参考文献
第十章 染整废水处理厂（站）的设计
第一节 废水处理厂的设计程序
印染废水处理工程是工业企业建设或排污达标治理的一个重要部分，其建设须按国家基本建设程序进行。现行的基本建设程序一般分编制项目建议书、项目可行性研究、项目工程设计、工程和设备招投标、工程施工、竣工验收、运行调试和达标验收几个步骤。这些建设步骤基本包括了项目建设的全过程，一般可划分为三个阶段：设计前期工作、初步设计阶段、施工图设计。
一、设计前期工作
设计前期的准备工作很重要，它要求设计人员必须明确任务，收集设计所需要的所有原始资料数据，并通过对这些数据、资料的分析、归纳，得出切合实际的结论。其工作内容主要包括预可行性研究、可行性研究和环境影响评价。设计前期工作非常重要，它比设计本身要复杂得多，要求设计人员具有较强的专业知识和比较丰富的实际工作经验。
1.预可行性研究
我国规定投资在3000万元以上的工程项目，应进行预可行性研究，通过国内外市场调查和预测资料，综合资源条件、工艺技术、建设条件、环境保护以及项目建设的经济效益等各方面因素，从总体上、宏观上对项目建设的必要性、建设条件的可行性以及经济效益的合理性做出评价，为是否进行勘探阶段地质工作以及推荐项目和编制项目建议书提供依据。 编制完成后，建设单位向上级主管单位送审《项目建议书》的技术附件，经专家评审后，提出评审意见，然后才能进入下一步的可行性研究。
2.可行性研究
可行性研究是对废水处理厂进行全面的技术经济论证，它是工程建设前期工作中最为重要的环节。它的主要任务是：在充分进行调查研究、掌握现状和必要的试验等工作基础上，对项目建设的必要性、经济合理性、技术可行性、实施可能性进行综合性的研究和论证，将不同建设方案进行比较，提出推荐建设方案。
可行性研究报告是进行项目建设环境评价的依据，它的基本内容包括以下几个方面。
（1）项目概况。包括项目特点、废水的来源和水量、水质、产生废水的工艺、处理要求等。
（2）工程方案。包括废水处理厂厂址的选择与用地、污水处理方案的比较、处理后废水的出路、污泥的最后处置、生产组织与劳动定员。
（3）工程投资估算和资金筹措。包括工程估算的原则与依据、工程投资估算表资金筹措与使用计划。
（4）工程进度安排。
（5）财务评价和工程效益分析。
（6）附图和附件。
（7）结论和存在的问题。
3.环境影响评价
环境影响评价是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析预测和评估，提出预防或者减轻不良环境影响的对策和措施，并进行跟踪监测的方法与制度。
在兴建印染废水处理厂时，必须按照国家的环保法律法规进行建设项目的环境影响评价工作，确保项目建设符合当地环境规划和环境容纳量。
环境影响评价主要有以下几个方面的内容。
（1）印染生产工艺与污染物来源。包括印染厂的生产工艺、印染生产污染物来源与控制措施等。根据印染厂生产工艺，分析其产生的主要污染物，制订相应的污染物防治措施。
（2）原辅材料与公用工程。染整原辅材料包括织物和染料，根据生产工艺对织物和染料的种类及用量进行核算，对环境影响进行评估；印染公用工程主要包括给排水、供热、供电、供气等，根据印染厂工艺对给排水、供热、供电、供气等进行核算与评估。
（3）主要污染源治理。包括印染废水治理、废气治理、排放固体废物治理、噪声排放、工程主要污染源排放总汇等内容，并制订相应治理措施和方案。
（4）工程环境影响。包括对地下水环境影响和对土壤环境的影响。应准确了解印染工程对区域地下水环境的影响及对土壤环境的影响，并进行必要的监测与评估。
（5）工程存在的环境问题与解决措施。包括工程环境问题分析和工程环境问题解决途径。通过对印染废水处理工程可能造成的环境问题进行逐个分析，制订具体的解决途径和方案。
二、初步设计阶段
初步设计阶段是根据批准的可行性研究报告进行的。其主要任务是确定工程规模、建设目的、投资效益，明确设计原则和标准，确定主要构筑物设计、工程概算、施工图设计可能遇到的问题和建议。
初步设计的文件应包括设计说明书、工程量、主要的设备与材料、初步设计图纸和工程概算书。
1.设计说明书
设计说明书是设计工作的重要环节，其内容视设计对象而定，一般包括以下内容。
（1）设计的原则。
①执行国家有关环境保护政策，遵守国家有关法规、规范和标准。
②根据印染污水处理厂工程可行性分析报告，因地制宜地对废水进行合理有效的综合治理。
③遵循总体规划、分期建设等方法，并且要注意工程近期、远期之间的调节过渡和衔接。
④采用可靠、稳定、合理的处理工艺，确保污水处理厂出水水质满足《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB 4287—2012）。
⑤最大可能地减少投资。
⑥所选的工艺设备，要确保能运行高效、稳定、可靠。
（2）设计的依据。与项目有关的协议与批准文件，如区域环境影响报告书、工程项目影响报告书、地方控制性详细规划、安全条件论证报告、危险化学品安全生产工作的指导意见等。参照的相关标准和设计规范如下所示：
①GB 4287—2012《纺织染整工业水污染物排放标准》；
②GB 50335—2016《污水再生利用工程设计规范》；
③《市政工程可行性研究投资估算编制办法》；
④《建设项目经济评价方法与参数》；
⑤GB 50014—2021《室外排水设计规范》；
⑥GB 50013—2018《室外给水设计规范》；
⑦GB 3838—2002《地表水环境质量标准》。
（3）项目设计资料。包括资料名称、来源和编制单位，该企业的总体规划地形、地貌、水文和气象等自然条件。
（4）设计废水处理的水质水量。根据废水产生的工艺，确定废水的水质、水量，包括平均值、高峰值、现状流量与预期流量，确定废水处理厂设计进水水质指标。
（5）厂址选择说明。具体说明厂址选择的原则和理由。
（6）工艺流程说明。主要说明所选工艺的技术先进性、合理性，对所采用的新技术，要重点说明其优越性和可靠性。
（7）设计中采用的新技术和技术措施说明。
（8）主要处理设备说明。说明主要设备的性能、构造、材料和主要尺寸。
（9）处理厂内辅助建筑（办公室、化验室、变配电和药房等）和公用工程（供水、排水、道路和绿化）的设计说明。
（10）提出运转和使用方面的注意事项、操作要点及规程。
2.工程量
列出本工程各项构筑物及厂区总图所涉及的混凝土量、挖土方量、回填方量、钢筋混凝土量、建筑面积等。
3.设备和主要材料
列出工程所需要的设备及钢材、水泥、木材的规格和数量。
4.初步设计图纸
设计图纸主要包括处理厂的总平面布置图、工艺流程图、高程布置图、管道沟渠布置图、主要设备，以及构筑物的平面图、立体图、剖面图等。
5.工程概算书
根据当地建材、设备的供应情况及价格，列出总概算表和各单元概算表，说明工程总概算投资及其构成。
三、施工图设计
施工图设计是在初步设计被批准后，以扩大图纸和说明书为依据所绘制的建筑施工和设备加工的正式样图。包括各构筑物、管渠设备在平面及工程上的准确位置和尺寸，各部分详图、工程材料和施工要求等。
第二节 废水处理厂（站）的设计
一、废水处理厂的设计内容
废水处理厂的设计内容主要包括：根据城市和企业的规划要求选择厂址；根据原水水质及处理后要求达到的水质标准选择工艺流程和处理构筑物的型式；处理工艺流程设计说明；处理构筑物型式选型说明；处理构筑物或设施设计计算；主要辅助构筑物设计计算；主要设备的设计计算选择；废水处理总体布置及厂区道路绿化和管线综合布置；处理构筑物、非标设备设计图绘制；编制主要设备材料表。
二、废水处理厂的设计原则
1.必须符合使用的要求
选择的处理工艺流程、构筑物型式、主要设备、设计标准和数据等应满足生产和使用的需要，以保证处理厂功能的实现，达到符合国家排放标准的出水水质。
2.设计采用的各项设计参数必须可靠
设计时充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中遵循现行的设计规范，保证必要的安全系数。
3.符合技术上先进、经济上合理的原则
设计中必须根据生产的需要和可能，在经济合理的原则下，尽可能地采用先进技术。在机械化、自动化与仪表控制程度方面，从实际出发，根据需要和可能及设备供货条件来确定。
4.必须注意近远期相结合
设计时应为今后发展改、扩建提供条件，对不宜分期建设的部分，土建部分可以一次建成，设备部分分期安装，如配电房、泵房以及加药间等；对处理构筑物，如沉淀池、曝气池、二次沉淀池等可按水量发展分期建设。
5.必须考虑安全运行的条件
对于废水处理厂在运行过程中有可能产生的可燃、易爆、有腐蚀性的物质，要注意防护和安全储存等。
6.适当考虑厂区的美观和绿化
厂区内建筑物的外观和布局要注意美观和协调。
三、废水处理厂厂址的选择
废水处理厂厂址的选择受污水的处理方式与排放点位置的影响，应在整个排水系统设计方案中给予综合考虑，全面规划。根据现场勘探，经过多方案的技术经济比较而确定。在选择厂或站址时，一般应考虑以下几个问题。
（1）与选定的废水处理工艺相适应，如选定稳定塘或土地处理系统为处理工艺时，必须有适当的闲置土地面积。
（2）厂址选择应结合企业现状和规划，考虑近远期发展的可能性，选择在有扩建条件的地方，为今后发展留有余地。
（3）无论采用什么样的处理工艺，都尽可能做到少占或不占农田。
（4）为保证卫生要求，厂址应与居民点规划居住区及农村居民点保持约300m以上的距离。
（5）厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼地。应尽量设在地质条件好的地方，以方便施工，降低造价。
（6）厂址应尽可能地靠近供电电源，以利于安全运行和降低输电线路费用。
（7）厂址应尽可能选在交通方便的地方，以有利于施工运输和运行管理。否则就要新增辟道路，增加工程量和工程造价。
第三节 废水处理厂工艺流程的确定
一、确定废水处理厂工艺流程的依据
废水处理工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，所选择的废水处理各单元的有机组合。
流程确定就是选择各处理单元，达到设计的预期处理程度，并把这些处理单元加以组合，具有合理的经济指标和技术指标，从而加以肯定。
确定废水处理工艺流程的依据是处理程度、原水水质情况以及地形等自然环境因素。而处理程度又取决于处理后废水的出路，也就是排入城市下水管道线路或排入水体。若排入城市下水管道，则要依据城市水处理要求；若排入水体，则需了解水体的自净能力及遵循有关管理部门制订的排放要求。对于首都及重要旅游风景区，则要按其特殊要求来制订相应的流程。
当排入有自净能力的水体时，设计者的责任是：既能充分利用水体的自净能力，又要防止水体遭到新的污染，破坏水体的正常使用价值。反过来说，不考虑水体的自净能力，随意采用较高的处理程度也是不经济的，也不宜将水体的自净能力完全加以利用而不留有余地。在考虑水体可供利用的自净能力时，不仅应从本厂出发，也需兼顾上下游的情况。而对于印染厂的废水不仅要考虑一般的污染指标，还需考虑色度、水体的使用情况及长期积累对渔业及农业灌溉的影响。
如果废水处理后有用于农业灌溉，在我国目前基本为一级处理即可进行灌溉；但近来国外的发展趋势表明，废水要灌溉农田应进行二级处理。对于印染废水，一般经处理后也不宜用于灌溉。其原因是一些印染废水含有重金属离子，如铬等，而且大部分废水中因含有染料而使废水带有不同颜色，在感官上也产生不舒服的感觉。当然，若能除去重金属离子及色度，在水源紧张的地区是可以考虑对印染废水经处理后的重复利用，但应慎重。重复利用有几种情况：用于生产；用于辅助生产；用作补充水源。
根据国家环保部颁布的《印染行业废水污染防治技术政策》（环发〔2001〕118号），以及《印染废水污染防治指南》的建议，印染废水的处理宜采用生物处理技术和物理化学处理技术相结合的综合治理路线，不宜采用单一的物理化学处理单元作为稳定达标排放治理流程
印染废水分为可生化性较好和可生化性较差两大类。处理方法一般采用物理化学法或生物化学法，见表10-1。
表10-1 不同印染废水的处理方法
由于染整废水自身的特点，在选择印染废水处理工艺时，应考虑以下因素。
（1）生产的品种及各种纤维的比例，如产品是以棉为主，还是棉与化学纤维混纺及其混纺比。
（2）排水量。主要污染物质，如主要染料及化工助剂的实际用量或比例；水质情况，其中主要是BOD3、COD、BOD5/COD等。
（3）要求处理后各种污染指标的数据，对某些特定污染指标，更应明确提出去除率或绝对值。
（4）当地或相邻地区有无同类型处理场的经验和教训。
（5）若有新的生产工艺或国外引进技术，则需了解国外同类工厂的治理手段；若没有时，则需进行小型试验，以便提供设计参数，不能盲目进行设计。
（6）了解废水经处理后的可能出路，周围水体的接纳能力、自净能力等。
因此，在流程确定前，必须进行详细的调查研究、科学试验和技术经济比较。切忌照搬照抄。近年来，有些厂由于选择不当，造成大量投资浪费，建成后不能投产或不能达到要求，因此在没有把握的情况下，应先做一定的试验。
二、废水处理厂工程方案的比较
废水处理厂工程方案的比较，可以进行技术、经济、环保效益的分析、计算，以便明确优先的治理项目和采用的途径。
废水处理方案的比较，涉及以下内容。
（1）废水处理系统的基本路线比较。在废水处理系统的基本路线确定后，只需要确定具体处理设施或设备，补充部分辅助工艺装置即可。
（2）各处理单元构筑物或设施形式、结构材料、控制方式的比较。比较结果对技术效果、工艺造价、运行管理均有影响。
（3）废水处理工程方案的比较。包括技术水平的比较和经济效益的比较。
技术水平的比较内容包括废水和污泥处理工艺技术、主要单元的结构技术、自动控制技术等方面是否先进合理，设施运行的稳定性与操作管理的复杂程度，各级处理的效果与总的处理效果，废水处理厂（站）的占地面积，施工难易程度等。
经济效益的比较包括工程总投资、经营管理费用和处理成本。
通过以上比较，得到的最为“多、快、好、省”的工程方案，就是要选择的最佳方案。
第四节 废水处理站平面布置与高程布置
一、废水处理站的平面布置
在废水处理厂区内有各处理单元构筑物，连通各处理构筑物之间的管、渠及其他管线，辅助性建筑物，道路以及绿地等，在对它们进行平面规划布置时，应考虑的原则如下。
（1）处理单元应尽量紧凑，以便减少处理厂占地面积和连接管线的长度。联系各处理构筑物的管道、沟道、道路，力求简单、方便操作，使水力条件最为有利，而不是迂回曲折。如气浮处理时，溶气罐与气浮池的距离必须最短，否则气泡在管道中释放造成大气泡，影响气浮效果。
（2）在各处理构筑物之间，应尽量保持一定的间距，以保证铺设连接管、渠的要求，一般的间距可取5～10m，某些有特殊要求的构筑物，其间距应按照有关规定确定。
（3）对于辅助建筑物，应根据安全方便等原则布置。如泵房、鼓风机房应尽量靠近处理构筑物；变电所应尽量靠近用电大户，以节省动力与管道；办公室、分析化验室等均应与处理构筑物保持一定的距离，并处于它们的上风向，以保证良好的工作条件。
（4）在设计处理厂平面图时，应考虑设置厂区内各池泄空时的泄空管，此管可与场内污水合一，将排出的污水和厂内污水一同回流至泵前水池回流处理。
（5）还需留有增加生产能力时的扩建面积，以及由于水质恶化或处理要求提高，增加深度处理的可能性。
（6）管道的布置还要满足每个单元的处理在事故发生时有单独短路排放的可能性。
对于废水处理站的辅助建筑物，如泵房、鼓风机房、办公室、化验室、污泥脱水机房、变配电室、机修车间、仓库、厕所、沐浴室、食堂等设施，可根据需要设置，但应集中，以便于管理。若废水处理站规模较大，或远离厂区，则需配置应有的生活设施，而当废水处理站在厂区或距离较近时，应尽量减少辅助建筑物。若厂内已具备气源，可不另建风机房。又如机修车间及仓库，更应利用本厂原有条件，而不要单独设置，与城市建设的污水处理厂应有所区别，以免增加建设用地及投资和管理人员。
若必须增加辅助建筑，应在便于管理、安全操作的前提下设置。如配电室的设置，应放在用电负荷集中或最大设备的附近；化验室外应尽量避开有腐蚀性气体、高温、有振动产生的装置，以保证化验室仪器、药品的安全与试验的准确性。在废水处理站应考虑运转人员值班、休息、更衣的场所。而对于中小型废水处理站，一般是将化验值班室、更衣室集中在一起，以方便工作。
最后，在考虑废水处理站平面布置时，还要注意废水经处理后的排放口问题。若排入城市下水管道，只要经有关部门允许，规定某一管道的排水井衔接，按其规定的方位、标高设计即可。而当单独排入水体时，则需与有关部签订协议后才能进行设计，因有时该水体的上下游对排水均有特殊要求，因此，在最终排放点的位置及高程没有确定之前，废水处理站的平面布置是不能确定的，这是一个值得注意的问题，必须在设计平面布置时慎重考虑。
二、废水处理站的高程布置
1.废水处理站高程布置的任务
废水处理站高程布置的任务是确定各处理构筑物和泵房的标高和水平标高，各种连接管渠的尺寸及标准，使水能按处理流程在处理构筑物之间靠重力自流，以减少运行费用。其原则是尽量减少提升设备，利用地形及合理的高度差，以节约能源，减少挖方，但应满足各构筑物之间必要的水头损失和排泥要求，保证废水处理站的正常运行。为此，要根据各处理单元设备及构筑物的水头损失，设计整个流程的高程。
水头损失包括以下各部分。
（1）水流过各处理构筑物的水头损失，包括从水池进口到出口及管道损失在内。构筑物的水头损失与构筑物的种类、形式和构造有关。初步设计时，可按表10-2所列数据估算。水流过各处理构筑物的水头损失主要产生在进口、出口和需要的跌水处，而流经处理构筑物的水头损失则较小。
表10-2 处理构筑物的水头损失
（2）水流过连接前后两处理单元的管道接口（包括配水设备）的水头损失，即沿程损失、局部损失，可参照有关的水力计算方法进行。
（3）水流过计量设备的水头损失，如流量堰及各种型式的流量计等。流量堰、各种型式的流量计的水头损失可通过有关公式、图表或设备说明书确定。一般废水处理厂进、出水管上仪表中水头损失可按0.2m计算。流量计的水头损失可按0.1～0.2m计算。
2.废水处理站高程布置的原则
（1）进行高程计算时，必须选取不利条件进行，即按距离最长、水头损失最多的流程（流段）计算，并要增加一定的保险系数。
（2）计算水头损失时，应以最大设计流量计算，或只有平均每小时流量时，则应乘以小时不均匀系数，若考虑留有发展余地时，还需计入发展流量。
（3）废水尽量经一次提升就能靠重力通过净化构筑物，中间不应再经加压提升。
（4）在进行高程计算时，应分开空气系统、水力系统及污泥系统，可考虑这几个系统的特殊性及一致性，按最不利条件平衡，以利于将来实际运转时不发生困难。若处理水排入城市下水道，应以该点的标高为起点进行推算，直到进水口；而排入水体时，其最后出口的标高，应按该水体的最高水位为起点，逆废水处理流程向上推算，使处理后废水在洪水季节也能直流排出。当然，有时因地形确实不允许，最后排水口虽放在该水体的较高水位，但当排水需要进行提升时，该点的设置应考虑提升时间的长短，以便合理节约能量。
（5）在高程布置与平面布置时，应注意废水处理流程与污泥流程的相互协调，应尽量减少提升的污泥量，并考虑污泥处理设施排出的污水能自流进入泵站前池。
（6）高程布置图需标出构筑物顶部标高、底部标高、水面标高及管渠标高。管渠很长时可用断线断开表示。纵横断面图的尺寸比例一般采用纵向1∶（50～100），横向1∶（500～1000），使整个图纸清晰、协调。
第五节 废水处理站的配水、计量设备
一、配水设备
配水就是对一个处理单元（如生化处理或物化处理），为考虑检修、清理、操作管理方便等因素，将其分成两个或两个以上的部分。为了使废水能均匀地分配到每个设备，必须设置配水井，以免由于不均匀配水，使处理设施负荷不匀，发挥不了处理构筑物的效果。而当处理水量很少，流程中只有一两个单元时，特别是每个处理设施前面均有流量计量装置及闸阀时，可不设置配水设备。
目前配水设备有下列几种样式，如图10-1所示。
图10-1 几种样式的配水设备
在设计选择配水设备时，要注意下列几个问题：
（1）在重力式配水的前提下，由于配水设备到处理单元有一定距离，中间一般由管道连接，必须重视这段管道的水头损失，还应加大安全系数。因为随着设备运转时间的延长，在管道的壁上、闸阀上容易结垢，产生生物膜，而使阻力增加，达不到设计流量，甚至使配水槽溢流而影响正常工作。
（2）在设计配水设施时，应设有溢流管道，即当关闭某一支管，而来水量没有减少的情况下，配水设备中水位急剧上升，通过配置溢流管，使溢流后的水仍可回流进入调节池，不影响正常处理。如设有水位信号装置，则发现大量溢流时可减小进水量，也可由泵的台数来加以调节，若只有一台泵，则唯一的解决办法是溢流，这样消耗能量是不合理的，因此在设计中应考虑这个问题，并设法解决。
二、计量设备
完善的计量是污水处理厂保证处理效果和提高技术管理水平的重要而必要的手段。如果不配置计量设备，就无法考核一个废水处理站的处理能力，也无法确切了解处理中发生的问题。在实际工作中，因印染废水中带有纤维、有颜色和产生生物膜等特点，使计量设备的选择遇到一些问题。印染行业常采用的计量设备有下列几种。
（1）转子流量计（图10-2）。可用于计量气体或废水的流量，适宜于中、小型废水处理站。其优点是构造简单、价格较便宜、安装方便、可直接读数为瞬时流量。缺点是没有累计流量，当有纤维等杂质时会产生堵塞。对于染色废水，使用时间较长后，玻璃上读数不清楚，影响使用。当用别的流量计不合适而必须用转子流量计时，可采用两个流量计交替使用，即其中一个堵塞或看不清时，使用另一个，而把已不好用的进行清洗。但这样做必须在管道上增加切换闸阀，而且在设计转子流量计时，在流量计前必须设置一整流段，否则读数的精确性没有保证。这种流量计只能设置在垂直管段上而不允许水平设置。
国产玻璃转子流量计测量范围为：测量液体时，最小1～60mL/h，最大1～40L/h；测量气体时，最小16～100mL/h，最大2.5～1000L/h。其转子材质有胶木、铝或不锈钢等，工作压力为392.8～1571.2kPa（4～16kgf/cm2）。
（2）电磁流量计（图10-3）。它是利用电磁感应定律来测量各种酸碱溶液及含有纤维或少量固体悬浮物导电液体的流量。流量计由发送器和指示仪表两部分组成，在发送器内导电液体流过一交变磁场，由于液体在磁场中与磁力线呈垂直方向运动而产生一感应电动势信号，把信号传达给指示仪表，经过适当放大后能直接在指示仪表上读出流量。如果需要累积流量，也可在指示仪表上装上带有累积读数的元件。
图10-2 转子流量计
图10-3 电磁流量计
这种仪表主要特点是不怕堵塞及腐蚀，其适应范围较大，每小时几吨到五千吨，但价格较贵。而且由于仪器本身的原因，起始读数不够准确（大约读数在1/3处以后较准确），它对磁场的干扰反应灵敏，需在发送器周围加以屏蔽，而输送信号的线路，也必须短而有屏蔽，否则测量误差大。目前，该计量器在印染行业使用较多。
（3）孔板流量计（图10-4）。孔板与差压计配套使用可测量液体流量。使用中应保证下列条件：节流装置缩孔直径d与管道内径D须符合关系式0.05≤（d/D）2≤0.7，且管径应不小于50mm，其前后管段应有较长的水平管段，以保证水力流动条件较好。
这种仪表的特点是构造简单、安装方便、价格便宜、加工容易，可安装在水平、倾斜、垂直的位置上。但水头损失大，对于一些大型废水处理站，计量精度要求不高时可采用。
（4）巴氏计量槽（图10-5）。在外形上巴氏计量槽有一段顺着排水方向的收缩。这种收缩能抬高水位，最窄处的水深是临界值。如果下游水位低于临界值，则水的上游与下游液位无关，在上游的某一点，通过超声波液位计测得水深，流量就可以用公式算出。
图10-4 孔板流量计
图10-5 巴氏计量槽
根据实际情况，H上/H下＜0.7，流量计算公式为：
式中：Q——流量，m3/h；
W——喉宽，m；
H上——上游段液位，m。
计量槽的优点是水头损失小，底部冲刷力大，不易沉积杂物，但对施工技术要求高。如果施工质量不好，不能达到设计要求时就会影响测量精度。计量槽只能用于流量在2000m3/d以上的废水处理站。
（5）三角形薄壁堰。多数采用等腰三角形薄壁堰，可适用于计量流量比较大的废水处理站。其特点是安装准确，加工精度高，测量水深也准确，施工技术简单。但水头损失较大，对上下游要求有一不确定长度的直线段，否则水力流态不好，影响测精确度.并且该直线段设置在出水口处比较合适。
第六节 各种处理单元设备设计参数的选择与确定
20世纪70年代以来，国内对印染废水的处理以生物处理法为主，占80%以上，尤以好氧生物处理法占绝大多数。从现有情况来看，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、生物转盘法等也有应用，生物流化床尚处于试验性应用阶段。
近年来，由于化学纤维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，给废水处理增加了难度，原有的生物处理系统大都由原来70%的COD去除率下降到50%，甚至更低，废水难以达标排放。为了提高纺织印染废水的处理效果，不少地方在生物处理系统中增加了混凝、气浮、活性炭吸附、臭氧及电解处理工艺。兼氧、厌氧与好氧生物处理方法结合处理印染废水也是最近几年发展起来的。本书所提及的一些设计参数仅供参考。
一、格栅
一般常采用固定格栅。栅条间距最好为10～20mm，栅条材质采用φ10圆钢或栅条宽度B=10～15mm扁钢焊接。在毛纺印染废水中采用一道格栅有时是不够的，最好用多道格栅或配合设置捞毛设备，以防水泵、流量计、闸门、管道等产生堵塞现象。
二、捞毛设备
在粗纺厂废水处理时特别需要配置捞毛设备。其型式有电动回转式及水力回转式。电动回转式捞毛机应用于地面与水面高度差大于2m的地方，这种捞毛机耗电、耗水均较多，但效果较好。水力回转式捞毛机应用于水面与地面高度差小于2m的地方，其能源一般依靠本身进水，可节省电耗。
三、调节池
调节池容积最好根据排水曲线进行设计。调节池需设置混合措施，如采用隔板混合，周边进水和压缩空气搅拌，都可使水质得到均匀混合。也可采用预曝气，使染色废水中的还原性物质被氧化，同时由于搅拌作用，防止悬浮物沉积在调节池中产生厌氧气体。
在调节池为常闭的地下式或半地下式时，应有足够的通风孔（不得少于两个）。地形适当时需设置重力自流排泥设施，不能自流排泥时应有清泥措施。
四、电解池设计参数
（1）一般设计池子不得少于两个，池宽为1～1.2m，池长为3.5～4.5m，有效水深为1.5～2.0m。
（2）电解池水力停留时间为20～30min。
（3）电解池的极板安装位置可以与水流方向垂直或平行，最好根据试验情况考虑。
（4）极板尺寸，宽为0.5～0.8m，高为0.5～1.0m；钢板厚度采用4～6mm，采用铸铁板时厚度为10mm；极板间距为23～25mm。
（5）电压采用5～9V，电流密度一般为18～5A/m2。
（6）由于生产工艺、水质等因素的改变，实际电解池中电耗每吨废水为0.4～0.8kW·h。
（7）电解池的极板铁耗一般为50～100g/t废水，目前已开始研究不溶性电极，但尚处于实验室阶段。
（8）隔8h电极需倒向一次，以免产生电极钝化，影响正常生产。
（9）排泥量为3%～5%，含水率为98%。
五、接触氧化池设计参数
（1）BOD5负荷0.5～1.5kgBOD5/（m3填料·d）。
（2）停留时间（氧化时间）为2～6h。
（3）气水比采用（13～20）∶1，按BOD5量的多少决定。
（4）排泥量为0.3kgBOD5/（kgMLSS·d）。
（5）填料高度在3m左右，可根据承受填料的支撑架考虑作成单层或三层，如用软性纤维填料，一般采用一层或作成框架式。
（6）填料可以是蜂窝状或软性纤维，前者孔径不宜少于25mm，后者纤维用量为2～4kg/m3。纤维填料的优点是价廉，不易堵塞。
（7）一般采用多孔管进气，如采用其他进气充氧方式时，需注意布气的均匀性。当用多孔管进气时，管道必须水平，其两端的高度差不得大于1cm，其孔眼的孔径以3～5mm为宜，过大则气泡大，影响充氧能力；过小则易发生堵塞。孔眼出口风速选择在10m/s以上。
（8）为了使布气均匀，单池面积平面尺寸不应过大，进气管长度不得超过4m，管与管中心间距不得大于0.8m。
（9）水深取决于所选风机的风压及平面允许的尺寸，但不宜低于4m，以提高氧的利用率。
（10）应优先采用离心风机，使噪声减少到最低程度，在85dB以下为好，离心风机具有风量可调性。其次选用罗茨风机。风机需设有消声器及过滤器，尽量设置减震基础。
（11）当CODCr在300～400mg/L或更低些，采用一级接触氧化即可，若CODCr大于500mg/L，则根据技术经济比较，也可采用二级接触氧化。
（12）考虑到检修，应有两个池子，以便替换，不影响运转。
六、表面曝气池设计参数
（1）采用表面曝气池时尽量选用分建式曝气池，便于控制沉淀区及回流。
（2）曝气区停留时间为3.5～6h。
（3）当污泥浓度采用3～5g/L时，BOD5负荷可选用0.2～0.3kgBOD5/（kg填料·d）。
（4）曝气区有效深度一般为3～5m。
（5）曝气区直径与叶轮直径的比值，当为泵型叶轮时，一般采用（4～7）∶1。
（6）选择表面曝气机叶轮时，应考虑选用提升能力较好的，使曝气池内混合液得到充分混合，不使池底积泥，产生套气。
（7）采用泵型叶轮时，叶轮外缘线速度为3～5m/s。
（8）为了提高曝气区污泥浓度，使污泥不老化，应及时排泥及选取恰当的回流比，回流比为50%～100%。
（9）进水水质应严格控制在pH=10以下，否则菌胶团全被破坏，无法正常生产。
（10）当采用合建式曝气池时，应特别注意导流筒及回流缝的施工。回流缝隙的误差不得大于5cm，否则回流不均匀，影响回流区的水力特性，不能正常工作。
（11）排泥量为0.5kgBOD5/（kgMLSS·d），含水率约为99.8%。
七、塔式生物滤池设计参数
（1）BOD5体积负荷可采用0.5～1.0kgBOD3/（m3填料·d）。
（2）体积水力负荷采用10～14m2/（m3填料·d）。
（3）塔的直径与高度之比为1∶（4～6）。
（4）尽可能采用自然通风。如BOD5浓度较高，可采用分层布水或回流。
（5）采用蜂窝填料时，孔径不应小于25mm，也可用多波纹填料，每层填料不要过高，可在1.5m左右，总的填料高度不小于6m。
（6）采用水力旋转布水器时，转速不要过高，一般为2～6r/min，如速度过高，会造成沿壁流而影响处理效果。
（7）塔体材质可为砖砌、钢筋混凝土或钢板等。
（8）北方由于寒冷，温度较低，进风温度也低，当塔内水温低于15°C时会影响处理效果。
（9）排泥量为0.3～0.4kgBOD5/（kgMLSS·d），排出的污泥含水率为99.8%左右。
八、生物转盘设计参数
（1）BOD5面积负荷为15～25kg/（m2·d）。(https://www.daowen.com)
（2）盘片转速。线速度为20～30m/min。
（3）盘片材质。目前种类甚多，有聚氯乙烯、玻璃钢、聚丙烯等，其中以聚丙烯较价廉。
（4）氧化槽停留时间一般为0.5～2h。
（5）根据水质情况，转盘的线数可采用3～4级，若出水水质要求不太高时采用3级即可。
（6）转盘的轴，根据盘片与轴承及拖动情况，可以为单轴单级串联使用或单轴多级。
（7）试验证明，BOD5高时，采用分级进水，可使负荷平均分配，充分发挥转盘各级的盘片面积，从而提高处理能力。
（8）排泥量一般为0.3～0.4kgBOD5/（kgMLSS·d）。，其含水率为99.8%左右。
九、生物活性炭塔设计参数
（1）进入生物活性炭塔的水质应满足CODCr=100～150mg/L，BOD5=30～60m/L，SS=30～50mg/L。若过高，则影响生物活性炭的反冲周期及使用周期。当水质满足上述条件时，一般反冲周期为24～36h，使用周期为1～2年。
（2）活性炭炭层高度为2m，接触时间为50～60min。
（3）空塔速度为5～6m/h。
（4）由于生物活性炭塔具有生物降解能力，需充氧，气水比为（2～4）∶1。
（5）反冲水可以为自来水或生物活性炭塔本身出水，反冲强度为8L/（m2·s）。
（6）炭层上面有1～1.5m的水深。
（7）可采用多孔管布气形式，其参数参照接触氧化池。
（8）生物活性炭塔前必须是生化处理单元。
（9）生物活性炭塔的反冲出水可排入调节池重新处理，不得直接排放。
（10）生物活性炭塔宜设置两个或多个，以便反冲洗时可以正常工作。
十、沉淀池设计参数
1.平流式沉淀池
（1）水平流速不大于5mm/s。每格的长宽比应大于4∶1，最少采用两格。
（2）有效池深不应大于3m。
（3）池底坡度应大于0.02，以利于自然重力排泥。
（4）池子入口处应设整流板，出口处应设置挡板。
（5）对于处理量大的废水处理站，可设置刮泥机，排泥斗容积不少于4h储泥量。
（6）在没有试验资料时，沉淀时间可选择1～2h。当为电解池后面设置的接触沉淀池时，则停留时间在5h以上。
（7）当为多个沉淀池时，须配置合理的配水设施，以免进水不均匀。
2.竖流式沉淀池
（1）为了使水流均匀，沉淀池的直径与水深之比不大于3∶1，池子直径不大于10m。
（2）中心管内流速不大于30mm/s，中心管下端应有喇叭口及反射板。
（3）上升流速不大于0.3mm/s。
（4）污泥斗斜壁与水平夹角不超过50°，污泥斗储泥时间为4～8h，可采用静压排泥。
（5）缓冲层高度0.3～0.6m。
（6）沉淀时间为1.5～2h。
3.斜板（斜管）式沉淀池
（1）沉淀时间为1.5～2.0h。
（2）上升流速为0.4～0.6mm/s。
（3）斜板间距一般为60mm，斜管直径不小于50mm。
（4）斜板（斜管）与水平面夹角为60°，缓冲层厚度0.5～0.7m。
（5）污泥斗容积为4～8h储泥量，采用重力排泥。
（6）斜板（斜管）的材质可因地制宜，可选用聚氯乙烯或玻璃钢制品，但须有防止或清理堵塞的措施。
（7）每隔1～2周对斜板（斜管）进行放水及冲洗，尤其在夏天更应注意。防止在斜板（斜管）上产生生物膜，发生厌气浮泥等现象。
（8）需定时排泥，根据产泥量，一般一天排泥一次。
十一、气浮池设计参数
（1）设置溶气罐时，其停留时间一般为3～5min。
（2）气浮池中分离时间为30～45min。
（3）当加药时，设置混合反应池，混合反应时间为10～15min。
（4）采用部分回流系统时，回流比的范围是30%～100%，有时需根据生产实际采用，可能大于100%。
（5）进气方式，一般为加压进气，平衡压力可用减压阀或溶气罐。溶气罐中压力采用196～392kPa（2～4kg/cm2）。
（6）溶气罐与气浮池距离应尽量缩短，最好在10m以内，否则，长距离的管道会使溶气在管道中释出，影响气浮效果。
（7）尽可能设置刮泥机，排出污泥含水率在98%左右。
（8）当采用释放器时，系统中压力可以降低，但释放器须有反洗及防止堵塞措施。
十二、锰砂滤池设计参数
（1）锰砂滤池一般采用重力式，根据流量大小，可选用钢板制或钢筋混凝土制。
（2）锰砂滤池要定期反冲。反冲强度一般为20～25L/（m2·s），反冲周期为24h左右。
（3）滤速采用3～5m/h。
（4）滤层厚度为1m，其锰砂层为500mm，其他为垫料层。
（5）砂滤池的锰砂一定要采用氧化锰，不得使用碳钢锰，否则达不到处理要求。
十三、污泥浓缩池设计参数
（1）当采用气浮池为浓缩手段时，可不采用浓缩池。
（2）一般采用重力浓缩，池子以两个为宜。
（3）浓缩时间一般为10～6h。
（4）浓缩液与上清液分别处理。上清液应回流至调节池再进行处理，而浓缩液可去污泥消化或进行脱水。
（5）浓缩池上部应设有多个分层排水管道，以便不同时间排出上清液。
十四、污泥脱水机设计参数
1.真空过滤机
（1）一般真空过滤机产泥量为20～25kg/（m2·h），污泥含水率为80%左右。
（2）真空过滤机应配备真空泵、泥水分离罐、空气压缩机及反冲水等。
（3）当污泥为生化污泥时，应加助滤剂。助滤剂有三氯化铁、三氯化铝、硫酸亚铁、聚氯化铝等，同时采用消石灰或石灰来调整pH，其用量通过试验决定。
（4）真空过滤机应尽量靠近污泥浓缩池，管道应尽量短，防止堵塞。
（5）由于污泥处理时产生一些有害气体及气味，应设有强制排风措施。
2.板框压滤机
（1）处理水量大，产泥量多，而且要求泥饼的含水率低时，应采用板框压滤机。
（2）尽量选用半自动或自动板框压滤机，以减少劳动强度，提高生产效率。
（3）选用助滤剂及pH调整剂，参考真空过滤机。
第八节 印染厂废水处理工程实例
一、好氧—厌氧深度处理工艺
广州某花边厂从事内衣经编花边生产，经编花边是以尼龙、黏胶纤维、氨纶为主要原料。为了减少污染物排放，该花边有限公司走清洁生产的可持续发展道路，同时为了确保工厂的生产排水能够及时妥善地得到处理，保护周围环境，新建的污水处理设施也将配套完成。
近年来，该厂稳步发展，按计划增加染整车间，每天产生污水3000t。
随着国内环保事业的高速发展，该厂对污水处理设施的要求日益提高，不仅要求稳定达标排放，而且要做到布局合理、整体美观，同时对自动控制、电气和设备集成也有很高的标准。
1.设计规模
根据业主方提供的部分基础资料，污水处理厂的设计处理规模为3000m3/d，为了运行管理方便，本方案采用两组生化反应系统，每组设计水量为1500 m3/d。
2.设计进水水质（表10-3）
表10-3 设计进水水质指标
3.设计排放标准
执行广东省地方标准（DB 44/26—2001）第二时段一级排放标准，见表10-4。
表10-4 广东省地方标准（DB 44/26—2001）第二时段一级排放标准
续表
该厂所用的染料有酸性染料、酸性金属络合染料、活性染料、分散染料、阳离子染料。
其助剂有氯化钠、匀染剂、除油剂、固色剂、防黄剂、抗氧化剂、柔软剂、洗缸剂、皂洗剂及二氧化硫脲等。
排放污水特点：
（1）含油。集水池表面有浮油，特别是定形废气系统冲洗时，池面浮油多；
（2）色度波动大。有时连续两周进红色的污水，酱紫色的污水难以脱色；
（3）表面活性剂即泡沫多；
（4）含高生物抑制物质LAS（阴离子表面活性剂）。定形车间排出的废水含大量悬浮物及这种LAS，很难生物降解。
（5）含有机硫化物。染色车间用的二氧化硫脲属有机硫化物，进水硫化物浓度不高，水解后硫化物浓度高。
（6）水温较高，40～50°C。
（7）氯离子含量高。车间大量使用氯化钠。
4.工艺说明
图10-6所示为该花边厂废水处理工艺流程图。污水首先经格栅，其作用是除去较大的杂物，如砖块、石块、木块、塑料袋或其他粗垃圾等，从而起保护下游设备的作用。
经机械细格栅除渣后的污水进入初级隔油池，初步去除悬浮细颗粒及大部分浮油，防止该部分悬浮颗粒及油进入后续处理构筑物导致清理困难。之后调节水温（通过冷却系统）进入调节池。调节池将污水均匀混合、调节，用提升泵提升污水入中和隔油池，调节pH及除去少量浮油。污水再进入水解池，在水解池中，由水解—产酸菌在不供氧状态下，固体物质降解为溶解性物质，大分子物质降解为小分子物质，碳水化合物降解为脂肪酸，一般情况下，BOD、COD上升。在厌氧水解过程中，由于投入了脱色菌，微生物的脱色作用显著，色度去除率＞70%，一般情况下，污水COD、BOD下降。污水由三级水解池进入一氧化池后，为降解染料及表面活性剂等投入一系列好氧菌，在好氧条件下，有机物降解生成CO2而被除去。污水进入沉淀池，死亡的生物膜沉淀后，再继续进入二氧化池，进一步在有氧的情况下使有机物降解。为了除去剩余的色度及COD等，以确保达标排放，在反应池（斜管池前）中投入少量铝盐（或铁铝盐合剂），废水经反应池、斜管沉淀池、砂滤池即可达标排放。
水解池及一、二氧化池的污泥排入回用污泥池，再用泵泵入水解池回用，斜管沉淀池、砂滤池的污泥通过排泥阀排入剩余污泥池，然后泵到污泥脱水间脱水后外运。
采用本工艺设计出水完全可达到广东省地方标准（DB 44/26—2001）第二时段一级排放标准。
图10-6 广州某花边厂废水处理工艺流程图
二、臭氧—曝气生物滤池深度处理工艺
1.工艺介绍
该工艺利用臭氧的强氧化作用对废水进行预处理，臭氧的强氧化性能够破坏废水中的发色基团和有机大分子物质的结构，一方面去除了废水中的色度，另一方面将难生物降解有机物氧化成可生物降解的有机物，提高了废水的可生化性。后续采用对低浓度废水具有高效处理效果的曝气生物滤池工艺，在废水经过臭氧氧化预处理，可生化性大幅提高的基础上，曝气生物滤池具有较高的处理效率，可以去除大部分有机物，从而解决印染废水回用中难生物降解有机物积累的难题，本工艺处理印染废水可达到印染废水标准（COD＜60mg/L）。
2.技术参数
对于经过常规生化处理后，已经完全无法再进行生化处理的低浓度印染废水，在进水的COD为80～150mg/L，SS在40～100mg/L，浊度为20～50NTU，色度为40～200倍，电导率3000～8000μS/cm的条件下，经过“臭氧—曝气生物滤池工艺”处理后出水达到印染行业回用的标准：COD 10mg/L以下，SS 1mg/L以下，浊度1NTU以下，色度低于2倍，电导率200～500μS/cm。
3.适用范围
目前该工艺已成功工程化应用于纺织印染行业、石油化工行业、皮革行业、港口码头化学仓储废水处理等废水深度处理领域及回用，将难生物降解的 COD 从低于 200mg/L，处理到达标排放或者回用的标准。臭氧—曝气生物滤池一体化装置不能应用于高浓度废水的直接处理，高浓度废水需要根据情况进行预处理后，在常规生化不能再进一步处理的情况下，采用本工艺才具有经济性的优势。
4.节能减排效果
近3年该技术所应用项目，废水治理总量约达14万t/天，每年减排COD污染物近3000t。
5.工程案例
工程案例一
广东佛山某大型纺织有限公司印染废水提标改造工程（图10-7），废水量2.5万t/天，后续废水处理量达到5000t/天，NF（纳滤）出水回用70%。
图10-7 广东佛山某大型纺织有限公司（现场照片）
工程案例二
广州某大型纺织印染有限公司（图10-8），2万t/天废水深度处理及回用工程，广州市，3万t/天，总投资为3000万元，其中臭氧-BAF投资费用为1500万元；臭氧-BAF出水水质稳定达到COD＜60mg/L、COD削减量132t/年，NF（纳滤）出水回用70%，建立示范工程推广应用。
工程案例三
广东东莞某纺织制衣有限公司6万t/天印染废水深度处理工程（图10-9），2015年10月运行至今，总投资费用为7000万元，其中臭氧催化反应系统投资费用为908万元，出水水质稳定达到COD＜60mg/L，后续2万t/天，NF（纳滤）出水回用70%。
三、Fenton—反硝化滤池—曝气生物滤池处理工艺
1.工艺介绍
图10-8 广州某大型纺织印染有限公司（现场照片）
图10-9 东莞某纺织制衣有限公司（现场照片）
本工艺采用Fenton流化床作为预处理，去除部分有机物，并将难降解有机物氧化为易降解有机物，大幅提高废水的可生化性，通过后续的曝气生物滤池（BAF）进行深度处理，可达进一步去除有机物、脱色和脱除总氮的目的。Fenton氧化用于去除80%以上的COD，脱色和改进废水的可生化性。BAF在添加特效生物酶和甲醇的环境下，进一步去除50%以上的COD和90%以上的总氮。本工艺处理印染废水可达到准地水排放标准（COD＜30mg/L，氨氮＜1.5mg/L）。
2.技术参数
经过常规生化处理后，已经完全无法再进行生化处理的低浓度印染废水，在进水的COD为80～150mg/L，总氮15～20mg/L，SS在40～100mg/L，浊度20～50NTU，色度为40～200倍的条件下，经过“Fenton—反硝化滤池—曝气生物滤池工艺”处理后出水达到准地水的排放标准：COD＜30mg/L，氨氮＜1.5mg/L，总氮＜8mg/L，色度＜2倍。
3.适用范围
目前该工艺已成功工程化应用于纺织印染行业、石油化工行业、皮革行业、垃圾填埋场渗滤液等废水深度处理领域及回用，将难生物降解的COD从低于200mg/L，处理到达标排放或者回用的标准。
第九节 印染废水回用联合处理
解决印染企业生产过程中耗费大量淡水资源这一问题，就要限制企业生产对淡水资源大量连续索取。因此，深度处理现有印染企业废水并在此基础上提高印染废水回用率可以极大降低淡水资源的使用率，这也与党的十九大会议中明确提出的“生态文明建设”精神相契合。
印染废水常规处理工艺可降低印染废水中有机物浓度和常规理化指标浓度，印染企业也多以达标排放为主要目的，采用常规处理工艺相互组合，单次使用后就排放造成污染和浪费。若直接回用则难以满足《纺织染整工业回用水水质标准》（FZ/T 01107—2011）和《纺织染整工业废水治理工程技术规范》（HJ 471—2020）的要求，因此需要进行深度处理，具体指标及数值见表10-5。
表10-5 印染废水回用水水质指标
一、印染废水物理—生物联合回用技术
1.臭氧气浮一体回用处理技术
臭氧气浮工艺能将臭氧氧化和气浮分离结合起来，在一个操作单元内完成破乳、絮凝、固液分离、除色、除嗅、除味、消毒等多个过程，图10-10所示为臭氧气浮一体回用处理技术流程图。将该技术运用到印染废水处理中，可以实现自动运行处理印染废水尾水，提高尾水的出水水质。但普通臭氧气浮技术适用于臭氧浓度消耗较低的水体，水中溶解的混合气体中臭氧的含量即可满足要求。另外，臭氧气体具有强氧化性，如果大量的臭氧气体扩散，需要加设臭氧破坏装置。
将退煮漂废水和碱减量废水收集后采用“上流式厌氧污泥床（UASB）/接触氧化/臭氧气浮”组合工艺处理后，外排至园区污水处理厂。染色、水洗和生活污水统一收集，经过二段式水解酸化/接触氧化/臭氧气浮/旁路膜（RO）组合工艺处理后回用于生产。
2.臭氧气浮与双膜法协同处理技术
针对废水循环利用时传统双膜法存在过度处理、高耗能和产水率偏低的问题，构建了印染废水臭氧气浮与旁路膜协同再生系统，以臭氧气浮（DOF）作为二级出水处理的主路线与作为旁路处理工艺的双膜法相耦合的印染废水再生技术——臭氧气浮与旁路膜协同再生工艺，协同模式对二级出水水质的波动性具有极强的适应性，将COD波动范围平均降低28%，有效抑制水质波动情况。二级出水COD在102～50mg/L波动时，臭氧气浮工艺对二级出水中COD和UV254[1]去除率分别为（30±4）%和（15±6）%，荧光类物质最大去除率为50%。旁路膜和臭氧气浮耦合再生二级出水，有机物去除率为90%左右，无机阴阳离子去除率为94%以上。
3.脱水—混凝—臭氧氧化工艺
氯化铵改性蜜胺树脂或氯化铵改性双氰胺—甲醛树脂具有良好的脱色能力，以印染废水、纺织废水等高色度工业废水为处理对象，配合混凝、沉淀等常规处理降低色度，经后续膜过滤和臭氧氧化工艺使出水达标。
4.膜生物反应器（MBR）—臭氧工艺
由于化学纤维织物的发展，染料的更新使难降解有机物大量进入印染废水，尤其色度的去除更是一大难题，单一的处理方法已经不能满足当前印染废水处理的要求。采用MBR+臭氧组合工艺处理印染废水，从而提供一种稳定、高效的印染废水深度处理回用工艺，满足浙江省印染行业废水提标改造相关技术要求，如图10-10所示。
图10-10 臭氧气浮一体回用处理技术流程图
采用预处理+A/O池+臭氧氧化深度处理印染废水，COD由1200mg/L降至100mg/L以下，去除率达92%，色度由1000 倍降到50 倍以下，去除率达到95%，其中MBR 工艺的处理效率高、占地面积小；而臭氧对于分散染料、阳离子染料等均具有良好的脱色效果。将两种工艺进行组合，MBR工艺可以强化COD去除效果，并完全截留悬浮物，从而减少臭氧的消耗量。
5.活性污泥—浸没式超滤—反渗透（图10-11）
常州某针织印染企业主要生产高档针织面料，原有一套（一期）处理能力为4000m3/d的废水处理工艺，其中回用系统处理能力为1100m3/d。一期工艺自2013年建成后，运行良好，但也出现其他研究者运行该工艺时发现的一些共性问题。如生物接触氧化法在处理不当时会产生污泥膨胀现象；反应器内溶解氧质量浓度至1.0～1.5mg/L时，会出现丝状菌膨胀。该企业废水处理工艺运行时发现，随着有机负荷的升高，针状填料上生物膜增厚，氧传递效率下降，影响出水水质，并发现了丝状菌膨胀问题。
为响应政府号召，减少污染物排放，根据企业发展需要，新增一套（二期）印染废水处理系统，废水处理能力为2000m3/d，其中回用系统处理能力为1100m3/d。二期完工后，总废水处理能力达到6000m3/d，其中2200m3/d达到车间生产回用水标准。
该企业二期工程用“完全混合式活性污泥池”代替“水解酸化池+接触氧化池”，二级处理出水CODCr、氨氮、总磷等指标达到一期出水水平；用“浸没式超滤装置”代替“砂滤、炭滤、精滤+管式超滤”，中水处理工艺也达到中水回用标准。回用水处理成本与新鲜用水总成本相比，中水回用有利于企业生产运行成本的降低，节省水资源和提高水重复利用率。
图10-11 活性污泥—浸没式超滤—反渗透流程图
6.混凝—两级好氧生化—气浮—砂滤工艺
浙江某纺织印染有限公司主要从事棉绒、锦纶等染色生产。企业在印染生产过程中有一定的废水产生。企业现有一套废水处理设施，设计处理能力为500m3/d，设计出水执行《污水综合排放标准》三级排放标准。
考虑远期出水要求，企业要求出水执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB 4287—2012）中直接排放标准，且考虑将出水中50%回用于生产，基于此，需对其废水处理工艺进行改进，改进后的工艺流程如图10-12所示。
图10-12 混凝—两级好氧生化—气浮—砂滤工艺流程图
经上述改进工艺后，生产废水中COD≤80mg/L、BOD5≤20mg/L、SS≤50mg/L、NH3-N≤50mg/L，均达到直接排放标准，正常运行总费用为3.5元/m3，同时也达到了再生水回用的目的，完全满足企业对本项目的设计要求。
二、印染废水物理—膜分离联合回用技术
1.复合型MBR处理技术
印染废水常用处理方法为物化+生化法处理。但该工艺抗冲击能力较差，导致在处理过程中出水水质波动较大。选用复合型MBR结合法处理印染废水，可确保出水水质稳定达标，且该工艺占地面积小，操作方便、灵活。
复合型MBR是生物膜法与MBR结合工艺，其中生物膜采用SJ-Ⅲ55A 填料。此工艺优点是该填料的使用可以增加系统中微生物种类及数量；其次可增加生化系统对废水中有机污染物及悬浮物质的吸附作用，延长其停留时间，并对有机污染物有开环断裂作用；MBR与活性炭吸附法相结合的工艺，可靠MBR膜池中中空纤维膜的截留作用去除废水中难生化降解有机污染物、废水中悬浮物质及膜池中活性炭颗粒产生的炭粉，活性炭可吸附废水中有机污染物，同时活性炭颗粒可回收。因此，该工艺可大幅提高系统抗冲击能力，提高系统出水COD、浊度等水质指标。复合型MBR工艺流程如图10-13所示。
采用生物膜法与MBR法结合工艺，形成复合型MBR工艺来处理印染废水，印染废水中COD可从1740mg/L降至8～33mg/L，去除率达90%；NH3-N的质量浓度可从112mg/L降至0.05mg/L，去除率达90%；SS的质量浓度可从48mg/L降至0.5mg/L以下，去除率达99%。
2.反渗透双膜工艺
印染废水通过反渗透膜处理后能够回用到纺织行业生产中的各个工序，但是反渗透膜也存在着易污染、使用寿命短、操作费用高等缺陷。因此单一的膜法水处理技术已经很难满足当下的产水水质要求和经济发展趋势，故采用双膜法或多膜法来进行印染废水的深度处理及回用是当前废水处理的发展趋势及研究热点。常见的反渗透双膜组合工艺有超滤—反渗透，微滤—反渗透，膜生物反应器—反渗透等。
图10-13 复合型MBR工艺流程图
（1）超滤—反渗透系统。超滤技术去除悬浮物、大分子物质效果良好，能够有效避免反渗透系统的污染，高效稳定地去除污染物，在反渗透的预处理和中水回用等领域发挥了重要作用，是当前印染废水深度处理回用中使用最多的一种双膜法水处理技术。
（2）微滤—反渗透系统。微滤膜的膜孔相对较大，因此只能用于简单的粗过滤，去除细菌病毒等大分子物质。其发挥的作用与超滤技术相似，均作为反渗透技术的预处理方法。
（3）膜生物反应器—反渗透系统。膜生物反应器主要是结合膜分离和生物反应器两者优点的水处理技术，该法使得系统性能更加完善。膜生物反应器主要是在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，提高印染废水的可生化性。膜生物反应器系统的出水水质满足了反渗透系统的进水水质要求，通过反渗透系统处理后，盐度和硬度的去除率分别达到了99.64%和99.62%，同时可进一步去除剩余的色度和COD，系统出水水质满足生产回用的要求。
（4）MBR—RO工艺。近年来，物化+生化+膜技术在印染废水分质处理中得到广泛应用，膜技术以膜生物反应器（MBR）+反渗透（RO）为核心工艺，RO产水能直接回用于印染工艺。反渗透双膜工艺流程如图10-14所示。
①分质处理。印染废水按污染程度分为低浓度废水和高浓度废水。高浓度废水收集后先经过酸析，再通过板框压滤机过滤，除去主要污染物（对苯二甲酸）。滤液pH=2～3，送入低浓度废水pH调节池与低浓度废水综合处理；泥饼主要含对苯二甲酸，可回收利用。
②物化预处理。处理后的高浓度废水与低浓度废水汇集到调节池，由泵提升至pH调整池，通过投加硫酸将pH调至混凝反应所需的最佳状态，在混凝反应池内投加PAC（聚合FeCl3）和PAM（聚丙烯酰胺）进行混凝反应。混凝反应池出水自流进入浅层气浮池，在气浮池内进行泥水分离，出水自流进入中间水池，污泥进到浓缩池进一步处理。
③生化处理。经过物化预处理后的废水由中间水池提升泵提升至冷却塔，将水温降至35°C以下。冷却塔出水进入水解酸化池，在厌氧菌和兼性菌的作用下，废水中的高分子有机物被降解成易生化的小分子有机物，以提高废水的可生化性。水解酸化池出水自流进入接触氧化池，接触氧化池内安装有弹性填料，在填料上附着生长的生物膜，可降解水中有机物。
图10-14 反渗透双膜工艺流程图
④MBR系统。膜生物反应器（MBR）是高效膜分离技术与活性污泥相结合的新型污水处理技术，超滤膜是实现膜分离作用的核心部件。一方面，膜截留了反应池中的微生物，使活性污泥浓度大幅增加；另一方面，由于膜的过滤精度高，可提高出水水质，降低出水浊度，保障RO系统稳定运行。
⑤RO系统。MBR出水直接经过输送泵送入RO系统，大幅降低水的电导率、硬度等指标。RO产水直接回用于印染工艺，浓水进入污水处理厂进一步处理。
以MBR—RO为核心的“物化+生化+双膜法”工艺对印染废水COD、氨氮、浊度、色度、电导率都有很好的去除效果，RO系统出水水质满足印染工艺回用要求，RO浓水满足国家排放标准。该工艺可节约新鲜水，同时减少废水排放量，实现了水资源的高效利用，低了企业的生产成本，有利于企业的可持续发展。
三、印染废水物理—生物—膜分离联合回用技术
1.水解酸化+A/O+UF+RO工艺
嘉兴市某园区印染企业主要从事纺织面料的染整加工和销售。产品中浅色布产品约占30%，深色布产品约占70%，部分产品需碱减量处理，约占10%。按照《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB 4287—2012）和《浙江省印染行业淘汰落后整治提升方案》关于废水回用水要求，该公司在车间生产工艺段即对废水进行高、低浓度分质收集，并投资建设了碱减量废水酸析处理工程、高浓度废水处理纳管工程和低浓度废水处理及回用工程。改善后的回水处理工艺流程如图10-15所示。
废水处理工程以混凝+水解酸化+A/O为核心工艺，中水回用工程采用浸没式超滤系统和反渗透系统；超滤+反渗透（RO）系统去除废水中的无机盐、硬度和有机物等污染物，确保回用水达到设计要求。反渗透系统脱盐率在90%以上。
图10-15 水解酸化+A/O+UF+RO工艺流程图
改善回水处理工艺后，RO出水COD=15mg/L、色度=3倍，SS=1mg/L，系统去除率分别达96.7%、96.3%和99.8%，各指标都低于设计回用标准。回用率53%，年节约用水24万t，年减少支出150万余元。
2.膜+冷冻结晶+MVR技术
随着印染废水排放要求日趋严格，传统的生化处理达标排放已很难满足要求，近年来以膜生物反应器、双膜法（超滤+反渗透）为主的印染废水中水回用技术已得到广泛应用。但中水回用技术也存在着缺点，如膜单元产生的高盐、高有机物浓水难以处理等。因此在中水回用技术基础上开发的“零排放”技术应运而生。
以江苏某印染企业印染废水生化二级出水为对象，探讨以膜+冷冻结晶+MVR集成技术对生化二级出水进行深度处理，回收Na2SO4·10H2O（芒硝）的“零排放”工艺的可行性。
以超滤+反渗透+纳滤+冷冻结晶+蒸发结晶为核心工艺，生化出水加药除硬后经多介质、超滤系统去除悬浮物及固体杂质，超滤清水利用树脂进一步除硬后经一段反渗透系统浓缩，反渗透清水回用，反渗透浓水经高压纳滤浓缩分盐，高压纳滤浓水经冷冻结晶获得硫酸钠产品，高压纳滤清水进入二段反渗透系统，二段反渗透清水回用，浓水经蝶管式反渗透工艺（DTRO）继续浓缩，DTRO清水回用，浓水经蒸发结晶获得杂盐。实验工艺流程如图10-16所示。
图10-16 膜+冷冻结晶+MVR工艺流程图
一段反渗透采用陶氏BW膜，二段反渗透采用SW膜，NF膜采用高压纳滤膜，高压反渗透膜采用DTRO膜。COD=0.52mg/L，色度为0，pH=8.25，电导率为410μS/cm、硬度为0.57mg/L，Fe2+/3+质量浓度为0，6项指标均达到设计的回用水水质要求，整个系统回用率98%。
复习指导
1.内容概览
本章主要讲授染整废水处理厂的设计程序、设计内容、工艺流程的确定等内容。
2.学习要求
通过本章学习，重点掌握废水处理厂设计的三个阶段，废水处理厂的设计内容、原则，确定废水处理厂工艺流程的依据等。
思考题
1.废水处理厂设计通常包括哪几个步骤？各自的主要任务是什么？
2.规划废水处理厂时需要考虑哪些因素？收集哪些资料？
3.废水处理厂在选址时，应遵循哪些原则？
4.进行废水处理厂平面和工程设计时，应考虑哪些因素？
5.进行废水处理厂处理工艺流程的选择时，需要注意哪些问题？
参考文献
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【注释】
[1]UV254，即水中一些有机物在254μm波长紫外光下的吸光度。
