工业废水处理论文范文

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第1篇

1.1普通工业废水特点

普通工业废水量大、污染物成分复杂，不同行业产生的废水所含污染物成分区别较大，有的废水温度高，容易造成环境的热污染；有些具有明显的酸碱度；有些含有易燃、易爆、有毒物质。针对工业废水中所含的不同成分，选择不同的处理工艺，往往需要物理、化学、生物代谢等多种不同工艺组合处理。

1.2放射性废水特点

具有放射性的重金属元素是放射性废水处理的主要去除对象，而放射性核素只能通过自然衰变来降低其放射性，所有的水处理方法都不能改变其固有的放射性衰变特性。在进行放射性废水处理的时候，我们只有通过各种方法将放射性核素浓缩到较小体积的废物内，降低处理后可排放废水的放射性核素浓度。

2普通工业废水处理方法

为了使工业废水得到净化，一般将废水中所含的污染物分离出来，或将其转化为无害、稳定的物质。我们按照处理原则，将工业废水处理方法中物理化学法分为吸附法、离子交换法、膜分离法、汽提法、吹脱法、萃取法、蒸发法、结晶法等。离子交换法在普通工业废水处理中，主要用以回收贵重金属离子。膜分离技术在70年代后大规模应用到各个工业领域及科研中，发展非常迅速。蒸发法处理多用于酸、碱废液的回收。自然界存在种类繁多的具有氧化分解有机物能力的微生物，这些微生物具有数量巨大、分布范围广、繁殖力强等特点，被广泛应用于制革造纸、炼油化工、印染纺织、食品制药等行业的废水处理中。

3放射性废水的处理方法

放射性核素使用任何水处理方法都改变不了其固定的放射性衰变特性，其处理一般都是遵循以下两个基本原则：①将放射性废水排入水体，通过稀释和扩散达到无害水平。主要适用于极低水平的放射性废水的处理。②将放射性废水浓缩后，将其浓缩产物与人类的生活环境长期隔离，任其自然衰减。对高、中、低水平放射性废水均适用。目前国内外普遍做法是对放射性废水进行浓缩处理后贮存或固化处理。

3.1蒸发法

蒸发浓缩法具有较高的浓缩倍数和去污因子，可用于处理高、中、低放废水。尉凤珍等利用真空蒸发浓缩装置处理中低水平核放射废水，对总α和总β的去污因子能达到104量级，出水满足国内放射性废水排放标准。

3.2化学沉淀法

化学沉淀法主要通过投加合适的絮凝剂，然后与废水中的微量放射性核素发生沉淀后，将放射性核素转移并浓缩到体积量小的沉淀底泥中。在进行化学沉淀法时主要投加铝盐、铁盐、磷酸盐、苏打、石灰等，同时可投加助凝剂，如粘土、活性二氧化硅等加快凝结过程。罗明标等的试验结果显示氢氧化镁处理剂具有良好的除铀效果，特别适合酸溶浸铀后的地下低放射性含铀废水的处理。

3.3离子交换法

目前离子交换主要处理低放废水，包括有机离子和无机离子两种交换体系。此法特点是操作方便、设备简单、去除效率高且减容比高，适用于含盐量低、悬浮物含量少的水体。国内外研究都表明离子交换剂对Cs的有很高的吸附容量。

3.4膜分离技术

膜处理方法是处理放射性废水相对经济、高效、可靠的方法，此法具有出水水质好、物料无相变、低能耗、操作方便和适应性强等特点等特点，膜技术的研究比较广泛。美国、加拿大许多核电站采用反渗透和超滤工艺处理放射性废水。

3.5生物处理法

生物处理法包括植物修复法、微生物法。微生物治理低放射性废水是20世纪60年代开始研究的新工艺，国内外都有人开展研究微生物富集铀的工作。美国研究人员发现一种名为Geobactersulfurreducens的细菌能够去除地下水中溶解的铀，Geobacter能够还原金属离子，从而降低金属在水中的溶解度，使金属以固体形式沉淀下来，因此，这种细菌有可能被用于放射性金属的生物处理。生物法处理流程复杂，处理周期长，运行管理难度大，国内核电厂还未采用生物法处理放射性废水。

4放射性废水和普通工业废水处理方法比较

工业废水中污染物成分复杂多样，我们采用单一的处理方法很难达到完全净化的效果，因此需要我们寻找适合的工艺进行处理。其中废水处理工艺的组成需要遵循先易后难的原则，先除去大块垃圾和漂浮物质，然后依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。放射性废水与普通工业废水处理的一个根本区别是：能够用物理、化学或者生物方法将普通工业废水的一些有毒物分解破坏，转化为无毒物质，例如六价铬、氰、有机磷等；而用这些方法无法破坏放射性核素，不能改变其衰变辐射的固有特性，只能靠其自然衰变来降低直至消失其放射性。物理、化学或物理化学方法一般是普通工业废水处理中的预处理或深度处理方法，主要处理方法采用生物处理法。而物理化学法是目前放射性废水处理的主要方法。有些处理方法只适用于处理普通工业废水，而较难应用于处理放射性废水。

5结论

第2篇

1.1工业废水排放特点

汽车各类涂装废水通过管网排放至厂区废水处理站进行集中处理。废水处理采用物化与生化联合处理工艺，物化处理单元采用混凝沉淀工艺，物化出水与生活污水混合后进入生化处理单元，生化处理工艺采用生物接触氧化法，生化出水达标排放，平均排放量约2250t/d。

1.2回收利用分析

工业冷却水对水质要求较低，水量需求巨大，主要用于补充冷却水蒸发与排污的水量消耗，是工业废水处理尾水回用的理想对象。当然，尾水作为中水回用于冷却水时应考虑可能对冷却水系统造成的不良影响，并应采取相应的防治措施。通过对厂区废水排放量的调查，废水站排放废水水量能够满足冷却水补水需求。排放废水的水质满足GB8978—1996《污水综合排放标准》中的二级排放标准，虽然未满足中水回用要求，但仅COD、浊度等个别指标略有差距，经过深度处理后作为冷却水系统水源具有很大的潜力。

2中水处理方案

2.1回用工艺选择

再生水的细菌总数与悬浮物是相对于自来水有较大差异的2个指标，悬浮物指标虽未在回用标准中予以规定，但考虑到悬浮物的累积对循环水系统的稳定运行可能会产生较大影响，也应在工艺设计时予以重点考虑。因此，回用工艺宜选择采用物理分离的工艺模式。

2.2工艺流程

超滤技术具有操作简单、流程短、分离效果好，处理效率高、能耗低等特点，在废水处理中得到了广泛地应用，也比较适宜于作为废水处理尾水的深度处理。中水回用处理工艺采用预处理+超滤的多级过滤工艺流程。

2.3工艺介绍

（1）预处理

预处理由砂滤器、活性炭过滤器、保安过滤器组成。砂过滤器与活性炭过滤器均为2组并联运行，作用是预先去除水中部分的污染物质，减轻超滤设备的负荷，延长超滤膜的寿命。排放废水进入砂滤器前通过计量泵向水中投加PAC絮凝剂，使水中的悬浮物形成较大的絮体，经过砂滤器时被其中的石英砂截留，从水中去除。砂滤器出水进入活性炭过滤器，利用活性碳的吸附能力降低水中有机物等污染物的浓度。2组活性炭过滤器的出水合流进入保安过滤器，保安过滤器滤芯孔径50μm，主要作用是去除水中的较大颗粒物，保护超滤膜不受损伤。

（2）超滤

保安过滤器的出水进入超滤系统，超滤系统由16支超滤膜组件及配套的气动阀门、流量计等设备组成。超滤主要应用于将溶液中的颗粒物、胶体和大分子与溶剂等小分子物质分离，分离过程主要有：在膜表面及微孔内吸附（一次吸附）；在孔中停留而被去除（阻塞）；在膜面的机械截留（筛分）。利用超滤膜的上述分离能力可进一步降低处理废水中的悬浮颗粒、胶体、微生物的含量。

（3）供水

向超滤膜出水中投加次氯酸钠，保持水中余氯含量，防止细菌、藻类滋生，最终进入回用水池，通过回用水泵升压后回用于冷却水系统。

（4）处理工艺特点

本处理工艺采用全自动控制方式，占地面积小，操作简单，可靠性强。利用滤料层的截留与超滤膜的分离机理，对细小悬浮固体颗粒与微生物具有较高的去除率。

2.4工艺及设备参数

中水处理设备设计产水能力为60m3/h。超滤膜组件为东丽（TORAY）HFU-2020外压式聚偏氟乙烯（PVDF）中空纤维膜，截留分子量150000g/mol，有效膜面积72m2，最大进水流量12m3/h。

2.5设备运行说明

（1）砂碳滤

砂滤器、活性炭过滤器运行时，水流自上而下流经滤层，进水流量为55～60m3/h，进水压力为0.08～0.1MPa。为保证持续良好的过滤效果，每48h进行一次清洗，按先反冲洗后正冲洗的步骤进行。砂滤器反洗前先以25m3/h进行5min空气擦洗，使附着在滤料表面的污染物脱落，提高反冲洗效果。反冲洗时冲洗水自下而上流经滤层，带出污染物，反洗流量为120m3/h，冲洗时间为10min。

（2）超滤

超滤机组进膜压力为0.05~0.1MPa，中水回收率达90%以上。超滤膜组件连续产水运行过程中，污染物会使超滤膜产水量发生不可逆的变化，为确保超滤膜连续稳定运行，需定期反洗恢复超滤膜产水量。为此，超滤膜每隔30min执行一次物理清洗，包括反洗与空气冲刷。运行表明，反洗时间1.5min，流量60m3/h，空气擦洗时间1min，可以使超滤产水量达到较为稳定的状态。除了物理清洗，超滤膜组件每24h进行一次维护性清洗。维护性清洗是为了确保膜的最适宜寿命及透过水产量。维护性清洗时，将带有次氯酸钠的反洗水注入超滤膜组件并浸泡20分钟。化学清洗用于去除附着在膜表面或积蓄在膜孔内的污染物质，当过膜压差上升或膜过滤性能下降时实施化学清洗。化学清洗通常使用柠檬酸与次氯酸钠进行酸碱组合清洗以获得最佳的清洗效果。清洗时，配制质量分数3%的柠檬酸与质量浓度为3000mg/L的次氯酸钠以50L/min的循环流量别循环1~3h后排放。一般2～3月实施一次化学清洗。

3回用可行性分析

3.1中水处理效果

中水回用处理设备经过调试运行，运行情况良好，产水水质稳定。具体水质指标（2014年3，4月的数据平均值）与回用标准。

3.2经济与环境效益分析

中水回用工业冷却水系统具有良好的经济效益与环境效益。中水回用后，每年可以节约新鲜自来水量并减少排污量约14.4万t，按工业用水费用3.4元/t，废水COD平均质量浓度为60mg/L计算，每年直接经济效益约48.96万元，减少向环境排放污染物8.64t。

4结论

（1）汽车工业废水具有水质变化大

成份复杂等特点，经处理后排放的尾水采用预处理+超滤工艺可以克服传统中水处理工艺对进水水质条件要求苛刻的问题，经过深度处理后的再生水，出水满足回用标准，回用于循环冷却水系统是完全可行的。

（2）汽车工业废水经过物化与生化处理后

第3篇

关键词：造纸工业废水;厌氧反应器;转化

1厌氧系统与好氧系统的比较

在污水的好氧处理过程中，大量的好氧微生物被置于污水处理装置中，因此大量的污染物就成为这些微生物的食物。因为这些微生物是好氧型的，在处理装置中必须提供足够的氧气。好氧处理是细菌和原生物的作用，这些微生物将有机污染物转化成CO2，H2O,能量和新的微小物质（污泥）。

厌氧处理是一个微生物降解有机物的过程，并伴有沼气的产生，该沼气主要由60-90%的甲烷（CH4）和10-40%的CO2组成。大多数经厌氧降解的有机物转变成为沼气，只有一小部分转变成为新的微小物质。

下面以葡萄糖的转化为例，来对厌氧和好氧的过程进行比较：

厌氧转化：C6H12O63CH4+3CO2（－404KJ）

好氧转化：C6H12O6+6O26CO2+6H2O(-2844KJ)

葡萄糖的厌氧反应比好氧反应释放出的能量（自由焓）少7倍，约可获取85%的能量以甲烷的形式存在，可以在锅炉以热的形式回收，或可在发生器中以热和电的形式回收。这便是为什么在厌氧过程中厌氧污泥的产生量低的原因。在厌氧处理系统中，厌氧污泥的产量只占被转化有机物总量的2-5％；而在好氧处理系统中，污泥的产量占被转化有机物总量的30-50%。

应用厌氧系统处理工业污水有如下优点：

(1)以沼气的形式产生能量。

(2)厌氧污泥的产生量低。

(3)高容积的装载率。

(4)需要的占地面积小。

(5)厌氧污泥可被长时间储存而不会失去其活动性。

应用好氧系统处理高浓度工业废水有如下缺陷：

(1)能耗高。

(2)厌氧污泥的产生量高。

(3)容积的装载率低。

(4)需要的占地面积大。

2厌氧系统的有机降解过程

在厌氧转化过程中起作用的微生物属于厌氧细菌类，这类细菌中有很大一部分能够且大多数情况只能在无氧的环境中。有机物的厌氧降解是一个包含多个步骤的过程，每一步骤包括不同类型的厌氧菌。

所有可生物降解的物质，通过各种中间体最后都转化成为沼气，只有在最后一个步骤有甲烷产生，污染物（COD值）才从污水中被除去。大的有机分子，如蛋白质和淀粉被外酵素转化成为一种同化于酸化细菌的形式。因此，它们被转化成为简单产物，如挥发性的脂肪酸、二氧化碳、氢气、氨等，这些物质又变成生成甲烷的细菌培养基，有机碳则变成CH4和CO2而从水中逸出。在此种情况下，甲烷细菌在整个转化过程中担任着重要的角色，它是产生最后一个步骤的原因。

超过70%的甲烷产生于细菌和乙酸，剩余30%的甲烷则产生于细菌和氢气及二氧化碳。甲烷转化率的高低取决于如下因素：

(1)有机物的性质（污水成分）。

(2)厌氧污泥的数量，和它的适应性及活动性。

(3)有机物与厌氧污泥接触的剧烈程度，混合与接触的时间。

(4)环境因素，如温度、PH值和碱度。

(5)常量与微量营养物的可用性。

3厌氧处理系统工艺及配套装置(2)配套装置

①絮凝池和初沉池，除去固体物。絮凝池含一个快混池和两个絮凝混合池，污水靠重力流入附近的初沉池；在初沉池中，固体物质从污水中分离出来，并被周边刮泥机刮去污泥斗，再靠重力流入后面的污泥处理系统，一个由时间控制的开关阀来控制初沉污泥的排放。

②冷却塔和均衡池，储存和混合未经处理的污水。在冷却塔内水温由48℃降到38℃，冷却塔配两台风机来控制出水温度，出水水温通过均衡池出口的温度变送器来控制和监测。在均衡池，经过预处理的污水将被搅拌和缓冲，在正常流动条件下，水力停留时间为7-8小时，均衡池配搅拌器来确保均匀的水质，液位变送器来控制液位，温度变送器来控制温度。

③调节池。在调节池中污水将被调制，以使厌氧细菌达到最理想的生物转化条件，投加酸碱来控制PH值，回流支路上装有PH值测量仪，来控制酸碱加入量；磷酸和尿素作为营养物N和P投加到调节池，营养物的投加时间间隔是通过时间控制器来控制，营养物的加入量是基于对有代表性的水样分析结果而定的。在温度过高或PH值不在制定范围内时，反应器进料将自动关闭，营养物投料将自动停止。排出的厌氧污水将循环回调节池里。调节池配有液位变送器来检测液位以防止反应器进料泵空转。

④厌氧反应器，调制好的污水将被污水进料泵打入厌氧反应器中发生降解反应，产生沼气。从底部进入反应器的污水通过顶部的三相分离器流出，在三相分离器中气态、液态和固态被分开，经过分离后的出水和回流水回到调节池。在此转化过程中，厌氧污泥将逐渐增多，多余的厌氧污泥将被从反应器中清除，预留的取样线可追踪反应器中厌氧污泥的剖面存储高度，根据该高度多余的厌氧污泥被移走；转化过程产生的沼气在沼气火炬中燃烧；废气从三相分离器和调节池的顶部由废气风机抽出，再在涤气塔和生物滤床中进行处理。

⑤厌氧污泥储罐及污泥泵，储存厌氧污泥。

⑥火炬，燃烧生成的沼气。

⑦碱液储槽，与药品投加设备来对调节池的PH值进行控制。

⑧盐酸储槽，与药品投加设备来向调节池投料。

⑨尿素储槽，与混合药品投加设备来向调节池投料。

⑩磷酸二氢铵储槽，与药品投加设备来向调节池投料。

(11)PAV、PAM储槽，与混合和药品投加设备向絮凝池投料。

(12)多个反应步骤产生的废气将被废气风机收集，并在废气涤气塔和生物滤池中进行处理。

参考文献

[1]殷承启，洪建国.上流式厌氧污泥床处理造纸工业废水的研究[J].中国水网2006,(5).

[2]李佩芳，万金泉，唐霞等.废纸造纸废水生化处理生物相的研究[J].中华纸业.2007,(2).

第4篇

关键词：废水，氨氮，饮用水

 

1.概述

氨氮的存在使给水消毒和工业循环水杀菌处理过程中氯量增大；对某些金属，特别是对铜具有腐蚀性；当污水回用时，再生水中的氨氮可以促进输水管道和用水设备中微生物的繁殖，形成生物垢，堵塞管道和用水设备，并影响换热效率，更严重的是氨氮是造成水体富营养化的重要原因。氨氮存在于许多工业废水中。钢铁、炼油、化肥、无机化工、铁合金、玻璃制造、肉类加工和饲料生产等工业，均排放高浓度的氨氮废水。某些工业自身会产生氨氮污染物，如钢铁工业（副产品焦炭、锰铁生产、高炉）以及肉类加工业等。而另一些工业将氨用作化学原料，如用氨等配成消光液以制造磨砂玻璃。此外，皮革、孵化、动物排泄物等废水中氨氮初始含量并不高，但由于废水中有机氮的脱氨基反应，在废水存积过程中氨氮浓度会迅速增加。不同类的工业废水中氨氮浓度千变万化，即使同类工业不同工厂的废水中氨氮浓度也不完全相同，这取决于原料性质、工艺流程、水的耗量及水的复用等。进入水体的氮主要有无机氮和有机氮之分。无机氮包括氨态氮（简称氨氮）和硝态氮，亚硝态氮不稳定可以还原成氨氮，或氧化成硝态氮。有机氮有尿素、氨基酸、蛋白质、核酸、尿酸、脂肪胺、有机碱、氨基糖等含氮的有机物。在一定的条件下有机氮会通过氨化作用转化成无机氮。免费论文参考网。

2.水体富营养化及其危害

2.1水体富营养化现象及主要成因

“富营养化”是湖泊分类与演化方面的概念，过量的植物性营养元素氮、磷排入水体会加速水体富营养化的进程。水体富营养化现象是指在光照和其它适宜环境条件情况下，水中含有的植物性营养元素氮的营养物质使水体中的藻类过量生长，在随后的藻类植物的死亡以及异样微生物的代谢活动中，水体中的溶解氧逐步耗尽，造成水体质量恶化、水生态环境机构破坏。

当水体中含N>0.2mg/L，含P>0.02mg/L水体就会营养化。水体营养化后会引起某些藻类恶性繁殖，一方面有些藻类本身有藻腥味会引起水质恶化使水变得腥臭难闻；另一方面有些藻类所含的蛋白质毒素会富集在水产物体内，并通过食物链影响人体的健康，甚至使人中毒。如海生腰鞭毛目生物的过度繁殖能使海水呈红色或褐色，即俗称“赤潮”；沟藻属是形成赤潮的常见种类，它们所产生的毒素会被贝类动物所积累，人体食用后会引起严重的胃病甚至死亡。水体中大量藻类死亡的同时会耗去水体中的溶解氧，从而引起水体中鱼虾类等水产物的大量死亡，致使湖泊退化、淤泥化，甚至变浅、变成沼泽地甚至消亡。据统计，我国平均每年有20个天然湖泊消亡。我国广东珠海沿江、厦门沿海、长江口近海水域、渤海湾曾多次发生藻类过度繁殖引起的赤潮，造成鱼类等水产物大量的死亡，使海洋渔业资源遭到的破坏，经济损失严重。而水体一旦富营养化后没有几十年的时间是很难恢复的，有的甚至无法恢复，如美国的伊利湖是典型的富营养湖，科学家估计需要100年才能恢复。

2.2降低水体的观赏价值

通常1mg氨氮氧化成硝态氮需消耗4.6mg溶解氧。水体中氨态氮愈多，耗去的溶解氧就愈多，水体的黑臭现象就越发严重。这就影响了水体中鱼类等水生生物的生存，使其易因缺氧而死亡。富营养的水质不仅又黑又臭，且透明度差（仅有0.2m），往往影响了江河湖泊的观赏和旅游价值。随着改革开放的深入，人民群众的生活水平日趋提高，旅游已成为人们越来越广泛的需求。而水质优良的江河、湖泊、公园是城市景观的重要组成部分，也是人们生活娱乐、游泳、观赏、休闲的最佳场所。但我国的大部分湖泊已呈现出不同程度的营养态。有些通常发黑、发臭，人们已无法在其中游泳、游览了，更观赏不到鱼类在其中嬉戏的情景，大大降低了这些湖泊的利用价值。影响当地人民的生活，并且也严重影响当地的旅游业发展，造成较大的经济损失。

2.3危害人类及生物生存

当水体中pH值较高时。氨态氮往往呈游离氨的形式存在，游离氨对水体中的鱼及生物皆有毒害作用，当水体中NH3－N>1mg/L时，会使生物血液结合氧的能力下降；当NH3－N>3mg/L在24～96h内金鱼及鳊鱼等大部分鱼类和水生物就会死亡。可使人体内正常的血红蛋白氧化成高铁血红蛋白，失去血红蛋白在体内的输氧能力，出现缺氧的症状，尤其是婴儿。当人体血液中高铁血红蛋白>70%时会发生窒息现象。若亚硝酸盐长时间作用于人体可引起细胞癌变。经水煮沸后的亚硝酸盐浓缩，其危害程度更大。免费论文参考网。以亚硝酸盐为例，自来水中含量为0.06mg/L时，煮沸5min后增加到0.12mg/L，增加了100%。亚硝酸盐与胺类作用生成亚硝酸胺，对人体有极强的致癌作用，并有致畸胎的威胁。美国推荐水中亚硝酸盐的最高允许浓度时1mg/L，而我国上海第一医院建议在饮用水中的亚硝酸盐的浓度必须控制在0.2mg/L以下。

水体中的氮营养来源是多方面的，其中人类活动造成的氮的来源主要有以下几方面:1.未经处理的工业和生活污水直接排入河道和水体：这类污水的氨氮含量高，排入江河湖泊，造成藻类过度生长的危害最大。城市污水、农业污水，食品等工业的废水中含有大量的氮、磷和有机物质。据统计，全世界每年施入农田的数千万吨氮肥中约有一半经河流进入海洋。美国沿海城市每年仅通过粪便排入沿海的磷近十万吨。2.污水处理场出水：采用常规工艺的污水处理厂，有机物被氧化分解产生了氨氮，除了构成微生物细胞组分外，剩余部分随出水排入河道，这是城市污水虽经过二级常规处理但河道仍然出现富营养化和黑臭的重要原因之一。3.面源性的农业污染物，包括废料、农药和动物粪便等。

3.氨氮废水处理的研究现状及主要处理技术

氨氮处理技术的选择与氨氮浓度密切相关，而对一给定废水，选择技术方案主要取决于以下几方面：(1)水的性质；(2)处理要求达到的效果；(3)经济效益，以及处理后出水的最后处置方法等。根据废水中氨氮浓度的不同，可将废水分为3类：高浓度氨氮废水、中等浓度氨氮废水、低浓度氨氮废水。随着工业的发展，中、高浓度的氨氮废水排放日益增多。免费论文参考网。现在，由于对氨氮废水的控制日益严格，对氨氮废水的处理技术要求越来越高。工业废水的氨氮去除方法有多种，主要包括物理法、化学法、生物法等。其中物理法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉等技术；化学法有离子交换、氨吹脱、折点氯化、焚烧、催化裂解、电渗析、电化学处理等技术；生物法有藻类养殖、生物硝化、固定化生物技术等。虽然每种处理技术都能有效地去除氨氮，但应用于工业废水的处理必须具有应用方便、处理性能稳定、适用于废水水质且经济实用的特点。根据国内外工程实例及资料介绍和环境工作者所研究的重点，目前处理氨氮废水比较实用的方法主要有折点氯化法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法等。下面就这几种方法作一简单介绍。

3.1折点氯化法去除氨氮

折点氯化法是将氯气（生产上用加氯机将氯气制成氯水）或次氯酸钠通入废水中将废水中的NH4+－N氧化成N2的化学脱氮工艺。当氯气通入废水中达到某一点时水中游离氯含量最低，氨的浓度降为零。当氯气通入量超过该点时，水中的游离氯量就会增多。因此该点称为折点，该状态下的氯化法称为折点氯化。废水中的氨氮常被氧化成氮气而被脱去，处理氨氮废水所需的实际氯气量取决于温度、pH值及氨氮浓度。氧化每克氨氮需要9～10mg氯气，pH值在6～7反应最佳，接触时间为0.5～2小时。在上述条件下，出水中氨氮浓度小于0.1mg/L。

折点加氯法处理后的出水在排放前一般需要用活性碳或二氧化硫进行反氯化，以去除水中残留的氯。1mg残留氯大约需要0.9～1.0mg的二氧化硫。在反氯化时会产生氢离子，但由此引起的pH值下降一般可以忽略，因此去除1mg残留氯只消耗2mg左右的碱（以CaCO3计）。

折点氯化法最突出的优点是可通过正确控制氯的添加量和对流量进行均化，使废水中全部氨氮降为零，同时使废水达到消毒的目的。对于氨氮浓度低于5mg/L的废水来说，用这种方法较为经济。为了克服单独采用折点加氯法处理氨氮废水需要大量加氯的缺点，常将此法与生物硝化连用，先硝化再除微量残留氨氮。氯化法的处理率达90%～100%，处理效果稳定，不受水温影响，在寒冷地区此法特别有吸引力。虽初次投资较少，但运行费用高，副产物氯胺和氯代有机物会造成二次污染，所以氯化法只适用于处理低浓度氨氮废水。

3.2选择性离子交换法去除氨氮

离子交换是指在固体颗粒和液体界面上发生的离子交换过程。离子交换法选用对NH4+离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的；而常规的离子交换树脂不具备对氨离子的选择性，故不能用于废水中去除氨氮。沸石具有对非离子氨的吸附作用和与离子氨的离子交换作用，它是一类硅质的阳离子交换剂，储量丰富价格低廉，对NH4+有很强的选择性。

【参考文献】

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[9]袁俊生,郎宇琪,张林栋等.天然沸石法工业污水氨氮资源化治理技术[J].环境污染治理技术与设

第5篇

具体内容(课题背景和意义、国内外研究现状、课题主要内容、课题研究方案、日程安排、参考文献)

1、课题背景和意义

造纸工业是能耗高、物耗高，对环境污染严重的行业之一。造纸工业的污染问题十分严重，受到了人们普遍的关注。在世界范围内，造纸工业废水都是重要的污染源，例如日本、美国分别将造纸工业废水列为六大公害和五大公害之一。

在我国，造纸工业废水污染已成为造纸生产及相关行业能否生存和发展的关键因素。据环保统计公报数字表明，县及县以上制浆造纸和纸制品废水排放量占全国工业总排放量的11%，仅次于化学工业及钢铁工业的年排水量，居第三位，其中达标排放量仅占造纸总排放量的14%，排放废水中COD约占全国总排放量的45%。

目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位[1]。 近年经多方不懈努力，造纸工业废水污染防治已经取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出，造纸工业初步实现了增产减污的目标。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还相当繁重。

制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液(又称黑液、红液)，洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着严重的污染。

一般每生产1 t硫酸盐浆就有1 t有机物和400 kg碱类、硫化物溶解于黑液中;生产1 t亚硫酸盐浆约有900 kg有机物和200 kg氧化物(钙、镁等)和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费[2]。

近年来，一些以制浆造纸为主要工艺的小型企业由于受白水困扰被迫停产或转产。随着造纸行业的发展，受原料林资源的约束，废纸作为再生纤维资源在造纸工业原料中的重要性与日俱增，我国产量名列前几位的造纸企业大部分是以废纸为原料。

废纸作为造纸原料之一，即可减轻环境污染，又可减少森林砍伐，节省原料纤维资源，缓解原料紧张局面，经济和社会效益十分显著。尽管废纸造纸废水污染物产量比化学制浆造纸减少了85%以上，但废水的COD、SS浓度仍然较高[3]。

某造纸厂主要以商品木浆为原料，生产各色特种装饰钛白印刷面纸、平衡纸系列、印花原纸系列、瓜子袋纸系列、特种长纤维纸系列、水松纸产品等各种高档特种工业印刷纸以及文化用纸，总产量为1.2万t/a，排放造纸废水约8000t/d。

目前，这些废水若未经处理就排入附近水体，将对环境造成严重污染[1 ～4] ，同时该厂生产耗水量大，如处理后进行回用，将产生巨大的经济效益废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。所以对造纸废水的处理在我国也是非常重要的，其中造纸白水对环境造成的影响,是本论文论述的主要观点。

2、国内外研究现状

2.1、造纸工艺

目前国内废纸造纸主要流程为碎浆、磨浆、筛选、打浆、造纸、烘干、卷取等[4]。 简要流程如下：

图1 造纸工艺流程

2.2 、处理工艺

目前国内外针对白水所采用的处理工艺主要有以下几种：

2.2.1、气浮法

气浮法是白水处理中较常用的方法。白水中所含的物质为短纤维、填料、胶状物以及溶解物，它经过调节后在气浮池内与减压后的溶气水混合，进行气浮操作过程。完成分离后，清水入清水池供纸机回用，短纤维进入浆池供造纸机回用。气浮法在我国造纸企业中有较广的应用。

2.2.2、絮凝法

絮凝法在造纸白水处理中也有应用，即利用适当的絮凝剂处理废水，可以使其中的细小纤维和其他细小固体颗粒悬浮物沉淀下来。在造纸白水的处理过程中，造纸白水先经微孔过滤处理回收纤维，降低白水中的悬浮物含量，再加入混凝剂和助凝剂，使白水中的细小纤 维、填料、胶体性物质及部分溶解性有机物聚沉，处理后的澄清水可完全回用于生产或排放。

化学絮凝处理造纸白水具有投资少、工期短、处理系统运行管理简单、操作灵活、处理效果好等特点。能有效去除再生造纸废水中的SS、色度以及有机物等，得到的泥浆经过适当处理后还能用作生产箱纸板的纸浆，处理的上清液可以作为工业水循环使用，因此，其经济效益和环境效益相当显著。

2.2.3、过滤法

应用于白水处理的过滤法常见的有两种：真空过滤法和微滤法。

真空过滤法具有过滤速度快、处理量大、工艺过程稳定、占地面积小、基建费用少、运行费用低等特点，处理后的白水可直接用于造纸过程。近年来国内的一些大型造纸企业大力推广真空过滤机用于白水处理，使得白水的处理与循环回用的程度大大提高。

微滤法采用的过滤介质为不锈钢丝网或化纤网，其过滤孔径的大小可根据用户的废水种类、浓度等的不同而随意选择，最小孔径当量可小于20 um。其优点更在于工艺简单、占地少、投资省;过滤能力大、效率高、运行费用低、操作极其简便。

2.2.4、膜分离法

膜分离技术处理造纸白水，可以较彻底去除造纸白水中的金属离子和溶解性无机盐物质，是实现造纸零排放目标的有效措施之一。然而，膜分离法处理水量能力不大、费用较高，在用于造纸白水处理方面还处于实验室的研究阶段，距离实际生产还有很长的路要走[5]。

3、课题主要内容

1、设计流量：Q=1500 m3/d Kz=1.1

2、进出水水质，最后出水符合《辽宁省污水与废气排放标准》(DB 21-60-89)二级标准

3、运用大学期间所学的专业知识，理论和毕业实习中学到的实践知识，对造纸生产工艺的最终出水进行处理设计。

4、污水处理工艺流程的确定 5、主要构筑物设计计算

6、依据具体地形对污水处理厂进行平面布置。

7、高程布置。

8、并对建成的运行管理提出要求和建议。

9、在对造纸废水(白水)进行设计过程中，要知道造纸废水中是多种多样的，不能设想只用一种处理方法，就能把污染物取值殆尽，往往要采用多种方法组合的处理工艺系统，才能达到处理效果。应尽量选取较好的处理方法。

10、在对废水处理工程设计过程中，应尽量运用清洁生产的理念，降低废水中复杂成分，使得在后续废水处理中降低难度和提高效率。

4、课题研究方案

废纸回收利用过程中，从工艺上分为抄纸段产生的废水称为白水。由于白水日排水量 大，含有大量的软纤维和填料，悬浮物含量高，它所引起的污染令世人瞩目。目前，国内外处理造纸自水的方法主要有气浮法、絮凝沉淀法、过滤法、膜分离法等，综合各种方法的优缺点，我选择气浮法进行对造纸污水(白水)进行处理。

采用混凝气浮为主的工艺流程处理造纸废水，处理后出水SS、CODcr和BOD5的平均去除率分别达到90%、74%和80%以上，出水达到设计要求，可以直接回用于生产工艺中，并可回收纸浆。实现了生产用水的闭路循环运行，达到了废水零排放。此工艺避免了生化处理占地面积大、投资和运行费用高等缺点，并且处理费用低，运行稳定，维护简单，具有显著的环境效益。气浮法在我国处理造纸污水(白水)普遍使用，气浮法不仅经济效应低，并且处理效果非常好，占地面小，运行操作简单[6]。

结合造纸废水目水质的特点，实验拟采用采用混凝气浮+水解酸化+接触氧化的处理工艺。

5、日程安排

1、资料收集、方案对比 2017.3.17～2017.3.23 一周

2、撰写开题报告、开题答辩、英文翻译 2017.3.24～2017.3.30 一周

3、主体构筑物设计计算 2017.3.31～2017.4.6 一周

4、附属构筑物及高程设计计算 2017.4.7～2017.4.13 一周

5、流程图、总平面图绘制 2017.4.14～2017.4.20 一周

6、高程图绘制 2017.4.21～2017.4.27 一周

7、构筑物图绘制 2017.4.28～201.5.4一周

8、构筑物图绘制 2017.5.5～2017.5.11 一周

9、构筑物图绘制 2017.5.12～2017.5.18 一周

10 、设计说明书编制 2017.5.19～2008.5.25 一周

11 、修改设计说明书 2017.5.26～2017.6.1 一周

12 、修改图纸 2017.6.2～2017.6.8 一周

13 、毕业设计答辩 2017.6.9~2017.6.15 一周

6、参考文献

[1] 田启平.斜网-混凝沉淀-二段A/O组合工艺处理造纸废水的研究.浙江大学硕士学位论文.2007,2.

[2] 胡雪莲,叶新强,庞艳.生化法处理废纸再生造纸废水.环境工程.2004.6,22(3):43~44. [3] 丘旭平.非脱墨废纸造纸废水处理工艺研究及实例.造纸科学与技术.2007,26(3):60~62.

第6篇

具体内容(课题背景和意义、国内外研究现状、课题主要内容、课题研究方案、日程安排、参考文献)

一、课题背景和意义

造纸工业是能耗高、物耗高，对环境污染严重的行业之一。造纸工业的污染问题十分严重，受到了人们普遍的关注。在世界范围内，造纸工业废水都是重要的污染源，例如日本、美国分别将造纸工业废水列为六大公害和五大公害之一。

在我国，造纸工业废水污染已成为造纸生产及相关行业能否生存和发展的关键因素。据环保统计公报数字表明，县及县以上制浆造纸和纸制品废水排放量占全国工业总排放量的11%，仅次于化学工业及钢铁工业的年排水量，居第三位，其中达标排放量仅占造纸总排放量的14%，排放废水中COD约占全国总排放量的45%。

目前我国造纸工业废水排放量及COD排放量均居我国各类工业排放量的首位[1]。 近年经多方不懈努力，造纸工业废水污染防治已经取得了一定的成绩，虽然纸及纸板产量逐年增加，但排放废水中的COD却逐年降低。由此看出，造纸工业初步实现了增产减污的目标。但目前造纸行业约占排放总量50%的废水尚未进行达标处理，废水污染防治任务还相当繁重。

制浆造纸废水是指化学法制浆产生的蒸煮废液(又称黑液、红液)，洗浆漂白过程中产生的中段水及抄纸工序中产生的白水，它们都对环境有着严重的污染。

一般每生产1 t硫酸盐浆就有1 t有机物和400 kg碱类、硫化物溶解于黑液中;生产1 t亚硫酸盐浆约有900 kg有机物和200 kg氧化物(钙、镁等)和硫化物溶于红液中。废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费[2]。

近年来，一些以制浆造纸为主要工艺的小型企业由于受白水困扰被迫停产或转产。随着造纸行业的发展，受原料林资源的约束，废纸作为再生纤维资源在造纸工业原料中的重要性与日俱增，我国产量名列前几位的造纸企业大部分是以废纸为原料。

废纸作为造纸原料之一，即可减轻环境污染，又可减少森林砍伐，节省原料纤维资源，缓解原料紧张局面，经济和社会效益十分显著。尽管废纸造纸废水污染物产量比化学制浆造纸减少了85%以上，但废水的COD、SS浓度仍然较高[3]。

某造纸厂主要以商品木浆为原料，生产各色特种装饰钛白印刷面纸、平衡纸系列、印花原纸系列、瓜子袋纸系列、特种长纤维纸系列、水松纸产品等各种高档特种工业印刷纸以及文化用纸，总产量为1.2万t/a，排放造纸废水约8000t/d。

目前，这些废水若未经处理就排入附近水体，将对环境造成严重污染[1 ～4] ，同时该厂生产耗水量大，如处理后进行回用，将产生巨大的经济效益废液排入江河中不仅严重污染水源，也会造成大量的资源浪费。所以对造纸废水的处理在我国也是非常重要的，其中造纸白水对环境造成的影响,是本论文论述的主要观点。

二、国内外研究现状

2.1、造纸工艺

目前国内废纸造纸主要流程为碎浆、磨浆、筛选、打浆、造纸、烘干、卷取等[4]。 简要流程如下：

图1 造纸工艺流程

2.2 、处理工艺

目前国内外针对白水所采用的处理工艺主要有以下几种：

2.2.1、气浮法

气浮法是白水处理中较常用的方法。白水中所含的物质为短纤维、填料、胶状物以及溶解物，它经过调节后在气浮池内与减压后的溶气水混合，进行气浮操作过程。完成分离后，清水入清水池供纸机回用，短纤维进入浆池供造纸机回用。气浮法在我国造纸企业中有较广的应用。

2.2.2、絮凝法

絮凝法在造纸白水处理中也有应用，即利用适当的絮凝剂处理废水，可以使其中的细小纤维和其他细小固体颗粒悬浮物沉淀下来。在造纸白水的处理过程中，造纸白水先经微孔过滤处理回收纤维，降低白水中的悬浮物含量，再加入混凝剂和助凝剂，使白水中的细小纤 维、填料、胶体性物质及部分溶解性有机物聚沉，处理后的澄清水可完全回用于生产或排放。

化学絮凝处理造纸白水具有投资少、工期短、处理系统运行管理简单、操作灵活、处理效果好等特点。能有效去除再生造纸废水中的SS、色度以及有机物等，得到的泥浆经过适当处理后还能用作生产箱纸板的纸浆，处理的上清液可以作为工业水循环使用，因此，其经济效益和环境效益相当显著。

2.2.3、过滤法

应用于白水处理的过滤法常见的有两种：真空过滤法和微滤法。

真空过滤法具有过滤速度快、处理量大、工艺过程稳定、占地面积小、基建费用少、运行费用低等特点，处理后的白水可直接用于造纸过程。近年来国内的一些大型造纸企业大力推广真空过滤机用于白水处理，使得白水的处理与循环回用的程度大大提高。

微滤法采用的过滤介质为不锈钢丝网或化纤网，其过滤孔径的大小可根据用户的废水种类、浓度等的不同而随意选择，最小孔径当量可小于20 um。其优点更在于工艺简单、占地少、投资省;过滤能力大、效率高、运行费用低、操作极其简便。

2.2.4、膜分离法

膜分离技术处理造纸白水，可以较彻底去除造纸白水中的金属离子和溶解性无机盐物质，是实现造纸零排放目标的有效措施之一。然而，膜分离法处理水量能力不大、费用较高，在用于造纸白水处理方面还处于实验室的研究阶段，距离实际生产还有很长的路要走[5]。

三、课题主要内容

1、设计流量：Q=1500 m3/d Kz=1.1

2、进出水水质，最后出水符合《辽宁省污水与废气排放标准》(DB 21-60-89)二级标准

3、运用大学期间所学的专业知识，理论和毕业实习中学到的实践知识，对造纸生产工艺的最终出水进行处理设计。

4、污水处理工艺流程的确定 5、主要构筑物设计计算

6、依据具体地形对污水处理厂进行平面布置。

7、高程布置。

8、并对建成的运行管理提出要求和建议。

9、在对造纸废水(白水)进行设计过程中，要知道造纸废水中是多种多样的，不能设想只用一种处理方法，就能把污染物取值殆尽，往往要采用多种方法组合的处理工艺系统，才能达到处理效果。应尽量选取较好的处理方法。

10、在对废水处理工程设计过程中，应尽量运用清洁生产的理念，降低废水中复杂成分，使得在后续废水处理中降低难度和提高效率。

四、课题研究方案

废纸回收利用过程中，从工艺上分为抄纸段产生的废水称为白水。由于白水日排水量 大，含有大量的软纤维和填料，悬浮物含量高，它所引起的污染令世人瞩目。目前，国内外处理造纸自水的方法主要有气浮法、絮凝沉淀法、过滤法、膜分离法等，综合各种方法的优缺点，我选择气浮法进行对造纸污水(白水)进行处理。

采用混凝气浮为主的工艺流程处理造纸废水，处理后出水SS、CODcr和BOD5的平均去除率分别达到90%、74%和80%以上，出水达到设计要求，可以直接回用于生产工艺中，并可回收纸浆。实现了生产用水的闭路循环运行，达到了废水零排放。此工艺避免了生化处理占地面积大、投资和运行费用高等缺点，并且处理费用低，运行稳定，维护简单，具有显著的环境效益。气浮法在我国处理造纸污水(白水)普遍使用，气浮法不仅经济效应低，并且处理效果非常好，占地面小，运行操作简单[6]。

结合造纸废水目水质的特点，实验拟采用采用混凝气浮+水解酸化+接触氧化的处理工艺。

五、日程安排

1、资料收集、方案对比 2017.3.17～2017.3.23 一周

2、撰写开题报告、开题答辩、英文翻译 2017.3.24～2017.3.30 一周

3、主体构筑物设计计算 2017.3.31～2017.4.6 一周

4、附属构筑物及高程设计计算 2017.4.7～2017.4.13 一周

5、流程图、总平面图绘制 2017.4.14～2017.4.20 一周

6、高程图绘制 2017.4.21～2017.4.27 一周

7、构筑物图绘制 2017.4.28～201.5.4一周

8、构筑物图绘制 2017.5.5～2017.5.11 一周

9、构筑物图绘制 2017.5.12～2017.5.18 一周

10 、设计说明书编制 2017.5.19～2008.5.25 一周

11 、修改设计说明书 2017.5.26～2017.6.1 一周

12 、修改图纸 2017.6.2～2017.6.8 一周

13 、毕业设计答辩 2017.6.9~2017.6.15 一周

六、参考文献

[1] 田启平.斜网-混凝沉淀-二段A/O组合工艺处理造纸废水的研究.浙江大学硕士学位论文.2007,2.

[2] 胡雪莲,叶新强,庞艳.生化法处理废纸再生造纸废水.环境工程.2004.6,22(3):43~44. [3] 丘旭平.非脱墨废纸造纸废水处理工艺研究及实例.造纸科学与技术.2007,26(3):60~62.

第7篇

关键词：给水排水工程；毕业设计；选题

中图分类号：TU9903；G642477 文献标志码：A 文章编号：

1005-2909(2012)03-0133-03

毕业设计是理论与实践相结合的学习过程，是对四年专业学习一次全面、彻底的总结和应用，同时也是培养学生结合工程实际提高分析、解决问题能力的必要环节。毕业设计对巩固、深化和拓展学生所学知识，培养学生独立思考能力和创新能力具有重要意义［1］。毕业设计由多个环节组成，其中选题是做好毕业设计的基础，决定了毕业设计的研究方向和研究内容，直接影响毕业设计质量［2］。给水排水工程专业是涉及多学科知识体系并且与工程实践紧密结合的综合学科［3］，在此笔者根据其培养目标及教学基本要求和教学工作实践，对给水排水专业毕业设计的选题工作进行探讨。

一、现状及问题分析

给水排水工程专业的毕业设计题目可以分为设计和论文两大类，设计类主要包括给水排水管道系统、给水系统、城市污水处理厂、工业废水处理厂（站）、建筑给水排水等；论文类有各种水处理的试验研究和其他专题研究等，因此，给水排水毕业设计可供选题的范围非常广泛。学校给水排水专业近几年毕业设计题目和选题人数见表1。

（3.5%）由表1中可以看出，目前给水排水专业的毕业设计大多是设计类题目，论文

类的题目比较少。在设计类题目中，城市污水处理厂、建筑给水排水和给水排水管道系统设计的题目占有较大比重，约占毕业设计题目的75%左右。结合学生毕业设计成果对近年毕业设计的题目进行分析，发现存在以下几个方面的问题。

(一)选题与工程实际结合不紧密

设计类题目可以是直接选自工程实践中的实际课题，也可以是明确工程背景下的模拟课题。由于采用实际课题不易把握工程量和时间进度，选题难度较大；而模拟课题工作量和时间进度容易掌握，便于指导教师按照毕业设计的要求进行安排和组织教学，因此目前毕业设计题目大多是模拟课题。模拟课题由于缺少实际工程背景，涉及实际问题较少，需要学生分析的客观资料不多，导致一些学生的毕业设计缺乏深度，图纸与工程实际有较大差距。

（二）题目范围过大

闫怡新，等 给水排水工程专业毕业设计选题探讨

毕业设计是从调查研究、查阅文献、收集资料、理论分析、制订设计方案到设计、计算、绘图以及编制技术文件等过程对学生综合能力的全面锻炼。宏观的题目会使学生感觉无从下手，顾此失彼。目前学校给水排水专业学生毕业设计工作的总学时只有14周左右。在这14周的时间内，除了要完成设计说明书的撰写和绘图工作外，还要进行外文资料的阅读翻译以及答辩的准备工作等。一些毕业设计的题目范围过大导致学生对设计说明书的撰写不够细致，涉及范围虽广但不深入，工程制图也过于简单，与实际工程相差较远，还有的学生为了应付差事，出现一些抄袭行为。

（三） 选题内容重复性高

给水排水专业的毕业设计多集中于城市污水厂、建筑给水排水及给水排水管道系统的设计等，虽然其题目较多，但是设计内容比较固定。例如，城市污水处理厂的设计虽然可以根据不同的处理规模和处理工艺给出较多的设计题目，如奥贝尔氧化沟、卡鲁赛尔氧化沟、三沟式氧化沟、TE氧化沟、A2O、A/O、SBR、CASS、UCT工艺等，但是由于城市污水水质变化不大，而且其处理模式比较固定，基本上都是粗格栅—提升泵房—细格栅—沉砂池—生物处理系统—二沉池—消毒池，重复性内容较多，导致学生抄袭现象有增加趋势。特别是近年来毕业设计成果均有电子版本，网络上甚至出现了给水排水专业的全套毕业设计成果可以下载，更为学生抄袭提供了方便。

（四）论文类题目较少

给水排水专业的论文类题目中，主要是采用生物、物理和化学等方法来进行各种水处理的试验研究。论文类题目中虽然涉及的专业知识范围较小，但是对具体问题研究深入，有利于考上研究生或将来从事相关工作的学生继续学习或研究。然而受试验条件的限制，给水排水专业的论文类题目一直较少。

二、 对毕业设计选题改进的建议

（一）加强毕业设计与工程实际相结合

为使毕业设计更好地与工程实际相结合，有人提出选择实际课题进行真题真做的毕业设计模式［4］。这固然是使毕业设计贴近工程实际的好方法，但是由于设计时间和学生的设计能力有限，采用学生毕业设计的图纸作为实际工程的施工依据显然并不合适，所以真题真做在给水排水专业的毕业设计中不可行。但是毕业设计选用真题，有利于激发学生对毕业设计的兴趣和积极性，增强学生对设计工作的责任感，并且真题可为学生提供更为详实的设计资料，促进学生在设计过程中对诸多因素进行综合考虑，提高解决实际问题的能力。因此，在毕业设计中可以采用真题假做的方式，一方面制造一个实战的氛围，让学生感到在参与一项真正的设计工作；另一方面，虽然是模拟，但仍然按照实际工程的标准来要求，使学生高水平完成设计课题。真题假做吸取了实际课题和模拟课题的优点，既发挥了模拟课题对学生进行综合能力训练比较方便快捷的长处，又使毕业设计更切合工程实际，在给水排水专业的毕业设计中应以提倡［5］。

第8篇

第一，转变教育理念：理论和实践并重。各民族院校应该注重能力培养，着力提高环境工程专业学生的实践能力和创新能力。要把环境工程专业学生培养成多能的复合型人才，既要有过硬的基础知识，又要有较强的工程实践能力。不但要强调理论学习，而且还要强调工程实践能力的培养。第二，加强工程实践基地的建设。实践时间短、实践基地建设困难、实践经费少、实践基地难找等等因素是环境工程专业学生工程实践效果不理想的直接原因，要解决这些棘手的问题，最主要的就是要建立稳定的实践基地。首先，要加强校内各实验室的建设。校内实验室的实践过程是培养学生实践能力一个最基本的环节。目前，一些民族高校实验室建设和管理经费不足，导致实验室的软件、硬件建设都跟不学生扩招速度，因此民族院校必须要加大投入，为学生提供最基本的实训场所。其次，要加强校内实践基地的建设。校内实习基地是大学生进行真实情景模拟的场所，是向社会实践过渡的桥梁，民族院校应该尽可能多地建立一些校办工厂、工程训练中心等作为校内实践场地。例如我校环境工程专业建立了中小企业共性技术工业废水处理及回用研发推广中心、重金属废水处理工程技术中心，不仅为学生提供了工程实践锻炼场地，同时加快了学校教学科研成果的转化，促进产学研的发展。再次，要加强校外实践基地的建设，校外基地是提高大学生工程实践能力最重要途径。第三，建立和完善学生工程实践能力的考核体系。要强化工程实践能力的培养，就必须将各实践教学环节的各个要素作为考评指标来建立一个综合评价体系，由此来评价学生的工程实践能力。具体来说，环境工程专业学生工程实践能力的多元评价因子，包括以下内容：基本实践教学、校内实践教学和校外实践教学基本实践教学主要包括基础实验和专业实验。基础实验主要有分析化学、仪器分析、无机化学、有机化学、物理化学实验。专业实验有环境工程原理实验、环境化学实验、环境监测实验、水污染控制工程实验、大气污染控制实验、固体废弃物处理处置、环境微生物实验、环境物理污染控制实验以及环境工程CAD绘图上机实习。校内实践教学包括课程设计、毕业（论文）设计、课外实践活动，校外实践教学包括认识实习、金工实习、生产实习、毕业实习、社会实践。将上述三大类中的各个评价因子纳入环境工程专业学生工程实践能力综合评价体系，最终评定学生的工程实践能力成绩，工程实践综合成绩与学生的评优、评先和推免挂钩，激发学生的积极性，来提高环境工程专业学生的工程实践能力。

二、学校在环境工程专业学生工程实践能力培养方面的做法

学校在环境工程专业学生工程实践能力培养方面做了探索，将培养模式、培养目标、课程体系、师资队伍、实践条件（校内外）、企业学习资源等有机的融为一体，并融入到整个培养过程中。主要在以下五个方面做了探索：学制：采用“3+1”人才培养模式：其中3由两部分组成：两年的基础能力培养，即自然科学基础课程学习和在第三年配备专业导师，学习专业课，进行一年的专业能力培养；1是指一年的企业工程实践能力培养，即学生在武汉水务集团排水发展有限公司、武汉森泰环保工程有限公司等企业进行学习，深入开展工程实践活动，参与企业技术创新。战略：实施SEI（科学、工程和创新）三种教育一体化的人才培养战略。高度重视学生培养质量，构建学生自我评价、教师评价、用人单位评价和行业评价多元综合评价体系。结合“民族院校”和“环境工程”专业自身特点，以环保产业的人才需求为出发点，不断优化工程实践能力培养目标，来提高学校环境工程专业毕业学生的就业核心竞争力。分流：在培养教学环节上，采取“多途径、多规格”的动态，与美国加州大学、意大利罗马大学等高校合作，通过“普通班+国际化教学实验班”的结合，通过多种途径选拔学生进入，也实行淘汰机制进行分流。优秀学生在毕业后推荐到国外高校继续深造或合作企业工作，以激发学生的积极性。模块：构建了基于MSET（数学、科学、工程和技术）一体化的知识模块和基于DSTS（设计、模拟、测试、管理）一体化的能力模块，EPCM（工程、采购、建设、管理）一体化的实践模块。所有课程的培养均按模块化进行设置，学生课程包括通识课程、学科基础课程和专业课程三大模块。学生根据自己兴趣爱好选择某一课程模块修读一定的学分。工程实践作为一门应用实践类课程，学生可以通过科技竞赛获奖、参与科研创新、参与企业实践等多种方法获得相应学分，只要修满规定学分即可毕业，这充分调动了学生学习的积极性。特色：以工业水处理为特色，注重核心课程的建设。进一步强化《水污染控制工程》专业课程的建设，建设方向要充分反映环保行业主流技术与前言方向。通过重金属废水处理工程技术中心和中小企业共性技术工业废水处理及回用研发推广中心两个校内基地的建设，科研带动教学，将科研成果转化为工程实践能力培养的教学资源，体现学校环境工程专业以“工业水处理”为核心的学科特色。

三、结语

第9篇

----三友印染废水处理工程设计

黎  锦   

（生物与化学工程学院   指导教师：诸爱士  李  武）

摘 要：任务来源

水是生命之源，是地球上唯一不可替代的自然资源。我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，水源不足、水体污染和水环境生态恶化已成为发展的制约因素。保护水资源、防治水污染、改善水环境生态是保护环境和实施可持续发展的重要内容。为使环境污染和生态破坏加剧得到基本控制，部分城市、地区的环境保护目标和实施绿色工程计划，都需要提供先进、适用、有效的废水处理工程技术。

在我国工业生产中，许多仍延用高消耗、低效益的粗放型方式，造成资源、能源利用率低，污染物产生量大，结构型污染问题突出。我国工业废水排放量占全国废水排放总量的62%，工业废水处理率平均为72%，排放达标率为54%，工业废水污染防治是我国环境保护的重点之一。废水的来源有很多方面，无论哪一种废水，其处理工艺都是以一些基本的单元技术为基础组合而成。我国在废水处理单元技术上取得长足进步的同时，在过去的20多年中，投入了上百亿元资金建立了数千套的废水处理设施。这些工作都为今后我国废水工程实施提供了宝贵的技术积累和实践经验。我国水资源不足和时空分布不均，水环境容量低，工业污染源排放达到水环境质量改善要求的任务是长期而艰巨的。

设计依据

⑴ 任务书

⑵ 废水水质、水量情况

⑶ GB4287-93《纺织染整工业水污染物排放标准》

⑷ 《三友印染有限公司环境影响报告书》

⑸ 湖州织里工业区规划图

设计原则

⑴ 根据该公司的产品结构及生产废水特征，结合已有的工程实例，在确保出水达标的前提下，尽可能采用简单、成熟、可靠的处理工艺。

⑵ 严格执行有关环境保护的各项规定，废水处理后达到《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92中的Ⅲ类水域一级排放标准。

⑶ 处理系统有较大的灵活性，以适应废水水质、水量的变化。

⑷ 管理维修方便，避免产生二次污染。

⑸ 自动化程度高，尽量自动化管理模拟。

⑹ 占地面积小，处理废水水站以水处理中心模拟建造。

⑺ 污泥产生量小。

⑻ 设计时充分考虑废水处理系统产生的噪声、异味，以及污泥的处理，避免对环境的二次污染。

⑼ 充分利用构筑物和设备组合式设计的优势，使污水处理布局合理，处理站与厂区环境相协调。

⑽ 充分利用地质条件，尽量减少工程投资。

⑾ 合理选用设备，降低能耗，提高动力效率，减低运转成本。

⑿ 污泥实行机械脱水，以减少劳动强度和保障废水处理厂的整洁。

⒀ 充分考虑到废水处理厂的给排水等规范要求。

设计范围

本项目设计范围为：废水处理站内即自格栅起至废水调节池、初沉池、反应池、MSBR池、污泥浓缩池和规范化废水排放井出口的工艺、总图、构筑物及附属建筑物、电气、仪表、废水处理站内的给排水及污水处理过程中产生污泥脱水系统设计。不包括站内绿化、设计范围以外的废水管网及其它构筑物设计。

设计水量与水质

工程概况

湖州织里工业区是纯棉、涤棉面料印染加工基地，三友印染有限公司位于该工业区，其印染废水主要来源于印染加工的四个工序，即预处理阶段(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，或是除漂白废水以外的综合废水。三友印染有限公司日产量250m，废水约2500m3 。为了使该工业区生产发展的同时解决污水的问题，保持良好的可持续性发展，因此新建一座印染污水处理厂。

设计规模

公司日生产废水约2500m3，故设计最大水量为3000m3/d，公司24小时连续运行，即废水流量为125t/h。

设计水质及标准

针对三友印染有限公司废水排放有关特征，本次方案设计进水水质取值见表1。

表1    设计进水水质指标

           参数   

废水名称 CODCr (mg/L) pH SS

(mg/L) 色度

（稀释倍数） BOD5 (mg/L)

印染废水 2000 9-13 400 500 700

废水处理工程出水水质执行中华人民共和国《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92中的Ⅲ类水域一级排放标准，见表2。

表2    设计出水水质指标

水质参数 CODCr（mg/L） pH SS（mg/L） 色度

（稀释倍数） BOD5（mg/L）

标准值 100 6～9 70 40 25

关键词：印染废水；物理处理法；MSBR；工程设计

Abstract:Task source

Water is the source of life and is the only irreplaceable natural resources of the Earth. China's per capital water resources was 1 / 4 of the world's average level, shortage of water, Water pollution and ecological deterioration in the water environment has become constraints of development. The protection of water resources, the prevention and control of water pollution, the improvement of water environment is an important part of the protection of the environment and the sustainable development. To basically bring the environmental pollution and the aggravated ecological damage under control, applicable, effective wastewater treatment technologies are needed for the objectives of environmental protection and the implementation of green projects of some of the cities and the areas.

Most Industrial production in China are still using a way of consuming high and with low efficiency, this leads to a low energy utilization efficiency, a large amount of pollutants and a prominent problem of structure-based pollution. China's industrial wastewater discharge accounts for 62% of the wastewater accounts of the country's total emissions. The industrial wastewater treatment rate is 72%, emissions which reach a set standard account for 54%, the control of the industrial wastewater pollution is one of the key of the environmental protection in our country. The sources of wastewater are in many aspects. Regardless of whatever kind of wastewater, its treatment process is composed of some of the basic elements of t echnology-based. The unit technology in the wastewater treatment in China made considerable progress. In the past 20 years, our country invested more than 10 billion yuan of funds to build thousands of sets of wastewater treatment facilities. These tasks provided valuable technical accumulation and practical experience for China in the future wastewater project. China's water resources are inadequate and distribute without discipline of space and time. As a result of the low capacity of water environment, the task of making the industrial pollution emissions improve the water quality is long and arduous.

Design basis ⑴ mission book

⑵ wastewater quality and quantity

⑶ GB4287-93  Standards Of Water Pollutant Emission For Textile Industry

⑷ Environmental Assessment Report Of San You Dyeing Ltd

⑸ plan picture of Huzhou spinning industrial zone

Design principle⑴ According to the company's product structure and production wastewater’s characteristic, to combine with the project example, in ensuring that the water emission reaches the set of standard, use simple, mature and reliable treatment process as far as possible.

⑵ Strictly satisfy the environmental protection requirements, wastewater after treatment must reach the first emission standard of the three categories in Water Pollutant Emission Standards For Textile Dyeing GB4287-92.

⑶ Processing system is of great flexibility, in order to meet the quality and quantity changes of effluent water.

⑷ Management and maintenance are of convenience and avoid secondary pollution.

⑸ The degree of automation is high and automation management simulation is used.

⑹ The area of land intensive is small, wastewater treatment station to the treatment center construction simulation.

⑺ The amount of sludge produced is small.

⑻ Fully consider noise, odor, and sludge treatment which are produced by the wastewater treatment when designing and avoid secondary pollution to the environment.

⑼ Make full use of the advantage of the modular design of structures and equipments, make sure that the layout of the sewage treatment is rational, and the processing Station moderate with the mill environment.

⑽ Make full use of geological conditions, minimize investment.

⑾ Select equipment reasonably, reduce energy consumption, improve power efficiency and reduce operating costs.

⑿ Mechanical dewatering of sludge to reduce labor intensity and make sure that the wastewater treatment plant is clean.

⒀ Fully account for the drainage and other specifications of the wastewater treatment plant.

Design scope

Design areas of the project: inside wastewater treatment stations that is to say the process, master plan, structures and ancillary buildings, electrical, instrumentation, the design of water supply and sewerage of wastewater treatment station and the dewatering system design of the sewage generated from the sewage treatment process since the grid to regulate wastewater pool, the primary settling tank, the tank, MSBR tanks, sludge thickening tank and discharging wastewater standardized export wells. Exclude Green station of the station, the wastewater pipe network outside the scope of the design and design of other structures.

Design of water quantity and quality

engineering Profiles

Huzhou spinning industrial area is processing base of cotton, polyester-cotton fabric dyeing. San You Dyeing Company is located in the industrial zone, their main dyeing wastewater is from the four dyeing processing procedures, that is the pretreatment stage (including singeing, desizing, scouring, bleaching, mercerizing processes) to discharge desizing wastewater, scouring wastewater, Bleaching wastewater and mercerizing wastewater, dyeing process to discharge dyeing wastewater, printing processes to discharge printing wastewater and soap liquid wastewater, arranging processes to discharge arranging wastewater. Dyeing wastewater is the wastewater mixture of the wastewater effluent above all, or the comprehensive wastewater except for the bleaching wastewater. The daily production of San You Dyeing company is 250 m, the wastewater is approximately 2500 m3. To develop the production of industrial and at the same time solve the problem of sewage, maintain good sustainable development, So a new dyeing sewage treatment plant must be built.

Design scale

The wastewater generated by the company is about 2500 m3 per day, so the largest quantity of wastewater of design is a 3000 m3 a day. The company has 24 hours of continuous operation, that is the flow of the wastewater is 125 ton per hour.

Design water quality and standard:

According to the character of the emission wastewater of the San You dyeing limited company, the ender water quality of this plan is showed as Table 1.

Tab1    enter water quality index of designation

parameter

wastewater name CODCr (mg/L) pH SS

(mg/L) dilution rate BOD5 (mg/L)

Dyeing wastewater 2000 9-13 400 500 700

 

The wastewater after treatment must reach the first emission standard of the three categories in Water Pollutant Emission Standards For Textile Dyeing GB4287-92. As shown in Table 2.

Tab2    out of water quality index of designation

Water quality

parameter CODCr（mg/L） pH SS（mg/L） dilution rate BOD5（mg/L）

Standard value 100 6～9 70 40 25

Key words:  Dyeing wastewater; Physical method; Modified sequence batch reactor;

Engineering design

 

1  总  论

1.1  概述

随着纺织行业所用原料的变化，加以印染废水本身的复杂性和特殊性，使用单一方法处理印染废水中的有害物质很难达标排放，一般均要几种方法联合处理。三友印染有限公司排放的印染废水，其原始CODCr、BOD5、SS浓度和色度分别为2000mg/L、700mg/L、400 mg/L和500倍。在综合比较现有印染废水处理技术的优缺点及各自适用条件的基础上，结合三友印染有限公司的印染废水特点，采用物理处理方法和MSBR生化处理方法相结合的工艺。预计CODCr、BOD5、SS和色度的去除率分别为95%、90%、82.5%和92%，达到《纺织染整工业水污染物排放标准》GB4287-92中的Ⅲ类水域一级排放标准。

1.2  文献综述

1.2.1  研究背景和意义

纺织工业是我国传统的产业部门之一。长期以来，在满足国内人们衣着需求及外贸创汇方面做出了很大贡献。但也应看到，纺织工业在生产过程中排放较大量的废水，对环境产生污染，其中以印染行业生产过程中排放的废水对环境污染较最为严重。其不仅排放废水量大，而且污染物总量也最多。据不完全统计，我国印染废水排放量约为3 106-4 106m3/天，印染厂的废水产生率为3-5t废水/100m织物[1]，由此而产生的生态破坏及经济损失是不可估量的。纺织印染工业废水的主要来源是印染废水，其废水的量大，色度高，成分复杂，废水中还有染料、染浆、助剂、纤维杂质及无机盐等，是目前我国较难处理的工业废水之一。

1.2.2  研究现状及分析

我国印染废水的治理工作起步较早。20世纪70年代初，有关企业和研究单位即开展印染废水的治理研究工作。在70年代末到80年代中期，纺织工业在国家支持下获得较快发展，印染废水治理技术也进入一个新的开发研究时期，并取得了很多研究新成果，兴建了很多印染废水治理工程，诸如生物接触氧化、半软性填料等成果在印染行业废水处理工程中获得应用。80年代中期以后，由于纺织纤维原料的变化，化学纤维在纺织产品中所占比例增加，引起了印染产品加工方式的变化，从而使废水水质也发生相应变化。其突出特点是废水的可生物降解性能变差，废水处理工程处理效率下降。为了解决这一矛盾，纺织印染行业又开始了新的治理方法研究，以适应这一变化情况。80年代末，又研究开发了厌氧（水解）-好氧处理工艺，通过厌氧（水解）工艺改善了废水处理中废水水质，改善了后续好氧工艺的应用状况，从而提高了处理效果[2]。

虽然我国印染废水的治理工作起步较早，但由于印染废水的复杂性和特殊性，目前还没有只用一种方法就能对印染废水中的有害物质进行完全的去除，一般均要几种方法联合作用。随着我国对环保工作的重视，近些年对印染废水处理技术的研究取得了较大的发展。特别是光催化氧化技术、高效混凝剂等对印染废水进行处理[3]，均取得了较好的效果。

1.2.3  印染废水的特点

印染废水具有有机污染物含量高、色度深、碱性大、水质变化大等特点，属难处理的工业废水。近年来由于化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进入印染废水，导致印染废水水质发生了很大的变化[4]，出现了一些新的情况，其COD浓度也由原来的数百mg/L上升到2000～3000mg/L。本印染废水具要可生化性程度较差（BOD/COD=0.35）、色度深、碱性大等的特点。

1.2.4  现有的印染废水处理技术现状

目前，国内的印染废水处理以生化法为主，有的还将化学法与之串联。国外也基本如此。由于近年来化纤织物的发展和印染后整理技术的进步，使PVA浆料、新型助剂等难生化降解的有机物大量进入印染废水中，给处理增加了难度。近年来国内外都开展一些研究工作，主要是新的生物处理工艺和高效专用细菌以及新型化学药剂[5]的探索和应用研究。

印染废水处理的化学处理法

⑴ 混凝法

混凝法[6]主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝（PAC）的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。混凝法的主要优点是工艺流程简单，操作管理方便，设备投资少，占地面积小，对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高，泥渣量多且脱水困难，对亲水性染料处理效果差。

⑵ 氧化法

臭氧氧化法在国内外应用较多，对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差[7]。从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。光氧化法处理印染废水脱色效率高，但设备投资和电耗还有待进一步降低。

⑶ 电解法

电解[8]对处理含酸性染料的印染废水有较好的处理效果，脱色率为50%-70%，但对颜色深、CODcr高的废水处理效果较差。

印染废水处理的生物处理法

20世纪70年代以来，国内对印染废水以生物处理为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占绝大多数。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。此外，鼓风曝气活性污泥法、射流曝气活性污泥法、生物转盘等也有应用。好氧生物处理对BOD5去除效果明显，一般可达80%。但色度和CODCr去除率不高，尤其PVA等化学浆料、表面活性剂及坯布碱减量技术的广泛应用，不但使印染废水的CODCr达到2000-3000 mg/L，而且BOD/COD也由原来的0.4-0.5下降到0.2以下，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标。且好氧法的高运行费用和剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。由于上述原因，印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视，探求高效、低耗、投资省的印染废水处理新技术已经很重要。目前厌氧处理技术较成熟的有MSBR工艺和UASB工艺。

⑴ MSBR工艺

MSBR（Modified Sequence Batch Reactor）-改进型序批式反应器的工艺流程和结构形式综合了厌氧&md ash;好氧（A/O）、氧化沟、CAST等脱氮除磷工艺的优点，为各种微生物生存创造了最佳的环境条件和水利条件[9]。

MSBR工艺分成三个主要部分：曝气格和两个交替序批处理格。主曝气格在整个运行周期中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格分别交替作为SBR池和澄清池，运行方式是连续进水、连续出水[10]。平面布置图见图1。

 

图1    MSBR系统平面布置示意图      

⑵ UASB工艺

升流式厌氧污泥层法（Upflow Anaerobic Sludge Blomket Process）简称为UASB法。其特点是利用厌氧微生物群体自身的凝聚性能，在反应器内保持高浓度微生物量并以高速甲烷发酵的形式处理工业高浓度有机废水。具有能耗低、剩余污泥发生量少等优点[11]。

与好氧相比，UASB具有占地面积小、节能、可回收甲烷、抗污染物负荷冲击等优点。UASB法的特点是反应器内不需放置填料，厌氧污泥本身具有凝聚成颗粒物的能力[12]。反应温度在37℃左右，废水BOD5去除率70%左右，产生气体中甲烷含量为55%。

1.3  设计任务的依据

⑴ 任务书

⑵ 废水水质、水量情况

⑶ GB4287-93《纺织染整工业水污染物排放标准》

⑷ 《三友印染有限公司环境影响报告书》

⑸ 湖州织里工业区规划图

1.4  污染源分析

1.4.1  生产工艺流程

 

             废水       废水      废水

1.4.2  生产工艺流程中废水来源说明

印染废水主要来源于印染加工的四个工序，即预处理阶段(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，或是除漂白废水以外的综合废水。

1.5  电气供应情况

1.5.1  用电量

本印染废水处理设施投入运行后，总装机容量为244.1kW，常开功率为134.3kW，电费单价按0.60元/度计，日耗电2379.67kWH，则电费：E1=2687.79×0.60/3000=0.47元/吨废水。

1.5.2  电气设计说明

（1）本项目投入运行后，总装机容量为244.41kW，常开功率为134.3kW，电费单价按0.60元/度计，日耗电2379.67kWH。

（2）电源由业主自行引至污水处理站。

（3）线路敷设：电缆比较集中的主干线采用电缆沟敷设或电缆桥架架空敷设，电缆比较少而又分散的地方采用电缆直接埋地或穿镀锌管敷设，设备现场设按钮箱。配电管路敷设可根据现场情况设置电缆井，便于电缆敷设。

（4）所有电气设备、非带电金属外壳均应可靠接地，所有进出建筑物的工艺管道在入户处应与本装置接地系统相联。

（5）配电柜，控制柜基础采用10#槽钢制作，配电柜下有电缆沟便于电缆敷设。

（6）操作间安装灭火器若干只。

1.6  主要构筑物

本印染废水处理工艺所需的主要构筑物有：格栅、调节池、反应池1、初沉池、MSBR池、反应池2、终沉池、污泥浓缩池、风机房、脱水机房、溶配药室、标准排放井。

1.7  主要机电设备、器材

本印染废水处理工艺所需的主要机电设备及器材有：格栅除污机、废水提升泵、三叶风机、初沉刮泥机、微孔曝气器、终沉刮泥机、污泥浓缩机、反应搅拌机、水下搅拌机、污泥脱水机、污泥回流泵、滗水器、PAC溶加药系统、H2SO4加药系统、PAM溶加药系统、流量计、皮带输送机、起重机、电动葫芦、污泥泵、压滤机辅助设备、酸贮槽。

 

2  工艺流程的确定

2.1  研究的基本思路

本篇设计（论文）在借鉴前人工作经验及当前治理技术水平以及结合工程运行状况的基础上，完成本次设计。方案中生化处理采用MSBR组合工艺，其运行方式是连续进水、连续出水，即装置的主曝气格在整个运行周期中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格分别交替作为SBR池和澄清池。预计经上述过程后出水中除CODCr和色度外，其它指标可以达标。为确保达标排放，生化出水再进一步物化处理后可以使废水做到全面达标。

2.2  本印染废水处理工艺选择

在化学处理方面，由于本印染废水的色度和CODCr浓度都较高，不宜采用电解法做化学处理方法。并且由于氧化法处理印染废水技术还不够成熟，所以采用混凝沉淀法。

在生化处理方面，由于三友印染有限公司的印染废水具有CODCr浓度较高（2000mg/L），可生化性程度较差的特点，单纯采用厌氧或好氧生物处理技术难以达标，所以本设计采用MSBR组合工艺作为本印染废水处理的生化处理装置。共包含四个处理单元来去除污染物：第一单元采用格栅除渣，去除废水中颗粒状的悬浮物；第二单元采用反应池，去除废水中所含的大部分SS和部分色度；第三单元采用MSBR池进行厌氧、好氧生化处理，彻底降解有机物；第四单元采用终沉池，泥水分离,去除大部分色度和部分CODCr。

2.3  处理工艺流程

三友印染废水处理工艺流程图见图2。

 

图 2    本方案工艺流程图

 

3  工艺流程简述

3.1  流程说明

印染废水经格栅井隔去粗大杂物后进调节池，废水在调节池内借助空气搅拌实现均质、调节水量并使废水降温后通过废水提升泵提升到反应池，进行混凝沉淀，经投加混凝剂及助凝剂使废水中所含的大部分SS和部分色度得以去除，反应池出水进入初沉池，进行固液分离，使出水清澈，初沉池出水进入A池，沉淀污泥进入污泥浓缩池。格栅井中设置2台回转式机械格栅，栅距3mm。废水进入A池，在缺氧状态下大分子有机物经水解分解成小分子有机物，提高废水的可生化性，废水在O池进行好氧生物处理后，混合液进入SBR池。SBR池部分剩余活性污泥回流到A池，SBR池与O池之间设置全过程回流，O池连续进水、连续曝气，剩余活性污泥进入污泥浓缩池。废水经生化处理后出水自流入反应池，经加药反应后进入终沉池进行泥水分离,去除大部分色度和部分CODCr，终沉池出水通过标准化排放井达标排放。排放井设成高位放流井，便于排放管道伸入准排放河流。沉淀污泥进入污泥浓缩池，污泥浓缩池污泥通过污泥泵进入污泥脱水机械，经脱水后干泥制砖或填埋，浓缩池上清液及滤液回调节池。

3.2  主要处理单元介绍

⑴ 格栅：用于拦截污水中的块状或片状固体，防止管路和水泵堵塞，对后续处理构筑物起保护作用。

⑵ 调节池：调节废水的水量、均化其水质。

⑶ 反应池：加药混凝沉淀，用于去除废水中不溶性污染物，并去除大部分色度。

⑷ 初沉池：沉降混凝絮体，固液分离，使出水清澈。

⑸ MSBR池：废水中有机物、色度得以较彻底氧化还原降解。深圳市盐田污水处理厂是国 内建设是首座采用此工艺的城市污水处理厂。顾国维等人对脱氮除磷MSBR工艺进行了试验研究，结果表明MSBR系统能够有效地去除污水中的有机污染物和营养盐，在有机负荷为0.23-0.30kg/(kg•d),系统总停留时间6.9-12.7h条件下，出水的CODcr和氨氮都达到国家一级排放标准，出水平均总氮和总磷量分别低于20mg/L和1mg/L。在处理印染废水工程应用方面[1]，郝瑞霞采用MSBR工艺处理石家庄某印染厂各车间混合废水，操作程序为进水1h，曝气8h，沉淀1h，排水0.5h，闲置13.5h，24h为一周期。实验结果表明，在进水COD为600-1500mg/L，BOD5为250-400mg/L，色度为200-800倍时，COD去除率在85%以上，BOD5和色度去除率均在90%以上。

⑹ 反应池：用于废水有机物和色度的进一步沉淀去除。

⑺ 终沉池：用于生化出水泥水分离。

    ⑻ 污泥浓缩脱水系统：对处于流体状态的剩余污泥进行浓缩与脱水处理，使其成为可堆放、便于运输的干污泥。

⑼ 规范化排放口：用于总排放口流量在线监控和数据采集传输。

3.3  主要工艺特点

生化处理采用MSBR工艺，即A/O系统与SBR系统串联工艺，连续进水、连续出水，系统具有处理效果稳定、高效（BOD5去除率达到90%以上）、操作简单，运行费用低。

针对一般印染废水生化处理后色度和CODCr难以达标的特点，生化出水需设置一道物化处理单元，确保废水经处理后各项指标能稳定达到排放标准。

3.4  预期处理效果

该废水按本方案实施后将达到GB4287-92《纺织染整工业水污染物排放标准》中的一级标准。各处理单元效果预测见表3。

表3    各处理单元效果预测

          处理单元

项目 PH CODCr

(mg/L) BOD5

(mg/L) 色度

（稀释倍） SS

(mg/L)

格栅井 进水 13 2000 700 500 400

调节池 出水 7～8 1800 630 400 400

 去除率% ---- 10 10 20 0

反应沉淀池 出水 7～8 1080 410 160 160

 去除率% ---- 40 35 60 60

MSBR池 出水 6-7 162 41 80 80

 去除率% ---- 85 90 50 50

终沉池 出水 7～9 98 25 32 40

 去除率% ---- 40 35 60 50

排放水质  6～9 100 25 40 70

 

4  设计计算书

三友印染有限公司日生产废水约2500吨，故设计最大流量为Qmax=3000t/d=3000 m3/24/3600s=0.035m3/s=35.0L/S。

4.1  格栅的设计计算

(1)  格栅的间隙数

设格栅前水深h=0.5m,过格栅流速v=0.8m/s, 格栅条间隙宽度b=0.003m, 格栅倾角α=60°，则格栅的间隙数为

 n= = =27.1

故格栅的间隙数n取为28。

(2)  格栅槽宽度

取格栅条宽度S=0.01m，则格栅槽宽度

B=S(n－1)+bn=0.01(28－1)+0.003 28=0.27+0.054=0.324m

(3)  进水渠渐宽部分的长度

设进水渠宽B1=0.20m，渐宽展开角α1=20°,进水渠道内流速为1m/s

则进水渠渐宽部分的长度

L1=(B-B1)/2tgα1=(0.324－0.20)/2tg20°=0.17m

(4)  格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2=L1/2=0.085m  0.09m

(5)  通过格栅的水头损失

设格栅条断面为锐边矩形断面，则通过格栅的水头损失

 

(6)  格栅后槽总高度

设格栅前渠道超高h2=0.3m，则格栅后槽总高度

H=h+h1+h2=0.5+0.77+0.3=1.57m

(7)  格栅槽总长度

栅前渠道H1=h+h2

L= L1+ L2+0.5+1.0+H1/tgα

=0.17+0.09+0.5+1.0+(0.5+0.3)/tg60°

=2.22m

(8)  每日格栅渣量

在格栅间隙3mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.14m3, Kz取1.50。

w=86400QmaxW1/(1000Kz)

=86400×0.035×0.14/(1000×1.50)

=0.28m3/d>0.2m3/d

应采用机械清渣格栅。

4.2  调节池

设计水量Q=125m2/h,停留时间t=6h,采用多孔压缩式空气搅拌，气水比为3：1。

(1) 调节池有效容积

 V=Qt=125 6=750m3

(2)  调节池尺寸 

由于受场地的限制，调节池有效水深采用5.2m,调节池面积为：

   

池宽取8m,池长L=   取L=18.5 m

保护高取0.2m,调节池总高H为：

H=5.2+0.2=5.4m

(3)  空气管计算

空气用量Qa=125 3=375m3/h=0.104m3/s；

空气总管D1取100 mm,  管内流速v1= ，v1在10-15m/s范围内，满足要求；

空气支管D2：共设8根，每根支管的空气流量q为：

q=

支管内空气流速v2应在5—10m/s范围内，选v2=6m/s，则支管直径D2为：

 

取D2=55mm,则

 

穿孔管D3：每根支管联接两根穿孔管，则每根穿孔管空气流量q1为0.0065m3/s,取v3=10m/s

 

取D3=30mm，则v3为：

v3= 

(4)  孔眼计算 

孔眼开于穿孔管底与垂直中心线成45°处，交错排列，孔眼间距b=100mm，孔眼直径 ，穿孔管长l=8m,则孔眼数m=148。孔眼流速v为：

 

(5)  管路阻力计算

沿程阻力h1=103.5mm,局部阻力h2=216mm，布气孔阻力h3

 

式中：1.2为布气孔局部阻力系数，γ为空气密度（kg/m3）,γ=1.205 kg/m3,v为孔眼流速（m/s）,g为重力加速度（m/s2）

 

总需水头H=H0+h1+h2+h3

式中：H0为穿孔管安装水深（m），H0=4.4m

H=4.4+0.1035+0.216+0.9=5.62m

4.3  反应池

采用水平轴式机械搅拌反应池。

(1)  池容积

池容积

 m3

式中：Q为设计流量（m3/h）

t为反应时间，一般为15-20min,取18分钟

n为池数（个）

(2)  水平轴式池子宽度

W≥α Z h=1.2 3 3=10.8m

式中：α为系数，一般采用1.0-1.5

Z为搅拌轴排数（3-4排）

h为平均水深（一般为3-4米）

(3)  水平轴式池子长度

 

(4)  搅拌器转数

第一排n0=  =  =3.6r/min

      第二排n0=  =  =2.9r/min

      第三排n0=  =  =1.5r/min

式中： v 为叶轮桨板中心点线速度（m/s）

D0为叶轮桨板中心点旋转直径（m）。

(5)  每个叶轮旋转时克服水的阻力所消耗的功率

 

 

 

第一排：N0= =0.048kW

第二排：N0  =0.025kW

第三排：N0 =0.004kW

式中：y为每个叶轮上的桨板数目（4个），l为桨板长度（1.5m）,  为叶轮半径（1.35m）,  为叶轮半径与桨板宽度（15cm）之差（1.2m）,  为叶轮旋转的角速度(0.36、0.29、0.15)，k为系数， 为水的密度为1000kg/m3,  为阻力系数=1.10，根据桨板宽度与长度之比（ =0.1）确定。

(6)  转动每个叶轮所需电动机功率

电动机功率 ，所以

第一排：

第二排：

第三排：

式中： 为搅拌器机械总效率采用0.75， 为传动效率采用0.6—0.95。

4.4  沉淀池

采用中心进水辐流式沉淀池。

设计流量Q=125m3/h,水量变化系数KZ=1.50,水力表面负荷q取为0.81m3/(m2•h),出水堰负荷设计规范规定为≤1.7L/（s•m）[146.88 m3/m•d],沉淀池个数为1个，（活性污泥法后）沉淀时间T为4h。

(1)  池表面积

 

(2)  池直径

 

(3)  沉淀部分有效水深

h2=qT=0.81×4=3.24m

(4)  沉淀部分有效容积

 

(5)  沉淀池底坡落差

取池底坡度  i=0.001

则  h4=i×(D/2－2)=0.05×(15/2－2)=0.006m

(6)  沉淀池周边（有效）水深

 

式中： h3——缓冲层高度，取0.5m

           h5——刮泥板高度，取0.5m

(7)  沉淀池总高度

H=H0+h4+h1=4.24+0.6+0.5=5.34m

式中：h1——沉淀池超高，取0.5m

4.5  MSBR池

(1)  A/O工艺

取水力停留时间（HRT）t=8h，BOD污泥负荷Ns=0.18Kg/( Kg﹒d)，回流污泥含量Xr=9000mg/L，污泥回流比R=50%，污泥产率系数Y=0.6，污泥自身氧化速率Kd=0.05d-1。

则曝气池混合液含量X（MLSS）为

 =3000 mg/L=3Kg/

所以，A/O生化反应池容积

                

厌氧段与好氧段停留时间之比取为1:2。则

       厌氧池容积 厌=716.7 ，

好氧池容积 好=1433.3 。

⑴ A池尺寸

   A池有效水深取4.7m，则A池面积为

            

       A池宽取9.6m。则A池的长为

            

⑵ O池尺寸

   O池有效水深采用4.5m，则O池面积为

            

       O池宽取9.6m，则O池长为

            

(2)  SBR池

污泥负荷采用0.2KgBOD5/(KgMLSS﹒d), 则所需污泥量为

 

容积负荷选用0.065CODcr/( ﹒d),则

沉淀时所需污泥体积

 

确定2个SBR池，则需处理污水的体积为

 

所以，SBR反应池单个池子的有效容积为

 

SBR池有效水深采用4.3m，则SBR池面积为

     

SBR池宽取为9.6m，则SBR池长为

      

(3)  MSBR工艺的剩余污泥量

⑴ 每日生成的活性污泥量

 

⑵ 剩余污泥量

 

⑶ 湿污泥量

   污泥含水率P=99.4%时,湿污泥量为

 

⑷ 泥龄

 

4.6  曝气池

采用微孔鼓风曝气。

原水BOD5=700mg/L,初沉池出水BOD5为410mg/L，要求经生化处理后出水BOD5≤41mg/L。

污泥增殖系数a=0.6kgMLVSS/kg BOD5,污泥自身氧化率b=0.07d-1,最佳F/m=0.4kg BOD5/kgMLVSS•d。取曝气池活性污泥MLVSS浓度=4000mg/L,回流污泥MLVSS浓度=6000 mg/L。终沉池出水SS很少，忽略不计，回流污泥比r=0.5。

(1)  处理效率

    

(2)  曝气池有效容积

 

Q——设计流量，m3/d

X——曝气池混合液挥发性悬浮物（MLVSS）浓度，kg/d

FW——污泥负荷，kg BOD5/kgMLVSS•d

Sr——去除BOD5浓度kg/m3

(3)  名义水力停留时间

θ= 

(4)  实际水力停留时间

θC= 

(5)  确定曝气池各部位尺寸

处理规模较小，故设1组曝气池，则容积V=780m3

池深取3.0m,则曝气池的表面积为

 

池宽取4m,  ，介于1——2之间，符合规定。

池长L=

设三廊道式曝气池，廊道长：

 

取超高0.5m，则池总高度为

3.0+0.5=3.5m

(6)  污泥产量

X=aQSr－bVX=0.6×3000×( )－0.07×780×4=530.4kg/d

X=aQSr－bVX= 

                                     =0.6×0.4 0.07

                                     =0.17

去除每千克BOD5产泥量：

                

式中： ——每千克污泥每日产泥量，kg/kgMLVSS•d

 ——去除每千克BOD5产泥量，kg/ kg BOD5。

(7)  曝气池需氧量

取 =0.5， =0.16，则曝气池需氧量为：

O2=  QSr+  VX=0.5×3000  ＋0.16×780×4=124.8kgO2/d

在标准气温及压力下，空气重量为1.26kg/m3,含氧以重量计为23.2%，故：

理论空气用量= 

设曝气池氧的转移率为9%，则所需空气量为：

 

(8)  泥龄

θC= 

如用曝气池排泥，则每日排泥量为：

  m3/d

如由终沉池底排泥，则每日排泥量

  m3/d

(9)  排泥量校核：

曝气池排泥：

q=26.4×4=105.6 m3/d

终沉池底排泥：

 =17.6×6=105.6m3/d

 =q≈计算日产泥量X

即曝气池排泥量105.6 m3/d=曝气池产泥量105.6 m3/d

4.7  终沉池

采用中心进水辐流式沉淀池。

设计流量Q=125m3/h,水量变化系数KZ=1.50,水力表面负荷q取为0.81m3/(m2•h)出水堰负荷设计规范规定为≤1.7L/（s•m）[146.88 m3/m•d],沉淀池个数为1个，（活性污泥法后）沉淀时间T为4h。

(1)  池表面积

 

(2)  池直径

 

(3)  沉淀部分有效水深

h2= T=0.81×4=3.24m

(4)  沉淀部分有效容积

 

(5)  沉淀池底坡落差

取池底坡度  i=0.001，则

沉淀池底坡落差h4=i×(D/2－2)=0.001×(15/2－2)=0.006m

(6)  沉淀池周边（有效）水深

 

式中 h3——缓冲层高度，取0.5m

          h5——刮泥板高度，取0.5m

(7)  沉淀池总高度

H=H0+h4+h1=4.24+0.6+0.3=5.14m

式中 h1——沉淀池超高，取0.3m

4.8  污泥浓缩池

剩余活性污泥量Q=105.6m3/d,取含水率p1=99.4%（99.2%—99.6%），污泥浓度6g/L,浓缩后污泥浓度为30g/L，含水率p2=97%。

采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力沉淀池，浓缩污泥固体通量M取27kg/(m2•d)。

(1)  浓缩池直径

浓缩池面积

式中Q——污泥量，m3/d

C——污泥固体浓度，g/L

M——浓缩池污泥固体通量，kg/(m2•d)

由已知条件得：

 

浓缩池直径

  取6m

(2)  浓缩池工作部分高度

取污泥浓缩时间T=4.3h,则

 

(3)  超高

超高 取0.8m。

(4)  缓冲层高

缓冲层高 取0.4m。

(5)  浓缩池总高度

 

(6)  浓缩后污泥体积

 

5  主要构筑物及设备的工艺计算和设备选型

5.1  主要构筑物

⑴ 格栅

数量1座，采用地下式钢砼结构，配用机械清渣格栅1台，栅距3mm，平面净尺寸为2.5m(L)×0.5m(W)，总深2.7m；进水孔底标高-2.00m，材质不锈钢。格栅前后各设检修渠和检修闸门。格栅后设置皮带输送机将截留下来的污渣送就近集中堆放，定期外运处置。

⑵ 调节池

数量1座，地下钢砼结构，内设空气搅拌装置，曝气强度1.5m3/m2.h，平面净尺寸18.5m(L)×8m(W)，总深5.4m，保护高度0.2m，进水孔底标高-2.20m，有效容积为750m3，调节时间HRT＝6h。

⑶ 反应池1

数量1座，地上式钢砼结构。平面净尺寸为3.5m(L)×7.0m(W)，总深2.8m，配置2台搅拌机，功率为0.75kW，反应时间18min。

⑷ 初沉池

采用辐流式沉淀池，数量1座，中心进水，地上式钢砼结构，平面净尺寸Ф15m(D)，总深4.5m，有效水深4.0m，表面负荷0.81m3/m2.hr，配用ZG-28单边传动刮泥机1台，电机功率1.0kW。

⑸ MSBR池

数量1组，半地上式钢砼结构。单组平面净尺寸为49.3m(L)×30.0m(W)，总深5.0m ，地下1.0m。总停留时间26.2hr。MSBR池设置SBR池两格，A池、O池各一格。主曝气格在整个运行周期中保持连续曝气，而每半个周期过程中，两个序批处理格分别交替作为SBR池和澄清池，运行方式是连续进水、连续出水。

A池停留时间8h。平面净尺寸为15.9m(L)×9.6m(W)，有效水深为4.7m，安装QJB2.2/8-320/3-740潜水搅拌机4台。

    O池停留时间16.1h，容积负荷0.065kgCODCr/m3.d，有机负荷0.07kgBOD5/kgMLSS.d，平面净尺寸为28.2m(L)×9.6m(W)，有效水深为4.5m，内设KKL215微孔曝气器887套。

SBR池停留时间8.1h，容积负荷0.065kgCODCr/m3.d，有机负荷0.07kgBOD5/kgMLSS.d，池平面净尺寸为15.9m(L)×9.6m(W)，有效水深为4.3m，内设KKL215微孔曝气器499套。为保证整个处理工艺24小时连续运行，安装SHB-100滗水器4台。

曝气池平面尺寸为17.3m(L)×8.0m(W)×5.0m(H)。

⑹ 反应池2

地上式钢砼结构，数量1座，平面净尺寸3.5m(L)×7.0m(W)×3.0m(H)，总深3.0m，

停留时间为15min，内设2台搅拌机，功率为0.5kW。

⑺ 终沉池

采用辐流式沉淀池，数量1座，中心进水，半地上式钢砼结构，地下1.8m，平面净尺寸Ф15m(D)，总深4.3m，有效水深4.0m，表面负荷0.81m3/m2.hr，配用ZG-28单边传动刮泥机1台，电机功率1.0kw。

⑻ 污泥浓缩池

重力式污泥浓缩池，半地上式钢砼结构，平面净尺寸为Ф6m，总深5.0m，地下2.0m，停留时间为4.3hr，设置XNQ-12型浓缩机1台，功率0.75kW。

⑼ 风机房

砖混结构，平面净尺寸15×6m，层高4.0m，内设电动单梁起重机1台，规格3t，功率7.5kW，导轨长9m。

⑽ 脱水机房

砖混结构，平面净尺寸12×8m，层高4.0m，内设电动单梁起重机1台，规格3t，功率7.5kW，导轨长9m。

⑾ 溶配药室

砖混结构，平面净尺寸10×5m，层高4.0m，内设电动1.5t葫芦1台，功率0.75kW，用于配药时提升药剂。

⑿ 标准排放井

地上式标准排放井，宽0.6m，全段长4m，深1.50m。

5.2  主要机电设备、器材

⑴ 机械格栅

选用HF-800型回转式机械格栅1台，单机功率0.75kW。栅距3mm，材质不锈钢。

⑵ 废水提升泵

选用80QW60-13-4潜污泵3台，开2备1，排出口径为80mm，流量Q=60L/S，扬程H=13m，功率N=4kW，用于调节池的废水提升至初沉池。

⑶ 风机

选用3L30-10/0.5鼓风机6台（其中O池3台，风量20m3/min，风压P2=49.0kPa，功率N=37kW，开2备1；SBR池3台，风量10m3/min，风压P2=49.0kPa，功率N=18.5kW，开2备1）；调节池选用SSR150三叶风机2台，风量24.68m3/min，风压P2=39.2kPa，功率N=30kW，开1备1。

⑷ 污泥脱水系统

带式压滤机2套，选用型号DY-2000，电机功率1.5kW。含污泥变量输送泵、空压机、冲洗水泵、皮带输送机等配套设备，总装机功率15kW。

⑸ 污泥浓缩机

选用XNQ-12型浓缩机1台，功率0.75kW。

⑹ 微孔曝气器

选用KKL-215型可变微孔曝气器，数量1336套，单套受气量1～2m3/h ，氧利用率13～15%。

⑺ 初沉池刮泥机

周边传动半桥刮泥机1台，选用型号ZG-28，功率0.75kW。

⑻ 终沉池刮泥机

周边传动半桥刮泥机1台，选用型号ZG-28，功率0.75kW。

⑼ 潜水搅拌机

选用QJB2.2/8-320/3-740潜水搅拌机4台，功率2.2kW。

⑽ 反应搅拌机

反应搅拌机4台，用于初沉及终沉反应池，选用型号JBT2000，功率0.75kW。

⑾ 污泥回流泵

用于从SBR池提升污泥回O池及部分剩余污泥回流至A池，选用CP3127HT立式排污泵5台（开4备1），流量Q=100m3/h，扬程H=15m，功率N=7.4kW。

⑿ 污泥泵

用于初沉池、终沉池污泥提升至污泥浓缩池，选用50UHB-ZK-25-18泵3台，开2备1，流量Q=25m3/h，扬程H=18m，功率N=4kW。

⒀ 滗水器

选用型号SHB-100滗水器4台，功率1.5kW。流量

⒁ PAC溶加药系统

设溶药箱1台，容积10m3（配套搅拌机1台，功率0.75kW）；贮药箱1台，容积10m3；加药计量泵3台（开2备1），型号J-Z2550/0.2，流量Q=0-2.55m3/h，功率N=0.75kW。

⒂ H2SO4加药系统

设贮药箱1台，容积10m3；加药泵2台（开1备1），型号25FMW-12，流量Q=2.2m3/h，扬程H=12m，功率N=0.55kW。

⒃ PAM溶加药系统

设溶药箱1台，容积6m3（配套搅拌机1台，功率0.55kW）；贮药箱1台，容积3m3；加药计量泵3台（开2备1），型号J-X480/0.2，流量Q=0-0.5m3/h，功率N=0.55kW。

⒄ 流量计

设明渠超声波流量计1套，型号LMC-500，测量范围0～1000 m3/h。

⒅ 电动葫芦

规格1.5t，1台，功率0.75kW，配药时提升药剂。

⒆ 电动单梁起重机

规格3t，3台，功率7.5kW，导轨长9m，用于设备检修。

6  动力消耗定额及消耗量

6.1  电费

本印染废水处理设施投入运行后，总装机容量为244.1kW，常开功率为134.3kW，电费单价按0.60元/度计，日耗电2379.67kWH，则电费：E1=2687.79×0.60/3000=0.47元/吨废水。

6.2  药剂费

本印染废水处理设施投入运行后，日耗PAC3t/d (单价300元/吨)，H2SO4粉0.9t/d (单价280元/吨)，阴离子PAM15kg/d (单价22000元/吨)，则药剂费为E2=1482/3000=0.49元/吨废水。

6.3  人工费

废水处理设施为24小时连续运行，采用四班三运制，年运行天数330天，废水处理厂定员10人.具体分工如下:

管理人员     2人

化验人员     2人

操作人员     6人(每班2人)。

参照三友印染公司当地工资标准，按工资福利费为12000元/人*年计，则

人工费＝定员×工资福利费/水量

=10×12000/（3000×330）=0.13元/吨。

本项目的直接运行成本E=1.09元/m3废水。

7  车间成本估算

7.1  工程概算说明

⑴土建造价暂按池容积200元/立方米计算得出；砖混造价暂按体积150元/立方米计算得出。

⑵工程投资包含土建费E1、设备费E2、水电安装费E3；

⑶设E4=E1+E2+E3，其它费用E5包含设计费、调试费和税金。其中，设计费按E4的4%计，调试费按E4的3%计，税金按E4的3.4%计。

7.2  土建投资—185.474万元

7.3  机电设备投资—220.86万元

7.4  水电安装费

水电安装费按机电设备费用的8%计算。即220.86×8%=17.67万元。

7.5  其它费用

⑴ 税金  （土建投资+设备投资+水电安装费）×3.4%           14.42万元

⑵ 设计费（土建投资+设备投资+水电安装费）×4.0%           16.96万元

⑶ 调试费（土建投资+设备投资+水电安装费）×3.0%           12.72万元

小计                                                   44.10万元

8  总投资 概算

8.1  土建投资                                      185.474万元

8.2  机电设备、器材投资                          220.860万元

8.3  水电安装费                                    17.67万元

8.4  其它费用

(1)  税金                                               14.42万元

(2)  设计费                                             16.96万元

(3)  调试费                                             12.72万元

8.5  工程总投资                                     468.1万元

 

9  环境保护与安全措施

9.1  环境保护制度

规范城镇污水处理厂设计，完善工艺。要严格执行污水处理厂设计规范，根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地实际，选择适用的污水处理工艺。新建城镇污水处理厂必须采用脱氮除磷工艺。已建成的污水处理厂出水水质氮、磷等指标超标的，要制定限期治理方案。要配套建设污水处理厂环保设施，落实污泥处理、噪声控制、除臭、消毒等措施。

严格实施排水排污许可制度。加强对排水企业的监管，建设、环保部门要严格实施和执行对排水企业的排水、排污许可证制度。通过污水处理厂与排水企业签订服务协议，明确排水企业的责任；加强对进入城镇污水收集系统的主要排放口特别是重点工业排放口水质水量的监测，禁止超标污水进入收集管网；严格按照设计要求、处理工艺接纳工业污水，禁止接纳超过处理能力或接纳不符合处理工艺的工业污水，以保证污水收集系统和城镇污水处理厂安全、正常运行。

9.2  消防与安全

9.2.1 职工安全卫生设计

本设计严格遵循下列规范与标准：

（1）TJ36-79《工业企业设计卫生标准》。

（2）TJ36-79《工业企业噪声设计控制标准》。

（3）其它有关的设计规范及标准。

9.2.2 消防设计

本设计严格遵循下列消防设计规范与设备：

（1）GBJ16-87《建筑设计防火规范》。

（2）GBJ140-90《建筑灭火器配置设计规范》。

（3）消防设备：辅助设备用房内配备灭火器。

 

10  总结与展望

通过三个来月的实习，我在工作上有很大的收获。首先，我了解了废水处理的相关工艺，并能进行设备选型的设计和计算。其次，我初步学习了CAD软件，虽然还不能很熟练地运用，但已经能绘制一些较简单的图形，由于是第一次接触CAD，所以一开始学的时候，我就感觉有些不知所措，不过通过自学及向别人请教，我有了明显的进步，并且能够独立画出规范的工程图纸。再次，在文献检索方面我也有了很大的提高，这学期我们已经学过了这门课程，也进行过实际查询，不过实习后才深刻体会到了这个能力的重要性，因为工程师们不可能手把手地教我们怎么设计和计算，这就需要我们查阅大量的资料来完成，这也锻炼了自己的自学能力和文献查阅能力。

实习的结束对于我来说既是一个结束，也是一个开始，对于我以后走上工作岗位也是一次难得的经历，在这两个月期间，我拓宽了视野，增长了见识，体验到社会竞争的残酷，而更多的是在工作中积累了很多有用的经验，这些经验、收获和不足都是我日后学习工作的借鉴，我将继续扬长补短，不断提高自己，为塑造全面发展的自我而努力。

致  谢

首先，非常感谢导师诸爱士给我指明了课题方向，使我有机会对印染废水处理技术及其工程设计进行深入的了解和学习。感谢诸老师给予我的帮助和鼓励，更感谢诸老师对我的批评教育。

其次，特别感谢东天虹环境保护有限公司的项贤富总经理给我这个实习锻炼的机会，还感谢罗菊芬、李康、卓里颖、王高春等工程师的热心指导，帮助我完成了这次毕业设计，同时也传授了我很多工作的经验，使我受益匪浅。

再次，十分感谢化工专业所有的老师，是各位老师传授了专业知识给我，让我有机会学习到化工方向的知识。也要感谢所有老师为我创造的和谐的学习环境。

最后，感谢和我一起度过四年本科生活的同学，感谢他们给予我的热情帮助和支持。

参考文献

. New York: Ellis Horwood Limited,1981:164-172.

. New York:McGraw-Hill, Inc.,1991:6-9.

．New York: Elsevier Science Publishing Co．Inc．,1990:216.

．New York: Marcel Dekker, Inc.1984:134-152.

[5] 张自杰.环境工程手册•水污染防治卷[M].北京：高等教育出版社.1996：125.

[6] 朱虹，孙杰，李剑超．印染废水处理技术[M]．北京：中国纺织出版社.2004：1-3．

[7] 杨书铭，黄长盾．纺织印染工业废水治理技术[M]．北京：化学工业出版社.2002：2-3．

[8] 范雪荣．纺织品染整工艺学[M]．北京：中国纺织出版社.1999：5-8．

[9] 沈耀良．废水生物处理新技术—理论与应用[M]．北京：中国环境科学出版社.1999：25．

[10] 蒋伟川．载银TiO2半导体催化剂降解染料水溶液的研究[J],环境科学,1995，16（2）：15-18．

[11] 张健例，于长华，戚俊．采用二级处理并回用印染废水的应用研究[J],水处理技术，2003，29（2）：117-118．

第10篇

【论文摘要】：微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂是最具发展潜力的新型高效环保型絮凝剂。

目前广泛应用于水处理中的絮凝剂主要有无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂。由于无机絮凝剂一般用量较大且可能对环境产生二次污染，有机高分子絮凝剂的残留物不易被微生物降解，且其单体具有强烈的神经毒性和"三致"(致畸形、致突变、致癌)效应。而微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂是最具发展潜力的新型高效环保型絮凝剂。

1. 微生物絮凝剂化学组成及微观结构

微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂。

微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。

2. 微生物絮凝剂的絮凝机理

关于微生物絮凝剂的作用机理目前较为普遍接受的是"桥联作用"机理。该机理认为，絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸引多个胶体颗粒，因而在颗粒中起了"中间桥梁"的作用，形成一种网状三维结构而沉淀下来。该理论可以解释大多数微生物絮凝剂引起的絮凝现象，以及一些因素对絮凝的影响。絮凝体的形成是一个复杂的过程，"桥联"机理并不能解释所有的现象，絮凝剂的广谱活性说明它是由多种机理共同起作用。为了更进一步解释絮凝机理，还需作更深入地研究。

3. 微生物絮凝剂的合成

微生物絮凝剂的合成与微生物代谢活动有关。微生物代谢变缓之后，由于自身的分解才能释放絮凝剂，形成絮体。最好在细菌对数生长后期或静止早期收获微生物絮凝剂，此后，絮凝活性即使不下降也不会再有提高。

4. 影响微生物絮凝剂絮凝效果的因素

同一般的化学絮凝剂一样，微生物絮凝剂效果的好坏主要受絮凝剂和胶体颗粒的本身特性及反应条件的影响。

⑴ 微生物絮凝剂本身特性的影响

微生物絮凝剂的主要成分中含有亲水的活性基团，如氨基、羟基、羧基等，故其絮凝机理与有机高分子絮凝剂(利用其线性分子的特点起到一种粘接架桥作用而使颗粒絮凝)相同。微生物絮凝剂分子量大小对其絮凝效果的影响很大，分子量越大，絮凝效果就越好。当絮凝剂的蛋白质成分降解后，分子量减小，絮凝活性明显下降。一般线性结构的大分子絮凝剂的絮凝效果较好，如果分子结构是交链或支链结构，其絮凝效果就差。

⑵ 胶体颗粒表面电荷的影响

由"桥连作用"理论和"电荷中和"理论知絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生"架桥"现象，形成一种三维网状结构而沉淀下来。故胶体颗粒表面电荷对絮凝有重要影响，相反电荷的聚合电解质能减少颗粒表面电荷密度，以至颗粒可以彼此充分紧密接近，使吸引力变得有效。

⑶ 反应条件

微生物絮凝剂的絮凝效果受加样量、PH值、金属离子、温度、搅拌速度、水质等多种反应条件的影响。用自己提取的微生物絮凝剂处理染料废水时，发现Ca2+有促进絮凝物生成，加大沉降速度的协同作用。也有的文献中认为体系中盐的加入会降低微生物的絮凝活性，这可能由于Na+的加入破坏了大分子与胶体之间氢键的形成。因絮凝的形成是一个复杂的过程，为了更好地解释机理，需要对特定絮凝剂和胶体颗粒的组成、结构、电荷、构象及各种反应条件对它们的影响作更深入的研究。

5. 微生物絮凝剂在环境污染治理中的应用及发展前景

与有机高分子絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有絮凝范围广、活性高、安全无毒、不污染环境等特点，而且作用条件粗放，具有广谱絮凝活性，因此，可以广泛用于给水和污水处理中。

⑴ 高浓度有机废水处理高浓度有机废水主要包括畜产废水及其它一些食品加工厂废水，此类废水在生化处理之前一般加絮凝等预处理过程。微生物絮凝剂比SPA的絮凝效果更好，还指出如果同时将微生物絮凝剂和少量SPA混合后，对味精废水的预处理效果可进一步提高，且药剂的总投加量明显减少。

⑵ 印染废水的脱色印染废水因其色泽深，组分复杂，含有染料、浆料、助剂、纤维、果胶、蜡质、无机盐等多种物质，仍为国内现行工业废水治理上的几大难题之一。其处理难点一是COD高，而B/C值较小，可生化较差；二是色度高且组分复杂。处理印染废水关键在于脱色，在各种处理方法中以絮凝法因其投资费用低、设备占地少、处理容量大、脱色率高而被普遍采用。同聚铁类絮凝剂类相比微生物絮凝剂不仅具有良好的絮凝沉淀性能，而且具有良好的脱色效果，在印染废水中有着一般絮凝剂不具有的优势。

⑶ 高浓度无机物悬浮废水的处理高浓度无机悬浮废水是一类不可生化降解的废水，传统工艺一般采用化学絮凝及处理法。微生物絮凝剂也可用于高岭土、泥水浆、粉煤灰等水样处理中，在试验中通过用微生物絮凝及处理陶瓷厂废水，釉药废水和坯体废水。

⑷ 活性污泥处理系统的效率常因污泥的沉降性能变差而降低，在活性污泥中加入微生物絮凝剂时，可使污泥容积指数能很快下降，防止污泥解絮，消除污泥膨胀状态，从而恢复活性污泥沉降能力，提高整个处理系统的效率。

作为一种新型的絮凝剂，微生物絮凝剂有着良好的应用前景，已广泛应用于高浓度有机废水的处理、染料废水的脱色、活性污泥的处理等废物处理中，并显示了强大的生命力。微生物絮凝剂已成为环保中的新研究方向。

参考文献

[1] 陈坚， 任洪强. 环境生物技术应用与发展， 北京:中国轻工业出版社， 2001.

[2] 庄源盖. MBF除浊脱色作用的初步研究， 城市环境与城市生态， 1997.

[3] 张本兰. 新型高效、无毒水处理剂-MBF的开发与应用，工业水处理，1996.

[4] 陶淘， 卢秀清. 冷静，MBF的研究与应用进展，环境科学进展， 1999.

第11篇

【论文摘要】：微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂是最具发展潜力的新型高效环保型絮凝剂。

目前广泛应用于水处理中的絮凝剂主要有无机高分子絮凝剂和有机高分子絮凝剂。由于无机絮凝剂一般用量较大且可能对环境产生二次污染，有机高分子絮凝剂的残留物不易被微生物降解，且其单体具有强烈的神经毒性和"三致"(致畸形、致突变、致癌)效应。而微生物絮凝剂可以克服无机高分子和合成有机高分子絮凝剂本身固有的缺陷，最终实现无污染排放，因此微生物絮凝剂是最具发展潜力的新型高效环保型絮凝剂。

1.微生物絮凝剂化学组成及微观结构

微生物絮凝剂是一类由微生物或其分泌物产生的代谢产物，它是利用微生物技术，通过细菌、真菌等微生物发酵、提取、精制而得的，是具有生物分解性和安全性的高效、无毒、无二次污染的水处理剂。

微生物产生的絮凝剂物质为糖蛋白、粘多糖、蛋白质、纤维素、DNA等高分子化合物，相对分子质量在105以上。

2.微生物絮凝剂的絮凝机理

关于微生物絮凝剂的作用机理目前较为普遍接受的是"桥联作用"机理。该机理认为，絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力，同时吸引多个胶体颗粒，因而在颗粒中起了"中间桥梁"的作用，形成一种网状三维结构而沉淀下来。该理论可以解释大多数微生物絮凝剂引起的絮凝现象，以及一些因素对絮凝的影响。絮凝体的形成是一个复杂的过程，"桥联"机理并不能解释所有的现象，絮凝剂的广谱活性说明它是由多种机理共同起作用。为了更进一步解释絮凝机理，还需作更深入地研究。

3.微生物絮凝剂的合成

微生物絮凝剂的合成与微生物代谢活动有关。微生物代谢变缓之后，由于自身的分解才能释放絮凝剂，形成絮体。最好在细菌对数生长后期或静止早期收获微生物絮凝剂，此后，絮凝活性即使不下降也不会再有提高。

4.影响微生物絮凝剂絮凝效果的因素

同一般的化学絮凝剂一样,微生物絮凝剂效果的好坏主要受絮凝剂和胶体颗粒的本身特性及反应条件的影响。

⑴微生物絮凝剂本身特性的影响

微生物絮凝剂的主要成分中含有亲水的活性基团,如氨基、羟基、羧基等,故其絮凝机理与有机高分子絮凝剂(利用其线性分子的特点起到一种粘接架桥作用而使颗粒絮凝)相同。微生物絮凝剂分子量大小对其絮凝效果的影响很大，分子量越大，絮凝效果就越好。当絮凝剂的蛋白质成分降解后，分子量减小，絮凝活性明显下降。一般线性结构的大分子絮凝剂的絮凝效果较好，如果分子结构是交链或支链结构，其絮凝效果就差。

⑵胶体颗粒表面电荷的影响

由"桥连作用"理论和"电荷中和"理论知絮凝剂大分子借助离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒，在颗粒间产生"架桥"现象，形成一种三维网状结构而沉淀下来。故胶体颗粒表面电荷对絮凝有重要影响，相反电荷的聚合电解质能减少颗粒表面电荷密度，以至颗粒可以彼此充分紧密接近，使吸引力变得有效。

⑶反应条件

微生物絮凝剂的絮凝效果受加样量、PH值、金属离子、温度、搅拌速度、水质等多种反应条件的影响。用自己提取的微生物絮凝剂处理染料废水时，发现Ca2+有促进絮凝物生成，加大沉降速度的协同作用。也有的文献中认为体系中盐的加入会降低微生物的絮凝活性，这可能由于Na+的加入破坏了大分子与胶体之间氢键的形成。因絮凝的形成是一个复杂的过程,为了更好地解释机理，需要对特定絮凝剂和胶体颗粒的组成、结构、电荷、构象及各种反应条件对它们的影响作更深入的研究。

5.微生物絮凝剂在环境污染治理中的应用及发展前景

与有机高分子絮凝剂相比，微生物絮凝剂具有絮凝范围广、活性高、安全无毒、不污染环境等特点，而且作用条件粗放，具有广谱絮凝活性，因此，可以广泛用于给水和污水处理中。

⑴高浓度有机废水处理高浓度有机废水主要包括畜产废水及其它一些食品加工厂废水，此类废水在生化处理之前一般加絮凝等预处理过程。微生物絮凝剂比SPA的絮凝效果更好，还指出如果同时将微生物絮凝剂和少量SPA混合后，对味精废水的预处理效果可进一步提高，且药剂的总投加量明显减少。

⑵印染废水的脱色印染废水因其色泽深，组分复杂，含有染料、浆料、助剂、纤维、果胶、蜡质、无机盐等多种物质，仍为国内现行工业废水治理上的几大难题之一。其处理难点一是COD高,而B/C值较小，可生化较差；二是色度高且组分复杂。处理印染废水关键在于脱色，在各种处理方法中以絮凝法因其投资费用低、设备占地少、处理容量大、脱色率高而被普遍采用。同聚铁类絮凝剂类相比微生物絮凝剂不仅具有良好的絮凝沉淀性能，而且具有良好的脱色效果，在印染废水中有着一般絮凝剂不具有的优势。

⑶高浓度无机物悬浮废水的处理高浓度无机悬浮废水是一类不可生化降解的废水，传统工艺一般采用化学絮凝及处理法。微生物絮凝剂也可用于高岭土、泥水浆、粉煤灰等水样处理中，在试验中通过用微生物絮凝及处理陶瓷厂废水，釉药废水和坯体废水。

⑷活性污泥处理系统的效率常因污泥的沉降性能变差而降低，在活性污泥中加入微生物絮凝剂时，可使污泥容积指数能很快下降，防止污泥解絮，消除污泥膨胀状态，从而恢复活性污泥沉降能力，提高整个处理系统的效率。

作为一种新型的絮凝剂，微生物絮凝剂有着良好的应用前景，已广泛应用于高浓度有机废水的处理、染料废水的脱色、活性污泥的处理等废物处理中，并显示了强大的生命力。微生物絮凝剂已成为环保中的新研究方向。

参考文献

[1]陈坚,任洪强.环境生物技术应用与发展,北京:中国轻工业出版社,2001.

[2]庄源盖.MBF除浊脱色作用的初步研究,城市环境与城市生态,1997.

[3]张本兰.新型高效、无毒水处理剂-MBF的开发与应用，工业水处理，1996.

[4]陶淘,卢秀清.冷静，MBF的研究与应用进展，环境科学进展,1999.

第12篇

关键词：污泥膨胀 丝状菌 絮凝体

1 前言

自从1914年Aldern和Lockett首次发明活性污泥法处理污水技术之后，到今天的七、八十年中，活性污泥工艺由于其处理出水水质好，工艺比较稳妥可靠，而且人们在长期的实践中，在设计和运行管理等方面也积累了丰富的经验，因此，活性污泥法得到广泛的应用。长期以来，它是各种废水处理，特别是城市污水处理工艺的主流。

但是伴随着活性污泥工艺的产生，污泥膨胀问题一直是运转管理中烦忧人们的最大难题之一。在污水处理比较普及的西方发达国家，象荷兰、德国、英国、美国，有30％～50％的污水处理厂都发生过不同程度的污泥膨胀问题。在我国污水处理起步较早的上海，几乎所有的城市污水处理厂和一些工业废水处理厂都存在一定程度的丝状菌膨胀问题。

2 概况

北京高碑店污水处理厂一期工程于九三年底建成并投入运行，设计处理能力50万吨/日，设计工艺为传统活性污泥法。从试运行到正式运行，处理水量逐年增加，从94年的日均处理污水25万吨至现在的日均处理污水50万吨，工艺运行一直比较稳定，出水水质达标，取得了良好的环境效益和社会效益。

高碑店污水处理厂虽然处理工艺比较成熟，但由于是一个大型污水处理厂，所以对工艺运行控制的要求就非常高，容易出现这样或那样的问题，处理这些问题的过程，正是我们提高运行管理水平的过程，同时这些经验也能对其它污水处理厂的运行起到参考作用。九八年二月中旬，高碑店污水厂发生了污泥膨胀现象，一发现问题，我们采到了相应措施，至四月下旬完全恢复正常。下面我们就此次出现的污泥膨胀问题的成因研究以及控制过程作一报告，以供参考。

3 污泥膨胀前运行状况

污泥膨胀是由于活性污泥中丝状菌异常增殖造成的，而丝状菌的增殖需要一个过程，同时由于该厂规模大，抗冲击能力强，发生污泥膨胀不是短期内就能形成的，会有一个较长时间的积累，所以，我们有必要对污泥膨胀前的一个月时间段运行状况作一回顾（以二系列为例）。

3.1 进水状况

（1）来水构成：

高碑店污水厂上游来水包括生活废水及东郊化工厂、酒精厂等工业废水，二者比例基本为1：1，即各占50％。经环保部门测定，水中重金属等有毒物质低于国家标准。

（2）来水水量：

高碑店污水厂上游污水收集管网收集到的污水总量据测算为80万吨/日，由于高污厂一期工程日处理能力仅为50万吨，故处理水量能稳定在50万吨/日，多余污水由上游溢流口排放。

（3）BOD5值（如图1）：

从图1看到，曝气池进水BOD5 在98年1月份普遍偏低，基本上处于100mg/l以下，特别是从下旬开始，处于明显的下降趋势，最低曾达40mg/l。

（4）水温：

基本保持稳定在14℃～15℃之间。

（5）PH值：

保持在7.5左右。

3.2 曝气池参数

（1）污泥浓度（如图2）：

从图2看到，1月份污泥浓度处在较高的水平，维持在2000mg/l左右，从1月下旬到2月下旬呈现快速升高的趋势，最高达3500mg/l以上。

（2）污泥负荷（如图3）：

从图3看，从1月中、下旬开始，至2月上旬这段时间，污泥负荷呈下降趋势，基本都在0.1kgBOD5/kgMLSS.d以下，最低曾达到0.05 kgBOD5/kgMLSS.d。

（3）污泥龄（如图4）：

从图4看1月中旬到1月底，污泥龄基本保持在9天左右，泥龄过长，表明污泥已部分老化，抗冲击能力差。

（4）溶解氧（如图5、6）：

从图5、图6看，从1月至2月上旬，溶解氧普遍偏高，缺氧段在0.4mg/l以上，好氧段在3mg/l以上。

（5）污泥沉降比（如图7）：

从图7看，从1月下旬到2月上旬呈现明显上升趋势，最高曾达30％以上，说明污泥沉降性能正在变差。

（6）污泥指数（如图8）：

从图8看，1月开始污泥指数就一直呈现缓慢的上升趋势，表明污泥膨胀的发生趋势。

（7）回流比：

基本控制在70％左右。

（8）剩余污泥排放量：

控制在6000m3/d左右。

3.3 微生物镜检

根据每日运行报告的镜检内容发现，从1月中旬到2月上旬，微生物种类及数量呈减少趋势，但活性较好。活性污泥结构也逐渐变差，颜色逐渐发深灰色并有少量菌丝伸出，说明污泥活性及结构正在变差，已有发生丝状菌膨胀趋势。（见图片1）

3.4 二沉池出水

正常，比较清澈。

4 污泥膨胀发生时的主要现象

4.1二沉池反映现象

（1）沉面现象

在沉池池面上先出现零散的片状上浮污泥，并陆续蔓延至全池，该上浮污泥呈浅褐色，伴有大量细微泡沫，不易打散，加水稀释搅拌后仍不沉淀，无异常气味。（见图片2）。

（2）出水非常清澈

4.2 曝气池反映现象

曝气池池面形成细微的暗褐色泡沫，取曝气池活性污泥做30分钟沉降比时，发现絮凝体沉速变慢，活性污泥的压缩性能变差。污泥容积指数急剧上升，缺氧段漂浮大量深褐色污泥，致使溶解氧测定无法进行。回流污泥面上由于搅拌产生的气泡大（乒乓球大小），且不容易破碎。（见图片3）

4.3 微生物镜检

进行微生物观察时，发现大量的菌丝伸出菌胶团，菌丝形状稍弯，无分枝，长度在50um～200um之间，直径在0.7～1.4um之间，菌丝上有部分附着物，内有横隔，污泥结构变差，其它指标微生物数量很少。（见图片4）

4.4 SVI

从图8中看出，SVI值从98年1月份开始缓慢上升趋势，从2月下旬至3月上旬呈加速上升趋势，最高达300以上，此段时间污泥膨胀程度最严重。

5 污泥膨胀成因及性质分析

5.1 污泥膨胀产生的研究理论

一般研究理论认为污泥膨胀的产生主要受以下三方面的因素影响。

（1）来水水质因素主要包括：

污水陈腐

营养物缺乏，不能维持BOD5∶N∶P＝100∶5∶1 的比例关系

有毒物质偏高

（2）环境因素主要包括：

流量变化大，产生较大冲击负荷

PH值偏低

水温适宜25～30℃之间

（3）运转条件因素主要包括：

污泥负荷偏低，一般小于0.15KgBOD5/kgMLSS.d

低溶解氧，小于1mg/l

污泥龄长，传统活性污泥龄超过7天

5.2 污泥膨胀中丝状菌种类及性质

（1）不同条件下膨胀污泥中占优势的丝状菌类群

有关研究列出下表：

环境条件 丝状菌种类 低负荷 微丝菌，诺卡氏菌，软发菌，0041型菌，0092型菌，0675型菌，0581型菌，0961型菌，0803型菌，021N型菌 底DO浓度 球衣菌，发硫细菌，1701型菌，021N型菌，1863型菌和软发菌 硫化物质 发硫细菌，贝氏硫细菌，1701型菌，021N型菌和球衣菌 营养不足（N，P） 发硫细菌，021N型菌和球衣菌 pH值 丝状真菌

（2）常见丝状菌性质（见下表）

性质

1701 诺卡

氏菌 0041 021N 0092 软发菌 球衣菌 微丝菌 0581 1851 1863 硫丝菌 0603 N.limicola 0961 直径(μm) 0.7 0.7 1.4 1.2～2 0.6 0.7 1.0 0.6 0.5 0.7 1.0 0.9～1.3 0.8 1.1 1.0 长度(μm) 100 50 ≥200 ≥200 50～100 50 ≥200 100～200 50～100 100 50 50～100 50 100 100 形状 稍弯 稍弯 稍弯 卷曲 稍弯 直 稍弯 卷曲 卷曲 稍弯 稍弯 直 稍弯 卷曲 稍弯 位置 p p p p p p p p p p f p，f p，f p p 分枝 - + - - - - T - - - -，F - - - - 滑动 - - - - - - - - - - - - - - - 鞘 + - + - - + + - - - 附着生长物 + - + - - - - - - + - - - - - 硫粒 - - - ± - - - - - - - + - - - 内含物 ± - - ± - - ± - - + ± ± + - - 横隔 + - + + ± - + - - ± + ± + ± ± 形状 o - r v r - o - - r，o s，o r r d，s，o r 革蓝染色 - + +，- - - - - + - + - - - ± - 纳氏染色 - g - -，± + - - -，g - - g - r，g + - 注：p为从絮体内伸出；f为自由悬浮在絮体之间；T为真分枝；F为家分枝；d为圆盘形；r为正方形；s为球形；o为椭圆形；v为可变；g为绿色（属蓝藻类）。

（3）关于诺卡氏菌

有关研究表明，诺卡氏菌是丝状菌的一种，是形成生物泡沫的主要原因，它具有极强的疏水性，很难清除和被机械破碎，经常出现在二沉池表面。

5.3 高碑店污水厂此次污泥膨胀成因及性质

（1）由微生物镜检可知，高碑店污水厂此次污泥膨胀属丝状菌膨胀而不是非丝菌膨胀。

（2）由各种图表可知，此次膨胀是因来水营养物缺乏（主要是BOD5偏低），进而导致污泥负荷偏低（小于0.1Kg BOD5/kg MLSS.d），污泥龄过长（9天），正常微生物食料缺乏，缺少活性，而丝状菌过度繁殖造成的。

（3）结合微生物镜检及二沉池表象，根据研究资料，我们认为，此次污泥膨胀中丝状菌类型主要为0041型菌及诺卡氏菌两种。

（4）根据丝状菌菌丝中度，我们认为此次污泥膨胀属中度膨胀。

6 控制措施及变化过程

6.1控制措施

通过分析，我们认为此次污泥膨胀主要是由于污泥负荷偏低引起的中度丝状菌膨胀，考虑到加药可能产生的副作用，决定通过调整工艺运行参数，重点加强对曝气池的管理，来改善污泥状况。从2月10日开始我们采取了以下措施：

（1）缩短污泥龄

主要是通过加大剩余污泥排放量来实现，由原来的每天排6000立方米加大到13000立方米，回流比仍控制在70％，使污泥龄由9天左右缩短到3天左右，从而加快活性污泥更新速度。

（2）提高污泥负荷

由于加大了剩余污泥排放量，必然降低曝气池污泥浓度，由原来的2000mg/l左右，降到1200mg/l左右，从而有效地提高了污泥负荷，从原来的0.1Kg BOD5/kg MLSS.d以下，提高到0.2Kg BOD5/kg MLSS.d以上。

（3）降低溶解氧

主要方法是从原来1500m3/min的供气量调整至1000 m3/min的供气量，使溶解氧由原来的4mg/l降至2mg/l左右，为活性污泥创造有利的生存环境。

6.2 采取控制措施后变化过程

这里首先需要说明的是进水状况从各种数据来看，基本保持稳定，这也就保证了控制措施的稳定性，下面就分析一下主要参数的变化过程。

（1）污泥浓度变化：

从图2看到，从2月10日开始控制，到3月3日，历时3周左右，使污泥浓度由原来的3500mg/l左右降至1000～1500mg/l之间，并一直保持此值。

（2）污泥负荷变化：

从图3看到，在开始控制的前3周左右的时间里，污泥负荷并没有明显的变化，从第四周开始有明显的上升趋势，从0.1Kg BOD5/kg MLSS.d逐步上升到0.3Kg BOD5/kg MLSS.d左右，但由于4月4日至10日，二系列初沉池进行维护，而使二系列停止进水，至使污泥负荷有所反复，但总的趋势是上升的，并在0.2～0.3Kg BOD5/kg MLSS.d之间。

（3）污泥龄变化趋势：

从图4看到，从2月10日～3月5日污泥一直控制在3天左右，从3月6日以后，由于设备、设施维修等原因，泥龄变化幅度较大，但基本保持在3～4.5天之间。

（4）溶解氧变化：

从图5看到，缺氧段溶解氧在1月份普遍偏高达0.4mg/l以上，在污泥发生膨胀后由于池面漂浮大量污泥，至使无法测定溶解氧值，在恢复后基本在0.2mg/l以下。从图6我们看到，好氧段溶解氧在1月份也普遍偏高，达4mg/l左右。在控制期变化幅度较大，主要是受鼓风机运行状态不稳，故而延长了控制时间，在稳定后基本保持在2～3mg/l之间。

（5）沉降比变化：

从图7看，从1月下旬开始，污泥沉降比从最低的11％开始，呈反复上升趋势，到3月下旬达到最高30％左右，之后呈现逐级回落，最后稳定在10％～3mg/l之间。

（6）污泥指数变化：

从图8看到，污泥指数的变化趋势非常清晰，从1月开始，就运行在缓慢的上升通道中，至3月中旬，也就是污泥膨胀高峰期，污泥指数发生了突然上扬到300以上，之后随着控制措施的作用，呈现缓慢下降趋势，至正常时保持在100左右。

（7）微生物相变化：

从2月9日，对曝气池末端混合液进行微生物观察时，所有的絮凝体上都有菌丝，但密度较低（见图片5）

从2月12日～3月2日，所有絮凝体上都有菌丝，密度中度，并且菌丝之间有较多相互交织，菌丝较长50～200um，菌丝上附着物较多，并有较多游离的菌丝，并且其它类型指示微生物极少，仅观察到轮虫、盾纤虫、偶尔有少量的钟虫，污泥结构较差。（见图片6）

从3月3日～3月8日，丝状菌丰度降低，菌丝也变短，其中菌丝上有大量的附着物，并有较多的管叶虫、斜管虫，污泥结构较差；3月15日微生物相观察时，指示微生物明显减少，絮凝体中菌丝又明显增多、增长。3月16日～3月24日所有絮凝体上都有菌丝，密度偏高，较多的交织成网，菌丝上附着物较少，3月25日～4月3日，微生物相无明显变化，丝状菌密度中等，污泥的沉降性较差，4月10～4月13日，丝状菌丰度逐步下降，结构一般，有较多的毛虫类微生物出现，4月17日絮体上的菌丝变短，且密度极低。(见图片7)基本上恢复正常，钟虫类微生物增多，结构较好，污泥的沉降性能好。

（8）曝气池、二沉池池面变化及二沉出水水质：

从2月9日～3月2日，曝气池有大量暗褐色泡沫，不易破碎，易堆积，表明污泥膨胀仍在惯性发生，至3月3日时，暗褐色泡沫明显减少，这与曝气池MLSS降低有直接关系。在膨胀过程中，二沉池面上有大量的片状污泥上浮，由于二沉池是中心进水，周边出水的辐流式沉淀池，在出水堰板前有浮渣挡圈，阻止上浮污泥随水流失，上浮污泥给人工清除。（见图片8）

除3月14日、15日、16日及3月22日、23日这几天出水SS>30mg/l，这与DO过低有直接关系，其它出水水质SS为21.0～29.0mg/l，BOD为10～20mg/l。

7 结论

7.1污泥膨胀的提前判断

通过对各种趋势的分析，我们认为有两个参数对于污泥膨胀发生趋势的提前判断非常重要：一个就是污泥负荷是否连续两周以上时间维持在0.1Kg BOD5/kg MLSS.d以下，另一个就是污泥指数是否连续两周以上保持上升趋势，两者要同时参考，若同时发生，基本就可判断污泥膨胀将要发生的趋势，应立刻采取控制措施。

7.2控制污泥膨胀的时间

（1）控制措施产生作用的时间

从2月10日我们开始采取控制措施后，污泥膨胀仍惯性发展，到3月6日达到顶峰，期间为27天，然后开始转好，因此我们认为对污泥膨胀的控制措施不会立刻见到效果，而是有一定滞后期，该滞后期为污泥龄（9天）的3倍时间。

（2）从开始控制到完全恢复正常的时间

在本次控制过程中，由于设施维护导致3月6日～9日二系列停止进水4天，4月3日～9日二系列停止进水6天，同时，由于鼓风机系统故障频繁试机，使3月19日～25日这段时间供气不稳定，造成各项指标有所反复。从2月10日开始采取控制措施到4月20日完全恢复，实际共用了10周左右时间，但从图3、图5、图6、图7、图8，各项指标趋势分析，从3月6日开始至4月10日这段时间是由于设备、设施维修及故障等原因造成的控制反复，如整个系统运行连续稳定，那么这段时间中不稳定时间（约3周）应可省去，那么此程度的污泥膨胀的正常控制时间应为7周左右，而此前污泥龄为9天左右，故我们认为：这种中度污泥膨胀控制的时间应为污泥龄的5倍时间左右。

（3）综合上所述，污泥膨胀控制措施见效后的治愈期（2倍泥龄）应快于其滞后期（3倍泥龄）。

7.3 曝气池的控制参数：

通过本次污泥膨胀的控制，我们得出本厂曝气池的最佳控制参数如下：污泥浓度为1000～1500mg/l；污泥负荷为0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS.d；污泥龄为4～6天；好氧段溶解氧为2～3mg/l；缺氧段溶解氧为0.2mg/l以下。

参考文献

1 许保玖《当代给水与废水处理原理讲义》清华大学出版社（1983）

2 翁稣颖等《环境微生物学》科学出版社（1987）

3 钱易《活性污泥沉降性能影响因素的研究环境工程科研论文汇编》清华大学出版社（1984）

4 Michael Richard，Oliver Hao，David Jenkins（1985），Growth Kinetics of Sphaerotilus Species and their significance in activated sludge bulking，journal WPCF，Vol.57，No.2

5 钱易主编《现代废水处理新技术》中国科学技术出版社（1992）

6 顾夏声、李献文《水处理微生物学基础》中国建筑工业出版社（1991）

第13篇

关键词：环保 多孔陶瓷 蜂窝陶瓷 陶瓷分离膜

1 前言

环境问题已经成为国际社会日益关心的重大问题，工业废水、废气的排放严重影响着人们的生产和生活。陶瓷材料具有各种优良的性能，在水污染、大气污染的治理及固体废弃物的利用方面有着广泛的应用。陶瓷材料与环境保护之间存在着许多共同领域，在环境保护中起到了极为重要的作用。

2多孔陶瓷与环境问题

多孔陶瓷具有优异的热特性(热膨胀、热传导、热扩散等)、机械特性(弹性模量、强度等)、抗化学腐蚀性以及质轻等特性，近年在环境保护中广泛应用，例如各种过滤器(气体分离、固体分离、除菌、除尘等)、催化载体、吸音材料、轻质建材、绝热材料等[2-5]。

2.1排气净化用多孔性堇青石蜂窝陶瓷

美国于上世纪70年代，针对大气污染严重的汽车排气制定了划时代的马斯基法。该法至今仍是汽车排气规定的重要基础。目前，排气中的HC、CO、NOx的量比未规定时减少约1/10，今后的目标是减少到现状的1/3水平。中国的一些大城市，如北京、广州、上海都相继出台了汽车尾气排放标准。

汽车尾气净化器采用薄壁堇青石质蜂窝陶瓷载体，载体表面涂覆贵金属、稀土元素、过渡金属等复合制成的催化剂，将汽车尾气中的CO、HC、NOx等有害成分，通过催化分解变成无害的CO2、H2O和N2等气体，达到国家规定的排放标准。产品具有尺寸规整、比表面积大、导热快、抗压强度高、热膨胀系数低、热稳定性好等性能。

蜂窝陶瓷以及催化剂的开发对汽车排气净化作出了很大的贡献。汽车尾气净化器用蜂窝陶瓷要求材质膨胀系数低、耐温性好，因此堇青石是首选材质。催化剂多以贵金属Pt、Rn、Pd等组成，我国还开发了稀土氧化物催化剂。堇青石蜂窝陶瓷的气孔率一般在20%～60%，标准气孔率为35%。一般堇青石蜂窝体网眼密度有400孔和600孔两类，壁厚分别为6密耳 (150μm)和4密耳(100μm)。目前正在开发900孔及壁厚为2密耳(50μm)的堇青石蜂窝体。堇青石蜂窝陶瓷的孔壁向薄型化发展的同时，其蜂窝体的直径向大型化发展，即最大直径从100mm向150mm、300mm发展，以提高效率并适应大排气量的净化需要。这种大型堇青石蜂窝陶瓷净化器已在大型载重汽车、柴油发动机排气上得到应用，也适用于压缩天然气(CNG)发动机或乙醇发动机排气净化。

2.2多孔质碳化硅

柴油清洁排放系统（Diesel Particulate Filter简称DPF）的关键材料是纯SiC蜂窝陶瓷材料。这是目前唯一能满足欧Ⅳ、欧Ⅴ排放标准的蜂窝陶瓷。它可以清除汽车尾气排放中96.5％以上的颗粒，包括极细的微粒。使汽车尾气排放颗粒率指标达到欧Ⅳ以上的标准，同时也广泛应用于其它领域，如废气、废烟环保处理。捕集器采用蜂窝式结构，它的工作原理为：在两端设有独立的敞开与堵塞的通道，废气从敞开的一端进入，穿越多孔的蜂窝壁，然后从相邻通道排出，烟灰颗粒由于过大，而无法穿越壁孔，因而被收集在通道壁上，而不会被排放到空气中。该捕集器将会定期再生和加热，以消除烟灰，从而保持清洁。

（1） 多孔SiC的特点

多孔SiC具有均匀的立体网状结构；气孔率高，可达85%，有大的连续孔；导电性好，压力损失小；通电可发热(比电阻小，室温1～2Ω・cm)；耐温高，可达200℃；导热率高，6～8W/m・K；优良的抗化学腐蚀性；切割、钻孔等冷加工容易；与流体的接触面积大。

（2） 多孔SiC的用途

1） 用于柴油机油烟捕集过滤器：柴油机的排气中含有浮游颗粒物质和NOx，他们是造成大气污染的原因之一。多孔SiC捕集过滤效率比堇青石蜂窝陶瓷要好。

2） 用于废气处理：家庭和饮食店厨房从排气口排出的烟和油雾等废气也是大气污染源之一。对于这类废气的处理，可在排气口装多孔SiC分解器，通电加热(＜400℃)废气就可分解。

3） 作为催化剂载体：因为多孔SiC导热率高、化学稳定性好，所以可用作催化剂载体。

2.3陶瓷分离膜

陶瓷膜是以无机陶瓷材料经特殊工艺制成的非对称膜，呈管状及多通道状，管壁密布微孔。它主要是依据“筛分”理论，根据在一定的膜孔径范围内渗透的物质分子直径不同则渗透率不同，在压力作用下，原料液在膜管内或膜外侧流动，小分子物质(或液体)透过膜，大分子物质(或固体)被膜截留而达到分离、浓缩、纯化和环保的目的。

陶瓷分离膜技术与先前的分离技术相比具有小型化、节能、维护管理方便等特征。陶瓷膜的耐久性、抗化学腐蚀性、耐热性及强度比一般有机膜优异。陶瓷膜的材质主要有A12O3、ZrO2、TiO2和SiO2等，气孔率达40%～50%，抗弯强度＞35MPa。根据制备工艺不同，膜孔的孔径可以做到40nm~15μm，适用于不同的应用领域。

将一些单个分离膜用收集水的顶盖把膜的端部组合起来的整体称为分离膜组件。随无机膜制膜技术的快速发展，分离膜的适用范围从超纯水制造、药品、食品领域发展到各种排水处理领域。在水处理时，可以反冲洗及化学试剂强力洗净，所以过滤器的恢复性好，能够长期安全运转。

浸渍型陶瓷分离膜装置适用于水处理，也可以在反应槽内进行活性污泥处理。把活性污泥法与浸渍型膜处理组合工艺称为BIOREM；把凝聚法与浸渍型膜处理组合工艺称为FILCERA，其分离过程是：把陶瓷分离膜组件浸渍在反应槽内，从其下部鼓气，将搅拌气泡上升流提供给膜表面，然后除去在陶瓷膜外侧形成的粘结层(滤饼)等附着物。FILCERA工艺可用于净水处理，BIOREM工艺可用于下水处理、小规模下水及合并净水槽、农村积水排水处理以及有机系工业废水处理等方面。

3结语

本文介绍了堇青石蜂窝陶瓷、多孔碳化硅、陶瓷分离膜在环境保护中的作用，堇青石蜂窝陶瓷多用于汽车尾气处理，多孔碳化硅用于柴油清洁排放系统，陶瓷分离膜用于净化水系统，它们在环境保护中起了重要作用，是大有可为的。随着科学技术的不断发展，陶瓷材料在环境保护领域将取得更多更有价值的研究成果，陶瓷在环境保护中将发挥更大的作用。

参考文献

[1]安井至等.“セラミツクスと环境问题”特集.1998，28(2)：81～102

[2]松尾阳太郎等.环境を守る多孔性セラミツクス.セラミツク

ス.1998，33(7)：525～541

[3]高丽宽纪，今井茂雄等.抗菌材料特集.工业材料.1997，145(8)：

26～45.

[4]守山嘉人等.银含有釉药面を持っセラミツクスの抗尿石污れ

性能日本セラミツクス协会学术论文志,1998,106(1231):303～307.

第14篇

1. 环境科学与工程学院研究生概况

我院环境工程专业是江苏省高等学校特色专业共建设点，在招收的攻读环境工程专业硕士研究生中，大多数学生选读了《高等环境化学》这门课程。研究生的培养目标是毕业后能独立地、创造性地从事科学研究、教学工作或担任专门技术工作，而且具备主持较大型科研、技术开发项目的能力。我们学院攻读环境工程专业硕士研究生毕业论文的主要课题方向列于表1。从表1可见，他们的研究方向主要有水污染控制工程、环境规划与管理和环境监测分析与技术三个方向，研究的内容主要以高浓度有机废水处理、脱氮除磷技术、生态区域规划。

2. 课程教学内容与硕士论文课题相结合

与建设理论、循环经济研究、环境污染物分析方法研究等。

从表1可见，大多数学生是从事水污染控制工程方向的，其次是进行环境规划与管理的，另外还有一些学生是专攻境监测分析与技术方向的。根据上面的情况，如何讲解此门课程，为他们在结束课程学习后进入到课题研究的关键问题是确定课程的主要内容。为此，我们作了大量的调研工作，并结合研究生的课题研究方向，修改、制定了该课程的教学大纲和讲课的主要内容。由于本课程的教学时数只有36学时，环境化学的内容又是那么多，因此必须进行合理安排。我们把讲解的内容分为六章，每章节的主要内容和教学时间安排见表2。由表1可知，较大部分学生是从事水污染控制工程研究的，他们很需要有关水污染这一方面的环境化学基本知识。我们在这一门课程的教学中就是根据此情况来安排我们的教学内容和时间的。由表2可见，第三章水环境化学的内容最多，共有10节，教学时数为18，占了总学时的一半。其内容包含了天然水的基本特征、主要离子的形成、溶解性气体，酸碱化学平衡、沉淀和溶解、配位平衡、吸附平衡等的基本原理，水体中有机污染物和无机污染物的迁移转化，氧化还原技术和生化技术在水处理中的应用等。

在讲解天然水的基本特征时，我们主要介绍了天然水的存在形式，各种水的主要组成、特点和污染物情况。如湖水中含钙、镁、钠、钾、硅、氮、磷、锰、铁等元素，其中氮、磷等元素引起的富营养化问题是湖泊的主要污染问题。在2007年夏天，无锡太湖发生了严重的蓝藻事件，给无锡市部分人民的生活带来了一定的困难。蓝藻出现的主要原因:一是气温比较合适，二是水中的氮磷浓度较高，三是太湖水域水流缓慢，这些都是蓝藻大面积繁殖的必要条件。根据此情况，我们讲解了水体中的异相物质——藻类的基本知识。藻类是湖泊、水库等缓慢流动水体中最常见的能进行光合作用的浮游类植物，有一个明显核。在没有阳光的条件下，藻类将消耗自身体内有机物以满足自身的需要，同时也消耗着水中的溶解氧。

对目前经常使用的生化法处理生活污水和工业废水，有针对性地介绍了水体中的生物氧化还原反应。水体中的微生物在有氧气存在的情况下，进行有氧呼吸时，有机物质发生的氧化还原反应可以表示如下：

CxHyOz+O2—^C02+H20+能量水体中，细菌、酵母菌、真菌等微生物的催化作用的结果使得许多无机化合物的生物氧化还原反应经常发生。细菌等微生物的呼吸过程是在微生物细胞内的各种氧化还原酶和一系列辅酶的催化作用下完成的，有机污染物被细菌等微生物降解的中间产物生成了各种有机酸'这些有机酸在水体溶解氧不足的条件下，将利用较弱的NO;-、Fe3+、Mn4+、SO42-、CO2等电子受体，进行反硝化、反硫化、甲烷发酵、酸性发酵等厌氧过程，其最终产物有CO2和氏0，以及NHhH2S、CH4、有机酸、醇等。在缺氧条件发生的生物反硫化作用可在淤泥、沼泽、排水池中进行。由此引起硫酸盐转化为HS气体的反应，从而产生Cu、Pb、Zn、Ag等金属的硫化物沉淀，以至减弱了这些金属在所在环境介质中的迁移能力。

另外对水体中有机污染物和无机物的的迁移转化机理进行了较详细的介绍。特别是水体中有机污染物的污染更为重要和复杂。到目前为至，世界上已有700多万种有机物，其中大多数都是有毒有害的，如排入到环境中会造成环境质量的恶化。而我们对环境中的有机污染物控制和处理还较簿弱，需要我们做很多工作。

水中有机污染物以及农药残留的分析、监测是环境中有机污染物的重要研究课题之一，部分研究生在这方面进行了一定的研究。

从环境科学的角度，土壤是人类环境的重要组成要素。随着环境科学的发展，人们愈来愈认识到土壤环境的复杂性和重要性。土壤环境化学就是研究化学物质，包括各种污染物进入土壤后的化学行为及其影响。包括污染物在土壤环境中的迁移、转化、降解和累积过程中的化学行为、反应机制、历程和归宿。此章重点放在几类有代表性的化学物质，即化学农药(代表土壤中外源有机化学物)、化肥、重金属和固体废弃物的土壤污染化学，并对土壤污染中复杂的化学过程作一介绍。首先，我们介绍了土壤的组成和性质；然后介绍了土壤负载容量或土壤环境容量；让学生对土壤有一个大概的了解。

重金属是土壤无机污染物中比较突出的一类。通过各种途径进入土壤的重金属通常以可溶态或颗粒态存在。其在土壤中的迁移、转化及生物可利用性均直接与重金属的存在形态相关。例如重金属对植物和其他土壤生物的毒性，不是与土壤溶液中重金属总浓度相关，主要取决于游离(水合)的金属离子。对镉，则主要取决于游离Cd2+浓度，对铜则取决于游离Cu2+及其氢氧化物。而大部分稳定配合物及其与胶体颗粒结合的形态则是低毒的。仅脂溶性金属配合物是例外，因为它们能够迅速透过生物膜，并对细胞产生很大的破坏作用。

我们学院有些教师在土壤中重金属形态分析的研究也开展了一些研究并取得了某些研究成果，并将此作为研究生的研究课题之一。根据此情况，我们给学生介绍重金属形态分析方面的基本理论和最新研究情况。近年来，以北美Tesskr等人提出的五步系列萃取法和欧共体BCR的四步系列萃取法应用较多[3,4]。我们也将这二种方法存在的缺点摆了出来，主要是萃取操作的时间过于冗长，使实际应用不易实现。在此同时，我们向学生展示了国际上应用超声波或微波的能量加速萃取样品中组分和缩短操作时间的研究工作情况，并把土壤中重金属形态分析作为研究生研究的课题之一。

3.已取得的部分研究成果

通过学习，学生们很好地了解和掌握了有关高等环境化学的基本知识。学生使用已学的基本理论和技术，在水污染控制工程、环境规划与管理和环境监测分析与技术等方面的研究工作已取得了一定的成绩，并在各类期刊上发表了他们的研究成果。在水污染控制方面的数最多，主要是利用膜生物反应器、生化法技术处理生活污水和工业废水，如厌氧氨氧化细菌、双循环两相生物处理工艺、磁场对污泥沉降影响、水生植物修复技术等。在环境规划与管理方面取得的成果主要是对生态环境、可持续发展、资源利用等。在环境监测分析与技术方面取得的成果主要在样品预处理现代技术的应用、重金属形态和有机污染物分析测定等方面。如在使用膜生物反应器生化技术处理废水时就运用在此门课程中学到的水体中的微生物在有氧气存在的情况下，进行有氧呼吸时，有机物质发生的氧化还原反应的原理对一体式射流曝气膜生物反应器处理废水的情况进行了分析，以及对膜生物反应器的优缺点及改进思路进行了探讨，成果分别发表在《环境科学与技术》和《江苏环境科技》期刊上。在生态环境、可持续发展和资源利用方面，如对城镇化过程中水环境变化及影响因子分析和盛泽湖湿地生态恢复初探等方面进行了研究，并分别在《江苏环境科技》和《环境科学与管理》期刊上发表了研究成果。在重金属形态分析研究方面，研究生应用课堂上学习到的关于土壤中重金属形态分析的基本原理和

利用超声波或微波的能量能加速萃取样品中组分和缩短操作时间，如对利用微波能进行土壤中重金属形态分析进行了较系统的研究，与常规的Tessier法比较，使重金属前4步形态的操作时间从17.5小时缩短为14分钟，并改善了萃取效率。研究成果已在《苏州科技学院学报(工程版）》上发表。

第15篇

本 科 毕 业 设 计（论 文）

(2009届)

  题    目     ClO2染料脱色研究   

  学    院    生物与化学工程学院  

  专    业      化学工程与工艺    

  班    级            051          

  学    号         105042022      

  学生姓名          徐旭旦        

  指导教师          诸爱士        

  完成日期      2009年6月 11日  

学院毕业设计（论文）、学位论文

版权使用授权书

本人     徐旭旦   学号     105042022   声明所呈交的毕业设计（论文）、学位论文《     ClO2染料脱色研究     》，是在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，与我一同工作的人员对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。

本毕业设计（论文）、学位论文作者愿意遵守浙江科技学院  关于保留、使用学位论文的管理办法及规定，允许毕业设计（论文）、学位论文被查阅。本人授权 浙江科技学院 可以将毕业设计（论文）、学位论文的全部或部分内容编入有关数据库在校园网内传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编毕业设计（论文）、学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本授权书）

论文作者签名：                         导师签名：

签字日期：      年    月    日          签字日期：      年   月  日

 

 

ClO2染料脱色研究

学生姓名：徐旭旦        指导教师：诸爱士

（浙江科技学院生物与化学工程学院）

摘 要：二氧化氯具有强氧化性、不稳定性和消毒性。本文在制备二氧化氯的基础上，用分光光度法测定反应后酸性红染料废水的含量，从而计算二氧化氯对酸性红染料废水的脱色率。研究搅拌速度、二氧化氯用量、pH值、反应温度、反应时间、废水初始浓度等对废水的脱色效果。实验结果表明：搅拌速率、废水起始浓度以及反应温度对脱色率影响不大，反应速度很快，10分钟基本上完全反应。在碱性条件下脱色率较低，但在酸碱度达到一定值后对脱色率影响很小。二氧化氯对废水脱色的较佳条件：反应温度30℃，反应时间10min，转速250r/min，pH=6，酸性红染料与二氧化氯反应的摩尔比为1:3.17。通过对实验数据的处理得到二氧化氯与酸性红的反应为一级反应，并得到以下的阿伦尼乌斯方程:k=0.12e-231.11/RT以及动力学方程: r=kcA0.5cB0.5。

关键词：酸性红染料废水；二氧化氯； 脱色率；动力学

Study on Dye’s Decolorization by ClO2

Student’ s name: XU Xu-dan      Advisor: ZHU Ai-shi

（School of Biological and Chemical Engineering Zhejiang University of Science and Technology）

Abstract: Chlorine dioxide has strong property of oxidation, the instability and the disinfection. This article is based on the preparation of chlorine dioxide, the content of the acid red dye wastewater was after reaction determined by spectrophotometric methods, and thus decolourization rate of acid red dye wastewater was calculated with chlorine dioxide. Then the decolourization effect of the dye wastewater by reaction mixing speed, the amount of chlorine dioxide, pH, reaction temperature, initial concentration of dye wastewater, reaction time were studied. The experimental result indicated that, the mixing speed, initial concentration of the dye wastewater and reaction temperature are little influence to the decolourization rate. The reaction is very quick,The reaction would be completed within 10 minutes. Under the alkalinity condition, the larger pH is , the lower decolourization rate is,and the pH is out of scope is little influence to the decolourization rate. So the best condition are the followings: reaction temperature is 30℃, reaction time is 10min, rotational speed is 250r/min, pH is 6, the ratio of the acid red dye wastewater and a chlorine dioxide response is 3.17.To deal with the data of the experiment we get the result: the reaction is first order, and Arrhenius Equation is k=0.12e-231.11/RT, dynamic equation is r=kcA0.5cB0.5.

Keywords: Acid red dye wastewater; Chlorine dioxide; Decolourization rate;

            Kinetics

目  录

中文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅰ

英文摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅱ

目录．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．Ⅲ

1． 绪论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.1  印染废水的特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.2  印染废水的处理方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．1

1.3  ClO2在印染废水中的应用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.4  ClO2的性质．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4

1.5  ClO2的制备方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.6  ClO2的脱色机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.7  应用概况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

2.  实验试剂与玻璃仪器．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.1  主要原料和试剂．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.2  主要仪器．．．．．．． ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

2.3  实验步骤．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

    2.3.1  用亚氯酸钠自氧化法制备二氧化氯．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

    2.3.2  用丙二酸法测定二氧化氯总含量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

    2.3.3  模拟废水．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．8

3.  实验结果与讨论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

 3.1  标准曲线的绘制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

    3.1.1  波长扫描选定最大波峰．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

    3.1.2  浓度与吸光度曲线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9

 3.2  单因素考察．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

    3.2.1  反应温度对染料脱色效果的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10

    3.2.2  转速对染料脱色效果的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

    3.2.3   ClO2投加量对染料脱色率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．12

    3.2.4   pH值对染料脱色率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

    3.2.5  染料初始浓度对脱色率的影响．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

    3.2.6  反应时间对染料脱色效果的影．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

 3.3  染料与二氧化氯反应的摩尔比推算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

 3.4  动力学计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

4. 结论．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．18

致谢．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

 

 

1 绪论

1.1　印染废水的特点

据数据显示：目前我国纺织印染行业共有平洗机或溢流染色机10万台左右，每年排放的高温污染废水近10亿吨，是一种较难处理的工业废水之一。每排放一吨印染废水，就能污染20吨水体，由此可见染色废水对水体的污染是非常大的。加入WTO后，纺织印染近几年均以两位数增长，但污染物处理设施难以同步，污染物排放总量有增加趋势。而且染色废水因所用的染料的不同，废水的水质变化很大，染色废水一般色度很高，含有染料、助剂、表面活性剂、纤维杂质、油剂、酸碱以及无机盐等，一般呈强碱性，COD/BOD比较高，可生化性较差。其中，助剂和染料COD的 70%以上，而染料只占废水COD的10%左右。但是，染料形成了印染废水的主要特征之一—高色度。

1.2  印染废水的处理方法

印染废水的处理方法大致可分为物理法、化学法、生化法、电化学法。

物理法又分为吸附法和膜分离法。

吸附法是利用多孔性固体(如活性炭、吸附树脂等)与染料废水接触，利用吸附剂表面活性，将染料废水中的有机物和金属离子吸附并浓集于其表面，达到净化水的目的。

活性炭具有较强的吸附能力，对阳离子染料、直接染料、酸性染料、活性染料等水溶性染料具有较好的吸附功能，但活性炭价格昂贵，不易再生［1］。

膜分离技术应用于染料废水处理方面主要是超滤和反渗透。据报道，用管式和中空纤维式聚砜超滤膜处理还原染料废水脱色率在95%～98%之间，CODCr去除率60%～90%，染料回收率大于95%[2,3]。有一些纳滤膜表面带有电荷,它们的分离机理比较复杂,一般用电荷模型和空间位阻模型来阐明分离过程。利用活性泥法或生物膜法均可有效地去除其中的COD，但一般对色度去除的效果并不明显[4]。

化学法又分为化学混凝法、化学氧化法、湿式空气氧化法、光催化氧化法。

化学混凝法主要有沉淀法和气浮法，此法经济有效，但产生化学的污泥需进一步处理。常用的有无机铁复合盐类。近年来国内外采用高分子混凝剂日益增多。天然高分子絮凝剂主要有淀粉及淀粉衍生物、甲壳质衍生物和木质素衍生物3大类。曾淑兰等[5]用NaOH作催化剂将玉米淀粉和醚化剂M反应制得的阳离子淀粉CST，用量为7～15 mg/L时，对酸性染料、活性染料的脱色率达90%以上。吴冰艳等[6]用接枝聚合制得的木质素季胺盐絮凝剂处理J酸染料废水，絮凝剂中的季胺离子与废水中的磺酸基团生成不溶于水的物质，投量20 mg/L，色度去除率达90%。方忻兰[7]利用海虾、蟹壳为原料制得的壳聚糖用来处理印染废水，CODCr去除率达85%以上。天然高分子絮凝剂电荷密度小，分子量低，易发生生物降解而失去絮凝活性。人工合成的有机高分子絮凝剂分子量大，分子链中所带的官能团多，絮凝性能好，用量少，pH范围广。

化学氧化是利用臭氧、氯、及其含氧化物将染料的发色基团破坏而脱色。臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果。但对硫化、还原等不溶于水的染料效果较差。Fenton试剂氧化法，其脱色的实质是H2O2 与Fe2+ 反应所产生的羟基自由基使染料有机物断链[8]。

湿式空气氧化法(WAO)是在高温（125～320℃）、高压(0.5～20 MPa)条件下通入空气，使废水中的有机物直接氧化[9]。超临界水氧化（SCWO）是指当温度、压力高于水的临界温度（374℃）和临界压力（22.05 MPa）条件下的水中有机物的氧化。它实质上是湿式氧化法的强化和改进。超临界态水的物理化学性质发生较大的变化，水汽相界面消失，形成均相氧化体系，有机物的氧化反应速度极快。超临界水氧化法与传统的方法相比，效率高，反应速度快，适用范围广，可用于各种难降解有机物；在有机物的含量低于2%时；可通过自身热交换，无须外界供热 ，反应器结构简单，处理量大。

光催化氧化法常用H2O2或光敏化半导体（如TiO2、CdS 、Fe2O3 、WO3 作催化剂），在紫外线高能辐射下，电子从价带跃迁进入导带，在价带产生空穴，从而引发氧化反应。此法对染料废水的脱色效率高，缺点是投资和能耗高。

生化法具有运行成本低，对环境污染少的特点。但染料废水水质波动大，种类多，毒性高，对温度和pH条件要求较苛刻的微生物很难适应。好氧处理法运行简单，对CODCr、BOD5的去除率较高，对色度的去除率却不太理想。而厌氧处理法对染料废水的色度去除率较高。厌氧处理法污泥生成量少，产生的气体是甲烷，可利用作为能源。但单独使用，效果不理想。高效菌群（High Solution Bacteria）是利用复合的微生物群来处理染料废水的方法，菌种现已发展到100多种，如反硝化产碱菌、脱氮硫杆菌、氧化硫硫杆菌等。它可以针对不同的废水配成不同的菌群去分解不同的污染物，具有较高的针对性。运用H.S.B技术处理无锡某染料厂生产的分散染料、酸性染料（CODCr浓度达2000～2500mg/L）的废水，出水CODCr小于100mg/L，平均去除率为92.68%[10]。

电化学法治理废水，实质是间接或直接利用电解作用，把染料废水中的有毒物质转化为无毒物质。近年来由于电力工业的发展，电力供应充足并使处理成本大幅降低，电化学法已逐渐成为一种非常有竞争力的废水处理方法。染料废水的电化学净化根据电极反应发生的方式不同，可分为内电解法、电凝聚电气浮、电催化氧化等。

应用最广泛的内电解法是铁屑炭法。内电解法的优点是利用废物在不消耗能源的前提下去除多种污染成分和色度，缺点是反应速度慢、反应柱易堵塞、对高浓度废水处理效果差。

在外电压作用下，利用可溶性阳极（铁或铝）产生大量阳离子，对胶体废水进行凝聚，同时在阴极上析出大量氢气微气泡，与絮粒粘附一起上浮。这种方法称为电凝聚电气浮。与化学凝聚法相比，其材料损耗少一半左右，污泥量较少，且无笨重的加药措施。其缺点是电能消耗和材料消耗过大[11]。

电催化氧化是通过阳极反应直接降解有机物，或通过阳极反应产生的羟基自由基、臭氧等氧化剂降解有机物。电催化氧化法的优点是有机物氧化完全，无二次污染。但该法真正应用于废水工业化处理则取决于具有高析氧电位的廉价高效催化电极。同时电极与电解槽的结构对降低能耗也起重要的作用。贾金平等[12]研究了活性炭纤维电极与铁的复合电极降解多种模拟印染废水，有较好的效果。

1.3  二氧化氯在印染废水处理中的应用

苏玫舒等[13]采用混凝—二氧化氯法处理印染废水，可有效去除废水的色度，使废水达标排放。在实验条件下，先加入100mg/L PAC，搅拌并静置60min，然后加入60mg/L ClO2，反应4h后，色度、COD、BOD平均去除率分别达到94.5%、88.3%、91.8%，实际应用中处理后色度、COD、BOD平均去除率分别达到93.7%、85.2%、92.7%，符合国家GB8978-1988《污水综合排放标准》。

王福祥等人[14]曾在南京市大厂区麒麟华洋印染公司进行试验，通过用二氧化氯处理印染废水，脱色率和COD去除率分别达到97.5％和80.3％，处理后的废水指标完全符合国家排放标准。

林大建[15]利用二氧化氯作为强氧化剂对漂染废水中的有机物进行氧化分解，试验结果表明:对COD的去除率>78％，对色度的去除率>95％，水的循环利用率可达72％。

贺启环等[16] 研究了二氧化氯催化氧化处理酸性大红染料废水。当废水COD=3400mg/L左右，pH=4，氧化反应时间为45分钟, ClO2投加量为750mg/L，在催化剂作用下，COD平均去除率达到88%左右，而单一的ClO2氧化，其COD平均去除率仅为28%左右。

1.4  二氧化氯的性质

ClO2在常温下为黄绿色或橘黄色气体，当溶液中浓度为14～17mg/L时气味明显[17]，具有氯和臭氧的特殊刺激臭味，毒性与氯气相似。在20℃，大气压下，水中二氧化氯的质量浓度为70mg/L。二氧化氯气体在室温条件下可压缩为液态，密度为2.4g/L，沸点10.9℃，熔点-59℃。在水中的溶解度很大，约为Cl2的5倍，ClO2分子结构外层存在一个未成对电子—活泼自由基，具有很强的氧化作用，二氧化氯的还原能力（0.95V）比氯气（1.95V）低的多，但它的氧化能力却比氯气高的多[18]，其氧化能力约为Cl2的2.63倍。其气体在高于-40℃时不稳定、易爆炸,所以需要在使用现场生产。二氧化氯暴露于光线下或接触有机物时，温度上升就会爆炸。二氧化氯压缩为液态，轻微的环境变化就会导致爆炸。工业上，二氧化氯运输通过混合空气以保持二氧化氯浓度在8%～12%。在黑暗中，二氧化氯溶液可保存几个月。二氧化氯化合物是中性的四氧化状态，它很小、易变的和高度充满活力的分子在稀释水溶液中以自由基存在。浓度高时会与还原剂发生强烈反应；然而在无光密闭容器下能形成稳定的二氧化氯水溶液。由于独特的、单电子转移的机制,它作为一个高选择性的氧化剂 [19]。

1.5  二氧化氯的制备方法

ClO2的制备方法主要有化学法和电解法两种。其中化学法又分为还原法和氧化法。还原法[19]根据还原剂的不同，可分为二氧化硫法、盐酸法、硫酸法、甲醇法和双氧水法。目前，氧化法主要集中在以NaClO2为原料发生ClO2。其方法主要有酸化法、Cl2氧化法、过硫酸根离子（S2O82—）氧化法、电化学法和有机物或过渡金属（如Fe3+）氧化法等，其中大多数发生技术使用的是氧化过程。

本实验采用亚氯酸钠自氧化法：在酸性介质中，亚氯酸钠发生自氧化还原反应生成二氧化氯。反应式为:

5NaClO2 + 4HCl = 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O

该方法的特点是一次性投资少，操作工艺简便，易于控制。不足之处是反应速度慢，酸量大，产生的废酸多。在实验室制备时二氧化氯容易逸出，有一股刺激性气味，所以在实验时要特别注意密封尽量减少气体逸出。如果是在盐酸介质中反应,产品混合物中会有一定量的盐酸。

1.6  二氧化氯的脱色机理

ClO2处理印染废水主要是氧化破坏染料的发色基团和助色基团，达到显著的脱色效果。在一定条件下，二氧化氯可与DPD(N，N-二乙基对苯二胺)、甲酚红(邻甲酚磺酞)、氯酚红(二氯磺酞)、酸性靛蓝(5，5-靛蓝二磺酸盐或靛蓝三磺盐)、丽丝胺绿B(芳甲烷染料)、罗丹明B(四乙基罗丹明)和亚甲蓝等显色剂发生脱色反应。酸性靛蓝在pH<4时，可以与氧化剂二氧化氯发生断键反应，而生成稳定化合物靛红C8H5NO2。二氧化氯除与酸性靛蓝等染 料发生反应外，还与许多直接染料和活性染料反应，而使染料褪色。利用二氧化氯的这一性质，可将二氧化氯用于处理印染废水。目前，利用二氧化氯来处理印染废水已得到一定的进展，尤其在脱色方面去除率高，因而是具有广阔的推广应用前景的[20]。

1.7  应用概况

制成的稳定性二氧化氯作为一种多功能化工产品，自上个世纪和年代就逐步在纸浆和纺织品漂白、消毒及自来水净化、工业废物处理等行业得到应用，尤其是经ClO2消毒后反应物基本无毒。二氧化氯作为一种强氧化剂，由于其在消毒杀菌、防腐除臭、保鲜及环境污染处理等方面的独特功能已受到国内外有关专家的广泛关注。80年代中期，美国农业部(USDA)和美国环保局(USEDA)确认ClO2可作为食品消毒剂和饮水杀菌剂[21]。最近世界卫生组织(WHO)认为该物质完全无致癌，而推荐为安全消毒物质中的A1级产品。目前，越来越多的国家已把ClO2用作饮用水的消毒剂，并对ClO2在医疗卫生、水产品加工、果蔬保鲜及环境污水处理等方面进行广泛的应用研究。

ClO2的研究和应用在我国始于20世纪80年代，生产规模上与国外相比都有一定差距，但是目前发展迅速，已有多家厂家生产，应用领域也很广泛，主要有饮用水处理、废水处理、杀菌灭藻、医疗卫生、造纸工业、油田解堵等几个方面。ClO2作为灭菌消毒氧化剂，具有很好的效果，明显优于常用的Cl2，且具安全可靠、无环保问题等优点，因此，它的应用势必愈来愈广，在我国的应用亦有广阔的前景。

2 实验试剂与玻璃仪器 

2.1　主要原料和试剂

(1)亚氯酸钠

AR

(6)硫代硫酸钠

AR

(2)淀粉     

AR

(7)丙二酸　          AR

(3)盐酸

  AR

   (8)重铬酸钾

AR

(4)硫酸

      AR

(9)酸性红

   工业品

(5)碘化钾

AR               

2.2　主要仪器

(1)可见分光光度计(上海光谱仪器有限公司722E型)  

(2)恒温水浴缸（上海精密实验设备有限公司DK-S24型）   

(3)恒速搅拌器（上海申胜生物技术有限公司S212-40型）

(4)二氧化氯发生装置(实验室自搭)   

(5)电子天平（北京塞多利斯仪器系统有限公司BS124S型）

2.3 实验步骤

2.3.1 用亚氯酸钠自氧化法制备二氧化氯

(1)打开恒温水浴调至250C；

(2)搭好反应装置和接收装置，检查装置气密性；

(3)待水温稳定后，将反应液装入浸入水浴锅中的三口烧瓶中，同时打开空气

压缩机控制0.14m3/h的气体流量，反应开始；

    (4)观察反应过程中接收瓶中的颜色的变化，反应25分钟，结束反应；

(5)关闭水浴锅和压缩机，整理实验台面，将设备等恢复原状。

2.3.2 用丙二酸法测定二氧化氯总含量

2.3.2.1  试剂配制

(1)2mol/L硫酸  取11mL98%浓硫酸加入到89mL水中置于试剂瓶中。

(2)10%碘化钾  10g碘化钾加入100mL水中置于棕色瓶中避光保存于冰箱中，

若顔色变黄需重新配制。

(3)0.5%淀粉  取0.5g淀粉置于100mL水中煮沸，冷却后置于棕色瓶中避光保

存。

(4)10% 丙二酸  10g丙二酸加无离子水溶解成100mL。

(5)0.1mol/L硫代硫酸钠溶液  取1000mL蒸馏水加入0.1g碳酸钠，煮沸，称

取24.80g硫代硫酸钠置于该沸水中，冷却放置于棕色瓶中，避光保存1-2周。

2.3.2.2  测定

取二氧化氯液10.0mL，置于含100mL无离子水的碘量瓶中，加10% 丙二酸溶液2mL，摇匀。静置反应2min后，加2mol/L硫酸10mL，10%碘化钾溶液10mL后加蒸馏水数滴于碘量瓶盖缘，置暗处5min。打开盖，让盖缘蒸馏水流入瓶内。用硫代硫酸钠标准溶液（装入滴定管中）滴定游离碘，边滴边摇匀。待溶液呈淡黄色时加入0.5%淀粉溶液10滴，溶液立即变蓝色。继续滴定至蓝色消失，记录用去的硫代硫酸钠溶液总量。重复测3次，取3次平均值进行以下计算 。

由于1mol/L硫代硫酸钠标准溶液1mL相当于13.49mg二氧化氯，故可按下式计算二氧化氯含量：二氧化氯含量(mg/l)=(M×V×13.49/W)×1000[22]

其中：M-------硫代硫酸钠标准溶液的浓度，mg/L；

      V-------硫代硫酸钠标准溶液在滴定中用去的毫升数，mL；

W-------碘量瓶中所含二氧化氯样液毫升数，mL。

2.3.3 模拟废水

印染车间排出的废水通常浓度在100 mg/L左右，现在用酸性红染料配置模拟废水，用电子天平称取1.000g酸性红染料，加水溶解稀释到2L。做实验时取样体积为20.00mL的配制好的溶液，投加一定量的二氧化氯溶液，保持二氧化氯溶液的过量，使二氧化氯和酸性红染料摩尔比为4:1，再加水稀释到100mL，使酸性红染料浓度为100.0 mg/L（模拟废水）。

3 实验结果与讨论

3.1  标准曲线的绘制

3.1.1  波长扫描选定最大波峰

取配制好的500.0mg/L酸性红染料的溶液取出20mL，加去离子水配成100mL，配制成100mg/L(模拟废水)，用分光光度计在不同波长下进行测量，得到以下的波长与吸光度曲线，见图1：

图1 最佳波长曲线

从图1可以看出，波长在500nm时，吸光度达到最大值，即最大吸收峰，

以此作为测定波长。

3.1.2  浓度与吸光度曲线

取配制好的500mg/L酸性红染料的溶液，然后分别取出20、15、12、10、8、6、5、2 mL，各加去离子水用100mL容量瓶标定，分别用分光光度计在500nm进行测量，得到以下的浓度标准曲线，见图2：

图2 酸性红染料的标准曲线

在以下单因素考察实验中，将吸光度代入上面方程y = 0.0093x + 0.0239中，算出反应后酸性红的浓度y，再根据y1=y总-y算出反应的酸性红的量y1，最后根据脱色率= y1/ y总×100%，从而计算出脱色率。

3.2  单因素考察

3.2.1  反应温度对染料脱色效果的影响

温度是影响反应效果的因素之一，从印染车间排出的废水通常具有较高的温度。酸性红染料的模拟废水的浓度为100mg/L ,取样体积为10mL的配制好的溶液，投加一定量的二氧化氯溶液，保持二氧化氯溶液的过量，使二氧化氯和酸性红染料摩尔比为4:1，但要让总溶液的量保持在100mL以内，然后加水让溶液的体积保持在100mL，这样就保持了染料和二氧化氯的浓度的一致性。在相同的因素前提下，考察不同的温度二氧化氯对酸性红溶液的脱色效果的差异。因此，考察以下几个温度点，确定温度是否对二氧化氯脱色效果有影响。以下是考察15、20、25、30、35℃五个温度点时，反应结束后马上取样，然后用分光光度计测定吸光度，最后通 过酸性红染料的标准曲线计算脱色率。

    在20℃时，没有经过鼓泡除去剩余的二氧化氯，用分光光度计测定吸光度，其吸光度为0.054，而经过经过鼓泡后其吸光度为0.045，所以每次反应结束后先进行鼓泡，再用分光光度计测定其吸光度。二氧化氯对酸性红染料在不同的温度条件下的脱色能力的大小差异。见图3：

图3温度对染料脱色率的影响

从图3可以看出，二氧化氯对酸性红溶液进行脱色时，温度对其脱色能力的影响并不是非常大，脱色的能力都在98-99%左右。但是30℃时的温度效果较其它四个来说要略好一些，因此，从图表来看，温度升高时脱色率略有升高，但是以30℃时的温度为分界线，大于30℃时脱色率反而下降。可能的原因是由于温度升高，二氧化氯的活性升高，使转化率提高，但是温度过高，又使二氧化氯有些挥发出来，造成了二氧化氯溶液浓度的下降，这样使得脱色率又有点下降。因此，选取30℃的温度为最佳的单因素之一。

3.2.2  转速对染料脱色效果的影响

在二氧化氯与酸性红染料溶液反应时，由于存在一个混合接触的过程，它们的溶液浓度虽然不变，但是，理论上来说，在混合反应时，加快混合时的速率，可以提高反应的速率。因此，对于搅拌速率来说，应该是越快越好。在保持温度、pH、起始料液等各因素不变的前提下，来考察不同的搅拌速率是否对二氧化氯的脱色效果有影响，使转速分别控制在50、100、150、250、300r/min，考察搅拌速度对染料脱色效果的影响。反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率。见图4：

图4 搅拌速度对染料脱色率的影响

从图4可以看出，二氧化氯对酸性红溶液进行脱色时，搅拌速率对其脱色能力基本上没有影响，在不同的搅拌速率下，脱色率变化很小。可能是因为二氧化氯参与的脱色反应不需要这样大的搅拌速率，可能是静止的溶液下，就能快速地反应完全，但不排除由于10min的反应时间已经大大超过了二氧化氯对酸性红溶液脱色所需要的时间，使得所有的反应液都能够完全的反应，因而转化率差不多一样。因此，取这个反应的搅拌速率为250r/min，作为最佳的反应搅拌速率。

3.2.3  ClO2投加量对染料脱色率的影响

在反应温度20℃，不加酸碱和反应时间10min，转速250r/min不变的情况下，移取20ml配制好的500mg/L酸性红染料的溶液，加二氧化氯溶液，使加二氧化氯和酸性红染料摩尔分别为5:1、4:1、3:1、2:1、1:1，但要让总溶液的量保持在100mL以内，然后加水让溶液的体积保持在100mL，这样就保持了染料和浓度的一致性。在相同的因素前提下，考察ClO2投加量对染料脱色效果的差异。反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率。见图5：

图5 ClO2投料量对染料脱色率的影响

由图5可以看出，酸性红染料（模拟废水）脱色率随二氧化氯的量的增加而逐渐升高。较低投量时，脱色率的升高幅度较大，当投量增加到一定程度后（3:1）脱色率变化趋于平缓，基本上脱色率保持不变。由上图可知二氧化氯作为氧化剂染料是有很强的脱色能力的,并且脱色能力也都随着二氧化氯的投加量增加而增强。以下确定二氧化氯和酸性红染料摩尔为4:1。

3.2.4  pH值对染料脱色率的影响

移取20mL配置好的500mg/L酸性红染料的溶液，加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性红染料的摩尔比为4:1，加水稀释保持溶液总体积100mL，酸性红染料的pH值为6，在反应温度20℃，转速250r/min，反应时间10min的条件下，加盐酸或氢氧化钠使pH值分别为4、6、7、8、10、12，考察pH值对染料脱色率的影响，反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，得以下曲线，见图6：

图6  pH值对染料脱色率的影响

由图6可见，酸性红染料模拟废水用ClO2氧化，脱色率在酸性条件下,pH值对染料脱色率影响不大，都在98%左右。随着pH值的逐渐增大，脱色率逐渐减小，pH值在6-10的时候脱色率变化最明显，所以pH值对染料脱色率有影响，特别是在碱性条件下。可能是二氧化氯和氢氧化钠反应转化为次氯酸根离子，氧化能力减弱，从而使脱色率降低。

3.2.5  染料初始浓度对脱色率的影响

在反应温度20℃、不加酸碱和反应时间10min，转速250r/min，加二氧化氯溶液不变的情况下，分别移取50、30、20、15、10mL配置好的500mg/L酸性红染料的溶液，加水稀释保持溶液总体积100mL，使酸性红染料浓度分别为250、150、100、75、50mg/L。在相同的因素前提下，考察染料起始浓度对脱色率的影响。反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率。见图7：

图7染料初始浓度对脱色率的影响

从图7可以看出，在起始料液浓度发生改变时，二氧化氯对染料溶液的脱色率影响很小。总的来说，脱色率的波动很小，可见，二氧化氯的脱色能力还是很强的。

3.2.6  反应时间对染料脱色效果的影响

移取20mL配置好的500mg/L酸性红染料的溶液,加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性红染料的摩尔比为4:1，加水稀释保持溶液总体积100mL，在反应温度20℃，转速250r/min, 反应时间分别为1、2、4、6、8、10、15min，考察反应时间对脱色率的影响，反应结束后马上取样，鼓泡除去剩余没有反应的二氧化氯，然后用分光光度计测定吸光度，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，结果如图8：

   

图8反应时间对染料脱色率的影响

从图8可以看出，酸性红染料（模拟废水）随反应时间的增加，脱色率迅速增加，说明反应速度很快，反应10min左右，脱色率几乎不再随时间的增加而增加，这说明反应已接近反应完全。

3.3  染料与二氧化氯反应的摩尔比推算

移取20mL配置好的500mg/L酸性红染料的溶液，加二氧化氯溶液，使二氧化氯和酸性红染料的摩尔比为4:1，加水稀释保持溶液总体积100mL，保持反应温度20℃，转速250r/min，反应时间10min，反应结束后马上取样，然后用分光光度计测定吸光度，其吸光度为0.042，最后通过酸性红染料的标准曲线计算脱色率，其脱色率为98.05%，反应掉酸性红染料的质量 M=500mg/L×20mL×98.05%=9.805mg，酸性红染料的分子式为C17H10ClF3N3NaO4S，分子量468，反应掉酸性红染料0.0209mmol。用丙二酸法测定剩余二氧化氯的含量，用去硫代硫酸钠0.25mL，二氧化氯含量(mg/L)=(0.25×0.0165×13.49×158×0.0165/10) ×1000=14.5mg/L，剩余二氧化氯质量=14.5mg/L×100/1000=1.45mg，反应掉二氧化氯的质量=5.92－1.45=4.47mg=0.0662mmol。空白实验证明酸性红染料对丙二酸法测定剩余二氧化氯的含量没有影响，酸性红染料与二氧化氯反应的摩尔比为0.0209:0.0662=1:3.17。

3.4  动力学计算 

设二氧化氯与酸性红的反应的动力学方程为r=kcAmcBn [23]， m=n，m+n=x，x=1、0.5、0.45，测定cA，按反应摩尔比与初始浓度进行计算得到cB，将t-cA数据作图见图9：

20℃

图9  时间－浓度关系图

35℃

图10  时间－浓度关系图

得到时间与浓度的关系式如下：20℃  y = -3E-05x3 + 0.0015x2 - 0.0226x + 0.1147和35℃  y = -2E-05x3 + 0.001x2 - 0.0143x + 0.0686

对方程进行微分求得不同时间下的rA，再对rA与f(cAcB)做图，有如下关系:

20℃

图11 速度－浓度关系图

图12 速度－浓度关系图

    分别计算了20℃时m+n=1、0.5、0.45的数据，发现m=n=0.5是可以认为接近直线了，故二氧化氯与酸性红的反应近似为一级反应；按此计算35℃的数据见图，并求得k1=0.1048/min，k2=0.1089/min．

活化能计算：用阿伦尼乌斯方程[23]k=k0e-E/RT求得E=231.11J/mol，k0=0.12/min，从以上计算也证实了反应温度对脱色率影响很小。

4 结论与展望

通过上述的实验，我们以多组实验数据为依据，确定了二氧化氯对酸性红染料脱色的最佳条件:反应温度30℃，反应时间10min，转速250r/min，pH=6，酸性红染料与二氧化氯反应的摩尔比为1:3.17。在实际生产过程中考虑到节能降低成本可以适当的降低转速如150r/min，再可以根据当时天气的温度调节生产的温度，因为上面两项因素对脱色率的影响很小。通过对上述实验数据的处理得到二氧化氯与酸性红的反应为一级反应，并得到以下的阿伦尼乌斯方程:k=0.12e-231.11/RT；以及动力学方程:r=kcA0.5cB0.5。

二氧化氯产业已是国际公认的绿色朝阳产业，应用领域和消费量还将大规模拓展，其技术的发展趋势是低耗节能、高效高纯、低副产物的系列生产工艺和针对各个行业而开发的使用便捷、应用成熟的下游产品的应用。就目前而言，稳定性二氧化氯和二氧化氯发生器等系列产品，投资少、见效快，不仅能有效地发挥其本身的特性，还可推动相关产业的繁荣和发展。

致　谢

四年的大学生活就这样随着毕业论文的完成而结束了，感谢浙江科技学院所有教过我的和我所熟悉的老师的教诲，特别是生化学院的老师们的教导使我时刻铭记在心。

衷心感谢诸爱士老师，在他的孜孜不倦的指导之下完成了我的毕业课题。诸老师严谨的科学态度使我终生受益。

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