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1500m3每天印染废水处理工艺
设计:.
某纺织印染企业废水处理方案设计
1总论
纺织印染行业是工业废水排放大户,据估算,全国每天排放的废水量
约(3-4)×106m3,且废水中有机物浓度高,成分复杂,色度深,pH变
化大,水质水量变化大,属较难处理工业废水。
某企业拟新建以***纶本色纱为主的棉化纤纺织及印染精加工项目。根
据《建设项目管理条例》和《环境保护法》之规定,环保设施的建设
应与主体工程“三同时”。受该企业委托,我们提出了该项目的废水
处理方案,按本方案进行建设后,可确保废水的达标排放,能极大地
减轻该项目外排废水对某县的不利影响。
①《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92。
②《室外排水设计规范》GBJ14-87。
③《建筑给排水设计规范》GBJ15-87。
④国家相关法律、法规。
⑤委托方提供的有关资料。
⑥其它同类企业废水处理设施竣工验收监测数据等。
①本设计严格执行国家有关法规、规范,环境保护的各项规定,污水
2:.
3:.
故废水中BOD浓度很高,是整个印染废水中BOD的主要来源,使废
55
水中B/C比较高,,适宜生化,但随着科技的进步,印
染厂所用浆料逐步被CAM/PVA所代替,从而使废水中BOD下降,COD
5cr
升高,废水的可生化性降低。
②煮炼废水
煮炼工序是为了去除织物所含蜡质、果胶、油剂和机油等杂质,使用
的化学药剂以烧碱和表面活性剂为主,此部分废水量大,碱性强,
COD、BOD高,是印染废水中主要的有机污染源。
cr5
③漂白废水
漂白主要是利用氧原子氧化织物中的着色基团,达到织物增白的目
的,漂白废水中一般有机物含量较低,使用的漂白剂多为双氧水。
④染色废水
染色工艺是本项目的支柱工艺,在此过程中,使用直接、分散等染料
和各种助剂,从而使染色工艺成为复杂工艺,也使染色废水水质呈现
出复杂多样性。一般而言,染色废水碱性强,色泽深,对人体器官刺
激大,BOD、CODcr浓度高,废水中所含各种染料、表面活性剂和各
5
种助剂是印染废水中最大的有机物污染源。
⑤漂洗废水
其中含有纤维屑、树脂、油剂、浆料、表面活性剂、甲醛等。
①废水的水质水量
4:.
废水量1300m3/d
COD1000-1200mg/l
SS200-300mg/l
色度600-800倍
PH8-10
BOD300mg/l
②废水处理后排放标准
根据《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92中的一级排放标
准。
COD≤100mg/l
SS70mg/l
色度≤40倍(稀释倍数)
pH6-9
(幅宽914mm)
BOD25mg/l
3工艺流程
该企业废水COD高,色度大,PH值高,悬浮物多并不易直接生化处
理,因此采用水解酸化+接触氧化+混凝沉淀,并与物理、化学法串联
的方法处理该废水。
根据上述处理工艺分析,确定工艺流程图如图
5:.
工艺流程图
①印染废水首先通过格栅,用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物,以
减轻后续处理构筑物的负荷,用来去除那些可能堵塞水泵机组管道阀
门的较粗大的悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的装置。
②纺织印染厂由于其特有的生产过程,造成废水排放的间断性和多边
性,是排出的废水的水质和水量有很大的变化。而废水处理设备都是
按一定的水质和水量标准设计的,要求均匀进水,特别对生物处理设
备更为重要。为了保证处理设备的正常运行,在废水进入处理设备之
前,必须预先进行调节。
③印染废水中含有大量的溶解度较好的环状有机物,其生物处理效果
一般,因此选择酸化水解工艺。酸化水解工艺利用水解和产酸菌的反
应,将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子
物质、去除易降解有机物,提高污水的可生化性,减少污泥产量,使
污水更适宜于后续的好氧处理。
④生物接触氧化也称淹没式生物滤池,其反应器内设置填料,经过充
6:.
氧的废水与长满生物膜的填料相接触,在生物膜的作用下,大部分有
机物被消耗,废水得到净化。
⑤废水悬浮物较高及色度较深,因此选择混凝沉淀,去除悬浮物和色
度,使出水的水质指标相对稳定。这里选用竖流式沉淀池,其排泥简
单,管理方便,占地面积小。
⑥对于还有少量颜色的废水很难通过混凝沉淀及生物处理脱色,为保
险起见,在生物处理后增加化学氧化系统。
4构筑物的设计与计算
印染废水约为1300t/d,设计处理规模为1500t/d。
Q
1500
污水的平均流量Q=i==
平均
243600243600
设计流量:Q==
取流量总变化系数为:K==
Q
最大设计流量:
Qmax=Kz×Q=×==125m3/h
①格栅间隙数
Qmaxsin≈18
n
bhv
Qmax—
α—格栅安装倾角60o
7:.
h—
b—栅条间隙宽度取10mm
υ—
②格栅的建筑宽度B
取栅条宽度S=,则栅槽宽度B=S(n1)bn
B=(18-1)+×18=
进水渠宽度B
1
B=max==
1
③栅前扩大段
B
L21(m)
1o
2tan2tan20
1
α—渐宽部分的展开角,一般采用20o。
1
④栅后收缩段
L=×L=(m)
21
⑤通过格栅的水头损失h,m
1
h=hk
10
v2sinS4
h,()3
0
2gb
式中:h--设计水头损失,m
1
h--计算水头损失,m
0
g--重力加速度,m/s2
k--系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3。
ξ--阻力系数,与栅条断面形状有关;设栅条断面为锐边矩形断
8:.
面,β=。
S4k
hhk()3v2sin
10
b2g
()3sin60o3
=(m)
⑥栅后槽总高度H
H=h+h+h=++=(m)
12
h—栅前水深
h—格栅的水头损失
1
h—栅前渠道超高,—
2
⑦格栅的总长度L
H
LLL1
12tan
式中:L—栅前扩大段
1
L—栅后收缩段
2
H——栅前渠道深度,Hhh
112
L(m)
tan600
⑧每日栅渣量W,m3/d
Q•W86400
Wmax1(m3/d)
K1000
Z
式中,W—为栅渣量,,那么
86400
W=(m3/d)<(m3/d),所以手动清渣。
1000
9:.
格栅水力计算示意图
⑨格栅机的选型
参考《给水排水设计手册》,选择NC-300式格栅除污机,其安装
倾角为60°,进水流速<1m/s,栅条净距5~20mm。
为了调节水质,在调节池底部设置搅拌装置,常用的两种方式是
空气搅拌和机械搅拌,这里采用穿孔空气搅拌,:1。
池型为矩形。废水停留时间t=8h。
1池体积算
①.调节池有效体积V
V=Qmax×t=125m3/h×8h=1000m3
10:.
②.调节池尺寸
设计调节池平面尺寸为矩形,有效水深为5米,则面积F
F=V/h=1000m3/5m=200m2
设池宽B=10m,池长L=F/B=200/10=20m,
保护高h=,则池总高度H=h+h=5+=
11
调节池尺寸:L×B×H=20m×10m×
2布气管设置
①.空气量D
D=DQ=×1500=5250m3/d==
0
式中D——每立方米污水需氧量,
0
②.空气干管直径d
d=(4D/v)1/2=[4×/(×12)]1/2=,取80mm。
v:拟定管内气体流速
校核管内气体流速
v=4D/d2=4×/(×)=
在范围10~15m/s内,满足规范要求。
③.支管直径d
1
空气干管连接两支管,通过每根支管的空气量q
q=D/2==
则支管直径
d=(4q/v)1/2=[4×/(×6)]1/2=,取80mm
11
校核支管流速
11:.
v‘=4q/d2=4×/(×)=
11
在范围5~10m/s内,满足规范要求。
④.穿孔管直径d
2
沿支管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管,靠近穿孔管的两侧池壁
各留1m,则穿孔管的间距数为(L-2×1)/2=(20-2)/2=9,穿孔管的
个数n=(9+1)×2×2=40。
每根支管上连有20根穿孔管,通过每根穿孔管的空气量q,
1
q=q/20==
1
则穿孔管直径d=(4q/v)1/2=[4×/(×8)]1/2≈,
212
取15mm
校核流速
v‘=4q/d2=4×/(×)=
212
在范围5~10m/s内。
⑤.孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45°处,并交错排列,孔眼间
距b=50mm,孔径=3mm,每根穿孔管长l=2m,那么孔眼数
m=l/b+1=2/+1=41个。
孔眼流速v=4q/2m=4×/(××41)=,
31
符合5~10m/s的流速要求。
3鼓风机的选型
①空气管DN=80mm时,风管的沿程阻力h
1
h=iL
1TP
12:.
式中i——单位管长阻力,查《给水排水设计手册》第一册
L——风管长度,m
——温度为20℃时,
T
——
P
风管的局部阻力
h=v2/2g
2
式中——局部阻力系数,查《给水排水设计手册》第一册
v——风管中平均空气流速,m/s
——空气密度,kg/m3
②空气管DN=15mm时,风管的沿程阻力h
1
h=iL
3TP
式中i——单位管长阻力,查《给水排水设计手册》第一册,
L——风管长度,m
——温度为20℃时,
T
——
P
风管的局部阻力
h=v2/2g
4
式中——局部阻力系数,查《给水排水设计手册》第一册
v——风管中平均空气流速,m/s
——空气密度,kg/m3
③风机所需风压为h+h+h+h=H。
1234
综合以上计算,,风压HKPa。
13:.
×103m3/d,风压HKPa进行风机选型,查《给水排水设
计手册》11册,选SSR型罗茨鼓风机,型号为SSR—150
表3-1SR型罗茨鼓风机规格性能
型号口径转速风量压力轴功功率生产
Ar/minm3/minkP率KwKw厂
a
章丘
SSR-
机厂
4加酸中和
废水呈碱性主要是由生产过程中投加的NaOH引起的,原水PH值为
8-10(取10计算),即:[OH-]=10-4mol/l
加酸量Ns为Ns=Nz×a×k
=(125×103)l/h×10-4mol/l×(40×10-3)kg/mol××
=
其中Ns——酸总耗量,kg/h;
Nz——废水含碱量,kg/h;
a——酸性药剂比耗量,
k——反应不均匀系数,~
配置好的硫酸直接从贮酸槽泵入调配槽,经阀门控制流入调节池反
应。
14:.
出水
检
查
孔
B
检
查
孔
进水DN100进气管
L
h1
H
h
布气管布气管
调节池图
选用QW150-300I污水泵,其流量为200-250m3/h,扬程为10-13m,
转速为980r/min,效率为75%,功率为22kw,电压为380v。
V=Qt=125×6=750m3
max
其中:Q最大设计流量(m3/h)
max————
15:.
t——停留时间,本设计采用6h。
:
h=vt=×6=9m
v——池内水的上升流速,~,
F=V/h=750/9=,取84m2
设池宽B=6m,则池长L=F/B=84/6=14m,,则
水解酸化池尺寸:L×B×H=14m×6m×
①配水方式
本设计采用大阻力配水系统,为了配水均匀一般对称布置,各支管出
水口向下距池底约20cm,位于所服务面积的中心。
查《曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例》其设计参数如下:
管式大阻力配水系统设计参数表
~﹪~﹪
~~12mm
~~30mm
②干管管径的设计计算
Qmax=
,则干管横切面积为:
A=Qmax/v==
管径D=(4A/)1/2=(4×)1/2=
1
16:.
由《给排水设计手册》第一册选用DN=200mm的钢管
校核干管流速:A=D2/4=×=
1
v‘=Q/A==,~,符合要
1max
求。
③布水支管的设计计算
,支管的间距数
n=L/=14/=≈47个,则支管数n=2×(47-1)=92根
每根支管的进口流量q=Q/n==,支管流速
max
v=
2
则D=(4q/v)1/2=[4×/(×)]1/2=,取
22
D=16mm
2
校核支管流速:v‘=4q/D2=4×/(×)=,
22
~,符合要求。
④出水孔的设计计算
一般孔径为9~12mm,本设计选取孔径10mm的出水孔。出水孔沿
配水支管中心线两侧向下交叉布置,从管的横截断面看两侧出水孔的
夹角为45°。又因为水解酸化池的横截面积为6×14=84m2,去开孔
﹪,则孔眼总面积S=84×﹪=。配水孔眼d=10mm,
所以单孔眼的面积为S=d2/4=×=×10-5m2,所以孔
1
/(×10-5)=2140个,每个管子上的孔眼数是
17:.
2140/92=24个。
填料填料
H
布水管
9m
水解酸化池图
1填料的选择
结合实际情况,选取孔径为25mm的的玻璃钢蜂窝填料,其块体
规格为800×800×230mm,﹪,比表面积为158m2/m3,
。(参考《污水处理构筑物设计与计算》玻璃钢蜂窝填料
规格表)
2安装
蜂窝状填料采用格栅支架安装,在氧化池底部设置拼装式格栅,
以支持填料。格栅用厚度为4~6mm的扁钢焊接而成,为便于搬动、
安装和拆卸,每块单元格栅尺寸为500mm~1000mm。
3池体的设计计算
18:.
(1)设计概述
生物接触氧化池的容积一般按BOD的容积负荷或接触氧化的时间计
算,并且相互核对以确定填料容积。
(2)设计计算
①.池子有效容积V
V=Q(La-Lt)/M
则V=1500×(-)/=275m³;
式中:Q--设计流量Q=1500m³/d
La--进水BOD5La=(250~300)mg/L,取300mg/L;
Lt--出水BOD5Lt≤25mg/L;
M--容积负荷M=/(m³·d),BOD≤~
5
/(m3·d),/(m3·d)
②.池子总面积F
F=V/h,则F=275/3=㎡,取92㎡
0
h--为填料高度,一般h=3m;
00
③.氧化池总高度H
H=h+h+h+(m-l)h+h,则H=3+++(3-1)×+=;
01234
h--;
1
h--;
2
h-;
3-
h-配水区高,与曝气设备有关,;
4-
m--填料层数取3(层);
19:.
④.氧化池的尺寸
氧化池半径r=(F/)1/2=(92/)1/2=
氧化池的尺寸R×H=×
⑤.理论接触时间t
t=24Fh/Q,则t=24×92×3/1500=;
0
⑥.污水在池内的实际停留时间:
t‘=F(H-h)/Q=6×15×(-)/125=
1
⑦.所需空气量D
D=D。Q,且D。=20:1,则D=1500×20=30000m³/d;
⑧.曝气系统
生物接触氧化池图
20:.
结合实际情况,对比分析常用混凝剂,选用聚合***化铝(PAC)。其
特点是:碱化度比其他铝盐铁盐混凝剂低,对设备腐蚀较小混凝效率
高耗药量少絮体大而重,沉淀快。聚合***化铝受温度影响小,适用于
各类水质。
配制方式选用机械搅拌。对于混凝剂的投加采用湿投法,湿投法中应
用最多的是重力投加。即利用重力作用,将药液压入水中,操作简单,
投加安全可靠。
①混凝时间T取20min,混凝池有效容积:
V=QT/n60=125×20/(1×60)=42m3
max
其中Q——最大设计水量,m3/h。Q=125m3/h
maxmax
n——池子座数,1
②混凝池分为两格,每格尺寸L×B=×,总长L=5m。
1
③混凝池水深:H=V/A=42/(2××)=
,。
④混凝池尺寸L×B×H=5m××
⑤混凝池分格隔墙上过水孔道上下交错布置,每格设一台搅拌设备。
为加强搅拌设备,于池子周壁设四块固定挡板。
①叶轮直径取池宽的80﹪,。叶轮桨板中心点线速度采用:
v=,v=;桨板长度取l=(桨板长度与叶轮直径之
12
21:.
比l/D==);桨板宽度取b=,每根轴上桨板数8块,内
外侧各4块。
旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为8××/(×
5)=﹪
四块固定挡板宽××。其面积于絮凝池过水断面积之比
为4××/(×5)=﹪
﹪+﹪=﹪,小于25﹪的要
求。
②叶轮桨板中心点旋转直径D
0
D=[(1000-440)/2+440]×2=1440mm=
0
叶轮转速分别为
n=60v/D=60×/(×)=;w=
1101
n=60v/D=60×/(×)=;w=
2202
桨板宽厂比b/l=<1,查阻力系数
表3-4阻力系数
~大于
b/l小于11~~~18
1018
==/2g=×1000/(2×)=56
桨板旋转时克服水的阻力所耗功率:
第一格外侧桨板:
22:.
N’=yklw3(r4-r4)/408=4×56××
01121
(14-)/408=
第一格内侧桨板:
N”=4×56××(-)/408=
01
第一格搅拌轴功率:
N=N’+N”=+=
010101
同理,
③设两台搅拌设备合用一台电动机,则混凝池所耗总功率为
N=+=
0
电动机功率(取=,=):N=/(×)=
12
混凝反应池
(1)中心管面积f
沉淀池的最大水量Qmax=
f=Qmax/v=()/()=
0
23:.
其中:Qmax——最大设计流量,m3/s
v——中心管内流速,不大于30mm/s,取30mm/s。
0
(2)中心管直径d
0
d=(4f/)1/2=(4×)1/2=
0
(3)中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h
3
h=Qmax/vd=/(×××)=
311
~,符合要求。
其中v——污水由中心管喇叭口语反射板之间的缝隙流出的速度,取
1
v=
1
d——喇叭口直径,d=
110
(4)沉淀部分有效断面积F
F=Qmax/kv=/(×)=43m2
z
v——污水在沉淀池中的流速,/(m2h),则
v=/(m2h)/3600=
(5)沉淀池直径D
D=[4(F+f)/]1/2=[4×(43+)/]1/2=,取8m。
(6)沉淀池有效水深h,停留时间t为2h,则
2
h=vt=×2×3600=,采用3m
2
D/h=8/3=﹤3,满足要求。
(7)沉淀部分所需总容积:
沉淀池进水ssC=170mg/l,出水ssC=70mg/l,污泥含水率P=%,
120
停留时间T=2h
24:.
V=Q(C-C)/[p(1-P)]
120
=1500×103×(170-70)×10-6/(1000×)
=30m3/d
(8)圆截锥部分容积V
贮泥斗倾角取45°,圆截锥体下底直径2m,R=D/2,则:
h=(R-r)tg45°=(4-1)tg45°=3m
5
V=h(R2+Rr+r2)/3=×3×(42+4×1+12)/3=66m3>30m3符合要
15
求。
其中R——圆截锥上部半径
r——圆截锥下部半径
h——圆截锥部分的高度
5
(9)沉淀池总高度H
,则
14
H=h+h+h+h+h=+3+++3=,取7m。
12345
(10)排泥方式
选择重力排泥,其排泥浓度高、排泥均匀无干扰且排泥管不易堵
塞。﹪,性质与水相近,
故排泥管采用300mm。
25Evaluatio