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华北水利水电大学课程设计华北水利水电大学第1章概述1.1设计题目4000m3/d棉纺染整废水处理工艺初步设计1.2设计目的通过本次课程设计，进一步消化工业废水处理工程所学内容，并使学习的知识系统化，培养运用所学理论知识进行初步工程设计的能力。通过设计了解工程设计的内容、方法、步骤，培养确定工业废水处理工程的设计方案、进行设计计算、绘制工程图纸、使用技术资料、编写设计说明书的能力。1.3设计任务某印染有限公司主要经营家用纺织品，产生污水的工序有棉纺的轧卷、煮炼、退浆、染色等工序，分别排放含有浆料、烧碱、双氧水(次氯酸钠)、渗透剂、淀粉酶、染料、食盐、保险粉、碱剂等物质的废水。设计处理水量为4000m3/d。年有效工作日300天，三班制生产，8小时/班。出水执行《纺织染整工业污染物排放标准》（GB4287—1992）Ⅰ级标准，并通过当地环保部门审批。进水水质和出水水质标准如表所示：项目指标CODCrmg/LBOD5mg/L悬浮物mg/L氨氮mg/L总磷mg/L色度倍pH进水800400400＜10＜130012出水1002570151407华北水利水电大学根据印染废水的特点及相关资料进行棉纺染整废水处理工艺初步设计，具体内容有：1、污水处理工艺设计；2、污水处理构筑物设计；3、污泥处理构筑物设计。1.4设计成果1、设计说明书一份；2、计算书一份；3、设计图纸A2图2张以上，包括高程图和平面布置图1.5原始资料1、进水水量：4000m3/d。2、进水水质：该染整有限公司废水主要来自生产过程中的棉纺的扎卷、前整理煮炼废水、退浆、染色等工段，分别排放含有浆料、烧碱、双氧水(次氯酸钠)、渗透剂、淀粉酶、染料、食盐、保险粉、碱剂等物质的废水。排水水质状况为：COD=800mg/LBOD5=400mg/LSS=400mg/L色度=300pH=123、排放标准：出水水质达到《纺织染整工业废水排放标准》（GB4278-1992）规定的一级排放标准。纺织染整工业污染物排放标准》（GB4287—1992）Ⅰ级标准1.6设计参考文献及资料1.《环境工程设计手册》第三编项目指标CODCrmg/LBOD5mg/L悬浮物mg/L氨氮mg/L总磷mg/L色度倍pH出水1002570151406~9华北水利水电大学2.《水污染控制工程》（高等教育出版社高廷耀编著）3.《水处理工程典型设计实例》（化学工业出版社）4.《污水处理工艺及工程方案设计》（中国建筑工业出版社）5.《纺织染整废水处理技术及工程实例》（化学工业出版社陈季华主编）6.《纺织染整工业废水治理工程技术规范》国家环保部编第2章棉纺染整工艺产污分析该厂生产废水主要来自前处理及染色两个工序，前处理一般包括退浆、煮炼、等2.1产污分析及废水性质2.1.1退浆退浆一般是用化学药剂将织物上所携带的浆料去除（毛、丝绸无此步骤），使纤维更好的与染亲和，同时也可以去除织物纤维中部分天然杂质，一般采用碱法退浆。退浆废水水量少，但污染严重，是染整废水有机物的重要来源。棉及棉纺织、机织产品在制成织物时，为使丝线光滑，并提高其强度和耐磨性能，需对线纱进行上浆。而在织物染色前，为使纤维和染料更好的亲和合，又需将织物上华北水利水电大学的浆料退掉，产生退浆废水。退浆废水有一定的粘性、且呈碱性、有机污染物含量随浆料品种而异，一般都较高。退浆废水棉织物上的浆料和纤维本身的部分杂质在漂染前必须去除。退浆废水一般占废水总量的15％左右，污染物约占总量的一半。退浆废水是碱性的有机废水，含有各种浆料分解物、纤维屑、酸和酶等污染物，废水呈淡黄色。退浆废水的污染程度和性质视浆料的种类而异：过去多用天然淀粉浆料，淀粉浆料的BOD5／CODcr值为0.3～0.5；目前使用较多的化学浆料(如PVA)的BOD5／CODcr值为0.1左右；近年来改性淀粉逐渐有取代化学浆料的趋势，改性淀粉的可生化降解性非常好，BOD5／CODcr值为0.5～0.8。2.1.2煮练煮炼是将织物在浓碱液中蒸煮，以去除退浆后残留在织物上分子量较大的天然杂质（蜡状物质、果胶和油脂），并时织物具有较好的吸水性。便于印染过程中染料的吸附与扩散。煮练液主要是烧碱，并投加硅酸钠或亚硫酸氢钠等助剂作为表面活性剂。煮练液一般为黑褐色，PH很高，有机污染物浓度高，达到数千mg/L.2.1.3染色纯棉或棉混纺织物染色生产工艺：水↓烧水↓烧水↓烧水↓助剂↓碱↓碱↓碱↓染料坯布→烧毛→退浆→→煮炼→→丝光→→→染色→漂洗→整理→成品染色是将织物从染液浸泡、穿过，使织物染上所需颜色。染液是将染料和各种助剂按照一定剂量在水中混合而配置成的。纯棉织物是在常温下染色,染色过程中一定量染料上染到织物上，剩余染料则排放到废水中。使用的助剂是为促使染料更好地上染到织物上，并增强染色的牢度，创造一个好的染色环境。染色中使用的各类助剂最终几乎全部残留在染色残液及其后的漂洗水中。因此染色排放的废水含有一定量染色残液，与印花相比，污染物浓度较高。棉织物棉及棉混纺活性染料还原染料可溶性还原染料直接染料染料涂料硫化染料不溶性偶氮染料分散染料（涤纶）烧碱氧化剂匀染剂助剂渗透剂整理剂柔软剂增白剂树脂整理剂华北水利水电大学织物染色所用染料主要为：活性染料，使用的助剂主要有：烧碱、纯碱、硫酸、食盐、表面活性剂、匀染剂等。.2.2废水特点废水成分复杂、水质水量变化大；有机物浓度高、色度深，碱性高；废水中除含有残余染料、助剂外还含有一定量的浆料。第3章废水的处理方案和工艺流程确定根据产污分析和废水特点，并结合《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（HJ471-2009）来确定处理方案和工艺流程。3.1纺织染整工业废水治理工程技术规范（HJ471-2009)技术规范（HJ471-2009）第6章废水处理工艺设计3.1.1工艺选择原则(6.1)6.1.1在工艺设计前，应对废水的水质、水量及变化规律进行全面调查，并进行必要的分析试验。6.1.2染整废水处理应采用生物处理为主、物化处理为辅的综合处理工艺。6.1.3工艺路线的选择应根据废水的水质特征、处理后水的去向、排放标准，并进行技术经济比较后确定。6.1.4应考虑当地的自然条件选择工艺。环境温度低的北方地区，不宜采用生物滤池或生物转盘等生物膜技术；地下水位高、地质条件差的场所，一般不宜选用构筑物深度较大、施工难度较高的工艺。3.1.2各类染整废水的处理工艺(6.2)6.2.1棉及棉混纺染整废水可选用以下处理工艺。（1）混合废水处理工艺：格栅—pH调整—调节池—水解酸化—好氧生物处华北水利水电大学理—物化处理。（2）废水分质处理工艺：煮练、退浆等高浓度废水经厌氧或水解酸化后再与其他废水混合处理；碱减量的废碱液经碱回收再利用后再与其他废水混合处理。6.2.2毛染整废水宜采用的处理工艺为：格栅—调节池—水解酸化—好氧生物处理。洗毛废水应先回收羊毛脂再采用厌氧生物处理＋好氧生物处理，然后混入染整废水合并处理或进入城镇污水处理厂。6.2.3丝绸染整废水宜采用的处理工艺为：格栅—调节池—水解酸化—好氧生物处理。绢纺精炼废水宜采用的处理工艺为：格栅—凉水池（可回收热量）—调节池—厌氧生物处理—好氧生物处理。缫丝废水应先回收丝胶等有价值物质再进行处理，处理工艺：格栅、栅网—调节池—好氧生物处理6HJ471—2009—沉淀或气浮。6.2.4麻染整废水处理根据生物脱胶废水、化学脱胶废水、洗麻废水的水质水量以及与染整废水混合后的实际水质，宜采用的处理工艺为：格栅—沉沙池—pH调整—厌氧生物处理—水解酸化—好氧生物处理—物化处理—生物滤池。若麻脱胶废水比例较高，则应单独进行厌氧生物处理或者物化处理后再与染整废水混合处理。6.2.5涤纶为主的化纤染整废水可选用以下处理工艺：（1）对含碱减量的涤纶染整废水：格栅—pH调整—调节池—物化处理—好氧生物处理。其中，碱华北水利水电大学减量废水应先收对苯二甲酸再混入染整废水。（2）对涤纶染色废水：格栅—pH调整—调节池—好氧生物处理—物化处理。6.2.6蜡染工艺过程中应减少尿素用量。由于废水中污染物浓度较高，且含氮量也较高，通常采用水解酸化＋具有脱氮功能的兼氧、好氧生物处理工艺，具体参数应通过试验确定。6.2.7采用磷酸盐助剂时，工艺过程中产生的废水应单独进行化学除磷，如进行氢氧化钙（石灰水）沉淀等。6.2.8当要求执行特别排放限值时，应进行深度处理。3.2依据《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（HJ471-2009)确定污水处理方案通常印染废水的处理方法有：物理法、化学法、生物法等。其中物理法处理效果较差；化学法所需投加药剂量大，但投资占地省；生物法是一种较为普遍的处理方法。目前，国内外对印染废水以生物处理为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占大多数。而随着染料浆料的成分日益复杂，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标。此外，好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。由于上述原因印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视。而随着废水排放标准要求越来越严格，单独的生物处理难以达到排放要求。结合实际情况，采用生物处理为主，再辅以化学处理技术，组成一个完整的综合治理流程，既保留了生物处理方法可去除较大量有机污染物和一定颜色的能力、且基本稳定的特点又发挥了物理化学法去除颜色和剩余有机污染物能力的特点，而且运行成本相对较低。本设计采用厌氧水解酸化处理技术作为好氧生物处理工艺的预处理，共同组成厌氧水解——好氧的生物处理——混凝沉淀工艺。好氧生物处理方法主要有A/O法、生物接触氧化法。水解酸化——A/O工艺——混凝沉淀：废水经调节池进入水解酸化池，水解池中接触填料。由于废水中含有染料等难降解的物质，且色泽较深，在水解酸化华北水利水电大学池中，利用厌氧型兼性细菌和厌氧菌，将废水中高分子化合物断链成低分子链，复杂的有机物转变为简单的有机物，从而改善后续的好氧生化处理条件。实践表明，水解酸化处理单元对活性染料废水具有较好的脱色作用。厌氧—好氧处理工艺，它在传统的活性污泥法好氧池前段设置了缺氧池，是微生物在缺氧、好氧状态下交替操作进行微生物筛选，经筛选的微生物不但可有效去除废水中的有机物，而且抑制了丝状菌的繁殖，可避免污泥膨胀现象。在生化处理后串联混凝沉淀物化处理系统，可进一步脱色和去除水中的COD，以确保处理水水质达标排放。水解酸化——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，同时有效降解废水中的表面活性剂，较好的控制后续好氧工艺中产生的泡沫问题。经水解酸化器处理后的出水进入接触氧化池。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分悬浮生长于水中，兼有活性污泥和生物滤池的特点。废水经水解和接触氧化处理后采用混凝沉淀工艺进一步去除色度和降低废水中的COD值。A/O法与接触氧化池在BOD去除率大致相同的情况下，前者BOD体积负荷可高5倍，所需处理时间只有后者的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（水力冲击负荷及有机浓度冲击负荷）的适应力强。维护管理方便，工艺操作简便，基建费用低。由于微生物是附着在填料上形成生物膜，生物膜的剥落与增长可以自动保持平衡，所以无需回流污泥，运转十分方便。其污泥产量远低于活性污泥法。延时曝气——混凝沉淀：可以得到高质量的出水，混凝剂投量小设备简单污泥量较小，但流程复杂，占地面积大，基建和运行费用较高。综上所述，并结合纺织染整工业废水治理工程技术规范（HJ471-2009)中6.2.1确定方案为厌氧水解酸化——生物接触氧化——混凝沉淀。3.3污水处理工艺流程3.3.1具体工艺流程如下：华北水利水电大学混凝沉淀池污泥脱水上层滤液调节池污泥外运竖流沉淀池污泥浓缩池剩余污泥初沉池接触氧化池滤液筛网格栅鼓风机泵房水解酸化池污泥回流华北水利水电大学3.3.2工艺流程说明1.首先废水先通过格栅去除较大的悬浮物和漂浮物，然后再通过具有清洗功能的滤网设备，因为废水