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1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 課 題 名 稱 ：江西某地毯廠印染廢水處理改擴(kuò)建及其廢水回用深度處理工程設(shè)計(jì) 學(xué) 院 ：　　　環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院 　　　 專 業(yè) ：　　 環(huán)境工程 　 姓 名 ： 張瑾 __ 學(xué) 號 ：　　　 081400215　　 　　 　　　　 指 導(dǎo) 教

2、師 ：　　　 劉振鴻　　　 　　　　　 2012 年 3 月 8 日 江西某地毯廠印染廢水處理改擴(kuò)建及其廢水回用深度處理設(shè)計(jì) 1. 背景介紹 隨著染料工業(yè)的迅速發(fā)展，目前全世界使用的染料品種已達(dá)數(shù)萬種。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與生活方式的轉(zhuǎn)變, 使人們對服飾花色品種多樣性需求增加, 致使染料品種日趨復(fù)雜, 廢水的可生化性越來越低, 廢水處理效果也往往不甚理想。 江西華騰地毯產(chǎn)業(yè)園位于江西省新余市高新技術(shù)經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，由于企業(yè)規(guī)模的發(fā)展和訂單數(shù)量的增多，公司開始逐步提高生產(chǎn)能力，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，由此在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的印染污水量也隨之

3、增加。因此，需對現(xiàn)有污水處理站進(jìn)行改擴(kuò)建，以實(shí)現(xiàn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展及節(jié)能減排的要求，在保證競爭力的同時還要減少其對環(huán)境帶來的負(fù)面影響。 2. 研究現(xiàn)狀 2.1國內(nèi)印染廢水處理現(xiàn)狀 目前國內(nèi)比較常用的印染污水處理工藝,一般采用物化、生化(或絮凝—生化—吸附)工藝技術(shù)路線,包括生物活性污泥處理法、物理化學(xué)處理法和膜處理法等。一級處理以絮凝為主,二級處理主要采用生化技術(shù)。從現(xiàn)有情況看,我國印染廢水生物處理法中以表面加速曝氣和接觸氧化法占多數(shù)。常用的物化處理工藝主要是混凝沉淀法與混凝氣浮法。電解法、生物活性炭法和化學(xué)氧化法等有時也用于印染廢水處理中。 2.2 國外印染廢水處理現(xiàn)狀 意大利、

4、日本等對印染廢水的處理采用工廠初步處理和城市污水綜合處理相結(jié)合的方法,在對印染廢水初步處理達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后和城市污水混合在一起進(jìn)入污水處理廠處理,這樣可以提高后續(xù)處理效果。如果印染廠較多,則集中處理達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 德國由于行業(yè)不集中,一般采用單廠處理的模式進(jìn)行處理。在印染廠建造污水處理廠,對廠內(nèi)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理。由于清潔生產(chǎn)和水資源回收做得相對較好,處理后的水也可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。由于印染企業(yè)印染廢水排放量較少,而且處理技術(shù)比較成熟,故個別工廠甚至能達(dá)到零排放。 廢水處理作為環(huán)境專業(yè)主要研究的課題之一，幾十年來大量的學(xué)者致力于它的工藝研究，處理方式層出不窮，化學(xué)、物理、生物，從不同角度解決

5、廢水處理的難題。解決COD、BOD的出水后，脫氮除磷、中水回用又成為研究熱點(diǎn)。所以現(xiàn)在所要研究的不僅是如何處理廢水，更要進(jìn)一步討論如何深度處理，使水資源得到最大化利用。 3. 課題研究內(nèi)容 3.1 印染廢水的來源與特點(diǎn) 印染加工的四個工序都要排出廢水, 預(yù)處理階段(包括燒毛、退漿、煮煉、漂白、絲光等工序)要排出退漿廢水、煮煉廢水、漂白廢水和絲光廢水, 染色工序排出染色廢水, 印花工序排出印花廢水和皂液廢水, 整理工序則排出整理廢水。印染廢水是以上各類廢水的混合廢水, 或除漂白廢水以外的綜合廢水。 印染廢水的水質(zhì)隨采用的纖維種類和加工工藝的不同而異, 污染物組分差異很大。各類染整廢水污

6、染主要來源見表1。 印染廢水是一種CODCr濃度高、可生化性差、色度深、堿度大、水質(zhì)變化大的難處理廢水。 3.2 二級處理工藝 印染廢水的處理主要有三大方法，包括物理法、化學(xué)法和生物法。目前, 國內(nèi)的印染廢水處理手段以生化法為主，有的還將化學(xué)法與之串聯(lián)。國外也是基本如此。對難于生物降解的印染廢水，采用厭氧-好氧聯(lián)合處理較為合適，對于易于生物降解的印染廢水，可采用一般生物處理。色度的去除，一般以物理化學(xué)方法為主，對于規(guī)模大、處理水平高的工廠，可采用電解、化學(xué)絮凝、臭氧氧化等工藝，對于小規(guī)模的工廠，可采用爐渣過濾。 3.2.1 生物法 印染廢水的生物處理技術(shù)是利用微生物來源廣、種類多

7、、易繁殖、適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特性，運(yùn)用外界手段，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的條件，通過微生物酶來氧化或還原染料分子，破壞其不飽和鍵及發(fā)色基團(tuán)，能夠有效地降解大分子有機(jī)污染物，從而達(dá)到凈化污水的目的。生物處理技術(shù)主要分為好氧技術(shù)、厭氧技術(shù)、厭氧-好氧技術(shù)。 3.2.1.1 好氧生物技術(shù) 好氧生物技術(shù)是最早運(yùn)用于印染廢水處理的生物方法，它是指在有氧條件下，有機(jī)物被好氧微生物氧化分解的過程，其反應(yīng)速度較快，所需反應(yīng)時間短且處理過程中散發(fā)的臭味少，對BOD5去除效果好，是目前國內(nèi)印染廢水處理采用的主要方法。好氧生物處理技術(shù)包括活性污泥法和生物膜法。此外還有AB法、SBR法、AO法、A2O法、氧化溝

8、法等;生物膜法主要有生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤、生物濾池等。 3.2.1.1.1 傳統(tǒng)活性污泥法 該工藝處理效果好，適用于處理凈化程度和穩(wěn)定程度較高的污水，根據(jù)具體情況，可以靈活調(diào)整污水處理程度的高低。當(dāng)進(jìn)水負(fù)荷升高時，可通過提高污泥回流比的方法予以解決。其缺點(diǎn)是曝氣池容積大，占地面積多，基建投資多；為避免曝氣池首端混合液處于缺氧或厭氧狀態(tài)，進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷不能過高，因此曝氣池容積負(fù)荷一般較低。曝氣池末端有可能出現(xiàn)供氧速率大于需氧速率的現(xiàn)象，動力消耗較大，且對沖擊負(fù)荷適應(yīng)能力較差。 3.2.1.1.2 AB法 該法對有機(jī)底物去除效率高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，主要表現(xiàn)在：出水水質(zhì)波動小，有極強(qiáng)的耐沖

9、擊負(fù)荷能力，有良好的污泥沉降性能，有較好的脫氮除磷效果。運(yùn)行費(fèi)用低，耗電量低，可回收沼氣能源。缺點(diǎn)是污泥產(chǎn)率高，弱A段在運(yùn)行中控制不好，很容易產(chǎn)生臭氣，影響附近環(huán)境。 3.2.1.1.3 SBR法 最大的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省占地，但自動化要求較高。另外可以減少污泥回流量，有節(jié)能效果。SBR工藝沉淀時停止進(jìn)水，靜止沉淀可以獲得較高的沉淀效率和較好的水質(zhì)。 3.2.1.1.4 AO法 處理效果較穩(wěn)定，且實(shí)現(xiàn)了脫氮或除磷的目標(biāo)，能耗和運(yùn)營費(fèi)也較低，但處理單元多，管理較復(fù)雜，且不能同步脫氮和除磷。用于除磷的A/O工藝的最主要特征是高負(fù)荷運(yùn)行、泥齡短、水力停留時間短。用于脫氮的A/O工藝的負(fù)荷很低，泥齡長

10、、水力停留時間長。 3.2.1.1.5 A2O法 厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類的微生物菌群的有機(jī)配合，能同時具有去除有機(jī)物、脫氮除磷的功能。在同時脫氮除磷去除有機(jī)物的工藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也小于同類其他工藝。缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為:需分別設(shè)置污泥回流系統(tǒng)和內(nèi)回流系統(tǒng)，尤其是內(nèi)回流系統(tǒng)，根據(jù)脫氮的要求設(shè)計(jì)回流比。而且內(nèi)回流的控制較復(fù)雜，對管理的要求較高。 3.2.1.1.6 氧化溝法 氧化溝具有傳統(tǒng)活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)，去除有機(jī)物的效率很高，也具有脫氮的功能。如果在溝前增設(shè)厭氧池，還可同時除磷。氧化溝這種高效、簡單的特點(diǎn)，使它在中小型污水處理廠中得到廣泛應(yīng)用。

11、 3.2.1.1.7 生物接觸氧化法 氧化池內(nèi)供微生物固著填料，全部淹沒在廢水中，相當(dāng)于一種浸沒在廢水中的生濾池，故又稱淹沒式生濾池。池內(nèi)采用與曝氣池相同的曝氣方法，提供微生物氧化有機(jī)物所需要的氧量，并起攪拌混合作用。由于填料比表面積大，池內(nèi)充氧條件良好，池內(nèi)單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷；由于生物接觸氧化池內(nèi)生物固體量多，水流完全混合，故對水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡便。 3.2.1.2厭氧生物技術(shù) 厭氧生物處理技術(shù)是指在厭氧環(huán)境下，利用厭氧微生物降解廢水中的有機(jī)污染物，達(dá)到凈化污水的效果。厭氧法具有處理

12、廢水能耗低，剩余污泥少，承受的負(fù)荷變化及水質(zhì)變化大，產(chǎn)生的沼氣是一種環(huán)保能源等特點(diǎn)。印染廢水處理中的厭氧生物技術(shù)雖然具有去除效率高等優(yōu)點(diǎn)，但是由于印染廢水CODCr、色度等基數(shù)大，處理后的廢水仍然不能達(dá)標(biāo)排放，所以最終產(chǎn)物尚需好氧生物處理。 3.2.1.3厭氧-好氧生物技術(shù) 好氧與厭氧相結(jié)合，使可生化性很差的一些高分子物質(zhì)在厭氧段發(fā)生水解、酸化，變成較小的分子，從而改善廢水的可生化性，為好氧處理創(chuàng)造條件，另一優(yōu)點(diǎn)是，好氧段產(chǎn)生的剩余污泥全部回流到厭氧段，厭氧段有較長的固定停留時間，有利于污泥厭氧消化，從而顯著降低整個系統(tǒng)的剩余活性污泥量。因此，厭氧-好氧系統(tǒng)中的厭氧段具有雙重的作用：一是對

13、廢水進(jìn)行預(yù)處理，改善其可生化性，吸附、降解一部分有機(jī)物；二是對系統(tǒng)的剩余污泥進(jìn)行消化。 3.3 深度處理工藝 目前，我國印染廢水處理普遍采用物化處理+生化處理工藝，出水水質(zhì)基本達(dá)到《防治染整工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4287-1992）中的二級標(biāo)準(zhǔn)：即COD<180mg/L,BOD<40mg/L,SS< mg/L,色度<80倍，但一般難以達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)。二級處理出水中的COD和色度值都較高, 且經(jīng)過前段的生化處理, 大都為難生物降解的有毒有害物質(zhì)排入到水體中, 會給環(huán)境帶來潛在危害。所以必須要對印染廢水進(jìn)行深度處理, 進(jìn)一步降低水中污染物的濃度, 在此基礎(chǔ)上才有可能實(shí)現(xiàn)廢水的重復(fù)利用,

14、達(dá)到節(jié)約水資源和保護(hù)環(huán)境的目的。 3.3.1吸附法 常用的吸附劑主要有活性炭、吸附樹脂、硅藻土等，目前在印染廢水深度處理方面主要利用活性炭。張健俐等用臭氧和活性炭組合系統(tǒng)對印染廢水進(jìn)行回用研究, 系統(tǒng)的處理能力為3000 m3/d, 當(dāng)進(jìn)水COD為80～100mg/L 時, 出水COD為6～10mg/L,處理成本為1.95 元/m3, 處理后的水用于冷卻水, 環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益明顯。 3.3.2高級氧化法 3.3.2.1電化學(xué)氧化法 S.Lin 等采用電化學(xué)氧化+化學(xué)絮凝+離子交換處理印染廢水二級出水, 研究發(fā)現(xiàn), 電化學(xué)氧化和化學(xué)絮凝主要是去除廢水中的色度、濁度及COD, 而離子交

15、換主要是減少廢水中的Fe濃度、電導(dǎo)率、硬度和進(jìn)一步降低COD濃度。電化學(xué)氧化過程中添加少量H2O2, 可以使其效率大大提高。試驗(yàn)結(jié)果表明, 此物化組合方法處理二級出水高效,出水能夠回用于印染工業(yè)。 3.3.2.2 光氧化法 光敏化氧化大多采用光敏化半導(dǎo)體TiO2 為催化劑催化氧化和降解水中有機(jī)物, 是廢水處理的新技術(shù)。Li X 等采用光催化氧化/微濾系統(tǒng)對印染廢水生化出水進(jìn)行深度處理。試驗(yàn)表明, 在10～20 h 內(nèi),TiO2光催化反應(yīng)器能夠?qū)⒃撍耆撋? COD去除率高于90%。催化劑TiO2 能夠從懸浮液中有效地分離, 通過微濾, 幾乎能夠完全回收用于光催化反應(yīng)器中。處理出水能夠滿足

16、紡織印染回用水指標(biāo)。 光氧化法深度處理印染廢水脫色效率較高, 但設(shè)備投資和電耗還待進(jìn)一步降低。目前的研究仍只是停留在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模運(yùn)行階段。 3.3.3生物法 3.3.3.1生物活性炭法 耿士鎖采用生物接觸氧化-生物炭流化床串聯(lián)裝置對毛紡印染廢水深度處理,進(jìn)水COD為113 ～263 mg/L, BOD5 16 ～56 mg/L, SS 14～184 mg/L, 色度20～200 倍; 出水COD 為12～78mg/L, BOD5 1 ～8 mg/L, SS 3 ～39 mg/L, 色度2 ～53倍; 去除率分別為70%～89%、86% ～94%、78%～79%、73%～90%。處理

17、后出水水質(zhì)良好, 水質(zhì)符合洗滌用水回用的標(biāo)準(zhǔn)要求。 3.3.3.2 曝氣生物濾池 曝氣生物濾池(Biological Aerated Filter, BAF)是一種集物理吸附、過濾和生物降解于一體的新型生物膜處理技術(shù), 它適用于低懸浮物和低COD 廢水的處理。BAF 應(yīng)用于印染廢水深度處理主要是因?yàn)榻?jīng)過厭氧水解+ 接觸氧化工藝處理的廢水, 其B/C值很小, 可生化性很差, 難降解的殘余有機(jī)物首先被濾料和濾料上生物膜所吸附, 其停留時間相當(dāng)于生物膜泥齡時間, 因此有足夠的接觸時間, 使這些有機(jī)物被微生物所降解。利用BAF處理印染廢水二級出水, 通過試驗(yàn)研究得出, 水解酸化—接觸好氧工藝后增加

18、BAF工藝作為印染廢水的深度處理工藝, 當(dāng)進(jìn)水COD<200 mg/L, 水力負(fù)荷1.0~2.0 m3 /(m2h) , 氣水比( 2 ~ 3)∶1 時, 出水可以達(dá)到一級排放標(biāo)準(zhǔn)(COD≤100mg/L) , COD去除率在50%以上。 3.3.4膜法 超濾能夠去除懸浮粒子和大分子, 有研究表明,用超濾單獨(dú)處理印染廢水二級出水, 出水能夠回用于要求較低的漂洗、水洗工序。M.Marcucci 等對UF+NF 和UF+RO 深度處理印染廢水的效果進(jìn)行了比較, 試驗(yàn)證明, NF 或RO作為后處理方案是可行的, RO 出水能夠回用于任何工序, NF 在脫鹽和去除礦物質(zhì)方面不能夠達(dá)到RO的水平(

19、總硬度去除率NF>75%, RO>90%) , 但運(yùn)行條件不如RO苛刻, 因而運(yùn)行成本較低。 3.3.5混凝+氣浮+吸附組合法 何文杰等用完全物化技術(shù)組合方案混凝→氣浮→砂濾→活性炭吸附→回用深度處理某毛紡廠經(jīng)生物接觸氧化法處理后的出水。經(jīng)接觸氧化池的出水已經(jīng)能夠達(dá)標(biāo)排放，但廢水中殘留的染料通常以膠體狀態(tài)存在，該方案能夠較有針對性地去除膠體物質(zhì)，使出水達(dá)到回用要求。 3.3.6生態(tài)塘系統(tǒng) 生態(tài)塘是利用天然水中存在的水生植物、水生動物對污水進(jìn)行處理的一種穩(wěn)定塘，雖然有著占地面積大的缺點(diǎn)，但其投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，運(yùn)行管理簡單。 生態(tài)塘是以太陽能為初始能源,通過在塘中種植水生植物進(jìn)行水產(chǎn)和

20、水禽養(yǎng)殖，形成人工生態(tài)系統(tǒng),在太陽能作為初始能源的推動下,通過生態(tài)塘中多條食物鏈的物質(zhì)遷移,轉(zhuǎn)化和能量的逐漸傳遞、轉(zhuǎn)化,將進(jìn)入塘中污水的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化,最后不僅去除了污染物,而且以水生植物和水產(chǎn)、水禽的形式作為資源回收,凈化的污水也可作為再生水資源予以回收再用,使污水處理與利用結(jié)合起來,實(shí)現(xiàn)污水處理資源化。其工作示意圖見下圖 大型水生植物在水污染治理中可以發(fā)揮多種作用:通過自身的生長代謝可以大量吸收氮磷等水體中的營養(yǎng)物質(zhì),而其中一些種類還可以富集不同類型的重金屬或吸收降解某些有機(jī)污染物;通過促進(jìn)微生物的新陳代謝,將水中的大部分可生物降解有機(jī)物;通過抑制低等藻類的生長,控制富營

21、養(yǎng)化. 表2為印染廢水深度處理的幾種工藝的比較 表2 印染廢水深度處理的幾種工藝的比較 3.4 污泥處理處置 3.4.1 污泥的濃縮 重力濃縮所需設(shè)備少，工藝簡單，運(yùn)行費(fèi)用低，是傳統(tǒng)的污泥濃縮方法。但該方法占地大，濃縮效率低，而且重力濃縮池中氧化還原電位較低，甚至可達(dá)厭氧狀態(tài)，因此易于形成磷的釋放。 離心濃縮效率高、時間短、占地少，而且衛(wèi)生條件好，但費(fèi)用較高。 鑒于本廠所處的城市經(jīng)濟(jì)條件，選擇重力濃縮。 3.4.2 污泥的脫水 帶式壓濾機(jī)消耗動力少，可以連續(xù)運(yùn)行，工藝簡單，目前廣為采用，故選用此方法。 4.工藝的選擇 從我國印染行業(yè)廢水治理技術(shù)的現(xiàn)狀來看，經(jīng)

22、過多年努力，已有一系列處理效果好的工藝應(yīng)用到實(shí)際工程中。一般來說，都綜合采用了“生化+物化”的主體處理工藝，但生化過程所采用的形式各有不同，如 UASB工藝、SBR 工藝等，充氧型式有接觸氧化、活性污泥等，水流工藝有推流式、升流式等等；物化過程有的采用沉淀，有的采用過濾，有的采用吸附等等。 根據(jù)資料得，該地毯廠的印染廢水進(jìn)水水質(zhì)為BOD：171mg/L，COD：973mg/L，B/C=0.17，廢水難生化，而氨氮含量又較高，故采用具有脫氮除磷效果的處理方法。 工藝流程 廢水→格柵→調(diào)節(jié)池→厭氧/缺氧池→好氧池→反應(yīng)池→沉淀池 污泥→污泥消化池→帶式壓濾→外運(yùn) 深度處理流程：曝氣生態(tài)塘

23、→生態(tài)塘→表面流人工濕地→潛流濕地→養(yǎng)魚塘 日程安排 序號 各階段名稱 起止日期 1 開題 2012.2.21~2012.3.8 2 方案論證 2012.3.8~2012.3.20 3 擴(kuò)初計(jì)算 2012.3.21~2012.4.10 4 中期檢查 2012.4 5 繪圖 2012.4.11~2012.5.5 6 撰寫論文 2012.5.6~2012.20 7 答辯 2012.6 參考文獻(xiàn) [1] 孫政. 印染廢水水質(zhì)特征及生物處理技術(shù)綜述. 煤礦現(xiàn)代化. 2007年第一期 [2] 戴日成, 張統(tǒng),郭茜,曹健舞 .蔣勇

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