小型印染废水处理站初步设计开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

纺织工业是我国传统的支柱产业之一。虽然纺织印染行业的设备和技术水平在逐渐提升,但水资源问题依然是纺织印染业发展面临的重大难题,在纺织行业中,80%的用水量来源于印染,而印染废水又是污染严重、处理难度大的废水。纺织印染废水占我国总工业废水排放量的35%。

印染废水水质与织物种类、生产辅料、产品种类、生产工艺等因素有关。印染废水具有以下特点。(1)色度及有机物含量高。印染废水属于有机废水,其中的颜色和污染物主要来源于天然有机物质及人工合成有机物质。(2)水质、水量变化大。废水中codcr高时可达2000~3000mg/l,且bod5/codcr小于0.2,可生化性差。ph变化大,由于不同纤维织物在印染加工中所用工艺不同,在染色和印花中须在不同ph条件下进行,因此所排放废水的ph不同。而棉及混纺织物印染加工中许多工艺需加入碱,造成废水中ph偏高。另外,由于加工品种、产量的变化,导致水温、水量的不稳定。(3)具有较大的生物毒性。印染废水中除含有一些浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质及无机盐外,染料中的硝基、氨基化合物、苯及其同系物具有较大的生物毒性。其中的偶氮染料能使生物发生“三致”作用,初步降解后的产物多为联苯胺等一些致癌的芳香类化合物,毒性较大。以上特点决定了印染废水处理的复杂性和难度,所以印染废水处理一直是工业废水处理的难点,因而了解和开发有效的印染工业废水处理技术是环保行业关注的课题。

根据印染废水的特点,印染废水的处理方法很多,归纳起来主要有物理化学处理法、化学处理法、生物处理法以及这3种方法的组合。

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2. 研究的基本内容与方案

研究的基本内容:

①确定工艺流程,画出工艺平面布置图;

②选择处理构筑物,并通过计算确定其尺寸;

③画出工艺流程高程布置图;

④画出主要构筑物单体的平面、剖面图,要求图中注明施工(制作)尺寸、构件明细表及技术要求等内容;

⑤编写设计说明书、计算书。

目标:设计一印染废水处理工艺。

某印染厂于2008年3月建于湖北省十堰市,生产废水主要来源于对纺织材料进行染色、印花、整理等处理工艺过程,具有温度高、悬浮物含量高、有机污染物浓度高、色度高等特点。

设计水质及水量

已知设计参数如表1所示。

表1 设计水质状况

CODCr

SS

BOD5

色度

pH

水量

3500mg/L

1000mg/L

1100mg/L

500

6-7

3000t/d

该地区风向以北风为主。

最后出水排往市政管网。

根据《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-1991),设计出水水质如表2所示。

表2 设计水质状况

项目

CODCr

SS

BOD5

色度

pH

指标

180mg/L

100mg/L

40mg/L

80

6-9

去除率

94.9%

90%

96.4%

84%

拟采取的技术方案及措施

印染废水具有成分分复杂、可生化性差、色度高、温度高等特点。由于印染废水的可生化性差,因此需要加预处理装置以提高印染废水的可生化性。

厌氧处理主要有水解酸化池、厌氧生物滤池、UASB反应池等。其中水解酸化池取代了传统的初沉池,水解酸化池对有机物的去除率远远高于传统的初沉池,更为重要的是经过水解处理,使污水更适宜后继的好氧处理;可挂装填料提高处理效率,操作简便,处理效率高,适用于中低浓度废水;

好氧处理法有A/O工艺和生物接触氧化法。

水解酸化—A/O工艺—混凝沉淀:印染废水从调节池出来经初沉池进入水解酸化池。由于印染废水中含有含有染料等难降解物质,且色度较大,水解酸化池利用厌氧型兼性细菌和厌氧菌,将废水中的高分子化合物降解为低分子化合物,使复杂的有机物转变为简单的有机物,提高了废水的可生化性,从而减轻后续构筑物的处理负担。实践表明,水解酸化池对染料废水还具有良好的脱色作用。A/O工艺是在传统的活性污泥法基础上前置了缺氧池,使微生物在缺氧、好氧状态下交替操作进行微生物的筛选,最终筛选出的微生物不仅具有良好的去除有机物的能力,还可抑制丝状菌的繁殖,以防止污泥膨胀。在生化处理后出水进入混凝沉淀池,可进一步脱色并去除废水中残留的COD,以确保出水水质达标排放。

水解酸化—UASB—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,同时有效分解废水中的表面活性剂,较好地控制后续好氧工艺中产生的泡沫问题。由于水解酸化池对COD、BOD、SS和色度的处理效率不高,需要再添加一个厌氧反应系统,进一步提高对COD、BOD、SS和色度的处理率,同时提升废水的可生化性。因此经水解酸化后的出水进入UASB,废水从UASB出来进入二级生物接触氧化池,接触氧化池内设有填料部分微生物以生物膜的形式附着生长在填料上,部分悬浮生长在水中,兼有活性污泥和生物滤池的特点,二级生物接触氧化池能更有效地去除COD、BOD、SS和色度。废水经水解酸化和二级生物接触氧化处理后进入混凝沉淀池进一步脱色和去除COD。

UASB反应器中的厌氧反应过程与其他厌氧生物处理工艺一样,包括水解,酸化,产乙酸和产甲烷等。通过不同的微生物参与底物的转化过程而将底物转化为最终产物——沼气、水等无机物

在厌氧消化反应过程中参与反应的厌氧微生物主要有以下几种:①水解—发酵(酸化)细菌,它们将复杂结构的底物水解发酵成各种有机酸,乙醇,糖类,氢和二氧化碳;②乙酸化细菌,它们将第一步水解发酵的产物转化为氢、乙酸和二氧化碳;③产甲烷菌,它们将简单的底物如乙酸、甲醇和二氧化碳、氢等转化为甲烷 [1]

与其他类型的厌氧反应器相较有下述优点:

1. 污泥床内生物量多,折合浓度计算可达20~30g/L;

2. 容积负荷率高,在中温发酵条件下,一般可达10kgCOD/(m3·d)左右,甚至能够高达15~40kgCOD/(m3·d),废水在反应器内的水力停留时间较短,因此所需池容大大缩小。

3. 设备简单,运行方便,勿需设沉淀池和污泥回流装置,不需要充填填料,也不需在反应区内设机械搅拌装置,造价相对较低,便于管理,且不存在堵塞问题。

4.UASB 负荷能力很大,适用于高浓度有机废水的处理。运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率,不需要搅拌,能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。

A/O法和生物接触氧化法在BOD去除率大致相同的情况下,后者BOD体积负荷可高达5倍,所需处理时间只有前者的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(水力冲击负荷和有机浓度冲击符合)的适应力强。维护管理方便,工艺操作简单,基建费用低,由于微生物是附着在填料上形成生物膜,生物膜的脱落与增长可以自动保持平衡,使生物膜不断更新保持良好的处理效果,所以无需污泥回流,运行十分方便,其污泥产量远低于活性污泥法,降低了污泥处理费用,节省了成本。且经过水解酸化后的废水的各项去除率和可生化性不是很高,需要再添加厌氧反应器。

厌氧水解酸化—UASB—SBR—混凝沉淀:SBR具有理想的推流过程使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果好;运行效果稳定,出水水质好;#8194;耐冲击负荷;运行灵活;处理设备少,构造简单,便于操作和维护管理;反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀;SBR法系统本身也适合于组合式构造方法,利于废水处理厂的扩建和改造。具有良好的脱氮除磷效果。工艺流程简单、造价低。布置紧凑、占地面积省。SBR的缺点是对自控要求高,耗电量大增加成本,污泥稳定性不太好,且SBR对悬浮固体和色度的去除率相对二级生物接触氧化法低,若要达标还需要增加设备以去除悬浮固体和色度,增加建设和运行成本。

综上所述,确定厌氧水解酸化—UASB—生物接触氧化—混凝沉淀组合方案。

表3 处理工艺去除效果

去除率

项目

CODCr

SS

BOD5

色度

初沉池

10%

50%

10%

10%

水解酸化池

30%

20%

20%

10%

UASB反应器

70%

70%

70%

50%

生物接触氧化池

80%

80%

85%

60%

混凝沉淀池

65%

60%

10%

90%

出水水质

46mg/L

9.6mg/L

30mg/L

8.1

去除率

98.7%

99%

97.3%

98.4%

由出水水质和去除率可知,所采用的工艺能达标。

工艺流程图

3. 研究计划与安排

第1~2周:查阅相关资料,了解研究内容及现状,制定研究方案,拟定初步的工作计划;

第3~4周:开题,完善研究方案;

第5~14周:查阅相关资料和文献,进行相关图纸的绘制和计算;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] judd s,jefferson b.膜技术与工业废水回用[m].蔡邦肖译.北京:化学工业出版社,2006:108-113.

[2] 陈虎.浅谈印染废水处理技术的现状[j].科技视界,2012,(4).

[3] 陈银生,张新胜,袁渭康.印染废水处理技术[j].化工进展,2001,(5).

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