1000吨棉印染废水处理综合项目工程设计.doc
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1、摘 要本文重要简介了印染废水水质特性及各种解决技术,并以工程设计实例阐明了印染废水解决普通流程。对1000m3/d 印染废水采用水解酸化与接触氧化工艺进行解决,通过废水水解酸化反映,把难降解高分子物质转化为较小分子,从而改进废水可生化性,为接触氧化创造条件。设计中采用水解酸化和生物接触氧化相结合工艺,对调节池、沉砂池、水解酸化池、生物接触氧化池、二沉池等排序和规格进行设计和计算。通过此设计,废水可达到挂膜好,解决效果稳定,CODCr去除率在80%以上,多数状况下可以保证出水水质达标。设计实例采用了印染废水典型解决工艺:“水解酸化+生物接触氧化+混凝沉淀”办法。核心词:印染废水 水质特质 解决技
2、术 接触氧化 混凝沉淀Abstract The main introduction of this text prints and dye the water quality characteristic of the waste water and various kinds of treatment technology,and has explained the general procedure of printing and dyeing wastewater treatment with the engineering design instance. By hydrolytic
3、acidification and contact oxidation process to process on 1000m3/d of printing and dyeing wastewater,wastewater acidification reaction which change undegradable polymer material into smaller molecules,thereby improves the biodegradability of wastewater,and creates conditions for contact oxidation. D
4、esign uses the combination process of acidification,and biological contact oxidation and calcules for sort and specifications of balance tank,grit chamber,hydrolisis acidification pond, biological contact oxidation tank, secondary sedimentation tank, etc.;with this design, water can reach good hangi
5、ng film, stable treatment effect, CODCr removal rate above 80%,and in most cases can ensure water quality compliance. Design instance adopts print and dye model of the wastewater typical craft:method that hydrolize acid take + living beings exposed to and oxidize + mix and congeal and precipitate .K
6、eywords:printing and dyeing wastewater, character of water, treatment technology, hydrolize, oxidize, mix and precipitate目 录摘 要IABSTRACTII1绪 论11. 1 印染废水来源11. 2 重要污染物来源11. 3印染废水概况11. 4 印染废水水质及水量11. 5印染废水解决物理法31.6印染废水化学解决法41.7印染废水生物解决法52 工艺流程设计及构筑物计算72.1工程概述72.2设计资料72.3解决方案拟定72.3.1基本工艺路线拟定72.3.2重要预解决工
7、艺选取82.4印染废水解决工艺流程102.5解决构筑物设计计算122.5.1格栅设计122.5.2调节池设计132.5.3水解酸化池设计142.5.4生物接触氧化池设计152.5.5 二沉池设计172.5.6 机械絮凝池202.5.7污泥解决设计232.5.8污泥脱水间设计252.5.9 风机房设计262.6污水解决站平面布置和高程布置262.6.1 平面布置262.6.2 高程布置262.6.3 高程与平面布置图272.7 泵房设计272.7.1.集水间计算272.7.2.水泵总扬程计算273 总 结29致 谢31参照文献32 附图图1:平面布置图图2:高程图及工艺图图3:调节池图4:水解酸
8、化池图5:生物接触氧化池图6:二次沉淀池图7:竖流式污泥浓缩池1 绪 论 1. 1 印染废水来源 印染加工四个工序都要排出废水,预解决阶段(涉及烧毛、退浆、煮 炼、漂白、丝光等工序)要排出退浆废水、煮炼废水、漂白废水和丝光废水,染色工序排出染色废水,印花工序排出印花废水和皂液废水,整顿工序则排出整顿废水。印染废水是以上各类废水混合废水,或除漂白废水以外综合废水。1. 2 重要污染物来源印染废水中污染物质,重要来自纤维材料、纺织用桨和印染加工所使用染料、化学药剂、表面活性剂和各类整顿剂。1. 3印染废水概况印染行业是工业废水排放大户,据不完全记录,全国印染废水每天排放量为3106-4106m3。
9、印染废水具备水量大、有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点,属难解决工业废水。近年来由于化学纤维织物发展,仿真丝兴起和印染后整顿技术进步,使PVA浆料、人造丝碱解物(重要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水,其COD浓度也由本来数百mg/L上升到-3000mg/L,从而使原有生物解决系统COD去除率从70%下降到50%左右,甚至更低。老式生物解决工艺已受到严重挑战;老式化学沉淀和气浮法对此类印染废水COD去除率也仅为30%左右。因而开发经济有效印染废水解决技术日益成为当今环保行业关注课题。1. 4 印染废水水质及水量印染废水水质随采用纤维种类和加工工艺不
10、同而异,污染物组分差别很大。普通印染废水pH值为6-10,CODcr为400-1 000mg/L,BOD5为100-400 mg/L,SS为10 0-2 00mg/L,色度为100-400倍。但当印染工艺及采用纤维种类和加工工艺变化后,废水水质将有较大变化。如,当废水中具有涤纶仿真丝印染工序中产生碱减量废水时,废水CODcr将增大到2 000-3 000mg/L以上,BOD5增大到800mg/L以上,pH值达11.5 -12,并且废水水质随涤纶仿真丝印染碱减量废水加入量增大而恶化。当加入碱减量废水中CODcr量超过废水中CODcr量20%时,生化解决将很难适应。印染各工序排水状况普通是:(1)
11、退浆废水:水量较小,但污染物浓度高,其中具有各种浆料、浆料分解物、纤维屑、淀粉碱和各种助剂。废水呈碱性,pH值为12左右。上浆以淀粉为主(如棉布)退浆废水,其 COD、BOD值都很高,可生化性较好;上浆以聚乙烯醇(PVA)为主(如涤棉经纱)退浆废水,COD高而BOD低,废水可生化性较差。(2)煮炼废水:水量大,污染物浓度高,其中具有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、含氮化合物等,废水呈强碱性,水温高,呈褐色。(3)漂白废水:水量大,但污染较轻,其中具有残存漂白剂、少量醋酸、草酸、硫代硫酸钠等。(4)丝光废水:含碱量高,NaOH含量在3%-5%,多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH,因此丝
12、光废水普通很少排出,通过工艺多次重复使用最后排出废水仍呈强碱性,BOD、COD 、SS均较高。(5)染色废水:水量较大,水质随所用染料不同而不同,其中含浆料、染料、助剂、表面活性剂等,普通呈强碱性,色度很高,COD较BOD高得多,可生化性较差。(6)印花废水:水量较大,除印花过程废水外,还涉及印花后皂洗、水洗废水,污染物浓度较高,其中具有浆料、染料、助剂等,BOD、COD均较高。 (7)整顿废水:水量较小,其中具有纤维屑、树脂、油剂、浆料等。(8)碱减量废水:是涤纶仿真丝碱减量工序产生,重要含涤纶水解物对苯二甲酸、乙二醇等,其中对苯二甲酸含量高达75%。碱减量废水不但pH值高(普通12),并且
13、有机物浓度高,碱减量工序排放废水中CODcr可高达9万mg/L,高分子有机物及某些染料很难被生物降解,此种废水属高浓度难降解有机废水。当前,国内印染废水解决手段以生化法为主,有还将化学法与之串联。国外也是基本如此。由于近年来化纤织物发展和印染后整顿技术进步,使PVA浆料、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水,给解决增长了难度。原有生物解决系统大都由本来70%COD去除率下降到50%左右,甚至更低。色度去除是印染废水解决一大难题,旧生化法在脱色方面始终不能令人满意。此外,PVA等化学浆料导致COD占印染废水总COD比例相称大,但由于它们很难被普通微生物所运用而使其去除率只有20%-30%。
14、 针对上述问题,近年来国内外都开展了某些研究工作,重要是新生物解决工艺和高效专门细菌以及新型化学药剂摸索和应用研究。其中具备代表性有:厌氧好氧生物解决工艺、高效脱色菌和PVA降解菌筛选与应用研究、高效脱色混凝剂研制等。下面从物理法、化学法和生物法三个方面评述着手,简介当前印染废水解决办法及研究状况。1. 5印染废水解决物理法1.5.1 吸附法在物理解决法中应用最多是吸附法,这种办法是将活性炭、粘土等多孔物质粉末或颗粒与废水混合,或让废水通过由其颗粒状物构成滤床,使废水中污染物质被吸附在多孔物质表面上或被过滤除去。当前,国外重要采用活性炭吸附法(多半用于三级解决),该法对去除水中溶解性有机物非常
15、有效,但它不能去除水中胶体和疏水性染料,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备较好吸附性能。吸附解决使用吸附剂各种各样,工程中需考虑吸附剂对染料选取性,应依照废水水质来选取吸附剂。研究表白,在pH12印染废水中,用硅聚物(甲基氧)作吸附剂,阴离子染料去除率可达95%-100%。高岭土也是一种吸附剂,研究表白经长链有机阳离子解决,高岭土能有效地吸附废水中黄色直接染料。此外,国内也应用活性硅藻土和煤渣解决老式印染工艺废水,费用较低,脱色效果较好,其缺陷是泥渣产生量大,且进一步解决难度大。1.5.2 絮凝印染废水絮凝脱色技术,投资费用低,设备占地少,解决量大,是一种被普遍
16、采用脱色技术。如何选取高效絮凝剂和有效絮凝脱色工艺,则是该技术核心。印染废水絮凝脱色机制是以胶体化学DLVO理论为基本。就无机絮凝剂而言,是铁系、铝系等絮凝剂发生水解和聚合反映,生成高价聚羟阳离子,与水中胶体进行压缩双电层、电中和脱稳、吸附架桥并辅以沉淀物网捕、卷扫作用,沉淀去除生成粗大絮体,从而达到净水脱色目,对于有机高分子絮凝剂而言,除了电中和与架桥作用外,也许还存在类似化学反映成键絮凝机制。某些物质能与染料分子反映,掩蔽甚至打断染料亲水基团或破坏染料分子发色构造,减少染料分子水溶性,使其变为疏水性分子和离子。某些具备空轨道金属离子如Mg2+、Fe2+、Ca2+,能接受孤对电子,能与具有孤
17、对电子染料分子络合生成构造复杂大分子,使染料分子具备胶体性质而易被絮凝除去。FeSO4絮凝机制除了电中和及压缩双电层外,还被普遍以为与络合沉降作用关于,即Fe2+能与染料分子中(NH2、-NR2、-OH)等基团络合,使染料分子溶解性发生变化。用FeSO4对活性染料废水做脱色实验,当用代号为NTA-1NTA-6微生物絮凝剂解决印染废水时,发现Ca2+有增进絮凝物生成和加大沉降速度作用,相信这也与Ca2+络合伙用关于。在含水溶性阴离子染料废水中添加镁盐,由于Mg2+对对-COOH-、-OH有很强亲和能力,在碱性条件下形成化学絮凝以达到脱色目,某些有机分子也可与染料分子形成络合物达到减少染料分子水溶
18、性目,如带长链阳离子表面活性剂2-十二烷基二甲基氯化吡啶对含磺酸基团水溶性染料废水。近年来发现氧化亦会增进絮凝,其机制在于有机分子在氧化剂作用下产生一含阳离子染料印染废水,以铁系、铝系为代表无机絮凝剂对脱色基本无效,由于这些无机絮凝剂水解生成聚阳离子与水体中复杂染料阳离子具备同种电荷,由于同性相斥因素,凡靠阳离子聚沉作用进行絮凝脱色絮凝剂,对阳离子染料都自然无能为力。阳离子染料发色很深,色泽浓艳,脱色较困难。如果能将水中染料阳离子通过某种方式转化为阴离子或中性分子,则可用无机絮凝剂除去。据报导,国外采用射线辐射-絮凝工艺,大大提高了对阳离子染料去除率。无论氧化,还是射线-絮凝工艺,都是将阳离子
19、染料变为中性或阴性,再进一步解决而获得好脱色效果。基于染料染色机理絮凝脱色机制开发或选取分子构造和空间形态与某一特定纤维构造与空间形态相似脱色剂,则该脱色剂对能染上此种纤维染料均具备强亲和力,染料分子能染上该脱色剂并生成沉淀,从而将染料分子从水中脱除。1.6印染废水化学解决法1.6.1混凝法 重要有混凝沉淀法和混凝气浮法,所采用混凝剂多半以铝盐或铁盐为主,其中以碱式氯化铝(PAC)架桥吸附性能较好,而以硫酸亚铁价格为最低。近年来,国外采用高分子混凝剂者日益增长,且有取代无机混凝剂之势,但在国内因价格因素,使用高分子混凝剂者还不多见。据报道,弱阴离子性高分子混凝剂使用范畴最广,若与硫酸铝合用,则
20、可发挥更好效果。混凝法重要长处是工艺流程简朴、操作管理以便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高;缺陷是运营费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料解决效果差。1.6.2 氧化法臭氧氧化法在国外应用较多。研究表白,臭氧用量为0.886gO3/g染料时,淡褐色染料废水脱色率达80%;研究还发现,持续运转所需臭氧量高于间歇运营所需臭氧量,而反映器内安装隔板,可减少臭氧用量16.7% 。因而,运用臭氧氧化脱色,宜设计成间歇运营反映器,并可考虑在其中安装隔板。臭氧氧化法对多数染料能获得良好脱色效果,但对硫化、还原、涂料等不溶于水染料脱色效果较差。从国内外运营经验和成果看,该法脱色效果好,
21、但耗电多,大规模推广应用有一定困难。光氧化法解决印染废水脱色效率较高,但设备投资和电耗尚有待进一步减少。1.6.3 电解法电解对解决含酸性染料印染废水有较好解决效果,脱色率为50%-70%,但对颜色深、CODcr高废水解决效果较差。对染料电化学性能研究表白,各类染料在电解解决时其CODcr去除率大小顺序为:硫化染料、还原染料酸性染料、活性染料中性染料、直接染料阳离子染料。当前这种办法正在推广应用。1.7印染废水生物解决法70年代以来,国内对印染废水以生物解决为主,占80%以上,尤以好氧生物解决法占绝大多数。从既有状况看,国内印染废水生物解决法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数。此外,鼓风曝气活
22、性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用,生物流化床尚处在实验性应用阶段。但由于生物对色度去除率不高,普通在50%左右,因此当出水色度规定较高时,需辅以物理或化学解决。好氧生物解决对BOD去除效果明显,普通可达80%左右,但色度和COD去除率不高,特别如PVA等化学浆料、表面活性剂、溶剂及匹布碱减量技术广泛应用,不但使印染废水COD 达到-3000mg/L,并且BOD/COD也由本来0.4-0.5下降到0.2如下,单纯好氧生物解决难度越来越大,出水难以达标;此外,好氧法高运营费用及剩余污泥解决或处置问题从来是废水解决领域没有解决好一种难题。据资料报道,普通污泥解决或处置费用占整个污水厂
23、费用50%-70%(国外),在国内也占40%左右。由于上述因素,印染废水厌氧生物解决技术开始受到人们注重,探求高效、低耗、投资省印染废水解决新技术已日显重要。厌氧重要解决构筑物是厌氧罐,Fukunaga N.等人对老式消化罐作了改造,在罐内装填固定微生物,重要是专性产碱杆菌属。染料中偶氮基因、三苯甲烷基因以及单氮基因聚合物,都能通过厌氧分解,普通在中温条件下进行(37),水力停留时间6h,重要含甲基红染料污水颜色能完全去除。有研究表白厌氧解决丝绸印染废水,在HRT1.0-1.1d,COD 去除率74%-82%,脱色率分别为:黑色51%、紫红色94%、玫瑰红96%、茄紫30%、大红55%。用UA
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