1、 1 毕业论文 开题报告 环境工程 Carrousel 氧化沟法处理缫丝废水工艺设计 一、选题的背景、意义 水资源是人类的生命之源，人们的生存离不开水。水被 50 个国家的科学家公认为本世纪最棘手的问题之一。目前 ,全世界有超过 80 个国家、占世界总人口 40%的人严重缺水。据估计，全世界每年大约有 2.5 亿人患上经水传染的疾病，其中大约 1000 万人死于非命 每三年的死亡人口相当于一个加拿大的人口。我国的水资源状况极不乐观 ,可以概括为“水资源稀缺、人均水资源占有量少、利用率低、污染严重”。近几年来我国废水、污水排放量以每年 18 亿 m3 的速度增加 ,全国工业废水和生活污水每天的排
2、放量近 1. 64 亿 m3 ,其中80 %未经处理直接排入水域 1 ,2 。全国仍有近一半城市没有污水处理厂 ,绝大多数小城镇未建污水处理设施。我国大小河川总长 42 万公里，湖泊 7.56 万平方公里，占国土总面积的0.8%，水资源总量 28000 亿 m3，人均 2300 立方米，只占世界人均拥有量的 1/4，居 121 位，为 13 个贫水国之一。目前中国 640 个城市有 300 多个缺水， 2.32 亿人年均用水量严重不足。我国污水、废水排放量每天约为 1108m3 之多。水污染现状更是触 目惊心，一项调查表明，全国目前已有 82%的江河湖泊受到不同程度的污染，每年由于水污染造成的
3、经济损失高达377 亿元。 近年来随着“节能减排”工作的稳步推进，对废水中氨、氮、磷的排放提出了更高的要求。缫丝厂作为一个工业企业，其缫丝生产在我国已有几千年的历史，是蕴涵古老文化的传统行业，是世界最大的蚕丝生产国。对我国的经济作出了巨大的贡献，不过伴随着缫丝企业带来的环境污染问题也日益凸显。 在我国缫丝生产主要以乡镇企业和个体私营业居多，这些企业多数生产规模小，设备陈旧，技术水平参差不齐，管理水平较低，部分企业的废水稍 作处理或根本未作处理而直接排放，既浪费了水资源，又对环境造成了污染，同时企业也要承担一定的排污费。 缫丝行业废水主要由煮茧、缫丝和汰头三部分废水组成，其主要成分为丝胶和蚕蛹蛋
4、白，尤其是汰头废水其 CODcr为 8000-15000mg/L， TN为 550-800mg/L，所含有机物占缫丝废水中有机物总量的 70 以上，是缫丝废水的主要污染源。若直接排入河道，会使河道短时间内迅2 速富营养化，导致河道迅速变黑变臭。因此，缫丝废水尤其是高浓度汰头废水的有效处理，成为水环境保护的当务之急，寻求高效低耗的缫丝废水处理技术具有重 要的现实意义。 我国自 20世纪 80年代开始了对制丝废水的治理，但当时的设施投资和规模都很小。受经营规模与效益等限制，许多企业满足于有废水处理设施、达到环保准入基本要求，实际处理效果并不明显。随着科技的进步与经济的发展，许多缫丝厂加大科研与技术
5、投入，在废水处理与利用上探索出一些经济有效的方法。这些方法按照不同的处理原理可以分为 4类，即物理法、化学法、物理化学法和生物法。目前对缫丝废水处理的研究多限于 CODcr的去除和丝胶产品的回收利用，缺乏对缫丝废水脱氮去磷的系统研究。本次设计采用的是卡鲁赛尔氧化沟处理工艺。 二、相关研究的最新成果及动态 缫丝行业产生的废水虽无毒，但含有大量氮、磷等营养物质，尤其是汰头废水更是高氮高磷高浓度的有机废水，是其它工段废水浓度的 10倍以上，易造成水体富营养化，严重影响人类生活和工、农业生产 ,目前此类废水的主要处理方法如下： 2.1 物理法 应用物理作用改变废水成分的处理方法称为物理处理法。常用于缫
6、丝废水处理的物理法主要有沉淀法、过滤法和气浮法等，废水经过物理处理后并没有改变污染物的化学性质，而仅使污染物和水分离。处理的对象是水中不溶解的悬浮物质。陈水平介绍了启东缫丝厂运用气浮法对 煮茧和汰头废水进行初步处理的工艺，在反应槽废水中加入药液，利用溶解空气气浮法产生的大量微细气泡，使废水中的丝胶等悬浮物附集浮升，形成表面浮渣，使水得到初步净化，再通过中段射流曝气对其进一步处理 3。德清县一些小型丝厂普遍采用一步气浮工艺，出水基本可以达 N-级标准。这种一步气浮工艺一次性投资较低，运行费用较高，一般适用于进水 COD浓度为 300 350 mg/L以下的小处理量企业 7。 2.2 化学法 应用
7、化学原理和化学作用来分离、转化、破坏或回收废水中的污染物，并将其转化为无害物质，使废水得到净化的方法 称为化学处理法。污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化，如混凝法、中和法、电解法和氧化还原法等。常用于制丝废水处理的化学方法主要有混凝法和中和法等，而氧化还原法和电解法应用较少。常用的有机絮凝剂有聚丙烯酞胺、丙烯酞胺、二丙烯二甲基等 8-10。罗达天等介绍了低浓度废3 水的混凝处理法。除滞头废水外的制丝废水，通过格栅去除大颗粒杂质后进人集水池，经泵提升至加药反应槽，与槽内的干聚合铝和聚丙烯酰胺发生化学絮凝反应，然后进入絮凝沉淀池。在絮凝沉淀池中，废水中的悬浮物及
8、有色物质絮凝，形 成大颗粒悬浮物，通过沉淀作用进行泥水分离，经过滤后进入回用水池 4。 2.3 物理化学法 运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。通常是指由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或指包括物理过程和化学过程的单项处理方法。物理化学法包括吸附法、离子交换、萃取及膜分离法等。其中吸附法在缫丝企业应用较多，而膜分离法也有少量应用。山东某缫丝厂将微生物植于活性炭孔中，形成生物活性炭。在特定的环境中，生物活性炭边吸附边降解，其吸附与再生正逆 2个过程在同一时间、同一空间进行，长久地保持着高度吸附能力 5。 2.4 生物法 生物法主要利用微生物使部分有机物作为营养物质被吸收转化成为微
9、生物体内的有机成分或增殖成新的微生物，其余部分被微生物氧化分解成简单的无机或有机物，如 C02、 H20、CH4。等，从而使废水得到净化的方法。生物处理法发展至今，已成为世界各国处理有机废水的主要手段，该法从微生物对氧的需求上可分为厌氧生物处理和好氧生物处理，从过程形式上可分为生物膜法、活性污泥法、氧化塘法和厌氧生物处理法。生物法与物理或化学方法相比具有成本低、投资小、效率高和无二次污染等特点，在缫丝企业废水处理中尤其受到青睐。姜国彬介 绍了采用厌氧生物发酵法处理缫丝企业生产废水的方案。废水经过 pH值调节后直接进入厌氧消化池，在沼气发酵细菌的作用下，将废水中难降解的大分子有机物分解成小分子并
10、进一步分解为甲烷等气体，达到去除污染物的目的。在处理废水的同时产生沼气和沼肥，达到清洁生产的目的，又符合循环经济的要求 6。罗达天等介绍了厌氧水解酸化和新型接触氧化组合治理制丝废水的方法。在水解酸化调节过程中，仅利用了厌氧反应的初期阶段 水解酸化和产乙酸阶段，摒弃了甲烷化阶段。而且由于制丝废水在水解酸化调节池中停留时间短，无甲烷气体产生，避免了传统的 厌氧生物处理法因异味而带来的环境污染 4。 三、课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、难点及预期达到的目标 3.1 课题研究内容 4 本设计针对缫丝废水的水质特性进行研究分析，设计出一套工艺流程，使出水水质最终排水达到城市杂用水水质标准
11、（ GB/T18920-2002） 。即 CODcr 小于 60mg/l, BOD5 小于 20mg/l， SS 小于 20mg/l。 3.2 技术路线 （ 1） 对进水水质进行分析（ CODcr， BOD5， SS）。 （ 2） 根据进水水质以及查阅文献的基础上，选定设计方案，确定流程工艺（见图 1）。本设计采 用卡鲁赛尔氧化沟法处理缫丝废水。 （ 3） 对主要构筑物进行详细设计 (氧化沟、二沉池、厌氧池 )。 （ 4） 进行总体布置。 （ 5） 进行经济概算 及 运行费用分析。 3.2.1 卡鲁赛尔氧化沟的简介 卡鲁塞尔氧化沟 是一个比较成熟的技术， 是一个多沟串联的系统 ， 进水与活性污
12、泥混合后在沟内作不停的循环流动 。 可以认为氧化沟是一个完全混合池 ， 原水一进入氧化沟 ,就会被几十倍甚至上百倍的循环流量所稀释 ， 因而氧化沟和其它完全混合式的活性污泥系统一样 ， 适宜于处理高浓度有机废水 ， 能够承受水量和水质的冲击负荷 ； 卡鲁塞尔氧化沟具有优良稳定的处理效果和独特的降解机 制 。 3.2.2 本次设计采用的设计方案： 5 图 1 污泥浓缩池 污渣堆肥 污水泵 板框压滤机 二次沉淀池 清 水回用池 转刷曝气机 污泥堆肥 上清液回流到格栅井 PAC、 PAM 水解酸化池 厌氧反应池 达标外排，也可回用 螺杆泵 氧化沟 Ca(ClO)2 汰头废水 缫丝煮茧废水 格栅、集水
13、 曝气池 污泥浓缩池 6 3.3 研究难点 1.卡鲁赛尔氧化沟的设计 2.污泥上浮问题 3.对可能产生的 污泥膨胀问题要如何解决 4.流速不均及污泥沉积问题 3.4 预期目标 1.对卡鲁赛尔处理缫丝废水有个基本的了解以及处理方法的应用。同时知道相关其他处理方法的优缺点。 2.在查阅文献的基础上，选择合理的水处理工艺，根据水质水量进行工程设计方面的计算。 3.完成毕业设计所有成果，包括 设计说明书、计算书、图纸（平面布置图、高程图、氧化沟图等）。 4.最终排水达到城市杂用水水质标准 （ GB/T18920-2002） 。 四、论文详细工作进度和安排 2011.03.10 完成开题答辩 2011.
14、03.24 完成并提交文献综述、开题报告和外文翻译 2011.03.26 2011.04.24 进行毕业设计，完成设计内容。 2011.05.15 完成设计初稿并提交毕业论文 2011.05.18 修改毕业论文，定稿并提交论文 2011.05.27 毕业论文答辩 五、主要参考文献 1 国家环保总局 . 2003 年全国环境统计公报 . 北京 ,2004 2 沈光范 . 关于城市污水治理政策的思考 . 中国环保产业 ,2004 ,(2):16 18 3 陈水平 . 缫丝废水的治理和回收利用 J. 污染舫治技术 ,1994,7(4): 37 38. 4 罗达天 , 龙开渝 . 制丝废水污染治理方案
15、介绍 J. 四川丝绸 , 2007(2): 26 29. 5 廖梦虎 , 用生物降解技术处理缫丝生产污水 J. 丝绸 , 2002(11): 20 22. 6 姜国斌 . 利用厌氧生物发酵法处理缫丝企业废水 J辽宁城乡环境科技 , 2007, 27(1): 27 33. 7 王家德 , 朱征豪缫丝行业废水排放特点及其防治对策 J. 环境污染与防治， 2002， 24(4): 216 218. 7 8 高廷耀 , 顾国维 . 水污染控制工程下册 M. 2版 . 北京 : 高等教育出版社 , 1999. 9 RIGONI-STERN S, SZPYRKOWICZ L, ZILIO GRANDI L. Treatment of silkand Lycra printng wastewaterswith the objective of water reuseJ. Water Science and Technology, 1996, 33(8): 95 104. 10 胡亨魁 . 水污染控制工程 M. 武汉 : 武汉理工大学出版社 , 2003.
