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1、精品论文推荐福建某电镀废水处理工程设计侯娟,王晓淼 华东交通大学土木建筑学院,南昌(330013) E-mail: 摘要:电镀废水的成分非常复杂,一般需分类处理。本设计根据清污分流、先预处理再综合处理的原则对不同的水质进行分类物化处理,采用三套处理系统。在选择处理方案时,按 照经济合理、技术成熟、应用广泛的原则,确定用碱性氯化法处理含氰废水,用铁屑内电解法处理含铬废水,用碱性沉淀法处理综合废水。经过本设计的处理系统处理后的电镀废水能够达到国家排放标准。 关键词:电镀废水;含氰废水;含铬废水;综合废水;碱性沉淀法1. 引言某公司是一家大型的五金制品专业厂家,镀种有铜镍铬体系,废水中污染物有 Cu
2、2+、 Ni2+、 Cr6+、Zn2+、CN-及多种废酸、废碱等有毒、有害物质,如不治理将对环境带来严重 的污染。该厂原有废水处理设施一套,由于生产规模的扩大,已经不能满足其处理要求,为 了进一步做好环境保护工作,公司决定重新建造废水处理工程。本设计的处理水量为 350m3/d,分为三类,其中含氰废水 95m3/d,含铬废水 55m3/d,- 2 -T综合废水 200m3/d。原水水质为:CN-浓度为 10-80mg/L,Cr6+浓度为 30-100mg/L,Cu2+浓度为 30-100mg/L,Ni2+浓度为 30-100mg/L,Zn2+浓度为 30-100mg/L,pH2。2. 处理方案
3、的选择本设计的废水中主要含有 CN-、Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2 等重金属离子,将废水分三类进 行收集,即含氰废水、含铬废水和综合废水。其中,含氰废水中的主要污染物是 CN-,含铬 废水中的主要污染物是 Cr6+,综合废水中主要含有 Cu2+、Ni2+、Zn2 等重金属离子。将电镀废水分类收集后再进行分类处理。2.1 含铬废水处理方案选择 含铬废水的处理方法很多,主要有化学法、离子交换法、电解处理法、膜处理法等1。 表 1 列举了含铬废水各种处理方法的优缺点,如下。表 1 含铬废水处理方法比较处理方法优点缺点化学法投资较少,上马较快,处理技术容易掌握,处理效果好,对水质变化适应性强。
4、不断消耗化工材料,一般都因沉淀而产生污泥,排出的水回用困难,一般占地面积较大。离子交换法可回收废水中的有价重金属,出水可回用,设备紧凑,占地面积小。一次性投资大,树脂易受污染,再生麻烦,容易引起二次污染。电解处理法适应性较强,处理效果稳定,处理后水容易达到标准,工人较容易掌握技术,便于 操作管理。电耗大,极板易腐蚀、钝化,所产生的污泥还 需要进一步处置。膜处理法可回收废水中的有价重金属,出水可回用,设备紧凑,占地面积小。膜易受污染,对进水要求严格,需进行前处理,技术要求高。根据上表中对含铬废水各种处理方法的优缺点比较,从处理成本、处理效果等方面考虑,化学法处理成本低、运用广泛、出水可达到排放标
5、准,故选用化学法。本设计的废水处理系统水量不大、规模小,故对于消耗的化工材料和产生的污泥量也不是很大,应用化学法具有 优势。化学法处理电镀含铬废水主要有四种方法,即铁氧体法、亚硫酸盐还原法、槽内处理法 和铁屑内电解处理法。铁氧体处理法为了降低成本,还需另找废品硫酸亚铁,同时还需加热, 耗能较多,又增加了处理成本,出水也较难回用,故本设计不用铁氧体处理法。亚硫酸盐还 原处理法处理成本较高,亚硫酸盐货源也缺乏,且容易引起二次污染,故本设计也不用亚硫 酸盐还原处理法。槽内处理法不仅占用了生产面积,增加生产操作工序,而本设计的要求是 重建废水处理工程,对生产工序并不作改动,故槽内处理法不符合本设计要求
6、。铁屑(铁粉) 内电解处理法处理成本低,各方面都较其他方法优越,只是消耗较多的酸,用电镀车间的废 酸即可,由于废水量小,故产生的污泥量也不是很大。基于以上优缺点分析,本设计中采用 铁屑(铁粉)内电解处理法处理含铬废水。2.2 含氰废水处理方案选择含氰废水的处理,尽管方法很多,如电解氧化、活性炭处理、离子交换、蒸发浓缩、膜 分离法等等,但在生产中,应用最多的、经受住考验的仍是化学法,而其中应用最广的是碱 性氯化法1。据报道,日本 90%的电镀车间采用碱性氯化法,我国目前已进行含氰废水处理 的单位,绝大部分也采用这种方法。鉴于碱性氯化法是处理成本最低、应用最广泛、适用范围最广、处理效果好的一种方法
7、, 本设计中含氰废水的处理也采用碱性氯化法。2.3 电镀综合废水处理方案确定目前国内常用化学中和,絮凝沉淀等方法处理电镀综合废水,使废水中的酸碱中和同时 使重金属离子形成氢氧化物沉淀,然后再经固液分离装置去除沉淀物,处理后水回用一部分 或排放。近年来在处理系统上还配置有 pH 值自动检测和投试剂装置,推动了化学法的发展。在 国内市场上也有成套处理装置销售,设计时应结合具体情况选用。本设计中采用化学中和,絮凝沉淀等方法处理电镀综合废水。2.4 工艺流程确定由确定的各种废水的处理方法可以确定本设计的工艺流程如图 2-1 所示。 含氰废水和含铬废水分别经破氰和还原处理后流入综合废水调节池与含铜、锌等
8、废水混合,再进行进一步处理,以去除废水中所含重金属离子及其他杂质。综合废水调节池中废水 经综合废水提升泵提升后进入絮凝反应池,在穿孔旋流絮凝池前设置有配水槽,在配水槽中 投加氢氧化钠、混凝剂和助凝剂,利用水流的作用使药剂完全混合,混合后的废水流入穿孔 旋流絮凝池,在池中进行混凝反应,使絮粒与絮粒、絮粒与无机、有机絮凝剂间既有足够的 碰撞机会和良好的吸附条件发生絮凝反应而脱稳,又可防止小絮体被打碎,水流速度由0.9m/s 减小到 0.3m/s,混凝反应时间为 20min。经絮凝沉淀后的废水进入中间水池进行调节, 然后由过滤泵打入过滤器中进行过滤,进一步去除其中所含的重金属离子及杂质,再经 pH
9、调节池调整 pH 后进入接触池。在接触池中加入液氯,对出水进行消毒处理,经消毒后的水 可排放或回用。穿孔旋流絮凝池和斜管沉淀池池底的污泥通过底管排入污泥浓缩池进行浓缩。污泥浓缩池进一步浓缩污泥后,泵入带式压滤机使固液分离,滤渣打包外运,上清液则回流至综合废 水调节池。2- 4 -含氰废水一级氧化破氰二级氧化破氰调节 调节含铬废水调节池加酸废水处理机综合废水综合废水 调节池混凝反应池上清液回流沉淀池污泥浓缩池中间水池过滤器调节池污泥脱出水污泥脱水污泥外运接触池出水图2-1 废水处理工艺流程3. 主要处理构筑物的选择与设计3.1 破氰池3.1.1 一级破氰池3.1.1.1 设计参数 设计流量 Q=
10、4 m3/h停留时间 T=30min=0.5hpH=1011ORP=300mV3.1.1.2 设计尺寸LBH=2m1m1.5m3.1.1.3 配套设备pH 计为控制一级氧化阶段废水 pH 值为 1011,设置有 pH 计。选用 LP3000 一台。3.1.2 二级破氰池3.1.2.1 设计参数 设计流量 Q=4 m3/h停留时间 T=30min=0.5hpH=6.57.0ORP=650mV3.1.2.2 设计尺寸LBH=2m1m1.5m3.1.2.3 配套设备pH 计为控制二级氧化阶段废水 pH 值为 6.57,设置有 pH 计。选用 LP3000 一台。3.2 含铬废水处理机3.2.1 原理
11、 本技术主要是采用工业废铁屑、经过活化为原料,利用微电池原理所引起的电化学和化学反应及物理作用,包括催化、氧化、还原、置换、絮凝、吸附、共沉等多种处理原理的综合效果,将废水中的重金属等有害离子除掉,达到净化废水、排放或回用的目的。3.2.2 使用范围主要用于处理电镀生产中排放的含 Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Pb2+等废水和酸碱废水, 特别适宜于处理含铬及其他重金属的综合性电镀废水。最佳处理浓度:Cr6+100mg/L,Cu2+10 mg/L,Ni2+30mg/L,Zn2+30mg/L,pH6处理效果:采用本技术和设备的废水,可以稳定的达到国家排放标准,即 Cr6+0.5mg/L,
12、 Cu2+1.0mg/L,Ni2+1.0mg/L,Zn2+5mg/L,PH69,处理水可回用。3.2.3 设备选型根据含铬废水的流量 Q=2.5m3/h,选用 ECF-A-(b)型废水处理机。 其主要技术参数为:处理量 2.03.0m3/h规格(mm):100038003.3 絮凝设备3.3.1 絮凝设备的选择 絮凝设备也可分为水力和机械两大类。前者简单,但不能适应流量的变化;后者能进行调节,适应流量变化,但机械维修工作量较大。絮凝池形式的选择,应根据水质、水量、处理工艺高程布置、沉淀池形式及维修条件等因素确定2。隔板絮凝池 往复式隔板絮凝池 絮凝效果较好,构造简单,施工方便,但容积较大,水头
13、损失较大,转折处絮粒易破碎,出水流量分配不易均匀。适用于水量变动小,且小于 30000m3/d 的水厂; 回转式隔板絮凝池 絮凝效果好,水头损失小,构造简单,施工方便,但出水流量分配不易均匀,出口处易积泥。适用于水量变动小,且小于 30000m3/d 的水厂,尤其适用于旧池改建的水厂。折板絮凝池 絮凝时间短,容积小,絮凝效果好,但折板安装维修困难,造价较高。适用于水量变化不大的水厂。机械絮凝池絮凝效果好,节省药剂,水头损失小,可适应水质、水量的变化,但增加了机械设备和 相应的维修工作。大、小水量均适用,并适用于水量变动较大的水厂。穿孔旋流絮凝池 构造简单,施工方便,造价低,但受流量变化影响较大
14、,絮凝效果较差,池底也容易产生积泥现象。适用于水量变化不大的中小型水厂。网格、栅条絮凝池 絮凝效果好,水头损失小,絮凝时间较短,但存在末段积泥现象,网格上可能滋生藻类,造成孔眼堵塞。单池处理水量以 1.02.5 万 m3/d 为宜,处理水量大时可采用两组或多组并 联运行,适用于新建也可用于旧池改造。旋流式絮凝池 容积小,水头损失较小,但池子较深,地下水位高处施工困难,怒凝效果较差。适用于中、小水厂。涡流式絮凝池 反应时间短,容积小,造价较低,但池子较深,锥底施工较困难,絮凝效果较差。适用于中、小水厂。 对以上各种絮凝池的优缺点及使用条件比较,再考虑到本设计中电镀废水的水量小,变化不大,从经济上
15、考虑,本设计中采用造价低的穿孔旋流絮凝池。3.3.2 设计尺寸3.3.2.1 设计参数3设计流量 Q=14.6m3/h起端孔口流速 v1=0.9m/s,末端孔口流速 v2=0.3m/s絮凝时间 T=20min絮凝池分格数 n=63.3.2.2 设计尺寸絮凝池有效容积为 4.87m3,各格平面采用正方形,边长为 1.0m,四个角填成三角形, 其直角边长为 0.1m。污泥斗底部填成棱锥形,锥角采用 60,污泥斗斗底锥高 0.7m。污泥 斗底平面为一正方形,边长为 0.2m。絮凝池各孔尺寸见表 2。表 2 絮凝池各孔尺寸格编号123孔洞高宽/mm流速/(m/s)0.0820.0550.90.0870
16、.0580.80.0930.0620.7格编号456孔洞高宽/mm流速/(m/s)0.1000.0670.60.1100.0730.50.1230.0820.43.4 沉淀池3.4.1 沉淀池的选择 沉淀池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。当污水进入沉淀池后流速迅速减小至 0.02m/s 以下,从而极大的减小了水流夹带悬浮物的能力,使悬浮物在重力作用- 8 -下沉淀下来成为污泥,而相对密度小于 1 的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去。按照沉淀池的形状和水流特点,沉淀池可分为平流式、竖流式、辐流式和斜管四种2。 每种沉淀池均包含进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区五个区。平流式
17、沉淀池 优点:处理效果好,对流量和温度变化的适应能力大;适用于地下水位高及地质条件差的地区,施工简单,造价低;流量大小均可,工作性能稳定 缺点:占地面积大;排泥困难,大型的需排泥机;池子配水不均匀 适用条件:适用于大、中、小型污水处理厂竖流式沉淀池 优点:无机械刮泥设备,排泥方便,管理简单,占地面积较小 缺点:池子深度大,施工困难,对冲击负荷和温度变化的适应能力较差,造价较高,池径不宜过大,否则布水不均匀 适用条件:适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式沉淀池 优点:多为机械排泥,运行较好,管理较方便;机械刮泥设备已为定型,结构受力条件好缺点:占地面积大,机械排泥设备复杂,对施工质量要求高,
18、费用高 适用条件:适用于地下水位高的地区,适于大型处理厂斜管沉淀池 优点:沉淀效率高,停留时间短,占地面积较小 缺点:斜管设备在一定条件下,有滋生藻类等问题,维修管理不变,排泥有一定的困难 适用条件:适用于城市污水的初沉池 从上四种沉淀池的优缺点和使用条件比较可看出,利用浅层理论所设计的斜管沉淀池沉淀效率高、停留时间短、占地面积小,同时本设计中不存在滋生藻类的问题,故选用斜管沉淀池。3.4.2 设计尺寸3.4.2.1 设计参数3设计流量 Q=14.6 m3/h斜管长采用 1.0m,倾角采用 603.4.2.2 设计尺寸斜管沉淀池池体 LBH=2.98m2.78m3.4m。在斜管沉淀池的前部设置
19、有配水槽。配水槽平面为矩形,底端开口,其余各面密封。 配水槽尺寸LBH=23002002700(mm)在斜管沉淀池的上部设置两侧淹没孔口集水槽集水一个,槽中水深 0.2m,两边各开13 个孔。落水斗尺寸为 LBH=400mm400mm500mm排水管选用 DN50 (外径壁厚=632.5mm)硬聚氯乙烯管。排泥管选用 DN150(外径壁厚=632.5mm)硬聚氯乙烯管。3.5 污泥浓缩池3.5.1 污泥浓缩池的选择 污泥浓缩的目的是降低污泥的含水率,减少污泥的体积,以利后续处理和利用。由于重力浓缩具有贮存污泥的能力高、操作要求低、运行费用少、节省能耗等优点,本设计中采用重力浓缩池。3.5.2
20、设计尺寸3.5.2.1 设计参数3进泥含水率P1=97% 除泥含水率P2=92% 设计流量Q=7m3/d污泥固体通量M=120kg/(m2/d)污泥固体浓度C=35g/L=35kg/m33.5.2.2 设计尺寸污泥浓缩池直径为 1.98m,高 4.2m。浓缩后池内上清液利用重力排放,由溢流管排到综 合废水调节池。浓缩池设三根排水管于池壁,管径 DN100mm,于浓缩池最高水位处置一根, 向下每隔 0.5m、0.7m 处各置一根。浓缩后污泥由泵送入污泥机房用以脱水,排泥管采用 DN100mm。4. 结束语本设计采用先分质处理再混合处理的方法处理含氰及多种重金属的电镀废水是治理电 镀废水的一种有效
21、方法。处理的废水不但出水水质好,具有良好的环境效益,而且占地小、 投资少,也具有较好的经济效益,同时运行效果稳定可靠,操作简单,有很高的推广价值。参考文献1 贾金平等著电镀废水处理技术及工程实例M北京:化学工业出版社, 2003 2 严熙世,范瑾初主编排水工程M北京:中国建筑工业出版社, 19993 于尔捷,张杰主编给水排水快速设计手册 2-排水工程M北京:中国建筑工业出版社, 1996A Design of Electroplating Wastewater TreatmentEngineering in FujianHou Juan , Wang XiaomiaoCollege of Ci
22、vil Engineering and Architecture, East China Jiaotong University, Nanchang (330013)AbstractThe compounds of electroplating wastewater are very complicated which needs to be treated separately.In this design, we conducted three physical-chemical treatment systems on basis of the principles of pre-tre
23、atment. When selecting treatment schemes, according to economically reasonable, mature technology and wide application, we determined to treat cyancontaining wastewater by alkaline cholination, treat chrome containing wastewater by ferric electron and treat comprehensive wastewater by alkaline precipitation process. After being treated by the treatment system of this design, the electroplating wastewater can reach the world discharge standard.Keywords: electroplating wastewater; cyancontaining wastewater; chrome containing wastewater;comprehensive wastewater; alkaline precipitation process
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