制革厂废水处理设计—毕业设计论文..doc

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毕业设计（论文）

摘要

废水处理厂设计规模3000m3/d，设计水质水量为：

Q=3000m3/d，CODcr=1800～3000mg/L，PH=7.5～10，SS=700～1000㎎/l，BOD=800～1200㎎/l,色度200～400倍。

经处理后，应达到下列出水水质：

COD≤300mg/L，色度≤80倍，SS≤150mg/L,BOD达≤100mg/L,即达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中制革行业的二级标准。

本工程方案设计依据有关环境保护在污水中的要求，采用混凝沉淀—接触氧化工艺处理制革废水，在详细方案比较的基础上，选择了如下处理工艺流程：

制革废水

格栅

初沉池

调节池

混凝沉淀池

接触氧化池

二沉池

集泥井

污泥浓缩池

脱水间

泵房

污泥外运

出水

经设计可知COD的去除率为93.6%,SS的去除率为90.4%,色度去除率为82%。

经技术经济分析，此方案投资总额457万元，废水处理成本为1.53元/m3，有着良好的经济效益和社会效益。

且节约用地、提高绿化、降低能耗的理念在设计中得到充分的实践，符合新时代环保的要求。

关键词：

制革废水混凝沉淀接触氧化

Abstract

Thedesigningscaleofwastewatertreatmentplantis3000m3/d,thedesigningqualityandquantityofwaterare:

Q=3000m3/d，COD=1800～3000mg/L,BOD=800～1200㎎/l，PH=7.5～10,SS=700～1000㎎/l,Chroma=200～400times.Afterdisposingofit,thequalityofwatershouldattainthefollowingstandards:

COD≤300mg/L,SS≤150mg/L，Chroma≤80times，BOD≤100mg/L,reachingthesecondstandard（GB8978-1996）of《integratedwastewaterdischargestandard》.

Thedesignmentofthisprojectisinaccordancewithrequirementsoftheenvironmentalprotectioninthewastewater.Itusesthecontactoxidationprocess-coagulatingsedimentationprocesstodealwiththewastewaterintanningindustry.Basedoncomparisonofthedetailedprogram,weselectthefollowingprocesses:

tannerywastewater→Grids→primarysedimentaiontank→balancepond→contactoxidationprocess→coagulatingsedimentation→secondaryclarifier→Drainage

sludgetreatmentprocess:

enrichment→sludgedewatering→outboundlogistics

Throughdesigning,wecanknowthattheresultofCODis90.6%,ηSSis90.4%,Chromais82%.

Aftertechnicalandeconomicanalyzing,theinvestmentamountofthisprojectis4.57millionYuan,andthecostofdisposalofwastewateris1.53Yuan/m3.Itnotonlygainsgoodeconomicandsocialbenefits,butalsofullyputstheideasofsavinglandeconomically,improvingvirescenceandreducingenergyconsumingintothepracticewhiledesigning,whichisinconformitywithneweraenvironmentalneeds.

KEYWORDS:

tannerywastewater，contactoxidationprocess，coagulatingsedimentation

目录

前言 1

第一章绪论 2

1.1制革废水的产生及特点 2

1.2制革废水的水质及水量分析 3

1.2.1不同工序排放的废水水质 3

1.2.2废水水量 3

1.3制革废水的危害 3

1.4设计任务 5

1.4.1本毕业设计课题的目的和要求 5

1.4.2本毕业设计课题的技术要求与数据 5

第二章工艺流程确定 6

2.1制革废水概况 6

2.2工艺流程比选、确定说明 6

2.2.1方案设计原则 6

2.2.2制革废水处理工艺 6

2.2.3制革废水处理工艺组合 7

2.3工艺方案分析选择：

7

2.3.1混凝沉淀法 7

2.3.2接触氧化法 8

2.4达标分析 9

第三章构筑物设计计算 10

3.1进水渠道 10

3.2格栅 10

3.2.1设计概述 10

3.2.2设计参数 11

3.2.3设计计算 11

3.2.4设计说明 13

3.2.5格栅机的选型 13

3.3初沉池 14

3.3.1各种沉淀池的比较 14

3.3.2设计要点 14

3.3.3设计计算 16

3.4曝气调节池 18

3.4.1调节池有效容积 19

3.4.2调节池尺寸 19

3.4.3空气管计算 19

3.4.4孔眼计 20

3.4.5潜污泵 20

3.4.6鼓风机 21

3.5混凝沉淀池 22

3.5.1混凝剂的选择 22

3.5.2配制与投加 22

3.5.3混合方式 23

3.5.4设计说明 23

3.5.5设计参数 24

3.5.6设计计算 24

3.6接触氧化池 31

3.6.1工艺选择 31

3.6.2设备及装置 32

3.6.3填料 34

3.6.4设计参数 35

3.6.5设计计算 36

3.6.6需气量及曝气系统设计计算 37

3.6.7鼓风机房 38

3.7二次沉淀池 39

3.7.1设计说明 39

3.7.2设计参数 39

3.7.3设计计算 40

3.7.4进出口形式 42

3.7.5排泥方式 42

3.8污泥的处理 43

3.8.1处理说明 43

3.8.2污泥量计算 45

3.8.3集泥井 46

3.8.4污泥浓缩池 46

3.8.5泵房 49

3.8.6污泥脱水间 49

第四章平面布置及高程布置的设计 50

4.1平面布置 50

4.1.1平面布置原则 50

4.1.2总平面布置结果 50

4.2高程布置 51

4.2.1高程设计任务及原则 51

4.2.2高程布置结果 51

第五章投资估算与效益分析 55

5.1工程概预算 55

5.1.1主要设备列表 55

5.1.2设计预算注意事项 55

5.1.3建设费用 57

5.1.4设备费用 58

5.1.5管材费用 58

5.1.6管材附件费用 59

5.1.7其他费用 59

5.1.9劳动定员 59

5.1.9运行费用 60

总结 62

参考文献 63

致谢 64

-94-

前言

在经济快速发展和社会日益进步的今天，污染已经成为全球突出的环境问题。

尤其是近年来因污染带来的一系列后果逐渐显露出来，并且愈演愈烈，给我们的生产和生活带来威胁和破坏，解决环境污染已成为当今社会必须要考虑的问题。

随着制革工业成为中国的重要经济成分，特别是我国加入WTO，在皮革加工产品出口有较大机遇的形式下，更加推动我国制革工业的发展。

随之俱来的是，制革工业生产中产生的大量有害废弃物带给环境巨大的直接的危害。

制革工业在我国重点污染行业排名中名列第3位，使发展和环境保护之间的矛盾日益突出。

目前，制革废水治理技术常采用的有混凝沉淀、气浮、传统活性污泥、SBR、生物膜、氧化沟、厌氧等。

一些新的技术如低温厌氧技术、膜技术、电解技术等在研究阶段。

制革废水经处理后可回用于制革生产的准备工段，回用量可达50%~60%，污泥经处理可作为农肥、建材等。

本设计是针对某地制革厂排放的废水特点，经过了多方的比较和选择，选定以初沉池—混凝沉淀—接触氧化工艺为主的处理方案，在后面的正文中会提供相关的具体说明和解释。

本设计对初沉池—混凝沉淀—接触氧化工艺的特点、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、沉淀池图、高程图、平面布置图、接触氧化池图、污泥浓缩池图。

第一章绪论

1.1制革废水的产生及特点

皮革加工是以动物皮为原料，经化学处理和机械加工而完成的。

加工工艺大致由浸水、去肉、浸灰脱毛、脱毛软化、浸酸鞣制、复鞣、中和染色、加脂等工序组成。

原料加工和加工工艺均会对环境产生不同的污染。

总体来看，制革工业的污染之——是来自于其加工过程中产生的废水。

在皮革加工的过程中，大量的蛋白质、脂肪转移到废水、废渣中。

在加工过程中采用的大量化工原料，如酸、碱、盐、硫化钠、石灰、铬鞣剂、加脂剂、染料等，其中有相当一部分进入废水之中。

制革废水主要来自于鞣前准备、鞣制和其他湿加工工段，这些加工过程产生的废液多是间歇排出，其排出的废水是制革工业污染的最重要来源。

皮革生产中，为防腐败，新鲜的原皮都是要用食盐裸存，在浸皮时食盐溶入废水中。

在生皮的预处理中，生皮中蛋白质和油脂也成为污染物而进入废水。

为了使毛皮和生皮分离。

浸灰脱毛大量使用了石灰和硫化钠，结果是使大量碱性化合物，硫化物，毛皮和蛋白质进入废水。

脱灰使用弱酸盐，如氯化铵和硫酸铵来中和石灰，又使大量氨进入废水。

浸酸和铬鞣对环境的直接危害是大量硫酸和Cr3+进入废水。

在加脂、染色等工艺又将有机溶剂、偶氦染料和金属铬合染料等合成有机会带入废水。

制革废水的特性表现在以下几个方面：

1.水量水质波动大：

水量总变化系数达到2左右，而水质的变化系数更大，达到10左右。

2.可生化性好：

废水中含有大量原皮上可溶性蛋白、脂肪等有机会和甲酸等低分子添加有机物，BOD5/COD比值通常在0.40~0.45之间。

3.悬浮物浓度高，易腐败，产生污泥量大。

大量原皮上的去肉和渣进入废水，废水中悬浮固体浓度高达数千毫克/升。

4.废水含S2-和总铬等无机有毒化合物。

Cr3+会对微生物带来抑制作用；硫化物进入生物处理还会影响活性污泥的沉降性能，使固液分离效果下降。

1.2制革废水的水质及水量分析

1.2.1不同工序排放的废水水质

制革废水主要来自湿操作各工序，根据制革工艺可以分为五股废水。

（1）浸水（回软）脱脂及其洗水水质特点：

呈碱性，油脂含量高，含有易产生泡沫的洗剂；

（2）脱毛脱灰及洗水水质特点：

废水呈碱性，硫化钠、石灰、蛋白质含量高；

（3）浸酸铬鞣及洗水水质特点：

废液呈酸性，含有铬；

（4）染色加脂及洗水水质特点：

废水呈酸性，含染料，色度高；

（5）其他污水冲洗、饱和滴漏、轻度污染水。

1.2.2废水水量

制革废水排放量与制革废水耗水量是对等的。

在无法精确测量废水排放量时，常用耗水量代替。

制革废水产生量和制革工艺有很大关系，它是从每个工序转鼓中倾倒出来的，因此排放是不连续不均匀的，其有很强的瞬时性，水质差别也很大。

根据传统制革经验，加工一张牛皮耗水量1t，加工一张猪皮耗水量0.5t，加工一张山羊皮耗水量200kg。

1.3制革废水的危害

由于制革废水中有机物含量及硫、铬含量高，污泥量大，废水的危害主要表现在以下几个方面。

（1）色度

皮革废水色度较大，采用稀释法测定其稀释倍数，一般在600～3500倍之间。

主要由植鞣、染色、铬鞣和灰碱废液造成，如皮革废水不经处理而直接排放，将给地面水带上不正常颜色，影响水质。

（2）碱性

皮革废水总体上呈偏碱性，综合废水pH在8～10之间。

其碱性主要来自于脱毛等工序用的石灰、烧碱和Na2S。

碱性高而不加处理会影响地面水pH值和农作物生长。

（3）悬浮物

皮革废水中的SS高达2000～4000mg/L,主要是油脂、碎肉、皮渣、石灰、毛、泥砂、血污，以及一些不同工段的污水混合时产生的蛋白絮、Cr（OH）3等絮状物。

如不加处理而直接排放，这些固体悬浮物可能会堵塞机泵、排水管道及排水沟。

此外，大量的有机物及油脂也会使地面水的耗氧量增高，造成水体污染，危及水生生物的生存。

（4）硫化物

硫化物主要来自于灰碱法脱毛废液，少部分来自于采用硫化物助软的浸水废液及蛋白质的分解产物。

含硫废液在遇到酸时易产生H2S气体，含硫污泥在厌氧情况下也会释放出H2S气体，对水体和人的危害性极大。

（5）氯化物及硫酸盐

氯化物及硫酸盐主要来自于原皮保藏、浸酸和鞣制工序，其含量在2000～3000mg/L之间。

当饮用水中氯化物含量超过500mg/L时可明显尝出咸味，如高达4000mg/L时会对人体产生危害。

而硫酸盐含量超过100mg/L时也会使水味变苦，饮用后易产生腹泻。

（6）铬离子

皮革废水中的铬离子主要以Cr3+形态存在，含量一般在60～100mg/L之间。

Cr3+虽然比Cr6+对人体的直接危害小，但它能在环境或动植物体内产生积蓄，而对人体健康产生长远影响。

（7）化学需氧量（COD）和生物需氧量（BOD）

由于皮革废水中蛋白质等有机物含量较高且含有一定量的还原性物质，所以COD和BOD都很高，若不经处理直接排放会引起水源污染，促进细菌繁殖；同时，污水排入水体后要消耗水体中的溶解氧，而当水中的溶解氧低于4mg/L时，鱼类等水生生物的呼吸将会变得困难甚至死亡。

1.4设计任务

1.4.1本毕业设计课题的目的和要求

（1）课题：

3000t/d制革废水处理工程设计

（2）本设计的目的是让学生对制革行业的工艺流程、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。

1.4.2本毕业设计课题的技术要求与数据

（1）气象资料：

气温：

最高37.2℃，最低-12.8℃。

主导风向：

夏季东南风，冬季西北风。

（2）设计水量：

3000m3/d

（3）设计进水水质：

该水为制革厂的废水，主要污染物为COD、SS、BOD、色度等。

CODcr=1800～3000mg/L，pH在7.5～10.0，SS=700～1000mg/L,色度=200～400倍，BOD=800～1200mg/L。

（4）出水水质：

要求处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）中二级标准：

COD≤300mg/l，SS≤150mg/l，色度≤80倍，BOD≤100mg/l。

第二章工艺流程确定

2.1制革废水概况

制革废水是以有机污染为主的，成分复杂的有机废水，处理的主要对象是悬SS、COD、不易生物降解或生物降解速度缓慢的有机物、染料色素以及少量有毒物质。

制革废水的可生化性普遍较好，属可生物降解的有机废水。

其处理方法以生物处理法为主，同时需辅以必要的预处理和物理化学深度处理。

2.2工艺流程比选、确定说明

2.2.1方案设计原则

1.积极采用新技术、新设备，使技术改革后运行更可靠、更稳定、维修更方便，服务年限更长。

2.做到占地面积少，投资少，运行费用低。

3.自动化程度高，劳动强度低，操作方便。

4.处理过程不产生二次污染，出水达到国家排放标准。

2.2.2制革废水处理工艺

制革废水的处理主要为物化法和生化法。

物化的方法包括混凝沉淀法和混凝气浮法。

即向废水中投加混凝剂，使废水中不能自然沉降的胶体颗粒凝聚，通过沉降或上浮达到和水分离的目的。

物化法适合中小制革厂，处理综合效率一般对COD去除率为70%～85%；对BOD5去除率为50%～80%；对SS去除率为85%～95%；对总铬去除率为>98%；对S2-去除率95%物化法处理制革废水，水质难达到现行国家标准，因此需做进一步处理。

生化处理包括活性污泥法、生物膜法和厌氧法等。

活性污泥法是比较传统和成熟的方法。

其处理效率：

COD为70%～80%，BOD5为85%～96%。

间歇式活性污泥法（SBR）具有构筑物简单，不设二沉池，无污泥回流，操作灵活，曝气时间和曝气量可调，以管理，不易产生污泥膨胀，同时具有调节水质水量的作用，因此可适当减少调节池的容积。

生物膜法一般采用接触氧化法，这种方法负荷高，无污泥回流，产泥量比活性污泥少，氧化池内需安装填料，费用增加。

氧化沟构造简单，负荷低，池容大，耐冲击负荷。

具有脱氮的优点。

氧化沟处理制革废水比较成熟且效率较高一点。

厌氧法有机物去除率COD为60%左右，无动力消耗，可省去预处理沉淀池，产泥量少，但培菌时间长。

受S2-和Cr3+含量的影响，受温度影响。

2.2.3制革废水处理工艺组合

目前制革废水处理的工艺常采用物化和生化相结合的办法。

及混凝和气浮与生物膜法、SBR、氧化沟相结合的办法。

如气浮+接触氧化、气浮+SBR，混凝+氧化沟等多种方案。

各种方案各有优缺点，适用于不同的情况。

应结合处理水质水量的特点选择合适的工艺。

2.3工艺方案分析选择：

2.3.1混凝沉淀法

1.混凝沉淀的作用

混凝法是制革废水处理的一种重要处理方法。

用于制革废水处理，可有效除去水中染料物质，降低色度；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。

制革废水中含有大量染料、助剂和油脂、蛋白质、洗涤剂和其他化学药剂，其中蛋白质、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]。

2.3.2接触氧化法

生物接触氧化法也称淹没式生物滤池，在反应器内设置填料，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，废水得到净化。

原理：

生物接触氧化法在运行初期，少量的细菌附着于填料表面，由于细菌的繁殖逐渐形成很薄的生物膜。

在溶解氧和食物都充足的条件下，微生物的繁殖速度十分迅速，生物膜逐渐增厚。

溶解氧和污水中的有机物凭借扩散作用，为微生物所利用。

但当生物膜达到一定厚度时，氧已经无法向生物膜内层扩散，好氧菌死亡，而兼性细菌、厌氧菌在内层开始繁殖，形成厌氧层，利用死亡的好氧菌为基质，并在此基础上不断发展厌氧菌。

经过一段时间后在数量上开始下降，加上代谢气体产物的逸出，使内层生物膜大块脱落。

在生物膜已脱落的填料表面上，新的生物膜又重新发展起来。

在接触氧化池内，由于填料表面积较大，所以生物膜发展的每一个阶段都是存在的，使去除有机物的能力稳定在一定的水平上。

生物膜在池内呈立体结构，对保持稳定的处理能力有利。

经分析选择工艺如下：

格栅

初沉池

调节池

混凝沉淀池

接触氧化池

二沉池

集泥井

污泥浓缩池

脱水间

泵房

污泥外运

出水

2.4达标分析

各构筑物进出水水质情况见下表：

表2-1

构筑物

项目

CODcr

SS

色度

初沉池

进水

3000

1000

400

出水

1518

500

320

去除率

49.4%

50%

20%

混凝沉淀池

进水

1518

500

320

出水

643

75

96

去除率

57.6%

85%

70%

接触氧化池

进水

643

75

96

出水

193

60

48

去除率

70%

20%

50%

标准

≤300mg/l

150mg/l

≤80倍

由上表可知经过此工艺后出水水质符合设计标准，该工艺技术上可行。

第三章构筑物设计计算

3.1进水渠道

进水底标高-0.5m，因此设计进水渠道去底标高-0.5m。

因水流通过进水渠道最先通过格栅，根据《水处理构筑物设计与计算》，栅前槽内流速不小于0.5m/s。

设计水量Q=3000t/d。

工业水量变化系数k取2.0。

总水量Qz=6000t/d。

水的密度掩ρ取1000kg/m3Qz=6000m3/d。

A=Qz/V

A=6000÷（0.5×24×3600）=0.1389m2

渠宽0.3m渠深0.4m渠截面积0.12m渠内流速为0.58m/s

渠要高出地面0.3m以上，取0.4m。

3.2格栅

3.2.1设计概述

格栅，是由一组平行的金属或尼龙等非金属材料的栅条支撑的框架，设在处理构筑物之前，垂直或斜置于污水流经的渠道上，主要功能是去除污水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。

格栅的断面形式，栅条间距和栅渣清除方式是选择格栅