小型电镀厂废水处理工程

河南机电高等专科学校毕业设计说明书 1 引言引言 电镀是世界三大污染行业之一 随着我国乡镇电镀企业的迅速发展 我国的 电镀污染问题日趋严重 小型电镀厂往往是区属的乡镇企业 这些电镀厂废水水 量都较少 一般日排放量只有几十吨 其污染因子也较少 多数为含铬 锌酸性 废水 但其危害很大 治理势在必行 这些企业多数位于市郊 其技术和经济 力量薄弱 对于废水的治理要求是工艺简单 便于掌握和正常运行 而且投资和 运行费用当然也要较低 本设计就是根据上述特点 选择有效的处理方法和流程 处理后的水完全达到国家的排放标准 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 2 1 1 电镀废水概论电镀废水概论 1 11 1 电镀污染现状电镀污染现状 电镀行业是通用性强 使用面广 跨行业 跨部门的重要加工工业和工艺性生 产技术 电镀可以改变金属或非金属制品的表面属性 如抗腐蚀性 外观装饰性 导电性 耐磨性 可焊性等 广泛应用于机械制造工业 轻工业 电子电气工业等 某些特殊功能镀层 还能满足国防尖端技术产品的需要 由于电镀行业使用了大量的强酸 强碱 重金属溶液 甚至包括镉 氰化物 铬酐等有毒有害化学品 在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水 废 气和废渣 已成为一个重污染行业 就我国电镀废水而言 据不完全统计 全国电镀 厂点约1 万家 职工约有40 万人 每年排出的电镀废水约40 亿m3 1 1999 年 全 国工业和城市生活废水排放总量为401 亿m3 其中工业废水排放量197 亿m3 4 由 此可见 电镀废水的排放量约占废水总排放量的10 占工业废水排放量的20 电镀 废水不仅量大 而且对环境造成的污染也严重 因为电镀废水中不仅含有氰化物等剧 毒成分 而且含有Cr Zn Cu Ni 等自然界不能降解的重金属离子 除了少部分国有大型企业 三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有国际先进水 平的工艺设施 大多数中小型企业仍然使用简陋而陈旧的设备 操作方式以手工操 作为主 我国电镀行业存在的主要问题是 1 厂点多 规模小 专业化程度低 特别是乡镇电镀企业的迅速发展 使电 镀厂 点 向市郊和农村扩散 给污染控制与环境管理带来了很多的困难 电镀污 染问题日趋严重 2 装备水平低 表现在一方面缺少机械装备 以手工操作为主 另一方面是 技术装备水平不高 自动化程度低 可靠性差 产品质量不稳定 3 管理水平较低 经济效益较差 4 电镀污染治理水平低 有效治理率低 虽然企业都建立了污水处理设施 但仍有少部分企业的设施未能正常运转 生产废气一般都有排风装置 但大部分企 业未对废气进行净化处理 固体废物和危险废物的管理尚未走入正规轨道 电镀生 产过程中排放大量的有毒有害物质 对环境造成的污染及危害越来越为人们所认识 5 经营粗放 原材料利用率低 经 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 3 对运行较正常的汽车 摩托车行业电镀线调查表明 镀硬铬的铬酐利用率为 38 而装饰性铬的铬酐利用率仅为 10 国外平均为 24 由此可见 一大部分甚至绝 大部分宝贵的原材料流失并变成了污染物 在清洁生产审计中调查的 10 条电镀加工 线中 平均用水量为 0 82t m2 是国外的 10 倍 近年来 国内许多电镀企业从实际出发 积极开发和推广低浓度 低污染的电 镀工艺 逆流清洗工艺 发展电镀槽 废 液的净化与回收技术 消除和减少污染 不少企业还根据国家和地方的规定要求 结合企业自身条件和发展规划 制定电镀 污染物的排放指标 镀件漂洗用水定额 漂洗水水质标准等规定和相应的技术措施 并纳入企业的生产计划管理 建立污染治理档案 定期检查与考核 以控制电镀 三 废 对环境的污染 1 21 2 电镀废水的危害性电镀废水的危害性 电镀废水就其总量来说 比造纸 印染 化工 农药等的水量小 污染面窄 但由于电镀厂点分布广 废水中所含高毒物质的种类多 其危害性是很大的 未经 处理达标的电镀废水排入河道 池塘 渗入地下 不但会危害环境 而且会污染饮 用水和工业用水 2 1 2 11 2 1 含铬废水的危害含铬废水的危害 由于镀锌在整个电镀业中约占一半 而镀锌的钝化绝大部分采用铬酸盐 因而 钝化产生的含铬废水量很大 镀铬也是电镀中的一个主要镀种 其废水量也不少 在铜件酸洗 镀铜层的退除 铝件钝化 铝件电化学抛光 铝件氧化后的钝化等作 业中也广泛使用铬酸盐 因此 含铬废水是电镀中的主要废水来源之一 金属铬几乎是无毒的 二价铬的化合物 一般认为是无毒的 其余的铬化合物 当浓度过高时 都不同程度地具有毒性 六价铬对人体的危害 因进入途径不同 中毒表现也不同 1 对人体皮肤的损害 六价铬化合物对皮肤有刺激和过敏作用 在接触铬酸盐 铬酸雾的部位 如手 腕 前臂 颈部等处可能出现皮炎 六价铬经过切口和擦伤 处进入皮肤 会因腐蚀作用而引起铬溃疡 又称铬疮 2 对呼吸系统的损害 六价铬对呼吸系统的损害 主要是鼻中隔膜穿孔 咽喉 炎和肺炎 3 对内脏的损害 六价铬经消化道侵入 会造成味觉和嗅觉减退 以至消失 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 4 剂量小时也会腐蚀内脏 引起肠胃功能降低 出现胃痛 甚至肠胃道溃疡 对肝脏 还可能造成不良影响 3 三价铬是生物所必需的微量元素 通过动物试验发现三价铬有激活胰岛素的作 用 还可以增加对葡萄糖的利用 国外有人认为三价铬和铝一样 基本上不显示毒性 三价铬不易被消化道吸收 在皮肤表层与蛋白质结合 三价铬在动物体内的肝 肾 脾和血中不易积累 而在 肺内存留量较多 因而对肺有一定损害 与六价铬相比 三价铬的毒性仅为六价铬 的百分之一 也有报道 三价铬对鱼的毒性比六价铬还大 例如对鲑鱼的起始致死浓度 三 价铬 硫酸铬 为 1 2 mg l 六价铬 重铬酸钾 为 5 2 mg l 然而对家兔和狗的 实验 发现六价铬的毒性较大 在对含铬废水的处理中 由于三价铬的氢氧化物溶度积较小 易于沉淀除去 因此多数处理方法中 均将六价铬还原为三价铬再除去 1 2 21 2 2 含锌废水的危害含锌废水的危害 锌是人体必需的微量元素之一 正常人每天从食物中摄取锌 10 15 mg 肝是锌 的储存地 锌与肝内蛋白结合成锌硫蛋白 供给肌体生理反应时所必需的锌 人体 缺锌会出现不少不良症状 误食可溶性锌盐对消化道黏膜有腐蚀作用 过量的锌会 引起急性肠胃炎症状 如恶心 呕吐 腹痛 腹泻 偶尔腹部绞痛 同时伴有头晕 周身乏力 误食氯化锌会引起腹膜炎 导致休克而死亡 1 31 3 我国治理电镀废水的发展历程我国治理电镀废水的发展历程 电镀废水中含有铬 锌 铜 镉 铅 镍等重金属离子以及酸 碱 氰化物等具 有很大毒性的杂物 5 有的还属于致癌和致畸变的剧毒物质 因此必须认真地加以 处理 以免对人们造成危害 20世纪50年代末是我国电镀废水治理的起步阶段 60年代至70年代中期才开始 引起重视 但仍处于单纯的控制排放阶段 70年代中期至80年代初 大多数电镀废 水都已有了比较有效的处理 离子交换 薄膜蒸发浓缩等工艺在全国范围内推广使 用 反渗透 电渗析等工艺已进入工业化使用阶段 废水中贵重物质的回收和水的 回收利用技术也有了很大进展 80年代至90年代开始研究从根本上控制污染的技术 综合防治研究取得了可喜的成果 上世纪90年代至今 电镀废水治理由工艺改革 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 5 回收利用和闭路循环进一步向综合防治方向发展 多元化组合处理同自动控制相结 合的资源回用技术成为电镀废水治理的发展主流 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 6 2 2 设计设计背景背景 2 12 1 项目概况和意义项目概况和意义 小型电镀厂往往是区属的乡镇企业 这些电镀厂废水水量都较少 一般日排放 量只有几十吨 其污染因子也较少 多数为含铬 锌酸性废水 但其危害很大 治理 势在必行 这些企业多数位于市郊 其技术和经济力量薄弱 对于废水的治理要求 是工艺简单 便于掌握和正常运行 而且投资和运行费用当然也要较低 本设计就 是根据上述特点 选择有效地处理方法和流程 处理后的水完全达到国家的排放标 准 2 22 2 设计条件设计条件 1 设计水量 每天处理水量 50 m3 设计的废水水质情况如下表 表表 1 11 1 电镀废水水质情况电镀废水水质情况 项目 pH 总 Cr mg L Cr6 mg L Zn mg L SS mg L 含量 4 0 20 1030 50 2 设计水质 经处理后废水中浓度 Cr6 0 5 mg L Zn2 2 mg L 出水 pH 值 6 9 3 水文地质资料 工程地质良好 适于工程建设 厂区地形平坦 4 气象资料 a 风向及风速 常风向为北风 最大风速 7 m s b 气温 月平均最高气温 38 3 最低气温 1 7 2 32 3 设计原则设计原则 严格遵循国家相关法规 规范和标准 确保各项处理水质指标达到相应的国家 排放标准 废水处理装置布置紧凑 流畅 尽量减少占地面积 坚持实用和美观相结合的 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 7 总布原则 选择工艺简单 采用目前国内成熟 实用的处理工艺 尽量通过优化 设计降低工程投资及运转费用 努力实现技术先进与企业财力相适应 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 8 3 3 电镀废水处理方法比较电镀废水处理方法比较 3 3 1 1 化学处理法化学处理法 电镀废水的化学处理法是添加化学试剂后 通过化学反应改变废水中污染物的 物理和化学性质 使其能从废水中取出并达到国家排放标准的处理方法 在电镀废 水处理中常用的化学处理法有氧化 还原 处理法 中和处理法 凝聚沉淀法等 以及把几种方法组合在一起使用的方法 化学法处理电镀废水在国内外均已得到广 泛的应用 并有较长的使用历史 国内对化学处理法有较为成熟的设计和运行经验 它具有操作方便 试剂来源广 适用范围广 能承受大水量和高能度负荷冲击 效 果稳定可靠等优点 缺点是对处理后产生大量污泥的综合利用还存在一定的问题 因此化学处理法的发展受到了一定的限制 此外 如何提高处理后水的重复利用率 和向闭路循环方向的发展 有待进一步开发和研究 3 23 2 离子交换处理离子交换处理法法 在电镀废水处理过程中 离子交换是将废水中的离子与离子交换树脂上的离子 进行交换而被除去 从而使废水得到净化 离子交换树脂交换吸附饱和后进行再生 再生是利用再生剂中的离子在浓度占绝对优势的情况下 将离子交换树脂上的离子 洗脱下来 使离子交换树脂恢复其交换能力 电镀含铬废水由于电镀工艺的不同 废水中的六价铬浓度不同 其他金属离子 和各种阴离子等的成分和含量也有所不同 废水中的六价铬 在接近中性条件下主 要以 CrO42 存在 而在酸性条件下主要以 Cr2O72 存在 由于废水中六价铬是以阴离 子状态存在 因此 可用 OH 型阴离子交换树脂除去 OH 型树脂交换吸附饱和失效 后 可用氢氧化钠溶液再生 恢复其交换能力 废水中的其他金属离子 如 Ni2 Ca2 Cu2 Cr3 等 Mn 可用 H 型阳离子交换树脂除去 H 型树脂交换吸附 失效后 可用盐酸 或盐酸 再生 恢复其交换能力 镀锌废水处理中 可选用强酸阳离子 R SO3Na 或弱酸阴离子 R COONa 硫酸铜镀铜废水可选用弱酸阴离子 R COONa 用 Na 型强酸阳离子交换树脂处理电镀废水时 废水中的阳离子与树脂上的 Na 离子进行交换 树脂饱和后用硫酸钠再生 当采用 Na 型弱酸阳离子交换树脂时 再 生用硫酸 并用氢氧化钠转型 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 9 离子交换法从本质上讲是一种浓缩方法 离子交换前废水的离子浓度 单位为 mg L 一般为几十至几百 而吸附饱和后树脂再生洗脱液的离子浓度被浓缩到几万 再生液的体积一般占处理水体积的 10 15 因此采用离子交换法处理重金属废水 时 必须事先考虑再生液的处理问题 离子交换法的优点是 选择性高 可以去除用其它方法难于分离的金属离子 可以从含多种金属离子的废水中选择性的回收贵重金属 既可去除废水中的金属阳离 子 也可以去除阴离子 可以使废水净化到较高的纯度 这种方法的缺点是 离子 交换树脂价格较高 树脂再生是需要酸 碱和食盐等环境 运行费用较高 再生液 需要进一步处理 因此 离子交换在较大规模的废水处理工程中较少采用 3 33 3 电解法电解法 电解法处理电镀废水也属于化学处理法的范畴 它主要是使废水中的有害物质 通过电解过程在阴 阳两级上分别发生氧化和还原反应 转化成无害物质 或利用 电极氧化和还原产物与废水中的有害物质发生化学反应 生成不溶于水的沉淀物 然后分离去除 电镀含铬废水的电解处理就是属于这种类型 或通过电解反应回收 金属 如从电镀含银 铜等废水中回收金属就是一例 国内在 20 世纪 60 年代初就 开始试验研究 用电解法处理电镀含铬废水 20 世纪 70 年代起在全国兴起 并在 实践中不断得到改进 从原来的坐式迂回式改进为不易短路的挂式翻腾式 后有改 进为节能的双极性小极距电解法 现在又出现了节约铁板阳极的不溶性铁屑的内电 解法 目前已由定型 系列处理设备供应 优点 电解法流程简单 生产占地少 另外操作也很简便和电镀工艺类似 易于被操作工人掌握 而且回收的金属纯度也 高 特别是和用于对贵金属的回收 缺点 电解法耗电多 污泥也多 对于污泥的 处理与化学法一样难以处置 3 43 4 生物法生物法 由于传统治理方法有成本高 操作复杂 对于大流量低浓度的有害污染难处理 等缺点 经过多年的探索和研究 生物治理技术日益受到人们的重视 生物法能够 较好地处理电镀综合废水 使废水中的六价铬 铜 镍 锌 镉 铅等有害离子得 到有效处理 同时形成沉淀 达到国家排放标准 处理方法简单适用 污泥量少 随着耐重金属毒性微生物的研究进展 采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃 发展势头 根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法 生物吸附法 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 10 生物化学法以及植物修复法 3 53 5 活性炭吸附法活性炭吸附法 活性炭是由木材 煤 果壳等含炭物质 在高温和缺氧的条件下活化制成的 在活性炭的晶格间 形成了各种形状 大小不同的微孔结构与巨大的比表面积 因 而具有很强的吸附性能 可有效的吸附废水中的有机污染物和金属离子 活性炭处 理电镀废水 目前主要用于含铬 含氰废水 用活性炭处理含铬废水 根据处理水 的条件和要求 一般认为是利用它的吸附作用和还原作用 除此之外 还有沸石吸 附 麦饭石吸附法 活性炭法处理电镀废水的优点 活性炭耐酸 耐碱 在高温下不易破碎 有稳定的化学性能 a 节省用水 清洗零件的废水用活性炭处理后不排放 可重复做清洗水 投资省 设备简单 占地面积小 可直接在镀槽旁边工作 操作维护方便 b 处理费用低 活性炭来源广 并可再生反复使用 c 不直接产生污泥 不易产生二次污染 d 尽管有以上优点但还是有不足之处 如废水中污染物容度较高时 活性炭再 生比较频繁 长期反复使用活性炭处理喊含铬废水后 处理后水用来做清洗水时 三价铬含量会增加 影响吨化膜 以及在洗脱液的利用等方面尚需进一步探索 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 11 4 4 处理工艺的确定处理工艺的确定 4 14 1 工艺流程选择工艺流程选择 在处理电镀废水的诸多工艺中 化学法应用最为普遍 在国外约占 90 以上 中国各种电镀废水处理工艺的应用比例依次为化学法 离子交换法 电解法 化学 法约占 40 而且化学法呈上升趋势并逐渐向发达国家靠近 离子交换和电解法则 呈下降 下降或上升的原因主要在于处理工艺的实用程度 采用化学法的废水处理 工程投资约占电镀工程总投资的 5 左右 而离子交换 电解法 反渗透法等废水 处理工程投资约占电镀工程总投资的 30 40 所以根据上一章阐述的各个处理 方法的优缺点及本设计的实际情况选择采用化学法进行连续处理 同时采用亚硫酸 盐还原法将六价铬还原为三价铬 设计处理流程如下图所示 图图 4 14 1 废水处理工艺流程废水处理工艺流程 槽中水位 出水孔 沉淀池 水 位 出水 进水 斜板沉淀池 中间水池 砂滤器 清水池 浓缩池 板框压滤 调节池反应池 滤液 上清液 H2SO4 NaHSO3 NaOH PFS PAM H2SO4NaOH 污泥 排放 含 铬 废 水 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 12 4 24 2 工艺流程说明工艺流程说明 4 2 14 2 1 废水系统废水系统 废水处理系统采用连续处理工艺 废水经过两次提升 一次提升从调节池到中 间水池 二次提升从中间水池到清水池 调节池中废水由耐腐蚀泵泵入反应池 在 反应池中以重力流方式流经还原槽 中和槽 斜板沉淀池和中间水池 完成六价铬 的还原 三价铬与锌离子的絮凝沉淀反应 中间水池的水由耐腐蚀泵泵入石英砂过 滤器过滤 清水流入清水池 清水池 ph 值不达标 可以加酸或加碱进行调节 如果 污染物超标 返回调节池重新处理 反应过程的控制通过氧化还原电位 ORP 测 定仪 在线 pH 计和液位计实现 4 2 24 2 2 污泥系统污泥系统 斜板沉淀池中沉积的污泥经污泥浓缩池浓缩 再经板框压滤机脱水后打包待用 浓缩和压滤出水返回调节池重新处理 4 2 34 2 3 药剂投配系统药剂投配系统 确定各种溶药 投药槽体有效容积 工艺尺寸及相关工艺设备 4 34 3 工艺条件控制工艺条件控制 还原六价铬必须在酸性条件下进行 当 pH 值为 2 0 或更低时 反应可在 5 min 左右进行完毕 当 pH 值为 2 5 3 0 时 反应时间在 20 30 min 当 pH 值大于 3 0 时 反应速度非常缓慢 实际生产中 一般控制在 2 5 3 0 之间 反应时间控制在 20 30 min 亚硫酸钠与六价铬的理论投药比为 3 1 质量比 由于废水中杂质的 影响和反应动力学方面的原因 实际投药量应高于理论投药量 投药比控制在 4 5 1 投药比过低会使还原反应不充分 出水中六价铬含量不能达标 投药 比过高时浪费药剂 增加处理成本 并且容易生成可溶性离子 Cr2 OH 2SO3 2 难以生成氢氧化铬沉淀 氢氧化铬沉淀的最佳 pH 值为 7 8 而氢氧化锌沉淀的 最佳 pH 值为 8 9 故选择絮凝反应的 pH 值为 8 反应时间为 15 20 min 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 13 5 5 简单构筑物的设计计算简单构筑物的设计计算 5 15 1 调节池调节池 1 一般说明 电镀废水水质质量有一定的波动 设置调节池使水质和水量保持相对的稳定 有利于后续处理单元的有效运行 调节池材料采用钢筋混凝土 内外作防腐处理 调节池设事故溢流管 2 参数选取 池形 方形 停留时间 HRT 4h 3 工艺尺寸 有效容积 V Q HRT 50 4 24 8 33 m3 有效水深 H 2000 mm 横截面积 S V H 8 33 2 0 4 17 m3 池长 L 2500 mm 池宽 B S L 4 17 2 5 1 67 m 取 B 2000 mm 调节池总尺寸 长度 宽度 高度 2500 mm 2000 mm 2000 mm 4 工艺装备 1 次提升泵 2 台 1 用 1 备 由于废水呈酸性 应选用耐腐蚀泵 具体选型见 水力计算部分 5 25 2 反应池反应池 1 一般说明 反应池内进行还原反应和絮凝反应 在流程上分前后两格 前一格进行六价铬 的还原反应 后一格进行氢氧化物的沉淀生成反应 前后两格用底部开口的隔板隔 开 反应过程进行机械搅拌 如图 5 1 所示 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 14 A A 侧视图侧视图 B B 俯视图俯视图 图图 5 15 1 反应池示意图反应池示意图 反应池中根据化学反应的不同需要加入各种药剂 以实现 pH 值调节 六价铬 的还原以及氢氧化铬和氢氧化锌的生成过程 为了促进反应物的充分接触反应 反 应池应设置混合设备 由于生成的氢氧化铬絮体不易沉降 在进入沉淀池之前应在 反应池中投加絮凝剂帮助絮体长大以利于后续沉淀单元的处理效果 2 主要设计参数 1 还原反应 pH 值 pH 2 5 停留时间 HRT 20 min 进水 出水 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 15 投药比 5 1 ORP 值 反应过程控制通过氧化还原电位测定仪 ORP 值为 300 mV 搅拌功率 20 W m3池容 强度为中等强度 G 值为 200 s 2 絮凝反应 pH 值 本废水处理车间主要处理铬和锌 沉淀时 Cr OH 3的最佳沉淀 pH 值为 7 8 Zn OH 2的最佳沉淀 pH 值为 8 9 所以选择絮凝池 pH 值为 8 停留时间 HRT 20 min G 值 50 s 3 工艺尺寸 反应池的有效容积 V Q t 50 20 20 24 60 1 39 m3 式中 Q 设计流量 m3 h t 反应时间 h 水深 H 1 0 m 超高 0 5 m 长 L 2 0 m 宽 B 1 0 m 净尺寸 L B H 2000 mm 1000 mm 1500 mm 4 工艺设备 1 还原反应搅拌装置 按每 m3池容输入功率 20W 计算 需要输入的功率 N 为 N 20V 2 20 1 39 2 14 W 0 014 kW 搅拌机机械总效率 1采用 0 75 搅拌机传动效率 2为 0 8 则搅拌机所需的电动机 功率 N 为 N N 1 2 0 014 0 75 0 8 0 023 kW 桨叶构造采用单层平板形 两叶 长 宽 0 5 m 0 2 m 桨叶底端距池底 0 25 m 2 絮凝反应搅拌装置 按每 m3池容输入功率 10 W 计算 需要输入的功率 N 为 N 10V 2 10 1 39 2 14 W 0 007 kW 搅拌机机械总效率 1采用 0 75 搅拌机传动效率 2为 0 8 则搅拌机所需的电 动机功率 N 为 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 16 N N 1 2 0 007 0 75 0 8 0 012 kW 浆液构造采用平板型 8 叶 桨叶上下边缘分别距水面和池底 0 25 m 5 35 3 斜板沉淀池斜板沉淀池 1 一般说明 电镀废水处理中固液分离一般采用沉淀池或气浮池 斜板沉淀池具有沉淀效率 高 停留时间短 占地少等优点 在电镀废水中得到广泛的应用 一般为了构造简 单 多采用异向流斜板沉淀池 即水流倾斜向上流 污泥则倾斜向下流 沉淀池中 污泥至少每天排一次 以免污泥板结堵塞排泥管 设计的斜板沉淀池如图 5 2 所示 图图 5 25 2 斜板沉淀池示意图斜板沉淀池示意图 2 参数选取 个数 n 1 水力表面负荷 q 3 m3 m2 h 斜板长 L 1 0 m 斜板倾角 60 斜板净距 d 40 mm 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 17 斜板厚 b 5 mm 3 工艺尺寸 池表面积 A A Q 0 91 n q 50 0 91 1 3 24 0 76 m2 式中 Q 最大设计流量 m3 h n 池数 q 表面负荷 一般用 3 5 m3 m2 h 0 91 斜板面积利用系数 池长 a a 0 87 mA76 0 取 a 0 8 m 核算 q Q 0 91 n A 50 0 91 1 0 82 24 3 6 m3 m2 h 满足 图图 5 35 3 集水槽集水槽 集水槽个数 1 个 槽中流量 q 50 24 3600 0 000579 m3 s 0 579 L s 考虑池子超载系数为 20 则槽中流量 q0 1 2q 1 2 0 579 0 70 L s 槽宽 B 0 9q0 4 0 9 0 00070 4 0 049 m 为便于加工取槽宽 B 50 mm 起点槽中水深 H1 0 75B 0 05 100 50 mm 终点槽中水深 H2 1 25B 1 25 50 62 5 mm 槽中水深统一按 H2 70 mm 计 如图 5 4 所示 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 18 图图 5 45 4 集水槽断面集水槽断面 集水方式为淹没式自由跌落 淹没水深为 0 05m 跌落高度为 0 05m 槽超高 取 0 1m 则集水槽总高度 H H H2 0 05 0 05 0 1 0 27 m 孔眼计算 由 q0 gh2 式中 q0 集水槽流量 m3 s 流量系数 取 0 62 h 孔口淹没水深 此处为 0 05 m 孔眼总面积 m2 得 q0 0 00114 m2gh2 孔径采用 d 10mm 则单孔面积 0为 0 d2 4 0 0785 0 012 0 0000785 m2 则孔眼个数 n 0 0 00114 0 0000785 14 5 取 n 16 集水槽每边孔眼个数 n n 2 16 2 8 个 相邻孔眼中心距离 s L n 1 0 8 8 1 0 089 m 为加工方便 相邻两孔眼间距取 0 1 m 靠近两端各留出 0 05 m 3 落水斗 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 19 落水斗尺寸为 L B H 300 mm 300 mm 400 mm 排水管采用 DN25 外径 壁 厚 32 mm 2 5 mm 硬聚氯乙烯管 4 排泥管 选用 DN150 外径 壁厚 160 mm 5 0 mm 硬聚氯乙烯管 5 45 4 中间水池中间水池 1 一般说明 其作用为沉淀池出水储池 同时用作过滤器水泵集水池 有效容积取 1h 废水流 量 2 工艺尺寸 有效容积 V 1 50 24 1 04 m3 净尺寸 L B H 1500 mm 1000 mm 1000 mm 5 55 5 过滤器过滤器 1 一般说明 去除沉淀单元未能有效去除的微小絮体 进一步降低处理废水重金属离子浓度 保证达标排放或回用要求 一般可采用 PE 微孔管过滤 重力式过滤或压力式过滤 PE 微孔过滤精度高 经过滤出水浊度可低于 0 5 mg L 但微孔管容易堵塞 需经常 反冲洗和定期酸洗 每 3 年应更换一次 重力式过滤和压力式过滤操作简单方便 但过滤精度不及 PE 管 出水浊度在 1 1 5 mg L 压力式过滤在中小规模工业废水 处理中使用较多 选用砂滤器 石英砂单层滤料 2 设计参数 滤层厚度 h 1 0 m 承托层厚 h 450 mm 分 4 层 正常滤速 v 8 m h 强制滤速 v 16 m h 工作周期 T 24 h 反洗膨胀率 40 反冲强度 15 L m2 s 反冲时间 5 min 反冲洗水 处理后水 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 20 3 工艺尺寸 截面积 S S 0 26 m2 Q nv 直径 D D 0 58 m 4S 取 D 0 6m 校核空塔流速 v v 7 37 m h 2 4Q n D 符合要求 5 10 m h 需要石英砂体积为 V S h 0 62 1 0 4 0 28 m3 石英砂滤料反冲洗膨胀度为 40 则砂滤料的有效高度为 H 0 45 1 0 1 0 0 4 1 85 m 砂滤料净尺寸为 600 mm 2000 mm 反冲洗最大需水 Q 5 60 0 3 15 1000 1 35 m3 设计取 1 5 m3 4 工艺设备 二次提升泵 2 台 1 用 1 备 具体选型见水力计算部分 5 65 6 清水池清水池 1 一般说明 储存过滤后的净化水 调解处理与回用之间的平衡 一旦废水中金属离子含量 达不到处理要求 用泵打回调节池重新处理 选用方形池 有效容积按砂滤器 1 次 反冲洗水量的 2 倍计算 处理达标后的水经 DN70 75 mm 4 mm 硬聚氯乙烯溢流 管直接外排 池底设 DN50 泄空管 2 工艺尺寸 有效容积 V 2 1 5 3 0 m3 池体净尺寸 L B H 2000 mm 1500 mm 1000 mm 3 工艺设备 反冲洗泵 2 台 用途有二 其一为砂滤器反冲洗提供动力 其二在清水池水中 金属离子超标是泵回调节池 反冲洗泵的扬程计算参见水力计算部分 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 21 5 75 7 药剂投配系统药剂投配系统 1 H2SO4加药罐 pH 由 4 调至 2 5 每天需要 H2SO4的量为 m 50 10 2 5 10 4 98 2 7 50 kg d 浓度为 10 H2SO4的体积为 V 7 50 10 1066 0 07 m3 H2SO4按每天配药 1 次则可取加药罐的净尺寸为 直径 高度 500 mm 800 mm 2 NaHSO3加药罐 NaHSO3投药量与废水中六价铬量比值为 5 1 质量比 即投药量为 50 mg L NaHSO3溶液投加浓度 10 需用量为 V 50 50 10 6 10 0 025 m3 则有效容积按 4d 计算 V 0 025 4 0 10 m3 净尺寸 直径 高度 500 mm 800 mm 3 NaOH 加药罐 调节 pH 值为 2 5 到 8 每天需要浓度 20 苛性钠溶液为 V 50 10 2 5 10 8 40 20 1219 0 026 m3 加药罐有效容积按 4d 配药一次计算 即 V 0 026 4 0 10 m3 净尺寸 直径 高度 500 mm 800 mm 4 PFS加药罐 设计最大投药量为 20 mg L PFS 浓度为 10 10d 配一次药 则 PFS 加药罐 的有效容积为 V 50 20 10 100 10 0 1 m3 净尺寸为 直径 高度 500 mm 800 mm 5 PAM 加药罐 设计最大投药量为 3 mg L PAM 浓度为 0 5 3d 配一次 则 PAM 加药罐的 有效容积为 V 50 3 2 10 6 0 5 0 09 m3 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 22 净尺寸 直径 高度 500 mm 800 mm 5 85 8 污泥处理系统污泥处理系统 1 斜板沉淀池排泥 采用重力排泥 排泥管 DN150 自动控制排泥阀 2 污泥浓缩池 沉淀后污泥的含水率一般在 99 左右 经化学法处理后废水中悬浮物含量为 Cjs kC1 2C2 1 7C3 C4 14 20 2 0 1 7 30 50 381 mg L 式中 k 系数 当废水中铬离子含量等于或大于 5 mg l 时 k 宜取 14 当废 水中铬离子含量小于 5 mg l 时 k 宜取 16 C1 废水中铬离子的含量 mg l C3 废水中含铁离子总量 mg l C3 废水中除铬离子和铁离子以外的金属离子含量总和 mg l C4 废水进水中悬浮物含量 mg l 浓缩时间为 12h 则有效容积 V 50 381 12 24 1 99 1 02 106 0 94 m3 净尺寸 1200 mm 1000 mm 3 污泥脱水 从斜板沉淀池排出含水率为 99 的污泥量为 v 0 63 8 0 08 m3 在浓缩池内浓缩 8h 后含水率降为 98 的污泥量为 v 0 08 100 99 100 98 0 04 m3 经板框压滤机压滤脱水后污泥含水率可降为 70 80 则每天排泥量为 v 24 0 004 100 98 100 80 0 096 m3 d 以压滤机滤饼最大厚度 20 mm 计算 需要过滤面积为 A 0 096 0 02 4 8 m2 本系统采用一台过滤面积为 6 m2的板框压滤机 1d 工作 1 次即可 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 23 6 6 水力计算水力计算 6 16 1 调节池水泵扬程调节池水泵扬程 调节池水泵扬程为 H H差 H自 h沿 h局 h构 式中 H差 泵吸水池最低水位与最不利点水位差 m H自 最不利点所需的自由水头 m h沿 管线沿程水头损失 m h局 管线局部水头损失 m h构 构筑物水头损失 m 废水流量 Q 50 m3 d 取管中流速 v 0 8 m s 一般为 0 7 1 2 m s 则废水 管径为 D 0 03 m 4Q v 查手册取公称直径 Dg 25mm 标准硬氯乙烯管 规格外径 壁厚 32 mm 2 5 mm 工作压力为 10 kg cm2 计算内径为 27mm 查 Dg 25mm 塑料管水力计算表 流量 Q 2 1 m3 h 时 流速为 0 91m s 1000i 38 58 对于一次提升管段 废水管线 水力最不利长度 L 10 m 则管线沿程损失为 H沿 iL 38 58 10 1000 0 39 m 一次提升 从调节池用泵提升至反应池 反应池至中间水池重力自流 最不利 段共有 90 弯头 2 个 局部阻力系数 0 5 阀门 2 个 局部阻力系数各取 0 5 逆止 阀 1 个 局部阻力系数取 7 5 转子流量计 1 个 局部阻力系数 9 泵 1 台局部阻力 系数为 1 则管线总局部水力损失为 H局 v2 2g 2 0 5 2 0 5 1 7 5 1 9 1 1 0 912 2 9 8 0 82 m 系统中调节池最低水位与最不利点最高水位差 H差 4 0 m 取自由水头 H自 2 0 m 则水泵所需扬程为 H H差 H自 h沿 h局 0 39 0 82 4 0 2 0 7 21 m 根据 Q 2 1 m3 h H 7 21 m 选用 25FS 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 24 16A 型耐腐蚀性塑料泵 其性能参数如下表 表表 6 1 25FS 16A 型耐腐蚀性塑料泵性能参数型耐腐蚀性塑料泵性能参数 型号 流量 m3 h 扬程 m 转速 r min 轴功率 kw 电机功率 kw 效率 叶轮直径 mm 重量 kg 25FS 16A3 2712 529600 2851 54111820 5 6 26 2 砂滤器水泵扬程砂滤器水泵扬程 6 2 16 2 1 进水提升泵进水提升泵 对于二次提升管段 从中间水池进砂滤器到清水池 选用公称直径为 25 mm 标 准硬氯乙烯管 规格外径 壁厚 32 mm 2 5 mm 工作压力为 10 kg cm2 计算内 径为 27 mm 查 Dg 25 mm 塑料管水力计算表 流量 Q 2 1 m3 h 时 流速为 0 91 m s 1000i 38 58 对于二次提升管段 废水管线水力最不利长度 L 8m 则管线 沿程损失为 H沿 iL 38 58 8 1000 0 31 m 二次提升最不利段共有丁字管 1 个 局部阻力系数取 1 5 90 弯头 3 个 局部 阻力系数 0 5 阀门 3 个 局部阻力系数各取 0 5 逆止阀 1 个 局部阻力系数取 7 5 转子流量计 1 个 局部阻力系数 9 泵 1 台局部阻力系数为 1 则管线总局部 水力损失为 H局 v2 2g 1 1 5 3 0 5 3 0 5 1 7 5 1 9 1 1 0 912 2 9 8 0 93 m 考虑过滤器水力损失按 h砂 3 m 计算 系统最不利点水位差 H差 3 m 取自由水 头 H自 2 m 则水泵扬程为 H H差 H自 h沿 h局 h砂 3 2 0 31 0 93 3 9 24 m 根据 Q 2 1 m3 h H 9 24 m 选用 25FS 16A 型耐腐蚀性塑料泵 其性能参数见 表 6 1 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 25 6 2 26 2 2 反冲洗水泵反冲洗水泵 砂滤器反冲水流量 Q反冲 Sq 15 0 62 4 4 24L s 0 0042m3 s 查水力计算表得查 Dg 25 mm 流量 Q 4 24 L s 时 流速为 v 1 82 m s 1000i 132 管长 L 10 m 则管线沿程损失为 H沿 iL 38 58 10 1000 0 39 m 一次提升 从调节池用泵提升至反应池 反应池至中间水池重力自流 最不利 段共有 90 弯头 2 个 局部阻力系数 0 5 阀门 2 个 局部阻力系数各取 0 5 逆止 阀 1 个 局部阻力系数取 7 5 转子流量计 1 个 局部阻力系数 9 泵 1 台局部阻力 系数为 1 则管线总局部水力损失为 H局 v2 2g 2 0 5 2 0 5 1 7 5 1 9 1 1 0 912 2 9 8 0 82 m 系统中调节池最低水位与最不利点最高水位差 H差 4 0 m 取自由水头 H自 2 0 m 则水泵所需扬程为 H H差 H自 h沿 h局 0 39 0 82 4 0 2 0 7 21 m 根据 Q 2 1 m3 h H 7 21 m 选用 25FS 16A 型耐腐蚀性塑料泵 其性能参数 如下表 表表 6 1 25FS 16A 型耐腐蚀性塑料泵性能参数型耐腐蚀性塑料泵性能参数 型号 流量 m3 h 扬程 m 转速 r min 轴功率 kw 电机功率 kw 效率 叶轮直径 mm 重量 kg 25FS 16A3 2712 529600 2851 54111820 5 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 26 7 7 设计管理要求设计管理要求 7 17 1 设备与材料要求设备与材料要求 处理系统对于要求比较高的 在化学反应时会产生热量的罐体采用炭钢焊接而 成的 内外做防腐处理 为节约成本 少占地 尽可能采用设备一体化设计 本系统对不放热反应的罐体都采用聚乙烯 PE 材质的设备 PE 材质具有耐腐 蚀 抗氧化 不生锈 外观美等特点 而且安装轻巧 维修方便 对于反应池还原反应一格 要加盖封闭 防止反应中产生的 SO2 逸散 处理系统采用机械搅拌 机械搅拌主要用于各槽罐的液体搅拌 如反应槽 配 药槽等 电控采用合资厂家 西门子 施奈德 欧姆龙等 的产品 性能稳定 运行可 靠 处理系统关键的检测仪表采用进口的 非关键的控制仪表采用国内上乘的 本系统的废水输送泵采用中国产的耐腐蚀塑料泵 具有良好的防腐功能 污泥 压滤采用隔膜泵 对于本系统的处理效果影响最大的是各种药剂的投加量的控制 计量泵选择目前在中国运行比较好的米顿罗 LMI 计量泵 它具有运行稳定 外 观美观 占地小等特点 废水管路设计以及加药管均采用 UPVC 管道 部分加药管采用增强塑料软管 系统管路分别沿地沟 墙面及管架集中排布 然后分散到各点 7 27 2 电气控制系统设计要求电气控制系统设计要求 控制方式分为手动河自动控制两种方式 两种方式可以切换 具有较高的操作 灵活性 7 2 17 2 1 处理系统的自动控制方式处理系统的自动控制方式 废水处理系统的主要设备的运行状态可在主控柜模拟盘上显示 如废水调节池 的工作液位与溢流报警液位 各罐体的下限报警液位等 当废水处理系统出于自动待机状态时 废水输水泵可自动启动 当废水储池液 位达到上限后 将废水输入处理槽 当废水储池液位降至下限时 废水输水泵可自 动关闭 当输水泵启动后 需操作人员手动调节流量 当废水输水泵启动后 处理槽进入 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 27 自动加药调节控制程序 搅拌机于泵联动 添加 H2SO4自动调节 pH 值 根据所测 得的 ORP 值 自动添加 NaHSO3药液 反应槽絮凝反应段通过 pH 计控制计量泵自动添加 NaOH PFS PAM 等药液 清水池的六价铬含量超过额定值以后 启动过滤器反冲洗水泵将不合格水回流 至废水调节池 进行再处理 清水池中有在线监测仪 当 ph 值不满足要求时 池中搅拌器开启 pH 值调节 加药泵自动运行 将处理后的废水调至 pH 6 9 范围 7 2 27 2 2 处理系统的手动控制方式处理系统的手动控制方式 废水处理系统在手动控制状态下 操作人员可在操作现场通过现场操作开关可 实现上述自动控制全部操作程序 7 37 3 处理药剂及药品消耗处理药剂及药品消耗 7 3 17 3 1 处理药剂处理药剂 处理药品如下表处理药品如下表 7 1 药品药品级别级别 H2SO4 NaHSO3 固体 NaOH 固体片碱 PFS 固体 PAM 固体 工业级 工业级 工业级 工业级 工业级 7 3 27 3 2 药品损耗估算药品损耗估算 药品用量结合理论计算和实际经验确定 见下表 7 2 表表 7 2 处理药品损耗估算处理药品损耗估算 项目 H2SO4NaHSO3NaOHPFSPAM 单位水量耗药量 g m3 1505030203 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 28 每天耗药量 kg d