某電鍍污水物化段處理方案

1、水污染控制工程項(xiàng)目學(xué)習(xí)題目名稱：某電鍍污水處理物化段工藝方案設(shè)計(jì)項(xiàng)目學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 環(huán)境工程 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 年 級(jí)： 環(huán)13 201 6 年 月 日1.基本參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)1.1設(shè)計(jì)參數(shù)及水質(zhì)條件綜合廢水水量500，含鉻廢水水量200 。進(jìn)水水質(zhì)不考慮有機(jī)物，Zn2+：5090 (mg/L)、Cu2+ (mg/L)：1030、SS(mg/L)：50100；含鉻廢水中Cr6+濃度范圍為，20mg/L60mg/L，pH為23. 2015年4月10日項(xiàng)目環(huán)評(píng)獲得批復(fù)，項(xiàng)目不是建在需要特別保護(hù)措施的地區(qū)，請(qǐng)查閱最新相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)。1.2 排放標(biāo)準(zhǔn)1.2.1 適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電鍍企

2、業(yè)和擁有電鍍?cè)O(shè)施的企業(yè)的電鍍水污染物和大氣污染物的排放限值等內(nèi)容。本標(biāo)準(zhǔn)適用于現(xiàn)有電鍍企業(yè)的水污染物排放管理、大氣污染物排放管理。本標(biāo)準(zhǔn)適用于對(duì)電鍍企業(yè)建設(shè)項(xiàng)目的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境保護(hù)設(shè)施設(shè)計(jì)、竣工環(huán)境保護(hù)驗(yàn)收及其投產(chǎn)后的水、大氣污染物排放管理。本標(biāo)準(zhǔn)也適用于陽極氧化表面處理工藝設(shè)施。本標(biāo)準(zhǔn)適用于法律允許的污染物排放行為；新設(shè)立污染源的選址和特殊保護(hù)區(qū)域內(nèi)現(xiàn)有污染源的管理，按照中華人民共和國(guó)大氣污染防治法、中華人民共和國(guó)水污染防治法、中華人民共和國(guó)海洋環(huán)境保護(hù)法、中華人民共和國(guó)固體廢物污染環(huán)境防治法、中華人民共和國(guó)放射性污染防治法、中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法等法律、法規(guī)、規(guī)章的相關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3、本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的水污染物排放控制要求適用于企業(yè)向環(huán)境水體的排放行為。企業(yè)向設(shè)置污水處理廠的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)排放廢水時(shí)，有毒污染物總鉻、六價(jià)鉻、總鎳、總鎘、總銀、總鉛、總汞在本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的監(jiān)控位置執(zhí)行相應(yīng)的排放限值；其他污染物的排放控制要求由企業(yè)與城鎮(zhèn)污水處理廠根據(jù)其污水處理能力商定或執(zhí)行相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并報(bào)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)主管部門備案；城鎮(zhèn)污水處理廠應(yīng)保證排放污染物達(dá)到相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)要求。建設(shè)項(xiàng)目擬向設(shè)置污水處理廠的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)排放廢水時(shí)，由建設(shè)單位和城鎮(zhèn)污水處理廠按前款的規(guī)定執(zhí)行。1.2.2污染物排放控制要求現(xiàn)有企業(yè)自 2010 年7 月1 日起執(zhí)行表2 規(guī)定的水污染物排放限值。新建企業(yè)自 2008 年8 月1

4、日起執(zhí)行表2 規(guī)定的水污染物排放限值。2.工藝設(shè)計(jì)2.1綜合廢水2.1.1綜合廢水處理工藝選擇廢水收集后進(jìn)入調(diào)節(jié)池，起到初步均化水質(zhì)水量，確保后道工序的穩(wěn)定運(yùn)行。大部分廢水在調(diào)節(jié)池得到初步沉淀，去除部分的大顆粒懸浮物。其它廢水水質(zhì)在調(diào)節(jié)池得到均化。綜合廢水中含有鋅、銅等大量的金屬離子，在不含六價(jià)鉻、氰化物及絡(luò)合性物質(zhì)的情況下，采用中和沉淀易使金屬離子達(dá)標(biāo)。中和沉淀法就是指水中難溶解鹽類服從溶度積原則（即在一定溫度下，在含有難溶鹽的飽和溶液中，各種離子濃度的乘積為一常數(shù)，也就是溶度積常數(shù)），為去除廢水中的某種離子，可以向水中投加能生成難溶解鹽類的另一種離子，并使兩種離子的乘積大于該難溶解鹽的溶度

5、積，形成沉淀，從而降低廢水中這種離子的含量。一般來說，廢水中的銅、鋅、硫等離子都有可能用沉淀法從廢水中分離出來。廢水中某種離子能否采用化學(xué)沉淀法與廢水分離，首先決定于能否找到合適的沉淀劑。所以在采用中和沉淀法處理含重金屬離子廢水時(shí)，沉淀劑的選擇也是一個(gè)需要考慮的因素。常用的沉淀劑有：NaOH、CaCO3、Ca（OH）2、CaO等。與石灰相比，采用NaOH作為沉淀劑，沉淀效果較好、產(chǎn)生的沉淀渣較少、反應(yīng)速度較快，但是成本也比較高。一般來說，從成本上考慮，處理含重金屬離子廢水采用較多的沉淀劑為CaCO3、Ca（OH）2或CaO。另外，為了使氫氧化物更好地從廢水中分離出來，我們選用PAC（聚合氯化鋁

6、）作為絮凝劑，使水與雜質(zhì)快速、比較徹底的分離開來。2.1.2綜合廢水處理流程 堿 PAC沉淀池1調(diào)節(jié)池1絮凝反應(yīng)池1綜合廢水 出水2.2含鉻廢水2.2.1含鉻廢水處理工藝選擇含鉻廢水一般有三種處理方式：電解法，化學(xué)法，離子交換法?；瘜W(xué)沉淀還原法是目前應(yīng)用較為廣泛的含鉻廢水處理方法?；驹硎窃谒嵝詶l件下向廢水中加入還原劑，將Cr6+還原成Cr3+，然后再加入石灰或氫氧化鈉，使其在堿性條件下生成氫氧化鉻沉淀，從而去除鉻離子?？勺鳛檫€原劑的有：SO2、FeSO4 、Na2SO3、NaHSO3、Fe等。還原沉淀法得到廣泛應(yīng)用，但在采用此方法時(shí)，還原劑的選擇是至關(guān)重要的一個(gè)問題。離子交換法的

7、優(yōu)點(diǎn)是處理效果好，廢水可回用，并可回收鉻酸。尤其適用于處理污染物濃度低、水量小、出水要求高的廢水。缺點(diǎn)是工藝較為復(fù)雜，且使用的樹脂不同，工藝也不同；一次投資較大，占地面積大，運(yùn)行費(fèi)用高，材料成本高，因此對(duì)于水量很大的工業(yè)廢水，該法在經(jīng)濟(jì)上不適用。這里我們采用電解法處理含鉻廢水。電解法處理含鉻廢水是用一個(gè)以鐵板作陰極、陽極的耐酸電解槽,槽中盛放含有一定量食鹽的含鉻廢水,通過槽內(nèi)放電并用壓縮空氣攪拌進(jìn)行電解處理。在直流電的作用下陽極溶解出亞鐵離子(Fe+2),然后亞鐵離子將廢水中的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻,同時(shí)陰極上發(fā)生氫離子放電析出氫氣。實(shí)驗(yàn)證明,六價(jià)鉻在陰極上直接還原的量是很少的。例如,在裝置隔膜的

8、電解槽中,電解處理含鉻廢水,陰極區(qū)還原六價(jià)鉻的量只有陽極區(qū)亞鐵離子還原六價(jià)鉻量的4%左右。所以在電解法處理含鉻廢水時(shí),主要依靠陽極上溶解下來的亞鐵離子將六價(jià)鉻還原。隨著電解反應(yīng)的進(jìn)行,廢水中的氫離子不斷消耗,溶液的pH值不斷升高,當(dāng)達(dá)到氫氧化鐵和氫氧化鉻能沉淀的pH值時(shí),兩者便沉淀析出。最后將沉淀與水分離,分離出來的清水即可排放,從而達(dá)到去除廢水中有害的六價(jià)鉻的目的。電解法處理含鉻廢水的基本流程是:把生產(chǎn)中各處排放的含鉻廢水在廢水池中貯存,將已經(jīng)溶解好的食鹽水,按需要量加到廢水池中,用壓縮空氣攪拌使之均勻,然后將廢水送到電解池進(jìn)行電解處理,經(jīng)過電解的廢水中含有氫氧化鐵和氫氧化鉻等沉淀物,再流到

9、沉淀池使之沉淀,清水可以排放。最后,由于沉淀下來的污泥中含有較多的水分,還需要有一個(gè)干化場(chǎng)將污泥脫水干化。2.2.2含鉻廢水處理流程食鹽 出水空氣污泥污泥干化場(chǎng)水沉淀池2電解槽調(diào)節(jié)池222222222222進(jìn)水含危廢污泥3.總工藝流程圖污泥濃縮出水 水中和調(diào)節(jié)水 綜合廢水和含鉻廢水分 別處理，最后含鉻廢水沉淀池的污泥沉淀中，含重金屬的污泥直接進(jìn)行危廢處理，綜合廢水普通污泥由于污泥產(chǎn)量低,也不需污泥回流，直接采用污泥濃縮法。 4.主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)本工程主要建、構(gòu)筑物包括：調(diào)節(jié)池、中和池、混凝反應(yīng)池、沉淀池、污泥濃縮池、綜合機(jī)房等；主要設(shè)備包括：污水提升泵、攪拌機(jī)、風(fēng)機(jī)、加藥系統(tǒng)、污泥脫水設(shè)備等。4

10、.1調(diào)節(jié)池1設(shè)計(jì)參數(shù)：綜合廢水水量500m3/d=20.83m3/h。取停留時(shí)間t為8小時(shí)，最低水位為0.3m。（注：調(diào)節(jié)池的水力停留時(shí)間：經(jīng)驗(yàn)值4-12h，一般取8，連續(xù)進(jìn)水取4，間斷取12）a.進(jìn)水管設(shè)計(jì) 取水流流速為0.5m/s，則管徑應(yīng)為D=0.12（m）, 取管徑為150mm（鋼筋混凝土管），則流速為0.32m/s， 設(shè)計(jì)標(biāo)高為1.40；b.容積計(jì)量 V=Q×t=500÷24×8=168(m)取長(zhǎng)寬為12m×7m，則有效水深為h=2(m)；c.總高度計(jì)算 h最高水位h調(diào)節(jié)h最低水位2.00.32.3（m）總池深為2.3m；d.pH調(diào)節(jié)器e.結(jié)構(gòu)

11、形式 地下鋼砼, 內(nèi)壁作防腐處理。f.調(diào)節(jié)池水泵選型 選用QW型潛水排污泵，型號(hào)為32QW12-15-1.1泵二臺(tái)，兩用一備，出口口徑32mm，流量12m3/h，揚(yáng)程15m，電機(jī)動(dòng)機(jī)功率1.14KW。4. 2 絮凝反應(yīng)池1 設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)水量qh24m3/h（按水泵流量），取停留時(shí)間20min，最低水位為0.3m。a. 容積計(jì)量 V=8m3 取長(zhǎng)寬為2m×2m,則有效水深為h=2(m)b.總高度計(jì)算 h最高水位h有效h最低水位20.32.3（m）取3m 總池深為3m；c.結(jié)構(gòu)形式 地下鋼砼, 內(nèi)壁作防腐處理。d.配套設(shè)備 投藥機(jī) 攪拌機(jī) 功率：N=2.2kw，漿葉防腐，非標(biāo)定制(2臺(tái)

12、)4.3 沉淀池1 設(shè)計(jì)參數(shù)：設(shè)計(jì)水量qh24m3/h，取停留時(shí)間1.5h，采取平流式，取表面負(fù)荷為2m³/*h（注：通常沉淀池的表面負(fù)荷取值范圍為1.0-3.0m³/*h)，設(shè)水流速為v=3.5mm/s。h1沉淀池超高=0.3m，h3緩沖層高度=0.5，池底坡度i=0.01。a. 沉淀池表面積 A= =12m2b.沉淀區(qū)有效水深 h2=qt=2×1.5=3.0mc.沉淀區(qū)有效容積 V=A*h2=28.8m3e.沉淀池尺寸 L=vt3.6=3.5×1.2×3.6=15.12m 取16mB= =0.75mf.沉淀池總高 H=h1+h2+h3+h4

13、=4.17 h4污泥區(qū)高度=0.15+0.22=0.37m h4=（16-0.75）×0.01=0.15m h4=0.75-0.5/2*tan60o=0.22mg.污泥斗容積 V1=×0.22×(0.75×0.75+0.5×0.5+0.9)=0.125m3k.結(jié)構(gòu)形式 鋼制，內(nèi)壁作防腐處理。4.4調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)參數(shù)：含鉻廢水水量200 m3/d=8.33m3/h。取停留時(shí)間t為8小時(shí)，最低水位為0.3m。a.進(jìn)水管設(shè)計(jì) 取水流流速為0.5m/s，則管徑應(yīng)為D=0.077（m）, 取管徑為90mm（PVC管），則流速為0.36m/s， 設(shè)計(jì)標(biāo)高為1.

14、40；b.容積計(jì)量 V=Q×t=200÷24×8=66.66(m) 取65m取長(zhǎng)寬為5m×10m，則有效水深為h=1.3(m)；c.總高度計(jì)算 h最高水位h調(diào)節(jié)h最低水位1.30.31.6（m）總池深為1.6m；d.pH調(diào)節(jié)器e.結(jié)構(gòu)形式 地下鋼砼, 內(nèi)壁作防腐處理。f.調(diào)節(jié)池水泵選型 選用QW型潛水排污泵，型號(hào)為50QW10-10-0.75泵二臺(tái)，一用一備，出口口徑50mm，流量10m3/h，揚(yáng)程10m，轉(zhuǎn)速2900r/min，電機(jī)動(dòng)機(jī)功率0.75KW，效率75%.4.5電解槽電解池的大小根據(jù)以下程序計(jì)算確定：a選擇電解池的型式電解池基本上分間歇式和連

15、續(xù)式兩種。連續(xù)式依水流形式的不同又分翻騰式和回流式兩類。選型主要應(yīng)從運(yùn)行管理方便著眼。我們選擇翻騰式。b. 每一安培每一小時(shí)處理鉻的量從點(diǎn)解理論推算，每一安培每一小時(shí)最多能處理六價(jià)鉻0.32克。在實(shí)際上由于廢水成份、濃度、設(shè)備性能等各種因素的關(guān)系，每1安培小時(shí)能處理的六價(jià)鉻數(shù)量各不相同，但都低于0.32克/安培小時(shí)。我們確定的數(shù)據(jù)是0.24克/安培小時(shí)。c.確定每小時(shí)要處理的污水量Q Q=20.83m3/hd.測(cè)定廢水中六價(jià)鉻的平均濃度含鉻廢水中Cr6+濃度范圍為，20mg/L60mg/L ,則確定平均濃度N=40mg/L=40g/m3d.所需點(diǎn)解電流I=Q*N/0.24=3472Ae.所需陽

16、極電解面積在試驗(yàn)中得知，當(dāng)食鹽加入量為1克/升時(shí)，陽極電流密度不宜大于1安/分米2。太大了陽極容易鈍化，結(jié)果電流雖然加大了，效果并不增加，白白浪費(fèi)電能。我們選取0.6安/分米2為設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。因?yàn)檫^小了要增大陽極面積，從而也增加了電解池的體積。所需陽極電解面積應(yīng)為A=3472/0.6=5787dm2f.極板選擇在含鉻廢水電解處理這種條件下，任何容易溶解的鋼板，都可作為極板。某些不易溶的如高矽生鐵或矽鋼片，不宜做極板。由于陰極和陽極要經(jīng)常換向使用，所以陰極和陽極應(yīng)選用同樣材料，同樣尺寸。寬板的厚度，可從現(xiàn)有材料出發(fā)。太薄則易損耗，短期內(nèi)就要更換。太厚則每塊極板重量太大，而且電解池的體積也會(huì)增大。我們

17、選用5毫米厚的A3鋼板做極板?？紤]裝拆時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度和材料利用率，我們選定極板尺寸為場(chǎng)650毫米，寬400毫米。極板浸入水中的長(zhǎng)度為600毫米。這樣，每塊極板的電解面積約為4*6*2=48分米2按計(jì)算需要陽極87塊，我們定為96塊。陰極數(shù)量大致等于陽極。根據(jù)翻騰式電解槽的結(jié)構(gòu)，將極板分八個(gè)區(qū)間安裝。陰陽極之間的距離我們選為30毫米。太大了會(huì)增加電壓降落，浪費(fèi)了電能。太小則安裝和沖洗不方便極板之間容易接觸而造成短路。g. 壓縮空氣量極板與電解池底保持50毫米空隙，已利泥渣清除，壓縮空氣管也就安裝在這個(gè)空隙中。管的位置靠近擋墻。由于電解池不深，所以壓縮空氣的壓力不要很大，有一個(gè)大氣壓以上就可以，用氣

18、量可也按照每立方米廢水每分鐘0.20.8立方米以上就可以。實(shí)際運(yùn)行時(shí)也是只要水能翻動(dòng)就行。4.6沉淀池2a.參數(shù)選取 池子個(gè)數(shù)n =1 池子的長(zhǎng)寬比不小于4，取長(zhǎng)寬比為4 池子的長(zhǎng)深比一般采用812，取長(zhǎng)深比為8 b.工藝設(shè)備： 最大設(shè)計(jì)流量Qvmax=8.33m³/h 沉淀部分水面面積設(shè)表面負(fù)荷 q1=2m³/(m2.h) A=Qvmax=8.33/2=4.17m2 沉淀部分有效水深設(shè)停留時(shí)間為1.5h h2=q*t=2*1.5=3m 沉淀池有效容積V=A* h2=4.17*3=12.5m³沉淀池長(zhǎng) 設(shè)流速u=0.5m/s L=u*t*k*z=0.5*1.5*3600*1/1000= 2.7 取m=2.7 沉淀池寬B=A/L=4.17/2.7=1.54m 已知污水中含有Cr6+濃度為40mg/L，則污泥體積最大為：Vmax=40×250/1000=10m3。污泥斗容積：污泥斗設(shè)在沉淀池的進(jìn)水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，為防止污泥斗底部積泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m，污泥斗傾角大于60°。V=h4(a2+a12+aa1)/3 式中V污泥斗容積