毕业设计(论文印染废水处理工艺设计.doc
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1、苏州科技学院本科生毕业设计(论文)印染废水处理工艺设计摘 要 水解酸化生物接触氧化联合处理工艺处理高浓度纺织印染废水,是被实践证明了的切实可行的方法。该工艺与常规的纺织印染废水处理工艺相比,占地面积小,操作费用低,运行稳定。没此外,由于生物膜附着在填料上,在沉淀池中污泥沉淀量少,能较好地去除废水中的有机污染物,处理后的出水水质能稳定地达到国家一级排放标准。综述了印染废水治理技术研究现状,介绍了各方法的特点及其在印染废水处理中的应用,为印染废水处理方法的选择提供了有价值的依据。针对生物技术在印染废水处理工艺中的应用,分别从好氧、厌氧和好氧厌氧三个方面进行了阐述,并列举了目前这三类生物处理技术的一
2、些最新发展工艺。对全国印染行业的废水排放情况进行分析总结,在此基础上提出合理的治理工艺,通过混凝沉淀、酸化水解、好氧生化等工艺进行治理,出水水质稳定达到国家纺织染整工业水污染物排放标准(GB 4287-1992)一级标准。结合实例分析治理工艺的可行性及应用推广,提出了完善该工艺的前景。关键词 印染废水;水解酸化3000t/d wasterwater treatmentAbstractHydrolysis acidification-biological contact oxidation process is applied to treat textile-dyeing wastewater
3、,This process is proved to be one of the new water treatment processes.The performance is stable,and its operation cost and used field area is less than that of conventional treatment process.Besides,due to the food chains of the biofilm attached on the carrier,there is no sludge settled in final se
4、tting tank.This process is proved to be effective for organic pollutant removal,and the effluent quality ,This paper reviews the current status of researches on dye wastewater treating technology,introduces the features of various dye wastewater treating methods and their applications,and provides v
5、alued reference for choosing dye wastewater treatment method. The application of biotechnology to the treatment of printing and dyeing wastewater in three aspects:Aerobic process,anaerobic process and aerobic-anaerobic process are illustrated.The wastewater release of the national printing and dyein
6、g industry was en studied,then a suitable disposal technics was brought forward.Through the coagulation and deposition,acidification and hydrolysis,aerobic biochemical treatment,the(released) water steadily meets the first grade of the waste release standard(GB 4287-1992) of national fabric dyeing i
7、ndustry.Based on the example,the possibility and application magnification of disposal was analyzed,and the perfect prospect of the(technics) was forecasteKeywords Hydrolysis; acidificatioII苏州科技学院本科生毕业设计(论文)目 录1 绪 论12 印染废水概述22.1废水理化性质22.2废水水质分类32.3 废水常规处理工艺53 设计说明书103.1 工程概况103.2 设计原则及依据113.3 废水来源及水
8、质、水量分析113.4 废水处理工艺介绍及分析123.5主要处理单元处理效率一览表183.6 主要构筑物介绍及其设备193.7附属构筑物213.8 工程投资概算223.9经济分析244设计计算书264.1 格栅264.2 调节池274.3 水解酸化池284.4竖流式沉淀池314.5生物接触氧化池324.6混凝反应池344.7沉淀池尺寸确定374.8污泥浓缩池394.9清水池40410 高程计算405污水处理厂总平面布置43结论44致谢45参考文献46附录A 外文参考文献(译文)附录B 外文参考文献(原文)1 绪 论随着工业化进程的不断深入,全球性环境污染日益破坏着地球生物圈几亿年来所形成的生态
9、平衡,并对人类自身的生存环境构成了严重威胁。由于逐年加重的环境压力,世界各国纷纷制定各自的环保法律、法规和采取不同的措施,我国政府对环境问题也予以高度重视,并向国际社会全球性环境保护公约做出了自己的承诺。我国是纺织印染的第一大国,而纺织印染行业又是工业废水排放的大户,约占整个工业废水排放量的35。据不完全统计,我国印染废水排放量约为每天300400万t,印染厂每加工100m织物会产生35t废水,由此而造成的生态破坏及经济损失是不可估量的,因而要实现印染行业的可持续发展,必须首先解决印染行业的污染问题。仿制印染行业废水的主要来源是印染废水,其废水的量大,色度高,成分复杂,废水中含有染料、浆料、助
10、剂、纤维杂质及无机盐等,是目前我国较难处理的工业废水之一。虽然我国印染废水的治理工作起步较早,但由于印染废水的复杂性和特殊性,目前还没有只有一种方法就能对印染废水中的有害物质进行完全的去除,一般均要几种方法联合作用。在我国的工业废水中,印染废水占有重要的地位,国内一般的印染厂每加工一吨织物要耗水200300m3,其中80-90%成为废水排出。造成的生态及经济损失是不可计量的,所以解决印染水污染问题势在必行。2 印染废水概述2.1废水理化性质印染废水水质由于染料、辅料和生产工艺不同有一定差异,但仍有一些共同的特点,表2-1为印染废水的主要特性:表2-1 印染废水的主要特性理化参数相关特性BOD5
11、在200-800mg/l,该数据除了与原料有关外,还与生产过程中水的循环使用有关,用较少的水则有较高的BOD5,通常平均在300-500mg/LCODCr在800-1200mg/L,平均在1000mg/LBOD5/CODBOD5与CODCr之比越小表示废水不易用生物处理,值越高表示较容易受生物降解,一般染整废水将BOD5/CODCr值调 至0.4-0.5之间以利生物处理,可降低运行费用油脂及润滑油油脂及润滑油在纤维素纤维织造过程中含量较少,大约为40mg/L,而在羊毛纤维上在较高温度染整废水的温度有精练、漂白、染色过程而决定,一般平均为60-70颜色染整废水的颜色由于染料、染料种类、形态不同以
12、及产品用不同染料混合而成,则色泽也不同,一般为800-15000APHA色度硫化物0含量平均为0.1mg/L金属含量平均为0.11mg/L,主要来自染料,而选用的染料的不同,差异很大酚的含量平均为0.05mg/L,因选用的助剂不同,差异也较大2.2废水水质分类2.2.1不同印染工序来源的有害物质和废水水质不同印染厂如棉染厂、毛纺厂、丝绸厂、亚麻厂等的生产工序不同,废水水质也不尽相同。一般在印染加工的四个阶段中,预处理阶段(包括烧毛、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,整理工序。各阶段废水中含有诸如染料
13、、浆料、浆料分解物、纤维、酸碱类、漂白剂、树脂、油剂、果胶、蜡质、无机盐等多种污染物,印染废水是以上各类废水的混合废水,或除漂白废水以外的综合废水。但印染废水主要的来源还是染色废水,其中含有染料、助剂、微量有毒物和表面活性剂等。印染各工序废水水质一般如表2-2:表2-2 不同工序中产生的废水性质废水种类废水特性退浆废水退浆是用化学药剂将织物上所带浆料水解形成可溶性物质,然后除去。其水量较小,但污染物浓度高,含有各种浆料、浆料分解物、淀粉碱和各种助剂,使废水呈碱性,CODCr和BOD5都很高煮炼废水水量大,污染物浓度高,其中含有纤维素、果酸、蜡质、油脂、碱、表面活性剂、漂白剂、少量醋酸、草酸等漂
14、白废水漂白是去除棉、麻纤维上的天然色素,使纤维变白。其废水水量大,但污染较轻丝光废水含碱量高,NaOH含量在3%-5%,多数印染厂通过蒸发浓缩回收NaOH,所以丝光废水一般很少排出,其pH值高达12-13,CODCr、BOD5和SS都较高染色废水水量较大,水质随所用染料的不同而复杂多边,其中含有浆料、染料等,废水一般呈碱性,色度很高。对于硫化和还原染料的染色废水,pH值可达10以上。CODCr较高,BOD5值较低,可生化性较差印花废水水量较大,污染物浓度高,废水中除含有染料、助剂外,还含有大量的浆料。CODCr和BOD5均较高整理废水通常含有树脂、油剂、纤维屑和浆料等。由于水量,对整个废水的水
15、质影响较小2.2.2 印染废水的水质及污染物来源印染废水中的污染物质,主要来自于纤维材料、纺织用桨和印染加工所使用的染料、化学药剂及印染助剂。(1)纤维材料。纺织用纤维材料主要有棉、毛、麻、丝和化学纤维。除化学纤维含杂质较少外,其他纤维都含有大量杂质。原棉含杂质约10%,主要是植物脂肪、棉蜡、含氮物质、果胶质,色素、棉籽壳及杆茎上的有机物等;原毛杂质超过60%,主要是植物砂土、草剂、羊脂、羊汗尿等;生丝含胶和少量油脂、色素等杂质约为20%;原麻所含杂质种类与棉相似,但含量略高,约为25%-30%;化学纤维较纯净,只是在制造过程加入的油剂,如矿物油、乳化剂、润滑剂和抗静电剂等,常用聚乙烯衍生物、
16、聚乙二醇脂肪酸醇衍生物等。(2) 主要助剂。染料是染整加工时排出废水中影响最大的物质,不同的纤维的织物使用不同的染料,表2-4为各类印染厂常用染料和助剂。表2-4 常用染料化学试剂工序使用化学品上浆可溶性淀粉,或合成龙胶,或海藻酸钠,或羧甲基纤维素(CMC),或聚乙烯醇(PVA)退浆淀粉分解酶、NaOH、NaBrO2、H2O2煮炼Na2CO3、NaOH、NaHCO3、多聚磷酸钠漂白NaClO、NaClO2、H2O2、过醋酸、NaBO34H2O、K3MnO4、Na2S2O4、Na2S2O3、NaHSO3、乙酸、甲酸、草酸、H2SO4丝光NaOH、H2SO4、醋酸印染 直接染料、Na2CO3、Na
17、2SO4、NaCl、表面活性剂 还原染料、NaOH、Na2S2O4、Na2SO4、K2Cr2O7、H2O2、乙酸、红油、平平加 纳夫妥染料、乙醇、NaOH、Na2CO3、NaCl、HCl、醋酸钠、NaNO2、表面活性剂 硫化染料、Na2S、Na2CO3、NaHS、NaCl、Na2SO4、K2Cr2O7、H2O2 活性染料、NaOH、Na3PO4、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO4、尿素、表面活性剂 酸性染料、Na2SO4、(NH4)2SO4、醋酸铵、H2SO4、醋酸钠、丹宁酸、酒石酸氧锑钾、苯酚、间苯二酚、表面活性剂 酸性媒染染料、醋酸、Na2SO4、K2Cr2O7、Na2CO3、丹宁酸
18、、表面活性剂 金属络合染料、H2SO4、醋酸钠、(NH4)2SO4、Na2SO4、表面活性剂2.3 废水常规处理工艺印染废水因其色度高、组分复杂,直到目前仍是工业废水治理中的难题之一。其处理方法常见的有物理化学处理法、化学处理法及生物处理法等。2.3.1物理化学处理法印染废水脱色和难降解染料的去除常用物化法,表2-5为印染废水处理的主要物理化学方法。表2-5 印染废水处理的主要物理化学方法方法简要介绍主要优缺点吸附法吸附法是利用多孔性固体吸附剂如活性炭、硅聚物、高岭土吸附废水中的染料的方法,不同的吸附剂对染料吸附有选择性,目前主要采用活性炭吸附法此法适用于可溶性染料,不需要设备投资,COD、B
19、OD去除效果也不错,但活性炭吸附后再生困难,故成本高,且对某些大分子染料吸附力不够。此外国内还有应用活性硅藻土和煤渣处理传统印染工艺废水,费用较低,脱色效果较好,但缺点是泥渣产生量大且处理困难超滤法超滤是利用一定的流体压力推动力和孔径在20-200A的半透膜实现高分子和低分子的分离。超滤过程的本质是一种筛滤过程,膜表面的孔隙大小是主要的控制因素此法只能处理所含染料分子粒径较大的印染废水。优点是不会产生副作用,可以使水循环使用混凝沉淀或气浮法印染废水中的分散染料、硫化染料、还原染料等憎水性染料分子的分子量大,在水中以悬浮物或胶态存在,易被脱稳絮凝除去。镁盐絮凝剂在碱性条件下可处理含水溶性阴离子染
20、料废水。应用最广泛的絮凝剂还是铝盐絮凝剂,主要有硫酸铝、氯化铝、明矾、聚合氯化铝、聚合硅酸铝类等采用无机、有机化学絮凝剂,如碱式氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)等,其水解产生的胶体吸附染料,适用于难溶及不溶性染料,其原料来源广泛,制备简单,投资少,经济实用,对COD、BOD去除率也较高,但会产生化学污泥的二次污染,色度去除率也不尽如人意。铁盐絮凝剂效果不错,但铁离子使用时对设备有强腐蚀性,调制和加药设备必须考虑用耐腐蚀材料电解法电化学法是废水处理中的电解质在直流电的作用下发生电化学反应的过程。废水中的污染物在阳极被氧化,在阴极被还原,或者与电极反应产物作用,转化为无害成分被分离除去它是一
21、种简单、经济、有效的方法。在电解时使用可溶性阳极(铁、铝等),使其产生、等离子,经水解聚合成絮凝剂,从而达到去除印染废水中BOD、COD、色度的效果化学氧化法化学氧化法分为空气氧化法、氯氧化法及臭氧氧化法等,是印染废水脱色处理的主要方法。其机理是利用氧化剂将染料不饱和的发色基团打破而脱色。常见的有组合法和催化氧化法等。充分利用氧化剂的氧化性能,脱色效果好,但是对COD去除效率不是很高,而且容易引入其他化学物质2.3.2 生物处理法印染废水有机物的去除主要用生物法,表2-6为印染废水处理的主要生物处理方法:表2-6 印染废水处理的主要生物处理方法方法简要介绍主要优缺点活性污泥活性污泥法既能分解有
22、机物质,又能去除部分色素,还可以小量调节pH值,运转效率高而费用低,出水水质好,因而被广泛采用。活性污泥法对于BOD5的去除率一般可以达到40%-60%,脱色能力为30%-50%适合于有机物浓度高及BOD较高的印染废水。但是,活性污泥法去除COD不完全,脱色效果也不理想,还有污泥膨胀现象发生,引起出水水质波动,甚至系统运转中断生物膜法生物膜法避免了活性污泥法容易引起污泥膨胀,导致净化后水质不稳定的缺点。生物膜法的食物链比活性污泥法长,生物相也比活性污泥法更丰富。其中,大量的丝状菌对碳源要求较高,反应灵敏具有较强的吸附分解有机物的能力。因而,生物膜法对印染废水的脱色作用也较活性污泥法高,一般而言
23、,BOD5的去除率为85%-95%,COD的去除率为40%-60%,脱色率为50%-60%生物膜法和活性污泥法同样存在的问题,即COD和色度的去除率不高,处理系统出水不能达到规定的排放标准,如果通过延长曝气时间和停留时间,不但增加了建设造价,而且并不是所有的该类废水都能够达到预期的处理效果。另外,随着合成纤维工业和化学工业的发展,纺织原料大量采用人造纤维,这些染料、浆料及助剂的BOD5/COD值变得越来越小,即越来越难以生物降解,使得印染废水水质变得更复杂、更多变、更难以生物降解厌氧与好氧生物处理相结合厌氧与好氧生物处理相结合就是将厌氧与好氧工艺串联起来,协同处理印染废水。在这里,厌氧处理已不
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