1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 某印染厂废水处理工艺设计 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 厌氧水解酸化结合生物接触氧化处理印染废水工艺设计 摘要： 印染废水的特征可概括为：有机物浓度中等、成分复杂、可生化性较差、 色度深、碱性大、 pH 值高、水质变化大。本论文采用采用厌氧水解酸化 结合 生物接触氧化工艺处理印染废水，使之达标排放或废水回用，以使环境不受污染，处理后出水回用于城市杂用水，城市景观和工业生产等，以节约水资源。 关键词 ： 印染废水处理、厌氧水解酸化、生物接触氧化 Anaerobic hydrolysis acidifi
2、cation-sbr-contact oxidation combined with biological contact oxidation process to the printing and dyeing waste water process design ABSTRACT The characteristics of printing and dyeing wastewater can be summarized as: medium and complicate composition in organic content and biochemical the gender i
3、s poorer, deep chromaticity, alkaline big, pH value, high water quality change is big. This paper adopts the anaerobic hydrolysis acidification with biological contact oxidation process of printing and dyeing wastewater discharging standard, in order to make reuse, or waste water will not be pollute
4、d environment, treated effluent water for the city back, urban landscape and miscellaneous industrial production, etc, in order to save water. Keywords: Printing and dyeing wastewater treatment, anaerobic hydrolysis acidification, biological contact oxidation 目录 1 绪论 . 1 1.1 我国水资源现状 . 1 1.2 印染行业用 水概
5、况 . 1 1.3 课题设计意义 . 2 2 印染废水处理技术 . 3 2.1 物理法 . 3 2.1.1 吸附法 . 3 2.1.2 混凝法 . 3 2.1.3 膜分离法 . 4 2.2 化学法 . 4 2.2.1 氧化法 . 4 2.2.2 电化学法 . 5 2.3 生化处理方法 . 5 3 设计部分 . 7 3.1 设计水量与设计标准 . 7 3.1.1 设计水量与水质 . 7 3.1.2 设计标准 . 8 3.2 工艺流程与主要设计参数 . 8 3.2.1 工艺流程的确定 . 8 3.2.2 流程说明 . 8 3.2.3 主要设计参数 . 9 3.3 污水处理构筑物的设计 . 10 3
6、.3.1 格栅的设计 . 10 3.3.2 污水提升泵房的设计 . 12 3 3.3 调节池的设计 . 13 3.3.4UASB 的设计 . 14 3.3.5 接触氧化池的设计 . 16 3.3.6 气浮池的设计 . 19 3.4 污泥处理构筑物的设计 . 21 3.4.1 浓缩池的设计 . 21 3.4.2 贮泥池的设计 . 22 3.4.3 污泥脱水车间的设计 . 23 3.5 处理效果 . 23 3.6 污水处理厂平面布置 . 24 3.6.1 平面布置原则 . 25 3.6.2 附属建筑物及其尺寸 . 25 3.7 高程设计 . 27 3.7.1 高程布置原则 . 27 3.7.2 高
7、程布置设计计算 . 28 3.8 投资估算及运行费用 . 30 3.8.1 投资估算 . 30 3.8.2 运行费用 . 31 结论 . 32 参考文献 . 34 附录 . 35 附录 A 工艺流程图 附录 B 高程图 附录 C 平面布置图 附录 D 构筑物图 1 1 绪论 1.1 我国水资源现状 我国是一个干旱缺水严重的国家。淡水资源总量为 28000 亿立方米，占全球水资源的 6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有 2300 立方米，仅为世界平均水平的 1/4、美国的 1/5，在世界上名列 121 位，是全球 13 个人均水资源最贫乏的国家之一。 扣除难以利用的洪水泾流
8、和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为 11000 亿立方米左右，人均可利用水资源量约为 900 立方米，并且其分布极不均衡。到 20 世纪末，全国 600 多座城市中，已有 400 多 个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达 110 个，全国城市缺水总量为 60 亿立方米 1。 据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。 水利部预测， 2030
9、年中国人口将达到 16 亿，届时人均水资源量仅有 1750 立方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为 7000 亿至 8000 亿立方米，要求供水能力比现 在增长 1300亿至 2300 亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大 2。 随着人口的增长以及用水量的大幅度增加，中国的水环境问题日趋严重。同时，水污染又加剧了水资源短缺的局面。目前，全世界每年约有 4200 多亿立方米污水排入江河湖海，全国七大江河中，淮河、黄河、海河的水质最差，均有 70%的河段受到污染，长江岸边形成了许多污染带，在干流 21个城市中，重庆、岳阳、武汉、南京、镇江、上海 6 市累计
10、形成了近 600km 的污染带，长度占长江干流污染带总长的 73%。在全国 7 大水系的 407 个重 点监测断面中，只有 38.1%的断面满足国家地表水环境质量标准规定的 类水质要求 3。水质恶化较为严重，给我国可持续发展的实施带来了负面效应。 1.2 印染行业用水概况 我国是纺织印染业的第一大国，印染行业因其用水过程即是污染过程，印染加工过程使用大量化学药剂和染化料，其废水内含多种有毒、有害物质，所以印染业被称为“能耗大户 (用水大户 )、污染大户”，因而该行业对我国水环境产生的压力不容小觑。一方面，印染厂每加工 100m 织物，产生废水量 3-5m3，据不完全统计，我国印染废水排放量约为
11、每天 3 1064 106m3，约占整个工业废水的 35%，且回用率不到 10%, 90%以上作废水排放 4。另一方面，该行业又是耗水大户。工业中，纺织业名列我国工业用水前五位，而染整耗水占纺织业用水的 85%。染整业按原纺织部标定万米耗蒸汽 24 吨，耗电 450 度，百米耗水 2.5-4 吨，而 2003 年，印染布产量 319 亿米，其中出口 75.78 亿米，比上一年增长 35.30亿米。由于染整过程中产生的废水量很大，一般可达印染企业用水量的 70%-90%。2 目前我国平均每染 100m 布产生废水 4-5 吨，产量的增长势必带来废水量的增加。据此推算，每 年需消耗近亿吨的工艺用软
12、化水，因而由此而造成的生态及经济损失是不可估量的 5。 另外，在印染行业分散地区，特别是在水资源比较短缺的地方，由于供应的新鲜用水总量受到限制，使印染企业产品产量的增加或生产规模的扩大受到制约，企业生产发展受到限制，因此必须实现开源节流来满足生产过程中增加的用水量。 因此，为满足未来对印染行业水资源的需求，加强对现有水资源的有效保护、管理与使用，提高水重复利用率和开发新水源，采用污水再生与回用 (污水资源化 )的方式可大大缓解水资源供需矛盾，减少污水的排放量，减轻对现有水源的污 染。许多国家和地区把污水经过适当的处理作为新水源，应用于工农业生产和城市建设等领域，使水资源的供需矛盾得到缓解 5。
13、 1.3 课题设计意义 印染废水是指印染加工过程中各工序所排放的废水混合而成的混合废水。主要包括：预处理阶段(如烧毛、退浆、煮练、漂白、丝光 )排放的退浆、煮练、漂白、丝光废水；染色阶段排放的染色废水；印花阶段排放的印花废水和皂洗废水；整理阶段排放的整理废水 6。印染废水水质随原材料、生产品种、生产工艺、管理水平的不同而有所差异，导致各个印染工序排放后汇总的废水组分非常复杂。随着染料工业的飞 速发展和后整理技术的进步，新型助剂、染料、整理剂等在印染行业中被大量使用，难降解有毒有机成分的含量也越来越多，有些甚至是致癌、致突变、致畸变的有机物，对环境尤其是水环境的威胁和危害越来越大。总体而言，印染
14、废水的特点是成分复杂、有机物含量高、色度深化学需氧量 (COD)高，而生化需氧量 (BOD5)相对较低，可生化性差，排放量大 7。 印染废水处理的目的就是为了除去废水中的各种有害物质，防止环境污染，使水能够重新利用！所以说 对 印染废水处理 具有重 大意义：水是一种易受污染而可以再生的自然资源。随着人口的不断增长和 经济发展，加之水污染的日益严重，可利用的水资源数量日益短缺，造成水危机。根据水工业的观点，给水和排水分别是人类向自然界取用和归还可再生资源 “水 ”的两个程序，为了使这个循环能够持续地为人类服务，水在使用后回归自然界前，必须进行废水的再生处理，使水质达到自然界自净能力的承受水平恢复
15、其作为自然资源的属性 8。对可持续发展战略的实施有着极为现实的意义。 水资源是不可再生资源，我们不仅要节约用水，保护自然生态环境，坚持可持续发展，并且要处理好废水，不能让废水污染了健康自然绿色的生态环境，把坚持科学发展观应用到实际 环境保护中，给人类营造一个健康绿色的生态圈。 3 2 印染废水处理技术 印染 行业排放的废水水量大、成分复杂、难降解有机物含量高，具有毒性，是一类污染严重且较难处理的工业废水。处理此类废水若仅仅单独使用物理、化学或生物处理并没有很好的效果。生化处理通常有活性污泥法、生物膜法、厌氧法等方法 9。废水经生化处理后，主要污染物 CODcr、 BOD的去除效果较明显，一般可
16、达 80%左右，此阶段虽可去除大部分颜色，但由于水质较复杂，出水不稳定，未能完全达标排放，需进一步进行物化处理，物化处理通常有混凝、吸附、离子交换、 膜分离等方法。 2.1 物理法 2.1.1 吸附法 在物理化学法中，应用最多的是吸附法。这种方法是指利用活性炭、硅藻土等多孔性固体物质，使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而除去污染物的方法。目前工业上常用的吸附剂主要有活性炭吸附剂、天然矿物吸附剂（活性白土、漂白土、硅藻土等）、硅胶、活性氧化铝、沸石分子筛、吸附树脂和腐植酸类吸附剂等。其中活性炭吸附剂具有较大的比表面积，吸附容量大，性能稳定，抗腐蚀，解吸容易，可吸附解吸多次反复使用，是目前被
17、广泛应用并研究得较为透彻的一种固体吸附剂，但它不能去除水中 的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能，并且处理费用较高，具有一定的局限性。因此，选择使用高效率低成本的吸附材料是目前一直关注的问题。谭力红等已利用炭黑、粉煤灰作为吸附剂对印染废水进行处理，可使废水 COD 和色度达到排放要求 10，并且吸附剂炭黑、粉煤灰取自工厂废弃物，成本显然比活性炭低，并且同样可取得一定的脱色效果。 2.1.2 混凝法 纺织染整废水的混凝处理是以胶体化学的理论为依据的，利用该方法可去除水中的微小悬浮固体和胶体杂质。该方法是向 废水中投放化学混凝剂，通过
18、与水中的胶体进行压缩双电层、吸附架桥以及网捕作用，使废水中的某些污染物由溶解状态或胶体状态变为凝胶状态，沉淀去除生成的粗大絮凝体，从而达到净水脱色的目的。常见的混凝剂有无机盐类混凝剂（铝盐、铁盐）和高分子混凝剂（聚合氯化铝、聚合硫酸铁） 11。硫酸铝混凝剂混凝效果较好，使用方便，但是铝对人体有毒害作用，为减少铝盐混凝剂对出水中铝的残留，可用无铝混凝剂替代和用复合的方法等降低铝盐的用量。选择合适的混凝剂，可使纺织染整废水大幅脱色， COD 和 BOD5 值大幅降低，提高废水的可生化性。因此 ，选择适当的混凝剂对于废水处理的效果具有很重要的意义。 目前，强化混凝技术已广泛应用于工业废水的处理，特别
19、是在化工废水、染整废水的预处理中4 更为普遍。强化混凝技术是通过提高混凝剂的投加量来实现提高有机物去除率的工艺过程。阮湘元等用 PAC、 PAM 预处理富含有机染料的染整废水，联合氧化絮凝床，出水可达工业污水排放标准 12。 混凝法的主要优点是工艺流程简单，操作管理方便，设备投资少，占地面积小，对疏水性染料脱色效率高；缺点是运行费用较高，需随水质变化而改变投料条件，对亲水性染料的脱色效率低，泥渣量多且脱水困难。 2.1.3 膜分离法 膜 分离法是利用天然或人工合成膜以外界能量或化学位差作推动力对水溶液中某些物质进行分离、分级、提纯和富集的方法的统称。分离膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层
20、物质，它能使流体内的一种或几种物质透过，而其它物质不透过，从而达到浓缩和分离纯化的目的。目前研究用于印染废水处理的主要是压力推动膜分离技术，包括反渗透 (RO)、超滤 (UF)、纳滤 (NF)等。反渗透是一种借助压力促使水分子反向渗透，以浓缩溶液或废水的方法。近年来反渗透技术的发展非常迅速，已广泛用于海水的淡化、除盐和制取纯水等 ，还能用以去除水中的细菌和病毒。超滤法目前主要用于分离有机的溶解物，如淀粉、蛋白质、树胶等。超滤法所需的压力一般为 0.1-0.7MPa13。纳滤是介于超滤与反渗透之间的一种新型膜分离技术，其截留分子量在 200-2000 的范围内，孔径为几纳米。在印染废水处理方面，
21、对含有直接染料和活性染料等的水溶性染料，常用纳滤膜进行分离处理。 膜分离法处理是一种新型分离技术，具有分离效率高、能耗低、工艺简单、操作方便、过程易控制、节约能源等方面的特点，使其在染整废水处理方面的应用具有很大的潜力。但我国膜技术的应用与世界先 进水平尚有较大差距，急需开发合适的高效分离膜和大型组器，在应用中还应着重解决膜污染与清晰等有关问题 14。 2.2 化学法 2.2.1 氧化法 染整废水脱色是去除废水中残留的染料、悬浮物、浆料和助剂等显色物质，处理方法主要有物理、生化和化学脱色等方法。在各种处理方法中，氧化法是染整废水脱色较为成熟的方法。它是利用各种氧化剂将染料分子中发色基团的不饱和
22、键断开，形成分子质量较小的有机物或无机物，从而使燃料失去发色能力。常用的氧化剂有臭氧、氯氧化剂和芬顿试剂等。臭氧是良好的氧化剂，对水溶性染料废水的脱色效率 很高，但对其它以悬浮状态存在于废水中的还原染料、硫化染料和涂料的脱色效果较差 15。臭氧氧化技术对污染物的降解效率高，无二次污染，在染整废水的处理中有着广阔的应用前景。 芬顿试剂作为一种强氧化剂特别适用于难生物降解处理和一般化学氧化难以奏效的有机废水氧化处理，比如处理垃圾渗滤液、氯酚类污染物等。单用芬顿试剂处理这种废水成本较高，一般多联5 用其它处理方法，以降低处理成本和提高氧化脱色效率。文献 16研究了芬顿氧化法对纺织废水的处理效果，处理
23、后 COD 和色度的去除率均达到排放标准，且该法处理成本低，操作简便。 2.2.2 电化学法 电化学法是通过电极反应使废水得到净化，实质上是利用直流电进行溶液氧化还原反应，污水中的污染物在阳极被氧化，在阴极被还原或者与电极反应产物作用，转化为无害成分被分离除去。它是一种简单、经济、有效的方法 17。利用电解法可以去除各种离子状态的污染物，如 CN-、 AsO2-、Cr2+、 Cd2+、 Pb2+、 Hg2+等，以及个各种无机和有机好氧物质，如硫化物、氨、酚、油和有色物质等。电化学方法可分为 :内电解法、电絮凝和电气浮法、电氧化学。其中最广泛应用的内电解法是铁屑法，即将含碳铁屑浸于电解质 溶液中
24、，形成无数个微小的 Fe-C 原电池，阳极生成 Fe2+，阴极产生 OH-及新生态 H，具有较高的化学活性，与染料发生氧化、还原、吸附、絮凝等作用，从而破坏染料发色结构。此方法所使用的铁屑价格低廉，具有高效、设备简单、投资费用低等特点，且能明显提高废水的可生化性，是一种良好的高色度染料废水的预处理方法，具有一定的推广价值。 电化学法目前的研究主要集中在电极材料的选择以及电化学氧化过程的控制技术上。 2.3 生化处理方法 生物处理法是利用微生物的生物化学作用降解有机物 18，这种方法具有处理费用低，运行较稳定 等优点。常用的染整废水生物处理方法主要有 :好氧处理、厌氧处理和厌氧 -好氧组合处理法
25、。 好氧生物处理是在有氧条件下，利用好氧微生物的作用去除染料废水中的有机物，主要以传统的活性污泥法、生物接触氧化法和塔式生物滤池法为主。采用好氧处理法能够获得较好的 BOD 处理效果，但 COD、色度去除率不理想，尤其是 PVA 等化学浆料、表面活性剂、溶剂的广泛使用，使出水水质难以达到排放标准。 厌氧处理不仅可用于处理高浓度有机废水，也可用于处理中、低浓度有机废水，对燃料中的偶氮基、蒽醌基和三苯甲烷基均可降解，但还不能完全分解一些活性 染料的中间体，如致癌的芳香胺等。由于厌氧处理的出水水质往往达不到排放标准，因而单纯使用厌氧处理法的处理工艺较少，通常与好氧生物法联合使用 19。 厌氧 -好氧处理工艺能在一定程度上弥补好氧工艺的不足。难降解染料分子及其助剂在厌氧菌的作用下水解、酸化而分解成小分子有机物，接着在好氧菌的作用下，将其分解为无机小分子，从而达到净化水质的目的。纺织染整废水经厌氧 -好氧处理后可以达标排放。通过对厌氧 -好氧联用工艺和单独好氧工艺处理染整废水的特点进行研究后，发现染料脱色主要发生在厌氧阶段，经过厌氧处理，BOD/COD 值 从 0.15 提高到 0.3720。 同时 目前印染废水研究最新成果有： 1. 光化学氧化法： 光化学氧化法具有反应条件温和（常温、常压）、氧化能力强和速度快等优点。光化学氧化可
