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1、毕业设计（论文）开题报告课 题 名 称 ：江西某地毯厂印染废水处理改扩建及其废水回用深度处理工程设计 学 院 ：环境科学与工程学院 专 业 ： 环境工程 姓 名 ： 张瑾 _ 学 号 ： 081400215 指 导 教 师 ： 刘振鸿 2012 年 3 月 8 日江西某地毯厂印染废水处理改扩建及其废水回用深度处理设计1. 背景介绍随着染料工业的迅速发展，目前全世界使用的染料品种已达数万种。经济的发展与生活方式的转变, 使人们对服饰花色品种多样性需求增加, 致使染料品种日趋复杂, 废水的可生化性越来越低, 废水处理效果也往往不甚理想。江西华腾地毯产业园位于江西省新余市高新技术经济开发区，由于企业
2、规模的发展和订单数量的增多，公司开始逐步提高生产能力，扩大生产规模，由此在生产过程中所产生的印染污水量也随之增加。因此，需对现有污水处理站进行改扩建，以实现企业的可持续发展及节能减排的要求，在保证竞争力的同时还要减少其对环境带来的负面影响。2. 研究现状2.1国内印染废水处理现状目前国内比较常用的印染污水处理工艺,一般采用物化、生化(或絮凝生化吸附)工艺技术路线,包括生物活性污泥处理法、物理化学处理法和膜处理法等。一级处理以絮凝为主,二级处理主要采用生化技术。从现有情况看,我国印染废水生物处理法中以表面加速曝气和接触氧化法占多数。常用的物化处理工艺主要是混凝沉淀法与混凝气浮法。电解法、生物活性
3、炭法和化学氧化法等有时也用于印染废水处理中。2.2 国外印染废水处理现状意大利、日本等对印染废水的处理采用工厂初步处理和城市污水综合处理相结合的方法,在对印染废水初步处理达到一定标准后和城市污水混合在一起进入污水处理厂处理,这样可以提高后续处理效果。如果印染厂较多,则集中处理达到排放标准。德国由于行业不集中,一般采用单厂处理的模式进行处理。在印染厂建造污水处理厂,对厂内产生的废水进行处理。由于清洁生产和水资源回收做得相对较好,处理后的水也可以达到排放标准。由于印染企业印染废水排放量较少,而且处理技术比较成熟,故个别工厂甚至能达到零排放。 废水处理作为环境专业主要研究的课题之一，几十年来大量的学
4、者致力于它的工艺研究，处理方式层出不穷，化学、物理、生物，从不同角度解决废水处理的难题。解决COD、BOD的出水后，脱氮除磷、中水回用又成为研究热点。所以现在所要研究的不仅是如何处理废水，更要进一步讨论如何深度处理，使水资源得到最大化利用。3. 课题研究内容3.1 印染废水的来源与特点印染加工的四个工序都要排出废水, 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, 整理工序则排出整理废水。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。印染废水的水质随采用的纤维种类和加
5、工工艺的不同而异, 污染物组分差异很大。各类染整废水污染主要来源见表1。印染废水是一种CODCr浓度高、可生化性差、色度深、碱度大、水质变化大的难处理废水。3.2 二级处理工艺印染废水的处理主要有三大方法，包括物理法、化学法和生物法。目前, 国内的印染废水处理手段以生化法为主，有的还将化学法与之串联。国外也是基本如此。对难于生物降解的印染废水，采用厌氧-好氧联合处理较为合适，对于易于生物降解的印染废水，可采用一般生物处理。色度的去除，一般以物理化学方法为主，对于规模大、处理水平高的工厂，可采用电解、化学絮凝、臭氧氧化等工艺，对于小规模的工厂，可采用炉渣过滤。3.2.1 生物法印染废水的生物处理
6、技术是利用微生物来源广、种类多、易繁殖、适应性强、易变异等特性，运用外界手段，创造有利于微生物生长、繁殖的条件，通过微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏其不饱和键及发色基团，能够有效地降解大分子有机污染物，从而达到净化污水的目的。生物处理技术主要分为好氧技术、厌氧技术、厌氧-好氧技术。3.2.1.1 好氧生物技术好氧生物技术是最早运用于印染废水处理的生物方法，它是指在有氧条件下，有机物被好氧微生物氧化分解的过程，其反应速度较快，所需反应时间短且处理过程中散发的臭味少，对BOD5去除效果好，是目前国内印染废水处理采用的主要方法。好氧生物处理技术包括活性污泥法和生物膜法。此外还有AB法、SBR法、A
7、O法、A2O法、氧化沟法等;生物膜法主要有生物接触氧化法、生物转盘、生物滤池等。3.2.1.1.1 传统活性污泥法该工艺处理效果好，适用于处理净化程度和稳定程度较高的污水，根据具体情况，可以灵活调整污水处理程度的高低。当进水负荷升高时，可通过提高污泥回流比的方法予以解决。其缺点是曝气池容积大，占地面积多，基建投资多；为避免曝气池首端混合液处于缺氧或厌氧状态，进水有机负荷不能过高，因此曝气池容积负荷一般较低。曝气池末端有可能出现供氧速率大于需氧速率的现象，动力消耗较大，且对冲击负荷适应能力较差。3.2.1.1.2 AB法该法对有机底物去除效率高，系统运行稳定，主要表现在：出水水质波动小，有极强的
8、耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能，有较好的脱氮除磷效果。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。缺点是污泥产率高，弱A段在运行中控制不好，很容易产生臭气，影响附近环境。3.2.1.1.3 SBR法最大的优点是节省占地，但自动化要求较高。另外可以减少污泥回流量，有节能效果。SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。3.2.1.1.4 AO法处理效果较稳定，且实现了脱氮或除磷的目标，能耗和运营费也较低，但处理单元多，管理较复杂，且不能同步脱氮和除磷。用于除磷的A/O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短。用于脱氮的A/O工艺的负荷很低，泥龄长、水力停留时
9、间长。3.2.1.1.5 A2O法厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也小于同类其他工艺。缺点主要表现为:需分别设置污泥回流系统和内回流系统，尤其是内回流系统，根据脱氮的要求设计回流比。而且内回流的控制较复杂，对管理的要求较高。3.2.1.1.6 氧化沟法氧化沟具有传统活性污泥法的优点，去除有机物的效率很高，也具有脱氮的功能。如果在沟前增设厌氧池，还可同时除磷。氧化沟这种高效、简单的特点，使它在中小型污水处理厂中得到广泛应用。3.2.1.1.7 生物接触氧
10、化法氧化池内供微生物固着填料，全部淹没在废水中，相当于一种浸没在废水中的生滤池，故又称淹没式生滤池。池内采用与曝气池相同的曝气方法，提供微生物氧化有机物所需要的氧量，并起搅拌混合作用。由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。3.2.1.2厌氧生物技术厌氧生物处理技术是指在厌氧环境下，利用厌氧微生物降解废水中的有机污染物，达到净化污水的效果。厌氧法具有处理废水能耗低，剩余污泥少，承受的负荷变化及水质
11、变化大，产生的沼气是一种环保能源等特点。印染废水处理中的厌氧生物技术虽然具有去除效率高等优点，但是由于印染废水CODCr、色度等基数大，处理后的废水仍然不能达标排放，所以最终产物尚需好氧生物处理。3.2.1.3厌氧-好氧生物技术好氧与厌氧相结合，使可生化性很差的一些高分子物质在厌氧段发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件，另一优点是，好氧段产生的剩余污泥全部回流到厌氧段，厌氧段有较长的固定停留时间，有利于污泥厌氧消化，从而显著降低整个系统的剩余活性污泥量。因此，厌氧-好氧系统中的厌氧段具有双重的作用：一是对废水进行预处理，改善其可生化性，吸附、降解一部分有机
12、物；二是对系统的剩余污泥进行消化。3.3 深度处理工艺目前，我国印染废水处理普遍采用物化处理+生化处理工艺，出水水质基本达到防治染整工业污染物排放标准（GB4287-1992）中的二级标准：即COD180mg/L,BOD40mg/L,SS mg/L,色度80倍，但一般难以达到一级排放标准。二级处理出水中的COD和色度值都较高, 且经过前段的生化处理, 大都为难生物降解的有毒有害物质排入到水体中, 会给环境带来潜在危害。所以必须要对印染废水进行深度处理, 进一步降低水中污染物的浓度, 在此基础上才有可能实现废水的重复利用, 达到节约水资源和保护环境的目的。3.3.1吸附法常用的吸附剂主要有活性炭
13、、吸附树脂、硅藻土等，目前在印染废水深度处理方面主要利用活性炭。张健俐等用臭氧和活性炭组合系统对印染废水进行回用研究, 系统的处理能力为3000 m3/d, 当进水COD为80100mg/L 时, 出水COD为610mg/L,处理成本为1.95 元/m3, 处理后的水用于冷却水, 环境效益和经济效益明显。3.3.2高级氧化法3.3.2.1电化学氧化法S.Lin 等采用电化学氧化+化学絮凝+离子交换处理印染废水二级出水, 研究发现, 电化学氧化和化学絮凝主要是去除废水中的色度、浊度及COD, 而离子交换主要是减少废水中的Fe浓度、电导率、硬度和进一步降低COD浓度。电化学氧化过程中添加少量H2O
14、2, 可以使其效率大大提高。试验结果表明, 此物化组合方法处理二级出水高效,出水能够回用于印染工业。3.3.2.2 光氧化法光敏化氧化大多采用光敏化半导体TiO2 为催化剂催化氧化和降解水中有机物, 是废水处理的新技术。Li X 等采用光催化氧化/微滤系统对印染废水生化出水进行深度处理。试验表明, 在1020 h 内,TiO2光催化反应器能够将该水完全脱色, COD去除率高于90%。催化剂TiO2 能够从悬浮液中有效地分离, 通过微滤, 几乎能够完全回收用于光催化反应器中。处理出水能够满足纺织印染回用水指标。光氧化法深度处理印染废水脱色效率较高, 但设备投资和电耗还待进一步降低。目前的研究仍只
15、是停留在实验室和小规模运行阶段。3.3.3生物法3.3.3.1生物活性炭法耿士锁采用生物接触氧化-生物炭流化床串联装置对毛纺印染废水深度处理,进水COD为113 263 mg/L, BOD5 16 56 mg/L, SS 14184 mg/L, 色度20200 倍; 出水COD 为1278mg/L, BOD5 1 8 mg/L, SS 3 39 mg/L, 色度2 53倍; 去除率分别为70%89%、86% 94%、78%79%、73%90%。处理后出水水质良好, 水质符合洗涤用水回用的标准要求。3.3.3.2 曝气生物滤池曝气生物滤池(Biological Aerated Filter, B
16、AF)是一种集物理吸附、过滤和生物降解于一体的新型生物膜处理技术, 它适用于低悬浮物和低COD 废水的处理。BAF 应用于印染废水深度处理主要是因为经过厌氧水解+ 接触氧化工艺处理的废水, 其B/C值很小, 可生化性很差, 难降解的残余有机物首先被滤料和滤料上生物膜所吸附, 其停留时间相当于生物膜泥龄时间, 因此有足够的接触时间, 使这些有机物被微生物所降解。利用BAF处理印染废水二级出水, 通过试验研究得出, 水解酸化接触好氧工艺后增加BAF工艺作为印染废水的深度处理工艺, 当进水COD75%, RO90%) , 但运行条件不如RO苛刻, 因而运行成本较低。3.3.5混凝+气浮+吸附组合法何
17、文杰等用完全物化技术组合方案混凝气浮砂滤活性炭吸附回用深度处理某毛纺厂经生物接触氧化法处理后的出水。经接触氧化池的出水已经能够达标排放，但废水中残留的染料通常以胶体状态存在，该方案能够较有针对性地去除胶体物质，使出水达到回用要求。3.3.6生态塘系统生态塘是利用天然水中存在的水生植物、水生动物对污水进行处理的一种稳定塘，虽然有着占地面积大的缺点，但其投资少、运行费用低，运行管理简单。生态塘是以太阳能为初始能源,通过在塘中种植水生植物进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统,在太阳能作为初始能源的推动下,通过生态塘中多条食物链的物质迁移,转化和能量的逐渐传递、转化,将进入塘中污水的有机污染物进行降解
18、和转化,最后不仅去除了污染物,而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收,净化的污水也可作为再生水资源予以回收再用,使污水处理与利用结合起来,实现污水处理资源化。其工作示意图见下图 大型水生植物在水污染治理中可以发挥多种作用:通过自身的生长代谢可以大量吸收氮磷等水体中的营养物质,而其中一些种类还可以富集不同类型的重金属或吸收降解某些有机污染物;通过促进微生物的新陈代谢,将水中的大部分可生物降解有机物;通过抑制低等藻类的生长,控制富营养化.表2为印染废水深度处理的几种工艺的比较表2 印染废水深度处理的几种工艺的比较3.4 污泥处理处置3.4.1 污泥的浓缩重力浓缩所需设备少，工艺简单，运行费用
19、低，是传统的污泥浓缩方法。但该方法占地大，浓缩效率低，而且重力浓缩池中氧化还原电位较低，甚至可达厌氧状态，因此易于形成磷的释放。离心浓缩效率高、时间短、占地少，而且卫生条件好，但费用较高。鉴于本厂所处的城市经济条件，选择重力浓缩。3.4.2 污泥的脱水带式压滤机消耗动力少，可以连续运行，工艺简单，目前广为采用，故选用此方法。4.工艺的选择从我国印染行业废水治理技术的现状来看，经过多年努力，已有一系列处理效果好的工艺应用到实际工程中。一般来说，都综合采用了“生化+物化”的主体处理工艺，但生化过程所采用的形式各有不同，如 UASB工艺、SBR 工艺等，充氧型式有接触氧化、活性污泥等，水流工艺有推流
20、式、升流式等等；物化过程有的采用沉淀，有的采用过滤，有的采用吸附等等。根据资料得，该地毯厂的印染废水进水水质为BOD：171mg/L，COD：973mg/L，B/C=0.17，废水难生化，而氨氮含量又较高，故采用具有脱氮除磷效果的处理方法。工艺流程废水格栅调节池厌氧/缺氧池好氧池反应池沉淀池污泥污泥消化池带式压滤外运深度处理流程：曝气生态塘生态塘表面流人工湿地潜流湿地养鱼塘日程安排序号各阶段名称起止日期1开题2012.2.212012.3.82方案论证2012.3.82012.3.203扩初计算2012.3.212012.4.104中期检查2012.45绘图2012.4.112012.5.56
21、撰写论文2012.5.62012.207答辩2012.6参考文献1 孙政. 印染废水水质特征及生物处理技术综述. 煤矿现代化. 2007年第一期2 戴日成, 张统,郭茜,曹健舞 .蒋勇印染废水水质特征及处理技术综述. 工业给排水3 余燚，郑平，金仁村，唐崇俭，汪彩 印染废水生物处理技术进展 化工进展 2008 年第27卷第11 期4 耿云波，刘永红，赵鹏飞 印染废水生物处理技术的应用现状及研究进展 工业用水与废水 Vol .41 No .4 Aug.20105 王宗华 王志钦 常选峰 印染废水处理工程设计与运行环境科技 Vol.22 No.1 Feb.20096 周瑶 郭超 杨波 浅析印染废水
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