水环境保护课设说明书

《水环境保护》课程设计报告书课题名称：受毛纺厂废水污染河流的防治工程设计
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指导老师：
一、课题名称：受毛纺厂废水污染河流的防治工程设计
二、课题概述及设计任务：
“水环境保护”是本专业必修的专业课之一，是一门实践性很强的课程，是紧密随着人类社会相继出现的环境问题而发展起来的新兴科学，因此此课程的课程设计，主要进行水环境评价与保护课程设计，通过课程设计，具体进行水环境质量现状评价和影响预测实例研究，在此基础上提出水环境保护措施。

课程设计可以巩固我们课堂所学内容，并将水环境评价与水环境保护的理论与环境问题的实践紧密结合起来，在课程设计过程中，要求我们既运用课堂所授的理论，又要查阅有关文献，上机，写出课程设计报告，使我们既能够巩固课堂理论知识，又培养出独立思考和分析问题的能力，可以为我们今后从事更高层次的科学研究打下一个坚实的基础。

此次课程设计的主要任务如下：
1、系统评价毛纺厂废水对水环境造成的影响；
2、设计一个污水处理流程来处理毛纺厂排出的废水；
3、对已受污染河流提出切合实际的治理方案；
三、设计原始资料及主要参数：
该厂是毛毯、毛线私营生产厂家，全厂500多人，产值1500多万元。

产生废水的车间生产为三班制，所采用的染料有酸性染料，酸性媒介染料，直接染料和少量硫化染料。

此外还使用元明粉，醋酸，纯碱等助剂。

企业生产的产品无一定规律，排放的废水中含有毛、染料、助剂、表面活性剂等有机物。

建设规模：
染色废水：750m3/d；洗线、洗毯、刺绣车间废水：400 m3/d；经建设方确认，本设计规模按日最大处理水量：1250 m3/d（包括处理站自用水排水量）。

设计原水水质指标：
=340mg/L；SS=540mg/L；
染色废水：CODcr=1495mg/L；BOD
5
S2-=1.35-2.16mg/L；PH=3.7-8.62；色度=300倍
=300mg/L；SS=200mg/L
洗线、洗毯、刺绣车间废水：CODcr=480mg/L；BOD
5
S2-=1.2mg/L；PH=3.7-8.62；色度=50倍
四、设计内容：
1．污染源调查与评价：
河流主要的污染源为毛纺厂排出的污水，其次还有附近居民的生活污水及生活垃圾及农业废水。

2．水环境质量现状调查与评价
大量超过水体容量和自净能力的污染物存在于水中，水质低劣，水中溶解氧浓度降低甚至为0，河流出现黑臭、富营养化现象，河水透明度很低，鱼虾等水生物种类锐减甚至绝迹，水体原有的功能衰退甚至丧失，水体的生态平衡被严重破坏，水域附近居民的身体健康受到威胁。

3．设计污水处理方案
3.1确定污水处理方案的原则
a.确定污水处理方案的原则：
1．污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；
2．污水处理站的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；
3.为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；
4.污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水；
5.提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；
6.查阅相关的资料确定其方案。

b.最佳的处理方案要体现以下优点：
1.保证处理效果，运行稳定；
2.基建投资省，耗能低，运行费用低；
3.占地面积小，泥量少，管理方便。

3.2污水处理方案的确定
根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达到的标准，本节对其处理工艺流程进行方案筛选，最终选择了生物接触氧化法进行污水处理方案的设计。

通过此处理可满足国家二级排放标准。

表一为毛纺厂废水指标及排放标准一览表
表一：水质指标及排放标准一览表
3.3 污水处理工艺流程方案介绍
3.3.1 工艺流程
根据该厂废水水质特性，我们设计了如下工艺流程，见图1
该工艺首端设置粗细格栅，以截留来水中的大块悬浮物和纤维物质，为节约投资，充分利用了原有的物化处理系统，车间废水经筛网滤池后进一步去除漂浮物及纱线，以防水泵堵塞。

然后进入调节池进行水量的调节和水质的均化。

池首设有PH检测仪及自动加酸装置，PH>11. 5时加酸中和，同时接纳厂区生活污水及回流污泥;池底设穿孔管曝气，进行预曝气氧化或吹脱硫化物，并使酸、碱、
生活污水及回流污泥充分混合，保证进入水解酸化池的废水营养全面而且PH值在7 ~10之间，即满足后续处理单元中微生物进行正常生命活动所必需的生化条件。

调节池出水经潜污泵提升至厌氧池，水解酸化后再进入接触化池，在此降解绝人部分的有机物和色度。

厌氧池及好氧池内均挂半软性组合填料，为微生物提供栖息的场所。

接触氧化池采用罗茨鼓风机和微孔曝气器供气，其出水携带的生物污泥经预池沉淀后，再经污泥泵连续回流至预曝气调节池。

预沉淀出水流入_沉池，通过投加PAC和PAM进一步去除残余的悬浮物和部分色度。

二沉池出水进入氧化脱色池，通过投加NaC10溶液氧化脱色。

沉淀池污泥经浓缩后去板框压滤机脱水干化处理。

3.3.2 工艺特点及分析
3. 1调节预曝气
染色时，由于硫化染料上色力较低，染色废水中残余的燃料及硫化碱助剂含量较高，硫化物对微生物具有很强的抑制和毒害作用，从而使处理池运行效率降低。

同时硫化碱是强还原剂，若进入接触氧化池则人量耗氧，可使池内溶解氧急剧下降团。

因此，采用预曝气能有效地将硫化物氧化或吹脱去除，而且预曝气还可对来水进行水质水量的均衡调节，尤其是避免短时间内大流量、高浓度有机废水对处理系统的冲击，为后续处理单元提供一个平稳的运行条件。

3. 2水解酸化
印染废水可生化处理性差的原因主要是慢速生物降解有机物和难生物降解有机物所占的比例较高。

一般好氧生物处理对色度和难降解有机物的去除率不高，主要是因为某些染料、中间产物和添加剂在单纯的好氧条件下分子结构很难破t坏,生物降解半衰期很长。

虽然投加化学药剂和生物曝气法相结合能增加其对色度和难降解有机物的去除能力，但运行费用较高。

而在厌氧条件下，通过厌氧菌的水解胞外酶的作用，可使长链大分子有机物断裂为短链小分子有机物，不溶性有机物水解为溶解性有机物，从而破坏染料分子的发色基团并降低色度，提高
废水的可生化性，减轻后续处理负荷川。

即使不能直接降低色度，由于分子结构或发色基团已发生改变，也能使其在好氧条件下较容易被降解。

通过酸化池，将其控制在酸化水解阶段，可代谢生成简单的丁酸、乙酸和甲酸等有机酸以及醇类、醛类、氨及少量二氧化碳、氢气等，而且池内可不安装复杂的配水和水流整流及集气装置，进水不需预先调节水质、水量和水温。

同时水解产生的有机酸可以有效地中和部分碱度，将PH值降低至10. 5以下，这样就省去了加酸调PH值的麻烦。

池内装有半软性生物填料，能够维持较高的生物密度，保证生化处理的高效性和稳定性。

3. 3分步沉淀
在接触氧化池的末端设一预沉池，将生化污泥和物化污泥分步沉淀。

这样两种不同性质的污泥在一定程度上可分开，互不混杂，有利于生化污泥的回流和物化污泥的浓缩脱水，同时增加了回流污泥中的生物量。

生物接触氧化池则无须污泥回流即能达到较好的处理效果，而且不会发生污泥膨胀。

3. 4污泥搅拌
很多设计中对于厌氧池搅拌未予重视，导致厌氧池污泥大量沉于池底，污泥与废水不能充分接触反应，厌氧效果较差，脱色不明显。

为了改善厌氧池混合搅拌效果，增加污泥与污水之间的接触吸附机会，提高降解能力，在池底采用多点脉冲布水，通过水力搅拌，使泥、水充分混合，强化生化处理的效果。

同时，本工程还采取了厌氧污泥内部自身循环的措施，设污泥回流泵每天定时开启(一般为三次，每次15min,可根据具体情况调整)，将厌氧池后段
污泥抽至前段进行混合搅拌。

这样，在增加泥水接触的同时，又可避免污泥在池底的沉积，大大增加了运行的灵活性，保证了处理效果。

3. 5氧化脱色
经过生化和沉淀处理后，PH、CODcr 、SS一般能达到排放标准，而色度常有超标现象。

为进一步提高处理效果，增加了氯氧化脱色池做进一步处理，以保证色度降到40倍以下，达到排放标准。

以NaClO作为脱色剂能够达到较好的脱色效果。

4．对已受污染河流提出切合实际的治理方案
河流治理与修复技术主要为物理、化学、生物修复技术三大类；物理技术包括人工曝气、引水冲污、底泥疏浚;化学技术包括化学除藻、重金属固定;生物修复技术包括微生物强化、植物强化、生物膜法。

1、物理技术
1.1人工曝气技术
人工曝气复氧技术是根据受污染河流缺氧的特点，人工向水体中充入空气或氧气，加速水体复氧过程，以提高水体溶解氧水平，恢复和增强水体中好氧微生物活性，使水体中污染物得以净化，从而改善河流的水质。

人工曝气通过物理吸
附、生物吸收和生物降解等作用以及各类微生物和水生生物之间功能上的协同作用去除污染物，并形成食物链去除有机物。

1. 2引水冲污
引水冲污是引清洁的江河水对河涌进行冲刷，提高河涌水的白净能力，缓解河涌水质污染状况。

引水冲污过程主要通过河闸和抽水泵房等水利枢纽工程来实现，让上游清洁的外江水源往下游流动，形成“换水”。

引水冲污是一种切实可行的治理河涌污染的有效措施。

引清洁的外江水稀释，可以迅速地消除河涌的黑臭，改善水质污染状况，同时也可以降低流到外江的污染带造成的局部污染。

1.3底泥疏浚
底泥的污染释放对水体影响极大，尤其是当河水水质较好时，底泥污染释放速率也会提高。

当水动力条件增强时，底泥易获得启动流速而起伏，另外也易使底泥消耗大量DO。

底泥疏浚分为工程疏浚和环保疏浚:工程疏浚主要为某种工程需要如疏通航道、增容等将河道中的岩石、砂砾、砂、泥浆和粘土等物质从河道底部清除出去，疏挖底泥厚度一般为几米至几十米，对底泥进行泥水分离后，一般堆置;环保疏浚除清除水体污染底泥外，还要求为水生生态系统的恢复创造条件，因而具有更高的要求，根据底泥的污染分布状况，疏挖底泥厚度一般小于1米，对于底泥，根据泥、水的污染性质进行特殊处理，同时，疏浚过程中要尽可能避免底泥悬浮和细颗粒物质的扩散。

底泥疏浚因能将污染底泥永久性去除，因而被较多用于湖泊和小型河流。

在我国，这一措施甚至已成了与生态修复相提并论的治理手段。

然而，底泥疏浚技术并不一定能从根本上使水环境得到改善。

此外，疏浚河道的缺点:一是工程量大，耗资巨大;二是疏浚河道工程的环境后效存在很大的不确定性。

2、化学技术
2.1化学除藻
化学除藻是目前国内外使用最多、也是最为成熟的杀藻技术。

因其发展史较长，所以技术相对比较完善。

主要采用絮凝、抑制、杀藻和综合等方法。

(1)絮凝
絮凝沉降法具有操作和维修方便效果好等特点，可用于含大量悬浮物、藻类水的处理。

对受污染的水体可取得较好的净化效果，但基建费用和药剂成本较高，沉淀的污泥会伴生二次污染，通常协同其它工艺作为景观水的预处理措施。

聚氯化铝(PAC)和酪蛋白絮凝泡沫分离法回收去除微细藻类。

其最佳的药剂注入条件是，PAC添加浓度5mg/L,急速搅拌时问3min,酪蛋白添加浓度15mg/L,Ph7~8。

此法无污染，适合于藻类的回收去除工艺。

(2)抑制
纳米级Ti02:是很好的藻类抑制剂，其表观为可吸附并抑制单细胞原核蓝藻
铜绿微囊藻大型变种的生长。

从生理上分析纳米级Ti02:具有促进藻内O2的产生、抑制包括SOD , CAT在内的抗氧化酶系与总抗氧化能力，最终表现在藻体可溶性蛋白含量下降、脂质氢过氧化物含量积累的增加，生命力降低。

(3)杀藻
杀藻常用的药剂有硫酸铜、漂白粉、明矶、聚铝和硫酸亚铁等。

采用硫酸铜及改变水的pH值可以达到去除水中藻类、降低甚至消除水腥味的效果，并且比单独投放硫酸铜要好。

由于硫酸铜对鱼类有毒性，不宜用于有鱼类的湖水。

2. 2重金属固定
河流底泥中的重金属在一定条件下会以离了态或某种结合态进入水体，调高pH值可将重金属结合在底泥中，抑制重金属的释放。

在较高pH值环境下，重金属形成硅酸盐、碳酸盐、氢氧化物等难溶性沉淀物。

余光伟等试验得出:投加石灰调节pH值至8~9，上覆水体中重金属去除率达到85%一98%，底泥重金属得到较好稳定。

加入碱性物质可以抑制重金属以溶解态进入水体，但施用量不应太多，否则会对水生生态系统产生不良的影响。

投加化学试剂，目的是为了提高水体的白净功能，但有时化学试剂的投加会产生长期的负面效应，而且化学方法是将污染物从水相转移到另一种物相，污染物的物态虽然改变，但并未从根本上消除污染物。

3、生物修复技术
3.1微生物强化
微生物修复技术是在人为优化的条件下，利用白然环境中生息的微生物或人为投加的特效微生物的生命代谢活动，来分解水体中的污染物，修复受污染的环境。

微生物对物质进行各种转化作用的生理学基础是其新陈代谢活动，即分解代谢和合成代谢。

在新陈代谢过程中，微生物使各种物质经历了种种复杂的转化。

微生物在生物修复中起着主导作用。

早期的生物修复主要是利用微生物降解和转化环境中的有机污染物质。

可以用于生物修复的微生物有很多，包括细菌、真菌及原生动物等。

3. 2植物强化
植物修复技术是以植物忍耐和超量积累某种或某些化学元素的理论为基础，直接利用有生命的绿色植物及与其共存微生物体系，清除或降低环境污染物的一项新兴技术。

近年来的研究表明，植物修复是一种比微生物修复更经济，更适于现场操作的去除环境污染物的技术，利用适当的植物不仅可去除环境中的有机污染物，还可去除环境中的重金属和放射性元素。

植物对污染物可通过根系吸收，也可以直接经茎、叶等器官的体表吸收，吸收到体内的有机物，如酚、氰等可以直接降解，重金属、有机氯农药，如DDT、六六六等难降解物质，可贮存在植物体内，甚至达到很高的浓度时，植物仍不会受害。

另外，水生植物通过遮光、对营养物的竞争和根系分泌的克藻物质达到抑制藻类生长、防止水华的作用，常用于水体修复的植物有凤眼莲(即水葫芦)、芦苇、香蒲、喜旱莲子草、水芹、浮萍、菱、菖蒲等。

植物修复技术具有利用太阳能、安全、成本低、生态协调及环境美化功能等特点，常常也被称之为“绿色修复”。

利用植物修复被污染的环境必须具备:①高效降解有机污染物、耐受或超富集重金属污染物的植物材料，②获得最佳修复效果的理论知识及实际操作关键技术。

采用水生植物净化水体也应注意一些问题:主要是某些水生植物繁殖速度太快，当打捞速度跟不上生长速度时，易使大面积水面受水生植物覆盖，降低水体白净能力，并且未打捞的水生植物腐烂物还会对水体形成二次污染。

3. 3生物膜法
生物膜法净化河流的实质是对天然河流中所发生的生物过程的一种强化，把天然过程改变成为天然与人工过程的结合体。

它根据天然河床上附着的生物膜的净化作用和过滤作用，人工填充滤料或载体，供细菌生长，形成生物膜。

当污染的河水经过生物膜时，污水和滤料或载体上附着生长的菌胶团接触。

菌胶团表面由于细菌和胞外聚合物的作用，絮凝或吸附了水中的有机物，与污水中的有机物浓度形成一种动态的平衡，这使菌胶团表面既附有大量的活性细菌，又有适宜细菌繁殖的较高浓度的有机物。

由于这种有利条件，菌胶团表层的细菌迅速繁殖，很快消耗水中有机物，这时污染河水中的有机物大部分被去除，水质也得到了改善。

研究表明:生物膜法对河道水体中的COD,NH4+等都有较高的去除率。

综上所述，物理、化学和生物修复技术各有短长，我们应该针对河道具体特点、区域的具体情况，从中选用适合河道污染治理与资源化及生态修复的技术。

5．制定相应的综合防治措施
河流作为地区经济发展的重要水源，在治理过程中必须从系统论的思想出发，综合考虑截污，控制新增污染源，建设污水厂，底泥疏浚，建设水体人工复氧系统，推广使用生物生态技术等各种治理措施并将其相互配合，使城市河道的水质得以改善，使我们赖以生存的水资源逐步恢复健康。

具体措施如下：
5.1 控制河流的污染源
河流的污染源主要有毛纺厂污水和农业、生活污水，我们只有控制了污染的源头才能更好的控制河流的污染，首先要从审批程序上严格控制新污染源，对工艺不符合要求的工厂要求限期整改甚至关闭对已有的污染源要做好常规性监督，及时掌握企业废水处理设施的运行是否正常，了解企业废水处理效果是否达标，是否存在偷排漏排的现象，将城市生活污水、工业废水统纳污污水厂进行处理，减少污水直排进入河道。

5.2 改善毛纺厂的污水处理技术
采用新型的生物接触氧化法，合理设计污水处理线路及工艺，较少成本，并最大化的处理污水，以及实现污水的循环利用，使污水达标排放并对河流的危害
降至最低。

5.3 对已污染的河流进行综合治理
采用人工曝气、引水冲污、底泥疏浚、微生物、植物修复技术等生态修复技术对已污染的河流进行治理，使其原有的水功能恢复，使水质变好，适合人类生活或饮用。

5.4 加强环保宣传及教育
在该地加强环保宣传及教育，使人人树立一个环保理念，自觉环保并监督有危害环境的行为，及时发现并举报，使其改正，从源头上杜绝污染。

需要强调的是，与此同时，加强环保部门的执法力度是必不可少的，只有采取相应的措施并有力的执行，这些污染环境的行为才会制止，环境才能得到改善。

五、心得体会：
通过这次课程设计我对书本上的知识有了更深的认识。

加强了对水环境的认识，更加强了对水环境保护的认识。

做完了这次课程设计后，我对水环境质量评价的内容以及有了更深的了解，并且了解了治理河流污染的各种河流治理与生态修复技术。

通过这次课程设计使我对受毛纺厂废水污染的河流的防治工程设计有了更系统，更整体的了解，由此类比，使我对受其他污染的河流的防治工程设计步骤有了一个大概的轮廓，使我受益良多。