水污染控制工程课程论文丝绸废水处理工艺设计

1、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 徐志波 学 号 112010320001800 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21丝绸废水简介22丝绸废水的特点23丝绸废水常用的组合处理工艺23.1 xp混凝剂法23.2 厌氧好氧生物炭法(aabc)23.3高压脉冲电解混凝法33.4膨胀颗粒污泥床工艺(egsb)33.5推流式曝气增氧活性污泥法34工艺比较35处理工艺的确定4正文41处理工艺的确定4

2、1.1设计参数41.2 处理工艺流程图52构筑物设计计算52.1格栅52.2调节池62.3气浮池72.4水解酸化池72.5生物接触氧化池82.6竖流式沉淀池92.7化学氧化池112.8污泥浓缩池113平面布置及高程布置的设计123.1高程布置123.2平面布置124构筑物与效益分析124.1构筑物与设备124.2处理费用分析135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

3、%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

4、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。3.1 xp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、

5、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1 xp混凝剂处理数据分析项目phcod(mg/l)bod(mg/l)硫化物(mg/l)色度(倍)分析数据7.0+0.5<100<60<15-20去除率（%）-90.2-98.690-95>9899.3-99.93.2 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

6、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103.7618.1121.65.49295.0厌氧53.7493.3110.46.19243.0好氧37.8196.325.32.4674.0生物炭24.198.916.72.8837.2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

7、、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（gb89781996）。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

8、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cod0.120.17m3。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

9、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：xp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。厌氧法。优点：除色效果好；无污泥产生。缺点：占地面积大。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

10、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

11、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

12、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=69，bod530mg/l，cod100mg/l，ss70mg/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

13、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：2540mm；机械清除：1625mm；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&#

14、176;70°。(4) 通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。(5) 过栅流速一般采用0.61.0m/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=0.40.9 m/s,取vb0.4m/s过栅流速：v=0.61.0 m/s, 取v0.6m/s采用人工清渣，栅条间距：1025 mm，取d20.0mm栅渣截留量：0.100.05m3/10rn3污水，取0.05 m3/10m3倾角一般为：60°-70°，取60

15、°栅前水深：h=0.4m栅条宽度：s=0.01 m进水渠宽：b1=0.1 m进水渠渐宽部位的展开角度：120°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b10.1m，渐宽部分展开角120°，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

16、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

17、车间内形成壅水现象。2.2.1设计参数流量q=20.821/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

18、，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

19、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=1.8 m，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

20、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/s2.5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bod5 la=100mg/l；lt出水bod5 lt=30m

21、g/l；bod5去除率=（la-lt）/la 得=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

22、扩散器的服务面积为0.5；动力效率2.73.7kgo2/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

23、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47m。（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0.250.50m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。（

24、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0.250.50m，淹没深度0.30.4m。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n1，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q12.52，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t2h，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，

25、m/s d1喇叭口直径; d11.35d01.35×0.490.66m（8）污泥斗及污泥斗高度（h5）：取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q0.0058/s，集水槽内流量q/2，则0.0058/20.0029/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

26、：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h0.03m，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0.3 h。脱水池尺寸4.0×3.0×2.5 m。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

27、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

28、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&

29、#215;0.32m1座q=500m3/d，d=20mm，h=0.5m，v=1.0m/shg-1200回旋式机械格栅1套2调节池4m×7m×3.5m1座q=20.8/h；t=2.0h；b=4m潜水曝气机2台3气浮池8m×3m×1.8m1座t=0.5h4水解酸化池6m×6m×4.3m1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×4.5m2座设计流量q=500m3/d；进水bod5 la=100mg/l；出水bod5 lt=30mg/l；气水比d0=20：1；容积负m=2.

30、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×8.16m1座中心管v=0.03m/s；t2h；q12.52单臂旋转式刮泥机4台7污泥浓缩池5.4m×2.8m2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×2.5m1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

31、量为150 kw，废水实际耗电量为0.75 kw·h/t，每吨废水实际电费为0.56元；药剂费包括气浮池混凝剂费和化学氧化池氧化剂费用。前者为氯化铝，售价为2050元/t，每吨废水实际投加量为0.3 kg，每吨废水实际消耗混凝剂费用为0.51元；氧化剂次氯酸钠售价为556元/t，每吨废水实际消耗氧化剂费用为0.11元。人工费为工人工资，处理每吨废水的人工费为0.15元。综上所述，该厂废水实际处理费用为：0.56+0.51+0.11+0.15=1.33(元/t)总之，本工程处理工艺的处理效果好、运行费用低，处理后的水不仅达到了废水排放标准，而且还可深度处理和回用，既可有效防止当前的水体污染，还可在将来实现废水回用，节省地下水，