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开题报告整好
毕业设计(论文)
开题报告
题目名称:
三门峡印染厂废水处理工艺设计
院系名称:
能源与环境学院
班级:
环境工程091
学号:
学生姓名:
指导教师:
2013年3月
能源与环境学院制
一、文献综述(课题来源及目的、工程概况、国内外设计方法现状及趋势,要求详细列出参考文献)
(一)三门峡市概况
三门峡地处中原豫、晋、陕三省交界处,豫西重镇。
三门峡市域总面积10309平方公里,地貌以山地、丘陵和黄土塬为主,其中山地约占54.8%,丘陵占36%,平原占9.2%,可谓“五山四岭一分川”。
大部分地区在海拔高度300—1500米之间,位于灵宝市的小秦岭老鸦岔是河南最高峰,海拔2413.8。
三门峡市坐落在黄河南岸阶地上,三面临水,形似半岛。
境内有河南黄河湿地国家级自然保护区、亚武山等国家级森林公园、卢氏大鲵自然保护区等生态环境保护区,中心城区建成有全省最大的城市园林——天鹅湖国家城市湿地公园。
三门峡市地处中纬度内陆区,大部分地区属暖温带大陆性季风气候。
理念平均气温13.8℃,年平均日照2261.7小时,无霜期216天,年均降水量580—680毫米。
由于地貌特征复杂,形成了具有暖温带、温带和寒温带的多元气候。
全市生态环境良好,现有林业用地面积1027.5万亩,森林面积覆盖率47.99%。
三门峡市下辖1区(湖滨区)、3县(渑池县、陕县、卢氏县),代管2个县级市(义马市、灵宝市),面积10309平方公里,人口245万(2011年)。
(二)课题目的
印染废水中的有机物浓度很高,高浓度有机废水排入公共水系会严重污染环境。
目前,国内大部分印染厂内都有污水处理设备,但是也有些小印刷厂将废水直接排放到周边河流,对周边环境造成了严重的破坏。
因此,为了实现印染行业的可持续发展,必须要解决印染行业的废水污染问题。
据不完全统计,中国每天排放的印染废水约为3.0×106t—4.0×106t,年排放量约为6.5×108t。
同发达国家相比,中国纺织印染业的单位耗水量是发达国家的1.5倍—2.0倍,单位排污总量是发达国家的1.2倍—1.8倍,并且随着科技迅速地发展,印染行业使用的材料品种日益增多,化学原料逐渐代替了原有的天然原料,使处理印染废水的难度大幅度增加。
此外,三门峡市的旅游资源丰富,所以生态环境十分脆弱,极易受到污染,所以需要对排放物进行严格的控制。
通过设计了解污水处理的重要性,并且通过毕业设计可以对以前学习的基本知识和基本技能进行巩固,增强收集资料的能力,也可以进一步提高应用计算机绘图的能力。
(三)工程概况
纺织印染废水具有水量大、有机污染物含量高、碱性大、水质变化大等特点,属难处理的工业废水之一,废水中含有染料、浆料、助剂、油剂、酸碱、纤维杂质、砂类物质、无机盐等。
目前用于印染废水处理的主要方法有物化法、生化法、化学法以及几种工艺结合的处理方法,而废水处理中的预处理主要是为了改善废水水质,去除悬浮物及可直接沉降的杂质,调节废水水质及水量、降低废水温度等,提高废水处理的整体效果,确保整个处理系统的稳定性,因此预处理在印染废水处理中具有极其重要的地位。
根据《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)一级标准,出水应达到BOD5≦25mg/L,COD≦100mg/L,色度(稀释倍数)40,pH6—9,SS≦70mg/L。
(四)国内外设计方法现状
1、传统SBR工艺
工作原理:
SBR是活性污泥法的一种变形,它的反应机理和污染物去除机制和传统活性污泥法相同,只是在运行操作不同。
SBR是在单一的反应器内,在时间上进行各种目的的不同操作,故称之为时间序列上的废水处理工艺,它集调节池、曝气池、沉淀池为一体,不需设污泥回流系统。
SBR工艺的一个完整操作周期有五个阶段:
进水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期。
去除率:
BOD85%-90%,COD80%-85%
工艺流程:
污水→一级处理→曝气池→沉淀→处理水→闲置
工作原理:
1)流入工序:
废水注入,注满后进行反应,方式有单纯注水,曝气,缓速搅拌三种;
2)曝气反应工序:
当污水注满后即开始曝气操作,这是最重要的工序,根据污水处理的目的,除P脱N应进行相应的处理工作。
3)沉淀工艺:
使混合液泥水分离,相当于二沉池,
4)排放工序:
排除曝气沉淀后产生的上清液,作为处理水排放,一直到最低水位,在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。
5)待机工序:
工处理水排放后,反应器处于停滞状态等待一个周期。
优点:
1大多数情况下,无设置调节池的必要;
2SVI值较低,易于沉淀,一般情况下不会产生污泥膨胀;
3脱氮除磷效果好;
4耐冲击负荷;
5自动化程度较高;
6得当时,处理效果优于连续式;
7单方投资较少。
缺点:
处理水量小;
变水位运行,电耗量大;
污泥稳定性不好;
间歇周期运行,对自控要求高。
2、传统活性污泥法
活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。
活性污泥法是向废水中连续通入空气,经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。
其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
原理:
液流有回流的推流式。
初次沉淀后的废水与二沉池回流的活性污泥混合后进入曝气池,大约曝气6小时,进水与回流污泥通过扩散曝气或机械曝气作用进行混合。
流动过程中,有机物经过吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。
一般地,从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后,沉淀池内的活性污泥以进水量的25~50%返回曝气池(即污泥回流比为25~50%)。
这种方法常用于低浓度生活污水处理,对冲击负荷很敏感。
生化需氧量(BOD5)的去除率达85~95%。
存在的问题:
曝气池首端有机污染物负荷高,好氧速度也高,为了避免由于缺氧形成厌氧状态,进水有机物负荷不宜过高。
为达到一定的去污能力,需要曝气池容积大,占用的土地较多,基建费用高;
好氧速度沿池长是变化的,而供氧速度难于与其相吻合、适应,在池前段可能出现好氧速度高于供氧速度的现象,池后段又可能出现溶解氧过剩的现象,对此,采用渐减供氧放式,可一定程度上解决这些问题;
对进水水质、水量变化的适应性较低,运行效果易受水质、水量变化的影响。
3、生物膜法
在污水处理构筑物内设置微生物生长聚集的载体(一般称填料),在充氧的条件下,微生物在填料表面聚附着形成生物膜,经过充氧(充氧装置由水处理曝气风机及曝气器组成)的污水以一定的流速流过填料时,生物膜中的微生物吸收分解水中的有机物,使污水得到净化,同时微生物也得到增殖,生物膜随之增厚。
当生物膜增长到一定厚度时,向生物膜内部扩散的氧受到限制,其表面仍是好氧状态,而内层则会呈缺氧甚至厌氧状态,并最终导致生物膜的脱落。
随后,填料表面还会继续生长新的生物膜,周而复始,使污水得到净化。
优点:
对水质、水量变动有较强的适应性;
剩余污泥产量少;
运行管理方便,无需污泥回流;
易于维护,节能,无污泥丝状膨胀的威胁;
缺点:
滤料增加了工程建设投资;
适合较低浓度污水的处理;
工艺设计和运行不当可能发生滤料破损、堵塞等现象。
(五)参考文献
1高廷耀等主编.水污染控制工程(下册).北京:
高等教育出版社
2周立正、张悦编著.污水生物处理应用技术及工程实例.北京:
化学工业出版社
3张统等.污水处理工艺及工程方案设计.北京:
中国建筑工业出版社
4环境工程专业毕业设计指南.北京:
中国水利水电出版社
5孙慧修主编.排水工程(上册)(第四版).北京:
中国建筑工业出版社
6张自杰等主编.排水工程(下册)(第四版).北京:
中国建筑工业出版社
7张自杰主编.环境工程手册(水污染防治卷).北京:
高等教育出版社,1996
8于尔捷,张杰主编.给水排水工程快速设计手册
(2).北京:
中国建筑工业出版社
9孙连溪等主编.实用给水排水工程施工手册.北京:
中国建筑工业出版社
10高俊发,王社平主编.污水处理厂工艺设计.北京:
北京:
化学工业出版社,2003
11张忠祥、钱易主编.废水生物处理新技术.北京:
清华大学出版社
12严煦世主编.给水排水工程快速设计手册.北京:
中国建筑工业出版社
13曾科,卜秋平,陆少鸣主编.污水处理厂设计与运行.北京:
化学工业出版社,2001
二、设计目标与主要内容
(一)设计水量水质及排放要求
项目
设计水量
(m3/d)
CODCr
(mg/l)
BOD5
(mg/l)
SS
(mg/l)
色度(倍)
pH
采用值
5000
500—800
200—400
380
190
8~11
排放要求
达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-92)的一级标准
即BOD5≦25mg/L,COD≦100mg/L,色度(稀释倍数)40,pH6—9,SS≦70mg/L。
(二)设计主要内容
本设计主要内容有:
通过查找各种文献,手册,网络,并结合设计目标和所需要处理污水的性质,确定污水处理的主要工艺方法,设计出合理的污水处理的工艺流程。
并对该工艺流程的各构筑物的数据尺寸、构造材料及所需辅助设备类型、台数、技术性能、选用依据、水头损失等进行计算与分析,从而选择出合理的构筑物。
1.翻译有关废水处理文献,译文不得少于3000汉字,并按学院统一规范化要求撰写;
2.废水水处理方案的论证,包括:
废水处理方法、流程比较和废水处理构筑物型式的选择;污泥处理方法、流程比较和污泥处理构筑物型式的选择。
3.废水处理工艺流程设计;废水处理和污泥处理构筑物设计计算;
4.污水处理厂高程计算;
5.设计图纸的绘制:
a)污水、污泥处理工艺流程图(高程图),
b)污水处理厂平面图,
6.设计说明书及计算书的编制。
三、拟采取的技术路线
(一)拟采用的技术路线
1、水解酸化→SBR工艺:
处理水量小;变水位运行,电耗量大;污泥稳定性不好;间歇周期运行,对自控要求高。
2、水解酸化→传统的活性污泥法:
所能承受的有机物负荷较低;为达到一定的去污能力,需要曝气池容积大,占用的土地较多,基建费用高;好氧速度沿池长是变化的,而供氧速度难于与其相吻合、适应,技术要求较高;对进水水质、水量变化的适应性较低,运行效果易受水质、水量变化的影响。
3、水解酸化→生物接触氧化法:
容积负荷高,耐冲击负荷能力强;具有膜法的优点,剩余污泥量少;具有活性污泥法的优点,辅以机械设备供氧,生物活性高,泥龄短;能分解其它生物处理难分解的物质;容易管理,消除污泥上浮和膨胀等弊端。
(二)技术路线的确定
由于本设计为印染废水,且日处理水量为5000立方米,选定的方案为:
水解酸化→生物接触氧化→混凝沉淀法。
说明:
(1)水解酸化处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法,和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。
水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同,将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段,即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物,将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程,从而改善废水的可生化性,为后续处理奠定良好基础。
(2)接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。
这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。
在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料,填料被水浸没,用鼓风机在填料底部曝气充氧,这种方式称谓鼓风曝气装置;空气能自下而上,夹带待处理的废水,自由通过滤料部分到达地面,空气逸走后,废水则在滤料间格自上向下返回池底。
活性污泥附在填料表面,不随水流动,因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动,不断更新,从而提高了净化效果。
特点:
容积负荷高,耐冲击负荷能力强;
具有膜法的优点,剩余污泥量少;
具有活性污泥法的优点,辅以机械设备供氧,生物活性高,泥龄短;
能分解其它生物处理难分解的物质;
容易管理,消除污泥上浮和膨胀等弊端。
(3)混凝沉淀:
水质的混凝处理是向水中加入混凝剂,通过混凝剂水解产物来压缩胶体颗粒的扩散层,达到胶粒脱稳而相互聚结的目的;或者通过混凝剂的水解和缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附架桥作用,使胶粒被吸附粘结。
混凝处理的过程包括凝聚和絮凝两个阶段,凝聚阶段形成较小的颗粒,再通过絮凝以形成较大的颗粒,这种较大的颗粒在一定的沉淀条件下从水中分离、沉淀出来。
混凝的作用:
有效地去除原水中的悬浮物质和胶体,降低出水浊度和BOD5,一般用于去除粒度在1nm—100µm的分散系物质。
能有效地去除水中微生物、细菌和病毒。
能有效地去除污水中的乳化油、色度、重金属,以及其他污染物。
混凝沉淀可去除污水中90%—95%的磷,是最便宜高效的除磷方法。
(4)工艺流程
(三)构筑物的选型
1.粗格栅:
可选用栅条间隙为20~50mm,栅渣截留量为0.10~0.05m3(103m3污水),格栅的材质,栅条长度,栅条形状平面格栅,安装倾角一般与水平面成60°~90°。
2.细格栅:
栅条间隙为5~20mm。
栅条形状平面格栅,安装倾角一般与水平面成60°~90°。
3.调节池:
调节水质,保证后续处理负荷稳定,停留时间不低于8小时。
4.水解酸化池:
主要目的是对废水中可生化性很差的某些高分子物质和不溶性物质通过酸化水解,降低为小分子物质,提高生化处理效果,停留时间不低于8h。
5.生物接触氧化池:
运行周期(T)的确定,反应池容积的计算,曝气系统,排水系统,排泥系统。
6.混凝沉淀池:
通过向水中添加絮凝剂、助凝剂等去除水中的悬浮物和部分有机物,主要可去除废水的色度,其设计负荷一般为0.50-0.80m/(m.h)。
7.鼓风机房:
供风量,供风风压。
8.污泥处理系统:
产泥量,污泥处理方式,集泥井。
主要设备有:
回流污泥轴流泵、剩余污泥泵、搅拌器、污泥浓缩脱水一体机等。
9.污泥泵房:
①.回流污泥泵房:
地下潜污泵房占地面积,污泥回流比,管渠系统。
主要设备:
回流污泥泵的选型,如扬程,流量等。
②.剩余污泥泵房:
泵房、集泥井平面尺寸,污泥浓缩脱水一体化机的型号等。
10.污泥浓缩脱水车间:
剩余污泥量,浓缩脱水时间是10~15h,机房平面尺寸,污泥浓缩脱水一体化机的选型等。
通过计算高程,合理布置污水处理厂的各种构筑物,同时还要考虑环境整洁因素,设置绿化带,人行道,车道等。
四、工作进度安排(内容、步骤、时间)
1.毕业实习﹑开题报告﹑外文翻译(4周)
2.污水厂设计方案调研、比较、选择(0.5周)
3.污水处理厂工艺设计计算(1周)
4.污水及污泥处理单体构筑物设计计算(1周)
5.污泥处理单体构筑物设计计算(1周)
6.污水处理厂平面图(1周)
7.污水处理厂高程图(1周)
8.单体构筑物设计图(1.5周)
9.设计计算书及说明书(1周)
10.资料整理,准备毕业设计答辩(1周)
五、预期成果及主要特点
1、翻译与废水处理相关的文献,译文不得少于3000汉字,并按学院统一规范化要求撰写;
2、废水水处理方案的论证,包括废水处理工艺流程论证和主要处理构筑物的选型;
3、废水处理和污泥处理工艺设计计算;
4、设计图纸的绘制,完成图量不得少于八张。
废水处理厂平面图,
废水、污泥处理工艺流程图,
主要构筑物图。
5、按学院规定的统一规范化要求撰写设计说明书。
六、为完成课题已具备和所需的条件
在大学期间,我对《水污染控制工程》、《环境工程设计基础》等专业课程进行了认真的学习,了解各类污水处理工艺和方法。
在本次课题的完成过程中,在学校图书馆和网络上查阅资料,包括各种文献和手册,从而对此次污水处理工艺的选择有所帮助。
此外,在近几学期中,又进行了多次的专业课程设计及实地的考察实习,我对所学的知识与实际相结合,体会到污水处理在实际中的运用。
而且,认真学习了CAD制图,能够独立完成设计图的绘制。
在此次设计中将会遇到各种困难,我一定会积极请教老师,和同学进行讨论,一定将设计成功做好。
七、预计研究过程中可能遇到的困难和问题,以及解决的措施
第一个难题是工艺的选取,由于本工艺处理的是印染废水,含有大量的有机污染物,而且BOD和COD很高,所以处理起来比较困难。
对于这个问题,我会详细对比各个处理技术,选择最适宜的工艺。
处理工艺选取好以后,工艺中各阶段的构筑物的选取是另一个难题,可能会出现计算出的数据,却没有对应的型号。
为了解决这个问题,我会先了解每个阶段构筑物都有什么型号,然后对应各个型号进行计算。
还有一个难题是我的计算能力较差,不仅计算需要花费大量的时间,而且也容易出错,对于这个问题我会反复计算,不怕麻烦,肯于投入,努力克服懒惰情绪。
总之,对于设计中遇到的问题我都会积极查阅资料,请教老师,努力把设计做的更好。
八、指导教师意见:
签名:
年月日
九、系(部)意见:
系主任签名:
年月日
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