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摘要
隨著國民經濟的快速發(fā)展，我國的印染業(yè)也進入了高速發(fā)展期，設備和技術水平明顯提升，生產工藝和設備不斷更新?lián)Q代，印染企業(yè)尤其是民營印染企業(yè)發(fā)展十分迅速。但是，印染行業(yè)生產過程中排放的“三廢”，尤其是廢水治理不當將會對環(huán)境造成嚴重污染，廢水排放量大，廢水中的污染物為有機好氧物質、色度、堿及硫化物等，對水體自然景觀產生嚴重的損害。設計的原則是通過廢水綜合治理工程的建設達到保護環(huán)境、保護水資源、改善投資環(huán)境及旅游環(huán)境、保持企業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的。采取近遠期結合的方針,充分發(fā)揮建設項目的社會效益、環(huán)境效益和經濟效益。選擇先進、技術經濟合理的處理工藝技術,為工程方案的盡早實施,為廢水處理廠的建設和運行創(chuàng)造良好的條件。
對于印染廢水的處理工藝，要求在高效節(jié)能，簡便易行和經濟效益等各方面進行考慮，各種處理方法進行比較，最終選擇先通過混凝沉淀反應去除大量的懸浮物和色度；然后進入接觸氧化池，經過充足的曝氣，由好氧微生物降廢水中的有機物降解至既定的濃度。再經過二沉池可確保達到排放標準。
本畢業(yè)設計主要是用混凝沉淀和生物接觸氧化法來處理排放出來的印染廢水，該廢水的處理條件是設計日排放量為3000m3/d。
關鍵詞：印染廢水，混凝沉淀，生物接觸氧化法
Abstract
Along with the national economy fast development, our country printing industry also entered has high speed sent the exhibition period, the equipment and the technical level obvious promotion, the production craft and the equipment unceasing renewal, the printing enterprise privately operated printing enterprise develops in particular extremely rapidly. But, in the printing profession production process discharges "the three wastes", in particular waste water government not when will be able to cause the serious pollution to the environment, in view of the fact that has gone to the unit practice, just will meet this unit to need to design the water disposal plant to process the printing waste water which this factory will discharge, therefore chose this topic to design, conformed to the reality. The design principle is achieves the protection environment, the protection water resources, the improvement investment environment and the traveling environment, the maintenance enterprise sustainable development goal through the waste water comprehensive program of public order project construction. Adopts the near forward union the policy, Full display items of basic construction social efficiency, environment benefit and economic efficiency. Advanced chooses, the technical economy reasonable processing craft technology, for project plan as soon as possible implementation, for waste water processing factory construction and movement creation good condition.
For the treating process of wastewater treatment, it calls for considering at toward highly active energy conservation，simple and straightforward and economic benefit wait in all directions, different kinds of processing method proceed compare.ultimately select priority through the medium of coagulating sedimentation reaction removal substantive suspended matter and chroma； for into consideration Organic matter degradation solstice vested strength among then ingress contact oxidation pond，transit ample aeration，by aerobe drop waste water.Repass the Secondary Sedimentation Tanks it is enough to meet the national standards.
The printing and dyeing wastewater is discharged by the factory is treated by
目錄
1.緒論 1
1.1 設計背景 1
1.2 印染廢水的特點 1
1.3 印染廢水的來源及各類紡織印染廢水的特征 1
1.4 印染廢水治理的研究現(xiàn)狀及動態(tài) 2
2 設計規(guī)模與水質 4
2.1處理的廢水量 4
2.2 廢水水質 4
2.3 出水要求 4
2.4 設計依據(jù)、原則 4
2.4.1 設計依據(jù) 4
2.4.2 設計原則 5
3 工藝流程選擇與說明 6
3.1 工藝選擇 6
3.1.1水解酸化+好氧生化工藝試驗流程的確定 6
3.1.2水解酸化工藝機理 7
3.1.3好氧工藝機理 8
3.2 工藝流程圖 11
3.3 工藝流程說明 11
3.4 工藝可行性 13
3.5 廢水在各工序的水質及預期的去除率 13
3.6 工藝特點 14
4 工藝設計計算 15
4.1 格柵 15
4.1.1 格柵的間隙數(shù)量n 15
4.1.2 格柵的建筑寬度. 16
4.1.3 柵后槽的總高度h總 16
4.1.4 格柵的總建筑長度L. 17
4.1.5 每日要柵渣量w 17
4.2 調節(jié)池 17
4.2.1 調節(jié)池有效容積. 17
4.2.2 調節(jié)池尺寸. 18
4.2.3 空氣管計算. 18
4.2.4 孔眼的計算. 19
4.2.5 管路阻力計算 19
4.3 混凝沉淀池 20
4.3.1 溶藥間 20
4.3.2 豎流折板反應池 22
4.3.3 管道混合器 23
4.3.4 沉淀淀池 24
4.4 水解酸化池 26
4.5.1 生物接觸氧化池的有效容積（即填料體積）V 27
4.5.2 生物接觸氧化池的總面積A和座數(shù)n 28
4.5.3 池深h 28
4.5.4 有效停留時間t 28
4.5.5 填料 28
4.5.6 進水設施 28
4.5.7 空氣管道布置 29
4.6 二沉池 30
4.6.1 中心管過水斷面面積f. 31
4.6.2 中心管直徑d0 31
4.6.3 縫隙高度h3. 31
4.6.4 沉淀區(qū)有效斷面積F. 31
4.6.5 沉淀池直徑D. 31
4.6.6 沉淀池有效水深h2. 31
4.6.7 污泥斗所需容積W. 32
4.6.8 污泥斗容積V. 32
4.6.9 沉淀池總高H. 32
4.6 次氯酸鈉氧化池 33
4.7 污泥濃縮池 33
4.7.1 濃縮池的面積F. 34
4.7.2 池的直徑D. 34
4.7.3 污泥斗尺寸 34
4.7.4 濃縮池總高度 34
4.8脫水間 35
4.9 污水提升泵 35
4.10 鼓風機 35
5 污水處理廠總體布置與土建 36
5.1 平面布置 36
5.2 高程布置 36
5.3 土建設計依據(jù)原則. 37
5.4 土建工程結構類型設計. 37
6 各構筑物的操作要求 38
6.1調節(jié)池的操作要求. 38
6.2 混凝反應池（濃密機）的操作要求. 38
6.3 水解酸化池的操作要求. 39
6.4 接觸氧化池的操作要求. 39
6.5 二沉池的操作要求. 40
6.6 污泥處理系統(tǒng)操作要求 40
7 投資概算及運行成本 40
7.1 土建部分 41
7.2 設備部分 41
7.3 其他費用部分 41
結 論 43
參考文獻 44
致謝……………………………………………………………………………………..45
附錄（高程計算表）
- 47 -
1.緒論
1.1 設計背景
我國是紡織印染業(yè)的第一大國，其中棉布的生產量居世界首位，棉紡織工業(yè)在打入國際市場的進程中獨占鰲頭的同時又是工業(yè)廢水排放大戶。印染廠每加工100m2織物，產生廢水量3一5m3[1]。印染廢水中含有多量的硫化物、酚類化合物、硫醇等，會使水質發(fā)臭，其中含有的有色污染物，色澤深，會妨礙日光在水中的透射，不利于水生植物的光合作用，有害于水生生物，而其中的硫酸或硫酸鹽會引起土壤酸化等，故由此而造成的生態(tài)及經濟損失是不可計量的，所以解決印染水污染問題勢在必行。
1.2 印染廢水的特點
（1）廢水水量大，水質復雜；
（2）有機物含量高，可生化性差，BOD/COD在0.2左右;
（3）絕大部分呈堿性廢水，色度高；
（4）含大量助劑及表面活性劑，在生物處理曝氣時，阻礙充氧。
1.3 印染廢水的來源及各類紡織印染廢水的特征
印染加工包括預處理（又叫漂煉，含退漿、煮煉、漂白、絲光等操作）、染色、印花、整理四道工序，預處理工序分別排出退漿、煮煉、漂白、絲光等四股廢水，而染色、印花、整理等工序則分別排出染色廢水、印花廢水和整理廢水。以上廢水的混合廢水稱之為印染廢水。印染廢水中的污染物質，主要來自纖維材料、紡織用漿和印染加工使用的染料，化學藥劑及印染助劑。
印染廢水的水質隨采用的纖維種類、染料和漿料的不同而水質變化很大。
各類紡織印染廢水的特征如下：
(1)棉紡織印染廢水：棉紡織物印染廢水(包括前處理工序、染色或印花及后整理工序)均為有機性廢水，主要成分為人工合成有機物及部分天然有機物，并含有一定量難生物降解物質。
(2)毛紡織印染廢水：毛紡織產品染色過程中主要使用酸性染料，染料上染率較高，染色廢水的色度相對較低。毛紡織產品染色廢水可生物降解性較好，很適宜采用生物化學進行處理。
(3)絲紡織印染廢水：真絲綢印染廢水為中性有機性廢水，可生物降解性好，廢水中有機物含量相對低些。
(4)麻紡織印染廢水：麻紡纖維為纖維素纖維，其加工過程中產生脫膠廢水和印染廢水。麻紡產品生產過程中脫膠廢水為高濃度的有機性廢水，較易生物降解。麻紡織產品加工過程中排放的印染廢水與棉紡織印染廢水相近，只是色度略低。
1.4 印染廢水治理的研究現(xiàn)狀及動態(tài)
國外印染廢水的治理始于50年代。50年代到60年代，主要進行單一型的技術研究、發(fā)明，取得了不少研究成果。到70年代，則偏重于全面性研究，即重視了區(qū)域性的治理方法研究，把各種治理技術與技術經濟指標相聯(lián)系，使印染廢水的治理與某區(qū)域聯(lián)系在一起，避免重復治理。70年代末至今，注意了研究節(jié)約能源，以及開展了資源的合理利用研究工作，提出了提高環(huán)境質量的要求。治理方法上，主要集中在生物化學處理和物理化學處理方法兩個方面。
我國印染廢水的治理研究工作是自70年代初逐步開展起來的，特別是1973年第一次全國環(huán)保會議之后發(fā)展更快。經過多年的不懈努力，印染廢水治理的科研工作取得很大成績。國內對印染廢水的治理科研工作，主要包括治理工藝路線和方法，以及治理設備和器材的研究。我國印染廢水治理工程大多數(shù)用以生物化學為主體的治理工藝路線，但由于印染廢水水質多變，環(huán)境要求不斷提高，單純采用生物化學這一種方法處理印染廢水，難以達到排放要求，因此大多為生物化學與物理化學串聯(lián)的處理方法。從各國研究印染廢水治理方向來看，在整個處理流程中生物化學處理方法和物理化學方法仍占主導地位。
對于印染廢水，采用生物處理方法具有較好的效果。只要供給其一定量空氣，廢水中的有機物作為微生物的營養(yǎng)物，將被不斷吸附、氧化、分解，經過沉淀分離，從而達到不斷去除污染物的目的。早在20世紀70年代，興建的這類廢水處理工程，主要以好氧生物處理為主，但是隨著化學工業(yè)的發(fā)展，紡織工藝的織物已由天然纖維發(fā)展到大量使用人造纖維，造成所用的染料品種越來越多，也越來越不容易被生物降解。同時目前廣泛采用化學PVA漿料（聚乙烯醇）和合成洗滌劑ABS，這些都是難以生化降解的物質，從而導致廢水B/C值由原來的0.4～0.5左右降至0.25以下，使可生化性越來越差，已不能滿足好氧生物處理的基本營養(yǎng)條件。因此，現(xiàn)在對于可生化性差的該類廢水處理，不能單獨采用好氧處理，而需要加上水解酸化處理，作為好氧處理的預處理，使難以降解的高分子有機物通過水解酸化作用，而變成低分子有機酸，提高廢水的可生化性，為后續(xù)的好氧處理取得較高的有機物去除效果創(chuàng)造條件。這樣形成了厭氧水解酸化－好氧的生物處理工藝。由于其在處理過程中僅需消耗一定電力，其他投入較少。因此廢水采用生物處理運行費用相對較低。
化學處理也是該類廢水的一種處理方法，主要采用投加一定量的絮凝劑，通過藥劑的水解、電中和、凝聚架橋作用，而去除廢水中的有機物。但是，目前由于混凝劑的有效成分含量較低，單純采用化學處理治理該類廢水其投加量相對較大，污泥產生量也較大，運行成本較高。但是作為輔助處理，投藥量相對較少，運行成本較相對較低。
隨著人們對環(huán)境質量要求不斷提高和改善，廢水排放標準要求也越來越高。對于該類廢水而言，單獨的生物處理或化學處理都難以達到排放要求。因此采用物化預處理為輔，水解－好氧生物為主處理技術是該類廢水應該是目前最成熟，最穩(wěn)定，最經濟的工藝。其既保留了生物處理方法可去除較大量有機污染物和一定顏色的能力、且基本穩(wěn)定的特點，又發(fā)揮了物理化學法去除顏色和難降解有機物能力的特點，且運行成本較低。特別適合大中型的印染產品廢水的治理。這也是《印染行業(yè)廢水污染防治技術政策》提倡的治理路線。
2 設計規(guī)模與水質
2.1處理的廢水量
處理的污水總量為3000，廢水中含活性染料、直接染料、陽離子染料和硫化染料等。
2.2 廢水水質
CODcr： 1400mg/L
BOD5： 350mg/L
SS： 300mg/L
色度： 800倍
pH： 9～11
2.3 出水要求
出水要求：經處理后污水達到國家標準《紡織染整工業(yè)水污染物排放標準》（GB 4287－92）中的一級標準:
CODcr≤100mg/L；
BOD5≤ 25mg/L；
SS≤70mg/L；
色度≤40倍；
硫化物≤ 1.0mg/L ；
pH : 6-9
2.4 設計依據(jù)、原則
2.4.1 設計依據(jù)
(1)中華人民共和國環(huán)境保護法
(2)中華人民共和國污水綜合排放標準GB8978—1996
(3)國家有關的環(huán)保法規(guī)、政策。
(4)《水處理工程》；《環(huán)境工程設計手冊》。
(5)室外排水設計規(guī)范GBJ14—87
(6)紡織染整工業(yè)水污染物排放標準。
2.4.2 設計原則
(1)認真慣徹執(zhí)行國家關于環(huán)境保護的方針政策，遵守國家有關法規(guī)、規(guī)范、標準。
(2)根據(jù)污水水質和處理要求，合理選擇工藝路線，要求處理技術先進，處理出水水質達標排放。運行穩(wěn)定、可靠。在滿足處理要求的前提下，盡量減少占地和投資。
(3)設備選型要綜合考慮性能、價格因素，設備要求高效節(jié)能，噪音低，運行可靠，維護管理簡便。
(4)廢水處理站平面和高程布置要求緊湊、合理、美觀，實現(xiàn)功能分區(qū)，方便運行管理。
3 工藝流程選擇與說明
3.1 工藝選擇
采用物化預處理為輔，水解－好氧生物為主處理技術，工藝路線“物化→生化”。生化處理目前還是印染廢水處理主要處理方法，可僅僅依靠傳統(tǒng)活性污泥系統(tǒng)處理根本無法達到處理的要求，尤其好氧處理對印染廢水的色度、CODcr去除率都較低:厭氧水解處理雖然去除率低，但對廢水可生化性的提高已被普遍證明;混凝沉淀工藝對印染廢水中的色度、CODcr都有較高去除率但要達到排放要求則需要加入大量混凝劑，增加運行費用。所以將這幾種工藝結合在一起，既可以利用生化處理效果可靠，運行費用低的優(yōu)點，又通過混凝沉淀工藝保證了生物處理的穩(wěn)定性和連續(xù)高效性。
3.1.1水解酸化+好氧生化工藝試驗流程的確定
生物化學處理方法之一的好氧處理工藝對城市污水和類似于城市污水的有機性工藝廢水處理效果較好，因為這些廢水可生化性較好，同時水質較穩(wěn)定，水中對微生物有毒有害的物質很少。
紡織印染行業(yè)廢水由于品種變化，化纖織物增加，織布廠在漿紗時所用漿料由淀粉向PVA等化學漿料轉化，坯布在煉漂、染色過程中大量采用ABS等表面活性劑及各種新型染料的使用，使染整行業(yè)廢水的CODcr值增加，可生化性下降。國內一般的活性污泥法處理PVA處理效率僅20%左右。近幾年來研究的水解酸化工藝對處理滌淪紡絲有機廢水和含PVA退漿廢水均有明顯效果。
水解酸化十好氧工藝有如下特點:
①抗沖擊負荷能力較強，可廣泛應用于高濃度、水質水量變化較大的工業(yè)廢水的處理。
②污水經水解酸化后，BOD5/CODcr的比值有所升高，使其可生化性提高。
③運行穩(wěn)定性好，污泥沉降性好，受外界氣溫變化影響小，便于操作。
④填料掛膜容易，老化膜靠水力沖刷，曝氣攪動自動脫落。
⑤回流污泥量小，也不存在污泥膨脹，運行管理方便。
⑥附著在填料表面的微生物量大，種類多，并形成了從細菌一原生動物一后生動物的食物鏈，使出水水質良好。
因此，本設計采用了“水解酸化十好氧處理”的試驗工藝流程。
3.1.2水解酸化工藝機理
水解酸化工藝不等于厭氧消化。區(qū)別水解酸化與厭氧消化，就要看一下厭氧發(fā)酵的全過程。
W.WEckenfelder把厭氧發(fā)酵過程分成四個階段:
水解階段:復雜大分子有機物通過產酸菌胞外酶的作用轉化為簡單的可溶性小分子物質。如多糖(淀粉)水解為單糖，蛋白質分解為膚和氨基酸，脂肪油脂轉化為鏈脂肪酸和丙三醇等。
酸化階段:兼性或專性的產酸菌將水解產物轉化為短鏈有機酸(五碳以下)、醇、醛等中性化合物，并有H2、CO2、H2S、NH3產生，本階段有機酸的大量產生，使pH有下降趨勢。
產氫產乙酸階段:酸化階段雖然也有能成為甲烷菌直接利用的醋酸鹽、H2、CO等，但主要還是丙酸鹽、丁酸鹽、戊酸鹽和乙醇等不能為甲烷菌直接降解的物質。因而必存在一種獨立的菌群即產氫產乙酸菌將上述物質轉化，從而起到中間橋梁的過渡作用。
在產氫產乙酸菌的作用下，酸化階段產生的2個碳鏈以上一的短鏈脂肪酸(鹽)、醇、醛等物質轉化為乙酸鹽，同時產生烷。本階段中，由于產氫細菌的活動使氨態(tài)氮濃度增加。氧化還原熱降低，pH值有所上升，從而為后續(xù)的甲烷菌創(chuàng)造了條件，另外還有H2S，硫醇等帶有不良氣味的副產物產生。
甲烷化階段:專性厭氧的產甲烷菌將前幾階段產生的乙酸(鹽)、H2、CO:及少量的甲酸、甲醇等物質轉化為CH4和C02，這一過程有兩組生理上不同的產甲烷菌起作用:一組是氫還原CO,生成甲烷，另一組是乙酸鹽脫梭產生甲烷，其中前者約占厭氧發(fā)酵甲烷產量的1/3，后者占2/3。
本工藝采用的水解酸化池是把反應控制在第二階段，不進入第三階段。其較之全程厭氧具有以下的優(yōu)點:
①對于固體的降解功能完全和消化池一樣。由于水解一好氧生物處理工藝的污泥僅為難于厭氧降解的剩余活性污泥，故可在常溫下使固體迅速水解，實現(xiàn)污水污泥一次處理，不需要設置加熱的中溫消化池。
②不需要密閉反應器，不需要攪拌器和水、氣、固三相分離器，降低了造價并便于維護，可以設計出適合大、中、小型污水廠所需要的構筑物。
③由于反應控制在第三階段之前，故出水無厭氧發(fā)酵所具有的不良氣味，改善了污水處理廠的環(huán)境。
④因第一階段、第二階段反應進行迅速，故酸化水解池的體積小，與一般初沉池相當，可節(jié)省基建投資。
另外，水解酸化一好氧工藝中的水解過程與好氧AAO、AB工藝中A段的水解過程存在較大區(qū)別。首先是菌群不同。前者的優(yōu)勢菌群是厭氧微生物，以兼性菌為主;面后者中的優(yōu)勢菌以好氧菌為主。其次，反應器中的污泥濃度不同。水解酸化一好氧工藝中的水解池為升流式反應器，污泥濃度可以高達15一25g/l，而AAO、AB中從二沉池回流的污泥濃度一般最高為5g/l。以上差別造成了水解工藝是完全的水解，而后者僅僅發(fā)生部分水解。
總之，水解池可將污水中固體態(tài)大分子的不易生物降解的有機物，降解為易于生物降解的小分子，它和后續(xù)好氧工藝結合，特別適合于難生物降解污水。
水解酸化一好氧處理工藝與單獨好氧工藝相比，具有以下優(yōu)越性:
①由于在水解階段可大幅度地去除水中懸浮物或有機構(視工藝要求而定)，其后續(xù)好氧處理工藝的污泥量可得到有效地減少，從而設備容積也可縮小。
②水解酸化工藝的產泥量遠低于好氧工藝(僅為好氧工藝的1/10一1/6)，并已高度礦化，易于處理。同時其后續(xù)的好氧處理所產生的剩余污泥必要時可回流至厭氧段，以增加厭氧段的污泥濃度同時減少污泥的處理量。
③水解工藝可對進水負荷的變化起緩沖作用，從而為好氧處理創(chuàng)造較為穩(wěn)定的進水條件。
④厭氧處理運行費用低，且其對廢水中有機物的去除亦可節(jié)省好氧段的需氧量，從而節(jié)省整體工藝的運行費用。
⑤水解酸化不僅可為好氧工藝提供優(yōu)良的進水水質(即提高廢水的可生化性)條件，從而可提高好氧處理的效能，而且可利用產酸菌種類多、生長快及對環(huán)境條件適應性強的特點.以利于運行條件的控制和縮小處理設施的容積。
3.1.3好氧工藝機理
本工藝對有機物去除起最主要作用的還是好氧階段，因此好氧階段運行效果的好壞，將直接影響最終處理效果。故而必須選擇最佳的好氧段工藝。
生物接觸氧化技術是在生物濾池的基礎上發(fā)展起來的，從生物膜固定和污水流動來說，相似于生物濾池，從污水充滿曝氣池和采用人工曝氣看，它又相似于活性污泥法。所以生物接觸氧化法兼有生物濾池法和活性污泥法的優(yōu)點。
在生物接觸氧化法中，微生物主要以生物膜的狀態(tài)固著在填料上，同時又有部分絮體或碎裂微生物膜懸浮于處理水中。最初，稀疏的細菌附著于填料表面，隨著細菌的繁殖，在溶解氧和食料充足的條件下，生物膜逐漸加厚。廢水中的溶解氧和有機物擴散到生物膜內，為好氧菌利用。但當生物膜長到一定厚度時，溶解氧無法向生物膜內擴散，好氧菌死亡，溶化，而內層的厭氣菌得以繁殖發(fā)展。經過一段時間后，厭氣菌數(shù)量亦開始下降，加上代謝氣體的逸出，使內層生物膜出現(xiàn)許多空隙，附著力減弱，終于大快脫落，在脫落的填料表面，生物膜又重新生長，這樣就使去除有機物能力保持在一定水平上。
生物接觸氧化法中固著的生物膜與一般生物膜不同。在氧化池中采用曝氣方式，不僅提供較充足的溶解氧，而且由于曝氣攪動，加速了生物膜的更新，從而更加提高了膜的活力與氧化能力。另外，曝氣會形成水的紊流，使固著在填料上的生物膜可以連續(xù)地、均勻地與污水相接觸，避免生物濾池中存在的接觸不良的缺陷。
接觸氧化法生物膜上的生物相很豐富。起作用的微生物包括許多門類，由細菌、真菌、原生動物、后果生動物組成較穩(wěn)定的生態(tài)系。在正常運行和生物膜降解能力良好時，生物相中占優(yōu)勢的原生動物以固著性的纖毛蟲等為主，所以，它們是生物接觸氧化系統(tǒng)運轉良好的有價值的批示性生物。在運行時，若固著性蟲突然消失，絲狀菌稀少，而游泳性蟲大量出現(xiàn)，則出水水質變差;反之則說明出水水質變好。
與活性污泥法不同的是，在生物接觸氧化法中的生物膜上存在著大量的后生動物，如輪蟲等，它們能軟化生物膜，促使生物膜脫落，從而保持活性和良好的凈化功能。所以若輪蟲等數(shù)量多且活躍，則出水水質好；反之，則預示著生物處理效果下降。
生物接觸氧化法具有如下特點:
①生物接觸氧化法兼有活性污泥法的特點，它利用固著在填料上的生物膜吸附水中的有機物，并加以氧化分解，使污水凈化。由于填料浸沒在水中，固著在填料上的生物膜呈立體結構，一端固著，一端漂浮，上面是發(fā)育極好的垂絲狀菌膠團以及大量絲狀菌，形成密集的生物群體，增加了污水與微生物的接觸表面積。由于生物膜浸沒在水中，也需像活性污泥法一樣，設置曝氣裝置，不斷向水中供氧。
②生物接觸氧化法體積負荷高，處理時間短。
③出水水質好且穩(wěn)定。
接觸氧化工藝有較好的出水水質，而且當進水濃度短期突變時，出水水質受影響很小;在毒物和pH的沖擊下，生物膜受影響小，而且恢復快。這己在國內各地的印染廢水處理試驗中得到證實。
④動力消耗低。
由于在接觸氧化池內有填料存在，增加了氧的傳遞效率，且因省去污泥回流也使能耗下降，因此采用接觸氧化法處理污水，一般可節(jié)省動力30%左右。
⑤無污泥膨脹問題。
污泥膨脹一般是活性污泥法運行時較難控制，而且又影響處理效果的問題。生物接觸氧化法無此問題存在。與活性污泥法相比，接觸氧化法的容積負荷高2一8倍，但污泥產量不僅不高，反而有所降低。當容積負荷為1一3kgBOD5/m3時，去除每公斤BOD產生的污泥僅為0.18一0.58公斤。
上述幾個特點，基本概括了接觸氧化法的優(yōu)點。此法的缺點是:
①生物膜厚度隨負荷增高而增大，負荷過高，則生物膜過厚，引起填料堵塞。故負荷不宜過高。
②大量產生后生動物(如輪蟲類)，容易造成生物膜瞬時大快脫落，影響出水水質。
③填料及支架等往往導致建設費用增加。
④在好氧生物接觸氧化工藝之前，進行水解酸化處理，以便于利用厭氧微生物對水質適應能力強的特點，承受一部分沖擊負荷，減輕對后續(xù)好氧處理的影響，并利用產酸菌的生物酶將不易被好氧微生物所降解的染料、表面活性劑等大分子有機物斷鏈，使固體物質轉化為溶解物質，大分子物質轉化為小分子物質，成為各種易于被降解的有機酸，提高污水的可生化性，提高好氧處理階段的效果。
3.2 工藝流程圖
3.3 工藝流程說明
1.廠區(qū)不均勻排放的廢水先經過人工格柵攔截較大雜物后進入調節(jié)池。調節(jié)池中進行水質水量調節(jié)。
2．進行污水的一次提升，選用耐腐蝕型的泵進行提升到足夠高度，使后續(xù)建筑物不需再進行提升。
3.重力自流到混凝反應池。設置一座溶藥間配藥，在混凝反應池中加藥，進行中和和脫色混凝，設置pH控制儀。
4.混凝反應池中廢水自流進入沉淀池進行沉淀，除去沉渣。上清液自流進入水解酸化池；污泥排至污泥池。
5.廢水在水解酸化池中進行厭氧分解（水解酸化階段），不產沼氣。充分利用水解產酸菌世代周期短、可迅速降解有機物的特性，在水解細菌作用下，將不溶性有機物水解為溶解性物質，在產酸菌協(xié)同作用下，將大分子物質、難以降解的物質轉化為易于生物降解的小分子物質，提高了廢水的可生化，使廢水在后續(xù)的好氧池以較小的能耗和較短的停留時間得到處理，從而提高了廢水的處理效率，并減少了污泥生成量。水解酸化池模仿UASB/AF工藝，池中安裝彈性立體填料，防止污泥流失。并輔以機械攪拌，使布水均勻，增加沖擊力，有利于提高水解酸化池的效率。廢水自流進入接觸氧化池。
6.在接觸氧化池中鼓入空氣，利用填料上的微生物進廢水中COD進行吸收、分解、消化，從而達到去除COD的目的。 氧化池池體除了進行凈化污水外,還要考慮填料,布水、布氣等設施的安裝.當池體積較小時,可采用圓形鋼管結構,池體容積叫大時和采用矩形鋼精混凝土結構.池體的平面尺寸以滿足布水、布氣均勻,填料安裝、維護管理方便為準.池體的底壁應有支撐填料的格柵和進水進氣管的支座.池體的厚度根據(jù)池的結構強度要求來計算.高度則有填料、布水布氣層、穩(wěn)定水層以及超高的高度來計算.同時,還必須考慮到充氧設備的供氣壓力或提升高度.一般總池高在3.5-6.0m 左右.
填料是生物膜賴以棲息的場所,是生物膜 的載體,同時也有截留懸浮物的作用.因此,載體填料是接觸氧化池的關鍵,直接影響生物接觸氧化的效能.。載體的填料的要求是：易于生物膜附著，比表面積大，空隙率大，水流阻力小，強度大，化學和生物穩(wěn)定性好，經久耐用，截流懸浮物質能力強，不濃出有害物質，不引起二次污染，與水的比重相差不大，避免氧化池負荷過重，能使填料間形成均一的流速，價廉易得，運輸和施工方便。
目前國內主要采用合成樹脂類作填料，如硬聚乙氯乙烯塑料、聚丙烯塑料、環(huán)氧玻璃鋼、環(huán)氧紙蜂窩等影星填料；還開發(fā)出多種新型的軟性填料、半軟型填料、彈性生物環(huán)填料以及漂浮填料等多種形式的填料。這些填料在生物接觸氧化系統(tǒng)的建設費用中約占55%-60%。所以載體填料直接關系到接觸氧化法的經濟效果。
接觸氧化池均勻地布水布氣很重要，它對于發(fā)揮填料作用，提高氧化池工作效率有很大關系。供氣的主要作用有三：a.是生物氧化池溶解氧一般控制在4mg/L左右； b. 充分攪拌形成紊流，有利于均勻布水，紊流愈甚，被處理水與生物膜的接觸率越高，傳質效率良好，從而處理效果也越佳；c. 防止填料堵塞，促進生物膜更新。目前生產上常采用的布其方式有噴射器（水射器）供氧、穿孔官布氣、暴氣頭布氣等。布水方式分順流和逆流兩種。此種工藝中填料不堵塞，生物膜更新情況較好，較易控制；逆流指進水與供氣方向相反，池內水、氣逆向相對流動，企業(yè)接觸條件好，增加了氣水與生物膜的接觸面積，故去除效果好，但由于進水部分的水力沖刷作用較小填料上的生物膜不易脫落更新。國內通常采用的是順流工藝。
7.廢水經過生化處理后，連續(xù)均勻自流入二沉池，二沉池采用豎流沉淀池形式，對懸浮混合液進行泥水分離，上清液自流進入氧化池，用化學劑進行消毒，也能去除部分色度然后達標排放；污泥定期回流至厭氧水解池和接觸生化池，剩余污泥排至污泥池。
8.污泥池中污泥通過螺桿泵輸送泵進入帶式壓濾機進行脫水處理。壓濾水回流至調節(jié)池，泥餅定期處理。
3.4 工藝可行性
從進水水質上分析，該廢水具有較高的有機物濃度(CODcr 1400mg／1)，宜采用混凝沉淀作為預處理工藝，以節(jié)省投資及運行費用。
(1)該預處理工藝對懸浮物、膠體具有極高的去除率，相應地消減了廢水中的有機物，從而可有效降低后續(xù)生化處理系統(tǒng)的進水濃度，利于減少投資規(guī)模和運行費用。
(2)由于該廢水的色度較高，而混凝沉淀工藝有很好的脫色效果，根據(jù)相關類似的工程經驗，該類廢水在投加混凝劑的基礎上再投加少量的脫色劑，脫色效率可達90％左右。通過混凝沉淀預處理，可以大大降低后續(xù)處理設施的負荷，提高整套系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，確保達到預計的處理效果。
(3)同常規(guī)氣浮法相比，混凝沉淀雖然占地面積稍大，但操作簡便，投資省，總體運行費用較低。
進水中有機物含量較高、B／C較低(0．25)，表明不可好氧降解的有機物濃度較高，宜采用厭氧／兼氧生化處理工藝，廢水中大分子、有毒性、難降解的有機物在兼氧微生物的作用下被水解酸化，分解成小分子、無毒性、易降解有機物質，從而大大提高廢水的B／C比值。之后設置好氧接觸氧化池高效降解廢水中的有機物，使水質得到凈化。接觸氧化池出水自流入二沉池進行泥水分離。根據(jù)現(xiàn)場條件，污泥脫水采用帶式壓濾機壓濾脫水方法。該方法具有節(jié)約場地、操作簡單方便、運行連續(xù)穩(wěn)定可靠等特點。
3.5 廢水在各工序的水質及預期的去除率
表3.1 廢水在各工序的水質及預期的去除率
參 數(shù)
pH
COD
BOD
SS
色度
mg/l
去除率
mg/l
去除率
mg/l
去除率
(倍)
設計進水水質
9~11
1400
—
350
—
300
—
800
調節(jié)池出水
9~11
1400
—
350
—
300
—
800
混凝沉淀池出水
8~9
700
50%
260
25%
90
70％
200
水解酸化池出水
7~9
400
43%
220
15％
90
—
220
接觸氧化池出水
7~8
100
75%
17.6
92%
100
—
180
二沉池出水
7~8
85
15％
16.7
5％
25
75％
160
氧化池
—
—
—
—
—
—
—
24
排放標準
6～9
100
—
25
—
70
—
40
3.6 工藝特點
（1）充分利用現(xiàn)有場地。
（2）工藝流程簡單，技術成熟，處理凈化程度和穩(wěn)定程度極高。
（3）占地面積小、基建投資少。
（4）物化脫色混凝放置在生化前，可根據(jù)原水水質進行有調節(jié)pH值、混凝預處理、脫硫，使整個廢水處理系統(tǒng)操作靈活，對各種廢水適應能力強。這樣能大大節(jié)省運行費用和保證出水達標。
（5）生化采用“水解酸化+接觸氧化”法，能有效地保證處理效果。
（6）總體設計預留了余量，對超額20%的水量仍有很好的處理效果。
4 工藝設計計算
4.1 格柵
水經過人工格柵的處理后，廢水中的漂浮物及較大的雜質可被去除，這樣可保護后續(xù)處理設備正常運行。流程中設置旋轉細格柵。印染廢水處理用格柵的污物截留量約為水中懸浮物的60％～70％[2]。
已知：最大污水量為Qmax=0.042m3/s
采用柵條間隙d=10mm，柵條寬度S=0.01m，格柵傾角為 60°的銳邊矩形斷面的格柵。
圖4.1格柵的結構[3]
4.1.1 格柵的間隙數(shù)量n
n=Qmax /dhν
Qmax——最大設計流量，m3/s
d ——柵條間距，m 。本設計取10mm，即0.01m
h ——柵前水深，m 。本設計取0.4m。
ν ——污水的過柵流速，m/s。取0.6m/s
n=Qmax /dhν=0.042/0.01×0.4×0.6=16
取柵條為20條
4.1.2 格柵的建筑寬度
B =S（n－1）＋dn
B——格柵的建筑寬度，m
S——柵條寬度，本設計取柵條寬度S=0.01m
則B=S（n－1）＋dn=0.01×（20－1）+0.010×20=0.39m
取0.5m
(3)通過格柵的水頭損失
h2＝kh0＝ξ=
β——斷面形狀系數(shù)，矩形斷面為2.42；
則m
4.1.3 柵后槽的總高度h總
h總=h ＋h1＋ h 2
h ——柵前水深，m
h1——格柵前渠道超高，本設計取0.3 m
h 2——格柵的水力損失
h總=h ＋h1＋ h 2=0.4＋0.3+0.038=0.738m
取 h總＝0.8m
4.1.4 格柵的總建筑長度L
L=L1＋L2＋0.5＋1.0＋H1/tgα
L1=進水渠道漸寬部位的長度，m
L1=（B－B1）/2tgα1=（0.5－0.36）/2 tg200＝0.2
B1——進水渠道寬度，本設計取0.36m
α1——進水渠道漸寬部位展開角度α1=200
L2 ——格柵槽與出水渠道連接處的漸寬部位長度，一般L2 =0.5 L1
H1——格柵前渠道深度，H1＝0.4+0.3=0.7m
L=L1＋L2＋0.5＋1.0＋H1/tgα
=0.2+0.1+0.5+1.0+0.7/ tg600
=2.2m
4.1.5 每日要柵渣量
W=Qmaxw1×86400/kz×1000
w1——柵渣量，m3 /103m3污水,本設計取0.07 m3 /103m3污水
kz——污水流量總變化系數(shù)，本設計取1.5
W=Qmaxw1×86400/kz×1000=0.042×0.07×86400/1.5×1000=0.169m3/d<0.2 m3/d
所以采用人工清渣
4.2 調節(jié)池
主要作用為調節(jié)水質,保證后續(xù)處理負荷穩(wěn)定,其停留時間不低于8h，有效容積為貯存8h～12h排放廢水。將鼓風機出風的一部分引入調節(jié)池，對原水進行預曝氣。是對原水進行攪拌混合，加速對原水水質的調節(jié)，均化；二是利用回流污泥對原水中溶解態(tài)COD進行快速吸附降解。
已知：流量Q=150，選停留時間T=8.6h，空氣量為5m3/(m2×h)。[4]
4.2.1 調節(jié)池有效容積
V=QT=150×8.6=1290m3
4.2.2 調節(jié)池尺寸
調節(jié)池平面形狀為矩形，取有效水深為h2=5m，則調節(jié)池面積為
F=V/ h2=1290/5=258m2
取池寬B為10m，則池長L
L=F/B=258/10＝25.8m。
取池長L＝26m
取池保護高為0.6m。則池總高
H=0.6+5=5.6m
圖4.2 調節(jié)池形式和結構[3]
4.2.3 空氣管計算
空氣量QS=150×5=750=0.208
空氣總管D1取150mm，管內流速V1：
V1==11.78m/s
V1在10~15m/s范圍類，滿足規(guī)范要求。
空氣支管D2：取10根支管，則每根支管的空氣量q：
q==0.0208
支管內的空氣流速V2應在5~10m/s范圍類，選為8m/s，則支管徑D2：
D2==0.066m=66mm
取D2=70mm，則V2：
V2==5.41m/s
穿孔管D3：每根支管連接2根穿孔管，則每根穿孔管的空氣流量q1=0.0104m/s,取V3=10m/s
D3==0.036m,取D3=40mm，
則V3
V3==8.3m/s
4.2.4 孔眼的計算：
孔眼開于穿孔管底部與垂直中心線成45度處，并交錯排列，孔眼間距b=100mm，孔徑φ=4mm，穿孔管長一般為4m，孔眼數(shù)m=74個，則孔眼流速v為：
V==10.62m/s
4.2.5 管路阻力計算
沿程阻力h1=103.5mm,局部阻力h2=216mm，布氣孔阻力h3：
h3= (mm)
式中 1.2——布氣孔局部阻力系數(shù)
——空氣密度，=1.205
v——孔管流速，m/s
g——重力加速度，m/s2
h3==8.31mm
總需水頭H=H0+h1+h2+h3
式中，H0為穿孔管安裝水深，H0=4.2m
H=4.2+0.1035+0.216+0.00831=4.6m
可根據(jù)該空氣量和高度選擇鼓風機，在4.10[5]
4.3 混凝沉淀池
廢水采用混凝沉淀工藝前置，可以大大降低后續(xù)工序的負荷?；炷酆托跄^程,凝聚過程主要是通過加入的混凝劑與水中膠體顆粒迅速發(fā)生電中和/雙電層壓縮脫穩(wěn),脫穩(wěn)顆粒再相互凝聚形成初級微絮凝體。絮凝過程則是促使微絮凝體繼續(xù)增長形成粗大而密實的沉降絮體。混凝是以形成絮體為中心的單元凈化過程,它的效果是由混凝劑的化學作用和構筑物的流體動力學作用兩方面來決定的。高效、經濟的混凝劑對混凝作用固然重要,但同時必須在設備上提供良好的水力條件,從而形成密實度好的混凝顆粒,以利于后續(xù)沉淀、過濾工藝的高效運行。
4.3.1 溶藥間
混凝劑的溶解采用濕法溶解，是在溶解池中進行的，溶解池中設置溶藥機械攪拌裝置，加速藥劑的溶解。溶解池，攪拌裝置和管配件等都應考慮防腐?！∷巹┑姆稚⒓芭c顆粒發(fā)生作用的混凝機理有:雙電層壓縮、電中和、吸附架橋。有機絮凝劑與顆粒的作用機理主要是后者。吸附架橋是指線狀或分枝長鏈狀的高分子物質與膠體接觸時,其化學官能團被2個或2個以上的膠體吸附,而使膠粒凝聚為大的絮凝體?；炷齽┎捎镁酆下然X和乙丙烯酰胺，混凝能力強，效率高，耗藥量少；絮凝體生成快，顆粒大，沉淀速度快，適應的pH值與溫度范圍廣，操作方便，腐蝕性小。使用含量按10％配藥[10]（藥劑固體重量百分數(shù)）。[2]
整個投加過程如下[6]：
水
溶解池
溶液池
溶液
池
投藥設備
混合設備
定量控制設備
藥劑
攪拌
攪拌
水
溶藥池是把固體藥劑溶解成濃溶液，溶藥池體積一般為溶藥池的0.2－0.3倍[10]
溶液池采用兩個交替使用，體積為
a——混凝劑最大用量，4mg/L;
Q——處理的水量，125 m3/h;
b——溶液的濃度，以藥劑固體重量百分數(shù)計算；
n——每晝夜配制溶液的次數(shù)，一般為2－6次。
即溶液池體積W=
溶液池形狀采用矩形，尺寸為
長×寬×高＝2×2×0.75＝3m3
溶解池體積m3
放水時間采用10min，則放水流量為
查水力計算表得放水管管徑d0＝32mm，相應流速v0=2.24m/s
溶解池地步設管徑d＝100mm的排渣管1根。
采用三套相同溶藥池。
4.3.2 豎流折板反應池
此種反應池是在豎流式隔板反應池內裝填折板，各格間的水流速度從進口向出口依次遞減。水流依次通過由折板組成的波峰和波谷，產生反復放大和收縮，以獲得速度梯度，增大顆粒間的碰撞和接觸，加速反應過程，因此反應時間短，反應效果好。
（1） 設計參數(shù)
設計水量Q＝150，反應時T=6.5min，各格間流速[7]
（2） 計算
反應池有效容積
每池有效容積
各格間表面積
反應池平面尺寸確定
第一格間設兩反應室，每室面積
圖4.3 豎流折板反應池[7]
第二格間設兩反應室，每室面積
第三格間設兩反應室，每室面積
反應池平均水深
水頭損失 [7]
速度梯度
——為水的容重（kg/m3）
——為水的動力黏滯系數(shù)（kg．s/m2）
GT=110
圖4.3 豎流折板反應池[7]
4.3.3管道混合器
本設計通過管道混合器投加絮凝劑，型號為JT型管混合器。
因為流量為0.042m3/s，設管中平均流速為1m/s，所以選取JT型管道混合器的工稱直徑 DN為200mm，管外直徑為212mm，法蘭盤外徑為340mm，長度L為1020mm。
圖4.4 JT型管混合器結構示意圖[6]
4.3.4沉淀淀池
采用豎流沉淀池。
已知：設計沉速u＝0.3mm/s，設計沉淀時間t0＝2h。
表面負荷q0＝2.5m3/(m2×h)[3]
設計4個沉淀池，則每個沉淀池的流量qmax
qmax=Q/2=150/4=37.5m3/h=0.0104m3/s
(1) 中心管過水斷面面積f
取中心管流速v0＝30mm/s
f= qmax / v0=0.0104/0.03=0.35m2
(2) 中心管直徑d0
d0＝＝0.67m
取d0＝0.7m
(3) 縫隙高度h3:
取縫隙出流速度v1＝15mm/s
喇叭口直徑d1＝1.35d0＝1.35×0.7＝0.945m取1.0m
d2=1.35×d1=1.35m
h3＝qmax / (v1πd1)
=0.0104/(0.015×3.14×1.0)
=0.22m
(4) 沉淀區(qū)有效斷面積F
F= qmax /u=0.0104/0.0003=34.67m2
(5) 沉淀池直徑D
D=
＝6.7m
(6) 沉淀池有效水深h2
h2=3600ut0=3600×0.0003×2＝2.16m
校核：D/ h2=6.7/2.16=3.11 >3 合格
(7) 污泥斗所需容積W
W=
=
=12.57m3
(8) 污泥斗容積V
取泥斗圓錐部分高度h5＝3m。
圓錐下底半徑r＝0.3m。
圓錐上底半徑R=D/2=6.7/2=3.35m。
V=h5π（R2+Rr+r2)/3
=2.5π(3.352+3.35×0.3+0.32)/3
=38.68 m3
校核：V>W 合格。
(9) 沉淀池總高H
取保護高h1＝0.3m，緩沖層厚h4＝0.6m。
H=h1+h2+h3+h4+h5
=0.3+2.16+0.22+0.6+3
=5.98m
4.4 水解酸化池
采用膜法水解酸化池，通過時間控制，將厭氧消化過程控制在第一，二階段，使復雜的大分子，不容性有機物及難生物降解有機物在細胞外酶的作用下水解為小分子，溶解性有機物及可生物降解的有機物質，形成有機酸，醇類等；使溶液酸度增加，pH值下降，從而調節(jié)廢水的pH值，并提高B/C值，提高廢水的可生化性。
設停留時間為HRT＝8小時，池的有效水深為h＝5.5m[7]水解池的有效容積v：
V=Qmax×HRT＝150×8＝1200m3
水解池的面積S
S＝＝1200/5＝240m2
水解池的尺寸
取寬度B＝10m，則長度L
L=S/B=240/10＝24m
水解池的總高度H
設池的保護高度h1為0.5m，則：
H＝h＋h1＝5.5＋0.5＝6m
水解池的填料：
在離池底1米的地方加入高3米的塑料填料，填料的支撐板采用多孔板。
填料容積為V=3×10×24=720m3
池底設置曝氣管線予以攪拌，以避免厭氧污泥于池底過量淤積。曝氣量約為2．0m ／min，風壓5m
圖4.5 水解酸化池示意圖[7]
水解池的布水裝置的選擇
水分配系統(tǒng)的考慮
采用穿孔管配水，水解酸化池設7根d150mm長18 m的穿管。每兩根管之間的中心距為1.4m，配水孔徑采用φ15mm，孔距為1.4m，每個孔的服務面積為1.4×1.4=1.96m2，孔徑向下，穿孔管中心距池底0.25m，共有個91出水孔，若采用連續(xù)進水，每個孔的流速為
V=＝0.21m/s，符合要求。
水渠的設計考慮
采用鋸齒型出水渠，渠寬0.2m，渠高0.2m，設9條出水渠，基本可保持出水均勻4.4接觸氧化池
廢