印染废水处理工艺环境工程等专业毕业设计毕业论文 40页

'武汉工程职业技术学院毕业论文：印染废水处理工艺学号：1002160127姓名：张学东班级：10级给排水指导老师：刘冰2012年11月13日 I摘要废水处理厂设计规模2000m3/d设计水质水量为Q=2000m3/d,BOD5=230mg/LCODcr=1100mg/LPH=911SS=210㎎/l,色度400倍。经处理后应达到下列出水水质BOD≤25mg/L,COD≤100mg/L色度≤40倍SS≤70mg/L,PH=69。本设计采用水解酸化加生物接触氧化处理废水。处理构筑物主要有调节池、水解酸化池、生物接触氧化池、竖流式沉淀池、浓缩池、泵房、脱水机房和鼓风机房等。其主要构筑物生物接触氧化池采用传统的一段式接触氧化总共采用两座每座分为四格处理效果明显。预处理的调节池和水解酸化池有效的降低了污水的各项指标为生物接触氧化池的进水提供了最佳进水指标同时还有效的降低了污水的色度再加上后面的竖流式沉淀池的絮凝沉淀作用色度指标大大降低基本上可以满足出水的要求。关键词印染废水废水处理生物接触氧化 目录前言..................................................................................................................................V第一章绪论.......................................................................................................................11.1印染废水的产生及特点........................................................................................11.2印染废水的水质及水量分析.................................................................................11.2.1不同产品排放的废水水质...........................................................................11.2.2废水水量......................................................................................................21.3印染废水的危害....................................................................................................21.4设计任务................................................................................................................21.4.1本毕业设计课题的目的和要求...................................................................21.4.2本毕业设计课题的技术要求与数据............................................................2第二章污水处理站方案的确定........................................................................................42.1确定污水处理方案的原则.....................................................................................42.2污水处理方案的确定............................................................................................42.2.1污水处理路线选择.......................................................................................42.3污水处理工艺流程方案介绍.................................................................................62.3.1传统活性污泥法..........................................................................................62.3.2氧化沟工艺..................................................................................................72.3.3生物接触氧化工艺.......................................................................................72.4工艺流程的确定....................................................................................................82.5主要构筑物的选择................................................................................................92.5.2调节池..........................................................................................................92.5.3污水泵房......................................................................................................92.5.4水解酸化池................................................................................................10 2.5.5生物接触氧化池........................................................................................132.5.6混凝沉淀法................................................................................................152.5.7浓缩池........................................................................................................152.5.8污泥脱水....................................................................................................16第三章主要构筑物设计计算..........................................................................................173.1格栅.....................................................................................................................173.1.1设计说明....................................................................................................173.1.3设计计算....................................................................................................173.2调节池.................................................................................................................19IV3.2.4出水水质....................................................................................................203.3水解酸化池..........................................................................................................203.3.1设计说明....................................................................................................203.3.2设计工艺参数............................................................................................213.3.3设计计算....................................................................................................213.4生物接触氧化池..................................................................................................213.5沉淀池.................................................................................................................233.5.1设计说明...................................................................................................3.6混凝沉淀池..........................................................................................................253.6.1设计说明....................................................................................................253.6.2工艺参数设计............................................................................................263.6.3设计计算....................................................................................................263.6.4出水水质....................................................................................................273.7污泥浓缩池..........................................................................................................273.7.1设计说明....................................................................................................273.7.2设计参数....................................................................................................27 3.7.3设计计算....................................................................................................28第四章辅助构筑物的设计计算及说明...........................................................................304.1污水提升泵房......................................................................................................304.2鼓风机房..............................................................................................................304.3污泥脱水间..........................................................................................................30第五章平面布置及高程布置的设计...............................................................................315.1平面布置..............................................................................................................315.1.1平面布置原则............................................................................................315.1.2总平面布置结果........................................................................................315.2高程布置..............................................................................................................325.2.1高程设计任务及原则.................................................................................32第六章投资估算与效益分析..........................................................................................336.1工程概预算..........................................................................................................336.1.1土建设计及安装工程要求.........................................................................33总结.....................................................................................................................................38 前言在经济快速发展和社会日益进步的今天污染已经成为全球所关心的问题。解决环境污染是当今社会必须要考虑的问题。随着生产技术的更新换代带来印染废水的增加及其水质的变化印染废水排放量大污染物浓度高是工业废水中较难治理的废水之一。纺织印染行业是水污染大户研究、开发、推行低投入的水污染治理措施势在必行怎样处理好印染废水选择怎样的工艺流程是比较经济和合理有效的已经成为全世界所共同研究和开发的项目。目前在发达国家已有比较先进的处理工艺和方法这些方法一般都是建立在经济比较宽裕的基础上的。而发展中国家的经济比较紧张没有宽裕的资金可以用来进行一些经济效益不是很明显、一般只有社会效益项目的开发和利用。所以寻找经济和有效的印染废水的处理工艺是必然的。我国目前印染废水处理用得较多的是生物膜法物理方法和化学作为辅助排水也可以达到《纺织染整工业水污染排放标准》GB4287-92的Ⅰ级标准对我国的环保事业是一个比较重要的支持。生物处理方法是目前世界上应用比较广泛的方法因其具有环保高效的特点因而被世界很多国家所接受和运用。本设计是针对某地印染厂排放的废水特点经过了多方的比较和选择选定以水解 酸化—生物接触氧化法案在后面的正文中会提供相关的具体说明和解释。本设计对水解酸化—生物接触氧化法—混凝沉淀工艺的特点、工艺流程、各处理单元工艺尺寸的计算、平面布局、土建管理及人员编制、成本分析等方面进行阐述。本设计共分五个部分绪论工艺流程的确定设计计算、投资估算与效益分析。其中设计说明包括设计依据、设计规模、范围和设计原则、工艺流程说明及处理方案论证设计计算包括主要构筑物设计计算、辅助构筑物设计计算和附属构筑物设计说明。并附6张图纸调节池图、水解酸化池图、高程图、平面布置图、SBR池图、污泥浓缩池图。由于本人的水平有限资料搜集的广度和深度有一定的局限性设计书中难免会有一些不妥之处敬请老师给出宝贵的改进意见。www.docin.com 第一章绪论1.1印染废水的产生及特点印染废水污染在工业污染中占有较大的比例2005年我国规模以上印染企业印染布加工总量超过了300亿米加上未能被统计的一些小型印染厂估计年印染加工总量为350亿米左右[5]。以年增长8%的保守估计2010年将超过500亿米。按每印染加工100米织物平均产生废水5吨计全年国内印染企业将产生出25亿吨印染废水。从我国染料行业废水治理技术的现状来看尽管经过多年努力已取得一批实用技术解决了不少问题但总体上没有实质性的突破特别是产品结构及工厂布局等不合理因素的存在加重了废水的治理难度。印染废水的污染物大部分为有机物并随采用的纤维种类和加工工艺的不同而异。一般情况下印染废水水质pH值为6-10,COD化学需氧量为400-1000毫克升BOD生物需氧量为100-400毫克升SS悬浮物为100-200毫克升色度为100-400倍。从技术角度看印染废水是很复杂的一个大类废水。其特点之一是污染物成分差异性很大很难归类求同。特点之二是主要污染指标COD高BOD和COD的比值一般在0.25左右可生化性较差。特点之三是色度高混合水中显色分子离子微粒大小重量各异性大较难脱色。印染各工序排出废水主要有八大类其水质特点特性差异较大。此外还有水质水量波动大等特点。 1.2印染废水的水质及水量分析印染产品由于原料纤维、产品种类和生产工艺等不同使用的染料、助剂种类和品种不同加工的工艺方法不同漂洗次数不同因此其排放废水的水质亦不同。另外由于不同化学纤维的含量在各类产品中所占的比重不同其使用染料和助剂的种类也不断变化因此所排放的废水中各污染物含水量也不相同[16]。在棉混纺织产品中由于化学纤维主要为涤纶的增加一般占65%其经纱上浆时采用变性淀粉和聚乙烯醇混合浆料。而在印染前处理工艺过程产生的退浆废水中由于含有一定量的聚乙醇使废水中增加了难生物降解物质降低了废水的可生物降解性。因此棉印染废水属于较难生物降解的工业废水之一。在毛纺染色产品中由于天然纤维所占比例较大化学纤维占的比例相对较少而且织造过程中也不需上浆故毛混纺染整产品加工过程产生的废水水质相对较为稳定废水的可生物降解性优于棉纺产品排放的印染废水[8]。洗毛废水由于可生物降解性能好一般在提取羊毛脂后宜采用生物处理方法。真丝绸印染产品加工过程中排放的印染废水属于中低浓度的有机性废水可生物降解性好。www.docin.com2化纤仿真丝产品的碱减量工艺中产生的废水由于含有相当量的对苯二甲酸和乙二醇总体看废水的可生物降解性能较差但与印染废水混合后水质稍有改善。1.2.2废水水量 印染废水排放量约为全厂用水量的60%80%。废水量随工厂的类型、生产工艺、机械设备、加工产品的品种不同差异较大。根据国内外的资料估算每加工一匹棉织物用水量约为11.2m3。1.3印染废水的危害印染废水含大量的有机污染物排入水体将消耗溶解氧破坏水生态平衡危及鱼类和其他水生生物的生存。沉于水底的有机物会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体恶化环境。印染废水的色泽深严重影响受纳水体外观。造成水体有色的主要因素是染料。在纺织品印染加工中有10%20%的染料作为废物排出。印染废水的色度尤为严重用一般的生化法难以去除。有色水体还会影响日光的透射不利于水生物的生长。印染废水大部分偏碱性进入农田会使土地盐碱化染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物产生硫化氢。1.4.1本毕业设计课题的目的和要求1课题2000t/d印染废水处理厂设计2本设计的目的是让学生对印染行业的工艺流程、污染物产生情况、常用的污水处理工艺进行初步的了解同时培养学生独立研究分析问题能力进一步提高污水处理工程的工艺选择、参数计算、工程制图的专业水平同时训练学生综合应用所学专业知识、查阅分析文献资料、独立设计污水处理工程的能力。了解和掌握污水处理工程设计的基本程序学会工艺确定的原则和方法掌握构筑物设计计算方法、设计说明书编制、图 纸绘制方法等。要求学生树立正确的指导思想及严谨的科学态度按学校毕业设计要求完成毕业设计掌握印染行业的生产工艺流程、废水中污染物产生情况、常用的印染废水处理工艺。1.4.2本毕业设计课题的技术要求与数据1设计水量设计总规模为2000m3/d。1、收集资料进行工艺流程的选择、方案的论证2、计算各构筑物尺寸确定有关设备型号3、进行合理的平面、高程布置画出平面、高程布置图4、画出主要构筑物平面、剖面图5、进行初步投资估算及费用分析www.docin.com第二章污水处理站方案的确定2.1确定污水处理方案的原则a.确定污水处理方案的原则1污水处理应采用先进的技术设备要求经济合理安全可靠出水水质好保证良好的出水水质效益高2污水处理站的处理构筑物要求布局合理建设投资少占地少自动化程度高便于科学管理力求达到节能和污水资源化进行回用水设计3.为确保处理效果采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物提高自动化程度为科学管理创造条件4.污水处理采用生物处理污泥脱水采用机械脱水5.提高管理水平保证运转中最佳经济效果 6.查阅相关的资料确定其方案。b.最佳的处理方案要体现以下优点1.保证处理效果运行稳定2.基建投资省耗能低运行费用低3.占地面积小泥量少管理方便。2.2污水处理方案的确定根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达到的标准本节对其处理工艺流程进行方案筛选并通过论证选择合理的污水及污泥处理工艺流程。2.2.1污水处理路线选择我国污水处理在建国四十多年来取得是很大的成就污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践在吸取国外技术经验的同时结合我国国情的特点逐步改进提高初步形成了一些适用的技术路线主要如下a.对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线b.以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线c.以深水扩散排放为主处理为辅的技术路线d.以回用为目标的污水深度处理技术路线结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择。首先c和d这两种技术路线对于自然环境条件因素要求较高从而不可取所以应选a和b两种路线。尤其是以b这种路线应予以推广因为随着环境状况的日趋严峻用水问题越发突出从而对于水的合理使用必将是大家特别重视的课题所以下面着www.docin.com 5重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线。对于大规模污水处理厂来说主要指氧化塘处理和土地处理法它们都具有运行费用低外加能源消耗少及管理简单的优点在我国一些城市也被因地制宜的采用[12]。氧化塘一般分为好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘及曝气氧化塘它们所需要的停留时间都很大一般需要几天到几十天占地面积很大而且对周围环境卫生的影响较大需要慎重考虑所以在没有低洼地可利用的情况下若购置、占用大量的良田、平地筑塘是相当不经济的据本工程的情况不宜采用氧化塘处理。土地处理法就是按照要对污水达到处理的同时达到对控制渗流污染的要求有计划的将污水排放到大面积的土地上下渗利用土壤的过滤、吸附、分解以及土壤微生物的代谢能力等物理、化学、生物化学等作用使水达到净化这种方法有利于污水中水肥资源的利用和土壤微粒结构的改善但是这种处理需要广阔的土地面积而且要注意对地下水的污染问题。在我国人均土地面积不足的情况下土地处理法必须与污水的灌溉利用和污水土地利用处理还有一定差距。主要表现为a.污水灌溉并未按土地处理污水的要求控制水量、水质有些地下水以及其他水源、水体造成污染 b.由于灌溉季节性变化和灌溉面积的限制不能做到终年昼夜对污水处理c.没有经过严格水质控制的灌溉往往会造成对粮食作物特别是对蔬菜作物的食用质量的影响这主要来自一些重金属的污染。所以污水灌溉作为对适当处理后的城市污水的有效利用无疑是非常有价值的但作为对污水的完善土地处理从而取代其他的污水处理措施在本工程的具体条件下尚不现实或不可行。因为a.对地下水源有污染危险b.没有也不可能修建贮存几个月污水量的大容量调节池非灌溉季节的排放问题无法解决。综上所述以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的路线本项目不具备采用的条件当然也就不宜采用。人工净化就是人为的创造条件使微生物大量繁殖提高污水中微生物对水的净化效率主要包括活性污泥法与生物膜法其中以活性污泥法采用较为普遍是目前国内外城市污水处理的主体工艺。传统活性污泥法净化已有较丰富的实践经验和技术资料运行可靠处理效果好但是也存在能耗较多和费用高等特点所以许多国家都在为节省污水处理的能耗费用寻求新技术、新设备或对传统流程改革更新在我国也有许多正在进行实验和已经开始采用改革更新的活性污泥法流程和技术如A-B两段曝气www.docin.com6法、氧化沟、A/O脱氮工艺、A2/O同步脱氮除磷工艺、微孔曝气、纯氧曝气、深 井曝气、分段曝气等都各自具有不同的优点。结合本工程的具体情况在已排除了前述三个技术路线后我认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化的技术路线是比较合适的、可行的。主要有以下特点[14]a.能可靠的运行并保证水质净化的要求b.不需要占用大面积的土地c.处理后污水即可用于灌溉、非灌溉季节排放又不会造成污染d.为以后在经济条件可以的情况下进行三级处理供工业回用打下基础。2.3污水处理工艺流程方案介绍在选定了污水处理技术路线后我对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选。初步选到下列3个方案再进行比较。a.传统活性污泥法b.氧化沟c.生物接触氧化法。2.3.1传统活性污泥法这是以活性污泥法处理污水的典型工艺其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现并通过鼓风机曝气供给微生物所必需的足够氧量促使微生物生存和繁殖以分解污水中的有机物。混合液经沉淀分离后其活性污泥大量被回流到曝气池中。生物氧化作用主要在这一级曝气程序中完成。该法一般BOD5污泥负荷率为0.2—0.4kgBOD5/kgMLSS·d曝气池停留时间约为4—6h水气比18。a.特点 利用曝气池中的好氧微生物依靠鼓风机曝气供给的氧来分解污水中的有机物。混合液进行沉淀分离活性污泥回流到曝气池中去原污水从池首端进入池内回流污泥也同步注入废水在池内呈推流形式流动至池的末端流出池外至二沉池。b.优点a.处理污水效果好BOD5的去除率可达90%b.有丰富的技术资料和成熟的管理经验c.适宜处理大量污水运行可靠水质稳定。c.缺点:a.运行费用好由于在曝气池的末端造成的浪费故提高了运行成本b.基建费用高占地面积大c.对外界条件的适应性差www.docin.com7d.由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况对于N、P去除率非常低TN的去除率仅有20%的效果NH3-N用于细胞合成只能除12—18%P的去除率也很低。2.3.2氧化沟工艺a.特点氧化沟又名氧化渠或循环曝气池是1950年由荷兰公共工程研究所研究成功的。其本特征是曝气池呈封闭的沟渠形。污水和活性污泥的混合液在其中不停地循环流动其水力停留时间一般较长为15—16h泥龄长达15—30天属于延时曝气法。氧化沟处理系统的构造形式较多有圆形或马蹄形的有平行多渠道形式以侧渠作为二沉池的有将二沉池建在渠上或单独分建的等等其供氧和水流动力都是靠提升曝气设备这种设备分为早期使用的水平中心轴旋转叶轮和后来出现的卡鲁塞尔氧化沟 所用的垂直或带叶片的曝气器由于氧化沟水深较浅一般3米左右而流程较长可以按照曝气器前作缺氧与曝气器后作富氧段的方式设计运行提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件在缺氧段脱硝在好氧段除碳源需氧量及达到脱N的目的。b.优点(1)氧化沟内循环流量很大进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合和稀释因此具有很强的承受冲击负荷的能力对不易降解的有机物也有较好的处理效果。(2)处理效果稳定可靠不仅可满足BOD5、SS的排放标准还可以达到脱N除P的效果。(3)由于氧化沟的水力停留时间和泥龄都很长悬浮物、有机物在沟内可获得较彻底的降解。(4)活性污泥产量少且趋于稳定一般可不设初沉池和污泥消化池有的甚至取消二沉池和污泥回流系统简化了处理流程减少了处理构筑物使其基建费用和运行费用都低于一般活性污泥法。(5)承受水质、水量、水温能力强出水水质好。d.缺点氧化沟运行管理费用高氧化沟沟体占地面积大。2.3.3生物接触氧化工艺生物接触氧化法是在生物滤池的基础上从接触曝气法改良演化而来的因此有人称为“浸没式滤池法”、“接触曝气法”等。旱在十九世纪末韦林Waring、迪特(Ditter)等人就试验研究了接触氧化法处理污水。1912年克洛斯(Closs)获得了德国的专利登记。但是发展为正规的污水处理法 还是德国的贝奇(Bach)和美国的布斯维尔(Buswell)分别在埃姆兴(Emscher),阿尔巴纳(Albans)处理场实现的。1938年,在日本的岐阜市亦进行过试脸研究。a.特点[11]www.docin.com8生物接触氧化法与其他方法的比较具有如下特点①BOD5负荷高MLSS量大相对地效率较高并且对负荷的急剧变动适应性强。②处理时间短。在处理水量相同的情况下所需装置设备较小因而占地面积小。③维护管理方便无污泥回流没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨服。④易于培菌驯化较长时期停运后若再运转时生物膜恢复快。⑤适应于低浓度污水处理。⑥剩余污泥量少。b.缺点[11]①填料上的生物膜数量需视BOD负荷而异。BOD负荷高则生物膜数量多反之亦然。因此不能借助于运转条件的变化任意地调节生物量和装置的效能。②生物摸量随负荷增加而增加负荷过高则生物膜过厚易于堵塞填料。所以必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。③大量产生后生动物如轮虫类等。若生物膜瞬时大块地脱落则易影响处理水水质。④组合状的接触填料会影晌均匀地曝气与搅拌。综上所述在本次设计中采用生物接触氧化法。2.4工艺流程的确定本工艺设计流程见图2.1图2.1www.docin.com 92.5主要构筑物的选择2.5.1格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部用以截留较大的悬浮物或漂浮物以便减轻后续处理构筑物的处理负荷[1]。截留污物的清除方法有两种即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大为减轻劳动强度一般应用机械清除截留物。小型污水处理厂和污水处理站截污量小一般可采用人工清除截留物[18]。2.5.2调节池所有进入废水处理系统的废水其水量和水质随时都可能发生变化这对废水处理构筑物的正常运转非常不利。水量和水质的波动越大处理效果就越不稳定甚至会使废水处理工艺过程遭受严重破坏。为减少水量和水质变动对废水处理工艺过程的影响在废水处理系统之前宜设置调节池以资均和水质、存盈补缺使后续处理构筑物在运行期间内能得到均衡的进水量和稳定的水质并达到理想的处理效果。主要起均衡水量作用的调节池称为均量池主要起均和水质作用的调节池称为均质池既可均量又可均质的调节池称为均化池。设计调节池时应考虑的问题a.调节池的几何形伏宜为方形或圆形以利形成完全混合状态。长形池宜设多个进口和出口。b.调节池中应设冲洗装置、溢流装置、排除漂浮物和泡沫的装置以及洒水消饱装置。c.为使在线调节池运行良好宜设混合和曝气建置。混合所需的功率约为0.004 0.008kW/m3池容。所需曝气量约为0.010.015m3空气min·m2之池表面积。d.调节池出口宜设测流装置以监控所调节的流量。提升泵可设于调节池的前面或后面。由于该厂废水的水质和水量变化均比较大所以采用矩形均化池两边进水中间出水。2.5.3污水泵房污水处理厂的运行费用大部分来自于电能其中40%的电能为水泵消耗所以确定合理的水泵及泵站具污水处理厂的关键所在。a.污水泵站的特点及形式[9]泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价其他考虑因素还有泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、www.docin.com10选用水泵的形式及能否就地取材等。污水泵站的主要形式[7](1)合建式矩形泵站装设立式泵自灌式工作台水泵数为4台或更多时采用矩形机器间、机组管道和附属设备布置方便启动简单占地面积大(2)合建式圆形泵站装设立式泵自灌式工作台水泵数不超过4台圆形结构水力条件好便于沉井施工法可降低工程造价水泵启动方便。(3)对于自灌式泵房采用自灌式水泵叶轮泵轴低于集水池最低水位在最高、中间和最低水位都能直接启动其优点为启动及时可靠不需引水辅助设备操作简单。(4)非自灌式泵房泵轴高于集水池最高水位不能直接启动由于污水泵水管不得设低阀故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。 由以上可知本设计因水量较小并考虑到造价、自动化控制等因素以及施工的方便与否采用自灌式半地下式圆形泵房。b.泵站的布置该污水泵站设在污水处理站内与其它构筑物统一布置为防止噪音和污染应用绿化带和公共建筑隔离。泵站进出口比室外地面高0.2米以上。每台泵应设置单独的吸水这不仅改善水力条件而且可以减少杂质堵塞管道的可能性。c.泵房内部的排水由于泵房较深采用电动排水d.泵房的通风设施自然通风、机械通风。自然通风采用全部自然通风布置特点要有足够自然通风要求适用于地面泵房或埋深浅的地下式或半地下式泵房。机械通风采用全部机械通风和部分机械通风。部分机械通风机械将电机排出的热风抽出冷空气自然补充。机械排风可以是为电机分别排风也可以多台电机组成排风系统使用广泛一般用于半地下式泵房。2.5.4水解酸化池水解池一般可采用矩形或圆形结构。对于圆形反应器在同样的面积下其周长比正方形的少12%但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时矩形反应器可以采用公用壁。对于采用公共壁的矩形反映器池 型的长宽比对造价也有较大的影响因此如果不考虑地形和其他因素这是一个在设计中需要优化的参数。水解池依据水力停留时间进行设计时反应器体积可根据停留时间计算[6]。1.反应器的高度选择适当高度的原则应从运行上的要求和经济方面综合考虑。从运行上选择反应器www.docin.com11的高度要考虑如下影响因素①高流速增加系统扰动因此增加污泥与进水有机物之间的接触②过高的流速会引起污泥流失为保持足够多的污泥上升流速不能超过一定的限值从而反应器的高度也就会受到限制③土方工程随池深或深度增加而增加但占地面积则相反④高程选择应该使得污水或出水可以不用提升或降低提升高度⑤考虑气候和地形条件池子建造在半地下可减少建筑费用和保温费用⑥反应器的经济高度深度一般是在4-6m之间在大多数情况下这也是系统最优的运行范围。2.反应器的面积和反应器的长、宽度高度确定后可以计算出反应器的截面积。在确定反应器的容积和高度后对矩形池必须确定反应器的长和宽。在反应器面积一定的条件下正方形池周长比矩形池小从而矩形反应器需更多的建筑材料从布水均匀性和经济性考虑单个矩形池的长/宽比在21以下较为合适。 长/宽比在41时费用增加十分显著采用公用壁的或多组矩形池池的长宽比对造价有较大的影响但是影响因素相应增加这是一个在设计中需要优化的参数。从目前的实践看反应器的宽度<10m单池是成功的。反应器长度在采用管道或管道布水时不受限制。3.反应器的升流速度①反应器的高度与上升流速v之间的关系表示如下v=Q/A=V/HRT·A=H/HRT式中V、A表示反应器的容积和截面积。②水解反应器的上升流速v=0.5-1.8m/h③最大上升流速在持续时间超过3h的情况下vmax≤1.8m/h4.反应器的分格采用分格的反应器对运行操作和管理是有益的。首先分格的反应器的单元尺寸减小可避免单体过大带来的布水均匀性问题同时多池有利于维护和检修可放空一池进行检修而不影响整个厂的运行。5.反应器的配水系统水解池良好运行的重要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。水解反应器进水管的数量是一个关键的设计参数为了使反应器底部进水均匀有必要采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装置。一个进水点服务的最大面积是应该进行深入研究的问题。 适当设计的进水分配系统对于一个运转良好的水解系统是至关重要的。水解池进水系统有多种形式进水系统兼有配水和水力搅拌的功能为了保证这两个功能的实现www.docin.com12需要满足如下原则[2]1确保各单位面积的进水量基本相同以防止短路等现象发生2尽可能满足水力搅拌的需要保证进水有机物与污泥迅速混合3很容易观察到进水管的堵塞状况4当发现的色后很容易被清除。5.管道设计采用穿孔管布水器一管多孔或分枝状时不宜采用大阻力配水系统需考虑设反冲洗装置采用停水分池分段反冲。用液体反冲时压力为100-200kPa流量为正常进水量的3-5倍用气反冲时反冲压力大于100kPa气水比5-101。管道设计时需注意以下问题1进水采用重力流管道及管道或压力流后者需设逆止装置2水力筛缝隙>3mm出水孔>15mm一般在15-25mm之间3单孔布水负荷0.5-1.5m2出水孔处需设置45°导流板4采用布水器时从布水器到布水口应尽可能少地采用弯头等非直管5污水通过布水器进入池内时会吸入空气大于2.0mm的气泡以0.2-0.3m/s的速度上升在管道垂直段的流速或顶部应低于这一数值 6管径的上部应大于下部可适当地避免大的空气泡进入反应器7反应器底部采用较小直径的管道以产生较高的流速从而产生较强的扰动使进水与污泥之间密切接触8为了增强污泥和废水之间的接触和减少在底部进水管的堵塞建议进水点距反应器池底100-200mm。6.出水收集[10]1水解池出水堰与沉淀池出水装置相同即汇水槽上加设三角堰2出水装置应设在水解池顶部尽可能均匀地收集处理过的废水3采用矩形反应器时出水采用放射状的多槽出水方式4采用圆形反应器时可采用机组平行出水堰的多槽出水方式5要避免出水堰过多导致堰上水头低形成三角堰配漂浮固体堵塞6出水负荷参考二沉池负荷堰上水头>25mm水面位于齿1/2处。7.排泥设备一般来讲随着反应器内污泥浓度的增加出水水质会得到改善但污泥超过一定高度污泥将随出水一起冲出反应器。因此当反应器内的污泥达到某一预定最大高度之后建议排泥。污泥排泥的高度应考虑排出低活性的污泥并将最好的高活性的污泥保留在反应器中。1建议清水区高度保持0.5-1.5m2污泥排放可采用定时排泥方式日排泥一般为1-2此www.docin.com133需要设置污泥液面检测仪可根据污泥面高度确定排泥时间4剩余污泥排泥点以设在污泥区中上部为宜 5对于矩形池排泥应沿池纵向多点排泥6由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小砂粒应考虑下部排泥的可能性这样可以避免或减少在反应器内积累的砂砾7在污泥龄>15d时污泥水解率为25%冬季-50%夏季8污泥系统的设计流量需按冬季最不利情况考虑。综上所述采用圆形水解酸化池具体布置见计算书。2.5.5生物接触氧化池淹没式生物滤池亦名生物接触氧化池它相当子在曝气池中填装了填料也相当于生物滤池浸没于污水中工作。它具有容积负荷高停留时间短有机物去除效果好运行管理简单和占地面积小等优点。它可以用于二级生物处理也可用于三级生物处理可以在好氧条件下去除有机物也可在厌氧条件下脱氮。其最大隐患是填料的堵塞要恰当设计才能避免。淹没式生物滤池有鼓风曝气式和表面曝气式两种形式。后者气液冲刷力小污水浓度高时往往引起填料堵塞所以适于处理BOD5在100mg/L以下的低浓度污水。而鼓风曝气式则为一般常用的形式。淹没式生物滤池的填料有所谓硬性的、软性的和半软性的等多种形式其中以蜂窝型硬性填料应用较多。a.特点[4]①处理效率较高。作为生物膜法的生物接触氧化法不仅兼有活性污泥的特点而且 起单位体积生物的数量比活性污泥法多生物活性高此外底物和产物的传质速度快。因而处理效率高缩小了处理池容积和占地节省了基建费用。②工艺适用范围广泛。无论是污染物的浓度高或浓度低生物接触氧化法都能适应。尤其是对微污染的饮用水水源生物接触氧化法能有效地去除水中的氨氮和微量有机物而活性污泥法缺爱莫能助。③没有污泥膨胀和污泥回流管理简便。由于我国废水处理特别是工业废水处理领域中的操作技术水平、管理水平都有待于提高所以运转管理条件往往是影响处理方法选择的重要因素。而操作比较简单的生物接触氧化法正是人们乐意接收的方法之一。④耐冲击适应性较强。由于在填料上生长着大量的微生物膜对负荷的变化适应性较强尤其是采用多级或多段的工艺流程可保障有稳定的出水水质。同时在间隙运行的条件之下仍有一定的效果。因此这对于排水不均或者生产不稳定的工业企业以及电力供应尚不充分的地区更具有实用意义。⑤挂膜简单启动快。一般地配制好的氧化池混合液只需经23d曝气就可以挂膜再经20d左右的驯化和培养便可以达到正常运行能力即使在运行中断后只需很www.docin.com14短几天就能回复到正常处理效果。⑥节能效果明显。尤其在城市废水处理中废水处理电耗是常规活性污泥法的1/5。⑦污泥产量少如与水解工艺合理组合或将污泥单独水解后回流到氧化池中有实现污泥少排放或零排放的可能。 b.缺点①填料上生物膜实际数量随BOD负荷而变。BOD负荷高则生物膜数量多反之亦然。因此不能像活性污泥法那样通过污泥回流量和回流点的变化来灵活地调节生物量和装置的效能但如果与活性污泥法联合形成复合反应器有可能弥补此缺陷。②生物膜量随负荷增加而增加负荷过高则生物膜过厚在某些填料中易于堵塞。所以在某些多孔填料中必须要有负荷允许的上限和必要的防堵塞冲洗措施。③由于填料设置使氧化池的构造较为复杂均布曝气设备的安装和维护不如活性污泥法来得方便。④填料的性能是生物接触氧化法工艺的关键同时填料的使用寿命又直接影响到工艺的运行费用。因此如果填料选用不当会严重影响接触氧化法工艺的正常使用。c.浸没式生物滤池设计中常采用如下数据和措施①池子个数或分格数不少于2并按同时并联工作设计。②设计污水量按平均日污水量计算。③填料的容积负荷理应通过试验确定。当无试验资料时对于生活污水及其类似的污水容积负荷可取10001800gBOD5/(m3·d)。④进水BOD5浓度以100250mg/L为好。⑤污水在滤料内的有效接触时间为12h。⑥填料层总高度一般为3m对蜂窝填料等为了支持和维修方便、应从下到上分几段填装每段高度lm左右。⑦为防止堵塞蜂窝填料的孔径应不小于25mm。 ⑧为保证布水均匀每格滤池面积一般应不大于25m2。⑨池中溶解氧含量应维持在2.53.5mg/L之间供气量与进水量之比为101151。d.填料生物接触氧化池常用填料有硬性填料、弹性填料和软性填料等三种类型。硬性填料有蜂窝形、球形和波纹板型多种一般用塑胶或玻璃钢制成。其优点是比表面积较大空隙率大一般都在98%左右质轻高强管璧光滑无死角生物膜易于脱落等。其缺点是价格较高当设计或运行不当时填料易于堵塞尤其是在两层填料的接合处。因此一般应采取分层充填上下两层间留有200300mm间隙使水流在层间再次分配形成横流和紊流有助于避免填料堵塞。早期的接触氧化池多采用蜂窝型填料。弹性填料是近年来发展起来的一种新型填料它由弹性丝和中心绳组成。弹性丝由www.docin.com15聚丙烯和助剂制成具有强度高、耐腐蚀、耐老化和寿命长等优点。由弹性丝组成的弹性填料分柱状型和平板串型两种该填料具有比表面积大、孔隙率高、充氧性能好、价格较低等特点。目前国内接触氧化他采用较多[9]。软性翻科由化学纤维如维纶、睛纶、涤纶和锦纶纤维与中心绳制作面成。纤维丝在水中处于自由漂动状态。具有不易堵塞和价格低廉的优点。但此种填料容易产生断丝 和结球而形响处理效果。综上所述采用两座一段式生物接触氧化法每座分为八格单格生物池内分三层每层一米的高度曝气采用鼓风曝气的方式填料采用蜂窝型玻璃钢填料。2.5.6混凝沉淀法1.混凝沉淀的作用混凝法是印染废水处理的一种重要处理方法。用于印染废水处理可有效除去水中疏水性染料物质及部分亲水性染料物质作为生物处理的预处理可大大减轻后续生物处理的压力作为生物处理的后处理可去除水中残存染料物质以降低废水的色度。混凝法可去除多种高分子物质、胶状有机物、重金属有毒物质如汞、镉和铅等以及导致水体富营养化的物质如磷等可溶性无机物。此外还可以作为污泥机械脱水前的调质处理以改善污泥的脱水性能。印染废水中含有大量染料、助剂和浆料、洗涤剂和其他化学药剂其中染料多数呈胶体状态采用混凝法处理效果显著。2.混凝的原理压缩双电层所谓压缩双电层是指向分散系中投加可产生高价反离子的电解质通过增大溶液中反离子浓度降低扩散层厚度使胶体粒子的ξ电位降低的过程。这种作用特别使用于无机盐混凝剂提供的简单离子的情况如Al3+、Fe3+等。电性中和胶粒表面对电性相异的胶粒离子或脸子状分子带异好号电荷的部位的 吸附会中和电位离子所带电荷导致静电斥力减少电动电位降低从而使胶体的脱稳和凝聚易于发生吸附架桥吸附架桥是指在悬浮液中加入链状高分子化合物由于其架桥作用而使悬浮液中的胶体粒子脱稳的现象。高分子絮凝剂具有线性结构可被胶体微粒强烈吸附在相距较远的两颗粒间吸附架桥使颗粒结大形成粗头絮凝体。沉淀物网捕向废水中投加含金属离子的化学凝聚剂当药剂投加量和溶液介质的条件足以使金属离子迅速生成金属氢氧化物沉淀或金属碳酸盐沉淀时所生成的难溶分子就会以胶体或细微悬浮物作为晶核形成沉淀物或是对其产生吸附作用从而实现对水中胶体和细微悬浮物的网捕[15]。2.5.7浓缩池污泥处理系统产生的污泥含水率很高体积很大输送、处理或处置都不方便。www.docin.com16污泥浓缩可使污泥初步减容使其体积减小为原来的几分之一从而为后续处理或处置带来方便。首先经浓缩之后可使污泥管的管径减小输送泵的容最减小。浓缩之后采用消化工艺时可减小消化池容积并降低加热量浓缩之后直接脱水可减少脱水机台数并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。污泥浓缩使体积减小的原因是浓缩将污泥颗粒中的一部分水从污泥中分离出来。从微观看污泥中所含的水分包括空隙水、毛细水、吸附水和结合水四部分。空隙水系指存在于污泥颗粒之间的一部分游离水占污泥中总含水量的65%-85%之间污泥浓 缩可将绝大部分空隙水从污泥中分离出来。毛细水系指污泥颗粒之间的毛细管水约占污泥中总含水量的15%一25%之间浓缩作用不能将毛细水分离必须采用自然干化或机械脱水进行分离。吸附水系指吸附在污泥颗粒之上的一部分水分由于污泥段粒小具有较强的表面吸附能力因而浓缩或脱水方法均难以使吸附水与污泥颗粒分离。结合水是颗粒内部的化学结合水只有改变颗粒的内部结构才可能将结合水分离。吸附水和结合水一般占污泥总含水量的10左右只有通过高温加热或焚烧等方法才能将这两部分水分离出来。污泥浓缩主要有重力浓缩气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。国内目前以重力浓缩为主但随着氧化沟、A2/O等污水处理新工艺的不断增多气浮浓缩和离心浓缩将会有较大的发展。事实上这两种浓缩方法在国外早已有了非常成熟的运行实践经验[12]。a.浮选浓缩池适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥并且运行费用较高贮泥能力小。b.重力浓缩池用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥只用于活性污泥的情况不多。c.离心浓缩适用于不适合重力浓缩的污泥由于其靠离心力浓缩且为封闭结构故效果较好。但运行成本较高。综上所述本设计采用间歇式重力浓缩池。2.5.8污泥脱水污泥脱水的方法有自然干化、机械脱水及污泥烧干、焚烧等方法。本设计采用机械 脱水采用板框式压滤机脱水后的污泥运到垃圾填埋场进行卫生填埋。www.docin.com2.设计选型选择100QW130-30型污水提升泵三台二用一备该提升泵流量为81.4m3/h扬程H=32.7m转速1450r/min电机功率22kw。3.泵房的平面尺寸4.6m×5.0m4.2鼓风机房1.设计说明本设计采用工艺中调节池和生物接触氧化池都必须曝气总共所需供气量为34.4m3/min。2.设计选型采用污水处理专用离心型鼓风机C20-1.5型三台二用一备鼓风机流量为20m3/min压力为98.07kPa电机功率35kw。3.鼓风机房的平面尺寸5.2m×5.04.3污泥脱水间1.设计选型选用ZWL-350型离心脱水机两台一用一备电机功率14kw。2.污泥脱水间的平面尺寸6.8m×7mwww.docin.com31第五章平面布置及高程布置的设计5.1平面布置5.1.1平面布置原则1处理构筑物的布置应紧凑节约用地并便于管理。2处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置以避免管线迂回同时应充分利用地形以减少土方量。3经常有人工作的建筑物如办公化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方在北方地区并应考虑朝阳。4在布置总图时应考虑安排充分的绿化地带为污水处理厂的工作人员提供一个 优美舒适的环境。5总图布置应考虑远近结合有条件时可按远景规划水量布置将处理构筑物分为若干系列分期建设。6构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的布置运转管理的需要和施工的要求一般采用5到10米。7污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合以策安全并方便管理。8变电站的位置应设在耗电量大的构筑物附近高压线应避免厂内架空敷设。9污水厂内管线种类很多应综合考虑布置以免发生矛盾污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。10如有条件污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管沟内以利于维护和检修。11污水厂内应设超越管以便在发生事故时使污水能超越一部分或全部构筑物进入下一级构筑物或事故溢流[14]。5.1.2总平面布置结果污水由西南边排水总干管截留进入经处理后由该排水总干管和泵站排入城市污水管。污水处理厂呈正方形东西走向100m南北走向90m总面积为90002m。综合楼、机修间及其它主要辅助建筑位于厂区东北部占地较大的水处理构筑物位于厂区东部沿程自东向西排开污泥处理系统在厂区的西北部厂区四周为绿化区。厂区主干道宽8m两侧构建筑物间距不小于15m。www.docin.com 325.2高程布置5.2.1高程设计任务及原则其主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高通过计算确定各部位的水面标高从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动保证污水处理厂的正常运行。高程布置原则如下1选择一条距离最长水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地以保证在任何情况下处理系统都能够运行正常。2计算水头损失时一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量计算涉及远期流量的管渠和设备时应以远期最大流量为设计流量并酌加扩建时的备用水头。3设置终点泵站的污水处理厂水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点逆污水处理流程向上倒退计算以使处理后污水在洪水季节也能自流排出而水泵需要的扬程则较小运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。4在作高程布置时还应注意污水流程与污逆流程的配合尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场污泥浓缩池消化池等构筑物的高程时应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其他构筑物的可能。www.docin.com33第六章投资估算与效益分析6.1工程概预算6.1.1 土建设计及安装工程要求1土建要求处理设施采用的结构形式有钢筋混凝土形式和砖砌结构形式大多数辅助设施是建筑物多数采用砖砌结构。若为多层综合楼可采用框架结构若为一层少间建筑亦可以采用砖木结构。某些辅助设施是钢筋混凝土结构。钢筋混凝土结构的优点有保温隔热效果好由于厚度大、传热系数低耐火性能好耐久性好、寿命长抗震性好现场施工方便。但抗渗性、抗裂性及抗动性较差自重力大加固和改建困难低温下施工困难内部复杂的细部施工困难。钢筋混凝土结构适用于容积大、水深不太深、内部结构简单的构件物[13]。与钢筋混凝土结构相比较砖砌结构具有施工容易尤其是小型装置构件的施工自重小结构简单造价低等优点。但同时也具有抗腐蚀保温隔热耐火、耐久性能差等缺点。从埋深角度看构筑物可以设计成地下式、半地下式及地上式三种形式。地下式和半地下式有利于克服温差效应的影响地震烈度高的地区最好采用地下式但大型构筑物遇到较浅地下水时须克服浮力的影响。地上式则有利于施工土方工程最小的优点。 厂区道路一般采用灰土、炉渣、石块、沥青、混凝土等材料。有些构筑物之间需要通车时路面宽度不小于3米路面的负荷大时可采用混凝土结构。在进行工程结构设计时除必须满足强度的要求外应根据工作条件应满足稳定、变形以及抗冻、抗渗、抗裂、抗侵腐蚀性等有关要求以保证结构的正常工作条件和必要的耐久度。2格栅和调节池格栅没有特殊要求结果可以是砖砌建设格栅安装角度为70ο采用矩形锐角截面的格条栅条间距为10mm共10条。本设计采用人工除渣。调节池为地下式建造池壁厚度为24cm采用砖砌结构底部加建反渗透混凝土层。3安装工程[17]①设备选型关系到处理效果的稳定、节能和长期安全运行。本设计所有设备均为国内外优质免检进出口产品凡须更改设备型号、规格和生产厂家保证质量必须事先征得设计者的正式认可并以设计者的变更通知为准。凡未办妥上述手续自行变更www.docin.com34设备型号、规格和生产厂家者达不到处理效果含处理水质和电耗以及因之须更换设备、管道、阀门造成的损失和责任由修改单位和个人负责。②所有水下接头和未标明法兰连接处均须现场焊接所有冷门及止回阀选用优质产 品。③所有管道均须清除管内泥土、污物并做防腐处理安装之前必须再次检查客内是否残留异物。④设备安装之前务必充分阅读产品安装说明书。泵及风机隔振安装订货向生产厂家订购双基座将第一个其座固定在地板上在两其座之间安装弹簧隔振垫再将泵、风机安装在上部基座上。所有电动设备安装后必须用水平仪检查是否有倾斜并及时校正。⑤所有水管、风管安装完毕后均须试压、检漏。6.1.2设计预算1工程费用直接费①主要设备费用采用制造厂现行出厂价格含设备包装费②备品备件购置费可按主要设备费用的1%估算。设备冤家内如包含备品备件时则不应重复计算。③次要设备费用可按主要设备总价的百分比计算一般应掌握在10%以内。④成套设备服务费设备由设备成套公司承包供应时可计列此项费用按设备总价包括主要设备、次要设备和备品备件费用的1%估算。⑤设备运杂费根据工程所在的地区以设备价格为计算基础设备运杂费费率通常为设备费的3‰8‰。2工程建设其他费用间接费①土地使用费及迁移补偿费②建设单位管理费③工程建设监理费④研究试验费⑤生产设备费包括职工培训费及提前进厂费⑥办公和生活家具购置费⑦工程 保险费⑧公用事业增容补贴费⑨联合试运转费⑩引进技术和进口设备项目的其他费用。3预备费只考虑基本预备费基本预备费应以工程费用与工程建设其他费用的总值之和为基数乘以基本预备费费率的8%-10%[8]。6.1.3经济技术核算设计是科学与工程应用的桥梁是科技成果转化为生产力的第一步是技术创新成败的关键环节。设计过程是技术与经济相结合的过程是从经济上对技术优化的过程。设计过程也是决策过程。因此在重视总体的技术经济指标分析、比较的同时也应重视设计过程技术方案的技术经济分析比较和评价把技术经济分析评价贯穿于设计的全过程。www.docin.com35基本原理a、保证出水水质的前提下费用最小化b、技术经济比合理1劳动定员管理人员是决定污水处理站设计工艺能否正常运转的关键因素。管理人员必须有一定的专业知识经过专业培训或有一定实际运转管理经验。本印染废水处理站基本管理人员包括分析化验人员、操作管理人员和主管工程师。①分析化验人员分析化验人员必须具备一定的分析化验方面的专业知识能够准确、熟练地完成各项水质指标和污泥指数的监测分析提供可靠、准确的化验数据。同时化验分析人员必 须对污水处理系统有足够的了解熟悉水质、水量冲击及污水处理系统的运行规律这样才能按照规定的取样时间规定的取样地点采取规定的水样和污泥样品按规定的项目进行化验分析同时对分析化验结果有一定的预见和分析能力。分析项目一般有化学需氧量COD悬浮物SS污泥浓度MLSSpH值可挥发性有机物浓度MLVSS溶解氧DO水温沉降比SV分析化验人员还必须熟练操作处理站的各种自动精密仪器以及能够对其进行日常的维护和校正。分析化验人员一般设45人本处理站设5人。②操作管理人员操作管理人员必须掌握以下几点了解污水处理站的系统构成和运行规律熟悉各种动力设备、仪器仪表、管线及阀门的作用和位置准确掌握所有设备和阀门的手动操作方法和操作规程准确掌握各种设备的工作状态正常/异常能应付一般的突发事件能够按操作规程准确实施设备操作状态的调整和各个构筑物操作参数的变更能根据监测数据判断运行效果。'