纺织印染废水处理工程方案设计一、概述
纺织印染行业是工业中用水量较大的行业。根据1999年统计,全国国有纺织企业用水量为60.6亿m3,其中新鲜用水量(取水量)为34.1亿m3。印染废水是印染厂、毛纺厂、针织厂等对纤维材料进行加工而产生的各种废水的总和,印染废水水量大、色度深、碱性强、有机污染物含量高且组份复杂,并含有少量毒物,同时其水质水量变化大。
二、设计资料
产天数340天,生产及生活废水原水水质见下表。
项目
| 原水水质
| Mg/L
| T/a
| pH
| 7.2~11
|
| COD
| 2291
| 610.29
| SS
| 603.6
| 160.79
| 硫化物
| 113
| 30.1
| 氨氮
| 4.33
| 1.15
| 色度
| 128~512
|
| 所需达到的排放标准:COD≤100mg/L,色度≤40,
SS≤70mg/L,氨氮≤10mg/L
BOD5≤25mg/L,硫化物≤1.0mg/L
pH=6~9
三、处理方案的确定
印染废水处理工艺以生化法处理为主,常常与物理、化学法串联,才能取得较好的处理效果。对于易生物降解的印染废水,可采用好氧生物处理。对于难降解的印染废水,可采用厌氧(水解酸化)——好氧处理工艺,水解酸化主要是提高印染废水的可生化性。
根据设计资料,由于BOD /COD小于0.3,因此,初步确定的处理工艺为:
水解酸化——生物接触氧化——生物炭工艺机理
该废水处理工艺将高色度的染色原液、蒸煮废液、漂洗废水采用分流排出。因前两股废水水量小,有机物浓度高,将它们分别进行中和调节和预处理后再排入总调节池,与漂洗废水一起成为混合废水进行水解酸化——生物接触氧化——生物炭处理。漂洗废水水量大,占总废水的绝大部分,其有机物污染浓度比染色、蒸煮废液低得多。具体的处理工艺流程为:
染色原液
经预处理后出水
蒸煮废液
漂洗废水
混凝剂
排放
排放
四、主要处理构筑物设计参数
1格栅
格栅是一种简单的过滤设备,也是常用的拦污设备。一般置于进水渠道上或泵站集水池的进口处,主要去除无水中较大的悬浮或漂浮物,以减轻后续水处理负荷,以防止其后处理构筑物的管道、阀门、水泵、仪表等的堵塞;此外还可以达到处理污水的作用,格栅每天截流的固体物质量占污水中悬浮固体质量的1/10左右,因此不可忽视其作用。
由于该种废水中会含有一定的纤维杂质和悬浮物等,因此选用格栅来拦截这些物质。具体计算如下:
1.1 栅条间隙数:
设计栅前水深为h=0.4mm,过栅流速为v=0.9m/s,栅条间隙宽b=0.02m/s,安装倾角 = 。
1.2 栅槽宽度
B=S(n-1)+bn=0.01 (2-1)+2 0.02=0.05m
由于n及B较小定制这种格栅不经济,故可选规格格栅FH型格栅。
技术参数设备B=500mm,有效格栅宽度为340mm,栅前流速v=0.8m/s,过栅流速v=0.9m/s,b=0.02m, = ,槽宽为600mm,S=0.01m, =0.96
槽深:
n=0.4+0.111+0.3=0.811m
每日栅渣量,设ss去除率为35%,栅渣容重960kg/m3
2调节池
一般工企业排出的废水,水质、水量、酸碱度或温度等水质指标随排水时间大幅度波动,中小型工厂的水质水量的波动更大。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行,絮对废水的水量和水质进行调解。一般来说,调节池具有下列作用:
1. 减少或防止冲击负荷对设备的不理影响;
2. 使酸性废水和碱性废水得到中和,使处理过程中pH值保持稳定;
3. 调节水温;
4. 当处理设备发生故障时,可起到临时的事故贮水池的作用;
5. 集水作用,调节来水量和抽水量之间的不平衡,避免水泵启动过分频繁。
为了保证后续的构筑物有较为稳定的水质水量和适宜微生物的pH值,采用调节沉淀池。
已知:设计流量Q=41.7 m3/h,停留时间T=5.0 h,采用穿孔管空气搅拌,气水比为4:1
2.1调节池有效容积
V=QT=41.7 5.0=208.5 m3
2.2调节池尺寸
调节池平面形状为矩形,其有效水深采用h2=2.5m,调节池面积为:
F=V/ h2=208.5/2.5=83.4 m2
池宽B取6.0 m,则池长为
L=F/B=83.4/6.0=13.9 m
保护高h1=0.6m
池总高H=0.6+2.5=3.1 m
2.3空气管计算
在调节池内布置曝气管,气水比为4:1,空气量为Q=41.7 4=0.046 m3/s。利用气体的搅拌作用使来水均匀混合,同时达到预曝气的作用。
空气总管D1取75mm,管内流速V1为
V1= = =10.4m/s
V1在10~15m/s范围内,满足规范要求
空气支管D2:共设4根支管,每根支管的空气流量q为:
q= = =0.0115m3/s
支管内空气流速V2应在5~10m/s范围内,选V2=6m/s,则支管管径D2为
D2= = =0.0494m=49.4mm
取D2=50mm,则V2= =5.86m/s
穿孔径D3:每根支管连接两根穿孔管,则每根穿孔管的空气流量为
q1=0.00575m3/s,取V3=10m/s
D3= =0.027m.取D3=30mm.则V3为
V3= =8.14m/s
2.4孔眼计算
孔眼开于穿孔管底部与垂直中心线成45º处,并交错排列,孔眼间距b=100mm,孔径Ф=4mm,穿孔管长一般为4m,孔眼数m=74个,则孔眼流速v为
V= = =6.19m/s
3催化氧化池的计算
在中性或弱酸性的条件下加入少量的催化剂及助催化剂进行曝气,S2-迅速被氧化成SO42-;如果去0.2 106g/l钴盐作催化剂,曝气3小时,S2-的去除率达到99%。
取停留时间HRT=3h
有效容积:
V=Q HRT= =125m3
取有效水深H=2m,池宽B=2.5m,池长L= =25m
L/B=25/2.5=10≥10,符合要求。
气水比为2:1,气量为1.4m3/min。
采用穿孔管曝气,孔口向下。孔口直径为5mm;设孔口间距为200mm;曝气池管间距为2.5m。
孔口流速:
v= =11.0m/s>10m/s, 符合要求。
4. 真空过滤机房
废水进入真空过滤机房,通过微滤机将靛蓝染料分离。色度的去除率为85%,出水色度为58.75。真空过滤机的选择略。机房的尺寸10m 5m 3m。
5. 集水提升泵站
取5min的水量,故集水池有效容积为3.47m3,取则B l H=1.86 1.86 1.0m3 取超高0.3m。
水泵的安装尺寸及选型略。
6.生物接触氧化池
水力停留时间4—8h,气水比:15~20:1,填料高度3~3.6 m
6.1氧化池有效容积
V=QT=41.7 5=208.5 m3
6.2每个氧化池面积
F= = =8.69 m2,氧化池平面尺寸采用3 m 3 m=9 m2
6.3校核接触时间
T=nFH/Q=8 9 3/41.7=5.2h合格
6.4氧化池高度
H0=H+h1+h2+mh3+h4
H0—滤池总高;
h1—滤池超高,取0.6m;
h2—填料上水深,取0.5m;
h3—填料层间隙高,取0.3m;
h4—配水配气高度,取0.5m;
m—填料层数,取3;
滤池总高: H0=H+h1+h2+mh3+h4=3+0.6+0.5+0.3 3+0.5=5.5m
6.5填料与安装
采用直径为25mm塑料蜂窝填料,分三层,每层填料高1m,所需填料容积为
V1=8 9 3=216m3
6.6需气量计算
取气水比为15:1
需气量 D=D0Q=15 1000/24=625m3/h
7平流式沉淀池计算
表面负荷q=2.0~3.0m3/m2h,停留时间1.5~2.0h
7.1池总表面积
A=Qmax/q=1000/(24 2.5)=16.67m3
表面负荷q=2.5m3/m2h
7.2沉淀区有效水深
取沉淀时间t=2.0h
有效水深h2=qt=2.5 2.0=5m
7.3沉淀区的有效容积
V0=Ah2=16.67 5=83.35m3
7.4池长
取水平流速v=1.93mm/s
池长L=3.6vt=3.6 1.93 2.0=13.90m
7.5池总宽度
B=A/L=16.67/13.90=1.2m
取L=14m;B=1m
7.6校核长宽比
L/B=14/1=14>4 符合要求。
7.7污泥区所需容积
V= = =2.13m3
T—两次清除污泥间隔时间,取2h;
—污泥容重,取1t/m3;
P—污泥含水率,取96%。
7.8污泥斗的容积
采用单斗式。
V1=h5(B2+b2+Bb)/3
h5=(B-b)tg /2=(2-0.4)
tg /2=1.39m
V1=h5(B2+b2+Bb)/3=1.39 (22+0.42+2 0.4)/3=2.30m3
7.9污泥斗以上梯形部分面积
L1=11+0.3=11.3m,
L2=2m
h6=(L1-L2)i=(11.3-2) 0.01=0.093, i为池底坡度,取0.01。
V2=(L1+L2)h6B/2=(11.3+2) 0.093 2/2=1.24m3
7.10污泥斗梯形部分总面积
V1+V2=2.30+1.24=3.54m3>2.13m3
7.11池总高度
H=h1+h2+h3+h4
h1—超高,取0.3m;
h3—缓冲高度,取0.5m;
h4=h5+h6=1.39+0.093=2.483m
H=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.5+2.483=6.283m
8 集水提升泵站
取5min的水量,故集水池有效容积为3.47m3,取则B l H=1.86 1.86 1.0m3 取超高0.3m。水泵的安装尺寸及选型略。
9接触氧化池29.1滤池的有效容积(即滤料的体积)
取容积负荷M=1.80kgCOD/m3d
有效容积 V= = =141.52m3
9.2 滤池的总面积
F=V/H=141.52/3=47.17m2
取滤料层的总高度H=3m
9.3 滤池的座数
每座滤池的面积为f=24m3,取方形结构,边长为4.9m。
滤池的座数: n=F/f=47.17/24=2
9.4 校核接触时间
滤池的有效接触时间T=24fnH/Q=24 24 2 3/1000=3.46h>2h,符合要求。
9.5滤池的总高度
H0=H+h1+h2+mh3+h4
H0—滤池总高;
h1—滤池超高,取0.6m;
h2—填料上水深,取0.5m;
h3—填料层间隙高,取0.3m;
h4—配水配气高度,取0.5m;
m—填料层数,取3;
滤池总高: H0=H+h1+h2+mh3+h4=3+0.6+0.5+0.3 3+0.5=5.5m
9.6需气量的计算
取气水比为15:1
需气量 D=D0Q=15 1000/24=625m3/h
10. 辐流沉淀池
10.1 沉淀区水面面积
F=Qmax/q=1000/(1.0 24)=41.67m3
q—表面负荷,取1.0m3/(m2h)
10.2 池直径
D= = =7.29m
10.3 沉淀区域有效水深
h2=qt=1.0 1.5=1.5m
t—沉淀时间,取1.5h
10.4 沉淀部分有效容积
V1=Fh2=41.67 1.5=62.51m3
10.5 污泥区所需容积
V2= = =0.53m3
10.6 污泥斗容积
V3=h5 (r12+r22+r1r2)/3
r1—污泥斗上部半径,取0.4m;
r2—污泥斗下部半径,取0.2m。
h5—污泥斗高度,h5=(r1-r2)tg =(0.4-0.2) tg =0.35m
V3=h5 (r12+r22+r1r2)/3=0.35 (0.42+0.22+0.4 0.2)/3=0.08m3
10.7 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积
V4=h4 (R2+r12+Rr1)/3
R—池半径,R=D/2=7.29/2=3.65m
h4=(R-r1)i=(3.65-0.4) 0.08=0.26m,i为池底坡度,取0.08。
V4=h4 (R2+r12+Rr1)/3=0.26 3.14 (3.652+0.42+3.65 0.4)/3=4.07m3
10.8 贮泥区体积
V=V3+V4=0.08+4.07=4.15m3>0.53m3
10.9 污泥区的高度
H=h1+h2+h3+h4+h5
h1—超高,取0.3m;
h2—有效水深1.5m;
h3—缓冲层高度,取0.5m;
h4—圆锥体高度,h4=0.26m;
h5—污泥斗高度,h5=0.35m。
H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.5+0.5+0.26+0.35=2.91m
11 污泥压缩机房
污泥压缩机房的尺寸10m 5m 3m,污泥压缩机房的选型略
五、工程概算
设该废水处理展有人员9人,其中行政负责人,技术负责人和化验员各一人,生产操作人员6名,分为三班制。每人工资按10000元/年计算,福利提取工资的10%计算,年需员工工资M1=9.9万元
电费M2:设年耗电7.2万kWh,每千瓦时按0.45元计,年需电费M2=3.24万元;
药剂费M3:年耗绿矾按40顿计,每顿按1700元计,年需药剂费M3=6.8万元;
折旧费M4:工程总投资设为160万元,年折旧按3%计,年需折旧费M4=4.8万元;
年运行费用为M=M1+M2+M3+M4=24.74万元
每顿水运行费用为0.76元。
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