实验室05Lh印染废水处理装置设计.docx

目 录1 设计目的、原则及依据 11.1 设计目的 11.2 设计原则 11.3 设计依据 11.3.1 设计标准 11.3.2 实验室硬件条件 12 设计范围 23 项目概况 34 废水的水质与水量 44.1 进水流量 44.2 原水水质 45 排放标准 56 废水处理工艺 66.1 废水工艺的确定 66.2 工艺介绍 66.2.1 微电解技术 66.2.2 芬顿氧化技术 86.2.3 改良A2/O工艺 107 构筑物设计及设备选型 137.1 调节池 137.2 微电解池 147.2.1 反应池容积及形状计算 147.2.2 反应池其他附属设备要求 157.3 Fendon反应池 157.4 初沉池设计 157.5 改良A2/O法设计 187.5.1 生化区容积 187.5.2 污泥量计算 197.5.3 污泥泥龄θc 207.5.4 内回流比RN 217.5.5 需氧量的计算 217.5.6 反应池主要尺寸 237.6 二沉池 257.6.1 沉淀区计算 257.6.2 污泥区计算 267.6.3 沉淀池总高 277.6.4 进出水系统的计算 277.7 污泥浓缩消化设计 287.7.1 混合污泥含水率 287.7.2 污泥浓缩池尺寸 287.7.3 浓缩后污泥体积Q缩 297.8 清水池 307.9 高程布置及阻力损失 308 投资估算 328.1 直接费用 328.1.1 板材费用 328.1.2 管道费用 338.1.3 设备费用 338.2 间接费用 348.3 第二部分费用 348.4 工程预备费用 349 图纸 35参考文献 361 设计目的、原则及依据1.1 设计目的A复习和进一步理解所学的《水污染控制工程》课程内容，初步理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。

B了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料C训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能D提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力E为实验室的设计小型模拟水污染处理全套装置，以便于后来人的学习运用1.2 设计原则遵循设计依据并在实验室整体规划的指导下，结合处理要求，同统一规划设计小型污水处理设施，充分发挥建设项目的环境和经济效益1.3 设计依据1.3.1 设计标准《污水处理厂工艺设计手册(第二版)》《给水排水设计手册 （第5册） 城市排水》《给水排水设计手册 （第6册） 工业排水》《水污染控制工程（第二版）下册 高廷耀版》《给排水工程绘图标准GB/T 501-2001》1.3.2 实验室硬件条件实验室可容纳小型模拟工程的面积（长1.2m宽0.6m）0.72m2，高度不限2 设计范围本工程为处理量为的实验用印染废水处理工程方案设计，涉及到废水处理的方案原理设计、各模拟构筑物的单体尺寸设计、流程设计、总体造价等本项目前期主要工作是污水处理方案的原理选择、各单体构筑物的计算选型、方案校核及确定，在前期工作的基础上，完成工程的模拟图纸、废水实验室模拟组合工艺建设经济预算与可实现性的估计。

3 项目概况 《水污染控制工程》作为环境工程专业本科学生的必修课程，是本专业学生必须学好和掌握的一门专业学科而作为工程类学科，存在理论和实际工程应用结合的难题，只有将学到的知识应用于实际，才能加深学生对所学知识的理解，并熟悉掌握与应用理论知识然而，现实的经济、环境条件不允许我们建立一个大型的水污染处理工厂来开展我们的学习所以，为了充分利用仅有的硬件条件、为了节约资源、更为了将书本所学与实际接轨实现理论学习与实践体验相结合，特开展本次小型模拟实验室处理废水的工程设计所处理的模拟废水是实验室配制的高浓度印染废水，废水可生化性较差，并含有超标的氮磷元素需要脱除本实验室项目，主要针对连续微小连续流废水中BOD、氮、磷的去除4 废水的水质与水量4.1 进水流量进水流量Q =0.5L/h4.2 原水水质原水水质见表4-1：表4-1 原水水质色度COD(mg/L)BOD5(mg/L)TP(mg/L)氨氮(mg/L)pH500800~150050~10020~3040-6011本设计中，进水水质指标均取平均值，即：表4-2 设计选取进水指标色度COD(mg/L)BOD5(mg/L)TP(mg/L)氨氮(mg/L)pH5001150752550115 排放标准 根据当地环保局的要求，该印染污水经处理后，在总排放口执行《纺织工业水污染物排放标准》中的新建企业水污染物排放限值标准，主要指标达到：表5-1 处理后水质色度COD(mg/L)BOD5(mg/L)TP(mg/L)氨氮(mg/L)pH50100602156~96 废水处理工艺6.1 废水工艺的确定本次课程设计主要针对废水中COD、BOD、氮、磷的去除，考虑到印染废水难降解，可生化性很低。

在水处理中，可采用氧化或还原的方法改变废水中某些有毒有害化合物中元素的化合价以及改变化合物分子结构，使剧毒的化合物变为微毒或无毒的化合物，使难于生物降解的有机物转化为可以生物降解的有机物因而在生化处理前先对废水进行氧化还原处理，以降低废水COD并提高废水可生化性本次采用微电解加芬顿氧化技术，后续生化处理采用改良的A2/O工艺6.2 工艺介绍6.2.1 微电解技术A 微电解定义微电解是指低压直流状态下的电解，可以有效除去水中的钙、镁离子从而降低水的硬度，同时电解产生可灭菌消毒的活性氢氧自由基和活性氯，且电极表面的吸附作用也能杀死细菌特别适用于高盐、高COD、难降解废水的预处理B 微电解原理微电解就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池这些细微电池是以电位低的铁成为阴极,电位高的碳做阳极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除为了增加电位差，促进铁离子的释放,在铁-碳床中加入一定比例铜粉或铅粉。

经微电解后，BOD/COD升高了，那是因为一些难降解的大分子被碳粒所吸附或经铁离子的絮凝而减少不少人以为微电解可有分解大分子能力,可使难生化降解的物质转化为易生化的物质，并搬出理论依据是“微电解反应中产生的新生态[H]可使部分有机物断链，有机官能团发生变化”但用甲基澄和酚做试验并没有证实微电解有分解破化大分子结构能力如果要让铁碳床有分解有机大分子能力,一般需要加入过氧化氢,酸性废水与铁反应生成亚铁离子,亚铁离子与过氧化氢形成Fenton试剂，生成羟基自由基具有极强的氧化性能，将大部分的难降解的大分子有机物降解形成小分子有机物等同样，反应要在酸性的条件下才能进行C 微电解填料废水的铁内电解法的原理非常简单,就是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池这些细微电池是以电位低的铁成为阳极而腐蚀,电位高的碳做阴极,在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液对内电解反应器的出水调节PH值到9左右，由于铁离子与氢氧根作用形成了具有混凝作用的氢氧化亚铁,它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸,形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除如果要让铁碳床有分解有机大分子能力,一般需要加入过氧化氢,酸性废水与铁反应生成亚铁离子,亚铁离子与过氧化氢形成Fenton试剂，生成羟基自由基具有极强的氧化性能，将大部分的难降解的大分子有机物降解形成小分子有机物等。

同样，反应要在酸性的条件下才能进行根据工程试验，铁碳床微电解刚开始的效果很理想,特别是处理酸性的有机废水传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广新型催化活性微电解填料有具有高电位差的金属合金融合催化剂并采用高温微孔活化技术冶炼生产而成，具有铁炭一体化、熔合催化剂、微孔架构式合金结构、比表面积大、比重轻、活性强、电流密度大、作用水效率高等特点作用于废水，可高效去除COD、降低色度、提高可生化性，处理效果稳定，可避免运行过程中的填料钝化、板结等现象D 微电解作用微电解对色度去除有明显的效果这是由于电极反应产生的新生态二价铁离子具有较强的还原能力,可使某些有机物的发色基团硝基—NO2 、亚硝基—NO 还原成胺基—NH2 ,另胺基类有机物的可生化性也明显高于硝基类有机物;新生态的二价铁离子也可使某些不饱和发色基团(如羧基—COOH、偶氮基-N=N-) 的双键打开,使发色基团破坏而除去色度,使部分难降解环状和长链有机物分解成易生物降解的小分子有机物而提高可生化性。

此外,二价和三价铁离子是良好的絮凝剂,特别是新生的二价铁离子具有更高的吸附-絮凝活性,调节废水的pH 可使铁离子变成氢氧化物的絮状沉淀,吸附污水中的悬浮或胶体态的微小颗粒及有机高分子,可进一步降低废水的色度,同时去除部分有机污染物质使废水得到净化微电解处理废水自诞生以来，便引起国内外环保研究学者的关注，并进行了大量的研究!已有很多专利和实用技术成果最近几年，微电解处理工业废水发展十分迅速，现已用于印染、电镀、石油化工、制药、煤气洗涤、印刷电路板生产等工业废水及含砷、含氟废水的处理工程，并收到了良好的经济效益和环保效果微电解工艺对废水的脱色有良好处理的效果，且以废治废，运行费用低，因此在我国将具有良好的工业应用前景6.2.2 芬顿氧化技术A Fendon试剂Fenton试剂是由Fe2+和H2O2组成的组合体系，实质上是在酸性条件下（pH=2~5），H2O2在Fe2+催化作用下能产生具有高氧化活性的羟基自由基（OH）OH的氧化电位达到 2.8 V，仅次于氟的氧化电位（2.87V），而大于O3（2.07V）和ClO2的氧化电位（1.50V） OH能使大多数有机物降解和矿化，尤其对毒性大、一般氧化剂难以氧化降解或生化难降解的有机废水具有较强的氧化能力和较高的降解率。

目前，世界公认的Fenton反应机理是由基机理机理如下，其中式 ( 6-1 ) 为自由基反应链的开始Fe2++H2O2 Fe3++OH+OH- （6-1）链的传递：Fe3++H2O2 Fe2++HO2+H+Fe2++OH Fe3++OH-HO2+Fe3+ Fe2++O2+H+OH+R-H R+H2OFe3++R R++Fe2+链的终止：OH+OH H2O2HO2+HO2 H2O2+O2OH+O2 O2+OH-Fe3++O2 Fe2++O2HO2+Fe3+ Fe2++O2。