1018204-某高校实验楼污水处理工程初步设计-刘威风.doc
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1、吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 I 某高校实验楼污水处理工程初步设计某高校实验楼污水处理工程初步设计 刘威风刘威风 (吉林师范大学环境科学与工程学院 10 级 2 班 四平 136000) 指导老师:任百祥(教授)任百祥(教授) 摘要:摘要:高校实验楼排出的废水主要有无机类废水和有机类废水,其中 重金属离子,废有机溶剂危害性较大,不能直接排放,需要去除。从 该实验楼排出的水量为 18290m3/年。实验室废水具有水量与水质波动 大,成分差别巨大,水质不稳定,排放时间和排放水量没有明显规律 等特点,因此适合采用“先分类收集,再处理,最后集中排放”的处
2、 理原则。根据水质特点确定该工艺流程:螯合沉淀-改性 PAC 臭氧混凝 工艺。无机酸碱废水首先进入水质调节池,使废水中的酸碱得到中和, 使处理过程中的 pH 值保持稳定。含有重金属的废水进入絮凝沉淀池进 行螯合沉淀。将这两类废水汇入水量调节池。有机废水直接进入水量 调节池。将三种废水收集在调节池后,进入曝气池,鼓入臭氧,进入 旋流式反应池,然后用改性 PAC 与臭氧联用的方法进行絮凝沉淀。最 后经出水管排入下水道。经过分类处理使出水水质经处理后达到污 水综合排放标准(GB 8978-1996 )中规定的一级标准后排放至下水 管网。本设计具有操作简便,运行费用低等特点。 关键词:关键词:实验室废
3、水 集中排放 水质调节池 螯合沉淀 旋流式反应 池 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 II A Preliminary Design of the Lab Sewage Treatment Project Liu Wei-feng Class2 Grade2010 in College of Environmental Science and Engineering, Jilin Normal University, JilinSiping136000) Directive teacher: Ren Bai-xiang( Professor) Abs
4、tract: The wastewater from Lab building in university is mainly inorganic wastewater and organic waste water. The nocuousness of heavy metal ions and waste organic solvent is bigger. They cant be discharged directly, and they will need to be removed. The amount of wastewater which is from the lab bu
5、ilding is 18290m3/ years. The wastewater has the characteristics of water quantity water quality fluctuation, composition differences, unstable quality, and the discharge of time and content had no obvious regularity. So it is appropriate to use “first classified collection, and processing, finally
6、concentrated emissions“. According to the water quality characteristics, we determine the process: modified chelating precipitation - ozone PAC coagulation process. Inorganic acid and alkali waste water pours into the water quality regulating pool firstly, so as to wastewater of acid alkali neutrali
7、zation, and the pH value in the process stability. Wastewater containing heavy metals pours into the flocculating settling basin for chelating 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 III precipitation. These two kinds of wastewater are imported the adjustive pool. Organic waste water is poured into t
8、he adjustive pool directly. After they are collected in regulating pool, the three kinds of wastewater are poured into Aeration tank, then ozone is passed into the pool, the vortex flow reaction pool, and then evaluated using the method of modification of PAC combined with ozone flocculation precipi
9、tation. Finally they are poured into the sewer through the outlet pipe. After classifying the water quality of the effluent after treatment, it will be achieved the “integrated wastewater discharge standard (GB8978-1996)“ in the provisions of the standard level after discharge to sewers. This design
10、 has the advantages of simple operation, low running cost. Keywords: laboratory wastewater concentrated discharge Water quality regulating pool chelating precipitation the vortex flow reaction pool 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 IV 目目 录录 1 绪论 .1 1.1 设计任务1 1.2 设计基本材料 .2 1.3 设计内容2 1.4 设计要求2 1.
11、5 设计原则2 2.工艺流程选择分析 .4 2.1 工艺流程图的确定4 2.2 含有重金属的废水处理4 2.3 含有有机物的废水的处理6 2.3.1 处理原理6 2.3.2 处理效果7 2.3.4 方法特点7 2.4 含有酸碱及无机类物质的废水的处理7 2.4.1 处理的必要性7 2.4.2 处理原则7 2.4.3 处理原理7 2.4.4 工艺流程8 2.4.5 酸碱废水的回收利用8 2.5 含银废水的处理8 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 V 2.5.1 废水现状8 2.5.2 处理方法8 2.6 混合溶液的处理8 3.计算说明书 .9 3.1
12、水质调节池9 3.1.1 调节池容积的确定9 3.1.2 调节时间的确定9 3.2 絮凝反应池9 3.3 沉淀池.13 3.3.1 设计原则.13 3.3.2 沉淀池的设计与计算.14 3.4 水量调节池.16 3.5 曝气池.19 3.5.1 原理.19 3.5.2 设计计算.19 3.6 旋流式反应池.20 3.6.1 原理.20 3.6.2 设计参数.20 3.6.3 设计计算.21 3.7 高程布置.21 3.7.1 高程布置.21 3.7.2 高程的布置方法21 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 VI 3.7.3 设计计算.22 4.工程预
13、算 27 5.总结 29 6.致谢 30 参考文献 31 附图 38 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 1 1 1 绪论绪论 近年来,随着高校师资力量日益雄厚,招生规模不断扩大,实验室的课题研究, 教学活动也更加频繁。那么从高校实验室排出的废水也随之而来。这些废水中常常 含有各有污染物,主要包括:实验室生活污水、无机类污水(可能包含各种重金属 离子、无机酸、碱、盐等)、有机类污水(可能包含醇类、脂类、醚类、芳香类、 有机酸类等废有机溶剂)、颗粒污染物类污水(粘土颗粒物)、微生物类污水(实 验室培养常规微生物,主要包括酵母菌、污水处理细菌等非病原体类微
14、生物)等。 这些废水水量与水质波动大,成分差别巨大。而且浓度也较高,排放时间和排放水 量没有明显规律,波动较大。因此适合采用“先分类收集,再处理,最后集中排放” 的原则,根据本实验楼水质特点,最终确定采用螯合沉淀-改性 PAC 臭氧混凝工艺。 1.11.1 设计任务设计任务 1.1.11.1.1 工程概况工程概况 某高校地处我国东北地区中部,处于北温带,属于东部季风区中温带湿润区, 大陆性季风气候明显,四季分明,春季干燥多大风,夏季湿热多雨,秋季温和凉爽, 冬季漫长寒冷。全地区年平均日照时数为 2678.9 小时,太阳辐射年总量为 123.736 千卡/cm,年平均气温为 5.9,10积温平均
15、为 3078.5,年平均降水量为 572.8mm,全年盛行西南风。 项目实验楼为 5 层砖混式建筑,拥有水处理实验、微生物实验室、分析化学实 验室以及大型仪器实验室等 10 个实验室,主要用来完成学生培养的教学任务和基础 环境分析及材料分析任务。实验室废水水量与水质波动大,成分差别巨大。初步统 计表明,主要包括:实验室生活污水、无机类污水(可能包含各种重金属离子、无 机酸、碱、盐等)、有机类污水(可能包含醇类、脂类、醚类、芳香类、有机酸类 等废有机溶剂)、颗粒污染物类污水(粘土颗粒物)、微生物类污水(实验室培养 常规微生物,主要包括酵母菌、污水处理细菌等非病原体类微生物)。因此,在处 理之前,
16、应将各种废水分类储存或排放。各类水质及水量见下表。 出水水质经处理后达到污水综合排放标准(GB 8978-1996 )中规定的一级 标准后排放至下水管网1。 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 2 1.21.2 设计基本材料设计基本材料 表表 1 1 实验室各类污水水质及水量实验室各类污水水质及水量 Tab1 Laboratory of all kinds of sewage water quality and water quantity 水质水质 项目项目 pHpHCODCODcr cr BODBOD5 5SSSS 氨氮氨氮水量水量 实验室实验室
17、生活类生活类 6-9300-500200-300100-15010-30 50m3/天 pH 酸类碱类盐类重金属种类 无机类无机类 1-14 盐酸、硫酸、硝酸 (少量)磷酸(少量) NaOH,Ca(OH) 2,NH3 重铬酸钾、Na 盐、 铁盐、钙盐、锌盐 少量铬、镉、 铅、铜、钴 10m3/年 有机类有机类 主要包括:有机酸类、醇类、脂类、酮类、醚类及芳香类物质,可能含有少量有机磷 农药、氯化物等。 10m3/年 颗粒污颗粒污 染物类染物类 主要成分为粘土颗粒水溶液,其中含有部分混凝剂(铁盐、铝盐、聚丙烯酰胺),浊 度:10-300NTU,pH:7-9。 10m3/年 微生物微生物 类类 主
18、要包括:酵母菌、实验室培养活性污泥菌种(细菌、丝状菌、漫游虫、钟虫等)等。 10m3/年 注:出水执行注:出水执行污水综合排放标准(污水综合排放标准(GBGB 8978-19968978-1996 )排放标准中规定的一级标准。排放标准中规定的一级标准。 1.31.3 设计内容设计内容 (1)根据原始资料、水质水量,确定处理工艺流程; (2)对工艺中各构筑物进行工艺计算,确定其形式、数目和尺寸; (3)进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计; (4)完成施工图初步的绘制(包括平面布置图、高程图、及主要构筑物设计施 工图); (5)编制设计说明书。 (6)对工程投资、运行费用进行简单计
19、算和概括。 1.41.4 设计要求设计要求 出图 4-5 张(1 号工程图),附设计说明书。构筑物总体布置要求节省用地、 布置合理,工艺选择合理、实用,投资和运行费用省。 1.51.5 设计原则设计原则 (1)严格执行环境法律法规的各项规定,使污水经处理后达到有关排放标准; (2)采用最新,运行安全,操作流程容易的工艺。 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 3 (3)设计平面图时,布局力求合理通畅,尽可能节省占地; (4)污水处理工艺应尽量操作运行与维护简单方便。 (5)实现污水分类处理,量少污水可以储备(周期最长为 1 年)集中处置,但需 要注意设计
20、各实验室的污水分类收集设备与装置,避免由于不同类污水的掺混而导 致处理难度增加。 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 4 2.2.工艺流程选择分析工艺流程选择分析 2.1 工艺流程图的确定 本着尽量降低工程投资和运行费用的原则,保证处理效果的前提下,处理实验 废水采用物理化学方法处理。 絮凝沉淀池 水质调节池 水量 调节 池 旋流式反应 池 进水泵 站曝气池 图 1 工艺流程图 Figure1 the diagram of process flow 2.2 含有重金属的废水处理 重金属废水里面含有少量铬、镉、铅、铜、钴等,如果直接排放,会对环境造 成极
21、大破坏和污染。因此排放之前必须加以去除,才能排放水体。对于这类废水的 处理一般采用添加螯合试剂的方法。螯合试剂具有处理效果好,操作简便,市场供 应充足,而且价格适宜等优点。其中螯合剂为 DTCR。DTCR 能与废水中汞、镉、铅、 铬等重金属离子迅速反应,生成不溶水的螯合盐,再加入少量无机絮凝剂,形成絮 状沉淀,从而达到捕集去除重金属的目的,形成一种新处理方法螯合沉淀法。 2.2.12.2.1 螯合沉淀法螯合沉淀法 (1)(1)处理原理处理原理 利用螯合剂与污水中的重金属离子反应,形成难溶解于水的螯合盐沉淀,同时 加入适量絮凝剂,形成沉淀,从而将有害重金属离子去除。 (2)(2)螯合沉淀法的特点
22、螯合沉淀法的特点 螯合沉淀法具有在不增加设备的情况下,方法简便易行,去除效果好,絮凝效 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 5 果佳,具有去除胶质重金属的作用,还有螯合沉淀法不受共存盐类的影响,污泥量 少且稳定,安全性高,产生的污泥容易脱水等优点。 (3(3)螯合沉淀法与普通沉淀法的比较)螯合沉淀法与普通沉淀法的比较 表表 2 2 螯合沉淀法与普通化学沉淀法的比较螯合沉淀法与普通化学沉淀法的比较 Tab2Tab2 chelatingchelating precipitationprecipitation methodmethod waswas comp
23、aredcompared withwith thethe averageaverage precipitationprecipitation1 1 螯合沉淀法普通沉淀法 处理原理 重金属离子与捕集剂反应生成 不溶水的螯合盐,再利用絮凝剂 从而去除沉淀 加入碱性物质使废水的 PH 值调至碱 性,形成重金属氢氧化物,借助絮 凝剂使其沉淀分离 一般重金属去除 很好一般 Hg 去除 可处理至极低浓度去除效果差 盐类影响 无影响影响小 有机物影响 无影响无影响 絮凝形成 絮凝物粗大絮凝物细小 沉降性能 沉降快速沉降速度一般 污泥再溶出性 无再溶出之忧可再溶出 连续处理可以 一般 成本 低低 建设费 比较
24、低一般 废水处理费低高 污泥处理费高低 二次污染无有 维护管理容易一般 占地面积尚可尚可 (4(4)螯合剂螯合剂 DTCRDTCR 使用使用 将 DTCR 稀释到 12%的浓度。根据废水中的重金属离子的含量,确定总的投放 量。可以连续或分批投加废水中,处理废水时 DTCR 和废水必须充分搅拌均匀,搅拌 时间约为 5-10 分钟,处理废水时的 pH 调整在 7-9 之间效果最佳,并适量加入无机 或有机絮凝剂2。重金属沉淀物与水分离前一般静置 10 分钟左右,过滤后的水即为 吉吉林林师师范范大大学学环环境境科科学学与与工工程程学学院院毕毕业业设设计计 6 达标的水2。 (5(5) DTCRDTCR
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