1、 本科 毕业论文 （ 20_ _届） 日处理 200 吨喷水织机废水的地埋式 AO 生物工艺设计 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 I 摘要 ：针对纺织染整废水具有的色度高、生化指标高的特性，在资料 分析的基础上，运用混凝技术、 火山岩滤料普通生物滤池、粘土陶粒滤料普通生物滤池、曝气生物滤池，确定设计方案， 并进行理论计算分析，研究喷水织机废水的特性。本设计采用地埋式 AO 生物生物工艺对喷水织机废水进行处理。结果表明，该组合工艺对喷水织机废水的色度、 BOD5、 CODCR、 SS 有良好的处理效率，在进水 COD 浓度为 250-550mg/L
2、 时，其去除率达到 80%，进水 BOD5浓度为 40-150mg/L 时，去除率达到 85%，处理后的喷水织机废水达到纺织染整工业水污染物排放标准的一级排放指标。该工艺运行成本低，管理简 便，可成为喷水织机废水处理的推荐工艺。 关键词 ： 喷水织机废水 ; 混凝沉淀 ; 普通生物滤池 ; 曝气生物滤池 ; 火山岩滤料 ; 陶粒 I ABSTRACT ： For the textile dyeing wastewater with its high color-high bio-chemical characteristics, using coagulation technology, bi
3、ological aerated filter with lava, expanded clay, biological aerated filter to determine design based on the data analysis. By analysis of the theoretical calculations to study the hydraulic loom wastewater. In this design, the treatment of hydraulic loom wastewater by AO biotechnology. Experimental
4、 results indicated that the color, BOD5, COD, SS has a good processing efficiency. The removing rate of COD was 80% with the incoming concentration of 250-550mg/L, and the removing rate of BOD5 was 85% with the incoming concentration of 40-150mg/L. The treated hydraulic loom wastewater meet the leve
5、l 1 emission targets of “water pollutants standards for the textile dyeing and finishing industry”. This process runs low cost, simple administration, could be a recommended process of textile industry wastewater treatment. Keywords: hydraulic loom wastewater; coagulation precipitation; biological f
6、ilter; biological aerated filter; lava; expanded clay 目录 1 绪论 . 1 1.1 我国水资源现状 . 1 1.2 印染行业用水概况 . 1 1.3 喷水织机的应用及喷水织机废水 . 2 1.3.1 喷水织机 . 2 1.3.2 喷水织机废水 . 3 1.4 喷水织机废水处理难点 . 4 1.5 课题设计意义 . 4 2 喷水织机废水处理技术 . 5 2.1 混凝沉淀法处理喷水织机废水研究 . 5 2.2 火山岩滤料普通生物滤池处理喷水织机废水研究 . 5 2.3 粘土陶粒滤料普通生物滤池处理喷水织机废水研究 . 6 2.4 曝气生物滤池
7、处理喷水织机废水研究 . 7 3 设计部分 . 8 3.1 设计水量与设计标准 . 8 3.1.1 设计水量与水质 . 8 3.1.2 设计标准 . 8 3.2 工艺流程与主要设计参数 . 9 3.2.1 工艺流程的确定 . 9 3.2.2 流程说明 . 9 3.2.3 工艺特 点 . 10 3.2.4 主要设计参数 . 10 3.3 污水处理构筑物的设计 . 11 3.3.1 格栅的设计 . 11 3.3.2 调节池的设计 . 13 3.3.3 缺氧池与好氧池的设计 . 15 3.3.4 沉淀池的设计 . 20 2 3.4 污水处理站平面布置 . 22 3.4.1 平面布置原则 . 22 3
8、.4.2 附属建筑物及其尺寸 . 23 3.5 高程设计 . 24 3.5.1 高程布置原则 . 24 3.5.2 高程布置设计计算 . 24 3.6 投资估算及运行费用 . 25 3.6.1 投资估算 . 25 3.6.2 运行费用 . 26 结论 . 28 参考文献 . 29 致谢 . 30 附录 . 31 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。人均水资源量不足 2300m3，仅为世界平均水平的四分之一，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。而且，我国水资源时空分布很不平衡，长江流域及其以南地区人口占全国的 54%，国土面积只占全国的 36.5%，但是水资源却占了
9、 81%；其以北地区，人口占 46%，国土面积占全国的 63.5%，水资源量仅占全国的 19%，属于资源性缺水。目前，全国年缺水总量约为 300亿至 400亿立方米，每年因缺水造成的直接经济损失达 2000亿元，少产粮食 700亿至 800亿公斤 1。水资源短缺已成为制约我国经济社会 发展的主要因素。 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
10、、南京、镇江、上海 6市累计形成了近 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 2。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，所以染整业被称为“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
11、国印染废水排放量约为每天 3 1064 106 m3，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。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2 水量的 70%-90%。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
12、耗近亿吨的工艺用软化水，因而由此而造成的生态及经济损失是不可估量的 3。 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
13、需矛盾得到缓解 4。 1.3 喷水织机的应用及喷水织机废水 1.3.1 喷水织机 织机有多种分类。按织物纤维分类，可分为棉纺织机、毛纺织机、麻袋织机、丝绸织机等。如按织造的引纬方法分类，可分为有梭织机和无梭织机两大类。有梭织机是采用传统的梭子 (木梭或塑料梭 )引纬的织机。梭子的体积大、分量重，被往来反复投射，机器振动大、噪音高、车速慢、效率低。无梭织机的引纬方式是多种多样的有剑杆、喷射 (喷气、喷水 )、片梭、多梭口 (多相 )和编织等方式。 前三种方式的四类无梭织机共同的基本特点是将纬纱卷装从梭子中分离出来 ，或是仅携带少量的纬纱以小而轻的引纬器代替大而重的梭子，为高速引纬提供了有利条件。
14、在纬纱的供给上，又直接采用筒子卷装，通过储纬装置进入引纬机构，使织机摆脱了频繁的补纬动作。因此，采用无梭织机对于增加织物品种，调整织物结构，减少织物疵点，提高织物质量和织造效率，降低噪音，改善劳动条件具有重要意义。无梭织机是我国“十五”期间纺织工业产业升级和织造设备更新换代的关键设备，无梭织机占有率是一个国家纺织工业现代化的重要标志之一 5。 喷水织机是纺织机械中近年来发展最快的无梭织机，其优点是产量高、质量好、织造费用低， 但是要消耗大量优质的自来水。目前，我国已拥有喷水织机约 30 多万台，年用水量高达 4.5 亿吨 6。由于在织造工序中使用浆料以及润滑脂的原因，排放的废水中 COD、 B
15、OD、 SS 等指标超标，造3 成水质的污染，如不能很好地对废水资源进行处理，再循环利用，将会造成水资源的浪费和环境污染。随着环境保护意识的提高及水资源的紧缺，喷水织机废水治理越来越受到关注，尤其是象我国水资源短缺的国家，因水资源匮乏问题日益突出，已成为制约社会经济发展的主要因素之一，废水处理及循环回用工作的研究显得尤为重要 7。 1.3.2 喷水 织机废水 喷水织机废水中主要含有喷水织机的浆料，而喷水织机的浆料不同于一般处理的废水，当前各种类型的浆料均存在的问题使得废水中出现下列现象： (1) 废水中浆料分子量大而不匀，浆料粘度高，散热慢，热收缩性大，以致浆好的经轴硬度大，浆膜容易产生裂缝，
16、织造时易产生硬落浆使废水中含有一定量的浆膜造成废水中悬浮物较多，增大了 SS； (2) 浆料主要是由丙烯酸及其酯共聚而成，如果共聚不佳，单体残存于浆料中会给浆料带来严重的气味，挥发出来也影响人体健康，单体主要增大了有机污染同时产生了氨气等挥发性气体，处理废水时难以处 理挥发出的废气； (3) 喷水织机浆料合成方法主要是溶液聚合和乳液聚合法，前者产品分子量稳定，但含固量小，粘度很大。后者可制得高浓低粘型产品，但分子量不稳定，易出现高分子凝聚物，这种高分子凝聚物悬浮于废水中，进一步增大了废水处理的难度； (4) 浆液稳定性差，杂质高，易起泡，尤其是在溶液聚合中低聚物较多时更甚。废水进水的泡沫多，杂
17、质多， SS大，且有一定的防水性，会影响滤料的吸附作用和生物膜上的微生物的代谢降解作用。 总的来说，喷水织机废水的特点是水质成分复杂，污染物以丙烯酸脂类浆料为主，含较多难降解有机污染 物，碳、氮比失调，可生化性较差，同时有部分挥发性气体，且每日排放量大。喷水织机废水的水质指标见表 1-1。 表 1 1 喷水织机废水水质指标 Table1 1 Quality of the wastewater from the hydraulic loom 项目 COD（ mg/L） BOD5（ mg/L） SS（ mg/L） 色（倍） pH 数值 250-550 40-150 105-250 80-170 6
18、-10 4 1.4 喷水织机废水处理难点 由于染料废水水质复杂，且含盐量高，传统的方法很难使废水达标排 放。经国内部分染料废水处理厂工艺及运行情况分析，认为染料废水治理有下列主要技术难点： (1) COD 浓度高难以降解 染料生产基本原料是苯系、 蔡系 、葱醒系以及苯胺、硝基苯、酚类等，产品回收率低，生产过程中染料损失率约为 2%8，致使废水 COD 高，并且 BOD5/COD 比值较低，一般在 0.2-0.48之间，可生化性差。为提高 COD 去除率，国内主要采用以下方法，如增加絮凝时间和生化反应时间，改并联曝气池为串连运行等。但提高的范围是相当有限的。如何提高 COD 去除率是染料废水极待
19、解决的难题之一。 (2) 色度高脱色困难 国内外对染料脱色方法进行了大量的研究，如絮凝法，吸附法，氯气和次氯酸钠法，对不同的废水都能取得效果，但是由于染料厂生产的染料和中间体品种多，类别复杂，疏水性、亲水性、阳离子、阴离子等各种类型染料都在混合废水中，造成治理技术上的困难。活性炭吸附，虽然有一定效果，但投资、能耗、运转费太高，很难实现工业化。所以高效脱色成为染料废水处理又一技术难题 1.5 课题设计意义 改革开放以来，位于长三角腹地的浙江和江苏是太湖流域经济最活跃的地区，但其经济飞速增长的背后却是对水资源的掠夺式利用。工业废水和城 市生活污水大量增加，加上农业规模化经营中农药化肥的大量使用，使
20、太湖地区水污染问题一度变得十分突出。其中，无论是用水量还是废水排放量，纺织废水都占太湖流域工业废水总量相当大的比重 9、 10。喷水织机是纺织机械中近年来发展最快的无梭织机 ,其运行中要消耗大量优质的自来水并且排放有机物等超标废水。因此 ,不论是对太湖、纺织业发达的长三角地区 ,还是整个长江流域 ,乃至全国的水资源保护 ,针对纺织废水、喷水织机废水的处理工艺研究都是必要和具有很大的现实意义的 11。 迄今为止 ,对喷水织机用水的研究较多 12 13 14,而专门针对其废水处理的研究较少。 本设计采用地埋式 AO生物生物工艺 15对喷水织机废水进行处理， 为此类废水的处理提供参考。 5 2 喷水
21、织机废水处理技术 2.1 混凝沉淀法处理喷水织机废水研究 在工业废水中，常含有不同数量的悬浮体和溶胶，如造纸、制糖、染料 ;生活污水中也存在大量的有机微粒。这些悬浮物、溶胶和有机污染物，大小在 10-310-9m 范围内。这些物质不是以分子状态分散到介质水中，所形成的体系有很大的界面，属热力学不稳定体系，但这些颗粒表面大多带有电荷，颗粒间由于同性电荷相斥阻止了微粒间彼此接近而 聚合成较大的颗粒，分散稳定，不互相聚集，自动凝聚成大颗粒并从分散介质中沉淀出来的速度很慢；同时，带电胶体与反粒子都与周围水分子发生水化作用，形成一层水化壳，也阻止胶粒的聚合。对于这类废水的处理，一般向水体投加混凝剂，使水
22、中的胶体体系在所投加混凝剂的作用下，相互接触、碰撞脱稳凝集成一定粒径的聚集体。脱稳的聚集体由于进一步的碰撞、化学黏结、网捕卷扫、共同沉淀等作用而聚集成絮凝体 (矾花 )，最终借助重力的作用而沉淀，达到固液分离的目的 。 2.2 火山岩滤料普通生物滤池处理喷水织机废水研究 废水通过粗格栅拦截粗大的 杂物及漂浮物之后，进入火山岩滤料普通生物滤池，在生物滤池内一系列作用下得到净化，经沉淀后外排。在火山岩滤料普通生物滤池内，废水的处理具体如下 : 废水通过进水口，经固定布水器喷淋在滤池最上部的强化布水层上，强化布水层是 15cm 的马尾绳，耐腐蚀和长期的水流侵蚀，对污水进行第二次分布。之后进水到达滤料
23、层。滤料层中的滤料为火山岩生物滤料，比表面积大，挂膜速度快，反冲洗时微生物膜不易脱落，并且具有多孔性和适当的机械强度及比重，适宜菌胶团附着生长，可以耐得住不同强度的水力剪切作用，反冲洗时容易悬浮且不跑料，可以节能降 耗。 污水自上而下滤过时，不断与滤料层的滤料相接触，从而使微生物在滤料表面繁殖，形成生物膜。生物膜是由多种微生物和微型动物组成的生物群落结构，它利用污水中的有机污染物作为营养物质，进行分解代谢获得能量，并形成新的微生物机体，污水也在此过程中得以净化 16。在填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用，滤料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用综合净化功能作用下污水得到净
