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? 混凝法
主要有混凝沉淀法和混凝气浮法。混凝法是在废水中加入絮凝剂，使污染物等胶粒凝聚成较大颗粒以便分离的方法。常用的絮凝剂主要有无机絮凝剂和有机絮凝剂。其中无机絮凝剂又包括无机混凝剂和无机高分子絮凝剂；有机絮凝剂又包括合成有机高分子絮凝剂、天然有机高分子絮凝剂和微生物絮凝剂。在废水处理过程中，絮凝剂的选择是关键，若絮凝剂选择适当，可大大提高印染废水脱色率、COD和BOD5去除率，同时也可增强被处理后废水的可生化性，因此混凝法广泛应用于高浓度印染废水的组合处理工艺中。无机混凝剂主要包括铝盐或铁盐，如硫酸铝、氯化铝、聚合硫酸铝和聚合氯化铝、明矾、三氯化铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁和聚合氯化铁等。无机混凝剂成本低，原料来源广泛，但絮凝效果差、用量大，残留的铝离子易导致二次污染。
现如今无机混凝剂正逐渐被无机高分子絮凝剂取代。无机高分子絮凝剂主要有聚合铝类絮凝剂、聚合铁类絮凝剂和活性硅酸类絮凝剂以及复合絮凝剂四大类。聚合铝类絮凝剂有聚合氯化铝和硫酸铝等。聚合铝具有投药量少，除污、脱色效果明显等优点。聚合铁类絮凝剂主要有聚硫酸铁、聚氯化铁、聚氯化硫酸铁等。由于聚合铁产品稳定性较差，故其在用量上不及聚合铝。复合类混凝剂主要有复合铝铁盐、复合硅酸盐，以及在复合铝铁盐基础上再复合另外一种阳离子或再添加一种阴离子国外先后研制开发出聚合铝铁、铝硅、硅铝、硅铁以及聚合铝/铁与活性致混物质等复合絮凝剂。近年来，复合絮凝剂的研制成为热点。
有机高分子絮凝剂是能够发挥絮凝作用的天然或人工合成的有机高分子物质。国外已大量使用各种有机高分子絮凝剂进行水处理。目前使用的主要有天然高分子絮凝剂和人工合成有机高分子絮凝剂两种。微生物絮凝剂具有易于固液分离而且形成沉淀物少、易被微生物降解、无毒、无害、无二次污染等优点。
无机高分子絮凝剂虽能除去废水中大部分悬浮态染料、分散染料、硫化染料、氧化后的还原染料、偶合后的冰染料及水溶性染料中的分子量较大的直接染料，但却难以除去水溶性染料中分子量小、不容易形成胶体的酸性染料、活性染料、金属络合染料的废水及部分直接染料、阳离子染料废水。另外单独使用无机絮凝剂具有药剂用量大，操作繁杂，污泥生成量大，处理费用高，脱色效果差的缺点，而有机高分子絮凝剂弥补了这些不足，不仅对酸性染料、活性染料等水溶性染料废水具有很好的脱色性能，而且pH适应范围广。但是，单独使用有机合成高分子絮凝剂对印染废水几乎无效，而且易产生有毒物质，不利于进一步生化处理印染废水。而天然高分子絮凝剂具有安全无毒、原料广和可生物降解等优点，已经成为国内外科研工作者的研制热点。 ? 膜分离技术
膜分离技术是利用特殊的薄膜对液体中的某些成分有选择性地透过从而达到分离、净化和处理的目的。自1950年W.Juda首次发表合成高分子离子交换膜以来，膜技术才开始应用到工业领域。作为一种新兴且高效的分离、浓缩、提纯及净化技术，膜技术具有节能、无相变、设备简单，操作方便、无二次污染等特点，而且能回收可再利用物质。应用于印染废水处理的膜技术主要有反渗透、超滤和纳滤。
反渗透是通过对溶液施加压力，使溶剂透过反渗透膜而从溶液中分离出来。反渗透膜的应用已非常广泛。超滤是分离膜技术中应用最为广泛的膜处理技术之一，是我国生产与应用最广泛的膜品种，产值约占整个膜产业的25%以上。目前工业上常用的超滤膜器件主要有以下5种：中空纤维式、圆管式、螺旋卷式、板框式和毛细管式。
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目前，膜分离技术在应用中存在着成本较高、易发生膜孔堵塞、使用寿命短等缺点，因此，还应在膜污染的机理及有效的清洁方法方面做进一步的研究。
1.2.2 印染废水处理的生物法
生物法是利用微生物酶来氧化或还原染料分子，破坏其不饱和键及发色基团，从而达到处理目的的一种印染废水处理方法。生物法是目前国内外处理印染废水常用的方法。常用的生物处理法主要用好氧生物法、厌氧生物法、厌氧-好氧组合法。 ? 好氧生物法
我国处理印染废水的方法主要是好氧生物法，它主要分为活性污泥法和生物膜法。
活性污泥法在印染废水中的应用最为普遍。活性污泥主要是水中繁殖的大量微生物凝聚成的絮体。对有机物具有很强的吸附和分解能力。活性污泥法具有可分解大量有机物、能去除部分色素、可调节pH值、运转效率高等优点。 生物膜法是通过生长在填料如滤料、盘面等表面的生物膜来处理废水的方法。常用的生物膜法主要根据废水与生物膜接触形式的不同，生物膜反应器可分为生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。生物膜法中生物接触氧化法在印染废水处理中应用较多，兼具活性污泥法与生物膜法
两种处理法的优点，其运行成本优于活性污泥法，对印染废水的脱色作用较常规活性污泥法高，具有容积负荷高、对水质水量的骤变适应能力强、处理能力高、处理效果稳定等优点。 ? 厌氧生物法
厌氧生物处理较好氧生物处理应用范围广，不仅可以处理高浓度的印染废水，还可用于中、低浓度的印染废水，而且某些有机物如三苯甲烷基、着色剂蒽醌和某些偶氮染料只有在厌氧条件下才能被降解。但是，单一的厌氧处理运行周期比较长，而且出水水质往往很难达到排放标准。目前，厌氧生物处理应用较多的主要是其复合或改进工艺。 ? 厌氧-好氧组合法
许多染料在好氧条件下属于难降解物质，仅在厌氧条件下才能被不完全降解。厌氧-好氧组合工艺，能在一定程度上弥补好氧生物处理工艺的不足。厌氧-好氧工艺是在好氧处理前先进行厌氧处理，在兼性微生物的作用下，使印染废水中大分子有机物分解成小分子，非溶解性有机物成溶解性物质，难生物降解物质转化为生物降解物质。当有机物通过厌氧反应，降解成有机酸或小分子的溶解性物质后，再通过好氧处理予以彻底降解。
1.2.3 印染废水处理的化学法
化学法是指利用化学反应作用，如聚合，将污水中的污染物质分离、转化。化学法可分为混凝、沉淀、中和、氧化还原、吸附等。其处理的主要对象是废水中可溶解的无机物和难以生物降解的有机物以及有毒有害的胶状物质。 (1) 氧化法
化学氧化法针对性强，它是利用强氧化剂破坏有机物结构，使其发生断键或者是氧化分解，形成分子量较小的有机物或无机物。目前研究和使用较多的有芬顿试剂氧化法、臭氧氧化法和氯氧化法。
芬顿试剂氧化法是H2O2与Fe2+反应产生强氧化性游离基HO+，HO+可与废水中的有机物作用，使染料分子断键而脱色。芬顿试剂中用到的Fe2SO4和H2O2都是常见的廉价原料，而且Fe2+又有混凝作用，因此芬顿法处理废水具有巨大的应用和研究价值。近
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几十年来芬顿氧化法派生出许多分支，如UV/Fenton法、UV/H2O2法、铁屑/H2O2法和电Fenton法等。
臭氧氧化法在废水脱色及深度处理中得到广泛应用。影响臭氧氧化的主要因素有水温、pH值、悬浮物浓度、臭氧浓度、臭氧投加量、接触时间和剩余臭氧等。目前较实用的臭氧高级氧化技术有：臭氧/紫外光技术、臭氧/过氧化氢技术和臭氧/活性炭技术。
氯氧化法是利用废水中的显色有机物易被氧化的特性，应用氯或其化合物作为氧化剂，使染料分子中发色基团的不饱和键断开，达到脱色的目的。 (2)电氧化法
研究表明，电化学技术是处理色度、COD、BOD和TSS的有效方法。电化学法处理废水的原理可分为如下几类:电絮凝法、电气浮法、电氧化法以及微电解法。电解对处理含酸性染料的印染废水的处理效果较好，脱色率为50%～70%，但对颜色深、CODcr高的废水处理效果较差。对染料的电化学性能研究表明，在电解处理时，各类染料CODcr去除率的大小顺序为:硫化染料、还原染料>酸性染料、活性染料>中性染料、直接染料>阳离子染料。 (3)光催化氧化法
自从Fujishima A等提出光催化理论之后，光催化技术已经引起了化学、环境科学和材料学界的广泛重视。机理为催化剂在光的照射下吸收光能，当其吸收的光能高于其禁带宽度的能量时，催化剂就会被激发产生自由电子和空穴，空穴与水、电子和溶解氧反应，分别产生具强氧化性的·OH自由基和O2-，因而促进了有机物的降解。光催化氧化技术能有效地破坏许多结构稳定的生物难降解的有机污染物，具有节能高效、污染物降解彻底、降解速度快、无二次污染等优点。TiO2具光催化活性，但易发生光阴极腐蚀，不适于净化水体；锐钛型TiO2因氧化能力强、催化活性高和性质稳定、无毒、抗化学和光腐蚀等优点，为研究者所青睐。然而TiO2光催化材料也存在缺点：①TiO2的禁带宽度为3.2 eV，仅受占太阳光5%的紫外光激发；②催化剂的光生电子和空穴易复合；③纳米TiO2粉体易团聚、难回收；极大地降低了其实际应用价值。为此，对TiO2的改性和负载技术进行深入研究，以实现其工业化应用是研究者的工作重点。
1.2.4 我国印染废水生物处理工艺方案的特点及比较
(1)厌氧生物处理法
厌氧生物处理法与好氧生物处理法相比，具有下列优点：①应用范围广②能耗低③有机容积负荷高④剩余污泥量少⑤产生沼气可利用⑥营养需要量少⑦被降解的有机物种类多⑧耐冲击负荷能力强。缺点为：①厌氧处理设备的启动时间长②出水往往达不到排放标准。
由于它的水力停留时间很长，消化池容积大，基建费用和运行费用都较高，因而限制了它在废水处理中的应用。自20世纪60年代，特别是70年代以来，人们对厌氧生物法进行比较深入的研究，开发了多种厌氧生物处理新工艺，它不仅可以处理高浓度有机废水，也可以处理低浓度的有机废水，包括城市污水。
(2)活性污泥法
活性污泥是一种由无数细菌和其他微生物组成的絮凝体。对废水中呈悬浮状和胶状的有机颗粒有强烈的吸附和絮凝能力，在有氧存在的条件下，对有机物有强烈的氧化能力。利用这种活性污泥的吸附和氧化作用，去除废水中有机污染物质的方法，称活性污泥法。该方法是好氧生物处理的一种主要方法，广泛应用于
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城市污水和工业废水处理。以往印染废水的生物处理工艺主要也是采用这种方法。
活性污泥法的运行方式多种多样，目前采用较多的有普通活性污泥法、序批式活性污泥法、氧化沟法和A/D活性污泥法等。
(3)生物膜法方法
生物接触氧化法是以生物膜为主净化废水的一种处理工艺。它利用固着在填料上的生物膜吸附和氧化废水中的有机物[12]。生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，它结合了曝气池和生物滤池的优点，避免了两者的缺点，因此深受人们重视。
第1.3节 本课题的研究目的与意义
印染是对纺织材料进行再加工的过程，包括预处理、染色、印花和整理等四个过程。印染废水是指印染厂、毛纺厂、针织厂等在生产过程中排出的各种废水的总称。由于纺织材料种类繁多，生产产品的花样更多，在生产过程中使用的染料、助剂等化工原料的种类非常多，因此，印染废水的水质差别很大，印染废水处理方法包括物理法、化学法、生物法，等。印染废水成分复杂，处理难度大，在实际工程中常采用组合工艺。通过本设计可达到以下目的：
(1)总结和巩固在校四年所学的知识，使之进一步深化和系统化；
(2)初步学习如何在检索资料和调研的基础上，根据实际情况制定相应的设计方案； (3)提高设计、计算、资料检索、文献阅读、编写设计说明书和计算机绘图能力； (4)树立正确的设计思想及经济观念，学习有关技术规定，严格按照规范要求进行设计，培养学生理论联系实际及解决工程实际问题的能力； (5)培养学生精心设计、踏实细致、认真负责的工作作风。
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第2章 设计说明
第2．1节 设计任务
本设计主要处理印染废水，设计日平均水量为2000m3/d。印染废水成分复杂，其主要污染物为BOD5、COD、色度，并含有SS、氨氮等污染物，是一种成分复杂、高浓度、高色度、难降解的工业废水。
第2.2节 设计规模和设计范围
（1）设计规模 ①设计水量：日平均水量2000m3/d。 ②设计进水水质如表1所示。
表1 进水水质
CODcr BOD5 SS 色度 pH （mg/L） （mg/L） （mg/L） （倍） 1200 312 15 1000 8 ③设计出水水质如表2所示。
表2 出水水质
CODcr BOD5 SS 色度 pH （mg/L） （mg/L） （倍）
（mg/L）
≤100 ≤30 ≤15 ≤50 6～9
（2）设计范围
本设计需要针对废水特点和处理出水水质要求，在众多处理工艺方案中选择既能达标要求又能节省基建投资的工艺流程；并对所选方案中的格栅、调节池、混凝沉淀池、生物接触氧化池、辐流式二沉池等处理单元工艺尺寸的进行计算；以及对土建设计及安装工程提出要求，对工程投资和人员编制、成本分析、运行管理进行分析和计算。其中包括调节时间、调节池有效容积和尺寸的确定，混凝沉淀池池体的设计以及沉淀池有效高度的确定；还有排泥系统、生物接触氧化池池体和配水及出水系统的设计计算。
第2.3节 设计原则
（1）处理工业废水的一般原则
我国的环境保护事业起步较晚，在吸取国际上的“公害”教训的基础
上，确定了我国环境方针：全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动员，造福人类。而且还指定了工业废水的治理原则。 ①首先从生产工艺进行改进，使生产过程中不产生或少产生工业废水，或使用废
水中少含不含有毒物质，对必须排放的废水尽可能回收有用物质，边变废为宝，化害为利，如改变原料路线，采用先进的技术和先进的工艺等。 ②减少废水排放量，根据工艺过程用水对水质的的不同要求，采用多次利用，分
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