1、印染厂废水处理工艺设计黄石理工学院课程设计说明书题目 1000吨/天印染厂废水处理工艺设计学院名称 环境学院专业 机械设计与制造（环保设备方向）姓名 李胜朋班级 09环设课程设计任务书论文（设计）题目： 1000吨/天印染厂的废水处理工艺设计 一、主要内容及基本要求 1设计内容：某印染厂废水处理工艺设计。根据厂方资料，该印染厂有职工2500人，印花生产线年生产能力为9000万米，生产过程中主要采用印地可素、纳夫妥、硫化和少量分散染料等还原性染料。所产生的主要废水是退浆漂炼废水、印花废水和料房冲洗水，分别由1、2、3出水口排出。目前，该废水未经处理就排入附近河道，对河道造成了严重的污染。为此，该
2、厂拟建造一个废水处理站对该厂生产废水与生活污水一起进行处理（该厂位于老城区，下水道系统尚未完善）。附河道以及厂区的情况： （1）拟建废水处理站西郊500米左右为河道，该河道95%保证率枯水量为195m3/h，流速为1.4m/s，夏季温度为17，水中溶解氧含量为7mg/l，BOD5为2mg/l，最高洪水位（95%保证率）为189.89米。上游1公里以内无用水点，下游10公里处有分散饮用水源。 （2）该印染厂位于江南某镇，该地区的夏季主导风向为东南风。废水处理站区地下水水位标高为190.50米（吴凇标高），站区地质情况符合施工要求。 （3）该厂可提供的用地面积为120120米，场地基本平坦，其地面
3、标高为192.00米（吴凇标高）。混合废水自处理站区东南角进入，废水进水总管标高为188.00米（吴凇标高）。 （4）废水处理站建设用各类建材均有供应。 （5）废水处理站所需用电由该厂供应。处理站设计中可不考虑机修车间，食堂和浴室等公共设施由厂方统一解决。 2混合废水经24小时的逐时取样实测所得水质情况，如下：指标测定值（mg/L）BOD5291.6415.7CODcr663.8890.2SS133.2237.8TN1.82.5TP18.520.4pH811水温2040 3治理目标：混合废水经处理有排入处理站西郊的河道，所排放的废水不仅要考虑满足排放要求，而且要考虑满足受纳水体的水质的要求，以
4、防止河道的进一步污染。因此，综合所排入河道的水质特征、污水综合排放标准以及标准以及河道下游有分散饮用水源必须达到的地面水环境质量标准的类水的要求，经本处理系统处理后的排放水污染物浓度控制如下：指标要求达到指标BOD5=5CODcr=20SS=70TN=1.0TP12)，而且有机物浓度高，碱减量工序排放的废水中CODcr可高达9万mg/L，高分子有机物及部分染料很难被生物降解，此种废水属高浓度难降解有机废水。而在本次设计得处理工艺中，该印染厂所产生的主要废水是退浆煮炼废水、印花废水和料房冲洗水。3 印染废水的特点和危害3.1废水的特点1 色度大，有机物含量高。印染废水总体上属于有机性废水,其中所
5、含的颜色及污染物主要由天然有机物质(天然纤维所含的蜡质、胶质、半纤维素、油脂等)及人工合成有机物质(染料、助剂、浆料等)所构成。由于在印染加工中大量使用了各种染化料,这些染化料不可能全部转移到织物上,在水中有部分残留,使得废水的颜色深。不同纤维织物在印花和染色过程中使用的染料不同,染料的上染率不同,染料的残留形态也不同,致使排放废水的颜色也不相同。近年来,随着大量新型助剂、浆料的使用,有机污染物的可生化性降低,处理难度加大。2 水质变化大。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。有些企业排放的全部为生产废水(包括生产废水和辅助生产废水),而有些企业排放的废水中则含有部分生活污水
6、,致使其废水水质处于经常变化之中。因此印染废水排放与企业生产的织物品种、数量及所选用的染化料等多种因素有关,水质变化大,在所排放的废水中,化学需氧量(COD)高时可达20003000mg/L,且生化需氧量(BOD)与COD之比小于0.2,可生化性差。3 PH值变化大。由于不同纤维织物在印染加工中所使用的工艺不同,在染色或印花中为使染色溶液和印花色浆更好地上染到不同织物上,需要在不同pH值条件下进行染色,因此,不同纤维织物在印染加工中所排放废水的pH值是不同的。一般来说,由于棉及其混纺织物印染加工中很多工艺都需要加入碱,造成废水中pH值较高。4 水温水量变化大。由于加工品种、产量的变化,导致水温
7、水量的不稳定。5 部分废水含有有毒有害物质。如印花雕刻废水中含有六价铬，有些染料（如苯胺类染料）有较强的毒性。3.2废水的危害印染废水含有大量的有机物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水体生态平衡，危机鱼类和其他水生生物的生存。沉于水体的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境。印染废水的色泽深，严重影响受纳水体外观，造成水体有色的主要因素是染料。目前全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%20%的染料作为废物排出。印染废水的色度尤为严重，用一般的生化法难以去除。有色水体还会影响日光的透射，不利于水生生物的生长。在使用化学氧化法去除
8、色度时，虽然能使水溶性染料的发色基被破坏而褪色，但其残余物的影响仍然存在。印染废水大部分偏碱性，进入农田，会使土壤盐碱化；染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。4 印染废水的处理方法目前,国内的印染废水处理以生化法为主,有的还将化学法与之串联。4.1 印染废水的物理化学处理法4.1.1吸附法在物理处理法中应用最多的是吸附法。这种方法是将活性炭、黏土等多孔物质的粉末或颗粒与废水混合，或让废水通过由其颗粒状物组成的滤床，使废水中的污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。吸附处理的吸附剂多种多样。活性炭吸附法应用较早、使用最广，该法对去除水中溶解性有机物非常有效，但它不能
9、去除水中的胶体和疏水性染料，并且它只对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附性能，但处理费用较高，主要用于二级和三级处理中。目前，对吸附剂的研究主要集中在寻找高效、多功能和低成本的吸附剂。4.1.2膜分离法膜分离技术是一种新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化的技术，具有分离效率高、工艺简单、操作方便、易控制、无污染、低能耗等优点。按滤膜孔径大小的不同分四种类型，即微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)。微滤能够将胶体粒子与溶解聚合物分离开，可有效地脱除沉淀不能除去的包括细菌病毒和寄生物在内的悬浮物；超滤可将聚合物和胶体粒子与可溶低分子物质分开；纳滤能将
10、二价离子与单价离子分离；反渗透只允许水通过。应用于印染废水处理的膜技术主要有超滤、纳滤和反渗透。随着膜技术的发展，膜分离技术在印染废水处理中的应用也会越来越多。目前膜分离技术在实际应用中的主要缺点是：投资和运行费用高。易发生堵塞，需要高水平的预处理和定期的化学清洗，还存在浓缩物的处理问题。4.1.3混凝法混凝法主要有混凝沉淀法和混凝气浮法。由于工艺简单、效率高、费用较低等优点，在国内印染废水处理中应用广泛。混凝法最关键的是要选择合适的混凝剂，目前，主要有无机混凝剂、有机混凝剂、复合混凝剂以及生物混凝剂四大类。复合型混凝剂的高效性在于各种混凝剂相互协调作用，在废水中充分发挥各自的优势，从而达到较
11、好的处理效果。4.1.4气浮法优点是处理效率较高，一般只需1020min即可完成固液分离，且占地较少;生成的污泥比较干燥，表面刮泥也比较方便；在处理废水时由于向水中曝气，增加了水中的溶解氧，这对后续的生化处理有利。缺点是耗电较大，设备的维修与管理工作量增加，特别是减压阀或射流器等易被堵塞。4.1.5离子交换法离子交换法是一种借助于离子交换剂上的离子和废水中的离子进行交换反应而除去废水中有害离子的方法。离子交换过程是一种特殊的吸附过程。在废水处理中,离子交换主要用于回收和去除废水中的金、银、铜、镉、铬、锌等金属离子,对于净化放射性废水和有机废水也有应用。在废水处理中,离子交换法的优点为:离子的去
12、除效率高,设备较简单,操作容易控制。目前在应用中存在的问题是:应用范围还受到离子交换剂品种、产量、成本的限制,对废水的预处理要求较高,离子交换剂的再生及再生液的处理也是一个难以解决的问题。4.2印染废水的化学处理方法4.2.1氧化法二氧化氯氧化法：机理：二氧化氯的氧化机理比较复杂,一般认为二氧化氯会发生以下反应:：ClO2+H+HClO+O HClOHCl+O新生态的氧具有强的氧化性,稳定的二氧化氯(液态)偏碱性，(pH=910),pH7时便活化而放出新生态的氧,二氧化氯和印染废水中的污染物发生作用,二氧化氯的分解产物对发色基团有取代作用,并能够与染料分子结构中的双键进行加成反应,从而破坏染料
13、分子中的发色基团达到脱色的目的。NaClO氧化法：次氯酸钠俗称漂白水,一般情况下为无色或淡黄色的液体,是一种优良的漂白剂和杀菌剂，它具有杀菌广谱、作用快、效果好的优点,而且生产工艺简单、价格低廉,在常温下即可发挥高效的漂白、杀菌作用和氧化作用,是国内外使用最普遍、应用最广泛的含“氯”漂白剂、清毒剂和防腐剂。但也有一些报道认为使用次氯酸钠作氧化剂,处理后废水中三氯甲烷和三氯乙烯含量大量增加,而卤代烃对环境造成的污染要比单纯色度大得多,并且卤代烃对生物体的肝脏损害很大,因此反对将次氯酸钠用作印染污水的氧化剂。O3氧化法：臭氧是已知最强的氧化剂之一,具有奇特的强氧化性,高效消毒、催化等作用。臭氧在水
14、处理方面具有氧化能力强,反应速度快,不产生污泥,无二次污染，反应速度快、脱色率高、处理工艺简单。工业废水中的酸、碱、重金属化合物、有机磷农药、除草剂、洗涤剂等是最大的污染源,对地表水质污染较重,而这些水中污染物可以被臭氧氧化分解为无毒性物质,并脱色、去臭、杀菌、灭藻,另外还可以降低水中的BOD、COD等,在污水处理中有较好的效果。用臭氧消毒、灭菌不存在任何对人体有害的残留物质(如用氯消毒时有致癌的卤代有机物产生),解决了饮用水的消毒质量问题。臭氧对有害物质进行分解相当于对污染物进行一系列的化学变化和物理变化,使其转为无毒的副产物,有效地避免了残留而造成的二次污染。Fenton试剂及Fenton
15、试剂氧化法：Fenton法是难降解有机物处理过程中研究较多的一种高级氧化工艺,可有效处理酚类、芳胺类、芳烃类、农药及核废料等难降解有机废水,与其他高级氧化工艺相比,具有简单、快速、可产生絮凝等优点,因而备受人们的青睐。Fenton试剂是Fe2+和H2O2的结合,两者反应生成具有高反应活性的羟自由基(OH),OH可与大多数有机物作用使其降解以至矿化。Fenton试剂的实质是二价铁离子(Fe2+)和过氧化氢之间的链反应催化生成OH。三价铁离子(Fe3+)催化剂称为类Fenton试剂,也能激发这种反应。OH的氧化电位达到2.8V,研究表明,Fenton试剂几乎可以氧化所有的有机物,传统废水处理技术无
16、法去除的难降解有机物均能被Fenton试剂氧化而有效去除。同时,Fenton试剂中用到的Fe2SO4和H2O2都是常见的廉价药品,因此,Fenton法处理废水具有巨大的应用和研究价值。在过去的研究中,Fenton法已成功运用于多种工业废水的处理。4.2.2光化学法光氧化：光氧化技术是利用强氧化剂(Fenton、O3、H2O2等)在UV辐射作用下产生具有强氧化能力的氢氧自由基(OH)来处理废水,常见的光氧化技术有UV/Fenton、UV/O3、UV/H2O2等。反应过程产生大量的氢氧自由基,对有机物的降解速度快,而且对许多难降解有机物的矿化效果好;另外光氧化的反应条件对温度、压力没有特别要求,作
17、为生物处理技术的前处理,可以大大提高难生物降解废水的可生化性。光臭氧氧化技术：UV/O3是将臭氧与紫外光辐射结合的一种高级氧化技术。这种技术不是利用臭氧直接与有机物反应,而是利用臭氧在紫外光的照射下分解产生的活泼的次生氧化剂来氧化有机物。反应条件温和(常温、常压),氧化能力非常强。解决有毒有害而无法生物降解物质的处理问题。光过氧化氢氧化：过氧化氢作为一种强氧化剂(pH值分别为0和14时,对应的H2O2的氧化还原电位分别为1.80V和0.87V),氧化性强、安全、易得,已经被广泛应用于处理废水和废气中无机、有机污染物。但是,对于一些难降解的有机污染物,像氯代芳香族的有机物和氰化物,仅使用H2O2
18、作为氧化剂,不能将其有效地降解,而采用UV/H2O2联合工艺,紫外光可促使过氧化氢分解产生氧化极性强的氢氧自由基(OH),从而能有效地降解一些单独使用H2O2不能降解的有机物。光催化氧化：染料的颜色来源于染料分子的共轭体系,即发色体。发色体是含有不饱和基团N=N、N=O、C=O、NO2等的发色体系。光催化氧化能应用于印染废水治理领域在于它能打破共轭体系结构,使之变成无色的有机分子,从而可以进一步矿化。同时,光特殊的能量供给形式及潜在的太阳光优势若能有效地运用到纺织印染废水的治理中,将为该类废水提供一个价廉高效的处理技术。4.2.3电化学：印染废水中含有的染料、助剂等有机物往往种类繁多、组成复杂
19、、性质各异,因而废水色度大,COD高,毒性大,一般较难直接采用生化法处理。特别是某些印染废水中含有可溶性染料,采用化学混凝法处理效果不好。应用电化学特别是内电解法处理印染废水,不仅色度去除效果好,还可以较大地提高废水的可生化性,去除部分COD。而且这种方法处理工艺简单、操作方便、占地面积小、设备投资低,并可采用以废制废降低处理成本,是目前处理印染废水应用最为广泛的一种方法,具有较好的发展前景。4.3印染废水的生物处理法4.3.1 SBR工艺传统或经典的SBR工艺形式在工程中存在一定的局限性。譬如若进水流量大,则需调节反应系统,从而增大投资;而对出水水质有特殊要求,如脱氮除磷等,则还需对工艺进行
20、适当改进。因而在工程应用实践中, SBR 传统工艺逐渐产生了各种新的变化类型,其中主要的形式有 ICEAS 工艺、CASS 工艺、 MSBR 工艺、IDEA 工艺、 DATIAT工艺、UNITANK工艺等.。4.3.2 I CEAS工艺： 进水 进水 进水充水 沉淀 排水预反应区 主反应区 出水 曝气 停曝 停曝图：循环操作过程因此与经典 SBR工艺相比, ICEAS 工艺具以下特点:(1) 沉淀特性不同, ICEAS 的沉淀会受到进水扰动,破坏了其成为理想沉淀的条件。为了减少进水带来的扰动,一般将池子设计成长方形,使出水近似于平流沉淀池。(2) 由于连续进水, ICEAS 丧失了经典 SBR
21、 的理想推流和对难降解物质去除率高的优点,而且不能控制污泥膨胀的发生, 所以需要设置选择区。(3) 因连续进水,不用进水阀门之间的切换,控制简单, 从而可应用于较大型的污水厂。4.3.3 CASS工艺：CASS工艺是一种具有脱氮除磷功能的循环间隙废水生物处理技术。每个CASS反应器由3个区域组成,即生物选择区、兼氧区和主反应区。 回流消毒池CASS反应器沉砂池细格栅粗格栅污水 泵 出水污泥处理泥饼外运图：CASS工艺流程CASS工艺主要优点如下:(1) 生化池中由于曝气和静止沉淀间歇运行,使基质 BOD5 和生物体 MLVSS 浓度随时间的变化梯度加大,保持较高的活性污泥浓度,增加了生化反应推
22、动力,提高了处理效率。静止沉淀时,活性污泥处于缺氧状态,氧化合成大为减弱,但微生物内源呼吸在进行,保证了出水水质。(2) 工艺流程简单,运行方式灵活,无二次沉淀池,取消了大型贵重的刮泥机械和污泥设备,扩建方便。(3) 生化池分生物选择器、厌氧区和主曝气区,利用生物选择器及厌氧区对磷的释放、反硝化作用以及对进水中有机底物的快速吸附及吸收作用,增强了系统的稳定性;同时,曝气区和静止沉淀的过程中都同时进行着硝化和反硝化反应,因而具有除磷脱氮的作用。(4) 生物选择器的作用是集中接纳含有高浓度有机物的来水和处于“饥饿”状态的回流活性污泥。具有抑制专性好氧丝状菌生长的作用,可有效防止污泥膨胀。(5) 进
23、水水量、水质的波动可用改变曝气时间的简单方法予以缓冲,具有较强的适应性。(6) 自动化程度高,保证出水水质。(7) 半静止状态沉淀,表面水力和固体负荷低,沉淀效果好。(8) 特别适合于中小城市污水处理厂的建设。CASS法主要缺点为设备闲置率较高,因采用降堰排水,水头损失大。由于自动化程度高,故对操作人员的素质要求也高。4.3.4 MSBR工艺：MSBR工艺, 外形上通常设计成一矩形,分成3个主要部分:曝气格和两个交替序批处理格。主曝气格在整个运行周期中保持连续曝气,而每半个周期过程中,两个序批处理格分别交替作为SBR池和澄清池,它实质上是由A2/O工艺与 SBR工艺串联而成,运行方式是连续进水
24、、连续出水。MSBR系统具有以下特点:(1) 与其他生物除磷脱氮工艺相比,MSBR是一种高效率的反应器,它综合了A2/ O, SBR等工艺的优点,结构简单紧凑、占地面积小、土建造价低、自动化程度高。(2) MSBR系统中的微生物完整地经历了厌氧、好氧、缺氧、沉淀 4个阶段,可以利用不同形态的氧作为电子受体,通过多种途径进行代谢,从而使除磷脱氮效果更好,有机物降解更为完全。(3) MSBR 系统独特的构造和流程安排为所需的优势菌种提供了最佳的生长环境,可以最大限度地发挥其群体优势, 使系统处于高效运行状态。能抑制丝状菌的生长和异养菌的大量繁殖,使污泥具有良好的沉降和脱水性能,剩余污泥浓度较高,污
25、泥产率较低,降低了后续污泥处理、处置的困难。(5) MSBR 系统中序批池在出水时,其特殊的构造形成了污泥层的过滤和截留作用,降低了出水中悬浮物的浓度,使出水水质优于普通二沉池的出水。(6) MSBR系统可以维持较高的污泥浓度。4.3.5 生物膜法：污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和其他菌类微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁育,并在其上形成膜状生物污泥生物膜。污水与生物膜接触,污水中的有机污染物,作为营养物质被生物膜上的微生物所摄取,污水得到净化,微生物自身也得到繁衍增殖。生物膜法工艺是20世纪5060年代开始出现的,近年来,该工艺在水处理领域又取得了重大进展。在印染废水处理中,生物膜法的应用工艺主要有接触氧化法、生物转盘法和生物滤床法等。4.3.6
