【基于電解法和酸堿中和沉淀法的電鍍廢水處理設(shè)計12000字（論文）】

一、項目概況1.1設(shè)計概況與意義擬建一電鍍工業(yè)園區(qū)，因在其生產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量的電鍍廢水，且廢水中將含有大量重金屬離子，該廢水如若不經(jīng)過處理直接排放至河道將對周邊環(huán)境與河道環(huán)境造成嚴重影響。因而為了保護環(huán)境，該電鍍工業(yè)園區(qū)決定對其所排放廢水進行處理，廢水達到GB21900-2008的排放標準后，可以排出或重復(fù)使用以供生產(chǎn)。1.2設(shè)計任務(wù)1.2.1設(shè)計水量水質(zhì)本設(shè)計每天需處理進水水量為100m3，需處理的電鍍廢水水質(zhì)情況如下表。表一電鍍廢水水質(zhì)情況項目pHCr6+(mg/L)Cu2+(mg/L)Zn2+(mg/L)F(mg/L)硝酸氮硬度含量6.8254500.521.55001.2.2設(shè)計標準現(xiàn)將電鍍污染物排放標準GB21900-2008中新建企業(yè)水污染物排放限值摘抄如下。表二電鍍污染物排放標準序號污染物項目排放限值污染物排放監(jiān)控位置2六價鉻0.2(mg/L)車間或生產(chǎn)設(shè)施廢水排放口8總銅0.5(mg/L)企業(yè)廢水總排放口12pH6-9企業(yè)廢水總排放口16總氮20(mg/L)企業(yè)廢水總排放口19氟化物10(mg/L)企業(yè)廢水總排放口經(jīng)比對，本設(shè)計主要處理污染物為Cr6+與Cu2+；Cr6+：Cu2+：1.2.3水文地質(zhì)資料本設(shè)計計劃建設(shè)電鍍園區(qū)所處位置工程地質(zhì)良好，且園區(qū)地形平坦，因而適于工程建設(shè)。1.3設(shè)計原則本設(shè)計嚴格遵守國家的有關(guān)法律、法規(guī)和標準，確保所有處理過的水質(zhì)指標符合國家排放標準。污水處理站的布局緊湊流暢，遵循將功能和美學結(jié)合起來的一般原則，占地面積小。選擇目前我國成熟、簡單、實用的設(shè)計路線。本設(shè)計致力于降低項目投資和運營成本，同時努力實現(xiàn)環(huán)境效益與經(jīng)濟效益兩手抓。二、處理方案論證2.1常見處理方案介紹電鍍廢水目前常見的處理方法為化學法、物理法、物化法、反滲透法、微生物法、微波化學法與一些新興的方法。下面對更為常用且廣泛使用的物理法、化學法與物化法進行簡單介紹。2.1.1物理法物理法是根據(jù)污水溶劑和溶液的不同物理特性，將外部污染物與污水分離。常見利用的物理性質(zhì)為溶解度、熔點、密度與沸點等。利用物理法來處理廢水的顯著特征是不會改變廢水中物質(zhì)的化學性質(zhì)。例如，含有Cu2+、Cr6+、Cr3+、Ni2+等重金屬離子的電塑性廢水可以通過加熱蒸發(fā)處理，為了進一步處理，可以將金屬離子濃縮。此外，活性炭吸附也是常用的一種方法。總的來說，物理法進行電鍍廢水處理會有時間長、能耗大、成本高而處置精度不高的諸多問題，因此，它經(jīng)常被用作其他過程的附加方法。2.1.2化學法化學法是通過加入化學藥劑，化學物質(zhì)與廢水中的液體發(fā)生反應(yīng)，改變污染物的化學性質(zhì)，使其無毒無害，進而去除污染物的方法。與物理法相比，化學法操作簡單、耗時短、分離效果穩(wěn)定可靠可控制，適用范圍廣泛，因而在國內(nèi)外處理電鍍污水時都得到了廣泛的應(yīng)用。但化學法在處理電鍍廢水時也存在著人為因素會有較大影響的問題。2.1.3物化法物化法是電鍍廢水凈化的物理方法和化學方法的結(jié)合體。在實際工程中，處理電鍍廢水在發(fā)生化學反應(yīng)時，也常常改變了污染物的物理性質(zhì)。其中，萃取法、離子交換法和電解法被廣泛應(yīng)用。其中包括1960年代開始的中國電解研究，在80年代應(yīng)用于含鉻廢水處理。演習進行了很長時間，處理技術(shù)和操作方法不斷改進。到目前為止，經(jīng)驗和技術(shù)都比較成熟。2.1.4其他方法近年來，由于跨學科發(fā)展趨勢逐漸變?yōu)槠毡?，大力促進了CZB礦法等電鍍廢水處理工藝的改進和發(fā)展，分質(zhì)處理方法和閉環(huán)循環(huán)技術(shù)等技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)。2.2處理工藝的選擇根據(jù)廢水質(zhì)量特點、廢水處理要求和相關(guān)文件，選擇廢水處理工藝，并對所選工藝進行整合連接。2.2.1六價鉻處理在工業(yè)中被廣泛應(yīng)用的電解法，通常用于工業(yè)廢水處理，尤其是含鉻廢水處理。在目前的工業(yè)部門，電解法在處理包括危險化學品在內(nèi)的各種工業(yè)廢水和生活污水方面取得了重大進展。因此，本設(shè)計選擇電解法處理六價鉻。從電解廢水中去除鉻的原理比較容易理解。在適合的溶液環(huán)境中，酸溶液中的鐵離子化，通過電解陽極的鐵將電子轉(zhuǎn)移到溶液中，電子將Cr(VI)還原為Cr(Ⅲ)，從而導(dǎo)致廢水從有害至無害轉(zhuǎn)化。隨著廢水中氫離子減少，溶液pH值逐漸從酸性變?yōu)閴A性。Cr(Ⅲ)與氫離子相結(jié)合形成Cr(OH)3沉降，在富含氫離子的堿性環(huán)境中加速，使溶液pH值穩(wěn)定在一定水平，以沉積形式去除廢水中的鉻元素。在電解過程中使用低壓直流電源，因而這一過程所需的化學試劑數(shù)量非常少。電解方法對操作環(huán)境要求較低，可以在室溫、大氣壓力下運行，并且非常容易管理。此外，電解法具有高度適應(yīng)性，如果廢水中污染物濃度發(fā)生變化，只需適當調(diào)節(jié)電流和電壓，確保廢水質(zhì)量始終穩(wěn)定。此外，電解法所用裝置非常小，為選擇處理場所提供了便利的條件。2.2.2重金屬處理廢水處理廠用于重金屬的常用方法有生物法、電解法、化學沉淀法、離子交換法、反滲透法、膜分離法、吸附法等。由于操作簡單、便于上手、運行成本低等顯著特點與優(yōu)勢，化學沉淀法目前應(yīng)用最為廣泛，因而技術(shù)最為成熟。然而，大多數(shù)化學沉淀法需要加入混凝劑，如鋁鹽或鐵鹽，和助凝劑，如聚丙烯酰胺，產(chǎn)生的大量污泥容易堵塞并對后續(xù)處理系統(tǒng)造成影響，從而導(dǎo)致回用系統(tǒng)難以持續(xù)穩(wěn)定運行。鑒于此，本設(shè)計采用酸堿中和沉淀法，可以不引入混凝劑等中的雜質(zhì)，便于后續(xù)處理與污泥回收。最適合銅離子、鐵離子、鉻離子沉淀的pH值需查閱文獻及試驗進行確定選擇。2.3工藝流程的確定2.3.1廢水處理工藝流程本設(shè)計中產(chǎn)生的綜合廢水先經(jīng)過調(diào)節(jié)池，再由調(diào)節(jié)池流經(jīng)酸洗池，達到適宜環(huán)境后通往鐵粉處理池，處理后的廢水經(jīng)過酸堿中和反應(yīng)池，最后到達斜板沉淀池，處理結(jié)束后進行排水。2.3.2污泥處理工藝流程本設(shè)計中處理后產(chǎn)生的污泥經(jīng)過污泥濃縮機首先濃縮，再進入污泥脫水機，最后產(chǎn)生的污泥外運或交給相關(guān)的專業(yè)公司來進行處理。2.3.3工藝流程說明①在本設(shè)計中，廢水首先進入調(diào)節(jié)池中，以平衡調(diào)節(jié)水質(zhì)和水量；②廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池后進入酸洗槽，本設(shè)計所涉及反應(yīng)需在酸性條件下進行，故而加入酸廢水（本設(shè)計中擬取用H2SO4）進行酸化，為后續(xù)反應(yīng)做準備；③已酸化的廢水進入鐵粉反應(yīng)器中，在鐵粉反應(yīng)器中進行內(nèi)電解反應(yīng)，使Cr6+還原為Cr3+；④經(jīng)過電解反應(yīng)后產(chǎn)生的廢水進入酸堿中和反應(yīng)池，向酸堿中和反應(yīng)池中加入NaOH粉末，并進行中和反應(yīng)，使得Cr3+、Fe3+與Cu2+從廢水中被去除，反應(yīng)后的廢水進入斜板沉淀池進行沉淀；⑤沉淀后的污泥需進行處理處置：將廢水處理系統(tǒng)的污泥全部集合一起處理，斜板沉淀池產(chǎn)生的污泥流入濃縮機以減少自身的含水率，濕污泥進入脫水機后進一步脫水成干污泥，處理好的污泥外運，交由相關(guān)專業(yè)公司回收處理。三、計算書3.1物料衡算由經(jīng)驗得知一般KZ=1.3-1.7,本設(shè)計中取KZ=1.3；平均設(shè)計流量：Q=100m3/d=1.16×10-3m3/s；則最大設(shè)計流量為：Qmax=100×1.3m3/d=130m3/d=1.50×10-3m3/s。3.1.1加酸量計算經(jīng)查閱相關(guān)資料可知，若本設(shè)計要處理電鍍廢水中的Cr6+，需要將Cr6+還原為Cr3+，而此反應(yīng)需要在酸性環(huán)境下進行。而在本設(shè)計中電鍍廢水進水pH為6.8，不符合反應(yīng)發(fā)生條件，故而需要額外投加藥劑，使得反應(yīng)順利進行。本設(shè)計中所投加藥品擬選用98%濃硫酸，加入藥品過程以及酸化反應(yīng)均在酸洗槽中進行。本設(shè)計中電鍍廢水進水pH為6.8，經(jīng)查閱相關(guān)資料，如要進行所需反應(yīng)，pH需調(diào)至1.6，經(jīng)查閱相關(guān)資料可知這一過程所需時間約為10分鐘。則Q=100m3/d=0.069m3/min。電鍍廢水進水pH=6.8，即[H+]=1×10-6.8mol/L。而酸洗槽出水pH=1.6，即[H+]=2.5×10-2mol/L。即進入酸洗槽投加藥劑所需的[H+]總量為：n=C×V=694×1×10-6.8mol=6.94×10-4.8mol。式中，n——摩爾質(zhì)量，mol；C——濃度，mol/L；V——溶劑體積，L。本設(shè)計中所投加藥品擬選用98%濃硫酸，另外投加時需將其稀釋，并調(diào)節(jié)為20%硫酸。經(jīng)查閱相關(guān)資料，20％硫酸溶液的濃度為1.14×103g/L即分別為11.6mol/L。98％濃硫酸溶液的濃度為1.84×103g/L，即18.78mol/L。設(shè)：所需投加的20%硫酸量為V，則可得如下方程式：6.94×10-4.8+11.6×V/694+V=0.025。解得V=2.45L。由H++OH-==H2O即水的離解平衡得，參與反應(yīng)的H+總量為6.94×10-9.8mol,反應(yīng)量較小可忽略?？捎缮鲜鲇嬎憧傻帽驹O(shè)計所需20%硫酸流量為0.245L/min，即本設(shè)計所需98%濃硫酸流量為0.151L/min。故而本設(shè)計每天需加入98%硫酸量V=217.9L。由上述計算得本設(shè)計中每10分鐘酸洗槽內(nèi)總液體量為：Q=694+2.45=696.45L。3.1.2加入鐵粉量計算本設(shè)計將在鐵粉反應(yīng)池中投加鐵粉進行反應(yīng)，使得Cr6+被還原為Cr3+。本設(shè)計選用多孔還原性鐵粉作為電解所需藥劑，該鐵粉多為粉末冶金所使用，價格低廉且易得?，F(xiàn)對使反應(yīng)順利進行所需鐵粉量進行計算。陽極反應(yīng)：Fe-2e==Fe2+Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2OCrO42-+3Fe2++8H+==Cr3++3Fe3++4H2O陰極反應(yīng)：2H++2e==H2↑本設(shè)計電鍍廢水中Cr6+＝25mg/L，即Cr6+摩爾濃度為4.8×10-4mol/L，即1L廢水中Cr6+含量為4.8×10-4mol。下表為根據(jù)化學反應(yīng)式所進行的所需鐵粉量計算。表三Fe2+計算Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2OCr2O726Fe2+2Cr3+6Fe3+26264.8×10-4mol/Labc4.8×10-4mol/L1.44×10-3mol/L4.8×10-4mol/L1.44×10-3mol/L根據(jù)上述表格與計算可知所需鐵粉量為1.44×10-3mol/L。查閱《環(huán)境工程師手冊》得工程實際加入鐵粉量一般應(yīng)為理論計算的2.5倍，則實際加入的鐵粉量為n=1.44×10-3×2.5=3.6×10-3mol。根據(jù)上述表格與計算可知鐵粉反應(yīng)池中發(fā)生反應(yīng)的1L廢水中所產(chǎn)生的Cr3+總量為1.44×10-3mol/L，F(xiàn)e3+總量為1.44×10-3mol/L。表四電子量計算Fe—2e==Fe2+Fe2e121.44×10-3mol/Lc1.44×10-3mol/L2.88×10-3mol/L根據(jù)上述表格與計算可知反應(yīng)中每升水轉(zhuǎn)移電子量n為2.88×10-3mol/L。表五H+計算2H++2e==H2H+2e22d2.88×10-3mol/L2.88×10-3mol/L2.88×10-3mol/L根據(jù)上述表格與計算可知反應(yīng)中每升水所用掉的H+的量為2.88×10-3mol。已知電鍍廢水中[H+]=2.5×10-2mol/L，則每升電鍍廢水中剩余H+=2.5×10-2-2.88×10-3=2.212×10-2mol/L，此時廢水的pH=1.67。查閱資料可知該反應(yīng)需要10分鐘，Q=100m3/d=0.069m3/min。10min加入的鐵粉量為n=3.6×10-3×694=2.5mol，則鐵粉加入量為0.25mol/min。10min產(chǎn)生的Cr3+為1.44×10-3×694=1mol。10min產(chǎn)生的Fe3+為1.44×10-3×694=1mol。3.1.3加入NaOH量計算本設(shè)計將在酸堿中和反應(yīng)池中投加NaOH進行反應(yīng)，以去除Cr3+、Cu3+與Fe3+。本設(shè)計選用96%NaOH粉末作為所需藥劑，并將其調(diào)節(jié)成20%的NaOH溶液?，F(xiàn)對為使反應(yīng)順利進行所需NaOH量進行計算。發(fā)生的中和反應(yīng)如下：Cr3++3OH-==Cr(OH)3↓Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓Cu2++2OH-==Cu(OH)2↓由上述表格可知，Cr3+=1.44×10-3mol/L；Fe3+=1.44×10-3mol/L；Cu2+=7.09×10-3mol/L。Cr(OH)3、Fe(OH)3與Cu(OH)2的溶度積分別為6.3×10-31、2.6×10-39和2.2×10-20。若要使處理后的廢水符合相關(guān)排放標準，Cr3+的濃度應(yīng)為1.94×10-6mol/L以下，F(xiàn)e2+的濃度應(yīng)為3.33×10-5mol/L以下，Cu2+的濃度應(yīng)為5.13×10-8mol/L以下。經(jīng)計算Cr3+所需OH-=4.31×10-3mol/L；Fe3+所需OH-=4.32×10-3mol/L；Cu2+所需OH-=1.41×10-2mol/L。即每升水用掉的OH-量為n=4.31×10-3+4.32×10-3+1.41×10-2=2.26×10-2mol。反應(yīng)生成的Cr(OH)3量為n1=1.44×10-3mol，反應(yīng)生成的Fe(OH)3量為n2=1.44×10-3mol，反應(yīng)生成的Cu(OH)2量為n3=7.09×10-3mol。查閱有關(guān)資料得知，生成Cr(OH)3的最佳pH為8。一般來說，當電鍍廢水中銅離子和鐵離子并存時，pH值可以控制在8-9之間，使得處理后的廢水符合排放標準。同時參考出水pH標準6-9，故而本設(shè)計將酸堿中和沉淀池pH調(diào)至8。將pH=1.67的溶液調(diào)至pH=8，需反應(yīng)掉的酸量為2.21×10-2mol，則每升水中OH-用量為2.26×10-2mol+2.21×10-2mol=4.47×10-2mol。查閱相關(guān)資料可知，該中和反應(yīng)用時為五分鐘。每升電鍍廢水中加入的NaOH量為4.47×10-2mol，即加入的NaOH粉末質(zhì)量為1.788g。每天需要加入的NaOH粉末的質(zhì)量為100×1000×1.788=178.8㎏。3.1.4污泥量計算由上述反應(yīng)Cr3++3OH-==Cr(OH)3↓Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓Cu2++2OH-==Cu(OH)2↓進行污泥量計算:每升電鍍廢水產(chǎn)生Cr(OH)3n1=1.44×10-3mol每升電鍍廢水產(chǎn)生Fe(OH)3n2=1.44×10-3mol每升電鍍廢水產(chǎn)生Cu(OH)2n3=7.09×10-3mol則污泥質(zhì)量為：m1=100×1000×1.44×10-3×103=14.83(㎏)m2=100×1000×1.44×10-3×107=15.41(㎏)m3=100×1000×7.09×10-3×97.5=69.1(㎏)則污泥總質(zhì)量m總=m1+m2+m3=14.83+15.41+69.1=99.34㎏。3.2主要構(gòu)筑物計算3.2.1格柵格柵是用以截留較大的懸浮物或漂浮物的構(gòu)筑物。一般情況下，分為粗細兩道格柵布置在污水處理前。由于本設(shè)計電鍍廢水水質(zhì)及水量特點，擬采用一道格柵。本設(shè)計選用一臺人工式細格柵。設(shè)計參數(shù)如下：設(shè)計流量Qmax=100×1.3m3/d=1.50×10-3m3/s；過柵流速：v1=0.9m/s；柵前流速：v2=0.7m/s；柵前水深：h=0.4m；柵條寬度：S=10mm；格柵間隙：e=20mm；格柵傾角：60°；單位柵渣量：W=0.07m3柵渣/103m3污水。（1）柵條間隙數(shù)（2）柵槽寬度。（3）通過格柵的水頭損失：設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面，取k=3，β=2.42。。k——格柵受到污染物堵塞后，格柵阻力增大的系數(shù)。k=3.36-1.32,一般取k=3。ξ——阻力系數(shù)，其值與格柵柵條的斷面形狀有關(guān)。則水頭損失：。柵后槽總高度：設(shè)柵前渠道超高h1=0.3m，則：h總=h+h1+h2=0.4+0.3+0.18=0.88m。（5）進水渠道漸寬部分的長度L1設(shè)進水渠寬b1=0.05m,其漸寬部分展開角α1=15°，則：。（6）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度L2L2=L1/2=0.14m（7）柵槽的總長度L。（8）每日柵渣量W：在格柵間隙為0.01m的情況下，設(shè)柵渣量為每處理1000㎡電鍍污水產(chǎn)0.07㎡柵渣，Kz=1.3，則：W=0.008m3/d<0.2m3/d,所以采用人工清渣。3.2.2調(diào)節(jié)池由于本設(shè)計中電鍍廢水的水質(zhì)水量波動較大，在不同時間均有不同變化，而廢水水質(zhì)水量的這種變化對排水及廢水處理設(shè)備，特別是對凈化設(shè)備等正常發(fā)揮凈化與處理功能是十分不利的事情，甚至有損壞設(shè)備的可能，為解決這一問題，防止設(shè)備壽命縮短，在廢水處理前一般都要設(shè)置調(diào)節(jié)池，用以調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)?？紤]到對角調(diào)節(jié)池出水槽是沿對角線方向而設(shè)置，在同一時間內(nèi)流入池內(nèi)的電鍍廢水經(jīng)由調(diào)節(jié)池的左、右兩側(cè)并能經(jīng)過不同時間而流到出水槽的優(yōu)點，本設(shè)計選用對角調(diào)節(jié)池作為調(diào)節(jié)池，以達到自動調(diào)節(jié)的目的。下面對所選對角調(diào)節(jié)池進行參數(shù)計算：電鍍廢水在池內(nèi)一般停留3—4小時。（1）池子的實際容積設(shè)電鍍廢水在池內(nèi)停留時間為T=4小時。根據(jù)流量Q=100m3/d，T=4h計算，則池內(nèi)廢水量：Q1=Q/24×T=100/24×4=16.7m3。即得出池的實際容積V=16.7m3。設(shè)計用調(diào)節(jié)池的實際容積為1.3V，即V有效=1.3×16.7=21.7m3取V有效=22m3。（2）池子的總尺寸取池子的有效水深h為2m，調(diào)節(jié)池超高h1為0.3m。則池高H=h+h1=2.3m，調(diào)節(jié)池的平面面積是。取寬B為3m，則長。設(shè)縱向隔板間距為1m，故而隔板數(shù)為3個。池子的總尺寸為：L×B×H=3.7×3×2.3(m3)。（3）提升泵選取：提升流量250m3/h,揚程H=10m。為適應(yīng)水質(zhì)的變化，設(shè)置沉渣斗，由于電鍍廢水的懸浮物較少，所以按長度方向設(shè)置沉渣斗一個，共兩個沉渣斗，沉渣斗傾角為45°。3.2.3酸洗槽根據(jù)《環(huán)境工程設(shè)計手冊》，進水pH=6.8時，調(diào)節(jié)至pH=1.6,需要10分鐘，由物料衡算得，每10分鐘槽內(nèi)總液體Q=694+2.45=696.45（L）。則酸洗槽實際流量為1.3Q＝905L。取槽的實際容積為V=1m3，有效高度為h=1m，取槽的超高為h1=0.3m。其面積為S=V/h=1/1=1m2。取槽的寬B=1m，則長為L=S/B=1/1=1m。酸洗槽的總尺寸為：L×B×H=1.3×1×1m3。3.2.4鐵粉反應(yīng)池為了使內(nèi)電解反應(yīng)能夠在池內(nèi)順利進行，本設(shè)計選用鐵粉反應(yīng)池作為電解反應(yīng)發(fā)生的場所。考慮到垂直軸式機械攪拌池反應(yīng)效果好且水頭損失小，并能夠適應(yīng)水質(zhì)水量的不同時間的不同變化，無論大小水量都能適用，水量的處理范圍較寬，實用的優(yōu)點，本設(shè)計選用垂直軸式機械攪拌池作為鐵粉反應(yīng)池。設(shè)備參數(shù)計算：經(jīng)酸化的廢水進入鐵粉反應(yīng)池，在鐵粉反應(yīng)池中發(fā)生原電池反應(yīng)。陽極反應(yīng)：Fe-2e==Fe2+Cr2O72-+6Fe2++14H+==2Cr3++6Fe3++7H2OCrO42-+3Fe2++8H+==Cr3++3Fe3++4H2O陰極反應(yīng)2H++2e==H2↑查閱相關(guān)文獻可知，進行該反應(yīng)一般需要10min。設(shè)計流量Q=130/24=5.42m3/h。寬B=2m，長L=2m，高H=1.5m，取反應(yīng)池超高為h=0.3m。則池子總高度H總=1.5+0.3=1.8m。鐵粉反應(yīng)池總尺寸為：B×L×H=2×2×1.8=7.2m3。3.2.5酸堿中和反應(yīng)池考慮到機械攪拌反應(yīng)池尤其適合電鍍、冶金等工業(yè)中的廢水處理，能夠使酸堿中和反應(yīng)與沉淀反應(yīng)進行徹底的優(yōu)點，本設(shè)計選用機械攪拌反應(yīng)池作為酸堿中和反應(yīng)池。對于本設(shè)計中電鍍廢水中的金屬陽離子，如Cr3+、Fe3+和Cu2+，均能夠與OH-發(fā)生反應(yīng)生成沉淀，從而能夠去除廢水中的Cr3+、Fe3+和Cu2+，兼本設(shè)計在反應(yīng)池中設(shè)有攪拌設(shè)備，能夠使Cr3+、Fe3+和Cu2+與OH-充分接觸并發(fā)生反應(yīng)，且還能夠去除其余上述未提及但能與OH-發(fā)生沉淀反應(yīng)的金屬陽離子。在反應(yīng)池中發(fā)生的中和反應(yīng)，經(jīng)查閱相關(guān)資料可取t為5min。本設(shè)計電鍍廢水量為Q1=Q/24/12=0.45（m3）。取反應(yīng)池長L=1(m)，寬B=1(m)，有效水深h=1(m)，超高h3=0.3(m)，則實際高度H=1+0.3=1.3(m)。則反應(yīng)池體積為V=L×B×h=1×1×1=1（m3）。選用HL—04型潛水攪拌器，經(jīng)查閱，其功率為0.4kW。3.2.6斜板沉淀池斜板沉淀池占地面小而效率高且在池內(nèi)停留時間短，被廣泛應(yīng)用于電鍍廢水處理。一般說來，為了操作和管理方便，多數(shù)處理廠選用泥水流向相反的異向流斜板沉淀池。異向流斜板沉淀池的水流斜向上，而污泥則斜向下，易于分離與后續(xù)處理。斜板沉淀池中處理后的污泥清理頻率應(yīng)至少為一天一次，以免板結(jié)的污泥致使排泥管堵塞。水力表面負荷q=3m3/(m2·h)；斜板長L=1.0m；斜板傾角θ=60o；斜板凈距d=40mm；斜板厚b=5mm。表面積A：A＝Qmax/(0.91×n×q)＝130/（0.91×1×5×24）＝1.43m2式中Qmax——最大設(shè)計流量，m3/h；n——池數(shù)；q——表面負荷，一般用3～5m3/（m2·h）；0.91——斜板面積利用系數(shù)。則池長a=√A＝√1.43＝1.2m經(jīng)核算，q＝Q/（0.91×n×A）＝130/（0.91×1×1.43×24）＝4.16m3/(m2·h)，滿足條件3～5m3/(m2·h)，故而可行。斜板個數(shù)m=a/(b+d)-1＝1.2/(0.005+0.04)-1＝26個。斜板區(qū)高度h3=L×sinθ＝1×sin60o＝0.87m。取斜板上端清水區(qū)高度h2=0.5m，水面超高h1=0.3m，斜板下端與排泥斗之間緩沖層高度h4=1.0m。泥斗斗底為正方形，泥斗底邊長為a1=0.3m，泥斗傾角為β＝60o，泥斗高。則污泥斗總?cè)莘eV：沉淀池總高度H：H=h1+h2+h3+h4+h5＝0.5+0.3+1.0+0.87+0.43＝3.10m。3.2.7細部結(jié)構(gòu)（1）進水管：本設(shè)計擬選用DN50（外徑Φ×壁厚＝63mm×4.0mm）硬聚氯乙烯管直接與反應(yīng)池相連，則進水管中流速V：。在0.2～0.3m/s之間，滿足絮凝后期流速要求。（2）集水槽：本設(shè)計中集水槽個數(shù)為1個，采用兩側(cè)淹沒孔口集水槽集水。槽中流量q為：q＝130/（24×3600）＝0.001505m3/s＝1.505L/s。考慮池子超載系數(shù)為20％，則槽中流量：q0＝1.2q＝1.2×1.505＝1.806L/s。槽寬B：B＝0.9q0.4＝0.9×0.00180.4＝0.072m。為便于加工取槽寬B＝80mm。起點槽中水深H1＝0.75B＝0.75×80＝60mm。終點槽中水深H2＝1.25B＝1.25×80＝100mm。槽中水深統(tǒng)一按H2＝100mm計。集水方式為淹沒式自由跌落，淹沒水深為0.05m，跌落高度為0.05m，槽超高取0.1m，則集水槽總高度H：H＝H2+0.05+0.05+0.1＝0.3m?？籽郏菏街衠0——集水槽流量，m3/s；μ——流量系數(shù)，取0.62；h——孔口淹沒水深，此處取0.05m；ω——孔眼總面積，m2。孔徑采用d=10mm，則單孔面積ω0：ω0＝πd2/4＝0.0785×0.012＝0.0000785m2則孔眼個數(shù)n：n＝ω/ω0＝0.0029/0.0000785＝36.94。取n＝38。則集水槽每邊孔眼個數(shù)n′＝n/2＝38/2＝19個。相鄰孔眼中心距離s＝L/（n′+1）＝0.8/（19+1）＝0.04m。為加工方便，相鄰兩孔眼間距取0.05m，靠近兩端各留出0.03m。（3）落水斗：本設(shè)計擬選尺寸為L×B×H＝300mm×300mm×400mm，本設(shè)計中排水管擬選用DN25（外徑Φ×壁厚＝32mm×2.5mm）硬聚氯乙烯管.（4）排泥管：本設(shè)計擬選用DN150（外徑Φ×壁厚＝160mm×5.0mm）硬聚氯乙烯管作為排泥管。3.2.8污泥濃縮設(shè)備污泥濃縮機一般能夠連續(xù)壓濾大量污泥，考慮到WTS帶式壓濾機具有處理能力大、脫水效率高、占地面積小、安裝時間短、土建資金少、維修費用低、過濾介質(zhì)再生、使用壽命長等優(yōu)點，本設(shè)計選用一臺WTS帶式壓濾機作為污泥濃縮設(shè)備。3.2.9污泥脫水設(shè)備污泥脫水設(shè)備能夠使經(jīng)濃縮后的污泥進一步脫水濃縮污泥，為運輸和后續(xù)處理減少污泥體積?？紤]到BSD—500S5L型帶式污泥脫水機具有機器制造容易、附屬設(shè)備少、投資能耗低、管理簡單、脫水能力大、特別適合于無機性污泥脫水的優(yōu)點，本設(shè)計選用一臺BSD—500S5L型帶式污泥脫水機進行污泥脫水。污泥脫水間尺寸為V=6×5×3=90m3。3.2.10加藥裝置①加NaOH機，本設(shè)計擬用電磁震蕩設(shè)備投加氫氧化鈉粉末，藥劑投加房體積為5×3×3=45m。②加H2SO4機，考慮到DS—300C型加藥裝置特別適合工業(yè)用于投加定量的化學藥劑及酸堿溶液的優(yōu)點，本設(shè)計擬選用DS—300C型加藥裝置作為投加硫酸的裝置。投加硫酸的藥劑投加房體積為5×3×3=45m3。③加鐵處理器，本設(shè)計擬用電磁震蕩設(shè)備投加鐵粉，藥劑投加房體積為5×3×3=45m。④在所有的加酸加堿點設(shè)置pH探頭，自動控制用于投加的酸堿量。四、管網(wǎng)布置與水力計算4.1平面布置該污水處理用地為400㎡，東西長20m，南北寬20m，面積較小。本電鍍廢水處理廠總平面布置包括污水處理與污泥處理構(gòu)筑物及設(shè)施、各種管線、管道及渠道、各種輔助構(gòu)筑物的平面布置。污水處理與污泥處理構(gòu)筑物是電鍍廢水處理廠的核心構(gòu)筑物，進行電鍍廢水處理廠平面布置時，應(yīng)結(jié)合廠區(qū)地形與地質(zhì)條件，根據(jù)各構(gòu)筑物的功能、水力要求和處理與施工條件進行考慮。4.2高程布置4.2.1高程布置原則 出于經(jīng)濟方面的考慮，能夠降低運行管理開支并便于人員維修管理，廢水在所用處理構(gòu)筑物間流動時均按重力流考慮。4.2.2總高程布置總高程布置見高程布置圖。4.3污水水頭損失計算根據(jù)《排水管設(shè)計與計算》，規(guī)定最小管徑在污水管道上游部分，若根據(jù)水量計算，若設(shè)計水量較小，其管徑也會隨之較小，而如果管徑很小時污水管將會有堵塞的可能。如果采用較大的管徑，則可采用較小的坡度。根據(jù)規(guī)定，街道和廠區(qū)污水管道的最小管徑為200㎜，坡度為0.004。本設(shè)計所選污水水頭損失參數(shù)如下：流速v=0.45m/s，管徑d=200㎜，坡度i=0.004。（1）斜板沉淀池與酸堿中和反應(yīng)池之間水頭損失計算：參數(shù)如下：總管長L=6m，v=0.45m/s，i=0.004。則沿程水頭損失hf1=i×L=0.004×6m=0.024m。。系統(tǒng)中酸堿中和反應(yīng)池最低水位與斜板沉淀池的最不利水位差h差=1.8m。則總水頭損失H1=hf1+hf2+h差=0.024+0.045+1.8=1.869m。（2）酸堿中和反應(yīng)池與鐵粉反應(yīng)池之間水頭損失計算：參數(shù)如下：總管長L=8m，v=0.45m/s，i=0.004。則沿程水力損失hf1=i×L=0.004×8=0.032(m)。。酸堿中和反應(yīng)池與鐵粉反應(yīng)池的正常水位差hf3=-0.1(m)。系統(tǒng)中鐵粉反應(yīng)池的最低水位與酸堿中和反應(yīng)池的最不利水位差h差=1.5(m)。則總損失H2=hf1+hf2+hf3+h差=0.032+0.037-0.1+1.5=1.469(m)。（3）鐵粉反應(yīng)池與酸洗槽之間水頭損失計算：參數(shù)如下：總管長L=8m，v=0.45m/s，i=0.004。沿程水力損失hf1=i×L=0.004×8=0.032(m)。。系統(tǒng)中酸洗槽的最低水位與鐵粉反應(yīng)池的最不利水位差h差=0.5(m)。則總損失H3=hf1+hf2+hf3+h差=0.032+0.022+0.5=0.554(m)。（4）酸洗槽與調(diào)節(jié)池之間水頭損失計算：參數(shù)如下：總管長L=8m，v=0.45m/s，i=0.004。沿程水力損失hf1=i×L=0.004×8m=0.032(m)。。系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池的最低水位與酸洗槽最不利點水位差h差=1.0m。則總損失H4=hf1+hf2+h差=0.032+0.248+1=1.28(m)。（5）廢水從調(diào)節(jié)池到斜板沉淀池之間水頭總損失計算：由上述計算可得：H=H1+H2+H3+H4=1.869+0.469+0.554+1.28=4.17(m)。（6）泵的選取根據(jù)上述計算可知，本設(shè)計需要在調(diào)節(jié)池到酸洗槽之間增設(shè)水泵。依據(jù)《環(huán)境保護設(shè)備選用手冊》，Q=130m3/d，H=4.17m，選取耐腐蝕塑料泵32FSf—20，處理流量為4.65—13.5m3/h，揚程為10—18m，配用電動機功率為2.2kW。4.4污泥管道水頭損失計算 通常情況下，廢水處理系統(tǒng)在處理過程中都會產(chǎn)生一定量的污泥。污泥的水利特征受溫度，流速，粘度等影響，但主要受粘度的影響。污泥的粘度與污泥的濃度以及揮發(fā)物含量成正比，與溫度成反比，與密度成反比。當污泥在管道中流動速度較低(通常指小于1.5m/s)時，流體處于層流，而污泥粘度大，則流動阻力大；當流速大于1.5m/s時，流體處于紊流，則流動阻力較小。為使污泥處于紊流，一般設(shè)計管道時采用較大的流速。依據(jù)《環(huán)境工程設(shè)計手冊》，在污泥含水率為99%，而污泥輸送管道的管徑DN為300㎜時，若要使污泥處于紊流，則流速至少需為1.5m/s，而坡度則以0.15為宜。（1）斜板沉淀池與污泥濃縮池之間的污泥水頭損失計算：參數(shù)如下：總管長L=7m，水平管路長5m，v=1.5m/s。沿程阻力損失為。。系統(tǒng)中斜板沉淀池最低水位與污泥濃縮池最不利管路高度差h差=2m。則總水頭損失為H=hf1+hf2+h差=2.86m。（2）污泥濃縮池與污泥脫水間之間的污泥水頭損失計算：參數(shù)如下：總管長L=7m，水平管路長4m，v=1.5m/s。沿程阻力損失為。。系統(tǒng)中污泥脫水間最低水位與污泥濃縮池最不利管路的高度差h差=3m。則總水頭損失H=hf1+hf2+h差=3.67m。（3）泵的選?。焊鶕?jù)本電鍍廢水處理廠污泥流量和量程，本設(shè)計中斜板沉淀池與污泥濃縮池之間擬選取CP（T）50.25_50型，揚程4—10m，功率為2.2kW。根據(jù)本電鍍廢水處理廠污泥流量和量程，本設(shè)計中污泥濃縮池與污泥脫水間之間擬選取CP（T）50.25_50型，揚程4—10m，功率為2.2kW。根據(jù)《環(huán)境保護設(shè)備選用手冊》，本設(shè)計中反沖洗水擬選取150型耐腐蝕塑料泵，功率為2.5kW。五、主要構(gòu)筑物清單與其余設(shè)施5.1廢水處理系統(tǒng)構(gòu)筑物一覽表序號名稱規(guī)格L×B×H(m)技術(shù)參數(shù)數(shù)量備注1調(diào)節(jié)池3.7×3×2.3T=4h1鋼筋混凝土2酸洗槽1.3×1×1T=10min1鋼筋混凝土3鐵粉反應(yīng)池2×2×1.8T=10min1鋼筋混凝土4酸堿中和反應(yīng)池1×1×1T=5min1鋼筋混凝土5斜板沉淀池H=3.1T=1.5h1鋼筋混凝土表六廢水處理系統(tǒng)構(gòu)筑物一覽表5.2污泥處理系統(tǒng)構(gòu)筑物一覽表序號設(shè)備名稱規(guī)格、型號電動機功(kW)數(shù)量備注1調(diào)節(jié)池污泥濃縮機WTS帶式壓濾機112酸洗槽污泥脫水機BDS500—S5L帶式污泥脫水機0.751污泥脫水表七污泥處理系統(tǒng)設(shè)備一覽表5.3其余設(shè)施（1）土建工程本電鍍廢水處理廠廠區(qū)所處地層結(jié)構(gòu)單一，地質(zhì)性質(zhì)統(tǒng)一，土壤質(zhì)量良好，目前無地質(zhì)缺陷。工程地質(zhì)條件滿足必要的結(jié)構(gòu)要求，不必再進行額外的其余處理。本電鍍廢水處理廠所有處理設(shè)施將使用鋼筋混凝土，而其他輔助設(shè)施將使用磚混結(jié)構(gòu)。（2）供電本電鍍廢水處理廠內(nèi)的裝置由連接在變電站低壓分配室的380/220V三相4線系統(tǒng)提供動力。（3）自動監(jiān)測與控制在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，自動檢測和控制系統(tǒng)大部分處理廠采用的高效率管理器，可以達到自動控制對廢水的處理進行實時檢測的目標。下表為自動檢測項目表：表八自動檢測項目表序號監(jiān)測項目數(shù)量一次外表顯示地點1污水流量2電磁流量計大屏幕2水位4超聲波水位計大屏幕3污水提升泵1壓力表大屏幕4污泥提升泵1壓力表大屏幕5反沖洗水流量1電磁流量計大屏幕6反沖洗水泵壓力1壓力表大屏幕7電度1電度表大屏幕六、勞動定員管理人員是決定本電鍍廢水處理廠能否正常運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵因素之一，管理人員必須具有一定的專業(yè)知識，經(jīng)過專業(yè)培訓或有一定的實際運轉(zhuǎn)管理經(jīng)驗。本電鍍廢水處理廠基本人員配備包括分析化驗人員，操作管理人員，以及主管工程師。6.1分析化驗人員分析化驗人員所需要的基本素質(zhì)為：必須擁有一定的分析化學方面相關(guān)專業(yè)知識；能夠準確而熟練地完成所需水質(zhì)與污泥指數(shù)的監(jiān)測分析；能夠提供可靠而準確的化驗數(shù)據(jù)；足夠了解污水處理系統(tǒng)的相關(guān)知識，熟悉水質(zhì)、水量及污水處理系統(tǒng)的運行規(guī)律，這樣才能夠在規(guī)定取樣時間內(nèi)完成規(guī)定取樣。分析化驗人員必須能夠熟練操作本電鍍廢水處理廠內(nèi)的各種相關(guān)精密儀器，并能夠?qū)ζ溥M行日常的維護和校正，分析化驗人員數(shù)量一般為2到3人，本電鍍廢水處理廠擬用2人。6.2操作管理人員操作管理人員必須擁有的基礎(chǔ)素質(zhì)為以下幾點：對本電鍍廢水處理廠的系統(tǒng)構(gòu)成和運行規(guī)律足夠了解；熟悉各種相關(guān)動力設(shè)備、儀器儀表、管線及閥門；能夠準確掌握各種設(shè)備相關(guān)的手動操作方法與操作規(guī)程；能夠準確掌握各種相關(guān)設(shè)備的工作狀態(tài)，有能力應(yīng)付一般的突發(fā)事件；能夠按照操所規(guī)程準確而熟練地實施設(shè)備操作狀態(tài)的調(diào)整以及各個構(gòu)筑物的操作參數(shù)的變更，并能夠根據(jù)實時監(jiān)測數(shù)據(jù)進行運行結(jié)果的判斷。本電鍍廢水處理廠擬用6名操作管理人員。6.3主管工程師主管工程師作為電鍍廢水處理廠的核心管理人員，必須充分理解處理工藝與操作流程，兼具有一定運行管理經(jīng)驗，必須做到：熟悉常規(guī)項目的分析化驗方法，能夠指導(dǎo)分析化驗人員按照規(guī)定取樣化驗，能根據(jù)本電鍍廢水處理廠的實際水質(zhì)水量實時變化情況及時變更調(diào)整化驗分析計劃。熟悉掌握無水箱護理站的操作規(guī)程，能夠根據(jù)水質(zhì)水量的變化或季節(jié)的變化，更新操作規(guī)程。對本電鍍廢水處理廠整個處理系統(tǒng)認識較為全面，能及時根據(jù)水質(zhì)水量的實時變化調(diào)整污水處理系統(tǒng)的運行參數(shù)，使污水處理系統(tǒng)充分發(fā)揮作用并達到最佳運行成果。掌握電鍍廢水處理廠