2000立方每天重金属(含六价铬)废水处理设计

1、XXXX学校课程设计水污染控制技术课程设计专周）系别：专业：学生姓名：学号：设计题目：2000m3/d重金属（含Cr6+）废水处理设计起迄日期：2011年5月30日6月3日指导教师:目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 目录2 HYPERLINK l bookmark4 查阅资料1 HYPERLINK l bookmark6 废水来源11.1.1重金属（含Cr6+废水主要来源及特点1 HYPERLINK l bookmark8 1.1.2机械加工重金属废水1 HYPERLINK l bookmark10 1.1.3矿山冶炼重金属废水2 HYPERLINK

2、l bookmark12 进水水质资料2 HYPERLINK l bookmark14 设计达到的排放标准及参数2 HYPERLINK l bookmark16 设计原则2 HYPERLINK l bookmark18 国内外处理方法简介及工艺路线的确定3 HYPERLINK l bookmark20 还原沉淀法3 HYPERLINK l bookmark22 电解法沉淀过滤3 HYPERLINK l bookmark24 生物法3 HYPERLINK l bookmark26 膜分离法4 HYPERLINK l bookmark28 黄原酸酯法4 HYPERLINK l bookmark30

3、 光催化法4 HYPERLINK l bookmark32 槽边循环化学漂洗5 HYPERLINK l bookmark34 水泥基固化法处理中和废渣5 HYPERLINK l bookmark36 废水来源及特性5 HYPERLINK l bookmark38 工艺路线选择及确定6 HYPERLINK l bookmark42 设计原理66.1.1二氧化硫还原法处理含铬废水66.1.2工艺流程图6 HYPERLINK l bookmark40 调节池7 HYPERLINK l bookmark62 设计原理7 HYPERLINK l bookmark44 参数选取7 HYPERLINK l

4、bookmark46 工艺尺寸7 HYPERLINK l bookmark60 反应池8 HYPERLINK l bookmark74 设计原理8 HYPERLINK l bookmark64 参数选取8 HYPERLINK l bookmark68 工艺尺寸9 HYPERLINK l bookmark72 平流沉淀池9 HYPERLINK l bookmark88 设计原理9 HYPERLINK l bookmark78 参数选取10 HYPERLINK l bookmark86 中间池11 HYPERLINK l bookmark96 设计原理11 HYPERLINK l bookmark

5、90 工艺尺寸11 HYPERLINK l bookmark94 砂滤池11 HYPERLINK l bookmark112 设计原理11 HYPERLINK l bookmark98 6.6.2参数选取11 HYPERLINK l bookmark106 工艺设备12 HYPERLINK l bookmark110 清水池12设计原理12 HYPERLINK l bookmark114 工艺尺寸12 HYPERLINK l bookmark116 7结论12 HYPERLINK l bookmark118 8参考文献13第 页共13页查阅资料废水来源111重金属（含Cr6+废水主要来源及特点

6、含金属离子的工业废水主要来源于机械加工、矿山开采业、钢铁及有色金属的冶炼以及部分化工企业。112机械加工重金属废水a.酸、碱废水和废液的来源和特性含酸废水和废液主要来自重型机械厂、电器制造厂、汽车厂、锅炉厂、农机制造厂、标准件厂、工具厂等的酸洗钢材的酸洗车间；另外也有部分来自电器制造厂、电缆厂等的铜件、铝件酸洗以及仪表、电子器材、整流器等制造厂的酸洗不锈钢件工段；其他如硅片制造和某些专业厂的碳化硅、刚玉等的酸洗也排出含酸废水和废液。这些含酸废水中除含有硫酸、盐酸、硝酸、氢氟酸等外，还含有大量金属离子，如铁、铜、铝及部分添加剂等，根据生产工艺、酸洗、材质、操作条件等不同，其成分差异很大。一般钢铁

7、件酸洗后的清洗废水中含酸浓度约为0.11.5mg/L。其他还有一些化工性质的机械厂在生产过程中也排出大量含酸废水或废液，但这部分废水或废液的成分比较单一，浓度也较高，比较容易处理或回收。另外，像工件电镀、印刷线路板等车间排出的含酸废水，成分虽然较复杂，但量较少，一般均在车间出口进行单独处理。机械加工行业含碱废水和废液的量相对较少，主要来自工件酸洗前的碱洗、中和等工序，一般含有油和油污等，它与酸洗酸洗车间排出的含酸废水混合后，废水一般呈酸性。其他一部分含酸废水来自通风吸收洗涤塔、洗衣房、乙炔站以及零件清洗机等。b含铅废水的来源和特性机械工业含铅废水主要来自于铅蓄电池制造厂，以及铅蓄电池维修站、废

8、电池回收站、电瓶车库等的生产排水，这部分废水往往还带有大量硫酸和机油等。另外，电镀车间镀铅、电泳涂漆中的染料和烧制铅玻璃等过程中的排水中也都含有少量铅或离子。铅蓄电池制造厂排出的含铅水主要含有铅粉、铅离子和硫酸。其中铅粉主要来自蓄电池厂制粉、涂板等车间的淋洗水、洗布水、设备和场地的冲洗水，以及通风处除尘系统的洗涤水等c电镀废水的来源和特性电镀是利用化学的方法对金属和非金属表面进行装饰、防及获取某些新的性能的一种工艺过程。为了保证电镀产品的质量，使金属镀层具有平整光滑的良好外观并与其牢固结合，电镀时必须在镀件表面的附着液清洗干净。因此，电镀生产过程中必然排出大量废水。电镀废水的来源一般为：镀件清

9、洗水;废电镀液；其他废水包括冲刷车间地面、刷洗板极及通风设备冷凝水；由于镀槽渗漏或操作管理不当造成的跑、冒、滴、漏的各种槽液和排水；设备冷却水。冷却水在使用过程除温度升高以外，一般未受到重金属污染。电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等因素有关。电镀废水的水质复杂，成分不易被控制，其中含有铬、铜、镉、锌、金、银等金属离子和氰化物等毒性较大的物质，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。因此，对于电镀废水必须认真进行回收处理，做到清楚或减少其对环境的污染，以保护环境。矿山冶炼重金属废水有色金属采选或冶炼排水中含重金属离子成分比较复杂，因大部分有色金

10、属和矿石中有伴生元素存在，所以废水中一般含有汞、镉、砷、铅、铜、锌、氟、氰等。这些污染成分排放到环境中去只能改变形态或被转移、稀释、积累，却不能降解，因而危害较大。有色冶金的废水中单位体积中的重金属含量不是很高，但废水量大，向环境排放的绝对量大。进水水质资料项目水量pH含Cr6+量参数2000m3/d3580mg/l左右设计达到的排放标准及参数设计原则按照国家有关环保治理的设计规范、标准、要求进行设计，确保各种污染物经治理设施处理后达到国家污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级排放标准。2、主要规范、标准及依据(1)污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级标准。3、达到的

11、排放标准设计的废水排放标准执行污水综合排放标准(GB8978-1996)表1及表4中的一级排放标准，即：项目Cr6+总铬pH指标W0.5mg/LW1.5mg/L69国内外处理方法简介及工艺路线的确定还原沉淀法化学还原法是利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂，将废水中的六价铬还原为三价铬离子，再加碱调整pH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去9。工艺流程图化学还原法的设备投资和运行费用较低，主要用于间歇处理。调节池及反应池可分为两格交替使用，搅拌采用机械或水泵搅拌为宜，不宜采用空气搅拌，以免S02气体外逸扩散而影响环境。沉淀采用斜板(管)沉淀池，表面负荷取34m3/(m2.h),并投加25mg/

12、L的高分子絮凝剂PAM。电解法沉淀过滤电镀含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池，均衡水量水质，然后由泵提升至电解槽电解，在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子，在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子，同时由于阴极板上析出氢气，使废水pH值逐步上升，最后呈中性。此时Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出，电解后的出水首先经过初沉池，然后连续通过(废水自上而下)两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料：木炭、焦炭、炉渣；二级过滤池内有填料：无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附，出水流入排水检查井。而后通过泵进入循环水池作为冷却用水。过滤用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣定

13、期收集在锅炉房掺烧。生物法生物法治理含铬废水，国内外都是近年来开始的。生物法是治理电镀废水的高新生物技术，适用于大、中、小型电镀厂的废水处理，具有重大的实用价值，易于推广。国内外对SRB菌(硫酸盐还原菌)、SR系列复合功能菌、SR复合能菌、脱硫孤菌、脱色杆菌(Bac.Dechromaticans)、生枝动胶菌(Zoolocaramigera)、酵母菌、含糊假单胞菌、荧光假单胞菌、乳链球菌、阴沟肠杆菌、铬酸盐还原菌等进行研究，从过去的单一菌种到现在多菌种的联合使用，使废水的处理从此走向清洁、无污染的处理道路。将电镀废水与其它工业废弃物及人类粪便一起混合，用石灰作为凝结剂，然后进行化学凝结沉积处理

14、。研究表明，与活性的淤泥混合的生物处理方法，能除去Cr6+和Cr3+,N03氧化成N03-.已用于埃及轻型车辆公司的含铬废水的处理.生物法处理电镀废水技术，是依靠人工培养的功能菌，它具有静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝作用、包藏共沉淀作用和对pH值的缓冲作用。该法操作简单，设备安全可靠，排放水用于培菌及其它使用；并且污泥量少，污泥中金属回收利用；实现了清洁生产、无污水和废渣排放。投资少，能耗低，运行费用少。膜分离法膜分离法以选择性透过膜为分离介质，当膜两侧存在某种推动力（如压力差、浓度差、电位差等）时，原料侧组分选择性透过膜，以达到分离、除去有害组分的目的。目前，工业上应用的较为

15、成熟的工艺为电渗析、反渗透、超滤、液膜。别的方法如膜生物反应器、微滤等尚处于基础理论研究阶段，尚未进行工业应用。电渗析法是在直流电场作用下，以电位差为推动力，利用离子交换膜的选择透过性，从而使废水得到净化。反渗透法是在一定的外加压力下，通过溶剂的扩散，从而实现分离。超滤法也是在静压差推动下进行溶质分离的膜过程。液膜包括无载体液膜、有载体液膜、含浸型液膜等。液膜分散于电镀废水时，流动载体在膜外相界面有选择地络合重金属离子，然后在液膜内扩散，在膜内界面上解络，重金属离子进入膜内相得到富集，流动载体返回膜外相界面，如此过程不断进行，废水得到净化。膜分离法的优点：能量转化率高，装置简单，操作容易，易控

16、制、分离效率高。但投资大，运行费用高，薄膜的寿命短。主要用于回收附加值高的物质，如金等。电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废液处理方面的主要应用，水和金属离子可达到全部循环利用，整个过程可在高温和更广的pH值条件下运行，且回收液浓度可大大提高，缺点为仅能用于回收离子组分。液膜法处理含铬废水，离子载体为TBP（磷酸三丁酯），Span80为膜稳定剂，工艺操作方便，设备简单，原料价廉易得。也有选用非离子载体，如中性胺，常用Alanmine336（三辛胺），用2%Span80作表面活性剂，选用六氯代1，3-丁二烯（19%）和聚丁二烯（74%）的混合物作溶剂，分离过程分为：萃取、反萃等步骤.近来，微滤也有用

17、于处理含重金属废水，可去除金属电镀等工业废水中有毒的重金属如镉、铬等.黄原酸酯法70年代，美国研制成新型不溶重金属离子去除剂ISX1416，使用方便，水处理费用低。ISX不仅能脱除多种重金属离子，而且在酸性条件下能将Cr6+还原为Cr3+,但稳定性差。不溶性淀粉黄原酸酯17脱除铬的效果好，脱除率99%，残渣稳定，不会引起二次污染。钟长庚18，19等人用稻草代替淀粉制成稻草黄原酸酯，处理含铬废水，铬的脱除率高，很容易达到排放标准。研究者认为稻草黄原酸酯脱除铬是黄原酸铬盐、氢氧化铬通过沉淀、吸附几种过程共同起作用，但黄原酸铬盐起主要作用。此法成本低，反应迅速，操作简单，无二次污染。光催化法光催化法

18、是近年来在处理水中污染物方面迅速发展起来的新方法，特别是利用半导体作催化剂处理水中有机污染物方面已有许多报道。以半导体氧化物(ZnO/TiO2)为催化剂,利用太阳光光源对电镀含铬废水加以处理，经90min太阳光照(1182.5W/m2),使六价铬还原成三价铬,再以氢氧化铬形式除去三价铬,铬的去除率达99%以上。槽边循环化学漂洗这一技术由美国ERG/Lancy公司和英国的EffluentTreatmentLancy公司开发,故也叫Lancy法。它是在电镀生产线后设回收槽、化学循环漂洗槽及水循环漂洗槽各一个,处理槽设在车间外面。镀件在化学循环漂洗槽中经低浓度的还原剂(亚硫酸氢钠或水合肼)漂洗,使9

19、0%的带出液被还原,然后镀件进入水漂洗槽,而化学漂洗后的溶液则连续流回处理槽,不断循环。加碱沉淀系在处理槽中进行,它的排泥周期很长22。广州电器科学研究所开发了分别适用于各种电镀废水的三大类体系的槽边循环化学漂洗处理工艺,水回用率高达95%、具有投药少、污泥少且纯度高等优点。有时,用槽边循环和车间循环相结合。水泥基固化法处理中和废渣对于暂时无法处理的有毒废物,可以采用固化技术,将有害的危险物转变为非危险物的最终处置办法。这样,可避免废渣的有毒离子在自然条件下再次进入水体或土壤中,造成二次污染。当然,这样处理后的水泥固化块中的六价铬的浸出率是很低的。综上所述：根据题目设计要求，含铬废水2000m

20、3/d,Cr=80mg/l，电镀废水pH一般为4左右，呈酸性，适宜采用亚硫酸盐处理废水。所以从以上阐述的各个处理方法的实际情况以及经济、技术实用程度、可行性等方面来考虑，选择采用化学法进行间歇处理，同时采用亚硫酸盐还原法将六价铬还原为三价铬。此外在国外处理含铬废水工艺中化学法约占90%以上，中国各种电镀废水处理工艺中化学法约占40%.废水来源及特性含铬废水主要来源于电镀生产过程中的镀件情况、镀液过滤、废液排放等，废水中主要含三价铬、六价铬以及各种金属离子、酸、碱和各种助剂。废水流量随生产规模和工艺而异，这些废水主要来自镀件的清洗水、地面及设备的清洗水、由于镀槽渗漏或操作管理不当造成的跑、冒、滴

21、、漏的各种槽液和排水及其他废水。如果这些废液不加以处理而直接排放，将严重地污染水体，对人民生活、农副业生产和人体健康造成严重危害。六价铬是很容易被人体吸收的，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。有报道，通过呼吸空气中含有不同浓度的铬酸酐时有不同程度的沙哑、鼻粘膜萎缩，严重时还可使鼻中隔穿孔和支气管扩张等。经消化道侵入时可引起呕吐、腹疼。经皮肤侵入时会产生皮炎和湿疹。危害最大的是长期或短期接触或吸入时有致癌危险。工艺路线选择及确定设计原理二氧化硫还原法处理含铬废水原理依据如下S+O2SO222SO2+H2Olh2so3TOC o 1-5 h z2223H2Cr2O7+3H2SO3lCr2(

22、SO4)3+4H2O322723NaSO+2HO23232Na2SO3+102Na2SO4232224工艺流程图含珞废水放HSO4NaOH砂滤池调节池设计原理由于电镀废水的水量不稳定，设置调节池的目的是使水质和水量保持相对稳定，有利于后续处理单元的有效运行。参数选取调节池设计水位不能高于进水管的最高水位，最低水位可按的要求设计，池深一般为2m左右，但实际中选用的调节池还应视实际情况留有余地，通常将计算出的调节池的容积剩以1.11.2的系数。调节池的时间一般取48h,因此在此选用6h的调节池。要注意最后设计要超咼0.30.5m3O池形为长方形停留时间6h工艺尺寸水量：2000m3/dq=2000

23、/24=83.33m3/hV=qT=83.33X6=499.98m?实际设计容量V实际=VX1.1=549.978m?V实际取550m?有效水深H=5m横截面积S=V/H=550/5=110池宽B=8m池长L=S/B=110/8=13.75mL取14m图2调节池尺寸长度*宽度*高度=14m*8m*5.5m调节池结构如图:水量调节池结构示意图反应池设计原理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，前后两格用又能够底部开口的隔板隔开，反应过程进行机械搅拌。反应池结构如图：反应池中根据化学反应的不同加入各种药剂，以实现pH值调节

24、，六价铬的还原以及氢氧化铬的生成过程。为了促使反应物得充分接触，反应池应设置混合设备。由于生成的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增大，以利于后续沉淀单元的处理。参数选取(1)还原反应pH值含铬废水一般在35，这样在不用调节pH的情况下直接用NaHSO3还原Cr6+为Cr3+，若pH值不适合则投加酸调节。表1亚硫酸盐与六价铬的投量比序号亚硫酸盐种类投量比(质量比)理论值实际使用量1Cr(W)：NaHSO31:31:452Cr(W)：Na2SO31：3.61:453Cr(W)：Na2S2O51：2.741：3.54表2硫酸亚铁处理含铬废水的运行条件序号Cr6+/m

25、g/l加药前调pH值投药量(质量比)Cr6+:FeSO47H2O反应后调节pH值通气时间min备注11001:161:301530120kPa。(2)絮凝反应沉淀Cr(OH)3的最佳pH值为79，所以选择pH值为8停留时间30min工艺尺寸还原反应池有效容积V=500m3水深H=5m超高0.5m长14m宽8m高5.5mLXBXH=14mX8mX5.5m絮凝反应池与还原反应池设计相同，中间用底部开口的隔板隔开。平流沉淀池设计原理平流沉淀池利用污水从沉淀池一段流入，按水平方向沿沉淀池长度从另一端流出，污水在沉淀池内水平流动时，污水中的悬浮物在重力作用下沉淀，与污水分离。沉淀池至少每天徘泥一次，一面

26、污泥板结堵塞排泥管。沉淀池结构如图：图平流沉淀池1驱动装置；2刮渣板；3浮渣槽；4刮泥板；5排泥管00533400003001_匸一A*A285805005000500050006.4.2参数选取沉淀部分有效容积500m3沉淀池表面积142.9沉淀部分有效水深3.5m沉淀池宽度5m沉淀池长度28.58m已知污水中含有Cr6+浓度为80mg/L，则污泥体积最大为：Vmax=80X500/1000=40m?污泥斗容积：污泥斗设在沉淀池的进水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部,为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m，污泥斗倾角大于60V污泥斗=VMqG+aF+aaJ/S式中V污泥斗

27、容积（m3）；a沉淀池污泥斗上口边长（m）；取5a1沉淀池污泥斗下口边长（m）,般采用0.40.5m；这里取0.4h4污泥斗高度（m）。h4=tana（B0.4）/2=4ma取60度V=h4（a2+a12+aa1）/3=36.21m?V40m?所以设两个污泥斗沉淀池总高为H=h+h+h+h1234片一沉淀池超咼（m）,般米用0.30.5；h2沉淀区高度（m）h3缓冲层咼度（m）,般米用0.3m；h4污泥部分高度（m）H=0.33.50.34=8.1（m）第 页共13页设流入口距挡板0.5m，流出口距挡板0.5m,则沉淀池总长L=0.50.328.58=29.38（m）中间池设计原理中间水池的作用为沉淀池出水储池，同时用作过滤器水泵集水池工艺尺寸有效容积500m3尺寸LXBXH=14mX8mX5m砂滤池设计原理砂滤器的作用是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