陇西皮革厂污水处理处理站设计.docx

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陇西皮革厂污水处理处理站设计

摘要

本设计将制革废水中的含铬离子的废水与含硫离子的废水进行混合，经过简单的处理从而使铬离子和硫离子单独成为化合物析出、沉淀。

经过单独处理后的水与其他工艺中的水所含的有害物质相同，都为大多数污水所含有的有害物质，为COD、BOD5、SS等，可以用常规的处理方式进行处理。

其主要的流程为：

把含有镉离子和含有硫离子的水经过混合池混合，再从沉淀池沉淀，然后进入调节池，再经过曝气池，使其中的硫离子和硌离子析出。

然后把其他的污水和处理过的的水以及雨水混合进入格栅，降低其中部分的SS和其他有害物质。

再经过混凝气浮池，最后进入生物接触氧化池进行处理。

污泥经过浓缩、干化后用送出去。

本设计包括重要的污水处理构筑物有：

沉淀池、混凝气浮池、生物接触氧化池、曝气池等。

关键词：

制革废水；镉离子；硫离子；污水处理

Abstract

Tannerywastewatercontainingchromiumionswastewaterwithsulfurionsinthewastewaterweremixedinthedesign,aftersimpleprocessingsothatsulfurandchromiumionsbecomecompoundprecipitationalone.,aftertheseparatetreatmentofwaterandotherprocessesinthewatercontaininghazardoussubstances,themajorityofthesewagecontainingharmfulsubstances,COD,BOD5,andsurfaceshadeddisplaySScanbetreatedintheusualway.

Themainprocessgenerallyis:

thecadmiumcontainingsulfideioninwateraftermixingtankmixing,fromsedimentationtankprecipitation,andthenentertheregulationpool,aftertheaerationtank,sothatthesulfurionsandLuoionprecipitation.Thentheothersewageandtreatedwaterandrainwatermixingintothegrille,reducethepartoftheSSandotherharmfulsubstances.Aftercoagulationfloatation,andfinallyintothebiologicalcontactoxidationprocess.

Sludgethroughenrichment,afterdryingout.

Thedesignincludessewagetreatmentstructures:

thesedimentationtank,mixingcoagulationairfloatation,biologicalcontactoxidationtank,aerationtankandsoon.

Keywords:

Tannerywastewater;；Cadmiumion;；Dulfurion；Wastewatertreatment

1绪论

1.1制革废水的特点

废水有以下几个特点：

（1）成分复杂、色度深、悬浮物多、耗氧量高、水量大。

（2）悬浮物为大量石灰、碎皮、毛、油渣、肉渣等。

（3）COD：

在皮革加工过程中使用的材料大多为助剂、石灰、硫化钠、铵盐、植物鞣剂、酸、碱、蛋白酶、铬鞣剂、中和剂等，故COD含量大。

（4）硫：

主要是在浸灰过程中使用硫化钠所产生的硫化物。

（5）铬：

是在铬鞣制中所排出的铬酸废水液。

1.2本设计的水量和水质

制革工艺中产生污水的工序主要由浸皮、碱膨胀、铬鞣等八道工序组成，排放污水都是间歇的。

制革车间的生产为每日两班制。

日排放总污水量为1800m3/d，各工序的污水量和主要水质指标见下表1.1。

表1.1污水水质表

工序名称

水量（m3/d）

水质（mg/L）

COD

S2-

Cr3+

SS

1

浸皮

228

3870

380

2

碱膨胀

36

7

0

3

脱灰

30

5480

1930

4

软化

30

5470

1650

5

铬鞣

27

63200

3150

5420

6

复鞣

27

60

7

中和

30

1700

400

8

填充

40

4500

300

9

各工序清洗水

1350

综合污水：

BOD5/COD=0.43夏季最高日平均水温30℃，冬季最低月平均水温15℃

PH=8.4

1.3本设计的特点

本设计将碱膨胀含硫污水（pH=12.7）和含铬鞣（pH=4.4）、复鞣（pH=4.2）污水以4：

3:

3的比例混合，混合污水的pH变为9.6，发生以下反应：

S2-+2H+———H2S（式1.1）

Cr3++3OH-———Cr（OH）（式1.2）

并可使污水中一部分蛋白质沉淀，SS增加约30%，混合液COD去除率为44.3%，S2-去除率为76.5%，Cr3+去除率为99.1%，经沉淀后污水的SS为1220mg/L。

综合污水经1～1.5小时沉淀，COD去除率30%，SS去除率60%，污泥含水率97%。

而本厂含有这两种离子的工艺污水正好为此比例。

1.4设计任务

1.4.1本设计的内容和要求

（1）设计内容:

①工业废水处理方案选择与确定；

②污水处理设计；

③污泥处理设计。

（2）设计要求

①通过阅读中外文献、调查研究与收集相关资料，拟定污水厂的工艺流程，再经过综合技术经济分析，选择合理的设计方案。

②设计说明书应包括工程设计的主要原始资料（任务书）、方案比较以及各单位构筑物选型的分析说明、工艺设计计算与相关简图等，要求内容完整、计算正确、论述简洁明了、文理通顺、书写工整、装订整齐。

③毕业设计图纸能准确的表达设计意图，图面力求布局合理、正确清晰，符合制图标准、专业规范及有关规定，图纸不少于8张，其中4张图应基本达到施工图深度。

1.4.2本设计的数据要求

使排放污水达到省规定的排放标准，即COD≤200mg/L，BOD5≤60mg/L，S2-≤1mg/L，Cr3+≤1mg/L。

2工艺流程确定

2.1现有的处理方式

因为制革废水要考虑到碱膨胀工艺中的S2-和硌鞣及复硌鞣中的Cr2+。

其中碱膨胀的pH=12.7、硌鞣的pH=4.4、复硌鞣的PF=4.2。

所以选出两种处理工艺。

2.1.1分质处理工艺

将碱膨胀的废水和硌鞣及复硌鞣的废水分开分别处理。

对硌鞣和复硌鞣废水可以选用循环和碱沉的方案进行处理可，经过考虑选用碱沉淀处理的处理工艺（循环处理工艺包括格栅、贮存、净化、补硌、调节、回用等工序）。

对碱膨胀的废水处理可以选用催化氧化、化学混凝、酸化回收硫化氢等方案，经过综合考虑选催化氧化回收硫化氢工艺。

然后对剩下的混合废水进行预处理和生化处理的组合方案。

其中预处理包括格栅、调节池、初沉池和气浮，生化处理用接触氧化池。

2.1.2混合处理工艺

对碱膨胀、硌鞣和复硌鞣的污水进行4：

3：

3混合，混合污水的PH=9.6。

并可使污水中一部分蛋白质沉淀，SS增加约30%，混合液COD去除率为44.3%，S2-去除率为76.5%，Cr3+去除率为99.1%，经沉淀后污水的SS为1220mg/L。

综合污水经1~1.5小时沉淀，COD去除率30%，SS去除率60%，污泥含水率97%。

然后对混和污水进行酸化回收硫化氢。

然后对剩下的混合废水进行预处理和生化处理的组合方案。

其中预处理包括格栅、调节池、初沉池和气浮，生化处理用接触氧化池。

2.2方案的分析和确定

2.2.1分质处理工艺的分析

（1）沉淀法回收硌

对碱膨胀中的Cr3+进行碱沉淀回收工艺，将原液中的硌化合物加碱生成氢氧化硌沉淀。

然后进行过滤、分离沉淀，然后加硫酸搅拌得到一定浓度的硌化物，再回用到生产中。

其方程式为：

（式2.1）

（式2.2）

（式2.3）

混合处理工艺如图2.1。

图2.1工艺流程图

（2）催化氧化法脱硫

在制革中，脱毛工艺通常用加入Na2S和石灰。

由于硫化碱脱毛成本比较低，而且产品质量可靠，操作相对简单，易于控制，所以还在普遍的使用。

但是废水中会含有大量的悬浮物、蛋白质、硫化物，是制革废水中最严重的污染之一。

催化氧化法脱硫是在锰盐的催化下，用空气将废水中含有的S2—H—S-氧化，从而生成硫酸根晶体析出，无害化处理。

这个方法广泛使用。

特点是投资少，效果明显，而且管理方便。

其反应方程式：

（式2.4）

（式2.5）

（式2.6）

含硫废水处理工艺流程如图2.2。

图2.2工艺流程图

（3）综合废水

综合废水处理工艺如图2.3。

图2.3工艺流程图

2.2.2混合处理工艺分析

（1）混合处理工艺

碱膨胀含硫污水（pH=12.7）和含铬鞣（pH=4.4）、复鞣（pH=4.2）污水以4：

3：

3比例混合，混合污水的pH变为9.6，发生以下反应：

（式2.7）

（式2.8）

并可使污水中一部分蛋白质沉淀，SS增加约30%，混合液COD去除率为44.3%，S2-去除率为76.5%，Cr3+去除率为99.1%，经沉淀后污水的SS为1220mg/L。

综合污水经1~1.5小时沉淀，COD去除率30%，SS去除率60%，污泥含水率97%。

工艺如图2.4。

图2.4工艺流程图

（2）剩余含硫废水处理工艺

在制革中，脱毛工艺通常用加入Na2S和石灰。

由于硫化碱脱毛成本比较低，而且产品质量可靠，操作相对简单，易于控制，所以还在普遍的使用。

但是废水中会含有大量的悬浮物、蛋白质、硫化物，是制革废水中最严重的污染之一。

催化氧化法脱硫是在锰盐的催化下，用空气将废水中含有的S2—H—S-氧化，从而生成硫酸根晶体析出，无害化处理。

这个方法广泛使用。

特点是投资少，效果明显，而且管理方便。

其反应方程式：

（式2.9）

（式2.10）

（式2.11）

其工艺流程如图2.5。

图2.5工艺流程图

（3）综合处理工艺如图2.6。

图2.6工艺流程图

（4）工艺总体流程如图2.7

图2.7工艺流程图

2.2.3方案确定

对以上方案进行比较，按照其工艺操作的难易程度以及考虑到污水量（碱膨胀：

硌鞣：

复硌鞣=4：

3：

3）选择混合处理工艺，其数据如表2.1。

表2.1工艺去除率表

工序名称

水质（mg/L）

COD

S2-

Cr3+

SS

混合处理

进入工序水质

5172

4

去除率

61%

76.50%

99.10%

48%

出水水质

29170

180.5

1.491

3153.5

剩余含硫废水处理

进入工序水质

29170

180.5

1.491

3153.5

去除率

99%

出水水质

29170

1.805

1.491

3153.5

综合污水处理

进入工序水质

2260

0.09

0.75

121

去除率

94.20%

87.10%

出水水质

131

0.09

0.75

15.6

3构筑物计算

3.1混合处理工艺

3.1.1混合池

混合池如图3.1。

图3.1混合池

混合池设计参数：

混合时间为：

S=10s：

进入水量为：

Q=90m3/d；

进水时间：

S1=10s；

出水时间：

S210s；

停机时间：

S3=930s。

（1）体积计算

（式3.1）

计算得：

V=1m3

（2）直径、高计算

取高为1m，则：

（式3.2）

计算得：

R=0.6366

0.65

3.1.2平流式沉淀池

利用悬浮颗粒的重力作用来分离固体颗粒的设备称为沉淀池。

平流式沉淀池是沉淀池的一种类型。

池体平面为矩形，进口和出口分设在池长的两端。

池的长宽比不小于4，有效水深一般不超过3m，池子的前部的污泥设计。

平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。

。

平流式沉淀池是沉淀池的一种类型。

池体平面为矩形，进口和出口分设在池长的两端。

池的长宽比不小于4，有效水深一般不超过3m，池子的前部的污泥设计。

平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。

图3.2平流式沉淀池

平流式沉淀池由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。

池体平面为矩形，进出口分别设在池子的两端，进口一般采用淹没进水孔，水由进水渠通过均匀分布的进水孔流入池体，进水孔后设有挡板，使水流均匀地分布在整个池宽的横断面；出口多采用溢流堰，以保证沉淀后的澄清水可沿池宽均匀地流入出水渠。

堰前设浮渣槽和挡板以截留水面浮渣。

水流部分是池的主体，池宽和池深要保证水流沿池的过水断面布水均匀，依设计流速缓慢而稳定地流过。

污泥斗用来积聚沉淀下来的污泥，多设在池前部的池底以下，斗底有排泥管，定期排泥。

平流式沉淀池是沉淀池的一种类型。

池体平面为矩形，进口和出口分设在池长的两端。

池的长宽比不小于4，有效水深一般不超过3m，池子的前部的污泥设计。

平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。

平流沉淀池是一个底面为长方形的钢筋混凝土或是砖砌的、用以进行混凝反应和沉淀处理的水池。

其特点是构造简单、造价较低、操作方便和净水效果稳定。

沉淀池选用平流式沉淀池如图3.2。

平流式沉淀池设计参数：

设计流量为：

Q=0.0625m3/min；

平均流速为：

V=0.06m/min；

沉淀时间为：

1.5h。

（1）池长：

（式3.3）

计算得：

L=5.4m。

（2）过水断面：

（式3.4）

计算得：

A=1.04

1.1m2。

取其宽L3=1m：

则H=1.1m。

L2取1m，则：

（式3.5）

计算得：

H2=1.79m≈1.8m。

3.2含硫废水处理工艺

3.2.1调节池

调节池指的是用以调节进、出水流量的构筑物作用：

对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。

无论是工业废水，还是城市污水和生活污水，水量水质在一日24小时内都有变化，一般认为，对大、中型城市污水处理厂而言，因其服务区域大，区域内住宅、商店、办公楼、机关等不同类型建筑物的排水变化规律不同，有互补作用，再加上污水管网对水量水质的均衡作用，所以城市污水处理厂不设调节池，调节池主要在工业废水处理站内作为均衡水量和水质的预处理构筑物而被大量应用。

调节池如图3.3，只用于调节水量。

这里取调节池的停留时间为6小时，安全系数取10%，所以其有效容积必须大于24.75m3。

图3.3调节池

取H=4m，D=3m：

V=28.3m3。

3.2.2曝气池

曝气池利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。

池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。

曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。

池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。

曝气方法：

主要有鼓风曝气和机械曝气。

（1）鼓风曝气又称压缩空气曝气,主要由曝气风机及专用曝气器组成。

采用这种方法的曝气池，多为长方形混凝土池，池内用隔墙分为几个单独进水的隔间，每一隔间又分成几条廊道。

污水入池后顺次在廊道内流动，至另一端排出。

空气是用空气压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中。

扩散装置有多孔管、固定螺旋曝气器、水射器和微孔扩散板等四种不同型式。

（2）机械曝气一般是利用装在曝气池内的机械叶轮转动，剧烈搅动池内废水，使空气中的氧溶入水中。

叶轮装在池内废水表面进行曝气的，称为表面曝气。

这种装置通过叶轮的提水作用，促使池内废水不断循环流动,不断更新气液接触面以增大吸氧量。

叶轮旋转时在周缘形成水跃，可有效地裹入空气；叶片后侧产生负压，可吸入空气，所以充气效果较好。

叶轮浸水深度和转速可以调节，以保证最佳效果。

典型的机械曝气池有圆形表面加速曝气池、标准型加速曝气池、IO型加速曝气池和方形加速曝气池等。

鼓风曝气和机械曝气两种方法有时也可联用，以提高充氧能力，这适用于有机物浓度较高的污水。

曝气池如图3.4：

图3.4曝气池

（1）曝气池的容积

（式3.6）

式中：

Ns—BOD—污泥负荷

；

Q—污水设计流量（m3/d）；

Sa—原污水的BOD5值（mg/L或kg/m3）；

X—曝气池内混合液悬浮固体浓度（MLSS）（mg/L或kg/m3）；

V—曝气池容积（m3）。

计算得：

V=715.94（m3）

720（m3）

根据综合考虑，这里的曝气池只是起氧化作用。

所以可不按上面方法计算，综合考虑后将曝气池的体积定位V=36（m3）。

（2）确定曝气池的尺寸

设2组曝气池，每池的容积V1为

（式3.7）

池深取0.5m，则每组曝气池的面积F1为

（式3.8）

池宽取0.75m，B：

H=0.75:

0.5=1.5，介于1～2之间，负荷规定。

池长L为

（式3.9）

设3廊道式曝气池，廊道长L1为

（式3.10）

L：

B=10.67,符合规定。

取超高0.5m则池高为

（式3.11）

3.3综合废水工艺计算

总水量Q=1800m3/d，COD=2260（mg/L），SS=121（mg/L），剩余的S2-，Gr3+已达到排放标准，故不做考虑。

3.3.1格栅的计算

进水中格栅如图3.5，是污水处理厂重要预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。

栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。

如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。

此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。

格栅栅条间隙拟定为25.00mm。

图3.5格栅

设计参数：

最大日流量：

Qmax=Qd=1800m3/d

过栅流速：

v=0.8m/s

格栅倾角：

δ=60°

栅前水深：

h=1.0m

格栅间隙宽度：

s=10mm

进水渠道宽度：

B1=0.25m

栅条间隙：

e=10.0mm

单位栅渣量：

ω1=0.03m3栅渣/103m3污水

栅条间隙数（n）为:

（式3.12）

栅槽有效宽度（

）:

（式3.13）

通过格栅的水头损失（h1）：

（式3.14）

式中：

h1—计算水头损失；

g—重力加速度；

K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；

ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关。

栅后槽总高度（H）：

H=h0+h1+h2=1.0+0.21+0.3=1.51m（式3.15）

h2—栅前渠超高，一般取0.3m

栅槽总长度（L）：

（式3.16）

式中：

L1—进水渠长m；

；（式3.17）

L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度m，

；（式3.18）

B1—进水渠道渠宽度；

α1—进水渠道展开角；

H1—栅前槽高m。

（式3.19）

栅渣量计算W:

每日栅渣量为:

（式3.20）

去除率如表3.1。

表3.1格栅去除率

工序名称

水质（mg/L）

COD

BOD5

SS

综合污水处理

进入工序量

2260

972

121

去除率

20%

10%

20%

剩余量

1808

875

97

3.3.2平流式沉淀池计算

平流式沉淀池是沉淀池的一种类型。

池体平面为矩形，进口和出口分设在池长的两端。

池的长宽比不小于4，有效水深一般不超过3m，池子的前部的污泥设计。

平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。

。

平流沉淀池是一个底面为长方形的钢筋混凝土或是砖砌的、用以进行混凝反应和沉淀处理的水池。

其特点是构造简单、造价较低、操作方便和净水效果稳定。

故选之，如图3.6。

采用平流式沉淀池设计计算：

（1）平流式沉淀池设计参数

设计流量：

Q=0.21m3/s

沉淀池水平流速：

v=3mm/s

沉淀时间：

T=1.5h

有效水深：

h2=2.0m

每池或每一单格的宽度：

b=3.5m

（2）设计计算

沉淀池长度：

（式3.21）

图3.6平流式沉淀池2

约取11m

沉淀区过水断面面积：

（式3.22）

由于沉淀池过水断面面积过大，所以建立两个沉淀池，一个沉淀池的面积为35m2

池宽：

（式3.23）

沉淀池的分格数：

（式3.24）

n取5个

校核长宽比：

（式3.25）

校核长深比：

（式3.26）

所以符合要求。

沉淀池总长度：

（式3.27）

池子总高度：

（式3.28）

其去除率如表3.2

表3.2沉淀池2去除率

工序名称

水质（mg/L）

COD

BOD5

SS

综合污水处理

进入工序量

1808

875

97

去除率

10%

10%

60%

剩余量

1628

788

39

污泥斗容积：

（式3.29）

3.3.3混凝气浮池计算

（1）设计说明

在经过前面构筑物的处理的出水中投加混凝剂，进入混凝气浮池分离，进一步降低有机物悬浮物的浓度，保证有良好的出水。

混凝气浮法分为加药反应和气浮两部分，加药反应通过添加合适的混凝剂和絮凝剂形成较大的絮体，再通入气浮分离设备后与大量密集的细气泡相互粘附，形成比重小于水的絮体，依靠浮力上浮到水面，而完成固液分离。

整个混凝气浮的工艺流程为将混凝剂通过定量投加的方式加入到原水中，经过水和药剂的快速均匀混合，然后进入气浮池进行固液分离，混凝气浮由混凝与气浮两个工艺组成。

①混凝工艺

向污水中投入某种化学药剂，使在水中难以沉淀的胶体状悬浮颗粒或乳状污染物失去稳定后，由于互相碰撞而聚集或聚合、搭接而形成较大的颗粒或絮状物，从而使污染物更易于自然下沉或上浮而被除去。

混凝剂可降低污水的浊度、色度，除去多种高分子物质、有机物、某些重金属毒物和放射性物质。

混凝剂的投加分为干投法和湿投法，本设计采用湿投法，相对于干投法，湿投法更容易与水充分混合，投量易于调节，且运行方便。

②气浮工艺

气浮过程中，细微气泡首先与水中的悬浮粒子相粘附，形成整体密度小于水的“气泡——颗粒”复合体，使悬浮粒子随气泡一起浮升到水面。

由于部分回流水加压气浮在工程实践中应用较多，并且节省能源、操作稳定、资源利用较充分，所以本次设计采用部分回流水加压气浮流程。