某电镀污水物化段处理方案.docx

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某电镀污水物化段处理方案

水污染控制工程项目学习

题目名称：

某电镀污水处理物化段工艺方案

设计项目

学生：

学号：

专业：

环境工程

学院：

机械工程学院

年级：

环13

2016年月日

1.基本参数及标准

1.1设计参数及水质条件

综合废水水量500

，含铬废水水量200

。

进水水质不考虑有机物，Zn2+：

50~90（mg/L）、Cu2+（mg/L）：

10~30、SS（mg/L）：

50~100；含铬废水中Cr6+浓度围为，20mg/L~60mg/L，pH为2~3.2015年4月10日项目环评获得批复，项目不是建在需要特别保护措施的地区，请查阅最新相关排放标准。

1.2排放标准

1.2.1适用围

本标准规定了电镀企业和拥有电镀设施的企业的电镀水污染物和大气污染物的排放限值等容。

本标准适用于现有电镀企业的水污染物排放管理、大气污染物排放管理。

本标准适用于对电镀企业建设项目的环境影响评价、环境保护设施设计、竣工环境保护验收及其投产后的水、大气污染物排放管理。

本标准也适用于阳极氧化表面处理工艺设施。

本标准适用于法律允许的污染物排放行为；新设立污染源的选址和特殊保护区域现有污染源的管理，按照《中华人民国大气污染防治法》、《中华人民国水污染防治法》、《中华人民国海洋环境保护法》、《中华人民国固体废物污染环境防治法》、《中华人民国放射性污染防治法》、《中

华人民国环境影响评价法》等法律、法规、规章的相关规定执行。

本标准规定的水污染物排放控制要求适用于企业向环境水体的排放行为。

企业向设置污水处理厂的城镇排水系统排放废水时，有毒污染物总铬、六价铬、总镍、总镉、总银、总铅、总汞在本标准规定的监控位置执行相应的排放限值；其他污染物的排放控制要求由企业与城镇污水处理厂根据其污水处理能力商定或执行相关标准，并报当地环境保护主管部门备案；城镇污水处理厂应保证排放污染物达到相关排放标准要求。

建设项目拟向设置污水处理厂的城镇排水系统排放废水时，由建设单位和城镇污水处理厂按前款的规定执行。

1.2.2污染物排放控制要求

现有企业自2010年7月1日起执行表2规定的水污染物排放限值。

新建企业自2008年8月1日起执行表2规定的水污染物排放限值。

2.工艺设计

2.1综合废水

2.1.1综合废水处理工艺选择

废水收集后进入调节池，起到初步均化水质水量，确保后道工序的稳定运行。

大部分废水在调节池得到初步沉淀，去除部分的大颗粒悬浮物。

其它废水水质在调节池得到均化。

综合废水中含有锌、铜等大量的金属离子，在不含六价铬、氰化物及络合性物质的情况下，采用中和沉淀易使金属离子达标。

中和沉淀法就是指水中难溶解盐类服从溶度积原则（即在一定温度下，在含有难溶盐的饱和溶液中，各种离子浓度的乘积为一常数，也就是溶度积常数），为去除废水中的某种离子，可以向水中投加能生成难溶解盐类的另一种离子，并使两种离子的乘积大于该难溶解盐的溶度积，形成沉淀，从而降低废水中这种离子的含量。

一般来说，废水中的铜、锌、硫等离子都有可能用沉淀法从废水中分离出来。

废水中某种离子能否采用化学沉淀法与废水分离，首先决定于能否找到合适的沉淀剂。

所以在采用中和沉淀法处理含重金属离子废水时，沉淀剂的选择也是一个需要考虑的因素。

常用的沉淀剂有：

NaOH、CaCO3、Ca（OH）2、CaO等。

与石灰相比，采用NaOH作为沉淀剂，沉淀效果较好、产生的沉淀渣较少、反应速度较快，但是成本也比较高。

一般来说，从成本上考虑，处理含重金属离子废水采用较多的沉淀剂为CaCO3、Ca（OH）2或CaO。

另外，为了使氢氧化物更好地从废水中分离出来，我们选用PAC（聚合氯化铝）作为絮凝剂，使水与杂质快速、比较彻底的分离开来。

2.1.2综合废水处理流程

碱PAC

综合废水出水

2.2含铬废水

2.2.1含铬废水处理工艺选择

含铬废水一般有三种处理方式：

电解法，化学法，离子交换法。

化学沉淀还原法是目前应用较为广泛的含铬废水处理方法。

基本原理是在酸性条件下向废水中加入还原剂，将Cr6+还原成Cr3+，然后再加入石灰或氢氧化钠，使其在碱性条件下生成氢氧化铬沉淀，从而去除铬离子。

可作为还原剂的有：

SO2、FeSO4 、Na2SO3、NaHSO3、Fe等。

还原沉淀法得到广泛应用，但在采用此方法时，还原剂的选择是至关重要的一个问题。

离子交换法的优点是处理效果好，废水可回用，并可回收铬酸。

尤其适用于处理污染物浓度低、水量小、出水要求高的废水。

缺点是工艺较为复杂，且使用的树脂不同，工艺也不同；一次投资较大，占地面积大，运行费用高，材料成本高，因此对于水量很大的工业废水，该法在经济上不适用。

这里我们采用电解法处理含铬废水。

电解法处理含铬废水是用一个以铁板作阴极、阳极的耐酸电解槽,槽中盛放含有一定量食盐的含铬废水,通过槽放电并用压缩空气搅拌进行电解处理。

在直流电的作用下阳极溶解出亚铁离子（Fe+2）,然后亚铁离子将废水中的六价铬还原为三价铬,同时阴极上发生氢离子放电析出氢气。

实验证明,六价铬在阴极上直接还原的量是很少的。

例如,在装置隔膜的电解槽中,电解处理含铬废水,阴极区还原六价铬的量只有阳极区亚铁离子还原六价铬量的4%左右。

所以在电解法处理含铬废水时,主要依靠阳极上溶解下来的亚铁离子将六价铬还原。

随着电解反应的进行,废水中的氢离子不断消耗,溶液的pH值不断升高,当达到氢氧化铁和氢氧化铬能沉淀的pH值时,两者便沉淀析出。

最后将沉淀与水分离,分离出来的清水即可排放,从而达到去除废水中有害的六价铬的目的。

电解法处理含铬废水的基本流程是:

把生产中各处排放的含铬废水在废水池中贮存,将已经溶解好的食盐水,按需要量加到废水池中,用压缩空气搅拌使之均匀,然后将废水送到电解池进行电解处理,经过电解的废水中含有氢氧化铁和氢氧化铬等沉淀物,再流到沉淀池使之沉淀,清水可以排放。

最后,由于沉淀下来的污泥中含有较多的水分,还需要有一个干化场将污泥脱水干化。

2.2.2含铬废水处理流程

进水

3.总工艺流程图

综合废水和含铬废水分别处理，最后含铬废水沉淀池的污泥沉淀中，含重金属的污泥直接进行危废处理，综合废水普通污泥由于污泥产量低,也不需污泥回流，直接采用污泥浓缩法。

4.主要构筑物设计

本工程主要建、构筑物包括：

调节池、中和池、混凝反应池、沉淀池、污泥浓缩池、综合机房等；主要设备包括：

污水提升泵、搅拌机、风机、加药系统、污泥脱水设备等。

4.1调节池1

设计参数：

综合废水水量500m3/d=20.83m3/h。

取停留时间t为8小时，最低水位为0.3m。

（注：

调节池的水力停留时间：

经验值4-12h，一般取8，连续进水取4，间断取12）

a.进水管设计

取水流流速为0.5m/s，则管径应为D=

＝0.12（m）,

取管径为150mm（钢筋混凝土管），则流速为0.32m/s，

设计标高为1.40；

b.容积计量

V=Q×t=500÷24×8=168（m）

取长宽为12m×7m，则有效水深为h=2（m）；

c.总高度计算

h最高水位＝h调节＋h最低水位＝2.0＋0.3＝2.3（m）

总池深为2.3m；

d.pH调节器

e.结构形式

地下钢砼,壁作防腐处理。

f.调节池水泵选型

选用QW型潜水排污泵，型号为32QW12-15-1.1泵二台，两用一备，出口口径32mm，流量12m3/h，扬程15m，，电机动机功率1.14KW。

4.2絮凝反应池1

设计参数：

设计水量qh＝24m3/h（按水泵流量），取停留时间20min，最低水位为0.3m。

a.容积计量

V＝

=8m3

取长宽为2m×2m,则有效水深为h=2（m）

b.总高度计算

h最高水位＝h有效＋h最低水位＝2＋0.3＝2.3（m）取3m

总池深为3m；

c.结构形式

地下钢砼,壁作防腐处理。

d.配套设备

投药机

搅拌机功率：

N=2.2kw，浆叶防腐，非标定制（2台）

4.3沉淀池1

设计参数：

设计水量qh＝24m3/h，取停留时间1.5h，采取平流式，取表面负荷为2m³/㎡*h（注：

通常沉淀池的表面负荷取值围为1.0-3.0m³/㎡*h），设水流速为v=3.5mm/s。

h1沉淀池超高=0.3m，h3缓冲层高度=0.5，池底坡度i=0.01。

a.沉淀池表面积

A=

=12m2

b.沉淀区有效水深

h2=qt=2×1.5=3.0m

c.沉淀区有效容积

V=A*h2=28.8m3

e.沉淀池尺寸

L=vt3.6=3.5×1.2×3.6=15.12m取16m

B=

=0.75m

f.沉淀池总高

H=h1+h2+h3+h4=4.17

h4污泥区高度=0.15+0.22=0.37m

h4＇=（16-0.75）×0.01=0.15m

h4＇＇=0.75-0.5/2*tan60o=0.22m

g.污泥斗容积

V1=

×0.22×（0.75×0.75+0.5×0.5+0.9）=0.125m3

k.结构形式

钢制，壁作防腐处理。

4.4调节池

设计参数：

含铬废水水量200m3/d=8.33m3/h。

取停留时间t为8小时，最低水位为0.3m。

a.进水管设计

取水流流速为0.5m/s，则管径应为D=

＝0.077（m）,

取管径为90mm（PVC管），则流速为0.36m/s，

设计标高为1.40；

b.容积计量

V=Q×t=200÷24×8=66.66（m）取65m

取长宽为5m×10m，则有效水深为h=1.3（m）；

c.总高度计算

h最高水位＝h调节＋h最低水位＝1.3＋0.3＝1.6（m）

总池深为1.6m；

d.pH调节器

e.结构形式

地下钢砼,壁作防腐处理。

f.调节池水泵选型

选用QW型潜水排污泵，型号为50QW10-10-0.75泵二台，一用一备，出口口径50mm，流量10m3/h，扬程10m，转速2900r/min，电机动机功率0.75KW，效率75%.

4.5电解槽

电解池的大小根据以下程序计算确定：

a选择电解池的型式

电解池基本上分间歇式和连续式两种。

连续式依水流形式的不同又分翻腾式和回流式两类。

选型主要应从运行管理方便着眼。

我们选择翻腾式。

b.每一安培每一小时处理铬的量

从点解理论推算，每一安培每一小时最多能处理六价铬0.32克。

在实际上由于废水成份、浓度、设备性能等各种因素的关系，每1安培小时能处理的六价铬数量各不相同，但都低于0.32克/安培小时。

我们确定的数据是0.24克/安培小时。

c.确定每小时要处理的污水量Q

Q=20.83m3/h

d.测定废水中六价铬的平均浓度

含铬废水中Cr6+浓度围为，20mg/L~60mg/L,则确定平均浓度N=40mg/L=40g/m3

d.所需点解电流

I=Q*N/0.24=3472A

e.所需阳极电解面积

在试验中得知，当食盐加入量为1克/升时，阳极电流密度不宜大于1安/分米2。

太大了阳极容易钝化，结果电流虽然加大了，效果并不增加，白白浪费电能。

我们选取0.6安/分米2为设计数据。

因为过小了要增大阳极面积，从而也增加了电解池的体积。

所需阳极电解面积应为

A=3472/0.6=5787dm2

f.极板选择

在含铬废水电解处理这种条件下，任何容易溶解的钢板，都可作为极板。

某些不易溶的如高矽生铁或矽钢片，不宜做极板。

由于阴极和阳极要经常换向使用，所以阴极和阳极应选用同样材料，同样尺寸。

宽板的厚度，可从现有材料出发。

太薄则易损耗，短期就要更换。

太厚则每块极板重量太大，而且电解池的体积也会增大。

我们选用5毫米厚的A3钢板做极板。

考虑装拆时的劳动强度和材料利用率，我们选定极板尺寸为场650毫米，宽400毫米。

极板浸入水中的长度为600毫米。

这样，每块极板的电解面积约为4*6*2=48分米2

按计算需要阳极87块，我们定为96块。

阴极数量大致等于阳极。

根据翻腾式电解槽的结构，将极板分八个区间安装。

阴阳极之间的距离我们选为30毫米。

太大了会增加电压降落，浪费了电能。

太小则安装和冲洗不方便极板之间容易接触而造成短路。

g.压缩空气量

极板与电解池底保持50毫米空隙，已利泥渣清除，压缩空气管也就安装在这个空隙中。

管的位置靠近挡墙。

由于电解池不深，所以压缩空气的压力不要很大，有一个大气压以上就可以，用气量可也按照每立方米废水每分钟0.2～0.8立方米以上就可以。

实际运行时也是只要水能翻动就行。

4.6沉淀池2

a.参数选取

池子个数n=1

池子的长宽比不小于4，取长宽比为4

池子的长深比一般采用8~12，取长深比为8

b.工艺设备：

最大设计流量Qvmax=8.33m³/h

①沉淀部分水面面积

设表面负荷q1=2m³/（m2.h）

A=Qvmax=8.33/2=4.17m2

②沉淀部分有效水深

设停留时间为1.5h

h2=q*t=2*1.5=3m

③沉淀池有效容积

V=A*h2=4.17*3=12.5m³

④沉淀池长设流速u=0.5m/s

L=u*t*k*z=0.5*1.5*3600*1/1000=2.7取m=2.7

⑤沉淀池宽

B=A/L=4.17/2.7=1.54m

⑥已知污水中含有Cr6+浓度为40mg/L，则污泥体积最大为：

Vmax=40×250/1000=10m3。

⑦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60°。

V=h4（a2+a12+aa1）/3

式中V—污泥斗容积（m3）；

a—沉淀池污泥斗上口边长（m）；

a1—沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采用0.4~0.5m；

h4—污泥斗高度（m）。

设计中取a=0.78m,h4=0.1m,a1=0.5

V=0.1*（0.782+0.52+0.5×0.78）/3=0.042m³

⑧沉淀池总高度:

H=h1+h2+h3+h4

式中H—沉淀池总高度（m）

h1—沉淀池超高（m），采用0.5；

h3—缓冲层高度（m），一般采用0.5m；

h4—污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度与池底坡度i=1%的高度之和。

设计中取h4=（2.7-0.78）*0.01+（0.78-0.5）/2*tan60°=0.1m，h1=0.5m,h2=3m,h3=0.5m

H=0.5+3+0.5+0.1=4.1m

⑨刮泥装置

沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板伸入池底，刮泥机行走时将污泥推入污泥斗。

L总=L1+L2+0.5+1.0+（h+h1）/tanα=0.25+0.125+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.28m

4.7接触氧化池

2个接触氧化池，并按同时工作进行设计。

为保证布水布气均匀，每格氧化池面积一般应不大于25m²。

5.参考文献

（1）.《优秀的电镀废水处理设计方案》（XX文库）

（2）.《水污染控制工程》高等教育罗固源主编

（3）.《电解法处理含铬废水》（XX文库）

（4）.《微电解法处理含铬废水操作条件优化研究》（XX文库）