制革工业废水处理设计说明

1、制革工业废水处理设计说明1. 制革工业废水的产生和特点 皮革加工是以动物皮为原料，经化学处理和机械加工而完成的。加工工艺大致由浸 水、去肉、浸灰脱毛、脱毛软化、浸酸鞣制、复鞣、中和染色、加脂等工序组成。原 料加工和加工工艺均会对环境产生不同的污染。总体来看，制革工业的污染之一一是 来自于其加工过程中产生的废水。在皮革加工的过程中，大量的蛋白质、脂肪转移到 废水、废渣中。在加工过程中采用的大量化工原料，如酸、碱、盐、硫化钠、石灰、 铬鞣剂、加脂剂、染料等，其中有相当一部分进入废水之中。制革废水主要来自于鞣 前准备、鞣制和其他湿加工工段，这些加工过程产生的废液多是间歇排出，其排出的 废水是制革工业

2、污染的最重要来源。皮革生产中，为防腐败，新鲜的原皮都是要用食盐裸存，在浸皮时食盐溶入废水中。在生皮的预处理中，生皮中蛋白质和油脂也成为污染物而进入废水。为了使毛皮和生 皮分离。浸灰脱毛大量使用了石灰和硫化钠，结果是使大量碱性化合物，硫化物，毛 皮和蛋白质进入废水。脱灰使用弱酸盐，如氯化铵和硫酸铵来中和石灰，又使大量氨 进入废水。浸酸和铬鞣对环境的直接危害是大量硫酸和Cr3+进入废水。在加脂、染色等工艺又将有机溶剂、偶氦染料和金属铬合染料等合成有机会带入废水。制革废水的特性表现在以下几个方面:1.水量水质波动大：水量总变化系数达到2左右，而水质的变化系数更大，达到 10左右。2.可生化性好：废水

3、中含有大量原皮上可溶性蛋白、脂肪等有机会和甲酸等低分子添 加有机物，BOD5/COD比值通常在0.400.45之间。3.悬浮物浓度高，易腐败，产生 污泥量大。大量原皮上的去肉和渣进入废水，废水中悬浮固体浓度高达数千毫克/升。4.废水含S2-和总铬等无机有毒化合物。Cr3+会对微生物带来抑制作用；硫化物进入生物处理还会影响活性污泥的沉降性能，使固液分离效果下降。2. 数据及工艺流程 2.1数据 牛皮制革厂间歇性排放废水 排放量：1800m3/d（其中70%为高浓度废水，30%为低浓度废水） 进水水质 COD:60015000mg/L、BOD5:603000mg/L、Ph:8.510、Cr3+:2

4、800mg/L、SS:3003000mg/L、色度：3001200 倍、S2-: 2300mg/L出水水质：COD:300mg/L、BOD5:30mg/L、Ph:6、Cr3+:1.5mg/L、SS:200mg/L、色 度：30 倍、S2-:1.0mg/L 2.2处理工艺比选、确定 2.2.1制革废水处理工艺 制革废水的处理主要为物化法和生化法。物化的方法包括混凝沉淀法和混凝气浮法。即向废水中投加混凝剂，使废水中不能自然沉降的胶体颗粒凝聚，通过沉降或上浮达到和水分离的目的。物化法适合中小制革厂，处理综合效率一般对 COD去除率为70%85% ;对BOD5去除率为50% 80% ;对SS去除率为8

5、5%95% ;对总铬去除率为 >98% ;对S2-去除率95%物化 法处理制革废水，水质难达到现行国家标准，因此需做进一步处理。生化处理包括活性污泥法、生物膜法和厌氧法等。活性污泥法是比较传统和成熟的方法。其处理效率:COD 为 70% 80% , BOD5 为85% 96%。间歇式活性污泥法（SBR）具有构筑物简单，不设二沉池，无污泥回流，操作灵活, 曝气时间和曝气量可调，以管理，不易产生污泥膨胀，同时具有调节水质水量的作 用，因此可适当减少调节池的容积。生物膜法一般采用接触氧化法，这种方法负荷高，无污泥回流，产泥量比活性污泥 少，氧化池内需安装填料，费用增加。氧化沟构造简单，负荷低，

6、池容大，耐冲击负荷。具有脱氮的优点。氧化沟处理制革 废水比较成熟且效率较高一点。厌氧法有机物去除率 COD为60%左右，无动力消耗，可省去预处理沉淀池，产泥量 少，但培菌时间长。受 S2-和Cr3+含量的影响，受温度影响。2.2.2工艺确定 1.曝气调节池 曝气调节池是在调节池内鼓风、曝气，可以充分搅动混合废水，促进废水絮凝，补充废水溶解氧，防止厌氧产生臭气，氧化某些还原剂如 S2-等，具有预曝气作用，可以将 部分具有絮凝作用、混凝作用的混凝污泥或生物污泥引入。一般来说，调节池具有下列作用：减少或防止冲击负荷对设备的不理影响；使酸性废水和碱性废水得到中和，使处理过程中pH值保持稳定；调节水温；

7、当处理设备发生故障时，可起到临时的事故贮水池的 作用；集水作用，调节来水量和抽水量之间的不平衡，避免水泵启动过分频繁。2.卡鲁塞尔型(Carrousel)氧化沟根据处理污水的性质和特点，拟采用生物处理方法。本设计采用Carrousel氧化沟为主要的处理构筑物。Carrousel氧化沟系统是多沟串联氧化沟系统，在每组沟渠的转弯处 安装有表面曝气机，兼有供氧和推流搅拌的作用，污水在沟道内转折巡回流动，处于 完全混合状态有机物不断氧化得以去除。由于氧化沟的长度较长，水中溶解氧的水平会产生较大的差距，从而可在氧化沟中形 成富氧区、低氧区进而能够形成生物脱氮的环境。当有机负荷低时，还可以停用其中 的若干

8、曝气机，在保证水流搅拌混合循环的前提下，节约能源消耗。此工艺在我国已 经得到了大量的应用，实践证明该工艺具有设备简单，管理方便，运行稳定，处理水3. 构筑物设计 3.1格栅设计(1) 格栅的间隙数格栅的倾角一般采用 45°-75。这里取60 °。格栅栅条间隙取25mm 栅条间隙数n=Q vSin a/bhv是格栅倾角，b是格栅间隙宽度，v是过栅流速。格栅栅条间隙数 n=0.44* viin60 7(0.025*0.4*0.8)=52格栅数量：设两组并列的格栅，每组26个(2 )栅槽宽度B=s( n-1)+bnS是栅条宽度 格栅栅条宽度s取0.01m.格栅栅槽宽度 B=0.0

9、1*( 52-1)+0.025*52=1.81m 通过格栅的水头损失:h1=k*俨(S/b) A 4/3*v 72g*sin a格栅条阻力系数卩取2.42，水头损失增大系数k取3h1=3*2.42*(0.01/0.025)A4/3* 0.82/2*g*sin 60 °=0.06m(4)栅条总高度超高采用 h2=0.3m,则栅条总高度 H=h+h1+h2=0.4+0.06+0.3=0.76m(5)栅槽总长度B1=1.6m, a1= a2l1=(B-B1)/(2*ta na1)= (1.81-1.6)/(2*ta n207=0.29ml2=(B-B1)/(2*tan a2)=(1.81-

10、1.6)/(2*ta n20)=0.29mH1=h+h2=0.4+0.3=0.7mL=l1+l2+1.0+0.5+H1/ta n60°=0.29+0.29+0.5+1.0+0.7/ta n60°=2.4m每日栅渣量 W=Q*W1/1000=1800*0.05/1000=0.09m3/dv0.2m3/d3.2沉沙池选用钟式沉砂池 Q=310L/S，停留时间t=2030s,取t=25s,有效水深h=Q/A=1.06m查表选取型号300，则相关参数如下:3.3调节池调节池有效体积V=Q*t=1800/24*8=600m3取停留时间为8h调节池平面形状为矩形,取有效水深h1=5.0

11、m,调节池面积 A=V/h2=120m2池宽B=10m，则池长L=A/B=12m调节池超高h2=0.3m池总高 H=h1+h2=5.0+0.3=5.3m沉砂池参数C D E F G H J K L3.05 1.00.610 1.2000.301.550.450.300.450.801.353.4催化氧化池加入硫酸锰进行催化氧化,成硫酸根约需0.6Kg氧,PH值为10，反应时间为使 S2-氧化为SO42 及单质S沉淀，每1Kg硫化物反应生 催化剂MnSO 4用量为28g，浓度约为100mg/l ，反应最佳58h , S2-去除率可达到80 %左右。停留时间为7h 有效体积 V=Q*t=1800/

12、24*7=525m2 取有效水深 h1=4.0m，面积 A=V/h1=131m2 池宽 B=10m，则池长 L=A/B=13.1m 取 13.5m 池超高 h2=0.3m，池总高 H=h1+h2=4.0+0.3=4.3m 由上可知，含硫物有 379.08kg/d,则需浓度为100mg/L的硫酸锰溶液106m3/d 3.5反应沉淀池从理论上来说，当 PH在8.5时，加碱沉淀法是完全可以将含铬废水中的三价铬沉淀出来的，上层清液是完全可以达到污水排放标准的，使用氢氧化钠来调节PH。加碱（加NaOH ）,的同时蒸汽加温至 65 C, PH控制在8.5，反应2h，然后静止沉 淀，可生成氢氧化铬沉淀。取停

13、留时间为4h有效体积 V=Q*t=1800/24*4=300m2取有效水深 h1=3.0m，面积 A=V/h1=100m2 池宽B=10m，则池长L=A/B=10m 池超高 h2=0.3m，池总高 H=h1+h2=3.0+0.3=3.3m由上可知，Cr3+有1009.08kg/d,则需氢氧化钠 3027.24kg/d 3.6曝气调节池 曝气调节池是在调节池内鼓风、曝气，可以充分搅动混合废水，促进废水絮凝，补充废水溶解氧，防止厌氧产生臭气，氧化某些还原剂如 S2-等，具有预曝气作用，可以将 部分具有絮凝作用、混凝作用的混凝污泥或生物污泥引入。一般来说，调节池具有下列作用：减少或防止冲击负荷对设备

14、的不理影响；使酸性废水和碱性废水得到中和，使处理过程中pH值保持稳定；调节水温；当处理设备发生故障时，可起到临时的事故贮水池的 作用；集水作用，调节来水量和抽水量之间的不平衡，避免水泵启动过分频繁。(1 )调节池有效体积V=Q*t=1800/24*8=600m3取停留时间为8h调节池平面形状为矩形,取有效水深h1=4.0m,调节池面积 A=V/h2=150m2池宽B=10m，则池长L=A/B=15m调节池超高h2=0.3m池总高 H=h1+h2=4.0+0.3=4.3m(2) 空气管计算在调节池内布置曝气管，气水比为5:1，空气量为 Q=0.069 m3/s*5=0.35 m3/s 。利用气体

15、的搅拌作用使来水均匀混合，同时达到预曝气的作用。空气总管 D1 取 200mm，管内流速 V1=4Q/ n*D1 2=4*0.35/( n*0.2 2)=11.1m/sV1在1015m/s范围内，满足规范要求。空气支管D2 :共设2根支管，每根支管的空气流量q=Q/2=0.35/2=0.175m3/s 支管内空气流速 V2应在510m/s范围内，选V2=7m/s,则支管管径D2= v(4q/( n*v2)= "4*0.175/( n*7)=0.178m=178mmD2 取 175mm 校核：V2=4*0.175/ (n*0.175 2 ) =7.3m/s 在 510m/s 范围内沿支

16、管方向每隔2m设置两根对称的穿孔管，靠近穿孔管的两侧池壁各留0.5m，则穿孔管的间距数为(L-2 X0.5)/2=(15-1 ) /2=7,穿孔管的个数n=(7+1) X2X2=32。每根支管上连有16根穿孔管。则穿孔管直径 D2= vt4q/( n*v)= v(4*0.0875/( n*7)=0.126m=126mm取 校核：V=0.0875*4/( n*0.15 2)=5.0m/s,在 510m/s 范围内。3.7 Carrousel 氧化沟 污泥龄e c=15d ;污泥产泥系数 Y=0.5kgMLSS/kgBOD5 ;污泥浓度X=4000mg/l ;污 泥自身氧化率 Kd=0.05 ;水

17、流量Q=1800m3/d ;氧化沟进水 BOD5:S0=3000mg/l ; Se=30mg/l ;污泥含水率 p=99.2%。(1)硝化区的容积V1=Y Q(S0-Se)/(X*(1+Kd*ec)=0.5*1800*(3000-30)/(4000*(1+0.05*15)=382m3(2)氧化沟总容积V=V1/K=382/0.55=695m3K具有活性作用的污泥的总污泥量的比例，一般采用0.55左右(3) 采用1座4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深 H=2.5m，超高取0.5m，宽B=4m 沟总长 L=V/NhB=695/(1*3*4)=58m 单沟长 l=58/4=14.5m(4) 剩余污泥量W

18、=Y Q(S0-Se)/(1+Kd*ec)=0.5*1800*(3000-30)/1000/(1+0.05*15)=1527kg/d湿污泥量 Qs=W/(1-P)/1000=1527/(1-0.992)/1000=196.5m3/d(5) 最大需氧量的计算O2=Q*(S0-Se)+1.42*?X*f+4.6*(N0-Ne)-0.07*?X*f-2.6* ? NO3-=1800*(3000-30)/1000+1.42*1527*0.75+4.6*22.69/1000-0.07*1527*0.75-2.6*17.69/1000=6892kg/d(6) 标准需氧量O2 'O2*Cs(20)/

19、( a*(俨Cs(T)-C)*1.024A(T-20)=6892*9.07/(0.9*(0.95*8.24-2)*1.024A(25-20)=10585kg/d=441kg/h 3.8二沉池竖流式二沉池中污水沿着中心管向下流动，经过中心管下部的反射板折向上方，由沉 淀池顶部锯齿形三角堰收集排出。竖流式沉淀池由进水装置、中心管、出水装置、沉 淀区、污泥斗、排泥装置组成。Q=1800m 3/d=0.0208m 3s，考虑到回流污泥量，沉淀池进水流量Q1 ,Q仁Q+RQ0=0.0208+0.015*0.5=0.0283m3/s1.中心进水管面积A1=Q/v0,设计中取 v=0.03m/s,A1=0.

20、0283/0.03=0.94nr中心进水管直径 d0= v4A1/ n= X0.94/3.14=1.09m, 用 DN=200mm,管内流速 v=4Q/ 冗D XD=4 X0.0283/设计中取d0=1.1m,进水管采(3.14 X0.2 X0.2 ) =0.9m/s2.中心进水管喇叭口与反射板之间的缝隙高度h3=Q/v1冗d1,设计中取v1=0.02m/s,d1=1.50m,h3=0.0283/(0.02*3.14*1.50)=0.30m3.沉淀区有效面积A2=Q/v，设计中取沉淀池的表面负荷q =1.4m 3/( n h),v=q ' =0.000388m/s,A2=0.0208/

21、0.000388=53.614.沉淀池边长B= V(A1+A2 ) = v(53.61+0.69)=7.37m,设计中取 7.40m<8m5.沉淀池有效水深（m ）h2=q ' t,设计中取t=2.5h,h2=1.4*2.5=3.5m,校核沉淀池边长与水深之比,B/h2=7.4/3.5=2.1<36.污泥区容积V1=2(1+R)Q0X/0.5(X+Xr),设计中取 Q0=0.015m 3/s , R=50%Xr=10A6r/SVI,X=XrR/(1+R),设计中取 SVI=100 , r=1.2 ,Xr=12000mg/L,X=4000mg/L,V1=81m7.污泥斗容积污

22、泥斗设计在沉淀池的底部，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，为防止污泥斗 底部积泥，设计中采用污泥斗底部边长0.5m，污泥斗倾角60 °。V1=1/3h5(a*a+a2*a2+Va*a*a2*a2),h5=0.5(a-a1)tg60设计中取 a=7.4m , a1=0.5m , h5=1.732*(7.4-0.5)/2=5.98mV1=1/3*5.98*(7.4*7.4+0.5*0.5+v?.4*7.4*0.5*0.5)=117m3>81m 3 污泥斗容积可以满足污泥区的要求。8. 沉淀池总高度H=h1+h2+h3+h4+h5,设计中取h1=0.3m，因为污泥面较低，设计中取缓冲层高度h4=0.3m。H=0.3+3.50+0.3+0.3+5.98=10.38m9. 集配水井 沉淀池进水端设立集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。配水井内中心管直径D2= v4Q*Q/ nv2，设计中取v2=0.7m/s , Q=1.355m3/s,D