毕业设计(论文)-600m3d电镀废水处理工艺设计.doc
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1、提供完整版的各专业毕业设计, 本科毕业设计(论文)题 目: 600m3/d电镀废水处理工艺设计 学 院: 化学工程学院 专 业: 环境工程 班 级: 1002051 学 号: 100205110 学生姓名: 指导教师: 职称: 讲师 二一四 年 五 月 二十 日摘要 本设计用于处理含铬,含氰电镀废水。由于电镀废水的污染日益严重,传统的处理方法效率和效果得不到保证,所以改进电镀废水的处理方案成为了一个越来越重要的问题。为了做到环保并且尽可能减少投资,决定先将废水中的六价铬离子还原成为三价,对氰化物进行破氰处理,而后与综合废水一起进行化学沉淀絮凝,再用活性炭吸附污水中残留的重金属离子,最后废水中的
2、COD则采取MBR工艺去除,水质达标排放。关键字:电镀废水;化学沉淀;MBR膜生物反应。Abstact The design used in the treatment of chromium, electroplating wastewater containing cyanide.Because of the electroplating wastewater pollution is serious day by day, the traditional method of efficiency and results can not be guaranteed, so theproce
3、ssing scheme of electroplating wastewater is becoming a more and moreimportant problem。In order to achieve environmental protection and to minimizeinvestment,Decided to be six chromium ions in wastewater reduced to trivalent,Treat cyanide,Then together with synthetic wastewater chemical flocculation
4、 and sedimentation,Heavy metal ions and activated carbon adsorption in the sewage residue,Finally, COD in wastewater by MBR process to remove,Water quality discharge standards.Keywords:electroplating wastewater;chemical precipitation;MBR1.前言11.1研究的目的与意义11.2我国电镀废水污染现状11.3电镀废水的来源21.4电镀废水的特点21.5电镀废水的危害
5、31.5.1含氰废水的危害41.5.2含铬废水的危害41.5.3含锌废水的危害41.5.4含铜废水的危害51.5.5含锌废水的危害51.5.6其他危害51.6我国处理电镀废水现状52. 设计背景72.1项目的概况和意义72.2设计条件72.2.1设计水量72.2.2设计水质72.2.2设计出水水质72.2.3设计依据82.2.4水文地质资料82.2.5气象资料82.3设计原则83.电镀废水处理工艺方法103.1化学法103.1.1含铬废水的处理103.1.2含锌废水的处理113.1.3含铜废水的处理133.1.4含氰废水的处理133.2物理法133.2.1蒸发浓缩法133.2.2反渗透法143
6、.3物理化学法143.3.1活性炭吸附法143.3.2液膜法143.4生物处理法143.4.1生物絮凝法153.4.2生物吸附法153.4.3生物化学法153.5 膜分离技术163.5.1废水中COD的去除163.6 离子浮选法173.7 黄原酸法183.8 腐殖酸法183.9活性炭吸附法184.1工艺流程的选择204.2工艺流程说明224.2.1废水系统224.2.2污泥系统224.2.3药剂投配系统224.3工艺条件控制225.单体构筑物的计算245.1调节池计算245.1.1含铬废水调节池245.1.2含氰废水调节池245.2破铬池255.3破氰池255.3.1一级反应池255.3.2二
7、级反应池265.4综合废水池265.5沉淀絮凝池275.6斜板沉淀池285.7活性炭吸附塔:335.8pH调节池335.9 MBR膜生物反应池345.10 清水池375.11药剂投陪系统375.11.1 H2SO4加药罐375.11.2NaHSO3加药罐395.11.3NaOH加药罐395.11.4NaClO加药罐405.11.5PAM,PCM加药罐405.12污泥处理系统415.12.1斜板沉淀池污泥415.12.2MBR膜生物反应污泥415.12.3污泥浓缩池相关参数设计415.12.4污泥脱水416.水力计算436.1含氰废水调节池水泵扬程436.2含铬废水调节池扬程泵446.3综合废水
8、调节池456.4斜板沉淀池水泵扬程466.4活性炭吸附反冲洗泵477.平面布置497.1各处理单元构筑物的平面布置497.2管渠的平面布置497.3 辅助建筑物497.4 道路、围墙、绿化带的布置508. 构筑物一览表519. 运行费用估算539.1土建工程539.2设备工程549.3运行费用与成本预算5410. 环境保护和安全生产5610.1环境保护5610.2安全生产5610.3电镀废水治理前景57结论58致谢59参考文献60南京林业大学本科生毕业设计(论文)1.前言1.1研究的目的与意义 近年来,我国政府和广大民众越来越认识环境保护对人民生活和经济的持续发展的重要性,特别是去年国家各种新
9、的环保法令的公布,更促进了工业界对环境保护的重视。我国是一个缺水大国,可供人民生产生活的水量不足世界人均占有量的1/2,在我国北方部分地区甚至只有1/31/4,节约和有效利用水资源是当务之急。 电镀生产所产生的废水在工业生产中是主要的水污染源之一,电镀业是用水大户。据不完全统计,全国的电镀生产每年排放4亿吨含重金属废水。目前,国内大部分电镀厂是将电镀生产线排放的废水用化学、电解或生物处理方法达到相关的国家污水排放标准后进行排放。这样处理后的排放水虽然达到相关的国家污水排放标准,但其中的很多指标并不能达到直接循环回用到电镀生产线上,甚至也不能利用在清洗和绿化等方面。 近几年来,由于国家环境保护和
10、清洁生产方面要求的提高,在我国北京、上海、广东及江浙等经济发达地区,新建或改造电镀生产线项目,环境保护管理部门都要求水的回用率在50%90%以上,有的甚至需要零排放。这就要求电镀工作者、专业设备制造厂及环保专家在电镀废水的回收利用方面做更深入的工作。 要避免片面盲目地追求电镀废水的“零排放”,要综合考虑所涉及的各方面因素,应将能源消耗和排放达到最小化,以达到国家要求的水的小排放或微排放为宜。 在本设计中,先将含铬废水中的六价铬离子还原成为三价,再连同综合废水中的重金属离子一起进行化学沉淀处理。考虑到形成的金属氢氧化物难以沉淀,易形成胶体,在化学沉淀工艺后需要加入PAC,PAM药剂以促进絮凝沉淀
11、作用。对于氰根离子,则采用破氰处理,设计一二级破氰池,把氰根离子转化为氮气排放,经过二级处理后流入综合废水池。为了消除废水中难以去除的重金属离子,沉淀池后设置一个活性炭吸附塔,吸附塔后则有pH调节池确保pH值达标。废水中的COD则用MBR膜生物反应池去除。 1.2我国电镀废水污染现状 电镀行业是通用性强、使用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和工艺性生产技术。由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液,甚至包括镉、氰化物、铬酐等有毒有害化学品,在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣,已成为一个重污染行业。电镀是当今全球三大污染工业之一。 就我国电镀废水而言,据不完全统计,
12、2004年我国电镀厂点约有一万家,每天排放的40亿吨废水约有50%没有达到国家排放标准。电镀废水的排放量约占废水总排放量的10%,占工业废水排放量的20%。电镀废水不仅量大,而且对环境造成的污染也严重,因为电镀废水中不仅含有氰化物等剧毒成分,而且含有Cr、Zn、Cu、Ni 等自然界不能降解的重金属离子。 除了少部分国有大型企业、三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有国际先进水平的工艺设施,大多数中小型企业仍然使用简陋而陈旧的设备,操作方式以手工操作为主。 我国电镀行业存在的主要问题是: (1) 厂点多、规模小,专业化程度低。(2) 装备水平低。表现在一方面缺少机械装备,以手工操作为主;另一方面是技
13、术装备水平不高,自动化程度低、可靠性差,产品质量不稳定。(3) 管理水平较低,经济效益较差。(4) 电镀污染治理水平低,有效治理率低。(5) 经营粗放,原材料利用率低。一大部分甚至绝大部分宝贵的原材料流失并变成了污染物。在清洁生产审计中调查的10条电镀加工线中,平均用水量为0.82t/m2,是国外的10倍。 近年来,国内许多电镀企业从实际出发,积极改进和推广低浓度、低污染的电镀工艺、逆流清洗工艺,发展电镀槽(废)液的净化与回收技术,重视废水处理,开展综合防治,消除和减少污染。1.3电镀废水的来源 (1)镀件清洗水; (2)废电镀液; (3)其他废水,包括冲刷车间地面,刷洗极板洗水,通风设备冷凝
14、水,以及由于镀槽渗漏或操作管理不当造成的 “跑、冒、滴、漏”的各种槽液和排水; (4)设备冷却水,冷却水在使用过程中除温度升高以外,未受到污染。电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等因素有关。电镀废水的水质复杂,成分不易控制,其中含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物等,有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质。1.4电镀废水的特点 前处理废水 对于金属基体材料,其电镀的处理工艺可分为: (1)整平平面(包括磨光、抛光、喷砂、滚光、刷光等) (2)化学处理(包括除油、除锈和侵蚀等) (3)电化学处理(包括电化学除油和电化学侵蚀等) 除油过程中常用碱性化
15、合物如NaOH、Na2CO3、Na3PO4、Na2SiO3等,对于油污特别严重的零件有时还用煤油、汽油、丙酮、甲苯、三氯乙烯、四氯化碳等有机溶剂除油,再进行化学碱性除油。为去除某些矿物油,通常在除油液中加一定量的乳化剂,如OP乳化剂、AE乳化剂、三乙醇胺油酸皂等。因此除油过程中产生的清洗废水以及更新废液都是碱性废水,常含有油类及其它有机化合物。酸洗除锈常用的有盐酸、硫酸,为防止镀件基体的腐蚀,常加入某些缓蚀剂如硫脲、磺化煤焦油、乌洛托品联苯胺等。酸洗除锈过程产生的清洗水一般酸度都较高,含有重金属离子及少量有机添加剂。 前处理废水是电镀废水处理中的重要组成部分,约占电镀废水总量的50%,废水中含
16、有一定的盐份、游离酸、有机化合物等,组分变化很大,随镀种、前处理工艺以及工厂管理水平等而变。 镀层漂洗水: 镀层漂洗水是电镀作业中重金属污染的主要来源。电镀液的主要成分是金属盐和络合剂,包括各种金属的硫酸盐、氯化物、氟硼酸盐等以及氰化物、氯化铵、氨三乙酸、焦磷酸盐、有机膦酸等。除此之外,为改善镀层性质,往往还在镀液中添加某些有机化合物,如作为整平剂的香豆素、丁炔二醇、硫脲,作为光亮剂的有糖精、香草醛、苄叉丙酮、对甲苯磺酰胺、苯磺酸等。因此镀件漂洗废水中除含有重金属离子外,还含有少量的有机物。漂洗废水的排放量以及重金属离子的种类与浓度随镀件的物理形状、电镀液的配方、漂洗方法以及电镀操作管理水平等
17、诸多因素而变。特别是漂洗工艺对废水中重金属的浓度影响很大,直接影响到资源的回收和废水的处理效果。 镀层后处理废水: 镀层后处理主要包括漂洗之后的钝化、不良镀层的退镀以及其他特殊的表面处理。后处理过程中同样产生大量的重金属废水。一般来说,常含有Cr6+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Fe2+等重金属;H2SO4、HCl、H3BO3、H3PO4、NaOH、Na2CO3等酸碱物质;甘油、氨三乙酸、六次甲基四胺、防染盐、醋酸等有机物质。总的来说,这类镀层后处理废水复杂多变而且水量也不稳定,一般都与混合废水或酸碱废水合并处理。 电镀废液: 电镀、钝化、退镀等电镀作业中常用的槽液经长期使用后或积累了许多其
18、他的金属离子,或由于某些添加剂的破坏,或某些有效成分比例失调等原因而影响镀层或钝化层的质量。因此许多工厂为控制这些槽液中的杂质在工艺许可的范围内,将槽液废弃一部分,补充新溶液,也有的工厂将这些失效的槽液全部弃去。这些废弃的各种浓度液一般重金属离子浓度都很高,积累的杂质也很多,不仅污染物的种类不同,而且主要污染物的浓度、其他金属杂质离子的浓度以及溶液介质也都往往有较大的差异。这些差异决定了这些废水的处理技术上的多样性和工艺上的特殊性。 1.5电镀废水的危害 电镀的种类繁多,电镀废水的成分经常也是同时含有多种污染物 其中有毒有害的物质有镉、铬、镍、铅、氰化物、氟化物、铜、锌、锰、碱、酸、悬浮物、石
19、油类物质、 含氮化合物表面活性剂等这些废水进入水体, 会危及水生动植物的生长,影响水产养殖,造成大幅度的减产甚至鱼虾绝迹;或者是破坏农田土壤,毁坏庄稼, 并且通过食物链危害人类的健康; 或者是进入饮用水源, 在人体内积累,轻者引起慢性中毒,重者导致死亡。1.5.1含氰废水的危害 氰化物是极毒物质,特别在酸性条件下,它变成剧毒的氢氰酸。人体对氰化钾的中毒致死剂量为0.25g(纯净氰化钾为0.15g)。很低浓度的氢氰酸(45)10-6,0.05mg/L,会引起很短时间的头疼、心率不齐。在高浓度(910-6,0.1 mg/L)时能立即致人死亡。 对鱼类和其他水生物的危害为(以游离CN-计):浓度为0
20、.040.1mg/dm3就能使鱼类致死。此外,含氰废水作为农灌水时会使农作物减产。1.5.2含铬废水的危害 铬有三价(Cr3+)和六价(Cr6+)之分。六价铬对人体的危害,由于进入的途径不 同,中毒的表现也不同。六价铬对人体的危害主要表现在对人体皮肤、呼吸系统 和内脏的损害。 (1)对人体皮肤的损害:六价铬化合物对皮肤有刺激和过敏的作用。在接触 铬酸盐、铬酸雾的部位,如手、腕、前臂、颈部等处可能出现皮炎。六价铬经切 口和擦伤处进入皮肤,会因腐蚀作用而引起铬溃疡(又称铬疮)。(2)对呼吸系统的损害:六价铬对呼吸系统的损害,主要为鼻中隔膜穿孔、 咽喉炎和肺炎。(3)对内脏的损害:六价铬经过消化道侵
21、入,会造成味觉和嗅觉减退,甚至 消失。剂量小时也会腐蚀内脏,引起肠胃功能的降低,出现胃痛,甚至肠胃道溃 疡,对肝脏还可能造成不良的影响。三价铬是生物所必需的微量元素。通过动物试验发现三价铬有激活胰岛素的 作用,还可以增加对葡萄糖的利用。国外有人认为三价铬与铝一样,基本上不显示毒性。三价铬不易被消化道吸 收,在皮肤表层与蛋白质结合,三价铬在动物体内的肝、肾、脾和血中不易积累, 而在肺内存留的量较多,因而对肺有一定的损害。与六价铬相比,三价铬的毒性 仅是六价铬的百分之一。也有报道,三价铬对鱼的毒性比六价铬还大,例如对鲑鱼的起始致死浓度, 三价铬(硫酸铬)为1.2 mg/L,六价铬(重铬酸钾)为5.
22、2 mg/L。然而对家兔和 狗的实验,发现六价铬的毒性较大。在对含铬废水的处理中,因为三价铬的氢氧化物溶度积较小,方便沉淀除去, 因此大多数处理方法中,都是将六价铬还原为三价铬再除去。1.5.3含锌废水的危害 锌是人体必需的微量元素之一,正常人每天从食物中摄取锌1015mg。人体缺锌会出现不少不良症状,误食可溶性锌盐对消化道黏膜有腐蚀作用。过量的锌会引起急性肠胃炎症状,如恶心、呕吐、腹痛、腹泻,偶尔腹部绞痛,同时伴有头晕、周身乏力。误食氯化锌会引起腹膜炎,导致休克而死亡。1.5.4含铜废水的危害 含铜废水排入水体,会严重影响水的质量。调查研究表明,当水中铜含量水会产生 异味;超过15mg/L,
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