印染废水处理

南京师范大学学士学位论文

南 京 师 范 大 学

毕 业 设 计（论 文）

题 目：学 院：专 业：姓 名：学 号：指导教师：（ 2011 届）

2000m3

/d印染废水处理工程设计

南京师范大学教务处 制

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2000m3/d印染废水处理工程设计

目录

前言 ............................................................. 6 第1章 文献综述 .................................................. 7

第1.1节 印染废水概述 ...................................................................................................................... 7

1.1.1 印染废水的来源 .................................................................................................................. 7 1.1.2 印染废水的主要污染物 ...................................................................................................... 8 1.1.3 印染废水分类 ...................................................................................................................... 8 1.1.4 印染废水的特点 .................................................................................................................. 9 第1.2节 印染废水的处理方法 ........................................................................................................ 10

1.2.1 印染废水的物理化学处理法 ................................................................................................ 10 1.2.2 印染废水处理的生物法 ........................................................................................................ 12 1.2.3 印染废水处理的化学法 ........................................................................................................ 12 1.2.4 我国印染废水生物处理工艺方案的特点及比较 ............................................................ 13 第1.3节 本课题的研究目的与意义 ...................................................................................................... 14

第2章 设计说明 ................................................. 15

第2．1节 设计任务 ................................................................................................................................ 15

第2.2节 设计规模和设计范围 ............................................................................................................ 15 第2.3节 设计原则 .................................................................................................................................. 15 第2.4节 工艺流程的选择及说明 .......................................................................................................... 16

2.4.1 工艺流程的选择 .................................................................................................................... 16 2.4.2 工艺流程说明 ........................................................................................................................ 17 第2.5节 处理方案论证 .......................................................................................................................... 17

第3章 设计计算 ................................................. 19

第3.1节 主要构筑物设计计算 ........................................................................................................ 19

3.1.1 格栅 .................................................................................................................................... 19 3.1.2 调节池 ................................................................................................................................ 21 3.1.3 水解酸化池 ........................................................................................................................ 23 3.1.4 生物接触氧化池 ................................................................................................................ 24 3.1.5 二沉池 ................................................................................................................................ 26 3.1.6 混凝反应池 ........................................................................................................................ 28 3.1.7 污泥浓缩池 ........................................................................................................................ 32 第3.2节 辅助构筑物的设计计算及说明 .............................................................................................. 34 第3.3节 附属构筑物设计说明 ............................................................................................................ 35

第4章 运行说明、设备选型及经济技术分析 ......................... 37

第4.1节 运行说明 .................................................................................................................................. 37

第4.2节 设备选型及管道规格 .............................................................................................................. 39 第4.3节 设计预算及经济技术分析 ...................................................................................................... 41

4.3.1 主要构筑物 ............................................................................................................................ 41 4.3.2 印染废水处理站平面设计 .................................................................................................... 42

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4.3.3 印染废水处理站高程设计 .................................................................................................... 42 4.3.4 设计预算 ................................................................................................................................ 43

参考文献 ........................................................ 45 致 谢 ........................................................... 46 英文文献 ........................................................ 47 中文翻译 ........................................................ 50

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2000m3/d印染废水处理工程设计

摘要

本设计为2000m3/d的印染废水处理工艺，它的进水水质为:BOD5：312mg/L;CODcr：1200mg/L;SS：15mg/L; pH：8。出水水质为达到《纺织染整工业水污染排放标准》（GB4287-92）中的Ⅰ级标准。经过对现阶段的各种印染废水处理工艺的综合比较和研究，对于本设计的印染废水，适合采用混凝沉淀—生物接触氧化—氧化脱色工艺，因为它的容积负荷高，出水水质好，微生物浓度高，污泥产量少，且不需要进行污泥回流。本设计共有四个部分，第一部分是文献综述，介绍国内外印染废水处理现状；第二部分是设计说明，经过方案比较论证确定水解酸化—生物接触氧化—混凝沉淀法为处理该印染废水的最佳方案，并对工艺流程进行了详细的说明；第三部分对工艺流程中的主要构筑物及其辅助构筑物进行设计计算；第四部分对该方案的运行说明和相应设备的选型及方案的技术经济分析。本印染废水处理工程方案的设计，不仅能高效地去除BOD5和CODcr，而且对废水有较好的脱色效果，从而最大限度的减少了对环境的污染。经处理后水中的BOD5、CODcr、SS的浓度均能达到排放标准。

关键词：印染废水；处理设计；生物接触氧化；混凝沉淀

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Abstract

The design intends to dispose printing and dyeing sewage production with the normal quantity of water of 2000m3/d. BOD5:312mg/L;CODcr:1200mg/L;SS:15mg/L;pH:8. The quality of the discharge water reaches the demand of the discharge standard of levelⅠin \weaving Dyes the Entire Industry Water pollution To discharge Standard\(GB4287-92). Comparing to other biological and chemical methods, regarding the design of printing and dyeing sewage,Hydrolysis and acidification—biology catalytic oxidation—the craft of coagulation to precipitate is suit to the design. Because its volume shoulders high, the quality of the water is good, microorganism density is high, the sludge output are few, also does not need to carry on the sludge backflow. This design includes four parts .The first part is the literature summarizes, briefs the domestic and foreign processing situation of printing and dyeing sewage; The second part is the design explanation, determines that Hydrolysis and acidification—biology catalytic oxidation—the craft of coagulation to precipitate is the best plan to this design of printing and dyeing sewage processing after comparing to other plans, and makes detailed explanation to the technical process; The third part is to caculate the main constructions and it’s auxiliary constructions; And the last part is the operating explanation to this plan and to choose the primary facilities and to analyse the technology economic of this plan. This design of printing and dyeing sewage processing project, not only can highly effective remove BOD5 (reaches 96%) and CODcr (reaches 91%), moreover it has good decolorization effect to printing and dyeing sewage (reaches 88%), thus it has maximum limit reduction to environment pollution. By the whole system, it can reach the demand of the discharge standard of GB4287-92.

Key words: printing and dyeing sewage; disposal design; biological contact oxidation; the

craft of coagulation to precipitate

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2000m3/d印染废水处理工程设计

前言

印染废水是印染企业生产过程中排放的各种废水混合后的总称。我国日排放印染废水量为(300～400)×104t，是各行业中的排污大户之一。近年来随着染料工业的飞速发展和印染后整理技术的进步，PVA浆料、各种新型助剂和整理剂等抗光解、耐氧化和抗生物降解的有机物被越来越多地应用，排出废水BOD5/COD值一般在20%左右，色度有时可高达4000倍以上，印染废水的处理难度不断加大。印染废水主要由退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水和印花废水组成，其中含有大量的染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等，其特点是有机物含量高、碱度高、色度深、组成复杂、可生化性差，而且其中的硝基、氨基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性。长期以来，印染废水一直是工业废水处理的重点和难点。因此有针对性地开发高效率、低成本的处理技术，是印染行业面临的重大课题。针对这一点，近几年国内外都开展了一系列的研究工作，取得了显著的进展和突破。印染废水的净化处理方法主要有物理化学法、生物法和化学法。在实际应用中，由于印染废水水质十分复杂，单纯使用一种处理方法通常很难达到理想的处理效果。因此实际印染废水处理工程中常采用多种技术相组合，以取得最佳净化效果。

本设计是针对该印染厂排放的废水的特点：污水以有机污染物为主，BOD/COD约0.2，可生化性较差，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标。水温水量较大，针对某印染厂排放的废水特点，经过方案的比较和选择选定水解酸化—生物接触氧化—混凝沉淀为主的处理方案

本设计对水解酸化—生物接触氧化—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，对设备维护、安装和维修作了说明，对运行管理中的常见问题提出了可行性的解决办法和措施。

本设计分为四部分：绪论，工艺流程的确定，设计计算，投资估算与效益分析，并附设计图纸（4张）。

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。

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第1章 文献综述

水是人民生活和国民经济建设不可缺少的自然资源。随着工农业生产的发展和人口的增长，各种生活、生产活动对水环境所造成的污染正在不断加剧，工业发达城镇和乡镇工业集中地区附近水域的污染尤为突出。水资源紧缺及水污染严重，已成为当前世界各国，特别是发展中国家城镇经济持续发展的严重阻碍。

印染废水是印染企业生产过程中排放的各种废水混合后的总称。我国日排放印染废水量为(300～400)×104t，是各行业中的排污大户之一。印染废水主要由退浆废水、煮练废水、漂白废水、丝光废水、染色废水和印花废水组成，其中含有大量的染料、助剂、浆料、酸碱、纤维杂质及无机盐等，其特点是有机物含量高、碱度高、色度深、组成复杂、可生化性差，而且其中的硝基、氨基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性。长期以来，印染废水一直是工业废水处理的重点和难点。近年来随着染料工业的飞速发展和印染后整理技术的进步，PVA浆料、各种新型助剂和整理剂等抗光解、耐氧化和抗生物降解的有机物被越来越多地应用，排出废水BOD5/COD值一般在20%左右，色度有时可高达4000倍以上，印染废水的处理难度不断加大。因此有针对性地开发高效率、低成本的处理技术，是印染行业面临的重大课题。针对这一点，近几年国内外都开展了一系列的研究工作，取得了显著的进展和突破。印染废水的净化处理方法主要有物理化学法、生物法和化学法。在实际应用中，由于印染废水水质十分复杂，单纯使用一种处理方法通常很难达到理想的处理效果。因此实际印染废水处理工程中常采用多种技术相组合，以取得最佳净化效果。

印染废水必须经过处理、达标后，才能排入江湖。加强印染废水的处理可以缓解我国水资源严重匮乏的问题，对保护环境、维持生态平衡起着极其重要的作用。

第1.1节 印染废水概述

纺织工业是我国传统的支柱产业包括纺织、印染、化纤、服装和纺织专用设备

制造等5个部分。印染行业生产过程中排放的“三废”，尤其是废水治理不当将会对环境造成严重的污染；另一方面，随着印染工业和产业结构的改变，印染水质也发生了变化，废水的处理难度也随之加大，我们必须不断创新，改进和提高治理水平，选择适用的工艺路线。

1.1.1 印染废水的来源

印染废水由印染厂家的各种加工工序、生产过程中流失的物料, 以及冲刷地面的

污水组成。其特点是: 废水量大, 一般可达印染废水厂家用水量的70%~90%;废水色度高、组成成分复杂,它的有机成分大多是芳烃和杂环化合物,其中带有各类显色基团以及极性基团,还可能混有各类卤代物、苯胺、酚类及各种助剂;COD较高,而BOD5相对较小,可生化性差;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;废水排放具有间歇性。

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1.1.2 印染废水的主要污染物

印染废水水质中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为400 ~ 1000 mg/L, BOD5 为100~400mg/L,SS为100~ 200 mg/L, 色度为100~ 400 倍。从处理技术角度看, 印染废水不是一种废水, 而是很复杂的一大类废水。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, BOD5 /COD比值一般在0.25左右,可生化性较差。特点之三是色度高,混合水中色母分子离子微粒大小重量各异性大, 较难脱色。

1.1.3 印染废水分类

不同印染厂家如棉染厂、毛纺厂、丝绸厂、亚麻厂等的生产工序不同, 废水水质也不尽相同。一般在印染加工的四个阶段中,预处理阶段(包括烧毛、退浆、煮炼、漂白、丝光等工序)要排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水, 染色工序排出染色废水,印花工序排出印花废水和皂液废水, 整理工序则排出整理废水。各阶段废水中含有诸如染料、浆料、浆料分解物、纤维、酸碱类、漂白剂、树脂、油剂、里胶、蜡质、无机盐等多种污染物,印染废水是以上各类废水的混合废水,或除漂白废水以外的综合废水。但印染废水最主要的来源还是染色废水, 其中含有染料、助剂、微量有毒物和表面活性剂等。 印染各工序废水水质一般如下:

①退浆废水:退浆是用化学药剂将织物上所带浆料水解形成可溶性物质, 然后除去。其水量较小, 但污染物浓度高,含有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、淀粉碱和各种助剂, 使废水呈碱性,pH值为12左右,COD和BOD5都很高。

②煮炼废水:水量大,污染物浓度高,其中含有纤维素、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等。煮炼废水呈深褐色,碱性很强,且水温高。 ③漂白废水: 漂白是去除棉、麻纤维上的天然色素,使纤维变白。其废水水量大,但污染较轻,含有残余的漂白剂、少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠等。

④丝光废水: 含碱量高,NaOH含量在3%~5%,多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH,所以丝光废水一般很少排出,经碱回收后排出的废水仍呈强碱性,pH值高达12~13,COD、BOD5和SS都较高。

⑤染色废水:水量较大,水质随所用染料的不同而复杂多变,其中含有浆料、染料、助剂、表面活性剂等。废水一般呈碱性,色度很高。对于硫化和还原染料的染色废水,pH值可达10以上。COD较高,BOD5值较低,可生化性较差。

⑥印花废水:主要来自配色调浆、印花滚筒和筛网的冲洗水,以及印花后的花洗水洗液、皂洗液等。水量较大,污染物浓度高,废水中除含有染料、助剂外,还含有大量的浆料。COD、BOD5均较高。其中BOD5值大约占印染废水中总BOD5值的15%~20% 。

⑦整理废水:通常含有纤维屑、树脂、油剂和浆料等。由于水量较小, 对整个废水的水质影响较小。

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1.1.4 印染废水的特点

印染废水由印染厂家的各种加工工序、生产过程中流失的物料, 以及冲刷地面的污水组成。其特点是: 废水量大, 一般可达印染废水厂家用水量的70%~90%;废水色度高、组成成分复杂,它的有机成分大多是芳烃和杂环化合物,其中带有各类显色基团以及极性基团,还可能混有各类卤代物、苯胺、酚类及各种助剂;COD较高,而BOD5相对较小,可生化性差;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;废水排放具有间歇性。 总结有如下几点特征：

(1)废水量大。纯棉及混纺织物印染废水2.5～3.5m3/100m织物，涤棉织物以

2～2.4m3/100m织物，丝绸织物为4～6m3/100m织物，精毛纺织物为12～15m3/100m织物，废水量相当可观。

(2)水质波动大。印染厂的生产工艺和所用染化料,随纺织品种类和管理水平

的不同而异。而对于每个工厂,其产品都在不断变化,因此,废水的污染物成分浓度的变化与波动十分频繁

(3)印染废水有机物含量高，通常经调节后COD为8000～1200mg/LCOD的组

成有残余染料、助剂、浆料等，碱减量废水COD高达100g/L 。

(4)可生化性较差，废水BOD/COD值很低，一般在0.2左右。因此需采取措

施，提高BOD/COD值，以便利于生化处理。

(5)印染废水通常碱性大，尤其是煮炼废水及碱减量废水。 (6)印染废水色度高，有的废水色度可高达4000倍以上。

(7)废水中含大量助剂及表面活性剂，除了难生物降解并污染水体外，在生

物处理曝气时，易产生泡沫，阻碍充氧。 (8)有的废水温度高，不能直接进行生化处理。

(9)水质水量变化大。印染生产中，由于织物的种类及加工的花色品种受原

料、季节、市场需求的变化而经常变化，因而加工工艺和使用的染化料也相应改变，其结果使得印染废水的水质会出现大幅度的变化。其次，印染生产过程虽然是连续的，但废水的排放却往往是间歇的。此外，由于开机台数随生产安排时有增减，所以废水排放；量极不均匀。在正常开车情况下常用时变化系数（一日内最大时排水量与平均时排水量之比）Kh及日变化系数（一年内最大时排水量与平均时排水量之比）Kd来表示。印染废水的Kh约在1.5～2.0之间，Kd在1.2～1.8之间。应根据生产规模或通过相似工厂的实测数据确定。当无资料时，通常印染规模小的取上限，规模大的取下限。

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第1.2节 印染废水的处理方法

印染废水是有机废水,一般可采用生物处理为主、物化处理为辅的综合处理工

艺。工艺路线的选择应根据废水的水质特征、处理后水的去向、排放标准,并进行技术经济比较后确定。应考虑当地的自然条件选择工艺。环境温度低的北方地区,不宜采用生物滤池或生物转盘等生物膜技术;地下水位高、地质条件差的场所,一般不宜选用构筑物深度较大、施工难度较高的工艺。以下综合各类染整废水的处理工艺,仅供参考。

印染废水的处理方法按方法分为物理法、化学法和生物法；按处理程度分为一级处理、二级处理和三级处理。一级处理主要是预处理，包括简单的物理、机械或化学方法，使废水中的悬浮或块状物分离出来。二级处理主要是生物化学处理或化学处理，用来去除水体中胶体和溶解性有机污染物。一般可去除85%～95%可生化降解的有机物，同时可除去90%以上的固体悬浮物。三级处理主要用物理法，化学法或生物法，进一步去除残余的可溶性无机物（N、P等）和可溶性有机物，以及色度、细菌等。使出水完全达到排放标准或地面水标准。物理法处理包括格栅、过滤、沉淀、气浮、磁分离和离心分离等。化学法处理包括中和、混凝、氧化还原、光催化降解等。物理化学法包括吸附、离子交换、电渗析、电解等。

1.2.1 印染废水的物理化学处理法

物理化学法是包括物理过程或化学过程的单项废水净化方法，或由物理方法和化学方法组成的废水处理系统。常用的物理化学法主要有吸附法、混凝法和膜分离技术等。 ? 吸附法

在物理化学法中应用最多的是吸附法。这种方法是将多孔状物质的粉末或颗粒与印染废水混合，或使废水通过由其颗粒状物质组成的滤床，使印染废水中的污染物质吸附于多孔物质表面而除去。常用的吸附剂有可再生吸附剂（如活性炭、离子交换树脂或纤维）和不可再生吸附剂，如各种天然矿物（膨润土、硅藻土、高岭土）、工业废料（煤渣、粉煤灰）及天然废料（木炭、锯屑、稻壳、玉米棒、甘蔗渣)等，一些合成无机吸附剂也被应用于处理印染废水,如含有SiO2 的复合氧化物、合成Mg(OH)2吸附剂。吸附法适合低浓度以及印染废水的深度处理，具有投资小、方法简便易行、成本较低的优点。目前，工业上主要采用活性炭吸附法，其性能优良，脱色效果较好。该法对去除水中溶解性有机物非常有效,但不能去除水中的胶体和疏水性染料，且活性炭再生困难，成本较高，在印染废水处理中的应用有很大的局限性。研究表明，由于废水中有机物的分子结构和种类多少不同，有机物在活性炭上存在竞争吸附。因此，应根据废水水质状况，特别是有机物相对分子质量的分布状况，正确选择活性炭炭种。粉煤灰因具有微孔多、表面积大的特点也被较多地应用于印染废水的吸附脱色处理。但未经活化的粉煤灰其吸附量相当有限，因此对粉煤灰进行物理或化学改性以显著提高其吸附能力，已成为科研工作者的热门课题。

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? 混凝法

主要有混凝沉淀法和混凝气浮法。混凝法是在废水中加入絮凝剂，使污染物等胶粒凝聚成较大颗粒以便分离的方法。常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂和有机絮凝剂。其中无机絮凝剂又包括无机混凝剂和无机高分子絮凝剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。在废水处理过程中，絮凝剂的选择是关键，若絮凝剂选择适当，可大大提高印染废水脱色率、COD和BOD5去除率，同时也可增强被处理后废水的可生化性，因此混凝法广泛应用于高浓度印染废水的组合处理工艺中。无机混凝剂主要包括铝盐或铁盐，如硫酸铝、氯化铝、聚合硫酸铝和聚合氯化铝、明矾、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁和聚合氯化铁等。无机混凝剂成本低，原料来源广泛，但絮凝效果差、用量大，残留的铝离子易导致二次污染。

现如今无机混凝剂正逐渐被无机高分子絮凝剂取代。无机高分子絮凝剂主要有聚合铝类絮凝剂、聚合铁类絮凝剂和活性硅酸类絮凝剂以及复合絮凝剂四大类。聚合铝类絮凝剂有聚合氯化铝和硫酸铝等。聚合铝具有投药量少，除污、脱色效果明显等优点。聚合铁类絮凝剂主要有聚硫酸铁、聚氯化铁、聚氯化硫酸铁等。由于聚合铁产品稳定性较差，故其在用量上不及聚合铝。复合类混凝剂主要有复合铝铁盐、复合硅酸盐，以及在复合铝铁盐基础上再复合另外一种阳离子或再添加一种阴离子国外先后研制开发出聚合铝铁、铝硅、硅铝、硅铁以及聚合铝/铁与活性致混物质等复合絮凝剂。近年来，复合絮凝剂的研制成为热点。

有机高分子絮凝剂是能够发挥絮凝作用的天然或人工合成的有机高分子物质。国外已大量使用各种有机高分子絮凝剂进行水处理。目前使用的主要有天然高分子絮凝剂和人工合成有机高分子絮凝剂两种。微生物絮凝剂具有易于固液分离而且形成沉淀物少、易被微生物降解、无毒、无害、无二次污染等优点。

无机高分子絮凝剂虽能除去废水中大部分悬浮态染料、分散染料、硫化染料、氧化后的还原染料、偶合后的冰染料及水溶性染料中的分子量较大的直接染料，但却难以除去水溶性染料中分子量小、不容易形成胶体的酸性染料、活性染料、金属络合染料的废水及部分直接染料、阳离子染料废水。另外单独使用无机絮凝剂具有药剂用量大，操作繁杂，污泥生成量大，处理费用高，脱色效果差的缺点，而有机高分子絮凝剂弥补了这些不足，不仅对酸性染料、活性染料等水溶性染料废水具有很好的脱色性能，而且pH适应范围广。但是，单独使用有机合成高分子絮凝剂对印染废水几乎无效，而且易产生有毒物质，不利于进一步生化处理印染废水。而天然高分子絮凝剂具有安全无毒、原料广和可生物降解等优点，已经成为国内外科研工作者的研制热点。 ? 膜分离技术

膜分离技术是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分有选择性地透过从而达到分离、净化和处理的目的。自1950年W.Juda首次发表合成高分子离子交换膜以来，膜技术才开始应用到工业领域。作为一种新兴且高效的分离、浓缩、提纯及净化技术，膜技术具有节能、无相变、设备简单，操作方便、无二次污染等特点，而且能回收可再利用物质。应用于印染废水处理的膜技术主要有反渗透、超滤和纳滤。

反渗透是通过对溶液施加压力，使溶剂透过反渗透膜而从溶液中分离出来。反渗透膜的应用已非常广泛。超滤是分离膜技术中应用最为广泛的膜处理技术之一，是我国生产与应用最广泛的膜品种，产值约占整个膜产业的25%以上。目前工业上常用的超滤膜器件主要有以下5种：中空纤维式、圆管式、螺旋卷式、板框式和毛细管式。

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目前，膜分离技术在应用中存在着成本较高、易发生膜孔堵塞、使用寿命短等缺点，因此，还应在膜污染的机理及有效的清洁方法方面做进一步的研究。

1.2.2 印染废水处理的生物法

生物法是利用微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏其不饱和键及发色基团，从而达到处理目的的一种印染废水处理方法。生物法是目前国内外处理印染废水常用的方法。常用的生物处理法主要用好氧生物法、厌氧生物法、厌氧-好氧组合法。 ? 好氧生物法

我国处理印染废水的方法主要是好氧生物法，它主要分为活性污泥法和生物膜法。

活性污泥法在印染废水中的应用最为普遍。活性污泥主要是水中繁殖的大量微生物凝聚成的絮体。对有机物具有很强的吸附和分解能力。活性污泥法具有可分解大量有机物、能去除部分色素、可调节pH值、运转效率高等优点。 生物膜法是通过生长在填料如滤料、盘面等表面的生物膜来处理废水的方法。常用的生物膜法主要根据废水与生物膜接触形式的不同，生物膜反应器可分为生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。生物膜法中生物接触氧化法在印染废水处理中应用较多，兼具活性污泥法与生物膜法

两种处理法的优点，其运行成本优于活性污泥法，对印染废水的脱色作用较常规活性污泥法高，具有容积负荷高、对水质水量的骤变适应能力强、处理能力高、处理效果稳定等优点。 ? 厌氧生物法

厌氧生物处理较好氧生物处理应用范围广，不仅可以处理高浓度的印染废水，还可用于中、低浓度的印染废水，而且某些有机物如三苯甲烷基、着色剂蒽醌和某些偶氮染料只有在厌氧条件下才能被降解。但是，单一的厌氧处理运行周期比较长，而且出水水质往往很难达到排放标准。目前，厌氧生物处理应用较多的主要是其复合或改进工艺。 ? 厌氧-好氧组合法

许多染料在好氧条件下属于难降解物质，仅在厌氧条件下才能被不完全降解。厌氧-好氧组合工艺，能在一定程度上弥补好氧生物处理工艺的不足。厌氧-好氧工艺是在好氧处理前先进行厌氧处理，在兼性微生物的作用下，使印染废水中大分子有机物分解成小分子，非溶解性有机物成溶解性物质，难生物降解物质转化为生物降解物质。当有机物通过厌氧反应，降解成有机酸或小分子的溶解性物质后，再通过好氧处理予以彻底降解。

1.2.3 印染废水处理的化学法

化学法是指利用化学反应作用，如聚合，将污水中的污染物质分离、转化。化学法可分为混凝、沉淀、中和、氧化还原、吸附等。其处理的主要对象是废水中可溶解的无机物和难以生物降解的有机物以及有毒有害的胶状物质。 (1) 氧化法

化学氧化法针对性强，它是利用强氧化剂破坏有机物结构，使其发生断键或者是氧化分解，形成分子量较小的有机物或无机物。目前研究和使用较多的有芬顿试剂氧化法、臭氧氧化法和氯氧化法。

芬顿试剂氧化法是H2O2与Fe2+反应产生强氧化性游离基HO+，HO+可与废水中的有机物作用，使染料分子断键而脱色。芬顿试剂中用到的Fe2SO4和H2O2都是常见的廉价原料，而且Fe2+又有混凝作用，因此芬顿法处理废水具有巨大的应用和研究价值。近

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几十年来芬顿氧化法派生出许多分支，如UV/Fenton法、UV/H2O2法、铁屑/H2O2法和电Fenton法等。

臭氧氧化法在废水脱色及深度处理中得到广泛应用。影响臭氧氧化的主要因素有水温、pH值、悬浮物浓度、臭氧浓度、臭氧投加量、接触时间和剩余臭氧等。目前较实用的臭氧高级氧化技术有：臭氧/紫外光技术、臭氧/过氧化氢技术和臭氧/活性炭技术。

氯氧化法是利用废水中的显色有机物易被氧化的特性，应用氯或其化合物作为氧化剂，使染料分子中发色基团的不饱和键断开，达到脱色的目的。 (2)电氧化法

研究表明，电化学技术是处理色度、COD、BOD和TSS的有效方法。电化学法处理废水的原理可分为如下几类:电絮凝法、电气浮法、电氧化法以及微电解法。电解对处理含酸性染料的印染废水的处理效果较好，脱色率为50%～70%，但对颜色深、CODcr高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明，在电解处理时，各类染料CODcr去除率的大小顺序为:硫化染料、还原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>阳离子染料。 (3)光催化氧化法

自从Fujishima A等提出光催化理论之后，光催化技术已经引起了化学、环境科学和材料学界的广泛重视。机理为催化剂在光的照射下吸收光能，当其吸收的光能高于其禁带宽度的能量时，催化剂就会被激发产生自由电子和空穴，空穴与水、电子和溶解氧反应，分别产生具强氧化性的·OH自由基和O2-，因而促进了有机物的降解。光催化氧化技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解的有机污染物，具有节能高效、污染物降解彻底、降解速度快、无二次污染等优点。TiO2具光催化活性，但易发生光阴极腐蚀，不适于净化水体；锐钛型TiO2因氧化能力强、催化活性高和性质稳定、无毒、抗化学和光腐蚀等优点，为研究者所青睐。然而TiO2光催化材料也存在缺点：①TiO2的禁带宽度为3.2 eV，仅受占太阳光5%的紫外光激发；②催化剂的光生电子和空穴易复合；③纳米TiO2粉体易团聚、难回收；极大地降低了其实际应用价值。为此，对TiO2的改性和负载技术进行深入研究，以实现其工业化应用是研究者的工作重点。

1.2.4 我国印染废水生物处理工艺方案的特点及比较

(1)厌氧生物处理法

厌氧生物处理法与好氧生物处理法相比，具有下列优点：①应用范围广②能耗低③有机容积负荷高④剩余污泥量少⑤产生沼气可利用⑥营养需要量少⑦被降解的有机物种类多⑧耐冲击负荷能力强。缺点为：①厌氧处理设备的启动时间长②出水往往达不到排放标准。

由于它的水力停留时间很长，消化池容积大，基建费用和运行费用都较高，因而限制了它在废水处理中的应用。自20世纪60年代，特别是70年代以来，人们对厌氧生物法进行比较深入的研究，开发了多种厌氧生物处理新工艺，它不仅可以处理高浓度有机废水，也可以处理低浓度的有机废水，包括城市污水。

(2)活性污泥法

活性污泥是一种由无数细菌和其他微生物组成的絮凝体。对废水中呈悬浮状和胶状的有机颗粒有强烈的吸附和絮凝能力，在有氧存在的条件下，对有机物有强烈的氧化能力。利用这种活性污泥的吸附和氧化作用，去除废水中有机污染物质的方法，称活性污泥法。该方法是好氧生物处理的一种主要方法，广泛应用于

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2000m3/d印染废水处理工程设计

城市污水和工业废水处理。以往印染废水的生物处理工艺主要也是采用这种方法。

活性污泥法的运行方式多种多样，目前采用较多的有普通活性污泥法、序批式活性污泥法、氧化沟法和A/D活性污泥法等。

(3)生物膜法方法

生物接触氧化法是以生物膜为主净化废水的一种处理工艺。它利用固着在填料上的生物膜吸附和氧化废水中的有机物[12]。生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，它结合了曝气池和生物滤池的优点，避免了两者的缺点，因此深受人们重视。

第1.3节 本课题的研究目的与意义

印染是对纺织材料进行再加工的过程，包括预处理、染色、印花和整理等四个过程。印染废水是指印染厂、毛纺厂、针织厂等在生产过程中排出的各种废水的总称。由于纺织材料种类繁多，生产产品的花样更多，在生产过程中使用的染料、助剂等化工原料的种类非常多，因此，印染废水的水质差别很大，印染废水处理方法包括物理法、化学法、生物法，等。印染废水成分复杂，处理难度大，在实际工程中常采用组合工艺。通过本设计可达到以下目的：

(1)总结和巩固在校四年所学的知识，使之进一步深化和系统化；

(2)初步学习如何在检索资料和调研的基础上，根据实际情况制定相应的设计方案； (3)提高设计、计算、资料检索、文献阅读、编写设计说明书和计算机绘图能力； (4)树立正确的设计思想及经济观念，学习有关技术规定，严格按照规范要求进行设计，培养学生理论联系实际及解决工程实际问题的能力； (5)培养学生精心设计、踏实细致、认真负责的工作作风。

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第2章 设计说明

第2．1节 设计任务

本设计主要处理印染废水，设计日平均水量为2000m3/d。印染废水成分复杂，其主要污染物为BOD5、COD、色度，并含有SS、氨氮等污染物，是一种成分复杂、高浓度、高色度、难降解的工业废水。

第2.2节 设计规模和设计范围

（1）设计规模 ①设计水量：日平均水量2000m3/d。 ②设计进水水质如表1所示。

表1 进水水质

CODcr BOD5 SS 色度 pH （mg/L） （mg/L） （mg/L） （倍） 1200 312 15 1000 8 ③设计出水水质如表2所示。

表2 出水水质

CODcr BOD5 SS 色度 pH （mg/L） （mg/L） （倍）

（mg/L）

≤100 ≤30 ≤15 ≤50 6～9

（2）设计范围

本设计需要针对废水特点和处理出水水质要求，在众多处理工艺方案中选择既能达标要求又能节省基建投资的工艺流程；并对所选方案中的格栅、调节池、混凝沉淀池、生物接触氧化池、辐流式二沉池等处理单元工艺尺寸的进行计算；以及对土建设计及安装工程提出要求，对工程投资和人员编制、成本分析、运行管理进行分析和计算。其中包括调节时间、调节池有效容积和尺寸的确定，混凝沉淀池池体的设计以及沉淀池有效高度的确定；还有排泥系统、生物接触氧化池池体和配水及出水系统的设计计算。

第2.3节 设计原则

（1）处理工业废水的一般原则

我国的环境保护事业起步较晚，在吸取国际上的“公害”教训的基础

上，确定了我国环境方针：全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动员，造福人类。而且还指定了工业废水的治理原则。 ①首先从生产工艺进行改进，使生产过程中不产生或少产生工业废水，或使用废

水中少含不含有毒物质，对必须排放的废水尽可能回收有用物质，边变废为宝，化害为利，如改变原料路线，采用先进的技术和先进的工艺等。 ②减少废水排放量，根据工艺过程用水对水质的的不同要求，采用多次利用，分

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2000m3/d印染废水处理工程设计

级分段串联使用，或采用闭路循环等措施，以减少废水的排放量，同时也可节约用水。 ③清水和污水分流管理，例如作为见解冷却水是否被污染的清水，可经过降温处理后闭路循环使用，而作为工艺水与过程物料直接接触的水，如洗涤水，印染水，可能受到污染，这种水必须经过有效处理，使之无害化。污染水与未被污染的水分流管理，可使处理的废水量减少。 ④处理后排放，上述几种措施，无论是减少还是分流处理，最终还是有废水要排放的，在排放之前必须进行认真处理，使其达到允许的排放标准，例如呈碱性的废水，一定要中和到允许排放的pH值。 （2）本设计遵循的设计原则

根据工业废水处理的一般原则及本设计废水的特点，本设计考虑以下几个原则。①根据废水特点，选择合理成熟的工艺路线，既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放，还要结构简单、操作方便、易于维护管理。②污水处理站方案设计中，在保证处理效果前提下，充分考虑城市寸土寸金的现实，尽量减少占地面积，降低基建投资及日常运行费用。③平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅、合理工程建设标准。④本设计力求达到工艺先进、运行稳定、管理简单、能耗低、维修方便、造价低、施工方便、排泥量少等特点。

第2.4节 工艺流程的选择及说明

2.4.1 工艺流程的选择

由于印染废水变化复杂，有机物含量高，色度深，碱度大，是较难处理的工业废水之一，故本设计采用生化处理工艺， 该技术处理效果好，管理运行方便，受外界环境影响较小，通过该工艺流程的处理，使处理后的出水能够达标排放。

通常印染废水的处理方法有：物理法、化学法、生物法等。其中物理法处理效果较差。目前，国内外的印染废水处理手段以生化处理法为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占大多数。其处理的机理是使废水中夹带的有机物质通过微生物的代谢活动予以分解。生物处理一般成本低，效果较好，但其受pH值、温度、染料种类和废水浓度影响很大。

此外，在印染废水生产中，因生产的间断运行，故存在着水质水量的波动，对于大量使用还原浆料，硫化浆，冰染料等废水其化学絮凝效果相对较差，因此处理工艺要考虑这些因素，要有一定的适应水量，水质负荷变化的能力，对于不同水质的印染废水有不同的组合处理工艺。有可能物化为主，也可能生化为主，虽然基本方法及原理大致是相同的，但优化组合很重要。因此，在处理的过程中，应适当把握好这些因素。 根据本设计的水质水量以及出水要求，本设计采用生化处理工艺，其工艺流程如图1 所示。

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鼓风机 进水 格栅 调节池 水解酸化池 接触氧化池 污泥回流 上清液 泥饼外运 污泥脱水 污泥浓缩池 二沉池 混凝沉淀池 达标排放 图1 工艺流程图

2.4.2 工艺流程说明

废水通过格栅去除较大的悬浮物和漂浮物后进入调节池,在此进行水量的调节和水质的均衡，同时加酸中和，然后用鼓风机提升至水解酸化池,该池仅控制在酸性发酵阶段,以提高废水的可生化性;水解酸化出水流入接触氧化池,在接触氧化池内经微生物作用去除绝大部分的有机物和色度后入沉淀池,沉淀池的污泥部分回流到水解酸化池,在池内进行增溶和缩水体积反应,使剩余污泥大幅减少,剩余污泥经浓缩后可直接脱水。 为了得到更好的水质,生化出水再经混凝沉淀进行深度处理,达标排放。 二沉池的剩余污泥经浓缩后进入消化，浓缩后的污泥进行浓缩、脱水，泥饼外运，浓缩池的上清液及脱水的滤液则回流至调节池中，回到污水处理系统。

第2.5节 处理方案论证

本设计采用厌氧水解酸化处理技术作为好氧生物处理工艺的预处理，从而组成

了厌氧水解—好氧生物处理—混凝沉淀工艺，即：水解酸化—生物接触氧化—混凝沉淀相结合的处理工艺。

水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀：水解酸化将污水中的染料、助剂、纤维类等难降解的苯环类或长链大分子物质分解为小分子物质，同时有效降解废水中的表面活性剂，较好的控制后续好氧工艺中产生的泡沫问题。经水解酸化器处理后的出水进入接触氧化池。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分悬浮生长于水中，兼有活性污泥和生物滤池的特点。废水经水解和接触氧化处理后采用混凝沉淀工艺进一步去除色度和降低废水中的COD值。

好氧生物处理的另一种方法A/O工艺，流程为水解酸化—A/O工艺—混凝沉淀。A/O法与接触氧化池在BOD去除率大致相同的情况下，前者BOD体积负荷可高5倍，

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2000m3/d印染废水处理工程设计

所需处理时间只有后者的1/5。根据实际经验，接触氧化法具有BOD容积负荷高，污泥生物量大，相对而言处理效率较高，而且对进水冲击负荷（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。维护管理方便，工艺操作简便，基建费用低。 由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。其污泥产量远低于活性污泥法。

综上所述，确定厌氧水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀组合方案。 预计经过该方案处理后的水质及处理效果如表1所示

项目 进水 出水 处理效率

表1 处理出水、进水水质及处理效率 BOD5 CODcr SS 色度（倍） （mg/L） （mg/L） （mg/L） 312 1200 15 1000 24.3 97.2 10 36 92.21% 91.9% 33.33% 96%

pH 8

6～9 —

由此可见，经该方案处理后的水质达到《纺织染整工业水污染排放标准》（GB4287-92）中的Ⅰ级标准。

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第3章 设计计算

第3.1节 主要构筑物设计计算

3.1.1 格栅

（1） 设计说明

格栅的作用就是拦截污水中的大块污物，它是对后续处理构筑物和水泵具有保护作用的重要设备。本设计中为保护鼓风曝气或填料等装置，选细格栅，格栅栅条间隙已拟定为10mm。 （2） 设计工艺参数

设计平均日流量Q=2000m3/d=83.3m3/h=0.023m3/s

设计最大日流量Qmax=Kh×Q=2.0×2000m3/d=167m3/h=0.046m3/s

其中Kh—水量变化系数，即一日内最大排水量与平均排水量之比，印染

废水的Kh约在1.5～2.0之间，通常印染规模小的取上限，规模大的取下限。本设计中取Kh=2.0 。

栅前流速v1=0.6m/s；过栅流速v2=0.8m/s；栅条宽度s=0.01m；

格栅间隙 b=10mm；格栅倾角α=60°； 单位栅渣量?1=0.10m3栅渣/103m3污水。

过栅流速：即经过格栅的流速，一般控制在0.6～1.0m/s，计算公式如 下：

v?Q

b(n?1)h 污水在栅前渠道内的流速一般控制在0.4～0.8m/s[3]，计算公式如下： v?Q B1h 上两式中： B1为栅前渠道的宽度（m）；b为格栅的栅距（m）；

n 为格栅的栅条数量；

Q为进入格栅渠道的入流污水流量（m/s）；h为栅前渠道

3

的水深（m）。

（3） 设计计算

①确定格栅前水深，根据最优水力断面公式

v1Qmax?B12

19

22000m3/d印染废水处理工程设计

计算得栅前槽宽

B1?2Qmax2?0.046??0.39v10.6

则栅前水深

B10.39h???0.20m22

② 栅条间隙数

n?Qmaxsin?0.046sin60??26.8bhv20.01?0.20?0.8

取n= 28

③ 栅槽宽度B=s（n-1）+bn=0.01（28-1）+0.01×28=0.55m ④进水渠道渐宽部分长度

L1?B?B10.55?0.39??0.222tg?12tg20m

其中α1为进水渠展开角，一般取20ο

⑤ 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2?L10.22??0.1122m

⑥过栅水头损失（h1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则

42v20.0130.82h1?kh0?k?sin??3?1.79?()?sin60??0.15m

2g0.012?9.81（在0.08 m～0.15 m之间，符合要求） 其中???(s/b)3

h0：计算水头损失

k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，一般取k=3

β：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为圆形断面时β=1.79[3]

⑦ 栅槽总高度 H=h+h1+h2

取栅前渠道超高h2=0.3m 则栅槽总高度

4H?h?h1?h2?0.20?0.15?0.3?0.65m

⑧ 格栅总长度

L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan?1

=0.22+0.11+0.5+1.0+0.5/tan20°

=3.19m

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⑨每日栅渣量

W?Qmaxw1864000.046?0.1?864003??0.21m/d1000kh1000?2.0

所以宜采用机械格栅清渣，本设计选用NC-800机械格栅机2台，电机功

率为0.45kW 。

⑩计算草图如图2所示。

α1α1图2 格栅计算草图

α

3.1.2 调节池

（1） 设计说明

本设计采用空气搅拌的调节池，一般为矩形，空气用量为4～6 m3/（m3．h），调节池的有效水深一般为3.0m～5.0m。

本设计中，调节池的进水水质、出水水质及处理效率见表2

表2 调节池的进水水质、出水水质及处理效率

项目 BOD5（mg/L） CODcr（mg/L） SS（mg/L） 色度（倍）

进水 312 1200 15 1000 出水 312 1080 15 1000

处理效率 — 10% — —

（2） 设计计算

① 调节池的有效容积

式中：Q—为平均进水量（m/h），本设计Q=2000 m/d=83.3 m/h；T—

3

3

3

V?QT?83.3?9?750m3

21

2000m3/d印染废水处理工程设计

停留时间（h），对于印染废水，T一般为8～10h，本设计取9h。

② 调节池的尺寸

调节池平面形状为矩形，由于受场地的限制，其有效水深h2采用4.5m，则调节池的面积：

F?V750??166.7h24.5m2

池宽B取10m，则池长

L?F166.7??16.67B10 取18m

取保护高h1=0.6m，则池总高 H=0.6+4.5=5.1m

③ 空气管计算（取气水比为4：1）

Q空气量：

s?83.3?4?333.2m/h?0.093m/s33

空气总管管径D1取150mm，管内流速v1为

v1?4Qs?D21?4?0.093?5.273.14?0.15?0.15m/s

空气支管共设6根，每根支管的空气流量q为

q?QS0.093??0.0155366 m/s

支管内的空气流速v2应在5～10m/s范围内，选v2=5m/s，则

D2?4q4?0.0155??0.062m?62mm?v23.14?5

取D2=70mm，则V2为

4?0.0155V2??5m/s??0.7?0.7

因此，取v2?5m/s符合要求。

④ 孔眼的计算

孔眼开于穿孔管底部垂直中心线下斜向45ο处，并交错排列，孔眼间距

b=100mm，孔径φ=4mm，穿孔管长一般为4m，孔眼数m=78个，则孔眼流速v为

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v?q1??2m4?0.00925?9.44 m/s 23.14?0.004?784⑤ 管距阻力计算

沿程阻力h1=103.5mm，局部阻力h2=216mm，则布气阻力h3（mm）为：

v2 h3?1.2?2g式中：1.2为布气孔局部阻力系数，ρ为空气密度，ρ=1.205如kg/m3，

，g为重力加速度（m/s2） v为孔眼流速（m/s）

则：

9.442h3?1.2?1.205??6.57mm

2?9.81 总需水头：H?H0?h1?h2?h3

式中H0为穿孔管安装水深（m），本设计取H0=4.5m

350.?216=4.83m 0. 故： H?4.5?0.10? 根据Qs与H选择流量为15.9 m3/min罗茨鼓风机。

3.1.3 水解酸化池

3.1.3.1 工艺介绍

水解工艺是将厌氧发酸阶段过程控制在水解与产酸阶段。它取代功能专一的

初沉池，对各类有机物去除率远远高于传统初沉池。因此，从数量上降低了后续构筑物的负荷。水解酸化可以降解大分子、提高B/C比,从而增加可生化性,提高好氧生化的效果,同时也是污泥减量、脱色最经济的方法。虽然占地面积和初次投资较高,但是运行费用几乎为零。根据不同类型印染废水污染物的生物降解性,采用不同的水解酸化时间。对于高浓度PVA、难降解的染整废水和碱减量废水还需延长水解酸化时间,或采用相应的厌氧技术。

本设计中，水解酸化池的进水水质、出水水质及处理效率见表3.

表3 水解酸化池的进水水质、出水水质及处理效率

项目 进水 出水 处理效率

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BOD5（mg/L）

312 62.4 80%

CODcr（mg/L）

1200 336 72%

SS（mg/L）

15 15 —

色度（倍） 1000 1000 —

2000m3/d印染废水处理工程设计

3.1.3.2 池体积计算 （1） 池表面积

F?Qmaxq?83.3m2

其中Qmax————最大设计流量（m3/h）

q—表面负荷，一般为0.8～1.5m3/(m2.h),取1.0

（2） 有效水深 h

h?qt?1.0?4?4m

停留时间t一般在4～5h，本设计采用4h。

（3） 有效容积 V

3V?Fh?83.3?4?333.2 取334m3 m

设池宽B=12m 则 池长 L=A/B=83.3/12=6.9 m 取8m

3.1.4 生物接触氧化池

3.1.4.1 设计说明

生物接触氧化池的个数或分格数不少于2个，并按同时工作设计，设计流

量按日平均流量计算。本设计中的生物接触氧化池为直流式。 本设计中，生物接触氧化池的进水水质、出水水质及处理效率见表4。

表4 生物接触氧化池的进水水质、出水水质及处理效率

项目 BOD5（mg/L） 进水 62.4 出水 18.7 处理效70% 率

3.1.4.2 设计计算

①氧化池的有效的容积（即滤料容积）

Q?La?Le?2000?(62.4?12.5)V???150m3Nv1.5

3

式中：Q—废水平均日流量，m/d；

La ，Le—进水与出水BOD5浓度kg/ m3；

Nv —BOD容积负荷。kgBOD5/（m3.d）（印染废水一般为1.5～1.8 kgBOD5/

（m3.d）），本设计取1.5 kgBOD5/（m3.d）。

②氧化池总面积

F?V150??50m2H3

CODcr（mg/L）

336 114.6 66% SS（mg/L）

9 9 — 色度（倍） 1000 400 60%

式中H—滤料层总高度，m，一般H=3m

24

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③氧化池的格数

n?F50??3.3f15取 4 格

其中n≥2，f≤25 m2，本设计取 f=15m2

④有效接触时间

有效接触时间与采用的处理工艺及原水水质有关。一般工业废水的停留时间

较长，如印染废水t=3.0～5.0h。因此本设计取t=3h。 ⑤校核接触时间

t?V150??24?2.8hQ2000

⑥氧化池的总高度

H0=H+h1+h2+(m-1)?h3+h4 =3+0.55+0.45+(3-1)?0.25+0.5 =5m式中：m—填料层数，取3层

H—滤料层总高度，m，一般H=3m

h1—超高，m，一般为0.5～0.6m，本设计取0.55m

h2—填料层上水深，m，一般为0.4～0.5m，本设计取0.45m h3—填料层间隙高，m，一般为0.2～0.3m，本设计取0.25m

h4—配水区高度，m，当采用多孔管曝气时，不进入检修者，h4取0.5m，

进入检修者，h4取1.5m，本设计取0.5m

⑦需气量

D?D0Q?12?2000?24000m3/d

式中D0—1m3污水需要气量，m3/ m3（工业废水的气水比为10～15：1，

本设计印染废水气水比取12：1）

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2000m3/d印染废水处理工程设计

生物接触氧化池计算草图如图3所示

图3 生物接触氧化池

3.1.5 二沉池

3.1.5.1 设计说明

本设计采用普通辐流式沉淀池，其构造如下：

普通辐流式沉淀池呈圆形或正方形，直径（或边长）一般为6～60m，最大可达100m，中心深度为2.5～5.0m，周边深度1.5～3.0m。由于是辐射流动，水流过水断面逐渐增大，而流速逐渐减小。本设计采用中心进水周边出水机械排泥的普通辐流式沉淀池。池底坡度一般为0.05，坡向中心泥斗，中心泥斗的坡度为0.12～0.16。

本设计设两个辐流式的二沉池。

本设计中，二沉池的进水水质、出水水质及处理效率见表5。

表5 二沉池的进水水质、出水水质及处理效率

项目 BOD5（mg/L） CODcr（mg/L） 进水 18.7 114.6 出水 16.8 103.4 处理效率 10% 10% 3.1.5.2 设计计算

①每个沉淀池的表面积和池径

SS（mg/L）

9 6 30%

色度（倍）

400 400 —

A1?

Qmax1672??55.67mnq02?1.5

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D?4A1??4?55.67?8.4 取12m3.14

式中：A1—每个沉淀池的表面积，m2

Qmax—最大的设计流量m3 /h

n—池数（不小于2）取n=2

初次沉淀池采用2～4 m3 / （m2×h），二次沉淀池采用1.5～3.0 m3 /（m2×h）。

D—每个沉淀池的直径，m。

q0—表面负荷m3 / （m2×h），可通过试验确定，无试验时，一般

②沉淀时有效水深

h2?q0?t?Qmaxt167?1.5??2.25mnA12?55.67

t—沉淀时间，h，一般初次沉淀池采用1～2h，二次沉淀池采用1.5～

2.5h，取t=1.5h。

D/h2?12/2.25?5.34

（池径与水深比宜取5～12，在5～12范围内，符合要求）。

③沉淀池总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5

其中h1—沉淀池超高，m，取0.3m

h3—缓冲层高度，m，与刮泥机有关，可采用0.5m h4—沉淀池坡底落差，m，取0.3m

h5—污泥斗高度 ，m

设池底坡度为i=0.05，取污泥斗倾角α=60ο，取泥斗下部直径D2=1m上部直径D1=2m

污泥斗高度 h5=(r1-r2)tg?=2-1?tg60o=0.87m 2????坡底落差 h4?R?r1?0.05?6?1?0.05?0.25m

沉淀池总高度

H=h1+h2+h3+h4+h5 =0.3+2.25+0.5+0.25+0.87

=4.17m

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2000m3/d印染废水处理工程设计

④沉淀池周边处的高度 H'=h1+h2+h3 =0.3+2.25+0.5 =3.05m

⑤校核堰负荷

Qmax40003??106.2m/?d?m??1.23L/?S?m??2L/?S?m??D3.14?12符

合要求。

⑥设计人口为N=15万，采用机械刮泥，设计普通辐流式沉淀池，每池每天的污泥量为

SNt0.5?15?104?4 W1===6.25 m3/d

1000n1000?2?24式中S取0.5L/（人· d），污泥在斗内贮存时间为t=4h。 两个二沉池每日共产泥量Qw2=6.25×2=12.5 m3/d。 污泥斗容积

3池底可贮存污泥的体积为

?h3.14?0.32 V2=4(R2+R?r1+r12)=(7+7?1+12)=17.9 m3

33 沉淀池共可贮存污泥体积为

V1=?h5(r12+r1?r2+r22)=3.14?0.872(1+1?0.5+0.52)=1.59 m3 3V=V1+V2=1.59+17.9=19.49 m3＞6.25 m3（符合要求）

3.1.6 混凝反应池

3.1.6.1 设计说明

本设计采用混凝沉淀处理，通过水中加入混凝剂达到去除各种悬浮物，降低出水的浊度和色度。混凝沉淀法是水处理的一种重要处理方法。以往多用于给水处理，以去除地面水中的细小颗粒物和胶体物质。近年来用于废水处理，以降低废水的色度，去除多种高分子物质和胶体有机物质，重金属有机物如汞，铅等，以及导致水体营养化的磷等可溶性的物质。

反应设备中的混合型式包括水泵混合，管式混合，多孔隔板混合，多流隔板混合，浆板式机械搅拌混合。由于浆板式具有混合效果好，水头损失小的优点，因此本设采用垂直轴浆板机械混凝反应池，此种反应池采用电动机经减速

28

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装置驱动搅拌设备对水进行搅拌，旋转轴的位置多为垂直轴式，反应池由隔墙分成3～4格，每格间一搅拌机，搅拌速度可采用变速电动机或变速箱进行调节，以适应进水水质和水量的变化。 3.1.6.2

设计参数

①桨板尺寸，每台搅拌机机上桨板总面积为水流端面积的10%～20%，最大不超过25%，以免水流随桨板共同旋转而减弱搅拌效果。桨板长度小于叶轮直径的75%，板宽为10～30cm。

②叶轮旋转线速度，叶轮半径中心的线速度，相当于池中水流平均速度，第一格为0.5～0.6m/以后逐渐减小，最后一格为0.2～0.33m/s，不得大于0.3m/s。 ③反应时间，一般为15～20min，本设计取T=18min。

④叶轮尺寸，水平轴叶轮直径为反应池水深减去0.3m，叶轮末端与反应池侧壁间距小于0.25m 3.1.6.3 设计计算

①每个反应池有效容积V（m3）为

QmaxT167?18V???5060n60?1 m3

式中：Qmax—最大日流量（m3/h），T—反应时间（min），n为反应池个数 反应池的平面尺寸：反应池分三格，每格尺寸为2.5m×2.5m，则反应池面积为：

F=2.5×2.5=6.25m2

②反应池平均水深

V50H???2.63F3?6.25 m

反应池超高h1=0.3m，则反应池总高为：H+ h1=2.6+0.3=2.9 m。 反应池分格隔墙的过水孔道上下交替布置，每格间设置一台搅拌机。

29

2000m3/d印染废水处理工程设计

③搅拌机计算

图4 搅拌机草图

由上图可得叶轮直径D=2m，叶轮外缘旋转直径D0=D/2=1m，叶轮外缘中心线速度：

v1=0.5m/s，v2=0.23m/s，v3=0.1m/s

叶轮转速计算如下：

n1?60v160?0.5??9.56r/min，取n1?10r/min ?D0??160v260?0.23??4.4r/min，取n2?4r/min ?D0??160v360?0.1??2.0r/min，取n3?2r/min。 ?D0??1n2?n3?式中： v—叶轮外缘桨板中心线速度（m/s）；

D0—叶轮外缘桨板中心旋转直径（m）

桨板长度l=1.4m，l/D?1.4/2?0.7m＜0.75m（符合要求）。

取桨板宽度b=0.12m，断面宽度B=2.5m。

每根轴上设8块桨板，内外各4块，桨板总面积与反应池过水断面面积之比为：

8lb8?1.4?0.12??0.185?18.5%BH2.5?2.9

桨板叶轮所需功率的计算如下：

30

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b/l?0.12/1.4＜1，则??1.10

k?r?1000?1.10??56 2g2?9.81式中： ?—水的密度（kg/m3）

?取1.10 ?—阻力系数，与桨板长宽比b/l有关，当b/l＜1时，

?2v11?r?2?0.5?1.0rad/s 21?2v222?r??0.23?0.46rad/s 21?2v323?r??0.1?0.2rad/s 21第一格外侧桨板所需功率

'mkl?3114r444?56?1.4?1.03P?(2?r1)?4?(14?0.884)?31.38kg ·式中：m—每个叶轮桨板数目，m=4

r1—桨板内缘旋转半径（m） r2—桨板外缘旋转半径（m） ?—叶轮旋转角速度（rad/s） 第一格内侧桨板所需功率

''mkl?31'4'44?56?1.4?1.03P1?4(r2?r1)?4?(0.564?0.444)?4.77kg · m/s

第一格桨板所需总功率

P'''1?P1?P1?31.38?4.77?36.15kg · m/s

第二格桨板所需总功率P2?2.64kg · m/s 第三格桨板所需总功率P3?0.29kg · m/s 设三台搅拌机合用一台电动机，则电动机功率为

N??P36.15?2.64?0.29102???12102?0.75?0.7?0.73kW

31

m/s

2000m3/d印染废水处理工程设计

3.1.7 污泥浓缩池

3.1.7.1 设计说明

采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。两座轮流使用（一座备用）。 3.1.7.2 设计参数

①进泥含水率：当为初次沉淀池污泥时，其含水率一般为95%～97%；当为二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%；当为混合污泥时，其含水率一般为98%～99.5%。由于本设计进入污泥浓缩池的污泥为初沉池和二沉池的混合污泥，因此进泥含水率P1取99.0%。

②浓缩后污泥含水率：浓缩后污泥含水率宜为97%～98%，本设计P2取97%。 ③污泥固体负荷：当为混合污泥时，污泥固体负荷为25～80kgSS/（m2 · d），本设计取qs=25kgSS/（m2 · d）。

④污泥浓缩时间：浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h，以防止污泥厌氧腐化，本设计取浓缩时间T=20h。 ⑤贮泥时间：定期排泥时，贮泥时间t=4h。

⑥集泥设施，辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0.003，当采用刮泥机时，不宜小于0.01，不设刮泥设备时，池底一般有污泥斗，其污泥斗与水平面的倾角应不小于55ο。本设计采用刮泥机，池底坡度取i=0.06。 ⑦进泥浓度取c=10g/L。

⑧浓缩池固体通量M为0.5～10kg/（m2 ·h），本设计取1.0 kg/（m2 ·h），即24 kg/（m2 ·d）。

32

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3.1.7.3 设计计算

①浓缩池池体计算

浓缩池污泥量为混凝沉淀池和二沉池的污泥量之和，由前面计算可知，混凝沉淀池的产泥量为Qw1=2.4m3/d，二沉池的产泥量为Qw2=12.5m3/d，则浓缩池污泥总流量为：

Qw?Qw1?Qw2?2.4?12.5?14.9m3/d?0.7m3/h

②浓缩池总面积

A?Qwc14.9?10??6.3m2M24

A1?③单池面积 ④ 浓缩池直径

A6.3??3.15m2n2取4m2

D?

4A1??4?4?2.5m3.14 取D=3m

⑤浓缩池工作部分高度

h1?

TQw20?14.9??3.1m24A124?4

⑥排泥量与存泥容积

浓缩后排出含水率P2＝97.0％的污泥,则

100?P1100?99Qw??14.9?5m3/d?0.21m3/hQ?100?P2100?97

'w

按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积

' V2=4 Qw＝4?0.21＝0.84m3

泥斗容积

V3? =

?h43(r1?r1r2?r2)

223.14?1.2?(1.12?1.1?0.6?0.62)?2.8m3 3式中：h4——泥斗的垂直高度，取1.2m

r1——泥斗的上口半径，取1.1m r2——泥斗的下口半径，取0.6m

33

2000m3/d印染废水处理工程设计

设池底坡度为0.06，池底坡降

h5?0.06?3?2.2??0.024m2

故池底可贮泥容积

V4???h53(R1?R1r1?r1)

223.14?0.024?1.5?1.5?1.5?1.1?1.1?1.1??0.13m33

因此，总贮泥容积

Vw?V3?V4?2.8?0.13?2.93m3（满足要求）

⑦浓缩池总高度

浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为 H?h1?h2?h3?h4?h5

?3.1?0.30?0.30?1.2?0.024?4.924m

⑧浓缩池排水量

Q?QW?Q'w?0.7?0.21?0.49m3

第3.2节 辅助构筑物的设计计算及说明

（1）污水提升泵站

①设计说明

采用生物接触氧化工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入混凝沉淀池。然后自流通过生物接触氧化池、二沉池及氧化脱色池。设计流量

Qmax?167m3/h

②设计选型

污水经消毒池处理后排入市政污水管道。采用污水提升泵，其设计提升高

3Qmax?167m/h度为H=2.0m。设计流量，采用2台污水泵，选ESP150-500D

型污水泵2台（一用一备），该泵提升流量为200 m3/h，扬程22m，电机功率30kW 。

34

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（2）污泥脱水机：根据所处理的污泥量，选用DY型带式压榨过滤机一台，技术指标

如下：

表6 DY型带式压滤机主要技术参数

型号 处理能滤带 度水清洗用水 量水压/mpa 气压/mpa 泥饼含水率/% 力/m3h-1 宽度/mm 厚/m.min-1 /m3/h-1 DY500 1.5—3

（3）鼓风机房

污水通过格栅机后，进入调节池，在调节池内进行水质水量调节，在调节池内采用罗茨鼓风机通入空气，选用TSO—150罗茨鼓风机两台，一用一备。 鼓风机房的平面尺寸为：L?B?6m×4.4m。 （4）污泥提升泵

选用1PN污泥泵两台，一用一备，扬程为12m，流量7.2m3/h，电压效率为21%，轴功率1.3kW 。 （5）污泥脱水机房

①污泥脱水机

选用DY型带式压滤机两台，一用一备，电机功率14kW 。 ②脱水机房的平面尺寸为 ：L?B?6m×4.4m。

700 0.5—5 <8 >0.4 0.3-0.6 65%-85% 第3.3节 附属构筑物设计说明

（1）混凝剂和助凝剂加药间

在混凝剂和助凝剂加药间内，进行混凝剂、助凝剂的调制和投加。药剂的

调制设备有多种，对于大中型处理厂，一般采用钢筋混凝土溶解池，并配置搅拌设备。大型处理厂多用压缩空气搅拌，但只要有气源，中小型处理厂也适用。溶解池、搅拌设备和管配件应进行相应的防腐处理。混凝剂的投加一般采用泵或水射器投加。

加药间的平面尺寸为：L?B?6m×4.4m。

35

2000m3/d印染废水处理工程设计

表7 ST-1型溶药搅拌机一台

型号 E(mm) 速比 转速功率(Kw) 减速机型重量(kg) 号 0.4 XLED0.4 250

SJ型溶药搅拌机同钢制搅拌槽配套,内衬玻璃钢防腐.

直径0.8m×1.5m,有效容积:753L。

药液投加选用J2—（M）125/1.3计量泵，投药量125L/h.投药压力0.4～1.3Mpa,柱

塞直径40mm,行程20mm，泵速104.4r/min.电机型号Y(YB)801～485,功率0.55Kw.进口直径15mm,出口直径15mm,重量156kg。

（3）维修、配电间

维修、配电间的平面尺寸为：L?B?6m×4.4m。

（4）值班室、电控间

值班室、电控间的平面尺寸为：L?B?6m×4.4m。

36

(r/min) ST-1 100 1/59 25 南京师范大学学士学位论文

第4章 运行说明、设备选型及经济技术分析

第4.1节 运行说明

污水处理站工艺流程选用水解酸化—生物接触氧化—混凝沉淀法，与传统好氧生物处理工艺相比较具有能耗低、处理效果好、水力停留时间短、污泥产量少等特点，特别是生物接触氧化法具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具二者的优点，能有效地去除有机污染物。

（1）格栅

一般来说，污水过栅流速越缓慢，拦污效果越好，但当缓慢到砂在栅前渠道及格栅下沉积时，过水断面积会缩小，反而使流速变大。格栅速度一般控制在0.4～0.8m/s，过栅流速应控制在0.6～1.0m/s。具有控制指标根据运行中来水污物组成、含沙量等实际情况而定。

（2）调节池

污水进入调节池后，流速会放慢，一些砂会沉积下来，是有效容积减少，影响水泵的工作，因此要根据砂情况进行清理。调节池的作用是调节水质水量，同时，通过投加药剂来调节污水的Ph,以达到后续生物处理所需的水质酸碱度要求。清池时，要先停止进水，用泵抽干存水后可以下池工作。调节池的曝气装置可根据水均质情况开启，采用间歇运行方式。当污泥量积累到影响水提升泵工作时，开启污泥泵将污泥抽至污泥浓缩池。 （3）水解酸化池

3

水解酸化容积负荷可按0.7~1.5 kgCODCr (m/d)设计。酸化池有效深度一般不小于4m,温度控制在20~30℃,内设布水和泥水混合设备,防止污泥沉淀。根据主要污染物浓度和组分确定水解酸化容积负荷时,停留时间应根据难降解污染物的性质和浓度确定。对于牛仔水洗废水,停留时间不小于6h;对于丝绸、毛、针织废水,停留时间不小于8h;对于较高浓度的棉及涤纶染色废水,停留时间不小于24 h。

(4) 混凝沉淀池

混合的主要作用是提供混凝药剂和悬浮态颗粒物充分接触的条件，如搅拌的速度，和接触时间等，药剂采用湿法投加，而且要定期加入混凝剂，排泥。由于废水的水质比较复杂，所以混凝剂的种类的选择显然得非常的重要，合适的混凝剂能达到更好的混凝效果。 （5）生物接触氧化池

①生物接触氧化池的运行

接触氧化工艺是一种高效能的生物处理技术，常用于处理既含有溶解性有

机物又含有粒状有机物的污水。它将生物滤池和活性污泥法有机结合在一起，同时兼有两者的优点，从水中微生物的附着场所及生存方式来看，类似于生物滤池,从反应器流体力学特性及曝气方式来看，它又与活性污泥法相似。有关的实验研究及实际工程表明，相同条件下，氧化池比表面积为130～1600ｍ2/ｍ3，

37

2000m3/d印染废水处理工程设计

生物滤池比表面积是40～120ｍ2/ｍ3，生物转盘比表面积是120～180ｍ2/ｍ3。而接触氧化法的体积负荷可达3～10kgBOD5/ｍ3.ｄ，是普通活性污泥法的3～5倍，CODcr去除率是传统生物法的2～3倍。与其他生物膜一样，其生物膜的形成也要经过挂膜、生长、增厚和脱落的过程，一部分生物膜脱落成为污泥，在循环流动，可进一步吸附和氧化分解废水中的有机物，多余的污泥则在沉淀池中除去。

②运行中出现的问题及解决方法

滤料是生物膜的载体，是接触氧化池的核心部位，滤料的好坏将直接影响着生物接触氧化法的处理效果。因此采用生物接触氧化法要慎重选择滤料。对滤料的要求一般是有一定的生物附着力，比表面积大，空隙率高；化学性和生物性稳定，不产生二次污染；水流阻力小，强度高；形状规则、均一，能够形成均一的流程。

实际运行和应用中生物接触氧化池宜采用较小的体积负荷，或布置强化曝气管，必要时开气冲击填料，使生物膜脱落，维持较高的活性。

（6）水质分析和管理

①水质分析指标

污水水质分析指标：流量、COD、BOD5、SS和色度。间接指标：污泥负荷、容积负荷、HRT等。 ②水质分析方法

采用国家规定的标准方法，COD用重铬酸钾，生物需氧量，BOD用接种稀释法测定，pH值可用试纸或精密酸度计，悬浮物用重量法，污泥浓度用重量法，溶解氧用溶解测量仪测定。

38

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第4.2节 设备选型及管道规格

表7 设备选型一览表

设备名型号 适用范围及称 说明 格栅 NC-800 适用于毛纺厂、

制革厂、印染厂及生活污水处理厂

性能、特点

主要参数 电机功率：0.45kW

PAC加药装置

搅拌机

混凝沉淀池刮泥机 二沉池刮泥机

污泥脱水机械

生物接触氧化池填料

采用机械清理结构，机构紧凑，只要采用不同的耙齿，就可对不同的污水进行固液分离，电器控制简单，自动化程度高，能耗低，除污动作连续，除渣干净，分离效率高，噪声低

JY-12 用于给水、排水具有结构紧凑，投药

处理过程中投系统不易堵塞，操作加各类化学药管理方便等特点 剂作为混凝、絮凝及消毒灭菌

WJF-29使胶体颗粒絮具有操作方便，结构0 凝沉淀达到泥简单，运行可靠的特

水分离的目的 点

XCG-S1适用于中心无该机具有转动平稳、2 支墩的辐流式结构简单、安全可

或竖流式沉淀靠、动力消耗低及刮池的机械排泥 泥效果好的特点

ZXG-10用于污水处理具有结构简单、维护-20 厂圆形沉淀池，方便、运行费用低及

将沉淀在池底效率高的特点 的污泥刮集至泥坑

ZWL-35用离心沉降法应用范围广，连续操0 来分离悬浮液，作，生产能力大，自

用螺旋方法卸动化程度高，单位产料的泥水分离量耗电量少，结构紧机器 凑，占地面积小，维

修方便

YCDT型广泛适用于生使用寿命长，充氧性立体弹物接触氧化池 能好，耗电小，耐高性填料 负荷冲击，处理效果

显著，运行管理方便，不堵塞，不结团，价格低廉

39

电机功率： 1.1-1.87kW

溶药罐有效容积：0.4m3

驱动功率：1.0kW

驱动功率：0.75kW

电机功率：14kW

2000m3/d印染废水处理工程设计

表8 主要设备一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7

40

名称 规格 单位 数量 备注 鼓风机 污水泵 污泥泵 SSR-150 台 2 2 2 1 1 2 2 1用1备 1用1备 1用1备 1用1备 1用1备 200QW400-10-30 台 KWPK200-500 台 台 台 台 台 带式压榨过滤机 DY--1000 空压机 污泥进料泵 滤带清洗水泵 Z—0.3/7 GFN65×2A 2DA-8×2

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第4.3节 设计预算及经济技术分析

4.3.1 主要构筑物

表9 主要构筑物一览表

名称 格栅间 调节池 泵房 水解酸化池 接触氧化池 混凝反应池 二沉池 加药间 污泥泵房 污泥浓缩池 贮泥池 污泥脱水间 鼓风机房 机修间 车库 配电室 传达室 食堂 仓库 办公楼

41

数量 1 1 1 1 8 1 2 1 2 2 1 1 2 1 1 1 1 1 1 1 平面尺寸m2 3×5 18×10 6×4.4 12×8 3×3 2.5×7.5 D=12 6×4.4 6×4.4 D=3 D=3 6×4.4 6×4.4 6×4.4 6×21 6×4.4 6×4.4 9×21 12×21 12×30 备注 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 钢筋混凝土 砖混 砖混 钢筋混凝土 砖混 砖混 砖混 砖混 砖混 砖混 砖混 砖混 2000m3/d印染废水处理工程设计

4.3.2 印染废水处理站平面设计

污水处理厂的平面布置是指处理构筑物、道路、绿化、及办公楼等辅助构筑物的

平面位置的确定。处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，在作平面布置时，根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形及地质条件，确定它们在厂区内的平面位置。

（1）处理构筑物平面布置的一般原则

① 处理构筑物应尽可能的按流量顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地

形，以减少土方量。

② 构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的施工要求，两构筑物之间的距离一般采用5～10m。

③ 污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合以利安全和方便管理，并尽可能

距沉淀池较近，以缩短污泥路线。

④ 在选择池子的尺寸和数量时，必须考虑处理厂的远期扩建。在对每一处理单元进行设计时，应避免在初期运行时有较大的富余能力。

（2） 管渠的平面布置的一般原则

① 污水内管线种类较多，应综合考虑布置，以避免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。

② 污水厂内应设超越管，以免发生事故时，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。

③ 各构筑物都应设放空管，以便故障检修。 （3） 辅助构筑物平面布置的原则

污水厂内的泵房、鼓风机房、办公楼、变配电间、车库、传达室、机修间、仓库、绿化等是厂区内不可缺少的组成部分，其建筑面积按具体情况与条件而定。

4.3.3 印染废水处理站高程设计

污水处理厂高程布置是指确定各构筑物及水面标高，以确定各构筑物之间的连接管渠的尺寸以及标高，充分利用污水厂地形，使污水沿处理流程在处理构筑物之间顺畅的流动，确保污水处理厂的正常运行。

高程布置的主要原则有两条：一是尽量利用地形特点使各构筑物接近地面高程布置，一减少施工量，节约基建费用；二是使废水和污泥尽量里利用重力自流，以节省动力费用。

其中流经处理构筑物的水头损失如表10所示。

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表10 废水流经各处理构筑物的水头损失

构筑物名称 水头损失/m 构筑物名

称

格栅 沉淀池 平流 竖流 辐流 完全混合曝气池

0.1～0.15 推流曝气

池

0.15～0.25

0.25～0.3 混凝反应

池

0.4～0.5 0.1～0.2

水力旋流 机械搅拌

0.1～0.2

0.3～0.5

氧化沟 SBR

0.3～0.4 1.5～2.5

过滤池 水解酸化

池 混合式接触池

0.1～0.2 0.2～0.3 0.2～0.4

0.2～0.3

气浮池

0.2～0.3

水头损失/m 构筑名称 水头损失/m

因此，流经各构筑物之间的水头损失为： （1）格栅到调节池：h=0.1m+0.15m=0.25m （2）调节池到水解反应池：h=0.09m

（3）水解酸化池到生物接触氧化池：h=0.09m+0.15m=0.24m，本设计取0.3m。 （4）生物接触氧化池到辐流二沉池：h=0.1m，本设计取0.2m。 （5）辐流二沉池到混凝沉淀池：h=0.1m+0.4m=0.5m，本设计取0.8m。 （6）辐流二沉池到污泥浓缩池：h=0.1m+0.4m=0.5m

4.3.4 设计预算

（1）工程费用（直接费）

主要设备费用：采用制造厂现行出厂价格（含设备包装费）；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。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。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。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；

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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%。

(4)混凝土、钢筋费用估算

混凝土总体积约为6500m3，以混凝土成分体积比例水泥：砂石：石灰＝1：4：1算总费用约为18万元，钢筋约15吨，15×2500＝3.75万元。

由于本人经验不足，只能根据别人工程实例估算。根据当今市场价格，施工费估算为100万。 (5)成本分析

年运行成本：合计年运行费用为90万元。则处理每立方米污水成本为1.1元。

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参考文献

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致 谢

毕业设计是学生理论联系实际的桥梁，是对课本知识的扩展和补充,是体察工程实际问题复杂性、学习和工作的又一次尝试。本次设计使我充分认识到生产实际过程中的灵活性和多变性，设计中培养了我发现问题、解决问题的能力。在许中坚老师的精心指导下，我们从最初的茫然到后来对整个设计的了解，虽然遇到了很多的困难,也体会到了做设计的辛苦，但我们却收获了许多，不论在处理问题的方法上，还是在个人的实际能力上，都得到了很大提高。在许老师的帮助下，在我们的努力下，经过不懈努力，本次毕业设计顺利完成了。

在本次设计过程中，首先要感谢张勇老师的严格要求和耐心指导，老师严谨的治学态度、热忱的待人方式深深地感染了我，使我受益匪浅，在此，特向张老师表示最诚挚的敬意和最衷心的感谢。

最后，我要对四年来辛勤培养我的老师在此表示衷心的感谢，对评审本设计和参加论文答辩的老师表示诚挚的敬意，并感谢所有给予我帮助的老师和同学们！感谢在大学学习期间与我一起度过的所有老师和同学们，这段难忘的时光是我一生的财富。

由于时间仓促，知识有限，本设计难免存在不足之处，敬请各位老师批评指正，完善这个设计。谢谢！

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英文文献

Combined treatment of dyeing wastewater by a new sequential bicycling biological fluidized bed

XU Gong di

1 Introduction

Dyeing wastewater is a kind of industrial wastewater which is difficult to treat. It contains not only high concentrations of bigger molecules, egnitryl and amino compounds, but also a large amount of heavy metals, which are toxic composition for most of microorganisms. The removal of color is also a troublesome task. The study on the biofilm reactor showed that the diversity and the long food chain may bring the bacteria cultivated in a biofilm reactor a stronger ability to survive in this stringent environment . Sequential batch operation has been proved to help the bacteria to adapt different kinds of foods and then keep high activity.The bacteria cultivated under a controlled variation process have shown a stronger resistance to the dramatically changed loadings than thebacteria cultivated under a constant process. A treatment plan combining anoxic process with aerobic process became gradually prevalent in the treatment of the dyeing wastewater. Though this composite treatment process has been successfully used in some cases, there are some practical disadvantages, such as longer retention time, bigger area, etc . Likewise the threephases fluidized bed reactor is a versatile bioreactor in this regard, and has been successfully applied in the treatment of urban wastewater and industrial wastewater. In general, the performance of a threephase fluidized bed bioreactor largely depends on the performance and stability of the biofilm itself. Some important characteristics of the fluidized bed bioreactor have been validated. Many researchers have examined the effect of the shear on the biofilmdetachment rate. The shear is one of the main factors to control biofilm thickness. Improved homogeneity and uniformity may improve the operation

of FBBs. Some problems have arisen when the traditional fluidized bed is used in the treatment of industrial wastewater. It is difficult to control the thickness of the biofilm and separate the carriers from the effluent, which may cause the loss of the supporting

solids. A recently invented internal circulation biofluidized bed reactor can be used to control biofilm thickness. But some shortcomings exist, difficulty of separating the carrier from the effluent, complex structure and much resistance lead over much biofilmdetachment in some part. In order to solve these problems, a new wastewater treatment equipment, the external recycling biological fluidized bed, was developed for the treatment of dyeing wastewater and had better efficiency. It improved the

separation gassolid from liquid and reduced flow resistance. Whereas it was difficult for this equipment to remove color in dyeing wastewater, and the degradation efficiency for refractory or noxious organic chemicals was low because only the aerobic process was operated. The sequential batch operation, which cancombine anaerobic digestion and aerobic processes, is not easy to be adopted in this kind of fluidized bed.

Therefore a new sequential biexternal recycling biological fluidized bed (BRBFB) reactor system has been developed, which can be controlled automatically and applied to treat

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wastewater of high concentration and color. The BRBFB and its application in treating dye wastewater will be described and discussed in this paper.

2 Materials and methods

2.1 Apparatus

The fluidized bed is made of plexiglass and shown schematically in Fig. 1, which consists of a main bed and an auxiliary bed. The inner diameter and height of the main bed are 100 mm and 970 mm respectively,while those of the auxiliary bed are 200 mm and 770mm respectively. The total volume of the fluidized bed is 38 L. Granular activated carbon (GAC) is chosen as the microorganism carrier. The change between aerobic and anaerobic state and sedimentation, idle and discharge in this reactor is facilitated by an automatic control box. Five sets of different combinations of operating procedures are investigated in this study.

The wastewater used in this study is simulated as a type of typical effluent of a dyeing plant in Shanghai,China, which contains CMC ( sodium carboxymethyl cellulose), acidic red B, detergent powder, soluble starch, ammonium chloride, potassium diphosphate, and sodium bicarbonate, monobasic.

2.2 Analytical methods

Water quality was analyzed according to the Standard Chinese National Methods: CODCr ( MethodGB11914- 89); BOD5(Method GB7488- 87); pH (Method GB6920- 86); Color (Method GB11903- 89).

3 Results and discussion

3. 1 The gradient cultivation procedure for themicroorganism As the system was operated in frequent transformation among aerobic and anaerobic states and the wastewater contains a lot of toxic organics, the cultivation of the microorganism was difficult. In this study, the gradient cultivation method was used. Theactivatedsludge up to 30% of the total reactor volume was put into the fluidized bed, which was taken fromthe aeration tank in a local wastewater biological treatment plant. At the beginning, the nutrient solution with C N P = 200 5 1 was supplied in several periods, which was prepared from glucose, ammonium chloride, potassium diphosphate. After a couple of days, 10% of the nutrient solution was substituted by dyeing wastewater inexperiment and the removal efficiency of CODCr of the outflow was determined in every period till it reached up to 75%.Then the proportion of dyeing wastewater in the nutrient solutionwas raised to 30%,70% and 100% respectively. For all the cultivation period, both the anoxic and the aerobic processes were set to be accomplished in 8 h, sedimentation process in 1 h, discharge in 1 h, and idle process in 5 h respectively.It can be seen clearly that the removal efficiency decreases obviously at every beginning of the increase of influent CODCr due to the increase of the proportion of dyeing wastewater in this case. The removal efficiency can go up to 75% after several periods of cultivation and ascend to 80% at the end of the cultivation. The

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results indicate that microorganism has been accustomed to this environment which contains higher concentration of toxic dyeing wastewater and possessed the ability to resist the impact of changed loading.

3.2 The dosage of the granular activated carbon (GAC)

The dosage of GAC was tested from 0 to 20g/L for the influent CODCr of 510.2mg/L. the removal efficiency of CODCr increases dramatically from 53. 3% to 84. 6% as the dosage of the GAC increases from 0 to 10 g/L. Whereas it decreases slightly with the further increase of the dosage of the GAC from 10 g/L to 20 g/L. Because the increase of GAC causes the increase of biofilm in the reactor but overabundance of GAC induces the collisions between each other and results in biofilm detachment from the GAC. Therefore, the optimal dosage is 10g/L. In this case, the removal efficiency of color is over 90% .

3.3 The effect of circling flux to removal efficiency of CODCr

In order to ascertain the effects of circling flux on COD removal, the circling fluxes in anaerobic course were changed and the removal efficiencies of CODCr were measured after 4 h anaerobic and 4 h aerobic course when CODCr of influent was 502.6 mg/L. It is obvious that the optimal circling flux is 0.18m3/h and the highest removal efficiency is 84. 2% . In this case, the fluidized bed is in its best state as the

appropriate turbulence intensity gives the thickness of the biofilm on the surfaces of the carriers an optimal value and a higher mass transfer rate synchronously. The removal efficiency of CODCr declines with the further increase of the circling flux due to the enhancement of the turbulence intensity and the shear strength on the biofilm surface, which leads to excessive detachment of the biofilm. When circling flux further increases to 0.22 m3/h, the removal efficiency of CODCr drops markedly to72.3% .On the other hand, the removal efficiency of CODCr declines with the decrease of circling flux from 0. 18 m3/h since the renewal of the biofilm and mass transfer rate are slower because of lower shear strength. When the circling flux drops to0.12 m3/h, the removal efficiency of CODCr declines dramatically to 61.3?cause in this case the fluidized bed can not be fluidized normally and part of carriers are settling in the bottom of the fluidized bed

4 Conclusions

Gradient cultivation of the microorganisms was adopted in this study as the system was operated in a frequently changing mode. The results have demonstrated that the microbes of the selected cultivation have the stronger ability to remove CODCr in toxic wastewater. The optimal operation parameters were determined as follows: the dosage of GAC is 10 g/L,circling flux is 0. 18 m3/h and aeration quantity is 0.08 m3/h

.The best combined treatment for the dyeing wastewater is 4 h anaerobic process and 4 h aerobic process. The BRBFB has also strong ability for color removal. For a wastewater with a color of 250- 500, the color is decreased to 16 after 5 min and the

wastewater becomes colorless after 10 min. The color removal efficiency is close to 100% . Compared with previous results, the advantages of the combined treatment technology of BRBFB are obvious, such as shorter treating time, smaller space and no waste sludge to treat and so causes little secondary contamination.

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2000m3/d印染废水处理工程设计

中文翻译

新型生物流化床处理印染废水的序批式组合工艺研究

徐功娣

1．介绍

印染废水是一种工业废水是难处理的工业废水。它包含不仅高浓度的更大的分子,氨基化合物,而且大量的重金属毒性成分,对大部份的微生物。除去颜色也是一个麻烦的任务。研究表明,生物膜反应器的多样化和漫长的食物链中可以提起细菌生物膜反应器培养能力较强生存在这个严格的环境。连续间歇操作已经被证明有助于细菌适应不同种类的食物,然后继续保持较高的活性。下一个被控制的细菌培养变化过程都表现出了较强的阻力，戏剧性地改变了载荷不变情况下培养细菌的过程。在处理印染废水，一个处理方案包含有氧过程结合缺氧过程是日益普遍的。虽然这一复合处理工艺已成功应用在一些案例里,但是仍有一些实用的缺点,例如长滞留时间、需要更大的面积,等等。同样的流化床反应器是一种用途广泛的生物反应器,在这方面,已成功地应用于处理城市污水和工业废水。一般来说,说明的性能很大程度上取决于流化床生物反应器的性能和稳定性的生物膜本身。一些重要的特性描述流化床生物反应器已经经过验证。许多研究人员检验了这个效果在生物过滤处理剪切率。剪切的主要因素之一是控制生物膜的厚度。改进的均匀性和均匀性可以改善操作。出现了一些问题时,传统的流化床用于治疗的工业废水。很难厚度的控制生物膜的载体,分离出水,这可能导致亏损的支持固体。最近发明了内部循环生物流化床反应器可用于控制生物膜的厚度。但是一些缺陷存在,困难的分离承运人从废水、结构复杂、多少阻力的领先优势在某些部分。为了解决这些问题,提出了一种新的污水处理设备,外部循环生物流化床,研制了适用于处理印染废水治理和最好的效率。它提高了从液体和降低分离流动阻力。而很难在这个设备清除颜色印染废水,并对耐火材料的降解效率很低，因为只有有氧过程操作了。序贯间歇操作,可以结合起来,厌氧消化和有氧过程,不易被采用在这种流化床。

因此,一个新的序列循环生物流化床(BRBFB)反应器系统已研发出可自动控制,并将其应用于高浓度废水处理和颜色。这BRBFB及其应用,在处理染料废水的描述,并在此基础上探讨了。

2材料和方法

2.1仪器

流化床包括主要的床和一个辅助的床。内在的直径及高度的主要床是100mm和970mm的分别,而那些辅助床是200mm和770mm分别。总容量的流化床颗粒状活性炭被选择作为微生物载体。之间的变化喜氧和厌氧状态和沉积、闲置和排放在这个反应堆由各行业自动控制盒。五套不同的组合,操作程序进行实验研究。分析中采用的废水进行了模拟是一个类型的典型废水的一种染色植物在中国上海,含有羧甲基纤维素钠(CMC)、酸性红B、洗衣粉、可溶性淀粉、氯化铵、钾磷、碳酸氢钠、一代。 2.2分析方法

根据水质标准分析了中国传统方法:CODCr-89);(MethodGB11914 GB7488-87BOD5(方法);pH值(方法);GB6920-86-89GB11903颜色(方法)。

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