毕业论文开题报告环境工程厌氧-好氧生物转盘法处理2500m3/d 印染废水工艺设计一、选题的背景、意义1．1 我国印染废水排放的现状20世纪90年代以来，我国经济高速发展，人民生活水平不断提高，但是环境污染问题并未得到有效控制，在有些地区反而呈现加重的趋势。
据报道，我国每年污水的排放量约为3.91010⨯t,其中工业废水占51%，并以1%的速率逐年递增。
随着工业化进程的不断深入，全球性环境污染日益破坏着地球生物圈几亿年来的所形成的生态环境，并对人类自身的生存环境构成了严重威胁。
由于逐年加重的环境压力，世界各国纷纷制定各自的环境保护法律、法规和采取不同的措施，我国政府对环境问题也给予以高度重视，并向国际社会全球性环境保护公约做出了自己的承诺。
我国是纺织印染的第一大国，而纺织印染行业又是工业废水排放的大户，约占整个工业废水排放量的35%。
据不完全统计，我国印染废水排放量约为每天66104103⨯-⨯m 3，印染厂每加工100m 织物，会产生3~5t 废水，故此而造成的生态破坏及经济损失是不可估量的，因而要实现印染行业的可持续发展，必须首先解决印染行业的污染问题。
1.2 印染废水的特点及危害纺织印染工业废水的主要来源是印染废水，其废水的量大，色度高，成分复杂，废水中含有染料、浆料、助剂、纤维杂质及无机盐等染料结构中硝基和胺基化合物及铜、铬、锌、砷等重金属元素具有较大的生物毒性，严重污染环境，是目前我国较难处理的工业废水之一。
虽然我国印染废水的治理起步较早，但由于印染废水的复杂性和特殊性，目前还没有只用一种方法就能对印染废水中的有害物质进行完全的去除，一般均要用几种方法联合作用。
随着我国对环保工作的重视，近些年来对印染废水处理技术的研究取得了较大的发展。
印染废水一般具有污染物浓度高、种类多、含有毒有害成分及色度高等特点。
一般印染废水pH 值为6-10，CODCr 为400-1000mg/L ，BOD5为100-400mg/L ，SS 为100-200mg/L ，色度为100-400倍。
近年来由于化学纤维织物的发展，仿真丝的兴起和印染后整理技术的进步，使PV A浆料、人造丝碱解物(主要是邻苯二甲酸类物质)、新型助剂等难生化降解有机物大量进进印染废水，其CODCr浓度也由原来的数百mg/L上升到2000-3000mg/L以上，BOD5增大到800mg/L以上，pH值达11.5-12，从而使原有的生物处理系统CODCr往除率从70%下降到50%左右，甚至更低[1]。
印染废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。
沉于水底的有机物，会因厌氧分解而产生硫化氢等有害气体，恶化环境。
印染废水的色泽深，严重影响受纳水体外观。
造成水体有色的主要因素是染料。
目前全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%～20%的染料作为废物排出。
印染废水的色度尤为严重，用一般的生化法难以去除。
有色水体还会影响日光的透射，不利于水生物的生长[2]。
在使用化学氧化法去除色度时，虽然能使水溶性染料的发色基被破坏而褪色，但其残余物的影响仍然存在。
印染废水大部分偏碱性，进入农田，会使土地盐碱化；染色废水的硫酸盐在土壤的还原条件下可转化为硫化物，产生硫化氢。
印染废水若不经治理直接排故，将对地面水体产生严重影响，引起水体中生态系统的破坏和水体腐败，从而造成的生态破坏及经济损失是不可估量的，因而对于印染废水的治理是刻不容缓。
二、相关研究的最新成果及动态2.1 最新研究成果印染废水具有水量大、有机污染物浓度高、色度深、碱性大、水质变化大、成分复杂等特点,属较难处理的工业废水之一。
治理染料污染的常规处理技术包括絮凝，活性炭吸附法等物理化学方法及生物处理方法。
然而，絮凝和吸附处理，往往产生大量的有害固体和液体废物。
生物处理法运用各种微生物对有机染料的降解能力将其消耗掉。
然而，有些染料具有很强的抗氧化能力，并且在厌氧条件下，某些偶氮化合物被转化为无色但强致癌的的芳香胺。
最近，高级氧化技术(AOPs)以其强效的降解能力受到越来越多的关注。
过氧化氢、芬顿试剂(Fe2+/H2O2)和芬顿类试剂(Fe3+/H2O2,Co2+/H2O2和草酸盐-光-芬顿等)都可以用来处理印染废水[3]。
但这一方法会产生大量的离子污泥，这种污泥的再处理是一个相当昂贵的过程。
基于双氧水的高级氧化技术近年来又有新的发展，Meunier等人报道了利用Fe3+/Phthalocyan-ines/H2O2体系催化氧化芳香族污染物的研究情况，Collins等人最近发现了一种高价铁系化合物——Fe-TAML (四氨基大环配位体)催化剂，能够选择性氧化多种污染物，如氯化酚和其它芳香剂。
Lente 和Espenson总结了用双氧水作氧化剂的不同铁基催化剂。
总的来讲，上述催化剂大多用于单项反应，很可能造成二次污染，并容易因进水中的某种化合物的干扰而降低氧化效率[4]。
结合高效吸附技术和高级氧化技术的最新开创性成果,浙江理工大学丝纤维材料和加工技术研究实验室的陈文兴等人设计了一个高效的相传递-高级氧化技术体系。
首先,该体系选择了一个适当和有效的催化活性中心——钴酞菁的衍生物（CoPc），它被广泛用于多种工业作为颜料和新型光电材料，并已在多种氧化反应中研究了它的催化性能。
与其相类似的结构铁酞菁(Fepc)比较而言,copc更经济,也易于规模化组装，化学性质更稳定。
其次，选择纤维素纤维作为CoPc的载体，因为它对染料具有很高的物理化学的亲和性。
此外，纤维素是最丰富的有机聚合物,年产量高达1011-1012吨。
它还有很多突出的优点，如优良的力学性能，无毒，而且最重要的是生物可降解性。
2.2 目前使用的处理方法2.2.1 印染废水的物理处理方法（1）吸附法在物理处理方法中应用最多的是吸附法，吸附法适用低浓度印染废水的深度处理，具有费用低、脱色效果较好的特点，适合中小型印染厂废水的处理。
但应对吸附染料后的吸附剂再生及废吸附剂的后处理要引起重视，以减少二次污染。
阮晨等对活性炭吸附法去除印染工业废水色度进行了试验与研究，提出这种方法可以大幅度改善出水水质。
近年来国内外关于改性膨润土在废水处理中的研究报道也很多。
马凤国等合成CMC-g-CPAM 吸附剂。
Soma 等采用氧化铝微滤膜，对不溶性染料废水，膜的截留率高达98%。
但是膜分离技术由于浓差极化、膜污染及膜的价格交贵，更换频率较快，使处理成本较高，从而严重阻碍了膜分离技术的更大规模工业应用。
萃取技术则是利用不溶或难溶于水的溶剂将染料分子从水中萃取出来。
如:近年来发展较快的液膜技术，正是利用萃取技术萃取含染料废水中的染料物质。
2.2．2 印染废水的化学处理法（1）混凝法主要有混凝沉淀法和混凝气浮法，所采用的混凝剂多半以铝盐或铁盐为主，其中以碱式氯化铝(PAC)的架桥吸附性能较好，而以硫酸亚铁的价格为最低。
近年来，国外采用高分子混凝剂者日益增加，且有取代无机混凝剂之势，但在国内因价格原因，使用高分子混凝剂者还不多见。
据报道，弱阴离子性高分子混凝剂使用范围最广，若与硫酸铝合用，则可发挥更好的效果。
混凝法的主要优点是工艺流程简单、操作管理方便、设备投资省、占地面积少、对疏水性染料脱色效率很高；缺点是运行费用较高、泥渣量多且脱水困难、对亲水性染料处理效果差[5]。
（2）氧化法臭氧氧化法在国外应用较多，Zima S.V.等人总结出了印染废水臭氧脱色的数学模式。
研究表明，臭氧用量为0.886g/g染料时，淡褐色染料废水脱色率达80%；研究还发现，连续运转所需臭氧量高于间歇运行所需臭氧量，而反应器内安装隔板，可减少臭氧用量16.7% 。
因此，利用臭氧氧化脱色，宜设计成间歇运行的反应器，并可考虑在其中安装隔板。
臭氧氧化法对多数染料能获得良好的脱色效果，但对硫化、还原、涂料等不溶于水的染料脱色效果较差。
从国内外运行经验和结果看，该法脱色效果好，但耗电多，大规模推广应用有一定困难。
光氧化法处理印染废水脱色效率较高，但设备投资和电耗还有待进一步降低[6-7]。
2.2．3 印染废水的生物处理法70年代以来，国内对印染废水以生物处理为主，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、生物转盘等也有应用，生物流化床尚处于试验性应用阶段。
但由于生物对色度去除率不高，一般在50%左右，所以当出水色度要求较高时，需辅以物理或化学处理。
好氧生物处理对BOD去除效果明显，一般可达80%左右，但色度和COD去除率不高，尤其如PVA等化学浆料、表面活性剂、溶剂及匹布碱减量技术的广泛应用，不但使印染废水的COD 达到2000～3000mg/L，而且BOD/COD也由原来的0.4～0.5下降到0.2以下，单纯的好氧生物处理难度越来越大，出水难以达标；此外，好氧法的高运行费用及剩余污泥处理或处置问题历来是废水处理领域没有解决好的一个难题。
据资料报道，一般污泥处理或处置费用占整个污水厂费用的50%～70%(国外)，在国内也占40%左右。
由于上述原因，印染废水的厌氧生物处理技术开始受到人们的重视，探求高效、低耗、投资省的印染废水处理新技术已日显重要。
厌氧的主要处理构筑物是厌氧罐，Fukunaga N.等人对传统消化罐作了改造，在罐内装填固定微生物，主要是专性产碱杆菌属。
染料中的偶氮基因、三苯甲烷基因以及单氮基因聚合物，都能通过厌氧分解，通常在中温条件下进行(37℃)，水力停留时间6h，主要含甲基红染料的污水颜色能完全去除。
有研究表明厌氧处理丝绸印染废水，在HRT＝1.0～1.1d，COD 去除率74%～82%，脱色率分别为：黑色51%、紫红色94%、玫瑰红96%、茄紫30%、大红55%。
用UASB和管道厌氧消化器直接处理高浓度染料废水的中长期运行结果表明，废水中的色度和COD去除率分别稳定在80%和90%以上。
为了探求高效、低耗、低投资的印染废水处理新技术，近年来在厌氧法与好氧法的结合方面进行了大量的试验研究，获得了很大的成功。
此时与好氧法结合的厌氧处理已不是传统的厌氧消化，它的水力停留时间(HRT)一般为3～5h，只发生水解和酸化作用。
这一工艺流程的提出主要是针对印染废水中可生化性很差的一些高分子物质，期望它们在厌氧段发生水解、酸化，变成较小的分子，从而改善废水的可生化性，为好氧处理创造条件。
采用这一流程，较好地解决了PVA、染料的处理问题。
这一流程的另一大特点是，好氧段所产生的剩余污泥全部回流到厌氧段，厌氧段有较长的固体停留时间(SRT)，有利于污泥厌氧消化，从而显著降低了整个系统的剩余活性污泥量。
