电镀厂废水处理毕业设计

摘要电镀是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇电镀企业的迅速发展，我国的电镀污染问题日趋严重。本文首先阐述了我国电镀废水的污染现状以及对人类产生的危害，在对化学处理、离子交换、电解法、生物处理等电镀废水处理方法的分析和比较后，结合乡镇电镀企业要求工艺简单、成本低等特点，决定采用NAHSO3化学还原沉淀法处理该企业的含铬、锌废水。本工艺是在PH25时用NAHSO3溶液将CR6还原为CR3，在用NAOH溶液调节PH8后生成CROH3和ZNOH2沉淀，在添加絮凝剂PAM后生成的絮体在斜板沉淀池中沉淀，出水经过滤器过滤后可回用于过滤器反冲洗水及各种溶液的配制，或者达标排放，而污泥则统一交于专业的环保公司处理。在设计中采用了较为先进的ORP测定仪、在线PH计和液位计实现反应过程的自动控制。通过设计计算确定了各构筑物的尺寸以及设备的选型，并对设计和操作管理中的要求进行了说明，最后对电镀废水治理的前景进行了展望。关键词电镀废水；CR；ZNABSTRACTWITHTHESPEEDYDEVELOPMENTOFTHEELECTROPLATINGENTERPRISEINTOWNSINOURCOUNTRY,ELECTROPLATINGINDUSTRY，ASONEOFTHEBIGGESTPOLLUTIONSINTHEWORLD,CAUSESTHEPOLLUTIONMOREANDMORESEVERELY。INTHISPAPER,DESCRIBESTHEPRESENTSITUATIONOFTHEELECTROPLATINGEFFLUENTWATERPOLLUTIONANDTHEGREATHARMITMAKESTOTHEHUMANKINDHASBEENDESCRIBEDAFTERTHEANALYSESANDTHECOMPARISONOFDIFFERENTWAYSFORTREATMENTOFELECTROPLATINGEFFLUENTSUCHASCHEMICALTREATMENTPROCESS、IONEXCHANGEPROCESS、ELECTROLYTICMETHODANDBIOLOGICALPROCESS,IDECIDETOADOPTTHENAHSO3REDUCTIONPRECIPITATIONTOTREATTHEWASTEWATERCONTAININGCRANDZNFORTHECORPORATIONS,CONSIDERINGTHEFEATURESOFTHETOWNELECTROPLATINGCORPORATIONSDEMANDSOFSIMPLETECHNIQUES,LOWCOSTS,ETCTHISTECHNOLOGYISTODEOXIDIZECR6INTOCR3BYNAHSO3SOLUTIONATTHEPH25,THENADJUSTTHEPHTO8WITHNAOHSOLUTIONTOMAKECROH3ANDZNOH2SEDIMENTTHEFLOCCULATINGCONSTITUENT,FORMEDAFTERADDINGTHEFLOCCULATINGAGENTPAM,CANBEDEPOSITEDINTHESLOPINGPLANKSETTLINGTANKTHEWATERLEFTAFTERFILTRATINGTHROUGHASANKFILTERCANBERECYCLEDASTHEBACKWASHOFSANKFILTERANDBEUSEDINCONFECTINGVARIOUSSOLUTIONSORBEDISCHARGEDANEMISSIONSTANDARDAND,THESLUDGECANBESOLVEDBYTHEPROFESSIONALENVIRONMENTALPROTECTINGCOMPANIESITADOPTSSOMERELATIVELYADVANCEDEQUIPMENTSUCHASMEASURINGELEMENTOFORP、PHMETERANDCONTENTGAUGEREALIZETHEAUTOMATAOFTHEREACTIONPROCESSTHROUGHELABORATEDESIGNATIONANDCALCULATION,THESIZEOFEACHCONSTRUCTANDTHETYPEELECTIONOFTHEEQUIPMENTHAVEBEENASCERTAINEDBESIDES,WITHEXPLANATIONSABOUTTHEDESIGNATIONANDTHEDEMANDSINTHEOPERATINGMANAGEMENT,ITFINALLYCOMESTOTHEPROSPECTOFSOLVINGTHEPROBLEMOFTHEWASTEWATERFROMPLATINGKEYWORDELECTROPLATINGEFFLUENTCHROMIUMZINC目录第一章电镀行业环境保护现状111中国电镀行业概况112电镀污染现状113电镀废水的危害性314电镀废水处理方法5第二章设计背景921项目概况和意义922设计条件923设计原则9第三章处理工艺的确定1031工艺流程选择1032工艺流程说明1133工艺条件控制12第四章单体构筑物的设计计算1341调节池1342反应池1443斜板沉淀池1644中间水池2145过滤器2246清水池2447药剂投配系统2448污泥处理系统25第五章管网布置与水力计算2851平面布置2852高程布置原则2853水力计算28第六章设计管理要求3261设备与材料要求3262电气控制系统设计要求3263处理药剂及药品消耗3364操作管理注意事项3365劳动定员34第七章工程概算3671设备工程3672土建工程3673运行费用与处理成本测算3774电镀废水治理发展前景38参考文献40致谢41第一章电镀行业环境保护现状11中国电镀行业概况电镀（ELECTROPLATING）就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。同时电镀也是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇电镀企业的迅速发展，我国的电镀污染问题日趋严重。小型电镀厂往往是区属的乡镇企业，这些电镀厂废水水量都较少，一般日排放量只有几十吨，其污染因子也较少，多数为含铬、锌酸性废水，但其危害很大，治理势在必行。这些企业多数位于市郊，其技术和经济力量薄弱。对于废水的治理要求是工艺简单，便于掌握和正常运行，而且投资和运行费用当然也要较低。本设计就是根据上述特点，选择有效的处理方法和流程，处理后的水完全达到国家的排放标准。电镀可以赋予容易锈蚀的黑色金属以耐腐蚀外衣，节约大量金属材料；可以使贱金属具有贵金属表面特性。机械制造业、电子、石油化工、汽车、武器、航空航天系统和日用品行业的生产都需要电镀技术，已经形成了多镀种、跨行业、分布于国民经济各个部门的不可缺少的重要组成部分，是工业产业链中的一个不可缺少的环节。据六年前的统计，我国约有电镀厂点15000个，职工总人数约50万人，其中工程技术人员比例为67，具有一定规模的生产线约5000条，年产量约3540亿平方米，年产值120130亿元左右。电镀企业30分布在机械制造业，20分布在轻工业、20分布在电子工业，其他分布在航天、航空及仪器仪表等行业。从地域分布情况来看，电镀企业主要集中在全国各大中工业城市及其周围农村地区。经济越发达，制造业越兴旺的地区，电镀企业越多。从镀种所占比例来看，镀锌占4550，镀铜、镀镍、镀铬占30，转化膜占15，电子产品镀铅、锡、金约占5。全国电镀工业生产每年消耗铜、锌、镍等金属在7万吨以上，年消耗氰化钠2万吨以上，消耗铬酸酐35万吨以上，消耗酸、碱等化工原料40万吨以上。综上所述，电镀行业受到工业生产大量需求的推动，已形成了一个庞大的产业，这个产业包括属于大生产的专业电镀厂或公司，而更多的是附属于大生产的电镀车间和工段。目前，电镀已成为不可缺少的生产工艺和表面工程科学的一个重要分支。电镀行业在国民经济中占有重要的经济地位。12电镀污染现状镀件进入工艺溶液进行表面处理或电镀，这些溶液附着在镀件表面随镀件带入清洗水中；工艺溶液还有可能洒落到地面；或被电极反应产生的气体形成“气雾”带出，进入排风系统；或在镀液过滤时遗留在滤芯上；或由于镀槽、管道破损泄漏镀液；镀液失效废弃；这些清洗水、洒落液和气雾中的酸、碱、氰化物、重金属物质都会对环境造成污染。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。我国电镀行业每年排放大量的污染物，包括4亿吨含重金属的废水、5万吨固体废物、3000亿立方米酸性废气。仅以北京市为例，每年排放450万吨含重金属的废水，近千吨固体废物和危险废物5亿M3以上的酸性气体。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。二十世纪七十年代我国开始对工业污染进行治理，电镀行业的污染治理是其中的一部分。到八十年代初，政府要求所有电镀厂对电镀废水、废气、废渣进行无害化处理，关闭了一些没有安装末端处理设备的土法电镀厂点。二十世纪八十年代以后，我国政府和地方政府陆续出台了有关环境保护的法律法规和标准如中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国水污染防治法、中华人民共和国固体废物污染环境防治法和大气排放标准、污水排放标准等，使得污染治理工作有法可依，有据可查。各地政府也加强了对电镀企业的污染监控工作。目前为止，国有大型企业、三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有比较先进的末端处理设施，一般电镀厂也安装了简单的处理设备，基本有效控制了电镀行业对环境的严重污染。但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。于此同时，由于环保部门对电镀企业的环保监管，对排放超标企业的经济处罚，许多电镀厂点有“上山下乡”的趋势，成为电镀“黑点”，肆无忌惮的直排污染物，成为电镀行业污染治理的一个漏洞。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。特别是乡镇电镀企业的迅速发展，使电镀厂（点）向市郊和农村扩散，给污染控制与环境管理带来了很多的困难，电镀污染问题日趋严重。（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。虽然企业都建立了污水处理设施，但仍有少部分企业的设施未能正常运转。生产废气一般都有排风装置，但大部分企业未对废气进行净化处理。固体废物和危险废物的管理尚未走入正规轨道。电镀生产过程中排放大量的有毒有害物质，对环境造成的污染及危害越来越为人们所认识。（5）经营粗放，原材料利用率低。经对运行较正常的汽车、摩托车行业电镀线调查表明，镀硬铬的铬酐利用率为38，而装饰性铬的铬酐利用率仅为10（国外平均为24）。由此可见，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082T/M2，是国外的10倍。（6）中小企业应对国际环境保护压力的水平偏低例如中小企业应对欧盟ROHS指令的能力差。近年来，国内许多电镀企业从实际出发，积极开发和推广低浓度、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，消除和减少污染。不少企业还根据国家和地方的规定要求，结合企业自身条件和发展规划，制定电镀污染物的排放指标、镀件漂洗用水定额、漂洗水水质标准等规定和相应的技术措施，并纳入企业的生产计划管理，建立污染治理档案，定期检查与考核，以控制电镀“三废”对环境的污染。13电镀废水的危害性电镀废水就其总量来说，比造纸、印染、化工、农药等的水量小，污染面窄。但由于电镀厂点分布广，废水中所含高毒物质的种类多，其危害性是很大的。未经处理达标的电镀废水排入河道、池塘，渗入地下，不但会危害环境，而且会污染饮用水和工业用水1。131酸碱废水的危害（1）排入江河湖塘中的酸、碱废水会危害水中微生物的生活，而许多微生物对水质起着重要的净化作用。（2）排入农田中的酸、碱废水，会破坏土壤的团粒结构，影响土壤的肥力及透气、蓄水性，影响农作物的生长。酸、碱废水还可能使施于农田的化肥失效或影响其溶解性能。（3）鱼类、牲畜等食用了酸、碱废水，对其肉质、乳汁将产生不良的影响，人若食用这些肉、乳将影响健康。（4）若生活用水中混入了酸、碱废水，特别是长期饮用者，其不良后果难以设想。（5）渗入地下的酸、碱废水，若被抽出用作工业用水，就会危害工业生产。特别是酸、碱废水还会加快设备的腐蚀。实际上，电镀所产生的酸、碱废水中往往还含有其他有毒物质，其危害性还要更大些。132含氰废水的危害氰化物的毒性主要取决于氰化物生成氰离子的数量，简单的氰化物（氰化氢、氰化纳、氰化钾等）属于高毒类，可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入体内。氰离子能够对机体内的很多种酶有抑制作用，造成中枢神经系统缺氧，产生中枢性呼吸衰竭而死亡。在非致死剂量范围内，氰化物在体内能逐渐被解毒。不过，这种体内解毒能力是很有限的，如摄入的氰化物超过了解毒的负荷，达到中毒的浓度，便会引起中毒甚至死亡。含氰化物的废水进入河流会引起鱼类、家畜乃至人群急性中毒。133重金属离子CD2、PB2、CR6、NI2、CU2的危害（1）和镉化合物镉对人体的主要危害是伤害肾。镉在肾脏中积蓄是引起高血压的重要原因，一般认为镉所致的肾损伤是不可逆的，目前尚无治疗方法。镉可以引起肺、前列腺和睾丸的肿瘤。镉还可以取代骨骼中的钙，从而引起极痛苦的骨痛病，镉引起骨质疏松、软骨症和骨折不仅发生于日本“骨痛病”地区，在长期接触镉的职业人群中也有发生。急性或长期吸入镉化合物可引起肺部炎症、支气管炎、肺气肿、肺纤维化乃至肺癌。（2）铅及铅化合物被人体吸收的铅主要通过与蛋白质中的巯基结合，抑制多种酶的活性而发挥其毒性，引起代谢紊乱是铅中毒机制中重要和较早的变化之一。铅主要通过抑制抗氧化酶活力，产生过多的自由基造成组织损伤。铅中毒可影响人体免疫功能，对中枢和外周神经系统皆有影响。（3）六价鉻离子的危害A、对人体皮肤的损害六价铬化合物对皮肤有刺激和过敏作用。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。六价铬经过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）。B、对呼吸系统的损害六价铬对呼吸系统的损害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。C、对内脏的损害六价铬经消化道侵入，会造成味觉和嗅觉减退，以至消失。剂量小时也会腐蚀内脏；引起肠胃功能降低，出现胃痛，甚至肠胃道溃疡，对肝脏还可能造成不良影响。三价铬对人体的肺有一定的伤害。试验证明三价铬的毒性是六价铬的1。（4）镍离子的危害镍进入人体后主要存在于脊髓、脑、五脏和肺中，以肺为主，造成器官的慢性病变。皮肤长期接触镍盐容易导致皮炎，误服大量镍盐会产生胃肠道刺激现象，发生呕吐、腹泻，严重时会引起酶系统中毒，甚至危及生命。（5）铜离子的危害皮肤接触铜化合物可发生皮炎和湿疹，抛光工人吸入氧化铜粉末，可发生急性中毒，长期接触大量铜尘的人常见呼吸系统症状。（6）氟离子的危害氟化物对人体的危害，主要是骨骼受损害，临床表现为上下肢长骨疼痛，严重者发生骨质疏松、骨质增殖或变形，并发生原发性骨折，其次，氟化物能损害皮肤，使皮肤发痒、疼痛，引发湿疹及各种皮炎。14电镀废水处理方法141化学处理法电镀废水的化学处理法是添加化学试剂后，通过化学反应改变废水中污染物的物理和化学性质，使其能从废水中取出并达到国家排放标准的处理方法。在电镀废水处理中常用的化学处理法有氧化（还原）处理法，中和处理法，凝聚沉淀法等，以及把几种方法组合在一起使用的方法。化学法处理电镀废水在国内外均已得到广泛的应用，并有较长的使用历史。国内对化学处理法有较为成熟的设计和运行经验。它具有操作方便，试剂来源广，适用范围广，能承受大水量和高浓度负荷冲击，效果稳定可靠等优点。缺点是对处理后产生大量污泥的综合利用还存在一定的问题，因此化学处理法的发展受到了一定的限制，此外，如何提高处理后水的重复利用率和向闭路循环方向的发展，有待进一步开发和研究。142含铬废水的处理（1）亚硫酸盐还原法亚硫酸盐还原处理法也是国内常用的处理含铬废水的方法之一，它主要优点是处理后能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备和操作也较简单，沉渣量少且易于回收，因而应用较广；但亚硫酸盐货源缺乏，国内有些地区不易取得，当铬污泥找不到综合利用出路而存放不妥时，会引起二次污染。用亚硫酸盐处理电镀废水，主要是在酸性条件下，使废水中的六价铬还原成三价铬，然后调整PH值，使其形成氢氧化铬沉淀而除去，废水得到净化。常用的亚硫酸盐有亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、焦亚硫酸钠。技术条件与参数A、废水的酸化亚硫酸盐还原六价铬必须在酸性条件下进行。当PH值20时，反应可在5MIN左右进行完毕；当PH值在2530时，反应时间在30MIN左右；当PH值30时，反应速度很慢。在实际生产中，一般控制废水PH值在2530，反应时间控制在2030MIN为宜。B、亚硫酸盐投加量表11为亚硫酸盐与六价铬的理论投药比与实际投加量的情况。C、废水经酸化、还原反应后，加碱调整废水的PH值，使氢氧化铬沉淀，一般控制PH值为78，其反应时间为20MIN。表11亚硫酸盐与六价铬的投量比投量比（质量比）序号亚硫酸盐种类理论值实际使用量1CR（）NAHSO3131452CR（）NA2SO31361453CR（）NA2S2O512741354D、沉淀剂的选择常用氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠等均可使三价铬成为氢氧化铬沉淀。采用石灰，价格便宜，但反应慢，且生成泥渣多，泥渣难以回收。采用碳酸钠，投料容易，但反应时会产生二氧化碳。氢氧化钠成本高，但用量少，泥渣纯度高，容易回收。因此一般采用氢氧化钠作沉淀剂，浓度取20。（2）铁氧体法铁氧体沉淀法是在硫酸亚铁处理法的基础上发展起来的一种新型处理方法。它就是使废水中的各种金属离子形成铁氧体晶粒一起沉淀析出，从而使废水得到净化。铁氧体处理法主要的优点是硫酸亚铁货源广，价格低，处理设备简单，处理后水能达到排放标准，污泥不会引起二次污染；缺点是试剂投量大，相应产生的污泥量也大，污泥制作铁氧体时的技术条件难控制，需加热耗能较多，处理成本也较高。铁氧体法处理含铬废水是向废水中投加硫酸亚铁，使废水中的六价铬还原成三价铬，然后投碱调整废水PH值，使废水中的三价铬以及其他重金属离子发生共沉淀现象。在共沉淀时，溶解于水中的重金属离子进入铁氧体晶体中，生成复合的铁氧体。采用铁氧体法一般侧重于处理六价铬、镍、铜、锌等重金属离子废水。（3）硫酸亚铁石灰法硫酸亚铁是一种强酸弱碱盐，水解后呈酸性。硫酸亚铁与六价铬发生氧化还原反应，生成三价铬，当用石灰提高PH值至7585时，即生成氢氧化铬沉淀。当PH值3时，FE3即生成大量沉淀，生成的氢氧化铁有凝聚作用，有利于其他沉淀物的沉降。硫酸亚铁处理含铬废水的运行条件见表12。反应时间为，连续处理时不小于30MIN；间歇处理时为24H。硫酸亚铁石灰法处理含铬废水的特点是除铬效果好，当使用酸洗废液的硫酸亚铁时，成本较低，处理工艺成熟，但产生的污泥量大，占地面积大，出水色度偏高。（4）钡盐法钡盐法处理含铬废水是利用固相碳酸钡与废水中的铬酸接触反应，形成溶度积比碳酸钡小的铬酸钡，以此除去废水中的六价铬。经碳酸钡处理后的废水中含有一定量的残余钡离子，可用石膏（CASO42H2O）进行除钡，生成溶度积更小的硫酸钡。表12硫酸亚铁处理含铬废水的运行条件序号CR6/MG/L加药前调PH值投药量（质量比）CR6FESO47H2O反应后调节PH值通气时间MIN备注125140150搅拌混匀即可225501351401020350100125135153041004116130781530所需压缩空气量为02M3/MINM3（废水），压力80120KPA技术条件和运行参数A、采用钡盐及其投加量一般采用碳酸钡，也可采用氯化钡。碳酸钡不易溶于水，可一次性向反应池中投加较多的碳酸钡，其后陆续补加直至不能使用时全部更新。其理论投量比为CR6BACO3为138（质量比），实际采用为1（1015）。氯化钡易溶于水，反应速度比碳酸钡快，为液相反应，其理论投量比为CR6BACL2为147（质量比），实际采用为1（79）。B、搅拌和反应空气或机械搅拌，反应时间采用碳酸钡时为1020MIN，采用氯化钡时为10MIN左右。C、废水的PH值；用碳酸钡为试剂时，反应时废水的PH值一般控制在45。用氯化钡时，反应时废水的PH值一般控制在657。钡盐法处理含铬废水的特点为方法简单，出水水质好，但货源、沉淀分离以及污泥二次污染问题较大，污泥清除周期较长。同时，由于钡盐有毒，因此，如采用这种方法时，对调节池、反应沉淀池等地下构筑物应做好防渗漏、防腐蚀等措施，并加强管理，防止由钡引起的污染。143含锌废水的处理（1）碱性锌酸盐镀锌废水的处理锌为两性金属，在碱性条件下，根据PH值的不同存在ZNO22和ZN（OH）2，当PH值调整到810时，主要以ZN（OH）2形式存在。对含锌废水的处理主要是通过对废水PH的控制，使废水中的ZN2与OH反应生成氢氧化锌沉淀，以沉淀、气浮、过滤等固液分离方式，或投加适量的混凝剂，结合凝聚、共沉等原理，达到去除污染净化废水之目的。一般挂镀锌清洗废水的含锌浓度为1030MG/L，PH值为1012。镀锌前，酸洗废水中往往由于挂具清洗不干净等原因也会带入锌，其浓度一般为520MG/L，含铁量为58MG/L，PH值为23。所以处理含锌废水应包括以上两部分清洗废水。这两种废水的混合处理，不但可处理锌，而且还利用了酸洗废水，中和了含锌废水中的碱，同时其中铁所形成的氢氧化铁，还起到凝聚作用，是十分有利的。技术条件和参数A、废水进水浓度一般废水含锌浓度不大于50MG/L。B、反应时的PH值废水进水的PH值为912，反应后最佳PH值为3590，可利用酸洗槽的废盐酸来调整PH值。C、凝聚剂投加量和混合反应时间，凝聚剂可采用碱式氯化铝，投加量为1015MG/L。混合反应时间宜采用510MIN。D、运行过程中，循环水中的含盐量会不断增加，含锌、氯离子会不断积累，为了改善循环水水质，每天应排放累计处理水量的1015的循环水，补入纯水。（2）铵盐镀锌废水的处理A、石灰法处理铵盐镀锌废水当废水PH10时，氨三乙酸与锌离子配位的稳定性比钙离子大，而PH12时则相反，氨三乙酸与钙离子络合的稳定性比锌离子大，因此，利用这个机理来提高废水PH值，增大钙离子浓度，有利于配位剂与钙离子配位，使锌离子释放出来，然后形成氢氧化锌沉淀。据试验最佳PH值为1095112，钙盐用CAO，投加量为CA2ZN2（34）1，废水起始含锌浓度在150MG/L以下时，处理后ZN2浓度小于5MG/L。处理时可用石灰和氢氧化钠调整PH值到1112，搅拌1020MIN，然后经沉淀、过滤。在运行中应注意PH值不能超过13，否则由于羟基配合物的溶解度增加，使氢氧化锌重新溶解，使出水锌含量升高。工程实践证明，加石灰调整废水PH12时，锌仍以氢氧化锌的形态存在。B、铵盐镀锌混合废水处理将铵盐镀锌废水与含铜、镍、铬和预处理的酸性废水等混合后，在酸性条件下，用化学沉淀法能去除锌和其他金属离子，处理后水达到排放标准。主要技术参数废水含锌浓度控制在小于100MG/L，这样处理后的废水含锌浓度可小于5MG/L，而且其他金属离子也能符合排放标准。废水的PH值处理前混合废水必须为酸性，反应时PH值调整到9。投试剂量如混合废水内含六价铬，则必须投加硫酸亚铁做还原剂，用时也可起到凝聚的作用，投加量根据六价铬浓度确定，助凝剂采用阴离子型或非离子型的聚丙烯酰胺，投加量为510MG/L。143其他方法电镀厂废水处理除了以上方法外还有电解法、生物法、膜分离技术、离子交换法2、黄原酸法、腐殖酸法、活性炭吸附法等等。这些方法都能很好处理废水，但各有优劣。选用方法时，应根据实际情况进行选择。第二章设计背景21项目概况和意义某小型电镀厂是一乡镇企业，一般这种电镀厂废水水量都较少，日排放量只有几十吨，其污染因子也较少，多数为含铬、锌酸性废水，但其危害很大，治理势在必行。此类企业对于废水的治理要求是工艺简单，便于掌握和正常运行，而且投资和运行费用当然也要较低。本设计就是根据上述特点，选择有效的处理方法和流程，处理后的水完全达到电镀污染物排放标准（GB219002008）中的污染物控制排放要求。22设计条件221设计水量每天处理水量70M3，设计的废水水质情况如下表。表21电镀废水水质情况项目PH总CR（MG/L）CR6（MG/L）ZN（MG/L）SS（MG/L）含量3525153090222设计水质经处理后废水中浓度SS70MG/L、总铬15MG/L、CR605MG/L、ZN22MG/L，出水PH69。223水文地质资料工程地质良好，适于工程建设，厂区地形平坦。224气象资料（1）风向及风速常风向为北风，最大风速7M/S；（2）气温月平均最高气温383，最低气温17。23设计原则严格遵循国家相关法规、规范和标准，确保各项处理水质指标达到相应的国家排放标准。废水处理装置布置紧凑、流畅，尽量减少占地面积，坚持实用和美观相结合的总布原则；选择工艺简单，采用目前国内成熟、实用的处理工艺；尽量通过优化设计降低工程投资及运转费用，努力实现技术先进与企业财力相适应。第三章处理工艺的确定31工艺流程选择在处理电镀废水的诸多工艺中，化学法应用最为普遍，在国外约占90以上，中国各种电镀废水处理工艺的应用比例依次为化学法、离子交换法、电解法；化学法约占40，而且化学法呈上升趋势并逐渐向发达国家靠近，离子交换和电解法则呈下降，下降或上升的原因主要在于处理工艺的实用程度。采用化学法的废水处理工程投资约占电镀工程总投资的5左右，而离子交换、电解法、反渗透法等废水处理工程投资约占电镀工程总投资的3040。所以根据上一章阐述的处理方法的优缺点及本设计的实际情况选择采用化学法进行连续处理4。工艺原理含铬废水中CR6主要以CR2072和CRO42两种形态存在，两种离子问存在以下平衡2CRO422HCR2072H2OA（31）在酸性条件下（PH3）CR6主要以CR2072形态存在，实际操作中可用硫酸调节废水的酸性使PH3。此时投加还原剂亚硫酸氢钠，将废水中的六价铬还原成三价铬，其还原反应为2H2CR2O76NAHSO33H2SO42CR2（SO4）33NASO48H2O（32）锌为两性金属，在废水中的存在形态由PH决定。在碱性条件下，一般认为PH大于10时，锌主要以ZNO2存在。当PH调整到810时，主要以ZN（OH）2化学沉淀形态存在，其反应为ZN22OHZN（OH）2（33）ZN（OH）22OHZNO222H2O（34）ZN（OH）2H2SO4ZNSO42H2O（35）CR3在该条件下也同样能生成氢氧化物沉淀，而将重金属离子从水中分离出去。反应式为CR2（SO4）36NAOH2CR（OH）33NA2SO4（36）设计处理流程如下图所示图31废水处理工艺流程32工艺流程说明321废水系统废水处理系统采用连续处理工艺。废水经过两次提升，一次提升从调节池到中间水池，二次提升从中间水池到清水池。调节池中废水由耐腐蚀泵泵入反应池，在反应池中以重力流方式流经还原槽、中和槽、斜板沉淀池和中间水池，完成六价铬的还原，三价铬与锌离子的絮凝和沉淀分离反应。中间水池的水由耐腐蚀泵泵入石英过过滤器过滤，出水流入清水池，清水池中PH值不达标，可以加酸或加碱进行调节；反应过程的控制通过氧化还原电位（ORP）测定仪、在线PH计和液位计实现。322污泥系统斜板沉淀池中沉积的污泥经污泥浓缩池浓缩，再经板框压滤机脱水后打包待用。浓缩和压滤出水返回调节池重新处理。323药剂投配系统确定各种溶药、投药槽体有效容积、工艺尺寸及相关工艺设备。33工艺条件控制还原六价铬必须在酸性条件下进行，当PH值为20或更低时，反应可在5MIN左右进行完毕；当PH值为2530时，反应时间在2030MIN；当PH值大于30时，反应速度非常缓慢。实际生产中，一般控制在2530之间，反应时间控制在2030MIN。亚硫酸钠与六价铬的理论投药比为31（质量比），由于废水中杂质的影响和反应动力学方面的原因，实际投药量应高于理论投药量，投药比控制在（45）1，投药比过低会使还原反应不充分，出水中六价铬含量不能达标，投药比过高时浪费药剂，增加处理成本，并且容易生成可溶性离子CR2（OH）2SO32，难以生成氢氧化铬沉淀。氢氧化铬沉淀的最佳PH值为78，而氢氧化锌沉淀的最佳PH值为89，故选择絮凝反应的PH值为8，反应时间为1520MIN。第四章单体构筑物的设计计算41调节池411一般说明电镀废水水质质量有一定的波动，设置调节池使水质和水量保持相对的稳定，有利于后续处理单元的有效运行，调节池材料采用钢筋混凝土，内外作防腐处理，调节池设事故溢流管3。412参数选取池形方形停留时间HRT4H413工艺尺寸有效容积VQHRT704/241167M3有效水深H2000MM横截面积SV/H1167/20583M2池长L3000MM池宽BS/L583/30194M取B2500MM调节池总尺寸长度宽度高度3000MM2500MM2000MM414进、出水口及液位调节池整体设置在地下，顶部平行于地面。池内污水用泵提升至反应池。电镀厂运行产生的废水通过工业废水管道流入调节池。42360QDV（41）D管径（MM）；Q设计最大水量（M3）；V进水管管内流速（M/S），一般采用0710M/S。设计中V取07M/S4470382360236QDMV设计中取进水管管径DN100MMS，进水口要求在最高液位以上，高度为1800MM。调节池出水管取DN25MM标准硬氯乙烯管，规格外径壁厚32MM25MM，工作压力为10KG/CM2。出水管口位于池底，用泵提升至反应池。泵的扬程计算见水力计算部分。调节池最高液位HMAXMSV1562037进水出水图41调节池示意图415工艺装备1次提升泵2台（1用1备），由于废水呈酸性，应选用耐腐蚀泵，具体选型见水力计算部分。42反应池421一般说明反应池内进行还原反应和絮凝反应，在流程上分前后两格，前一格进行六价铬的还原反应，后一格进行氢氧化物的沉淀生成反应，前后两格用底部开口的隔板隔开，反应过程进行机械搅拌，如图42所示。在混合区进水口同时投加稀硫酸与还原剂焦亚硫酸钠，絮凝段分为混合区与反应区，尺寸同还原段设计，在混合区进水口处投加NAOH溶液及PAM溶液。两段混合区均装有搅拌机，在搅拌机的作用下，使废水与药剂充分混合反应。在还原段混合区与化学絮凝段混合区安装PH计探头，通过控制稀硫酸与氢氧化钠溶液的投加量，使得还原段PH在2530之间，化学絮凝段PH在80。化学混凝强化工艺对SS去除率可达90，保证SS达标。422主要设计参数（1）还原反应PH值PH25。停留时间HRT20MIN投药比51ORP值反应过程控制通过氧化还原电位测定仪，ORP值为300MV。搅拌功率20W/M3池容，强度为中等强度，G值为200/S。进水出水A）、侧视图B）、俯视图图42反应池示意图（2）絮凝反应PH值本废水处理车间主要处理铬和锌，沉淀时CR（OH）3的最佳沉淀PH值为78，ZN（OH）2的最佳沉淀PH值为89，所以选择絮凝池PH值为8。停留时间HRT20MING值50/S423工艺尺寸（1）反应池的有效容积VQT70（2020）/（2460）194M3式中Q设计流量（M3/H）；T反应时间（H）。水深H10M超高05M长L20M宽B10M净尺寸LBH2000MM1000MM1500MM液位、进水口、出水口及过水孔道反应池最高液位HMAX1947012VMS过水口孔道由于处理量不大，不考虑流速。取净尺寸LBH100MM1000MM1300MM污水由耐腐蚀泵提升至反应池，进水口应位于最高液位以上，取离池底1300MM处。出水口应位于最高液位以下，取离池底800MM处，管径取DN50，标准硬氯乙烯管，规格外径壁厚63MM4MM，工作压力为10KG/CM2。424工艺设备（1）还原反应搅拌装置按每M3池容输入功率20W计算，需要输入的功率N为N20V/220194/220W00194KW搅拌机机械总效率1采用075，搅拌机传动效率2为08，则搅拌机所需的电动机功率N为NN/（12）002/（07508）0034KW桨叶构造采用单层平板形，两叶，长宽05M02M，桨叶底端距池底025M。（2）絮凝反应搅拌装置按每M3池容输入功率10W计算，需要输入的功率N为N10V/210194/210W001KW搅拌机机械总效率1采用075，搅拌机传动效率2为08，则搅拌机所需的电动机功率N为NN/（12）001/（07508）0017KW桨叶构造采用平板形，4叶，每叶长宽04M008M，桨叶下边缘距池底025M。43斜板沉淀池431一般说明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。当污水进入初次沉淀池后流速迅速减少至002M/S以下，从而极大地减少了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用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5。按照沉淀池的形状和水流特点，常将沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式及斜板四种。四种初次沉淀池的优缺点和使用条件的比较见表43。表43四种初次沉淀池的优缺点和适用条件比较池型优点缺点适用条件平流式沉淀效果好对冲击负荷和温度变化的适应能力较强施工方便多个池子易于组合为一体，可节省占地面积池子配水不易均匀采用多斗排泥时，每个斗需单独设排泥管各自排泥，操作量大；采用链带式刮泥机刮泥时，链带的支承件和驱动件都浸于水中适用于地下水位高及地质较差的地区适用于大、中、小型污水处理厂竖流式无机械刮泥设备，排泥方便，管理简单占地面积较小池子深度大，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，否则布水不匀适用于处理水量不大的小型污水处理厂（单池容积小于1000M3）辐流式多为机械排泥，运行较好。管理较方便机械（刮）排泥设备已为定型结构受力条件好占地面积大机械排泥设备复杂，对施工质量要求高适用于地下水位较高及工程地质条件较差地区适用于大、中型污水处理厂斜板沉淀效率高、停留时间短斜板设（管）设备在一定条件下，有滋长藻类等问题，维护管理不便适用于城市污水的初沉池占地面积较小排泥有一定困难因为本设计的处理水量不大，故选用斜板沉淀池作为初沉池。斜板沉淀池是根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池中加设斜板火蜂窝斜管，以提高沉淀效率的一种新型沉淀池。它具有沉淀效率高，停留时间短，占地少等优点。电镀废水处理中固液分离一般采用沉淀池或气浮池，斜板沉淀池在电镀废水中得到广泛的应用。按水流与沉泥的相对运动方向，斜管沉淀池可分为异向流、同向流和侧向流三种形式。在电镀厂废水处理中一般为了构造简单，多采用异向流斜板沉淀池，即水流倾斜向上流，污泥则倾斜向下流。沉淀池中污泥采用连续排泥，以免污泥板结堵塞排泥管。设计的斜板沉淀池如图44所示进水出水图44斜板沉淀池示意图432参数选取个数N1水力表面负荷Q3M3/（M2H）斜板长L10M斜板倾角60斜板净距D80MM斜板厚B5MM433工艺尺寸池表面积AAQ/（091NQ）70/（0911324）107M2式中Q最大设计流量，M3/H；N池数；Q表面负荷，一般用35M3/（M2H）；091斜板面积利用系数。池长AA104M取A10MA071核算QQ/（091NA）70/（09111024）32M3/（M2H）满足条件35M3/（M2H）斜板个数MMA/（BD）11/（0005004）122个斜板区高度H3H3LSIN1SIN60087M取斜板上端清水区高度H205M取水面超高H103M取斜板下端与排泥斗之间缓冲层高度H410M泥斗斗底为正方形，泥斗底边长为A103M，泥斗倾角为60，泥斗高H5为H5TG60TG60048M12A30污泥斗总容积VV2H5（A12A12A1A）2048（1020321003）66102224M3沉淀池总高度HHH1H2H3H4H5030508710048315M池内停留时间T274MIN30MINQH6032434进出水系统（1）沉淀池的进水设计进水管采用DN65（外径壁厚76MM45MM）硬聚氯乙烯管直接与反应池相连，则进水管中流速VV36024DQ36024DQ0244M/S在0203M/S之间，满足絮凝后期流速要求。（2）集水槽采用两侧淹没孔口集水槽集水，如图45图45集水槽集水槽个数1个槽中流量Q70/（243600）000081M3/S081L/S考虑池子超载系数为20，则槽中流量Q012Q12081097L/S槽宽B09Q0409000097040056M为便于加工取槽宽B60MM起点槽中水深H1075B0756045MM终点槽中水深H2125B1256075MM槽中水深统一按H280MM计如图46所示出水孔沉淀池水位槽中水位图46集水槽断面集水方式为淹没式自由跌落，淹没水深为005M，跌落高度为005M，槽超高取01M，则集水槽总高度HHH200500501028M孔眼计算由Q0，GH式中Q0集水槽流量，M3/S；流量系数，取062；H孔口淹没水深，此处为005M；孔眼总面积，M2。得Q0/（）000226M2GH5089260173孔径采用D10MM，则单孔面积0为0D2/400785001200000785M2则孔眼个数N/0000226/00000785288取N30集水槽每边孔眼个数NN/230/215个相邻孔眼中心距离SL/（N1）1/（151）00625M为加工方便，相邻两孔眼间距取01M，靠近两端各留出005M。（3）落水斗落水斗尺寸为LBH300MM300MM400MM，排水管采用DN25（外径壁厚32MM35MM）硬聚氯乙烯管，位于集水斗底部。（4）沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力连续排泥，穿孔管选用DN150（外径壁厚160MM50MM）硬聚氯乙烯管。44中间水池441一般说明其作用为沉淀池出水储池，同时用作过滤器水泵集水池。有效容积取1H废水流量。442工艺尺寸有效容积V170/24292M3有效水深1000MM净尺寸LBH2500MM2000MM1000MM最高液位HMAXMS58029443进出水口设置进水口位于最高液位以上，取离中间水池底部660MM处。出水口位于池底接耐腐蚀泵通入砂滤器。45过滤器451一般说明去除沉淀单元未能有效去除的微小絮体，进一步降低处理废水重金属离子浓度，保证达标排放或回用要求。一般可采用PE微孔管过滤、重力式过滤或压力式过滤。PE微孔过滤精度高，经过滤出水浊度可低于05MG/L、SS小于5MG/L，但微孔管容易堵塞，需经常反冲洗和定期酸洗，每3年应更换一次。重力式过滤和压力式过滤操作简单方便，但过滤精度不及PE管，出水浊度在115MG/L。压力式过滤在中小规模工业废水处理中使用较多。选用过滤器，石英砂单层滤料。表42过滤器滤料特性数据序号类别品种粒径（MM）不均匀系数（K80滤层厚度（MM）适应滤速（M/反冲洗强度（L/M2S反冲膨胀率备注）H）（）1砂过滤石英砂05122700100081012153050适用于进水浊度相当于沉淀池出水浊度的场合分图2砂过滤石英砂03087008108125060适用于进水浊度接近饮用水浊度的场合3双层滤料无烟煤0818230040050603双层滤料石英砂0512240068131640505双层滤料无烟煤0650846068131650606双层滤料石英砂045062304050452设计参数依据上表结合设计情况可得滤层厚度H10M粒径10MM承托层厚H450MM，分4层正常滤速V8M/H强制滤速V16M/H工作周期T24H反洗膨胀率40反冲强度15L/（M2S）反冲时间5MIN反冲洗水处理后水图47砂滤器示意图453工艺尺寸截面积SS036M2QNV814/70直径DD068M4P360取D07M校核空塔流速VV758M/H24QNP27014符合要求（510M/H）需要石英砂体积为VSH07210/4038M3石英砂滤料反冲洗膨胀度为40，则砂滤料的有效高度为H04510（1004）185M过滤料净尺寸为700MM2000MM反冲洗最大需水量为Q5600315/1000135M3设计取15M3454工艺设备二次提升泵2台（1用1备），具体选型见水力计算部分。46清水池461一般说明储存过滤后的净化水，调解处理与回用之间的平衡。一旦废水中金属离子含量达不到处理要求，用泵打回调节池重新处理。选用方形池，有效容积按过滤器1次反冲洗水量的2倍计算，处理达标后的水经DN65（76MM35MM）硬聚氯乙烯溢流管直接外排，池底设DN65泄空管。462工艺尺寸有效容积V21530M3池体净尺寸LBH2000MM1500MM1200MM463液位、进出水口及反冲洗入水口最高液位HMAX0125MS进水口位于池底，出水口位于最高液位以下取H900MM处为反冲洗水方便，入口设置在池底。464工艺设备反冲洗泵2台（1用1备），砂滤器反冲洗提供动力，反冲洗泵的扬程计算参见水力计算部分。47药剂投配系统471H2SO4加药罐PH由35调至25，每天需要H2SO4的量为M70（10251035）98/2976KG/D浓度为10H2SO4的体积为V976/（101066）0092M3H2SO4按每天配药1次则可取加药罐的净尺寸为直径高度500MM800MM472NAHSO3加药罐NAHSO3投药量与废水中六价铬量比值为51（质量比），即投药量为75MG/L，NAHSO3溶液投加浓度10，需用量为V7075106/1000525M3则有效容积按4D计算，V005254021M3净尺寸直径高度500MM1200MM473NAOH加药罐调节PH值为25到8，每天需要浓度20苛性钠溶液为V70（1025108）40/（201219）0036M3加药罐有效容积按4D配药一次计算，即V003640144M3净尺寸直径高度500MM800MM474PAM加药罐设计最大投药量为3MG/L，PAM浓度为05，3D配一次，则PAM加药罐的有容积为V7033106/050126M3净尺寸直径高度500MM800MM48污泥处理系统481斜板沉淀池排泥采用重力排泥，排泥管DN150，自动控制排泥阀。流出的污泥