皮革废水处理实用工艺设计开题资料报告材料

皮革废水处理实用工艺设计开题资料报告材料

毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目××皮革制品高档鞋面革项目污水处理工程工艺设计学院名称资源与环境工程学院专业（班级）环境工程10-2班姓名（学号）掌权(20104553)指导教师周元祥系（教研室）负责人n一、毕业设计（论文）的主要容及要求（任务及背景、工具环境、成果形式、着重培养的能力）1、主要容1．收集制革废水处理工程资料，了解废水处理技术现状情况。2．完成该厂污水处理工程工艺设计计算；3．按规要求绘制各处理单元的工艺设计图件；4．完成该污水工程的概算。2、基本要求1．通过文献资料检索，对制革废水处理技术的发展及现状有较全面的了解。2．根据文献检索结果与企业生产废水的水质、水量特点，通过比较分析确定处理工艺流程。3．完成处理工程各单元的设计计算，并按规要求绘制各处理单元的工艺设计图件；4．完成整个工程的概算。3、成果形式1）按毕业设计（论文）的规化要求撰写不少于1.5～2万字符的毕业论文，并有300字的中文摘要和250个实词的英文摘要；2）翻译有关英文资料1～2万印刷符（或译出5000汉字）。形成毕业论文1-2万字。二、应收集的资料及主要参考文献1.涛等；废水污染控制技术手册[M]．：化学工业，2012；2.永东,白端超.  物化-生化工艺处理皮革废水[J]. 工业用水与废水. 2001(05)；3.资慧琴,曾立云.  混凝沉淀-生物接触氧化工艺处理制革废水试验研究[J]. 环境科学与管理. 2006；4.胜韬,王三秀.  混凝沉淀/水解酸化/BAF工艺处理明胶废水[J]. 中国给水排水. 2010；5.克彬等.水处理工程常用设备与工艺[M].：，2010；6.家科等.特种废水处理工程[M].：高等教育中国建筑工业，2011；7.吴浩汀编.制革工业废水处理技术及工程实例[M].化学工业（第一版），2002.78.高忠柏、超英.制革工业废水处理.：化学工业2003；9.晓星，俞从正，马兴元．制革废水处理的研究进展[J]．中国皮革，2003.10.罗固源.水污染物化控制原理与技术.第一版[M].：化学工业，200311.王树声．制革污水处理与利用.：轻工业，198912.胡天媛， 徐伟 ，秀零.水解酸化—氧化沟—BAF工艺处理皮革废水[J]．13.高俊发等.污水处理厂工艺设计手册[M].化学工业,2002,113～115,258～25914.王小文主编.水污染控制工程[M].煤炭工业,2002.15.郭茂新等.工业废水处理及再生利用[M].，化学工业，2012.16．岳平,徐新华编著.废水处理工程及实例分析[M].化学工业,2002.三、毕业设计（论文）进度计划起迄日期工作容备注n2013.11.1~2014.1.102014.1.11~2014.3.202014.3.21~2014.4.102014.4.11~2014.5.252014.5.26~2014.6.10查阅文献资料，英文翻译毕业实习，完成开题报告或方案论证进一步收集资料，完成翻译，完善开题报告容，开始实验毕业设计的第一阶段，完成各单元的设计计算和绘制相应的图件，并完成论文初稿；论文修改定稿、装订论文送审和答辩开题报告建议填写以下容：1.简述课题的作用、意义，在国外的研究现状和发展趋势，尚待研究的问题。2.重点介绍完成任务的可能思路和方案；3.需要的主要仪器和设备等；4.主要参考文献。一、设计题目××皮革制品高档鞋面革项目污水处理工程工艺设计二、课题的作用、意义以及国外的研究现状和发展趋势2.1作用和意义：制革工业是轻工业中仅次于造纸业的高耗水、重污染行业,近十几年来我国成为了世界制革大国,但同时也给我们的环境造成了严重污染,据统计,我国每年皮革行业排放的废水约为8000一12000万吨,约占全国工业废水总排放量的0.3%,制革工业的污染主要来自两个方面:其一是加工工程中产生的废水,其二是生产过程中使用的大量化工原料,这些原料有各种助剂、蹂剂以及加脂剂、涂饰剂等。迄今为止，我国皮革企业已逾2300家，成为我国的支柱产业。但随着制革业的发展，所产生的废水，不仅严重污染了环境，而且还严重影响并危害了人们的身体健康。因此有效处理制革废水，搞好制革废水的回用已成为亟待解决的问题。2.2国外研究现状和发展趋势:(1)传统活性污泥法：活性污泥法是在人工充氧条件下培养活性污泥。利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物。优点是：(1)处理效果好：去除BOD5可达90%～95%，去除COD60%～80%，去除硫化物85%～98%；(2)对废水的处理程度要求比较灵活。缺点：(1)在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，浪费了动力；(2)对冲击负荷的适应性弱。(2)制革废水的全物化处理：对制革废水进行全物化处理是指对制革废水全程采用物化法。其处理机理是通过电化学反应氧化还原的产物和电池反应产物的絮凝、吸附等相互协同的全物化技术对制革废水进行处理，但运行成本高、去除效果不理想、污泥量大、易生成二次污染等。(3)氧化沟：氧化沟是活性污泥法的一种变型。制革废水有很大的冲击负荷、高含盐量的特点，并且还含有一些的难以生物降解的有机物，氨氮，铬盐及硫化物。氧化沟法具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长污泥龄的特点，实践证明它是较成熟的制革废水处理工艺。其去除BOD5达95%以上，CODCr去除率约95%，硫化物去除率达99%，去除悬浮物约75%，石油类99%以上。(4)SBR工艺：SBR又称序批式活性污泥法，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，其去除机理为在反应器驯养活性污泥，当废水与活性污泥在有氧存在时微生物以废水中有机物为原料进行自身新代，来降解有机物的过程。在分离微生物细胞物质和水的过程中，废水也同时得到净化处理。它主要由初期吸附去除、微生物利用有机物的代去除、形成絮凝体和絮凝沉淀几个阶段组成。SBR工艺比较灵活，适合中小型企业的废水处理。n(5)高效厌氧生物处理技术：高效厌氧生物技术对高浓度的有机废水有很好的处理效果。在试验条件下，40d对模拟废水用两相EGSB进行处理，通过对COD、硫化物的量及pH和活性污泥的生物特性的观察，发现在EGSB反应器中，去除COD可达88%左右，同时也有效的去除了废水硫化物。对废水中硫酸盐类物质用两级厌氧法进行处理，结果显示：在硫化物浓度很高时，用厌氧处理技术来对制革废水进行处理是可行的，并且，废水中硫酸盐的多少、底物的浓度还有水力停留时间等，都影响着硫化物去除率。对制革废水采用MBR工艺进行处理，结果显示：厌氧反硝化反应器仅仅是好氧硝化反应器体积的1/2，且COD与总磷的比为100︰1时，效果最好，处理后水中总氮达到制革废水的排放要求。在140d启动HUASB(杂合的上流式厌氧反应器)成功，并对制革废水做了处理，结果表明：在HRT为70d时，去除COD的量为88%；HRT为60d时，去除COD的量为86%；而毒性物质如硫化物的量过高，超过132mg/L时就会阻碍反应的进行，同时单宁酸的存在也会使挥发性脂肪酸的产量降低，但HUASB启动时间过长。(6)膜分离技术：膜分离技术是分离、净化与浓缩的新技术，具有常温操作、高效节能、无相变、操作简单和生产中无污染等优点。目前，在制革废水处理方面有研究的膜分离技术有：微滤法、反渗透、超滤法和液膜法等。利用超滤和反渗透，双膜联用处理某制革业预处理后的废水，通过前后的各项水质指标的对比分析，得出：超滤对制革废水中浊度与大分子污染物的去除效果好，为后续反渗透处理做了保证，反渗透系统主要去除废水中的COD、Fe、Mn等，去除率高达95%以上。对二级处理后制革废水采用双膜(纳米膜与反渗透膜)联用技术处理。反渗透膜对TDS的去除率达到98%以上。从膜系统回收的水中，其总溶解固体量非常少，可以回用在制革的湿加工过程中。(7)高级氧化技术：简称AOPs，其机理在于是以羟基自由基为主要氧化剂与有机物发生反应，反应中生成的有机自由基可以继续参加HO的链式反应，或者通过生成有机过氧化自由基后，进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O，从而达到氧化分解有机物的目的。分别用溶胶-凝胶法和液相沉积法来制备玻璃负载纳米TiO2膜以及石英砂负载纳米TiO2膜，对皮革废水中的有机物进行降解，研究得到：当采用玻璃负载TiO2膜时，在初始的pH6～7，投加的H2O2的体积分数占到0.3%，光照时间40min条件下，CODCr的去除率可达85.79%；当采用石英砂负载TiO2膜时，在初始pH为6～7，投加的H2O2的体积分数占0.5%，光照时间30min时，CODCr去除率为71.91%。(8)其他工艺：生物接触氧化法—充氧效果好，容积负荷较高，处理所需时间短，净化效率高，但一次性投资费用高，适合中小型制革废水厂；射流曝气法-设备结构简单，氧利用效率高，无污泥膨胀，适于中小型制革厂；SBBR-COD、氨氮去除率高，剩余污泥少，处理效果好；流化床-容积负荷高，耐冲击力强但去除效率较低，且耗能较高，只适用于处理小型制革厂废水；UASB-有机负荷高，水力停留时间长但去除率较低并且出水硫化物含量高。现阶段国外一般都采用厌氧一好氧主体工艺处理。好氧生物处理反应速度快,所需要的反应时间短,故处理的构筑物容积较小,且处理过程中散发的臭气较小。而厌氧能够处理较高浓度的有机废水,而且运行费用较好氧处理低,厌氧工艺能去除90%以上的有机污染物,而且污水处理运行费用低,是目前皮革废水处理的关键技术。ABR作为一种高效厌氧处理工艺,结合了第二代厌氧反应器的优点,克服了某些不足之处,如避免了厌氧滤池所需的成本较高的滤料和UASB所需的结构复杂的三项分离器,因而,ABR具有结构简单、投资少、运行稳定、抗冲击负荷能力强、处理效率高、生物截留能力强、运行管理方便、性能可靠等优点等一系列优点,适于处理各种浓度的废水,并且在容积负荷为0.4一28kgCOD/(m³·d)的条件下都有令人满意的处理效果，ABR尤其适用于各类中、低浓度有机废水的处理,特别是对于各类有毒难降解有机工业废水的处理。因此,ABR在我国高浓度工业有机废水(如酿造、造纸、制革废水等)的治理中有很好的研究开发价值和推广应用前景。四、设计要求n本项目设计废水处理规模为1000t/d。废水经处理后，达到市经济开发区污水处理厂接管要求。设计进水水质指标和排放标准　　　　　　进出水水质指标单位mg/L（pH除外）类别CODCr（mg/L）SS（mg/L）BOD5（mg/L）氨氮（mg/L）pH色度进水水质5000280014281206-8100接管要求≤500≤400≤350≤456.5-9.5≤50五、本设计拟采用的方案5.1工艺方案分析选择该厂生产废水的特点是BOD、COD、SS含量较大且B/C值较低，不易生化处理。根据国外中段水处理的实际运行情况，采用物化处理/生化处理是一种比较稳妥可靠的方案，即在生化处理前，利用物化处理降低废水中COD、BOD5的浓度，可大大降低悬浮物的含量，提高废水的可生化性。5.2工艺流程确定5.2.1混凝沉淀法1.混凝沉淀的作用混凝法是制革废水处理的一种重要处理方法。用于制革废水处理，可有效除去水中染料物质，降低色度；作为生物处理的预处理，可大大减轻后续生物处理的压力；作为生物处理的后处理，可去除水中残存染料物质，以降低废水的色度。混凝法可去除多种高分子物质、胶状有机物、重金属有毒物质，如汞、镉和铅等，以及导致水体富营养化的物质，如磷等可溶性无机物。此外，还可以作为污泥机械脱水前的调质处理，以改善污泥的脱水性能。制革废水中含有大量染料、助剂和油脂、蛋白质、洗涤剂和其他化学药剂，其中蛋白质、染料多数呈胶体状态，采用混凝法处理效果显著。2.混凝的原理压缩双电层：所谓压缩双电层是指向分散系中投加可产生高价反离子的电解质，通过增大溶液中反离子浓度，降低扩散层厚度，使胶体粒子的ξ电位降低的过程。这种作用特别使用于无机盐混凝剂提供的简单离子的情况，如Al3+、Fe3+等。电性中和：胶粒表面对电性相异的胶粒，离子或脸子状分子带异好号电荷的部位的吸附，会中和电位离子所带电荷，导致静电斥力减少，电动电位降低，从而使胶体的脱稳和凝聚易于发生。吸附架桥：吸附架桥是指在悬浮液中加入链状高分子化合物，由于其架桥作用而使悬浮液中的胶体粒子脱稳的现象。高分子絮凝剂具有线性结构，可被胶体微粒强烈吸附，在相距较远的两颗粒间吸附架桥，使颗粒结大，形成粗头絮凝体。沉淀物网捕：向废水中投加含金属离子的化学凝聚剂，当药剂投加量和溶液介质的条件足以使金属离子迅速生成金属氢氧化物沉淀或金属碳酸盐沉淀时，所生成的难溶分子就会以胶体或细微悬浮物作为晶核形成沉淀物，或是对其产生吸附作用，从而实现对水中胶体和细微悬浮物的网捕。5.2.2水解酸化法n水解酸化法是一种介于好氧和厌氧处理方法之间的方法,它是通过人工调控,使反应器的生物厌氧消化过程控制在水解和酸化两个阶段的方法。水解酸化主要利用水解细菌和产酸菌将废水中不溶性的有机污染物分解转化为溶解性的有机物,可将长链大分子有机污染物分解成易利用的小分子有机物,这些反应产物有利于后续生化处理工序中的微生物更好地摄取废水中的有机物。同时,水解酸化池中的水解细菌和产酸菌为兼性细菌,其生长和繁殖对废水中氧气的含量要求不高,代强度很高,对废水环境的适应力强。与单一好氧生物法相比,水解酸化具有有效去除固体悬浮物、改善废水可生化性以及节省工艺运行费用等优势;与单-?厌氧生物法相比,水解酸化又具有操作简单、运行管理方便、反应器体积要求较小等优点。因此,采用水解酸化作为预处理工序能够很快适应进水负荷的变化,有效地提高废水的可生化性,为后续的生化处理提供较好的条件。5.2.3CASSCASS(CyclicActivatedSludgeSystem)是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺CAST(CyclicActivatedSludgetechnology)，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。经分析选择工艺如下：图1.1综合废水处理流程n六、主要构筑物（1）格栅制革废水经过收集后由管道输送进污水处理站，考虑到制革生产过程中会产生的毛发以及碎屑杂质等物质，所以设置自动格栅除去废水中较大的颗粒物，防止后续设施的沉积，以及保证管道、设备的正常运行。（2）调节池制革废水的水质水量变化较大，通常需要设置调节池进行调节，使废水在调节池中得到充分混合，从而保证后续处理构筑物的进水连续而且水质均匀，降低后续设施的冲击负荷，保证稳定的处理效率；避免高浓度有毒物质进入生物处理系统危害微生物；均化废水处理站进水中的污染物和废水排放量。在调节池中设置曝气系统，使废水在调节池中可充分混合，保证水质水量得到均衡、并防止悬浮物沉淀。（4）混凝沉淀池混凝法是制革废水处理的一种重要处理方法。用于制革废水处理，可有效除去水中染料物质，降低色度；作为生物处理的预处理，可大大减轻后续生物处理的压力。（5）水解酸化池水解酸化作为预处理工序能够很快适应进水负荷的变化,有效地提高废水的可生化性,为后续的生化处理提供较好的条件。（6）氧化沟CASS工艺具有良好的脱氮除磷效果,且一次性投资较少，占地面积较小，运行灵活，抗冲击能力强，可实现不同的处理目标，不易发生污泥膨胀，剩余污泥量小，性质稳定。从节约投资、处理效果及运行管理方面考虑，结合项目时间情况，本次污水处理工艺采用周期循环曝气活性污泥法（CASS）工艺。（7）污泥处理污泥主要来自于污水处理的混凝沉淀池，污水生物处理系统的生物反应池，经过厌氧消化或好氧消化处理后的污泥，用混凝、化学沉淀等化学方法处理污水时产生的污泥。污泥经过浓缩、脱水后外运处理。n七、主要参考文献1.涛等；废水污染控制技术手册[M]．：化学工业，2012；2.永东,白端超.  物化-生化工艺处理皮革废水[J]. 工业用水与废水. 2001(05)；3.资慧琴,曾立云.  混凝沉淀-生物接触氧化工艺处理制革废水试验研究[J]. 环境科学与管理. 2006；4.胜韬,王三秀.  混凝沉淀/水解酸化/BAF工艺处理明胶废水[J]. 中国给水排水. 2010；5.克彬等.水处理工程常用设备与工艺[M].：，2010；6.家科等.特种废水处理工程[M].：高等教育中国建筑工业，2011；7.吴浩汀编.制革工业废水处理技术及工程实例[M].化学工业（第一版），2002.78.高忠柏、超英.制革工业废水处理.：化学工业2003；9.晓星，俞从正，马兴元．制革废水处理的研究进展[J]．中国皮革，2003.10.罗固源.水污染物化控制原理与技术.第一版[M].：化学工业，2003.11.王树声．制革污水处理与利用.：轻工业，1989.12.胡天媛， 徐伟 ，秀零.水解酸化—氧化沟—BAF工艺处理皮革废水[J]．13.高俊发等.污水处理厂工艺设计手册[M].化学工业,2002.14.王小文主编.水污染控制工程[M].煤炭工业,2002.15.郭茂新等.工业废水处理及再生利用[M].，化学工业，2012.16．岳平,徐新华编著.废水处理工程及实例分析[M].化学工业,2002.指导教师评语：（建议填写容：对学生提出的方案给出评语，明确是否同意开题，提出学生完成上述任务的建议、注意事项等）指导教师签名：20年月日n毕业设计过程记录表（教师填写）序号检查时间检查容指导教师阶段检查评语（要指出该阶段存在的问题及解决的方法）指导教师签名13月中旬1.资料收集情况2.开题报告完成情况3.外文翻译完成情况年月日24月上旬1.检查学生投入情况2.设计论文进展情况年月日35月中旬1.总体任务完成是否过半2.院系中期检查意见3.存在问题及采取措施年月日46月上旬1.审查论文质量注意英文摘要部分2.答辩前的准备情况年月日备注：指导教师应按要求和时间段及时填写，该表格由学生保管，留在毕业设计（论文）现场随时接受校、院两级督导组检察。