250Td无碳复写纸涂料废水治理的初步设计毕业论文.docx

本科毕业设计（论文）题目：250T/d无碳复写纸涂料废水治理的 初步设计学 院 轻工与食品学院 专 业 轻化工程 学生姓名 杨豪 学生学号 201130381148 指导教师 刘映尧 提交日期 2015 年 6 月 12 日摘 要本设计详细介绍了无碳复写纸涂料废水的生化、物化治理问题。由于CCP在生产过程排出的废水中含有各种胶黏剂、颜料、发色剂胶囊、显色剂等化工原料、废水量小、但污染物浓度高的特点，使得用传统的治理方法难于满足废水稳定达标排放的要求。针对这种情况，本设计采用了科学的处理流程和方法，用高效的污水净化器对污水进行处理，能够满足稳定排放达标要求。“高效污水净化器”首次领用废水与混凝剂反应生成混凝物即“污泥”在罐体内形成一个高度的过滤吸附滤床，其能够对废水进行过滤和吸附的深度处理，使废水得到了其它一级物化处理无法做到的高效净化处理。本设计对传统的的生化物化处理和现行的“高效污水净化器”进行了深度分析和理性的对比，最后改进了传统的CCP污水处理流程，采用了新型科学的处理流程对CCP污水进行处理。该流程具有以下几方面的特点：净化器的体积小，相对占地面积比较小在设备内可以完全自动地、连续地更新形式的泥床，方便在设备内没有滤料，设备运行的时候不会堵塞，也不需要反复的进行冲洗。实验分析结果表明，新型的处理系统对CCP涂料废水的处理效果明显：SS的去除率高达99%以上，COD的去除率大于90%，BOD 的去除率大于85%；关键词：CCP；高效污水净化器；Fenton反应池 AbstractThe detailed design of biochemical, physicochemical governance of carbonless paper coating wastewater. Because of the CCP are discharged in the production process of waste water containing various adhesives, paint, hair color capsules, chromogenic agent and other chemical raw materials, small amount of wastewater, but high concentration of pollutants characteristics. It is difficult to meet the requirements of the wastewater stabilization of the wastewater by the traditional method of control. In view of this situation, the design uses the scientific process and method, with the highly effective sewage purifier for sewage treatment, can meet the requirements of the stable discharge standards.High efficiency sewage purifier first collar with wastewater with coagulant response generated mixed condensate sludge the formation of a high filtration and adsorption filter bed in the tank body capable of wastewater of depth filtration and adsorption treatment, the wastewater obtained the other one stage physicochemical treatment cannot do the efficient purification.The design of traditional biochemical physicochemical treatment and the current efficient sewage purifier the depth analysis and rational contrast. Finally, the improvement of the traditional CCP sewage treatment process, using the new scientific process of CCP sewage treatment. The process has the following several characteristics: the purifier has the advantages of small volume, relative area is relatively small in the equipment can fully automatically and continuously updated form of the mud bed, no media in the device to facilitate, equipment operation time can not be blocked, also do not need to repeatedly flushing.The experimental results show that the new treatment system for CCP paint wastewater treatment is obvious: the removal rate of SS is above 99%, the removal rate of COD is more than 90%, and the removal rate of BOD is more than 85%.Keyword: Carbonless Copy Paper; High efficiency sewage purifier; Fenton reaction tank目录目录摘 要2Abstract3目录4第一章 总论71.1 设计范围和设计分工71.1.1设计的范围71.1.2设计分工71.2 建设规模71.3主要化工材料的数量及来源71.3.1主要化工材料71.3.2 来源71.4车间组成、工作制度及定员81.4.1废水处理车间组成81.4.2工作制度81.4.3定员81.5劳动保护、安全保护81.5.1劳动保护：81.5.2安全防护：81.5.3安全教育：8第二章 工艺设计方案92.1工程概况922设计依据102.3 污染物排放量及排放指标112.3.1处理规模112.3.2废水水质112.3.3排放标准及其要求112.4设计原则112.5工艺方法的选择122.5.1传统的物化系统132.5.2高效污水净化器142.5.3生化处理系统的选择152.6工艺流程162.7 工艺说明182.8主要设备的选型202.9主要构建物212.9.1物化处理部分212.9.2 Fenton系统构筑物22第三章 运行费用估算293.1物化及生化部分的费用293.1.1人工费293.1.2药剂费293.1.3电费293.1.4总运行费用的估算303.2 Fenton深度氧化部分费用303.2.1药剂的费用303.2.2化学药品的成本分析303.2.3电力成本的分析313.2.4运行成本的分析31第四章 环保、消防、安全措施324.1、噪声的处理问题324.2、消防安全324.3、劳动保护，工业卫生安全防护324.3.1 概述324.3.2 劳动保护，工业卫生措施32第五章 组织机构、劳动定员及其培训335.1、组织机构335.2、劳动定员345.3、人员来源及其培训34第六章 总结与展望356.1总结356.2展望35参考文献37附录38附录1：污水处理车间的平面布置图38附录2：污水处理车间的工业流程图38附录3：I-I至III-III的剖面图38致谢39第一章 总论1.1 设计范围和设计分工1.1.1设计的范围 整个污水处理车间（从污水集水池开始至二沉池出水为止，包括一级物化处理阶段、生化工段和深度氧化工段）。1.1.2设计分工 本设计的内容包含了整个无碳复写纸污水车间的设计,包括工业流程设计、平面布局的设计（附图）以及一些重要工段设备的剖面分析。因为无碳复写纸污水处理工艺的设计与无碳复写纸的生产有密不可分的关系，所以会进行简单的介绍。1.2 建设规模 经过调查统计分析，初步设计无碳复写纸涂料废水总量为250m3 /d（中小型纸厂），废水处理设备24h不间断工作运行，每小时平均废水处理量为10.12T/h.1.3主要化工材料的数量及来源1.3.1主要化工材料（1）氢氧化钠（固含量100%）：本车间年需氢氧化钠10710Kg;（2）聚合氯化铝（PAC、固含量100%）：本车间年需聚合氯化铝12750Kg;（3）聚丙烯酰胺（PAM、固含量100%）：本车间年需聚丙烯酰胺1190Kg;（4）硫酸亚铁：本车间年需要硫酸亚铁（固含量100%）25500Kg;（5）过氧化氢：本车间年需过氧化氢（固含量27.5%）123250Kg;（6）硫酸：本车间年需浓硫酸（浓度98%）3400Kg.1.3.2 来源 主要化工原料来源于市场的订制采购。1.4车间组成、工作制度及定员1.4.1废水处理车间组成 本设计的处理车间包括三个工段：即一级物化处理工段、生化工段和深度氧化工段。1.4.2工作制度 全年计算工作日暂定为340天，但是具体的生产情况和工作情况要根据无碳复写纸涂布车间的生产情况而定，本污水处理车间为三班制。1.4.3定员 废水处理车间定员为4人1.5劳动保护、安全保护1.5.1劳动保护：工人操作时均应该带橡胶手套和必要的防护面具，由于污水处理为露天操作，但主要操作区上有雨棚，因此应该配置必要的防雨工具和防毒工具。1.5.2安全防护：为了工人的安全和日常操作的正常运行，所有操作平台、人孔、扶梯增设防杆、护栏。操作机械设备的传动部位均设有防护罩。污水处理设备装有避雷针及足够的消防栓等防火措施。1.5.3安全教育： 车间规定，定期给员工开展安全教育的课程,做好安全工作.定期给员工安全检查。第二章 工艺设计方案2.1工程概况无碳复写纸（CCP），又叫压敏记录纸（或称力敏复写纸），1954年由美国NCR公司发明，经过几十年的发展和改进，工业化生产已经具有了一定的规模。CCP的外观与一般的纸毫无差异，但它是一种隐色的复写纸，具有直接复写，直接显色的功能。它并不像通常熟知的复写纸那样，需要通过外界压力间接地使纸张上的染色物质转移而取得复印的效果，而是利用压敏的作用和电子供予性的无色染料与电子接受性的酸性显色材料之间的化学发色原理直接在纸上呈色，得到复印品或相同的记录材料。CCP的应用非常广泛，多应用于单据上。现在市场上的发票、合同、条约等有法律效应的正规单据已全部用上了无碳复写纸。传统的单据只是普通的纸张，所以必须要在单据下面加上一张复写层。而无碳复写纸，则是用特殊的纸张装订的，用起来非常简单方便，而且不留痕。就以三联的无碳复写纸收据来说，其构成分为上纸、中纸、下纸。上纸又称背涂纸（代号CB，即Coated Back），该层纸张的背面涂有含力敏色素油的微胶囊；中纸层又称为正反双涂纸（代号CFB，即Coated Front and Back），纸的正面涂有显色剂，背面涂有含力敏色素油的微胶囊；下纸层又称面涂纸（代号CF，即Coated Front），纸面只涂有显色剂。自显色纸（代号SC，即Self-Contained）是在纸的背面涂含力敏色素油的微胶囊层，正面涂显色剂和含力敏色素油的微胶囊。上纸和下纸是不具备复写效果的，只有夹在两者之间的中纸才具有复写效果。在使用由无碳纸印制出来的单据时，一般都配有一小块纸板隔在联单上，以免书写用力过大而造成垫在下面的其他联单被复写到。无碳纸大致有4种颜色之分；白/红/蓝/绿等四种颜色，起到区分联单的作用。1986年上海从南斯拉夫引进无碳纸生产线，建立国内第一家无碳纸厂。随后，广东、山东、江苏、宁夏、河北等地先后从德国、瑞士、美国和台湾地区等引进无碳纸生产线。到1990年，全国无碳纸厂增至3家，生产能力增至12万t。到1994年9月中国造纸协会无碳复写纸分会成立时，全国已有21家无碳纸厂（公司），生产能力7万t。到2014年，无碳纸总的产量达到50万吨，其中年产超1万吨的厂家有7家，分别是金华盛10万吨，江河纸业8万吨，泗水金益5万吨，冠豪5万吨，天盛2.5万吨，海桥1.5万吨，九恒2万吨。目前全国生产无碳纸的企业大大小小已达到50家左右。因涂布而产生的废水量约1万吨/日。 对于CCP涂料废水的治理,传统的方法一般采用混凝沉淀物化法和厌氧好氧生化法相结合的治理工艺。物化工艺主要是利用向废水中投加药剂，通过絮凝、沉淀并利用设备的能力达到去除废水中的污染物的目的。传统的物化法废水治理设备有沉淀池(如平流式、竖流式、辐流式和斜板、斜管沉淀池)、气浮装置、过滤装置、离心分离和磁分离等设备。生化处理主要根据废水水质不同，采用单一好氧或厌氧与好氧相结合的方法，其中好氧处理有好氧塘、活性污泥法、接触氧化法、生物滤池、生物转盘、SBR法等多种形式；而氧处理方法主要有厌氧塘、厌氧滤池、普通厌氧池、厌氧接触反应器、UASB等，依靠微生物自身的代谢能力，将水中的污染物最终氧化分解为二氧化碳和水，达到清洁水质的目的。但由于传统的混凝沉淀设备，废水污染物去除率低（COD的去除率一般不超过60），对于纸张涂布这类具有高浓、成分复杂等特点的废水，是不适合的，因为去除废水污染物的效率低，会造成后工序“生化工段”的投资和运行成本高，最终出水也不易达成排放要求。对于造纸中段废水的治理，国内外报道较多。但专用于纸张涂布废水的治理新工艺的报导仍然较少。报导较多的一级物化处理是采用混凝、中和、沉淀、离心分离、气浮、超滤或超滤和离心分离相结合。对于废水色度的去除市场上普遍采用了两个途径：一个是把废水中的发色有机物从废水中分离出来，使色度降低，如絮凝、吸附、膜分离等等；二是破坏有机物的发色基团和助色基团，使得废水的色度降低，比如化学氧化法、光学法、生物法和电化法等等。国内的造纸废水脱色技术很多，研究也比较多，但是适合我国目前造纸工业实际情况的低成本高效率脱色技术并不多，这有待我们广大的造纸工作者的进一步研究。寻找适合于商业化、脱色效率高的工艺技术，还需要不断的深入研究，为我国造纸工业实现清洁生产的可持续发展创造更有利的条件。无碳复写纸生产属纸加工行业，其生产过程排出的废水主要是涂布生产过程以及清洗设备时产生的涂料废水，废水中含有胶粘剂（淀粉、乳胶、PVA、等）、颜料（高岭土、碳酸钙等）、发色剂微胶囊、显色剂酚醛树脂、染料等残余化工料，废水的特点是废水量小，但污染物如SS和CODcr浓度一般都比较高。废水因各种涂料（如CF和CB涂料）所占的比例不同、浓度变化较大等原因，造成废水CODcr浓度一般在1500-7000mg/L，CODcr浓度在3500mg/L左右居多，如不处理直接排放会对环境造成重大污染。该类涂料废废水的处理必须采用适合该涂料废水的预处理一级物化处理工艺，先大幅度除去废水中含有的SS、COD等污染物，然后再采用生化工艺进一步处理废水。22设计依据（1）、建设单位提供的相关资料（2）、工艺建设防腐设计规范（GBJ46-82）（3）、广东省水污染排放限值（DB44/26-2001（4）、动力机器基础设计规范（GBJ 40-79）（5）、消防站建筑设计标准（GNJ1-17）（6）、建筑设计防火规范（GBJ16-88）（7）、建筑技术排水设计规范（GBJ 15-88）（8）、水处理设备制造技术条件（JB/T2932-99）（9）、水处理设备油漆包装技术条件（ZBJ988003-87）（10）、水处理设备制造技术条件（JB/T 2932-1999）（11）、地下工程防水技术规范（GBJ 15-88） 2.3 污染物排放量及排放指标2.3.1处理规模：涂料废水总量为250 m3 /d。废水处理设施每天运行24h，每小时平均废水处理量为10.42T/h。2.3.2废水水质：无碳复写纸涂料废水水质见下表1-1：表1-1水质指标PHCODSS数值5-71500-70001000-1200（上表中PH为无量纲，其余单位为mg/L）2.3.3排放标准及其要求 废水进过处理后达到下表要求，具体水质见表1-2：表1-2水质指标PHCODSS色度数值6-9903040(上表中PH为无量纲，其余单位为mg/L，色度为稀释倍数法)2.4设计原则本设计遵循以下几个原则：一、严格执行国家关于环境保护的政策，符合国家、省市的有关法规、规范和标准，确保出水指标符合国家和地方有关污水排放标准要求。二、选择成熟的处理工艺，系统运行简单、安全、操作方便。三、选择处理工艺可行，耐冲击，处理效果稳定、运行成本及其投资低的四、污水处理站的设计应该充分考虑周边的环境，与周边环境应协调。五、妥善处理废水处理过程中产生的渣渣、污泥和臭气，避免二次污染，减少对周边环境的影响。六、选择的设备、管路、器材及电器质量可靠七、做好非标设施的选材强度与刚性结构及其钢构件的防腐工作2.5工艺方法的选择目前，市场上对造纸废水处理方法主要有一下几种，即化学法、生物法、物理法以及这三种方法的的组合。 物理法是指用机械的、物理的手段去除造纸废水中的污染物，这种方法主要用来去除废水中不溶解的、粒径较大的杂质，包括机械过滤(如格栅、筛网、微滤机、滤床)、澄清(沉淀)等方法。 过滤法，通常采用细筛网或微滤机，但由于负荷较大，可能会造成堵塞，因此，应考虑清污操作。由于过滤不能去除油墨、溶解性物质以及过于细小的悬浮物，所以只能作为预处理手段。目前国内造纸厂采用较多的微过滤处理设备主要是斜筛或过滤机。斜筛一般由各厂自行设计制造，与过滤机相比节省了动力消耗，投资少，其网目一般取60100目，目前斜筛过滤已被大多数中小型造纸厂采用。过去采用斜筛，主要是为了收集废水中的细小纤维，现在则加入了净化废水的观念。斜筛面积增大，有利于废水中SS的去除。 化学法是指向废水中投加特殊的反应剂，利用化学反应使水中污染物的形态和性质发生变化从而去除废水中的溶解物质或胶体物质的方法。常见的方法有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝等方法。生化处理主要是根据废水水质的不同，确定采用单一好氧或者厌氧或厌氧和好氧相结合的方法，其中好氧处理有好氧塘、活性污泥法、接触氧化法、生物滤池、生物转盘、SBR等多种形式；而厌氧处理方法主要有厌氧塘、厌氧滤池、普通厌氧池、厌氧接触反应器、UASB等，依靠微生物自身的代谢能力，将水中的污染物最终氧化分解为二氧化碳和水，达到清洁的目的。物化法处理主要在于废水中的渣滓、悬浮物的去除，方法有：格栅法、格网法、斜网法、沉淀法、混凝沉淀法或气浮、过滤法等等，主要是利用向废水中投加药剂，通过絮凝、沉淀达到去除污染物的目的。2.5.1传统的物化系统传统用的物化系统特点介绍如下：A、混凝沉淀混凝法的基本原理是在废水中投入各种混凝剂，因为混凝剂是电解质，能够在废水里形成胶团，胶团会与废水中的胶体物质发生电中和，形成了表面积打的绒粒沉降。用这种方法不但可以去除废水中的粒径为10-310-6 mm的细小悬浮颗粒，而且还能够有效的去除废水的油分、微生物、色度、氮和磷等富营养物质、重金属以及各种有机物等等。从生产车间流出的废水在未加混凝剂之前，废水中的细小悬浮和胶体本身的质量很轻，表面积很小，受水的热运动的碰撞影响而作无规则的布朗运动。颗粒都带有同性电荷，它们之间产生的静电斥力阻止微粒间彼此接近絮凝而聚合成较大的颗粒；其次，废水中含有电荷的胶粒和反离子都能够和周围的水分子发生水化作用，形成了一层水化壳，有阻止各胶体的聚合。其中，如果一种胶体的胶粒带电越多，其电位就越大；扩散层中的反离子越多，水化作用也就越强，水化层也会越厚，因此扩散层也会越厚，稳定性也就越强。在废水中投入混凝剂后，胶体会因为电位降低或者消除，能够破坏分子颗粒的稳定状态（称脱稳）。废水中脱稳的颗粒相互絮集成为较大颗粒的过程称为凝聚，而未经脱稳的胶体也能够形成较大的颗粒，这种现象称为絮凝。在生产中，不同的化学药剂能使胶体以不同的方式絮凝、凝聚或脱稳。按照机理分类的话，混凝可分为压缩双电层、吸附电中和、吸附架桥、沉淀物网铺四种。在废水的混凝沉淀处理过程中，影响混凝效果的因素比较多。其中的一种影响是水样的影响：对不同类型的水样，由于废水中的组成成分不同，同一种混凝剂的处理效果可能会相差很大。还有水温的影响，其影响主要表现在：a影响混凝剂在废水中起化学反应的速度，尤其对金属盐类混凝影响很大，因为水解是吸热反应；b影响矾花的形成和形成的质量。水温较低时，絮凝体形成缓慢，结构比较松散，颗粒相对细小；c水温低时水的粘度会变大，布朗运动强度减弱，不利于脱稳胶粒相互凝聚，水流剪力也会增强，影响絮凝体的形成和成长。该因素对金属盐类的混凝沉淀影响比较大，对高分子混凝剂影响会相对较小。其具有以下几个特点：1、对悬浮物SS的去除率为70-90%；2、对COD的去除率在40-50%；3、对BOD的去除率在20-30%；4、构筑物简单，设备少、投资省；5、占地面积大，出水水质不好B、气浮处理工艺废水中的悬浮物表面有亲水和憎水之分。憎水性微粒表面容易附着气泡，因而可以使用气浮法去除废水中的悬浮物。亲水性颗粒可以通过使用适当的化学药品处理，然后可以将其转化为憎水性颗粒。废水处理中的气浮法，常用的方法是投加混凝剂使胶体颗粒结成为絮体，絮体具有网络结构，表面积也会增大，容易截留气泡，截留气泡之后福利增加，上浮的几率也会随之增长，从而提高了气浮的效率。再者，向废水中投加表面活性剂（如洗涤剂）也可形成泡沫，泡沫会附着悬浮颗粒一起上升，从而提高了气浮的效率。在气浮法过程中使用的设备，包括完成分离过程的气浮池和产生气泡的附属设备。废水水处理过程中，气浮法可用在沉淀法不适用的场合，以分离比重接近于水和难以沉淀的悬浮物，例如油脂、纤维、藻类等，也可用以浓缩活性污泥。常见的气浮有溶气气浮、射流气浮、蜗凹气浮及其浅层气浮等。其具有以下几个特点：1、占地面积小，价格低廉2、处理水质不够理想：3、SS的去除率在90%左右4、去除可溶性COD低，COD的去除率一般在40-60%5、BOD的去除率低，一般在30-40%6、污泥含有大量的气泡，用带式压滤机压泥比较困难，需要较多的PAM或混入其他废料才能运行7、动力消耗较大，运行成本高。2.5.2高效污水净化器 通过对传统方法的总结与分析，本设计对废水处理的物化部分采用一种全新的净化设备“高效污水净化器”，以便大大提高物化工段对废水的去除效率。该净化器的工作原理是充分利用废水与混凝反应生成的混凝物及“污泥”不先排除，让其留在设备内形成一个稳定的“过滤吸附流化床”，废水在通过净化器的过程中也会通过这个流化床的过滤与吸附作用，不但能够使废水得到固液分离，更重要的是可以得到类似“活性炭吸附”的净化处理。废水能够在高效净化装备中完成“沉淀”、“过滤”和“吸附”等多种工艺，而传统的一级物化处理工艺（混凝沉淀或气浮），只是将固形物与废水分离，因而在这个工段得不到进一步的净化处理，这就是本设计的净化器的特别之处。“高效废水净化器”不但具有传统的一级物化处理工艺特点，而且能对废水进一步深度处理（“过滤”和“吸附”）的设备，对高浓度废水的污染物去除率效果相当显著。A、“高效污水净化器”的创新点：1、首次利用了废水与混凝剂反应生成的絮凝物即“污泥”在罐体内形成一定高度的“过滤吸附泥床”；2、首次利用了具有吸附功能的“泥床”本身对废水进行“过滤和吸附”的深度处理；3、使废水得到其它一级物化工艺无法做到的“高度净化处理”。B、“高效污水净化器”的特征：1、净化器的体积小，相对占地面积比较小2、在设备内可以完全自动地、连续地更新形式的泥床，方便3、在设备内没有滤料，设备运行的时候不会堵塞，也不需要反复的进行冲洗4、一部分废水，比如电镀废水（如锌、锰、铜等）去除率可以高达百分之九十五以上5、造纸中段废水、涂布废水的SS去除率高达99%以上，COD去除率大于90%，BOD去除率大于85%。6、废水的色度去除率高达94%以上7、投资低，运行的费用也低8、操作简单可靠，管理方便2.5.3生化处理系统的选择生化处理主要根据车间废水的水质不同，确定采用不同的方式。其中，有好氧和厌氧两种处理方式。好氧的方式有：有好氧塘、活性污泥法、接触氧化法、生物滤池、生物转盘、SBR等多种形式；而厌氧处理的方式主要有厌氧塘、厌氧滤池、普通厌氧池、厌氧接触反应器、UASB等。生化处理主要是依靠微生物自身的代谢能力，将水中的污染物（有机物和无机物）最终氧化分解为二氧化碳和水，达到清洁的目的。无碳复写纸涂料废水的特点是：废水量少、污染物浓度高。所以，污水处理生化工艺采用好氧与Fenton试剂相结合的方法，由于水量小，好氧采用“生物滤塔”。即“高效污水净化器”出水先进入“清水过度池”再进入“生物滤塔”好氧处理，再经过Fenton试剂的深度处理，使得最终达到排放的要求。由于无碳复写纸的特殊性，使得对其废水的处理生化工段有以下几个要求：生化处理池的充氧效率高。（1）曝气设备的主要作用就是将空气中含有的大量的氧气溶解在废水中，以供水中的微生物呼吸以消化废水中含有的有机物。如果供废水中的微生物呼吸的溶解氧气量不够，那么微生物将会死亡然后废水处理从好氧处理转化为厌氧处理，这将会导致生化工段的不彻底甚至系统的瘫痪。所以好氧处理阶段一定要选择合适效率的充氧设备。本设计选用的是高效的鼓风机，以增加溶氧量。（2）抗冲击的负荷能力强。生化处理系统应该能够适应经常变化的水量和有机负荷，不至于因为负荷的变化导致系统运行障碍甚至瘫痪，所以在设备的选择上应该注意，选择合适强度的设备。（3）曝气设备应该具有优良的防腐、防磨、防污堵等能力。因为生化处理工段一般为24小时工作制，这就使得设备必须长期高强度运行。长期浸在废水中的设备如果不具备这些能力，这将会导致设备的破坏进而影响系统的正常运行（4）运行的效率高，对设备的维护要求相对较低。高效的设备应该要满足废水处理系统的稳定、连续、高效的进行，以减少故障率和停机的时间。2.6工艺流程 根据以上的总结分析，设计了废水处理工艺流程如下：涂料废水 集水池1 污水提升泵 污水调节池反应器污水泵污水净化器清水泵清水过度池生物滤塔污泥浓缩罐集水池2清水泵2污泥泵Fenton试剂压缩机Fenton反应池NaOH中和池鼓风机 污泥运走除铁曝气池混凝反应池 PAM沉淀池污泥泵清水达标2.7 工艺说明（1）涂料废水先进入集水池1，然后再由污水提升泵泵到废水调节池均衡水质；（2）调节池废水经过污水泵抽取，经过反应罐（反应器）并在反应罐（反应器）中加入无机和有机絮凝剂进入高效污水净化设备进行处理；（3）清水从高效污水净化设备的顶部出来，然后进入到了清水过渡池，再由清水泵泵到塔式生物滤池，清水经过生物滤池的处理之后进入集水池，再由清水泵泵到Fenton反应池中进行进一步的反应处理。清水经过该反应池的深度氧化之后进入到了清水中和池，在这个池中加入了NaOH 调节废水的PH值后进入曝气除铁池，再进入混凝反应池，并在混凝反应池中加入PAM，最后清水进入沉淀池沉淀后上清液达到规定的排污要求后进行统一排放，沉淀池的污泥通过污泥泵泵到污水浓缩罐，在由污泥泵泵到压缩机；（4）高效污水净化设备的污泥在设备的底部进行排出，靠高效污水净化设备与污泥浓缩罐之间的液位差压到污泥浓缩罐；塔式生物滤池产生的污泥和污泥罐浓缩后的污泥再通过污泥泵泵到厢压缩机压滤到26%以上浓度后统一运走，压滤机产生的过滤水回到涂料集水池；（5）Fenton系统工艺流程 在生物滤池后增加一个集水池，通过泵的运送到Fenton反应池中进行进一步的处理（将废水中难降解的污染物氧化降解），Fenton反应池的出水自流到中和池，在中和池中投加液碱，将废水中和至中性；中和池中的废水直流至脱气池，通过鼓风机的搅拌，将废水中的少量气泡脱出。然后再自流到混凝反应池中，在该池中投加混凝剂PAM并进行充分的反应，使得废水中的铁泥进一步的絮凝沉淀；混凝池中的废水最后自流到终沉池，将其中的铁泥进行进一步的沉淀，当检测到上清液达到前面要求的排放标准之后，进行统一排放。沉淀池中的污泥由污泥泵泵送到原污泥处理系统中进行第二次的深化处理。注：Fenton试剂的反应原理：Fenton反应是为数不多以人命名的无机化学反应。过氧化氢与催化剂二价铁离子构成的氧化体系通常称为Fenton试剂。在催化剂的作用下，过氧化氢能产生两种活泼的氢氧自由基，能够在产生自由基链反应，加快有机物和还原性物质的氧化。Fenton试剂一般在pH =3.5下进行，因为在该pH值时羟基自由基生成速率最大。1894年，化学家Fenton首次发现有机物在(H2O2)与二价铁离子组成的混合溶液能被迅速氧化其它物质，并首次把这种体系称为标准的Fenton试剂，该试剂能够将当时很多已知的有机化合物如羧酸、醇、酯类氧化为无机态，氧化效果十分明显。Fenton试剂是由H2O2和Fe混合得到的一种强氧化剂，特别适用于某些难治理的或对生物有毒性的工业废水的处理。由于具有反应迅速、温度和压力等反应条件缓和且无二次污染等优点，近30年来，其在工业废水处理中的应用越来越受到国内外的广泛重视。Jeseph指出Fe 和Fe 都能与H2O2反应。Fenton试剂反应过程如下：(1) H2O2+ Fe OH- + Fe + OH-(2)Fe + OH- Fe + OH-其中，产生OH 的反应步骤(1) 控制了整个反应的速度，OH通过反应方程(2) 与有机物反应而逐渐被消耗。Fe能催化降解H2O2，使之变成O2和H2O，自由基链机理指出，对于单一的Fe3+系统(即除水外没有其他的络合物配位基)，将产生OH和HO2。反应方程除(1) 、(2) 外，还有以下几个步骤：(3) H2O2 + FeFe-OOH+ H(4) Fe-OOH HO2+ Fe(5)HO2+ Fe Fe + HO2(6)HO2+ Fe Fe + O + H(7)OH + H2O2HO2+ H2O当H2O2 过量时，由于反应方程(4)的反应速度远比反应方程(1) 的反应速度慢，所以 Fe 与 Fe 的关系不大。反应方程(7) 指出了OH消耗的另一途径。通过分离有机化合物中的H、填充未饱和的C - C键，羟基OH能不加选择地同大多数有机物迅速反应，和OH比较起来HO2的反应活性微弱许多，而与之配对的O-几乎没有活性。当有O2 存在时，OH与有机物反应产生的以碳为中心的自由基会与O2反应，产生ROO自由基，并最终变成氧化产物。除此之外，许多人提出了不同的Fe、PH、H2O2 反应途径和中间产物。Kan提出Fenton 反应会产生被水包围并与Fe 疏松连接的OH，它能氧化大多数有机物。DAVIDA等很多研究提到高价铁-氧中间产物，如FeO3 +，(L) Fe4 = O ，(L+ ) Fe4 = O，L为有机络和物，(L+ )为带一个电荷的有机络和氧化物2。DAVIDA等2的研究指出，Fenton反应产生亚铁离子，H2O2反应产生铁水络和物。(8) Fe (H2O) 6 + H2O Fe (H2O) 5OH + H3O+ (9) Fe (H2O) 5OH + H2O Fe (H2O)4(OH)2 + H3O+当pH 为37 时，上述络和物变成：(10) 2 Fe (H2O) 5OH Fe (H2O) 8 (OH) 2 + 2 H2O(11) Fe (H2O) 8 (OH) 2 + H2O Fe2 (H2O) 7 (OH) 3 + H3O(12) Fe2 (H2O) 7 (OH) 3 + Fe (H2O) 5OH Fe3 (H2O) 7 (OH) 4 + 2H2O以上反应方程式证明Fenton试剂具有一定得絮凝沉淀功能。Sheng H. Lin的研究表明， Fenton 试剂所具有的这种絮凝沉淀功能是Fenton试剂降解COD的重要组成部分。（六）设计各个处理单元的污染物去除效率分析表如下：表2.1序号处理单元水质项目水质标准COD（mg/L)去除率SS（mg/l）去除率色度PH1调节池原水700012005-72高效污水净化器进水700085%120095%5-7出水105060407-83生物滤池进水105070%35出水315354Fenton氧化池进水31575%250353-4出水7925306-95排放标准9030406-92.8主要设备的选型 该处理系统的主要设备见下表：表2.2序号设备名称型号、规格技术参数功率单位数量1污水提升泵ZW-20-12Q=20m3/、H=12m2.2台22污水吸收罐5006000.12m33潜水泵WQ65-37-13-3Q=37m3/、H=13m3.0台14反应器2501200废水停留时间21s条25污水泵ZW50-10-20Q=10 m3/h、H=20m2.2台26高效污水净化器25001200045m3个17清水泵1IS65-50-125Q=25m3/h、H=20m3.0台28生物滤池外形尺寸23001200045m3个1鲍尔环填料50mm40m39污泥浓缩罐2300850035m3个110污泥泵G35-1Q=0.8m3/h/H=60m3台111厢式压滤机XMJS20/520-30U20m2台112配药（NaOH）10001200容积0.94m0.75个113配药罐（PAC）10001200容积0.94m30.75个114配药罐（PAM）8001000容积0.50m30.55个215普通流量计LZS-15Q=40-400L/h个31616Fenton系统系统FeSO4溶解罐=8001000容积0.50m30.55个2FeSO4加药罐16CQ-8Q=1.5m3/h、H=8m0.18台2FeSO4流量计LZS-15FQ=40-400L/h个11717H2O2贮藏罐S1-1容积5m3个1H2O2加药罐16CQ-8Q=1.5m3/h、H=8m0.18台2H2O2流量计LZS-15FQ=40-400L/h个118NaOH溶解罐=8001000容积0.50m30.55个119H2SO4稀释罐=8001000容积0.50m30.55个120PAM加药泵G20-1Q=0.8m3/h、H=60m0.75台22.9主要构建物2.9.1物化处理部分（1）物化本分主要构建物见下表：表2.3序号名称尺寸（mm）数量备注1集水池1150015002000（深）12污水调节池360035001砼结构3高效污水净化器基础270014塔式生物塔基础240015清水过渡池5000400025000（深）16污泥浓缩罐基础24007其它（泵、压滤机等）1批2.9.2 Fenton系统构筑物1、主要构筑物（1）集水池2为确保Fenton系统的供水稳定，使系统正常运行，需要在进Fenton反应池前增加一个集水池2，并配套污水提升泵及其污水PH调节系统，这样才能使得系统更好的运行；（2）Fenton反应池采用Fenton处理系统对废水进行更加深度的氧化处理，该技术的主要原理是外加的Fenton试剂即H2O2氧化剂和二价铁离子做催化剂，催化剂在合适的PH下会反应产生羟基自由基，而羟基自由基的高强度氧化能力与废水中的有机物发生氧化反应，可分解废水中的含有有机物，进而降低了水中难分解的BOD。Fenton反应池出水自流到中和池；反应池中需要考虑加入的药剂量，一方面要考虑到节约化学品的用量以节约成本，另外一方面，要考虑药剂的充分反应。还需要考虑加药分两个步骤进行，与此同时，处理废水的循环回流，以降低水的PH值和药品的充分反应效果；（3）中和池在该中和池中投加碱液（本设计投加NaOH）将废水中和至中性PH=69，使废水的出水Ph达标。在该池中需要增加鼓风机进行鼓风搅拌，以使反应池中的反应充分进行，然后自流进入脱气池；（4）除铁曝气池上一级中和池中的废水自流进入到了除铁曝气池，该池通过鼓风机进行搅拌以加快反应的进行，废水在脱气池中能够脱出水中少量的气体，废水经过脱气后流入了混凝反应池中；（5）混凝反应池在该反应池中投加PAM絮凝剂，之后通过鼓风机的搅拌加快混凝反应的充分进行，使得铁泥能够在后面的终沉池中取得更佳的沉淀效果。然后自流进入到了沉淀池；（6）沉淀池由于三价铁离子本身是非常好的絮凝剂，所以在这个过程中，通过添加适量的PAM，将氢氧化铁分离出去，同时对色度、SS及胶体也具有非常好的去除功能。终沉池的出水达标之后可以进行集中排放；（7）化学品投加系统本设计的污水处理工艺流程中需要投加一些化学品，主要有硫酸、Fenton试剂（硫酸亚铁和过氧化氢）、还有用于调节PH值的液碱NaOH和用于混凝反应的絮凝剂PAM；A、H2SO4硫酸要经过稀释后才能加入废水（放在集水池2的上方，让其自流到集水池2里面加入），混合均匀，让其充分反应，最终调节废水的PH值在3左右；B 、Fenton试剂（硫酸亚铁和过氧化氢）过氧化氢：该过程为投加浓度为27.5%的双氧水，设置了双氧水加药系统一套，该套系统包括贮存罐1个、加药泵2台（1用1配）；硫酸亚铁：该过程为投加浓度为5%的硫酸亚铁溶液，设置了硫酸亚铁系统一套，该系统包括了溶解罐2个，加药泵2台（1用1配）；C 、碱液（NaOH ）碱液的投加浓度为30%，该过程为直接购买固体的氢氧化钠，