1、1500m3每天印染废水处理工艺设计某纺织印染企业废水处理方案设计1 总论1.1简介纺织印染行业是工业废水排放大户，据估算，全国每天排放的废水量约(3-4)106m3，且废水中有机物浓度高，成分复杂，色度深，pH变化大，水质水量变化大，属较难处理工业废水。某企业拟新建以腈纶本色纱为主的棉化纤纺织及印染精加工项目。根据建设项目管理条例和环境保护法之规定，环保设施的建设应与主体工程“三同时”。受该企业委托，我们提出了该项目的废水处理方案，按本方案进行建设后，可确保废水的达标排放，能极大地减轻该项目外排废水对某县的不利影响。1.2方案设计依据纺织染整工业水污染物排放标准GB4287-92。室外排水设
2、计规范GBJ14-87。建筑给排水设计规范GBJ15-87。国家相关法律、法规。委托方提供的有关资料。其它同类企业废水处理设施竣工验收监测数据等。1.3方案设计原则本设计严格执行国家有关法规、规范，环境保护的各项规定，污水处理后必须确保各项出水水质指标均达到污水综合排放标准。采用先进、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。设备选型兼顾通用性和先进性，运行稳定可靠，效率高，管理方便，维修维护工作量少，价格适中。系统运行灵活，管理方便，维修简单，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。设计美观，布局合理，与周围环境统一协调。尽量采取措施减小对周围环境的影响，合
3、理控制噪声，气味，妥善处理与处置固体废弃物，避免二次污染。1.4设计范围污水处理站污水、污泥处理工艺技术方案论证。污水处理站工程内容的工艺设备、建筑、结构、电气、仪表和自动控制等方面的工程设计及总平面布置。工程投资预算编制。2 工程概况2.1废水来源及特点该企业的工业废水主要来自退浆、煮炼、漂白（合称炼漂废水）和染色、漂洗（合称印染废水）工段，各工段废水特点如下： 退浆废水退浆是利用化学药剂去除纺织物上的杂质和浆料，便于下道工序的加工，此部分废水所含杂质纤维较多。以往由于纺织厂用淀粉为原料，故废水中BOD5浓度很高，是整个印染废水中BOD5的主要来源，使废水中B/C比较高，往往大于0.3，适宜
4、生化，但随着科技的进步，印染厂所用浆料逐步被CAM/PVA所代替，从而使废水中BOD5下降，CODcr升高，废水的可生化性降低。 煮炼废水煮炼工序是为了去除织物所含蜡质、果胶、油剂和机油等杂质，使用的化学药剂以烧碱和表面活性剂为主，此部分废水量大，碱性强，CODcr、BOD5高，是印染废水中主要的有机污染源。 漂白废水漂白主要是利用氧原子氧化织物中的着色基团，达到织物增白的目的，漂白废水中一般有机物含量较低，使用的漂白剂多为双氧水。 染色废水染色工艺是本项目的支柱工艺，在此过程中，使用直接、分散等染料和各种助剂，从而使染色工艺成为复杂工艺，也使染色废水水质呈现出复杂多样性。一般而言，染色废水碱
5、性强，色泽深，对人体器官刺激大，BOD5、CODcr浓度高，废水中所含各种染料、表面活性剂和各种助剂是印染废水中最大的有机物污染源。漂洗废水其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料、表面活性剂、甲醛等。2.2废水的水质水量及处理后排放标准废水的水质水量废水量1300m3/dCOD1000-1200mg/lSS200-300mg/l色度600-800倍PH8-10BOD300mg/l废水处理后排放标准根据纺织染整工业水污染物排放标准GB4287-92中的一级排放标准。COD100mg/lSS70mg/l色度40倍(稀释倍数)pH6-9最高允许排水量2.5m3/百米布(幅宽914mm)BOD25mg/l3
6、 工艺流程3.1工艺流程的选定该企业废水COD高，色度大，PH值高，悬浮物多并不易直接生化处理，因此采用水解酸化+接触氧化+混凝沉淀，并与物理、化学法串联的方法处理该废水。3.2工艺流程图根据上述处理工艺分析，确定工艺流程图如图工艺流程图3.3工艺流程说明印染废水首先通过格栅，用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。纺织印染厂由于其特有的生产过程，造成废水排放的间断性和多边性，是排出的废水的水质和水量有很大的变化。而废水处理设备都是按一定的水质和水量标准设计的，要求均匀进水，特别对生
7、物处理设备更为重要。为了保证处理设备的正常运行，在废水进入处理设备之前，必须预先进行调节。 印染废水中含有大量的溶解度较好的环状有机物，其生物处理效果一般，因此选择酸化水解工艺。酸化水解工艺利用水解和产酸菌的反应，将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质、去除易降解有机物，提高污水的可生化性，减少污泥产量，使污水更适宜于后续的好氧处理。生物接触氧化也称淹没式生物滤池，其反应器内设置填料，经过充氧的废水与长满生物膜的填料相接触，在生物膜的作用下，大部分有机物被消耗，废水得到净化。废水悬浮物较高及色度较深，因此选择混凝沉淀，去除悬浮物和色度，使出水的水质指标相对稳定。这里选用竖
8、流式沉淀池，其排泥简单，管理方便，占地面积小。对于还有少量颜色的废水很难通过混凝沉淀及生物处理脱色，为保险起见，在生物处理后增加化学氧化系统。 4 构筑物的设计与计算4.1设计规模说明印染废水约为1300t/d，设计处理规模为1500 t/d。污水的平均流量Q平均0.01736 m3/s设计流量：Q=0.01736 m3/s=17.36L/s 取流量总变化系数为:KZ=1.97最大设计流量：Qmax=Kz Q=1.970.01736 m3/s =0.034m3/s=125m3/h4.2构筑物的设计与计算4.2.1格栅1 格栅间隙数 18Qmax最大废水设计流量 0.034m3/s格栅安装倾角
9、60o h栅前水深 0.3mb栅条间隙宽度 取10mm过栅流速 0.6m/s2 格栅的建筑宽度B取栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度B=B=0.01（181）0.0118=0.35m进水渠宽度B1 B1 = = = 0.19m栅前扩大段 L11渐宽部分的展开角，一般采用20o。栅后收缩段 L2 = 0.5L1=0.11(m)通过格栅的水头损失 h1，m h1= h0k 式中:h1-设计水头损失，m h0 -计算水头损失，m g -重力加速度，m/s2 k -系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3。 -阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42。 =0.12
10、(m)栅后槽总高度H H=h+h1+h2=0.3+0.12+0.3=0.72(m)h栅前水深h1格栅的水头损失h2栅前渠道超高，般取0.3m格栅的总长度LL式中：L1栅前扩大段 L2栅后收缩段 栅前渠道深度，(m)每日栅渣量W，m3/d式中，W为栅渣量，取0.10m3/103m3污水，那么 W= 0.15(m3/d)0.2(m3/d) ，所以手动清渣。格栅水力计算示意图格栅机的选型 参考给水排水设计手册，选择NC-300式格栅除污机，其安装倾角为60，进水流速1m/s,栅条净距520mm。4.2.2调节池的设计 为了调节水质，在调节池底部设置搅拌装置，常用的两种方式是空气搅拌和机械搅拌，这里采
11、用穿孔空气搅拌，气水比为3.5：1。池型为矩形。废水停留时间t=8h。 1池体积算.调节池有效体积VV=Qmaxt=125 m3/h8h=1000m3.调节池尺寸 设计调节池平面尺寸为矩形，有效水深为5米，则面积FF=V/h=1000 m3/5m=200m2设池宽B=10m，池长L=F/B=200/10=20m, 保护高h1=0.3m，则池总高度H=h+h1=5+0.6=5.3m调节池尺寸：LBH=20m10m5.3m2布气管设置.空气量DD=D0Q=3.51500=5250m3/d=3.65m3/min=0.06m3/s式中D0每立方米污水需氧量，3.5m3/m3 .空气干管直径dd=（4D
12、/v）1/2=40.06/(3.1412)1/2=0.0798m,取80mm。v：拟定管内气体流速校核管内气体流速v=4D/d2=40.06/(3.140.082)= 11.9m/s在范围1015m/s内，满足规范要求。.支管直径d1空气干管连接两支管，通过每根支管的空气量qq=D/2=0.06/2=0.03 m3/s则支管直径d1=（4q/v1）1/2=40.03/(3.146)1/2=0.0798m,取80mm校核支管流速v1=4q/d12=40.03/(3.140.082)=5.97m/s在范围510m/s内，满足规范要求。.穿孔管直径d2 沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管，靠近穿
13、孔管的两侧池壁各留1m，则穿孔管的间距数为(L-21)/2=（20-2）/2=9,穿孔管的个数n=(9+1)22=40。每根支管上连有20根穿孔管，通过每根穿孔管的空气量q1，q1=q/20=0.03/20=0.0015m3/s则穿孔管直径d2=（4q1/v2）1/2=40.0015/(3.148)1/20.015m，取15mm校核流速v2=4q1/d22=40.0015/(3.140.0152)=8.5m/s在范围510m/s内。.孔眼计算孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45处，并交错排列，孔眼间距b=50mm，孔径=3mm，每根穿孔管长l=2m，那么孔眼数m= l/b+1=2/0.05+1
14、=41个。孔眼流速v3=4q1/2m=40.0015/(3.140.003241)=5.18m/s, 符合510m/s的流速要求。3鼓风机的选型空气管DN=80mm时，风管的沿程阻力h1h1=iLTP式中i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册 L风管长度，m T温度为20时，空气密度的修正系数为1.00 P大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h2=v2/2g 式中局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册 v风管中平均空气流速，m/s 空气密度，kg/m3空气管DN=15mm时，风管的沿程阻力h1h3=iLTP式中i单位管长阻力，查给水排水设计手册第一册， L风管长度，m
15、 T温度为20时，空气密度的修正系数为1.00 P大气压力为0.1MPa时的压力修正系数为1.0风管的局部阻力h4=v2/2g式中局部阻力系数，查给水排水设计手册第一册 v风管中平均空气流速，m/s 空气密度，kg/m3风机所需风压为h1+h2+h3+h4=H。综合以上计算，鼓风机所需气量3.6m3/min，风压H KPa。 结合气量5.2103m3/d，风压H KPa进行风机选型，查给水排水设计手册11册，选SSR型罗茨鼓风机，型号为SSR150表3-1 SR型罗茨鼓风机规格性能型号口径A转速r/min风量m3/min压力kPa轴功率Kw功率Kw生产厂SSR-1501509705.209.8
16、5.587.5章丘鼓风机厂4加酸中和废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的，原水PH值为8-10(取10计算)，即:OH-=10-4mol/l加酸量Ns为Ns=Nzak =（125103）l/h10-4 mol/l（4010-3）kg/mol1.241.1=0.682kg/h其中 Ns酸总耗量，kg/h； Nz废水含碱量，kg/h；a酸性药剂比耗量，取1.24k反应不均匀系数，1.11.2配置好的硫酸直接从贮酸槽泵入调配槽，经阀门控制流入调节池反应。调节池图4.2.3 泵的选择选用QW150-300I污水泵，其流量为200-250 m3/h，扬程为10-13m，转速为980 r/mi
17、n，效率为75%，功率为22kw，电压为380v。4.2.4 水解酸化池1. 有效容积VV=Qmaxt=1256=750m3其中：Qmax最大设计流量（m3/h）t停留时间，本设计采用6h。2有效水深h：h=vt=1.56=9mv池内水的上升流速，一般控制在0.81.8m/h,此处取1.5m/h3池表面积FF= V/h=750/9=83.4m2,取84 m2设池宽B=6m，则池长L=F/B=84/6=14m，池子超高取0.3m，则水解酸化池尺寸：LBH=14mm9.3m4.布水配水系统配水方式本设计采用大阻力配水系统，为了配水均匀一般对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的
18、中心。查曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例其设计参数如下： 管式大阻力配水系统设计参数表干管进口流速1.01.5m/s开孔比0.20.25支管进口流速1.52.5m/s配水孔径912mm支管间距 0.20.3m配水孔间距730mm干管管径的设计计算 Qmax=0.034m/s干管流速为1.4m/s,则干管横切面积为：A= Qmax/v=0.034/1.4=0.025管径D1=(4A/)1/2=（40.025/3.14）1/2=0.18m由给排水设计手册第一册选用DN=200mm的钢管校核干管流速：A=2/4=3.14O.22/4=0.0314m2v1=Qmax/A=0.034/0.0314=
19、1.08 m/s,介于1.01.5m/s之间，符合要求。布水支管的设计计算a布水支管数的确定取布水支管的中心间距为0.3m，支管的间距数n=L/0.3=14/0.3=46.747个，则支管数n=2（47-1）=92根b布水支管管径及长度的确定每根支管的进口流量q=Qmax/n=0.034/92=0.000370 m3/s,支管流速v2=2.0m/s则D2=（4q/v2）1/2=40.000370/(3.142.0)1/2=0.0154m,取D2=16mm校核支管流速：v2=4q/D22=40.000370/(3.140.0162)=1.84 m/s,在设计流速1.52.5 m/s之间，符合要求
20、。出水孔的设计计算 一般孔径为912mm，本设计选取孔径10mm的出水孔。出水孔沿配水支管中心线两侧向下交叉布置，从管的横截断面看两侧出水孔的夹角为45。又因为水解酸化池的横截面积为614=84m2，去开孔率0.2，则孔眼总面积S=840.2=0.168m2。配水孔眼d=10mm，所以单孔眼的面积为S1=d2/4=3.140.012/4=7.8510-5m2，所以孔眼数为0.168/（7.8510-5）=2140个，每个管子上的孔眼数是2140/92=24个。水解酸化池图4.2.5接触氧化池1填料的选择 结合实际情况，选取孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料，其块体规格为800800230mm，空
21、隙率为98.7，比表面积为158m2/m3,壁厚0.2mm。（参考污水处理构筑物设计与计算玻璃钢蜂窝填料规格表）2安装 蜂窝状填料采用格栅支架安装，在氧化池底部设置拼装式格栅，以支持填料。格栅用厚度为46mm的扁钢焊接而成，为便于搬动、安装和拆卸，每块单元格栅尺寸为500mm1000mm。3池体的设计计算（1）设计概述 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。（2）设计计算.池子有效容积 VV=Q（La-Lt）/M则 V=1500（0.3-0.025）/1.5=275 m；式中：Q-设计流量 Q=1500m/dLa -进水 BOD5 La
22、=（250300）mg/L，取300 mg/L；Lt -出水 BOD5 Lt25mg/L；M-容积负荷 M=1.5kg/(md),BOD5500时可用1.03.0kg/(m3d),取1.5kg/(m3d). 池子总面积 FF=V/h0，则 F=275/3=91.7，取92h0-为填料高度，一般h0=3m；. 氧化池总高度 HH=h0+h1+h2+（m-l）h3+h4，则 H=3+0.5+0.5+（3-1）0.3+1.5=6.1m；h1-保护高取 0.5m；h2-填料上水深取 0.5m；h3-填料层间隔高取 0.3m；h4-配水区高，与曝气设备有关，取 1.5m；m-填料层数取 3（层）；.氧化
23、池的尺寸氧化池半径r=(F/)1/2=(92/3.14)1/2=5.4m氧化池的尺寸RH=10.8m6.1m.理论接触时间 tt=24Fh0/Q，则t=24923/1500=4.4h；.污水在池内的实际停留时间：t=F（H-h1）/Q=615(6.1-0.5)/125=4.1h.所需空气量 DD=D。Q，且D。=20：1，则 D=150020=30000m/d；.曝气系统生物接触氧化池图4.2.6混凝反应池1.混凝剂的选择结合实际情况，对比分析常用混凝剂，选用聚合氯化铝（PAC）。其特点是：碱化度比其他铝盐铁盐混凝剂低，对设备腐蚀较小混凝效率高耗药量少絮体大而重，沉淀快。聚合氯化铝受温度影响小
24、，适用于各类水质。2.配制与投加配制方式选用机械搅拌。对于混凝剂的投加采用湿投法，湿投法中应用最多的是重力投加。即利用重力作用，将药液压入水中，操作简单，投加安全可靠。3.混凝池尺寸混凝时间T取20min，混凝池有效容积： V=QmaxT/n60=12520/（160）=42m3其中Qmax最大设计水量，m3/h 。Qmax=125 m3/h n池子座数，1混凝池分为两格，每格尺寸L1B=2.5m2.5m，总长L=5m。混凝池水深：H=V/A=42/(22.52.5)=3.5m混凝池取超高0.3m，总高度为3.8m。混凝池尺寸LBH=5m2.5m3.8m混凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每
25、格设一台搅拌设备。为加强搅拌设备，于池子周壁设四块固定挡板。4.搅拌设备 叶轮直径取池宽的80，采用2.0m。叶轮桨板中心点线速度采用：v1=0.5m/s,v2=0.35m/s；桨板长度取l=1.4m（桨板长度与叶轮直径之比l/D=1.4/2=0.7）；桨板宽度取b=0.12m，每根轴上桨板数8块，内外侧各4块。旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为80.121.4/(2.55)=10.7四块固定挡板宽高为0.21.2m。其面积于絮凝池过水断面积之比为40.21.2/(2.55)=7.7桨板总面积占过水断面积为10.7+7.7=18.4,小于25的要求。叶轮桨板中心点旋转直径D0D0=（1000
26、-440）/2+4402=1440mm=1.44m叶轮转速分别为n1=60v1/D0=600.5/(3.141.44)=6.63r/min; w1=0.663rad/sn2=60v2/D0=600.35/(3.141.44)=4.64 r/min；w2=0.464 rad/s桨板宽厂比b/l=0.12/1.41,查阻力系数 表3-4 阻力系数b/l小于1122.544.51010.518大于181.11.151.191.291.42=1.10 k=/2g=1.101000/(29.8)=56桨板旋转时克服水的阻力所耗功率：第一格外侧桨板:N01=yklw13（r24-r14）/408=4561
27、.40.663(14-0.884)/408=0.090kw第一格内侧桨板：N01”=4561.40.963（0.563-0.443）/408=0.014kw第一格搅拌轴功率： N01=N01+N01”=0.090+0.014=0.104kw同理，可求得第二格搅拌轴功率为0.036kw 设两台搅拌设备合用一台电动机，则混凝池所耗总功率为N0=0.104+0.036=0.140kw电动机功率（取1=0.75，2=0.7）：N=0.140/(0.750.7)=0.26kw混凝反应池4.2.7竖流式沉淀池计算（1）中心管面积f沉淀池的最大水量Qmax =0.034 m3/sf= Qmax /v0=(0
28、.034m3/s)/(0.03m/s)=1.13m2其中：Qmax最大设计流量，m3/s v0中心管内流速，不大于30mm/s,取30mm/s。（2）中心管直径d0d0=（4f/）1/2=(41.13/3.14)1/2=1.2 m（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3h3=Qmax/v1d1=0.034/(0.023.141.351.2)=0.33m在0.250.5m之间，符合要求。其中v1污水由中心管喇叭口语反射板之间的缝隙流出的速度，取v1=0.02m/sd1喇叭口直径， d1=1.35d0（4）沉淀部分有效断面积FF= Qmax /kzv=0.034/（1.970.0004）=43m2v污水在沉淀池中的流速，表面负荷设q为1.5m3/(m2h)，则v=1.5m3/(m2h) /3600=0.0004 m/s（5)沉淀池直径D D=4(F+f)/1/2=4(43+1.13)/3.141/2=7.5m，取8m。（6)沉淀池有效水深h2，停留时间t为2h，则 h2=vt=0.000423600=2.88m，采用3m D/h=8/3=2.73，满足要求。（7） 沉淀部分所需总容积：沉淀池进水ssC1=170mg/l，出水ssC2=70 m
