚铁盐 目的是去除废水中含有的铬离子与硫离子 后继续进行余下工艺处理 使处理废水达到标准后排放 混凝沉淀池所出的污泥中含有重金属铬 故该部分污泥交由危险品处置中心处理 该设计工艺方案的优点是占地面积少 投资小 工艺先进 操作简易 可降低运行成本 且处 理效果好 具有显著的经济效益 社会效益 环境效益 2 3 工艺流程工艺流程图图 2 3 1 废水的处理流程废水的处理流程 陕西理工学院毕业设计 第 10 页 共 30 页 2 4 工艺说明工艺说明 2 4 1 除铬原理说明除铬原理说明 含铬废水来源于制革生产中的铬鞣和复鞣工序 本工程设计日生产废水总铬浓度为 20mg l 1 反应机理 Cr 为两性物质 溶于酸和强碱 在碱性条件下 生成氢氧化铬沉淀 根据化学平衡理论 1 2 442 2CrOHCrOH 2 OHCaOHCa2 2 2 3 34322424 33233OHCrCaSOOHFeOHOHCaCrOHFeSO 反应 2 是生成 OH 的一个过程 反应 3 是消耗 OH 的一个过程 由 Ca OH 2来提供氢氧 根 由铁和铬氢氧化物的 pH 值表 表 2 1 以及溶度积表 表 2 2 表明在该反应过程中的沉淀物 都可在碱性环境下完全沉淀 表 2 1 pH 值 沉淀物沉淀完全时 pH 值沉淀开始溶解的 pH 值 Fe OH 34 114 Cr OH 36 812 表 2 2 溶度积 沉淀物Fe OH 3Cr OH 3Ca OH 2 溶度积常数33 2 10 3836 3 10 3125 5 10 6 通过以上的化学反应机理 从理论上来说 当 pH 在 8 5 时 加碱沉淀法是完全可以将含铬废 脱水干化 单独处理 废水 格栅沉砂池 混凝沉淀池 气浮池 二级生物接触氧化池 出水 二沉池 一级生物接触氧化池 调节池 污泥浓缩池 废水 带式压滤机干泥外运 亚铁盐 陕西理工学院毕业设计 第 11 页 共 30 页 水中的铬离子沉淀出来的 上层清液也是完全可以达到污水排放标准的 所以本设计选择使用氢氧 化钙来调节 pH 2 工艺操作 在调节池中加 Ca OH 2 pH 控制在 8 5 接着废水流入混凝沉淀池中 静置沉淀 2h 可生成 氢氧化铬沉淀 再用压滤机将沉淀压成铬饼储存 滤液及上清液将会排到气浮池中 由于污泥中含 有重金属物质 因此存储的泥饼应交由危险品处置中心处理 不能自行处置 2 4 2 除硫除硫原理说明原理说明 废水中的硫化物来自脱毛浸灰工序 其中含有大量的石灰 毛渣 蛋白质 蛋白质的水解产物 和硫化碱 本工程设计日处理 S2 浓度为 30mg l 1 反应机理 FeSSFe 22 2 工艺操作 含硫废水经过调节池调节水质水量 进入混凝沉淀池之前投加亚铁盐 会在沉淀池中 S2 与 Fe2 反应结合将生成 FeS 沉淀 沉淀通过固液分离 脱硫后的废水会进入气浮池 分离出的固体排 入污泥存储池 经脱水压缩后外运 2 4 3 废水处理说明废水处理说明 污水自厂区经明沟自流入污水处理站 先经过自动格栅拦截大块固体污染物 如羊毛 碎肉 革屑等 接着进入快速沉淀池 沉砂池中 在此 污水中比重高于 1 5 的固体污染物将按重力沉降 原理 率先沉入池底 然后利用气提装置 污泥被提升到污泥浓缩池 大块固体污染物除去后的皮 革废水自流入预曝气调节池内 废水在预曝气调节池内得到充分的均质 均量 生产工艺中皮革处 于不同的酸碱环境 产生的废水按照时段 pH 值会呈现出不同的变化 经过调节池的调节 废水 的 pH 值将维持在 6 9 之间 便于后续生化工艺处理 调节池按照气水比 6 1 的比例进行鼓风曝气 充分混合废水 如此一来既可以保持待处理废水水质稳定 又能氧化 S2 和苯酚 同时对水中有机 物会有一定的去除效果 废水经过调节池后进入混凝沉淀池 进入混凝沉淀池前投加亚铁盐 Cr6 S2 与其反应生成络 合共沉体 达到去除目的 为减少运行成本可按照生产程序决定是否投加该药剂 即铬鞣工序出水 投加 其他出水不加药剂 在混凝沉淀池中沉淀物单独收集脱水 交由危险品处置中心处理 经混凝沉淀后的废水自流入一体化气浮装置中 相对密度接近于 1 的 SS 利用浮选法原理浮到 水面上 由刮渣机去除 经过多级固液分离的皮革废水由水泵自动提升到好氧处理系统中进行生化处理 即经过两级生 物接触氧化 该过程将大幅度降低 COD BOD 等高浓度有机物 经过有效去除 SS Cr6 S2 苯 酚 表面活性剂 洗涤剂的废水具有良好的生化性能 设计完善的好氧处理系统能高效地消化 COD BOD 等高浓度有机物 保证经过处理的水中 COD BOD 可以达标排放 经过多级好氧处 理的废水自流入二沉池内 主要去除生化系统中产生的细菌以及细小的悬浮固体 出水达标后排放 该工艺能最大程度去除污染物 出水达标排放 自动化程度高 操作简便 选用工艺设备精良 设备故障率低 维护方便 费用少 工艺成熟 运行可靠 没有污泥膨胀现象 自动化加药 准确 量少 运行费用低 2 4 4 污泥处理污泥处理 气浮泵以及生物接触氧化池 二沉池中沉淀的污泥经污泥浓缩池浓缩 经过提升泵进入经过带 式压滤机脱水干化后集中处理 干化后的污泥外运处理 污泥浓缩池上清液及带式压滤机反洗水自 流入调节池内做进一步循环处理 陕西理工学院毕业设计 第 12 页 共 30 页 2 4 5 工艺预计处理效果工艺预计处理效果 表 2 1 构筑物处理效果数据表 阶段沉砂池混凝沉淀气浮生化处理二沉池 处理前5000300020001400210 处理后300020001400210126COD mg L 去除率40 33 30 85 40 处理前250020001400840126 处理后2000140084012688BOD mg L 去除率20 30 40 85 30 处理前30001500750450360 处理后1500750450360144SS mg L 去除率50 50 40 20 60 处理前30153 处理后1530 79S2 去除率50 80 70 处理前2010 处理后101总铬 去除率50 90 3 构筑物的设计计算构筑物的设计计算 3 1 格栅的计算格栅的计算 由于制革废水的排放很不稳定 废水中含有大量皮毛纤维 血块 油脂 碎皮等其它大块悬浮 物 因此废水进入处理系统之前设置设机械格栅用于拦截生产过程中产生的毛发 羊皮 革屑等大 块固体污染物 以免堵塞减少后续设备运行负荷 保证后续处理正常运行 格栅示意图见图 3 1 3 1 1 设计参数设计参数 设栅前水深 h 0 3m 过栅流速 v 0 6m s 采用细格栅 栅条间距 b 0 01m 格栅倾角 60 设计处理流量 Q 800m3 d 33 3m3 h 0 012m3 s 陕西理工学院毕业设计 第 13 页 共 30 页 图 3 1 格栅示意图 3 1 2 设计计算设计计算 1 栅槽宽度 62 6 6 03 001 0 60sin012 0sin n max bhv Q 栅条宽度 s 0 01 m11 0 601 0 16 01 0 1 bnnsB 式中 栅槽宽度 m B 格条宽度 m s 栅条净间距 粗格栅 b 50 100mm 中格栅 b 10 40mm 细格栅 b 1 5 10mm b n 格栅间隙数 Qmax 最大设计流量 m3 s 格栅倾角 度 栅前水深 m h 过栅流速 m s 一般取 0 6 1 0m s v 经验系数 sin 2 通过格栅的水头损失 sin2 2 0 gvh khh 01 式中 设计水头损失 1 h 计算水头损失 m 0 h 重力加速度 g 2 9 81 m s 系数 格栅受污物堵塞时水头增大倍数 一般采用 3 k 阻力系数 其值与栅条断面形状有关 当为圆形时 4 3 s b 79 1 mk g v b s h085 0360sin 6 19 6 0 10 0 01 0 79 1 sin 2 0 2 3 4 2 3 4 1 在 0 08 0 15m 范围内 符合要求 3 栅槽高度 12 Hhhh mH856 0850 03 03 0 式中 栅后槽总高度 Hm 为栅前水深 hm 栅前渠道超高 一般采用 2 h 0 3m 4 栅槽总长度 mhhH6 03 03 0 21 式中 栅前槽高 1 H m 进水渠道流速为 smv 6 0 1 进水渠渐宽展开角为 格栅结构图见图 3 1 0 1 20 水深m3 0h 则 陕西理工学院毕业设计 第 14 页 共 30 页 mB067 0 6 03 0 012 0 1 m tgtg BB l06 0 202 067 0 11 0 2 0 1 1 1 mll03 0 2 12 m tgtg H llL343 2 20 6 0 1 05 003 006 0 0 15 0 0 1 21 式中 栅槽总长度 Lm 进水渠道渐宽部分的长度 1 l m 进水渠宽 1 B m 进水渠道渐宽部分的展开角度 一般可采用 1 0 20 栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度 2 l m 栅前渠道深 1 H m 每日栅渣量计算 max1 86400 1000 QW W K ddmW m2 0 055 0 88 11000 8640001 0012 0 33 所以要选择人工除渣 式中 每日栅渣量 W 3 md 栅渣量 污水 取 0 1 0 01 粗格栅用小值 细格栅用大值 中格栅 1 W 333 10mm 用中值 本处取 0 1 生活污水流量总变化系数 见表 3 1 K 表 3 1 生活污水流量变化系数K 平均日流量 L s4610152540701202004007501600 K 2 32 22 12 01 891 801 691 591 511 401 301 20 综上所计算的格栅的相关数据 结合格栅适用条件及特点比较 所以选用型号为 HF 800 5000 格栅 1 台 其规格和性能如下表 3 2 表 3 2 HF 800 5000 型自动格栅的规格和性能 型号 格栅宽度 mm 栅条间距 mm 过栅流速 m s 功率 kW 安装角度 0 HF 800 500080010 5 1 01 160 采用间歇运行的方式 与调节池潜水泵联动运行 潜水泵工作时 自动格栅每 30min 运行 15min 潜水泵不工作时 自动格栅每 1h 运行 15 min 3 2 沉砂池的计算沉砂池的计算 沉砂池用于沉淀相对密度大于 1 5 的固体污染物 主要是自动格栅未拦截的细沙 细小毛皮等 以免影响后续处理构筑物的正常运行 根据设计数据 本设计中的沉砂池用平流式沉砂池 主体形 式就是加深加宽了的明渠 其基本形式如图 3 2 3 2 1 设计参数设计参数 设置 1 座沉砂池 沉砂池最大设计流量为 Qmax 0 011m3 s 污水在池内的水平流速 v 0 15m s 陕西理工学院毕业设计 第 15 页 共 30 页 在池内的停留时间为 t 60s 沉砂池每格宽度 b 0 6m 沉砂池超高 h1 0 3m 有效水深为 h2 1m 贮沙斗的高度 h3 1m 图 3 2 平流式沉砂池示意图 3 2 2 设计计算设计计算 1 沉沙部分的长度 L mvtL96051 0 式中 沉砂部分长度 m L 最大设计流量时的速度 m s v 最大设计流量时的停留时间 s t 2 水流断面面积 A 2 max 074 0 51 0 011 0 m v Q A 式中 水流断面面积 m2 A 最大设计流量 m3 s max Q 3 池总宽度 B mbB2 16 022 式中 池总宽度 m B 每格宽度 设两格 m b 4 贮砂斗所需容积 V 3 max 048 0 2 11000 03 0 2011 0 86400 1000 86400 m K XTQ V Z 式中 沉砂斗容积 m3 V 城镇污水的沉砂量 一般采用 0 03L m3 污水 X 排砂时间的间隔 d 取 T 2d T 污水流量的总变化系数 取 1 2 Z K 5 贮砂斗上口宽 b2 设贮砂斗底宽 b1 0 5m 斗壁与水平面的倾角为 60 mb tg h b94 3 5 0 58 0 12 60 2 1 3 2 6 贮砂室的高度 h4 陕西理工学院毕业设计 第 16 页 共 30 页 假设采用重力排沙 池底设 6 坡度坡向沙斗 则 m bbL hh20 1 2 5 094 3 29 06 0 1 2 2 06 0 12 34 7 池总高度 H mhhhH32 202 1 13 0 421 式中 池总高度 m H 超高 m 1 h 在沉砂池中 废水总停留时间为 20min 设置 1 座 连续运行 降低废水的流速 外形尺寸大 小为 14 5m 1 2m 2 6m 包含格栅 混凝结构 排泥方式由电磁阀控制 气提装置自动排泥 3 3 调节池的计算调节池的计算 皮革厂污水排放最大水量与平均水量相差很大 工作班制时长不等 每段排水水质也极不均匀 而污水处理24小时运行 要求能有一个相对稳定的进水水质 既利于微生物生存 有能使污水处理 能稳定达标 故在设置调节池用于调节水质 水量 同时调节pH值 去除Cr3 S2 苯酚等污染物 并进行鼓风曝气 可以减轻后续处理工段的负荷 并且防止悬浮物大量沉淀于池底减少调节池有效 容积 11 具体表现在以下几个方面 a 适当缓冲有机物的波动以避免生物处理系统中的冲击负荷 b 适当控制pH值或减小中和需要的化学药剂量 c 当工厂不生产时还能保证水处理系统的连续供水 d 控制废水向城市管道系统的排放量 使废水负荷分配比较均匀 e 避免高浓度有毒废水进入生物处理厂 f 调节由于季节的变化而引起的流量变化 3 3 1 设计参数设计参数 调节池采用穿孔曝气管曝气 气水比6 1 停留时间取16小时 超高 mh5 0 1 3 3 2 设计计算设计计算 1 设计进水量Q hmhmdmQ 40 3 33800 333 2 停留时间t 取设计停留时间ht16 3 有效容积V 2 6401640mQtV 4 有效水深h 有效水深采用mh5 3 5 池子的面积F 2 9 1825 3640mhVF 6 池子的平面尺寸 取长宽比为2 1 采用mmBL1029 18 7 池子的总高度H mhhH45 05 3 1 8 池子的几何尺寸 采用mmmHBL41029 18 调节池外形尺寸为 18 29m 10m 4m 有效容积 640m3 停留时间 16h 连续运行 混凝结构 1 座 内置 2 台潜水泵 3 4 混凝沉淀池的计算混凝沉淀池的计算 沉淀池是分离悬浮固体的构筑物 作为废水处理中的预处理构筑物 用来去除废水中的 陕西理工学院毕业设计 第 17 页 共 30 页 SS COD 以及各种沉淀物 可降低后续生物处理构筑物的有机负荷 原理是在混凝剂的作用下 使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体 然后予以分离除去的水处理法 混凝沉淀法在水处理 中的应用是非常广泛的 12 它既可以降低原水的浊度 色度等水质的感观指标 又可以去除多种有 毒有害污染物 本设计混凝沉淀池选用斜管式混凝沉淀池 斜管沉淀池用于去除相对密度接近于 1 5 的悬浮固体 具有去除效率高 停留时间短 占地面积小等优点 在混凝沉淀池中投加硫酸亚 铁量 200 300mg L COD 去除率 60 S2 去除率 90 SS 去除率 80 13 3 4 1 设计参数设计参数 废水流量 Q 800m3 d 40m3 h 0 011m3 s 设计表面负荷 1 5m3 m2 h 进水悬浮物浓度 C1 1500mg L 出水悬浮物浓度 C2 750mg L 斜管斜长一般采用 1 0 1 2m 取 1 0m 斜管孔径一般为 80 100mm 取 80mm 池边超高 h1 0 3m 斜管区上部水深 h2 1 0m 一般采用 0 5m 1 0m 斜管自身垂直高度和 h3 1 0m 一般为 0 866 1 0m 斜管区底部缓冲层高度 h4 0 5m 一般采用 0 5m 1 0m 3 4 2 设计计算设计计算 1 沉淀池的表面积A 2 0 max 3 29 5 1191 0 40 91 0 m nq Q A 式中 最大的设计流量 m3 h max Q 池数 n 1 n 斜管面积利用系数 91 0 表面水力负荷 m3 m2 h 取1 5计算 0 q 根据表面积和池体形状计算圆形池体的直径或矩形池体的长宽 本设计方案选用矩形池体 依 据计算结果斜管沉淀池的尺寸L B为8 5m 3 5m 2 池内停留时间t h q hh t33 1 5 1 11 0 32 式中 池内停留时间 h t 斜管上部清水区高度 m 一般取0 7 1 0m 此处取1 0m 2 h 斜管自身垂直高度 m 一般为0 866 1 0m 此处取1 0m 3 h 3 污泥部分所需的容积V 设T 2d 3 0 21max 28 19510010001000 100224750150040 1001000 10024 m n TccQ V 式中 沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度 mg L 0 c 1 c 污泥容重 kg m3 含水率在 95 以上时 可取 1000kg m3 污泥含水率 一般为 95 98 取 95 0 p 两次排泥的时间间隔 T 4 污泥斗的容积 V 设a1 0 5m m aa h59 2 60tan 2 5 0 2 5 3 60tan 22 1 4 陕西理工学院毕业设计 第 18 页 共 30 页 322 11 4 1 25 285 05 05 35 85 35 8 3 59 2 3 mSSSS h V 式中 贮泥斗容积 m3 1 V 贮泥斗的上下口面积 m2 S 1 S 5 斜管混凝沉淀池总高度H mhhhhH39 5 59 2 5 023 0 4321 式中 沉淀池总高度 m H 沉淀池超高 m 一般取 0 3m 1 h 沉淀区有效水深 m 通常是 2 0 4 0m 计算得 2 0m 2 h 缓冲层高度 m 3 h 污泥区高度 m 4 h 斜管沉淀池的外形尺寸 L B H 为 8 5m 3 5m 5 39m 设置 1 座 钢筋混凝土结构 连续运行 设计停留时间为 1 33h 填料形式为 50PVC 斜管 填料数量 40m2 通过手动排泥 每天一次 每次 5min 3 5 气浮池的计算气浮池的计算 用于去除相对密度接近于1的SS以及表面活性剂 洗涤剂 硫化物 苯酚等 本设计选用平流 式气浮池 溶气方式是压力溶气 平流式气浮池是目前最常用的一种形式 反应池与气浮池合建 具有池身浅 造价低 构造简单 运行方便的优点 加压气浮是依靠无数气泡去黏附絮粒 由于气 水混合物和液体之间的不平衡 产生了一个垂直向上的浮力 将固体悬浮物带到水面 14 因此对凝 聚的要求可适当减低 能节约混凝剂量和减少反应时间 3 5 1 设计参数设计参数 气浮处理的废水量 Q 40m3 h 加压压力 P 取 3kg cm2 回流比 R 0 25 接触室水流上升 流速 uc 10mm s 36m h 分离室表面负荷 q 6m3 m2 h 分离室水平流速 us 2 5mm s 9m h 气浮 池有效高度 h 1 5m3 气浮池蓄水区高度 h2 0 5m 池内停留时间 t 20min 3 5 2 设计计算设计计算 1 回流容气水量QR hmRQQR 64025 0 3 式中 气浮处理的废水量 m3 h Q 澄清液回流比 R 2 气浮池接触室的表面积Ac 选定接触室中水流的上升流速uc后 2 28 1 36 640 m u QQ A c R c 式中 接触室的表面积 m2 c A 气浮处理废水量 m3 h Q 回流加压水量 m3 h R Q 接触室中水流的上升流速 m h c u 3 分离室的表面积As 2 1 5 9 640 m u QQ A s R S 式中 气浮处理废水量 m3 h Q 回流加压水量 m3 h R Q 分离室水平流速 m h s u 陕西理工学院毕业设计 第 19 页 共 30 页 4 气浮池高度H mhhH25 05 1 21 5 溶气罐的容积V 3 220 60 6 mtQV R 6 溶气罐高度 h mhhhhh8 2112 03 022 4321 式中 罐顶 底封头高度 根据罐直径而确定 m 1 h 布水区高度 一般为0 2 0 3m 2 h 贮水区高度 一般取1 0m 3 h 填料层高度 一般取1 0 1 3m 4 h 根据计算结果并考虑实际处理情况 通过查找 环境保护设备选用手册 可选用一体化气浮装 置 1 套 规格是 QF 40 整个气浮池的尺寸为 8m 6m 4m 设备包括设备主体 1 套 行车式刮渣机 1 台 溶气水泵 2 台 溶气罐 1 只 释放器 TV 型 4 只 加药装置 1 套 设备外形尺寸 6m 2m 2m 溶气罐外形尺寸 0 8m 2 8m 加药装置外形尺寸 1 945m 0 7m 1 8m 释放器参数 Q 2 5m3 h 个 溶气水泵参数 Q 12 5m3 h H 50m N 5 5kW 设备与调节池水泵联动 自动运行 操作方便 3 6 生物接触氧化池的计算生物接触氧化池的计算 生物接触氧化池内设填料 填料上长满生物膜 污水在与生物膜接触的过程中 水中的有机物 被微生物吸附 氧化分解和转化为新的生物膜 从而去除 COD BOD 等高浓度有机污染物 从填 料上脱落的生物膜 随水流入到二沉池后被去除 污水得到净化 空气通过设在池底的布气装置进 入水流 随气泡上升时向微生物供氧 见图 3 3 生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者 之间的污水生物处理技术 兼有活性污泥法和生物膜法的特点 具有以下优点 1 由于填料的比表面积大 池内的充氧条件良好 生物接触氧化池内单位容积的生物固体 量高于活性污泥法曝气池以及生物滤池 因此生物接触氧化池具有较高的容积负荷 15 2 生物接触氧化法不需要污泥回流 不存在污泥膨胀问题 运行管理简单方便 3 由于生物固体量多 水流又属于完全混合型 因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有 较强的适应能力 4 生物接触氧化池有机容积负荷较高时 其 F M 保持在较低水平 污泥产率较低 根据进水水质和处理程度 见表 2 1 在废水流入该阶段构筑物前的 BOD COD 为 0 6 0 3 污水可生化性好 确定该设计才用二级式生物接触氧化工艺 具体是一级接触氧化池 二级接触 氧化池 第一级接触氧化池内的微生物处于对数增长期和减速增长期阶段 生物膜增长较快 有机 负荷较高 有机物降解速率也较大 二级接触氧化池内微生物处在生长曲线的减速增长期后段或生 物膜稳定期 生物膜增长缓慢 处理水水质逐步提高 生物接