開題報告浙江某制革廠4000m污水處理工程設(shè)計.doc

武漢生物工程學院畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告 題目名稱： 浙江某制革廠4000m3/d污水處理工程設(shè)計 題目類別： 畢 業(yè) 設(shè) 計 系 別： 化 學 與 環(huán) 境 工 程 系 專業(yè)班級： 08環(huán)境工程本科一班 學生姓名： 陳 杰 森 指導教師： 詹 燕 輔導教師： 詹 燕 開題報告日期： 2011年11月15日 研究現(xiàn)狀：中國皮革行業(yè)涵蓋了制革、制鞋、皮衣、皮件、毛皮及其制品等主體行業(yè)，以及皮革化工、皮革五金、皮革機械、輔料等配套行業(yè)1。 制革工業(yè)產(chǎn)品為各類皮革。制革生產(chǎn)流程一般由浸水去肉、脫毛浸灰、脫灰軟化、浸酸鞣制、復鞣、中和、染色、加脂等工序組成。制革工業(yè)的原材料和加工工藝均會對環(huán)境造成不同程度的污染。制革生產(chǎn)不僅要通過各種加工設(shè)備進行物理加工，還要應(yīng)用大量化工原料進行化學處理。這些材料包括各種助劑、鞣劑以及加脂劑，涂飾劑等，其中脫毛所用硫化鈉和硫氫化鈉，鞣劑所用鉻鹽等均屬有毒有害物質(zhì)2，對環(huán)境污染嚴重。據(jù)統(tǒng)計，制革行業(yè)每年排放廢水1億噸以上，約占全國工業(yè)廢水總排放量的0.3%。其特點是堿性大、色度濃，耗氧量高、懸浮物高，并含有較多的硫化物等有毒物質(zhì)。在這些排放掉的廢水中，懸浮物為12萬噸，COD約15萬噸，BOD為7萬噸，從以上可以看出，皮革工業(yè)給環(huán)境帶來的污染是相當嚴重的。制革工業(yè)的發(fā)展為市場帶來了繁榮，為國家創(chuàng)造了財富，同時也產(chǎn)生了嚴重的環(huán)境污染，發(fā)展與環(huán)境保護之間的矛盾日益突出，對人類健康和整個社會的可持續(xù)發(fā)展造成了威脅。目前，全國約有200多家制革企業(yè)采取了不同程度的污染治理措施，但僅占全國制革企業(yè)總數(shù)的10%15%。制革行業(yè)的污染治理任務(wù)十分艱巨。 綜合制革廢水包括制革區(qū)內(nèi)排放的所有廢水。制革廢水處理按其流程，分為一級處理部分和二級處理兩部分。 一級處理工藝由格柵、格網(wǎng)、沉砂池、調(diào)節(jié)池和初次沉淀池組成。由于制革廢水有機污染物濃度高，懸浮物高，并含有一定的色度，為了降低二級處理工藝的污染負荷量，采用化學混凝和絮凝氣浮工藝或沉淀處理工藝作為強化一級處理的制革處理系統(tǒng)也日趨增多3。 二級處理工藝目前主要以生物好氧處理為主導工藝4。生物氧化法又包括活性污泥法、生物膜法、氧化溝法、SBR法和兩段活性污泥法等56。制革廢水主要污染成分為有機污染物，屬于高濃度有機廢水，因此制革廢水生化處理工藝已成為制革廢水處理系統(tǒng)最重要的組成部分之一。制革廢水的生化處理技術(shù)與其它工業(yè)廢水處理和城市污水處理技術(shù)一樣，主要是利用微生物的吸附作用和新陳代謝作用原理處理廢水，微生物以廢水中有機物為營養(yǎng)源，通過微生物一系列的生物過程，將高分子復雜的有機污染物分解為低分子簡單物質(zhì)，使廢水經(jīng)生化處理后達標排放。 為了降低制革廢水的處理成本，減少污水處理的投資費用，實際處理工程中經(jīng)常進行各種處理方法的組合，以最大限度的發(fā)揮各段處理工藝的優(yōu)勢，提高處理效果。近年來，由于我國對環(huán)境質(zhì)量要求的進一步提高，對制革行業(yè)排放水要求更加嚴格，二級生物處理法處理后的制革廢水再進行三級處理，使處理后水更加清澈，成為可再用的資源。三級處理技術(shù)措施主要有混凝沉淀法、過濾法、活性碳吸附法和化學氧化法等7。 研究目的和意義目的： 1 熟識制革污水處理的工藝流程，懂得污水特點性質(zhì)，了解制革產(chǎn)業(yè)所面臨的嚴峻的環(huán)境問題。2 詳細理解該行業(yè)在現(xiàn)實環(huán)境中，所做出的經(jīng)濟效益與環(huán)境影響，力求在經(jīng)濟效益與自然環(huán)境和諧共存，探求制革行業(yè)污水處理最有效率的處理方法。3 對以生產(chǎn)牛皮為主的制革廠污水進行分析探究，結(jié)合自己所學理論知識，綜合分析處理特定污水，進行有效設(shè)計工藝，使其污水達到排水要求。使制革污水從水質(zhì)水量上，降低對水環(huán)境與土環(huán)境的影響。意義：在環(huán)境問題越來越嚴重的情況下，污水處理顯得十分重要，通過本次畢業(yè)設(shè)計，提高自己的綜合能力，包括查閱文獻、收集資料的能力；理論分析、設(shè)計、計算和繪圖的能力；撰寫設(shè)計說明書的能力等。研究內(nèi)容（內(nèi)容、結(jié)構(gòu)框架以及重點、難點）：一、內(nèi)容 1 查閱資料，了解廢水生產(chǎn)工藝和水質(zhì)特點。2 工藝比選確定工藝流程。3 對工程主體構(gòu)筑物與輔助物進行設(shè)計計算。4 對工程的設(shè)備進行選型。5 畫出工藝的流程圖，平面圖，高程圖。6 對工程作出經(jīng)濟預算。二、結(jié)構(gòu)框架 浙江某集團制革廠以生產(chǎn)牛皮為主，年生產(chǎn)能力可達到45萬張，污水排放量為4000m3/d，最大時處理能力為225m3/h，原水的水質(zhì)指標為CODCr=3000mg/L，BOD5=1300mg/L，SS=2000mg/L，硫化物=80mg/L，NH4+-N=80mg/L。處理出水水質(zhì)為：CODCr100mg/L，BOD530mg/L，SS60mg/L，硫化物2mg/L，NH4+-N10mg/L。處理廠所處地的風向為北風。該廢水屬于高濃度有機廢水、懸浮物高，并含有較多的硫化物等有毒物質(zhì)。采用技術(shù)成熟可靠的“預沉淀十混凝沉淀+AB兩段生物氧化工藝”處理工藝。三、重點、難點1 原水CODCr=3000mg/L，BOD5=1300mg/L，SS=2000mg/L，排放濃度高，選擇合適的生化處理單元；2 設(shè)備的選型；3 污水處理廠平面圖的繪制；4 污水處理廠高程圖的繪制；5 污水處理廠經(jīng)濟核算。研究方法、手段： 根據(jù)廢水水質(zhì)特點，該工程采取預沉淀+混凝沉淀+AB兩段生物氧化工藝的工藝，流程如下頁圖1所示。1)格柵間及進水泵房進水格柵是污水處理廠第一道予處理設(shè)施，用以截留雜物、皮屑、碎肉、皮毛等粗大物質(zhì)，保護水泵，防止其堵塞，保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運行。同時降低了污染物濃度，減輕了后續(xù)處理設(shè)施的負荷。通過格柵后通過泵的提升將待處理水送至下級處理構(gòu)筑物。2)一次沉淀池 由于原水中懸浮物濃度(SS)高，設(shè)置初沉池是通過自然沉降的方法去除污水中的SS，以降低后續(xù)物化處理工藝的有機負荷，減少后續(xù)物化工藝藥劑投加量，降低運行成本。3)預曝氣調(diào)節(jié)池 制革工藝廢水排放的特點是間歇性強，廢水水質(zhì)水量隨時間變化很大。采用調(diào)節(jié)池均量均質(zhì)，可使廢水水量和水質(zhì)的波動控制在穩(wěn)定的范圍內(nèi)，保證后續(xù)處理工藝正常進行。同時在調(diào)節(jié)池內(nèi)通入壓縮空氣進行曝氣攪拌，均化廢水水質(zhì)，促進廢水絮凝，補充廢水溶解氧，防止厭氧產(chǎn)生臭氣，具有預曝氣的作用。4)絮凝反應(yīng)池 通過初沉池后，原水中大部分懸浮的穎粒被去除，但此時水中還存在大量膠狀的和不易沉降的物質(zhì)，同時廢水中還含有硫化物，在調(diào)節(jié)池中加入利用廢鐵屑和廢鹽酸現(xiàn)場制備的絮凝劑(FeCl2)，通過壓縮空氣攪拌，去除廢水中比重小的懸浮物和膠體狀COD；同時藥劑中的Fe2+與水中S2-反應(yīng)生成FeS沉淀，水中硫化物得以去除。上清液濾液脫水間泥餅外運鼓風機房中間沉淀池B段曝氣池最后沉淀池A段曝氣池一次沉淀池預曝氣調(diào)節(jié)池絮凝沉淀池絮凝反應(yīng)池格柵廢水污水線污泥線污水泵空氣線污泥回流線污泥濃縮池化學污泥外排達標排放圖1 制革工業(yè)廢水處理工藝流程圖5)絮凝沉淀池在絮凝反應(yīng)池中混合反應(yīng)后的泥水混合物在此進行固液分離，分離出混凝反應(yīng)絮體。上清液進入A段曝氣池，沉淀下來的污泥通過污泥泵排入污泥濃縮池，部分污泥可排入一沉池，以增加原污水的絮凝作用，提高沉淀效果，減少后續(xù)物化處理工藝的加藥量。6)生物氧化處理工藝 生物氧化采用AB兩段法。該工藝對水量、水質(zhì)的沖擊負荷具有很強的耐沖擊能力。制革廢水排放的瞬間性強，污染物負荷變化大，采用AB二段工藝，A段為吸附段，該段具有很高的有機負荷，在缺氧或兼氧環(huán)境下運轉(zhuǎn)；B段曝氣池在低負荷下工作。兩段活性污泥各自回流，整個系統(tǒng)抗沖擊負荷能力較強，能保證出水水質(zhì)相對穩(wěn)定。 A段曝氣池對污染物的去除主要依靠以物理化學作用為主導的吸附作用，對負荷、溫度、pH值以及毒性等具有一定的適應(yīng)能力，耐沖擊負荷能力強。A段曝氣池的泥水混合物在中間沉淀池進行沉淀，去除水中好氧污泥，上清液進入B段曝氣池，廢水通過B段曝氣池處理后，COD可去除70%-80%左右.B段活性污泥中的微生物主要為原生動物、后生動物和菌膠團。生物氧化池排出的水及懸浮的活性污泥混合液自流入二次沉淀池，進行固液分離。分離后的上清液排入出水井中與市政管網(wǎng)連接排放。7)污泥濃縮污泥污泥濃縮污泥脫水污泥處理(坡埋或焚燒) 污水處理過程中產(chǎn)生的污泥一般含水率較高，經(jīng)濃縮后其含水率可降至97%以下，體積大為減少，從而可大大減少后續(xù)污泥脫水設(shè)備的容量，提高脫水效率。研究進度：2011.09.192011.09.25：完成課題選題及工藝比選2011.09.262011.10.16：完成工藝構(gòu)建物的設(shè)計計算2011.10.172011.10.23：選擇附加設(shè)備類型2011.10.242011.10.30：輔助構(gòu)筑物尺寸的確定2011.10.312011.11.06：完成工藝流程圖的繪制2011.11.072011.11.20：完成污水廠平面布置圖2011.11.212011.12.04：完成污水廠高程布置圖2011.12.052011.12.11：完成設(shè)計說明書2011.12.122011.12.25 ：完成單體圖的繪制2011.12.262012.01.03 ：完成工程投資估算20120205 ：完成畢業(yè)設(shè)計文獻綜述（包括：國內(nèi)外研究理論、研究方法、進展情況、存在問題、參考依據(jù)等）1 國內(nèi)外的常見研究方法、理論、特點 目前對制革廢水處理中常用主體工藝是好氧生物處理技術(shù)，主要采用的方法有：1)氧化溝法(OD) 氧化溝法是五十年代由荷蘭工程師發(fā)明的一種新型活性污泥法，其曝氣池呈封閉的溝渠形，廢水和活性污泥的混合液在曝氣渠道中不斷循環(huán)流動，因此被稱為“氧化溝”，又稱“循環(huán)曝氣法”8。氧化溝采用的水力停留時間長達10-40小時，污泥齡一般大于10天，有機負荷低，僅為0.05-0.15kgBOD/(kgVSSd)，懸浮狀有機物在氧化溝內(nèi)可以被徹底的降解，因而它實質(zhì)上相當于延時曝氣活性污泥法。六十年代以來，氧化溝技術(shù)在歐洲、北美、南非、澳大利亞等地得到了迅速的推廣與應(yīng)用，工藝上和構(gòu)造上也有了很大的發(fā)展和改進。我國近年來在氧化溝處理技術(shù)的研究和應(yīng)用方面也迅速發(fā)展，目前，該技術(shù)已被廣泛用于城市污水，石油化工廢水、造紙廢水、印染廢水、制革廢水等工業(yè)廢水處理之中9-11。2)間歇式活性污泥法(SBR) SBR是序批式間歇活性污泥法的簡稱。它是近年來在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究日趨增多的一種污水生物處理新技術(shù)。廢水在同一反應(yīng)池內(nèi)按時間順序?qū)崿F(xiàn)進水、曝氣、沉淀、排水、閑置五個階段。與傳統(tǒng)活性污泥法相比，SBR構(gòu)筑物簡單，不設(shè)二沉池，無污泥回流，操作靈活，曝氣時間和曝氣量可調(diào)，不易產(chǎn)生污泥膨脹，SBR是完全混合式曝氣。具有調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量的功能。近年來，SBR法處理制革廢水逐漸被應(yīng)用和推廣12。3) 吸附生物降解法(AB法) AB工藝是吸附生物降解(Adsorption-Biodegradation)工藝的簡稱，是聯(lián)邦德國亞深大學B.Bohnke教授于70年代中期所發(fā)明，80年代初開始應(yīng)用于工程實踐，屬超高負荷活性污泥法13。由A段-吸附絮凝池和B段-生物氧化兩個曝氣池串聯(lián)而成。兩段有各自的沉淀池和獨立的污泥回流系統(tǒng)。A段為吸附段，該段曝氣池有機負荷高，停留時間短，在缺氧(兼氧)環(huán)境下工作；B段為生物氧化段，B段曝氣池在低負荷下運行。AB法與傳統(tǒng)的生物處理法相比，在去除效率、運行穩(wěn)定性、工程投資和運行費用方面均具有明顯的優(yōu)勢。近年來被廣泛應(yīng)用于城市污水處理和工業(yè)廢水處理中 14 15。4)生物接觸氧化法 生物接觸氧化法目前在制革廢水處理工藝得到較多的應(yīng)用1617,它是生物濾池(生物膜法)和活性污泥法的結(jié)合產(chǎn)物。與活性污泥法不同的是生物接觸氧化法在氧化池中，大部分微生物附著在固體填料表面上，形成兩種懸浮一附著微生物共生的形態(tài)。生物接觸氧化法用于較高工業(yè)廢水處理中，一般采用兩段處理流程，兩段法流程對于水量、水質(zhì)的沖擊負荷具有很強的耐沖擊能力。制革廢水由于廢水排放的瞬時性和有機污染負荷變化較大，因此采用二段法在第一段氧化池中的微生物遭受毒害時，導致處理能力降低，而對第二段影響較小，出水水質(zhì)仍保持穩(wěn)定1819。 近些年來應(yīng)用于制革廢水處理中的一些新工藝包括：1）納米TiO2光催化氧化法 采用納米TiO2光催化氧化法處理制革廢水。用直接凍黃和表面活性劑配制不同初始COD的模擬制革廢水，正交實臉結(jié)果顯示：初始pH和光照時間是主要的影響因素；確定的適宜工藝條件為：初始pH=6，光照時間6h，催化助劑FeCl3的加入量3.36 mg/L，納米TiO2加入量100 mg/L，初始COD 144.67 mg/L。采用此工藝條件對實際制革廢水進行了處理，處理后出水COD和色度去除率分別達到65.0%和91.4%，且可生化性大大提高。2）人工濕地凈化機理 人工濕地是利用基質(zhì)一微生物一植物一動物這個復合生態(tài)系統(tǒng)的物理、化學和生物的三重協(xié)調(diào)作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸附和微生物分解，來實現(xiàn)對廢水的高效凈化，同時通過營養(yǎng)物質(zhì)和水分的循環(huán)，促進綠色植物生長，填料表面和植物根系將由于大量微生物的生長而形成生物膜。廢水流經(jīng)生物膜時，有的污染物被植物根系阻擋截留，有機污染物則通過生物膜的吸附、同化及異化作用而被去除21。濕地系統(tǒng)中因植物根系對氧的傳遞釋放，使其周圍環(huán)境中依次呈現(xiàn)出好氧、缺氧和厭氧的狀態(tài)，保證了廢水中的氨氮不僅能被植物和微生物作為營養(yǎng)成分而直接吸收，而且還可通過硝化、反硝化作用將其從廢水中去除22。最后通過魚類的食用或栽種植物的收割，而使污染物最終從系統(tǒng)中去除。資料表明：人工濕地對總氮的去除率可達到60%以上，BOD5的去除率在85%以上，COD去除率可達到80%以上23。3）移動床生物膜反應(yīng)器(Moving Bed Biofilm Reactor,MBBR) 移動床生物膜反應(yīng)器是吸收了傳統(tǒng)的流化床和生物接觸氧化法兩者的優(yōu)點而形成的一種高效污水處理方法。其核心部分是以密度接近于水的懸浮材料直接投加到曝氣池中作為微生物的活性載體。它是懸浮生長的活性污泥和附著生長的生物膜法相結(jié)合的一種工藝24。它不僅集活性污泥法和生物膜法的優(yōu)點于一身，而且克服了兩者的缺點，具有處理能力高、能耗低、不需要反沖洗、水頭損失小、不發(fā)生堵塞的特點25。4）微波化學污水處理技術(shù) 微波化學污水處理技術(shù)是水處理領(lǐng)域中一場嶄新的革命，是一代具有突破性、創(chuàng)新性、廣譜性的水處理技術(shù)。微波化學污水處理技術(shù)不同于傳統(tǒng)的污水處理方法，它通過微波場對吸波物質(zhì)的選擇性加熱、低溫催化、快速穿透等功能，達到去污除濁殺菌的效果。經(jīng)微波化學污水處理技術(shù)處理后的水，可全部再利用，從而實現(xiàn)污水處理工程的實用、高效、節(jié)能、環(huán)保、低運行費用。2 存在問題 1）在制革區(qū)廢水處理站運行期期間，生物氧化池產(chǎn)生了大量泡沫，分析泡沫產(chǎn)生的原因為：制革工藝中使用了大量物質(zhì)，使得度水中含有較高的表面活性劑，通過曝氣作用產(chǎn)生了大量泡沫；廢水中蛋白質(zhì)含量較高，較高的蛋白質(zhì)含量在生物處理過程中產(chǎn)生了大量的泡沫。浮在水面的大量泡沫既阻礙了生物處理中氧的傳遞和利用，又隨風四處飄散污染環(huán)境。為了消除泡沫產(chǎn)生的不良影響，在生物氧化池周邊每隔一定距離安裝噴頭，采用水力消泡方法，利用二沉池出水，對池內(nèi)泡沫進行噴淋，應(yīng)會有效地消除了泡沫。2）盡管初沉池內(nèi)安裝了刮吸泥機，但有時因進水懸浮物太高，污泥量大，刮泥機行走不動，有時吸不出泥。針對這一問硯，經(jīng)分析認為：初沉池污泥主要是由大量皮屑、肉沫、血塊等大塊懸浮物構(gòu)成，污泥含水率低，流動性差，排泥周期不能過長。重新制定排泥時間表，可將原來的排泥周期縮短，應(yīng)會取得了良好的排泥效果，確保了初沉池沉淀效果。參考文獻1 張永吉制革技術(shù)基礎(chǔ)M北京: 北京輕工業(yè)山版社，19832 高忠柏，蘇超英制革工業(yè)廢水處理M北京: 化學工業(yè)出版社，20033 鄒廉制革廢水處理工藝設(shè)計J給水排水，1997，23(12): 28-314 沈耀良，王寶貞廢水生物處理新技術(shù)：理論與應(yīng)用M北京: 中國環(huán)境科學出版社， 20015 孫力平污水生物處理新工藝與設(shè)計計算實例M北京: 科學出版社，20016 張自杰環(huán)境工程手冊(水污染防治卷)M北京: 高等教育出版社，19987 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