铁路洗涤废水处理及回用工程设计.doc

铁路洗涤废水处理及回用工程设计 目前铁路洗涤废水的处理及回用尚未普遍进行，而铁路列车段(客运段)洗涤工厂是全路排放洗涤废水最为集中的单位，且排放量大，具备进行处理及回用的条件。结合北京铁路西客站工程列车段洗涤工厂的洗涤废水进行处理及回用工程的设计，为使其更加符合实际，先以天津铁路客运段洗涤工厂的洗涤废水作为类比试验原水。1 铁路洗涤废水的特点铁路洗涤工厂主要洗涤列车卧具、窗帘、餐车台布等物品，洗涤量约为8 00022 000件/d，洗涤用水量约为100600 m3/d。因受洗涤物品数量多少、污秽程度高低及所采用洗涤剂种类不同等诸多因素的影响，废水性状较为复杂。由于目前尚无比较全面的洗涤废水水质资料，故委托北京、天津、沈阳等地的卫生防疫站或环境监测站对当地的洗涤废水进行了水质检验，其水质情况见表1。调查中可见，由于员工未严格按操作规范、制度作业，有时仅凭经验掌握投加的洗涤剂用量，因而造成水质指标波动范围较大。表1 北京、天津、沈阳等地铁路洗涤工厂水质情况检测项目pH值SS(mg/L) CODCr(mg/L) BOD5(mg/L)LAS(mg/L)油(mg/L)总磷(mg/L)可溶总磷(mg/L)范围8.512.511549637.252013.091771.9978.92.6510.37.90.195.2平均值141.6307.890.833.722.22.440.942 工艺的选择根据原水水质及处理后水质要求，初步选定物化处理及生化加物化处理两种工艺流程进行比较，具体流程如下： 生化加物化处理流程：根据原水水质检测情况可以得知，一般情况下BOD5/COD30%，较难生化。若采用生化法，还需补充生活污水以增强生化效果，这样处理后的水回用于洗车及洗涤卧具等，在思想上不易被使用单位所接受。另外，废水经生物处理后，可达到排放标准，若要回用，还需进行物化处理，处理流程复杂，占地面积大，基建费用高。再者，生化法对操作管理水平要求高，物化处理运行管理较为简便易行，并且在对负荷变化及间歇运行的适应性等方面，比生化法稍好。鉴于上述几方面原因，拟定采用物化处理法，并进行小型试验进一步加以论证。3 比较试验3.1 原水水质检测以天津站客运段洗涤工厂的洗涤废水作为试验原水。采用的洗涤剂为：玉洁牌洗衣粉、洗特灵、火碱。经天津铁路卫生防疫站检测，原水水质指标见表2。表2 天津站客运段洗涤废水水质检测表检测项目pH值SS(mg/L) BOD5(mg/L)COD(mg/L) 油(mg/L)LAS(mg/L)总磷(mg/L)色度（倍） 水质浓度11.6419791.73973048.710.2553.2 试验内容废水处理中最常用的混凝剂有碱式氯化铝和硫酸铝。碱式氯化铝的pH值适应范围较广，对温度的适应性强，反应时间短，净化效率高，出水浊度和色度低，耗药量少。根据天津市外贸地毯厂的经验，一般碱式氯化铝的投加量为硫酸铝的1/3，虽然碱式氯化铝的价格高，但由于药耗少，故总的成本降低了。小试取等量原水，分别投加等量的碱式氯化铝及硫酸铝，搅拌后静沉，经观察及检验处理后水质得出结论，碱式氯化铝比硫酸铝处理效果好，絮凝体密实，沉降速度快。故选定碱式氯化铝继续进行下一步的混凝沉淀、过滤及气浮、过滤试验： 碱式氯化铝(Al2O3含量为27%29%)投加量分别为50、100、150、200 mg/L。 混凝沉淀时间为1 h，气浮时间为20 min。气浮为静态气浮(不进水，不出水)，气浮池尺寸为500 mm200 mm400 mm。 过滤用砂为石英砂，粒径为0.51.2 mm，质量体积为2.65 g/cm3，置于直径为50 mm的玻璃过滤管中，石英砂层高为600 mm，过滤水头为100 mm。经测定，滤速为9 m/h。3.3 试验结果不同投药量下，废水分别经混凝沉淀、气浮、过滤处理后，各项水质指标及去除率详见表3(混凝剂为碱式氯化铝)。表3处理后水质处理方法投药量（mg/L） CODSS油LAS总磷水质（mg/L） 去除率（%） 水质（mg/L） 去除率（%） 水质（mg/L） 去除率（%） 水质（mg/L） 去除率（%） 水质（mg/L） 去除率（%） 原水3971943048.710.2556.0混凝沉淀50362.48.711839.23.588.335.726.70.1174.410030024.49352.13.189.726.8644.90.06488.8150217.245.34477.31.296.017.863.50.02890.4200186.453.16069.12.890.731.50.02491.6沉淀后过滤15021944.84079.40.698.018.861.40.02191.36200172.256.66.096.60.498.717.863.50.02165.0气浮5031819.95.183.035.827.00.08765.0100184.454.03184.04.884.013.373.00.02988.015011661.17.068.21.491.59.9270.30.02588.120088.670.33.086.41.988.47.6177.20.02578.1气浮后过滤5031021.99053.63.389.032.433.50.05777.2100163.258.91592.32.093.310.678.20.01693.615088.270.41.095.58.2275.40.02588.020040.886.32.090.97.2978.20.02588.0试验结果表明，混凝气浮比混凝沉淀处理效果好，节省药剂。因此，采用混凝气浮、过滤工艺处理废水是可行的，处理后的水质基本上能够达到回用标准。4 工艺设计4.1 设计内容本设计为北京铁路西客站列车段洗涤工厂洗涤废水处理及回用工程，处理水量为500 m3/d，污水经处理达到排放标准后部分排放，剩余部分经进一步处理后回用，回用量约为340 m3/d。4.2 设计原水水质pH:810，COD：300400 mg/L,油：2040 mg/L，SS：50100 mg/L，LAS：2040 mg/L，总磷：1 mg/L。4.3 处理后水质标准排放标准：符合北京市水污染物排入下水道的A级标准。回用水标准：根据国内外相关回用水水质标准，确定设计回用水水质标准如表4。表4回用水水质标准项目标准色度（倍）30SS(mg/L)10pH6.59.0COD(mg/L)50BOD5(mg/L)10LAS(mg/L)24.4 工艺流程工艺流程见图1。4.5 设计参数主要处理构筑物设计参数见表5。表5 主要处理构筑物设计参数处理构筑物、设备设计参数调节沉淀池容积200m3两级气浮设备共两套。每套处理能力为25m3/h，两级总停留时间为50min，溶气水回流比为50% 中间水池容积50m3 压力滤罩直径为1.6m,过滤面积为2.0m2,滤速为8m/h填石英砂、无烟煤双层滤料，反冲洗强度为18L/(ms)回用水池容积100m3全自动给水机最大供水能力为37.5m3/h消毒设备二氧化氯消毒器，产气量为50g/h5 效益分析 年运营费估算经测算，年运营费总计为139 554.6元。处理成本为0.76元/m3。 回用水经济效益分析节约水费：340 m3/d0.80元/m3272元/d。节约排污费：3400.2481.6元/d。全年节约费用：(272+81.6-34.3)365116 544.5元/a。 环境效益分析北京西站列车段洗涤废水经处理后回用，不仅节省水资源，而且可减少向城市排水系统排放废水12.4104m3/a。铁系高分子絮凝剂的合成方法 聚合铁是一种由铁盐预制的中间水解产物，属于水溶性无机高分子物质，溶于水后产生大量的高电荷聚合阳离子，如2()3+3、2()4+2、3()5+4等羟基桥联形成的各级多核络合铁离子。因此具有很强的中和悬浮颗粒上的电荷能力，使之脱稳并生成较大颗粒的絮凝体，同时也因其具有很大的比表面积和很强的吸附能力，对污水中乳化油有良好的破乳效果，对重金属、臭味和色素也有较强的吸附能力，使用时显示出其独特的优越性，因此它的应用广泛。 铁系高分子絮凝剂开发最早的国家是日本，1976年日本就有专利申请。到了80年代，日本的古河矿业公司和日铁矿业公司分别建起了年产万吨的工业生产装置。此后相继有前苏联、美国、德国等许多国家申请了专利。国内开发铁系高分子絮凝剂最早的是化工部天津化工研究院。他们开发了聚合硫酸铁()，以后又有沈阳化工学院、上海冶金设计研究院、冶金环保研究所等也开发成功了铁系高分子絮凝剂。现就聚合铁盐的合成方法进行概述。1 单组分型铁系高分子絮凝剂的合成方法1.1 聚合硫酸铁()的合成方法聚合硫酸铁又称碱式硫酸铁，它是一种高效新型水处理剂，广泛用于饮用水、工业废水、城市污水的处理。聚铁与传统的三氯化铁、硫酸铁等净水剂相比，有以下优点：（1）具有优良的凝聚性能，絮凝体形成速度快，密集器质量大，沉降速度快，尤其对低温低浊水有优良的处理效果。（2）适用水体范围广。（3）具有较强的去除水中、及重金属离子的能力，并有脱色、脱臭、脱水、脱油等功效，残留的铁离子少。（4）使用时，腐蚀小。其制备方法很多，按其原料来源大致可分为以下几种：1.1.1 利用钛白粉生产中的副产物生产在用硫酸法生产钛白粉(2)的过程中有副产物FeSO4生成。将酸性溶液中的FeSO4，在催化下，用空气氧化成三价铁离子，然后与NaOH中和，调整碱化度，使其发生聚合反应，可得到盐基度为65.85%的，其反应式为：2FeSO4+NO2+H2SO4=Fe2(SO4)3+NO+H2O2NO+O2=2NO2m Fe2(SO4)3+mn(OH)=Fe2(OH)2(SO4)3-n/2m 其中n2，m101.1.2 以工业硫酸废液为原料生产以工业硫酸废液为原料，亚硝酸钠为催化剂，按硫酸：硫酸亚铁为(0.30.5)1的原料配比，在密闭的容器中，通入纯氧(氧压0.150.3)，于5590条件下反应1.52.0，即制得了。该过程采用纯氧，大大降低了亚硝酸钠的用量，缩短了反应时间。其反应式为：2FeSO4+ H2SO4+ O2= Fe2(SO4)3+2OHmFe2(SO4)3+mn(OH) =Fe2(OH)2(SO4)3-n/2m 其中n2，m101.1.3 以磁铁矿、菱铁矿为原料生产将磁铁矿粉碎成一定粒度的粉末，按磁铁矿粉：硫酸为14的比例，加水搅拌反应24，在100103聚合1.52.5，制得液体的。在此液体中，加入0.5%0.8%(/)的氯酸钾作为氧化剂进行反应0.51，然后在120浓缩，可得到固体的产品。以菱铁矿生产时，首先将菱铁矿粉碎成37的块状，然后加入水硫酸硝酸配比为100153的混酸，反应温度为1840，反应48，就可得到。1.1.4 由3+化合物直接生产以23为原料，使23和稀硫酸(浓度20%)在90120，压力0.3下反应15就制得；或使34与40%24加热就会合成出Fe2(OH)2(SO4)3-n/2m，其盐基度由24的用量控制。1.1.5 直接以硫酸亚铁为原料生产以FeSO4为原料，亚硝酸钠为催化剂，在反应温度为2070、压力为490.3的条件下，直接合成。但此法的亚硝酸钠消耗量大，反应中有2毒气放出，并且氧化时间长达17。后来有人对催化剂进行了改进，以H2O2为氧化剂，按FeSO4：H2O2为(1820)1配成氧化液，使氧化时间缩短为612。1.2 聚合氯化铁()的生产方法在三氯化铁溶液中逐滴加入溶液，控制碱化度在11%左右，可制得较纯净的聚合氯化铁。工业上采用盐酸处理废钢渣，浸出液在3作催化剂的条件下，通氧气氧化，控制碱化度在11%左右，可制得聚合氯化铁。另外，一种简便的方法就是在70处理 3溶液就使3溶液聚合。也可以在1内把3悬浊液添加到3和四聚磷酸钠的混合溶液中，就得到稳定的聚合氯化铁溶液。1.3 聚合氯化硫酸铁()的生产方法1.3.1 以次氯酸钠为氧化剂的合成方法以硫酸亚铁为原料，比例大约为：原料23%64%，水15%20%，催化剂2%8%，次氯酸钠为氧化剂，充分搅拌反应12，待静止熟化后进行过滤，即制得了聚合氯化硫酸铁。1.3.2 以氯气为氧化剂的合成方法以硫酸亚铁为原料，以氯气为氧化剂，使二价铁离子氧化成三价铁离子，然后以氢氧化钠中和调整碱化度，同时加入氯化钙作为稳定剂，反应0.5就可得到聚合氯化硫酸铁的液体产品。1.3.3 以氧气为氧化剂的合成方法利用盐酸硫酸混合溶液处理废钢渣，溶液以氧气为氧化剂，3为催化剂，用24控制/3+比值，控制产品碱化度在10.5%，待2+完全氧化为3+后停止反应，静止冷却至室温，即可得成品。1.4 聚合磷酸硫酸铁()的制备方法以生产钛白粉的副产品七水硫酸亚铁为原料生产。根据硫酸亚铁的量加入98%的浓硫酸和30%的H2O2后，在80反应2，然后定量加磷酸钠在80反应30，即制得深红棕色液体产品，液体产品在5060间烘干，可得固体产品。2 复合型铁系高分子絮凝剂的制备2.1 聚合氯化铝铁()的制备利用煤矸石、铁矿石或高铁、钛煤系高岭岩为原料都可制得。这是一种新型铁铝复盐类无机高分子混凝剂，它兼有铁盐和铝盐混凝剂的特性，反应速度快、形成絮凝体大、沉降快、过滤性强等；在为7.08.2范围内，除浊效果最佳。制备时将煤矸石粉碎、焙烧、用盐酸浸取，在搅拌回流下加热一定时间，冷却、过滤、调聚合，可制得红棕色的液体产品。的除浊效果、絮体的沉降性能和贮存稳定性均优于，并且对印染废水有较好的除色、除味、除臭和消毒效果。2.2 聚合硫酸氯化铝铁()的制备以铝土矿、活性铝酸钙、盐酸、硫酸等为原料可制得聚合硫酸氯化铝铁。具体是将煤矸石粉碎、研磨、