1500m3每天印染废水处理工艺设计之欧阳道创编.docx

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1500m3每天印染废水处理工艺设计之欧阳道创编

某纺织印染企业废水处理方案设计

时间：

2021.03.06

创作：

欧阳道

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

①《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92。

②《室外排水设计规范》GBJ14-87。

③《建筑给排水设计规范》GBJ15-87。

④国家相关法律、法规。

⑤委托方提供的有关资料。

⑥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

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤设计美观，布局合理，与周围环境统一协调。

⑥尽量采取措施减小对周围环境的影响，合理控制噪声，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

①污水处理站污水、污泥处理工艺技术方案论证。

②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。

③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：

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤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

①废水的水质水量

废水量

1300m3/d

COD

1000-1200mg/l

SS

200-300mg/l

色度

600-800倍

PH

8-10

BOD

300mg/l

②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。

COD

≤100mg/l

SS

70mg/l

色度

≤40倍（稀释倍数）

pH

6-9

最高允许排水量

2.5m3/百米布（幅宽914mm）

BOD

25mg/l

3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

①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。

②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。

③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。

④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。

⑤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。

这里选用竖流式沉淀池，其排泥简单，管理方便，占地面积小。

⑥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1500t/d。

污水的平均流量Q平均＝

＝

＝0.01736m3/s

设计流量：

Q=0.01736m3/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=1.97×0.01736m3/s=0.034m3/s=125m3/h

4.2构筑物的设计与计算

4.2.1格栅

1格栅间隙数

≈18

Qmax—最大废水设计流量0.034m3/s

α—格栅安装倾角60o

h—栅前水深0.3m

b—栅条间隙宽度取10mm

υ—过栅流速0.6m/s

2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（18－1）＋0.01×18=0.35m

进水渠宽度B1

B1=

=

=0.19m

③栅前扩大段

L1

α1—渐宽部分的展开角，一般采用20o。

④栅后收缩段

L2=0.5×L1=0.11（m）

⑤通过格栅的水头损失h1，m

h1=h0

k

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。

ξ--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，β=2.42。

=0.12（m）

⑥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

⑦格栅的总长度L

L

式中：

L1—栅前扩大段

L2—栅后收缩段

——栅前渠道深度，

（m）

⑧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

⑨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5～20mm。

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

①.调节池有效体积V

V=Qmax×t=125m3/h×8h=1000m3

②.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F

F=V/h=1000m3/5m=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：

L×B×H=20m×10m×5.3m

2布气管设置

①.空气量D

D=D0Q=3.5×1500=5250m3/d=3.65m3/min=0.06m3/s

式中D0——每立方米污水需氧量，3.5m3/m3

②.空气干管直径d

d=（4D/

v）1/2=[4×0.06/（3.14×12）]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=4×0.06/（3.14×0.082）=11.9m/s

在范围10～15m/s内，满足规范要求。

③.支管直径d1

空气干管连接两支管，通过每根支管的空气量q

q=D/2=0.06/2=0.03m3/s

则支管直径

d1=（4q/

v1）1/2=[4×0.03/（3.14×6）]1/2=0.0798m,取80mm

校核支管流速

v1‘=4q/

d12=4×0.03/（3.14×0.082）=5.97m/s

在范围5～10m/s内，满足规范要求。

④.穿孔管直径d2

沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管，靠近穿孔管的两侧池壁各留1m，则穿孔管的间距数为（L-2×1）/2=（20-2）/2=9,穿孔管的个数n=（9+1）×2×2=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=[4×0.0015/（3.14×8）]1/2≈0.015m，取15mm

校核流速

v2‘=4q1/

d22=4×0.0015/（3.14×0.0152）=8.5m/s

在范围5～10m/s内。

⑤.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=41个。

孔眼流速v3=4q1/

2m=4×0.0015/（3.14×0.0032×41）=5.18m/s,符合5～10m/s的流速要求。

3鼓风机的选型

①空气管DN=80mm时，风管的沿程阻力h1

h1=iL

T

P

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

②空气管DN=15mm时，风管的沿程阻力h1

h3=iL

T

P

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

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

③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HKPa。

结合气量5.2×103m3/d，风压HKPa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SSR—150

表3-1SR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-150

150

970

5.20

9.8

5.58

7.5

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=Nz×a×k

=（125×103）l/h×10-4mol/l×（40×10-3）kg/mol×1.24×1.1=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1.24

k——反应不均匀系数，1.1～1.2

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200-250m3/h，扬程为10-13m，转速为980r/min，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V

V=Qmaxt=125×6=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=1.5×6=9m

v——池内水的上升流速，一般控制在0.8～1.8m/h,此处取1.5m/h

3．池表面积F

F=V/h=750/9=83.4m2,取84m2

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：

L×B×H=14m×６m×9.3m

4.布水配水系统

①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

1.0～1.5m/s

开孔比

0.2﹪～0.25﹪

支管进口流速

1.5～2.5m/s

配水孔径

9～12mm

支管间距

0.2～0.3m

配水孔间距

7～30mm

②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=（4×0.025/3.14）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=3.14×O.22/4=0.0314m2

v1‘=Qmax/A=0.034/0.0314=1.08m/s,介于1.0～1.5m/s之间，符合要求。

③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=46.7≈47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=0.000370m3/s,支管流速v2=2.0m/s

则D2=（4q/

v2）1/2=[4×0.000370/（3.14×2.0）]1/2=0.0154m,取D2=16mm

校核支管流速：

v2‘=4q/

D22=4×0.000370/（3.14×0.0162）=1.84m/s,在设计流速1.5～2.5m/s之间，符合要求。

④出水孔的设计计算

一般孔径为9～12mm，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6×14=84m2，去开孔率0.2﹪，则孔眼总面积S=84×0.2﹪=0.168m2。

配水孔眼d=10mm，所以单孔眼的面积为S1=

d2/4=3.14×0.012/4=7.85×10-5m2，所以孔眼数为0.168/（7.85×10-5）=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800×800×230mm，空隙率为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4～6mm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500mm～1000mm。

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

①.池子有效容积V

V=Q（La-Lt）/M

则V=1500×（0.3-0.025）/1.5=275m³；

式中：

Q--设计流量Q=1500m³/d

La--进水BOD5La=（250～300）mg/L，取300mg/L；

Lt--出水BOD5Lt≤25mg/L；

M--容积负荷M=1.5kg/（m³·d）,BOD5≤500时可用1.0～3.0kg/（m3·d）,取1.5kg/（m3·d）

②.池子总面积F

F=V/h0，则F=275/3=91.7㎡，取92㎡

h0--为填料高度，一般h0=3m；

③.氧化池总高度H

H=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）；

④.氧化池的尺寸

氧化池半径r=（F/

）1/2=（92/3.14）1/2=5.4m

氧化池的尺寸R×H=10.8m×6.1m

⑤.理论接触时间t

t=24Fh0/Q，则t=24×92×3/1500=4.4h；

⑥.污水在池内的实际停留时间：

t‘=F（H-h1）/Q=6×15×（6.1-0.5）/125=4.1h

⑦.所需空气量D

D=D。

Q，且D。

=20：

1，则D=1500×20=30000m³/d；

⑧.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，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

①混凝时间T取20min，混凝池有效容积：

V=QmaxT/n60=125×20/（1×60）=42m3

其中Qmax——最大设计水量，m3/h。

Qmax=125m3/h

n——池子座数，1

②混凝池分为两格，每格尺寸L1×B=2.5m×2.5m，总长L=5m。

③混凝池水深：

H=V/A=42/（2×2.5×2.5）=3.5m

混凝池取超高0.3m，总高度为3.8m。

④混凝池尺寸L×B×H=5m×2.5m×3.8m

⑤混凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置，每格设一台搅拌设备。

为加强搅拌设备，于池子周壁设四块固定挡板。

4.搅拌设备

①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8×0.12×1.4/（2.5×5）=10.7﹪

四块固定挡板宽×高为0.2×1.2m。

其面积于絮凝池过水断面积之比为4×0.2×1.2/（2.5×5）=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。

②叶轮桨板中心点旋转直径D0

D0=[（1000-440）/2+440]×2=1440mm=1.44m

叶轮转速分别为

n1=60v1/

D0=60×0.5/（3.14×1.44）=6.63r/min;w1=0.663rad/s

n2=60v2/

D0=60×0.35/（3.14×1.44）=4.64r/min；w2=0.464rad/s

桨板宽厂比b/l=0.12/1.4<1,查阻力系数

表3-4阻力系数

b/l

小于1

1～2

2.5～4

4.5～10

10.5～18

大于18

1.1

1.15

1.19

1.29

1.4

2

=1.10k=

/2g=1.10×1000/（2×9.8）=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=4×56×1.4×0.663（14-0.884）/408=0.090kw

第一格内侧桨板：

N01”=4×56×1.4×0.963（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

③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/（0.75×0.7）=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=0.034m3/s

f=Qmax/v0=（0.034m3/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d0

d0=（4f/

）1/2=（4×1.13/3.14）1/2=1.2m

（3）中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3

h3=Qmax/v1

d1=0.034/（0.02×3.14×1.35×1.2）=0.33m

在0.25～0.5m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/s

d1——喇叭口直径，d1=1.35d0

（4）沉淀部分有效断面积F

F=Qmax/kzv=0.034/（1.97×0.0004）=43m2

v——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=0.0004m/s

（5）沉淀池直径D

D=[4（F+f）/

]1/2=[4×（43+1.13）/3.14]1/2=7.5m，取8m。

（6）沉淀池有效水深h2，停留时间t为2h，则

h2=vt=0.0004×2×3600=2.88m，采用3m

D/h=8/3=2.7﹤3，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=70mg/l，污泥含水率P0=99.5%，停留时间T=2h

V=Q（C1