[硕士论文精品]常州某金属表面处理厂污水站设计

I摘要金属表面处理的主要方法就是对金属器件的表面进行各种镀膜，一般金属器件的表面镀膜过后的会产生含有大量金属离子的废水，主要分为含氰废水、含铬废水、含酸碱重金属废水等，针对于含有大量不同金属离子的废水，根据相关实例和规定具体要求，讨论了含氰、含铬、含酸碱重金属废水的处理方法和原理，设计了一套的电镀废水的处理工艺流程，并制定了相关的工艺参数。主要以碱性氯化法处理含氰废水，以化学还原法处理含铬废水，以碱性沉淀法处理含酸碱重金属废水，使出水水质达到国家规定的电镀行业污染物排放标准。关键词电镀废水含铬废水酸性重金属ABSTRACTCOATINGISTHEMAINMETHODUSEDFORMETALSURFACETREATMENT,ANDLARGEQUANTITIESOFWASTEWATERCONTAININGHEAVYMETALIONSAPPEAREDINCOATINGPROCESSTHEWASTEWATERMAINLYINCLUDESCYANIDEWASTEWATER,CHROMIUMWASTEWATERANDWASTEWATERCONTAININGACIDORALKALINEHEAVYMETALIONSBASEDONRELATIVEPRACTICESANDSPECIFICREQUIREMENTS,THEPAPERANALYZEDTHEEXISTINGMETHODSFORPROCESSINGWASTEWATER,ANDDEVELOPEDTHENEWTREATMENTPROCESSOFELECTROPLATINGWASTEWATERTOGUARANTEETHEWATERQUALITYMEETTHEREQUIREMENTSOFTHEDISCHARGESTANDARDFORPOLLUTANTSFROMELECTROPLATINGINDUSTRY,ANDDETERMINEDTHEPROCESSINGPARAMETERSTOPROCESSTHECYANIDEWASTEWATERWITHALKALICHLORINATIONMETHOD,ANDPROCESSTHECHROMIUMWASTEWATERWITHCHEMICALREDUCTIONMETHODWHILETOPROCESSTHEWASTEWATERCONTAININGACIDORALKALINEHEAVYMETALIONSWITHALKALIPRECIPITATIONMETHODKEYWORDSCOATINGWASTEWATERCHROMIUMWASTEWATERWASTEWATERCONTAININGHEAVYMETALII目录1前言111工程概况112废水水质概况12设计方案与工艺流程121设计方案1211含铬废水2212含酸性重金属废水处理2213含氰废水处理222工艺流程23工艺指标44主要构筑物的计算541调节池设计、计算5411含铬废水调节池设计、计算5412破氰器设计、计算6413含氰废水处理工艺中沉淀池设计、计算642反应池设计、计算843综合沉淀池设计、计算944压滤机设计、计算105工艺设备清单表116工艺特点127结论13致谢14参考文献15附录16常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页1第一章前言随着电镀行业的不断发展，数量逐渐的增加，电镀过后的废水排放导致环境的污染更加严重。电镀种类的增加使电镀废水中的有毒物质越来越多，其中含铬、酸性重金属离子、含氰废水成为最主要的电镀污水。生成的氰化物在酸性的条件下会产生氢氰酸，具有极高的毒性。近年来,随着电镀车间的扩建、生产废水量的增大以及国家对环保的重视,有必要对电镀废水中有毒、有害污染物加以控制,保护环境。因此,对电镀废水处理车间进行全面改造势在必行。11工程概况常州市某金属表面处理厂的电镀废水主要为含铬废水、酸性重金属离子废水，含有少量的氰的废水。现在对其进行整改、设计，以减少含有污染物的废水的排放量，达到规范标准。12废水水质概况常州市某金属表面处理厂产生的主要的污水包括含铬电镀废水、含酸性重金属电镀废水和含氰电镀废水。其中，废水中六价铬浓度20100MG/L，总铬的浓度为120150MG/L，废水量为7080吨/天，产生的废水为4050吨/天，PH值为23。使其排放水质指标达到电镀废水排放标准表3中的排放标准。第二章设计方案与工艺流程21设计方案目前国内外电镀废水处理的方法主要有离子交换法、化学法、铁氧体法、生物法等，而国内多采用化学法，该方法技术成熟，效果稳定可靠，较适合小型电镀厂的水处理，本设计方案也采用化学法。含铬废水、含酸性重金属废水和含氰废水的处理工艺有多种,通常将这几种废水分别进行处理,工艺复杂,工程造价高也有将这几种废水先混合再进行处理的,但工艺控制较难,目前应用很少对于常州某金属表面处理厂的电镀污水来说,采用原水时分质处理，即将含氰、含铬废水先进行预处理，再与含酸性重金属离子废水混合处理的方法，这样，不但会取得较好的出水水质，而且工艺流程比较简单，操作方便。211含铬废水1常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页2常见的含铬废水处理方法有离子交换法、电解法、铁氧体法、活性炭吸附法和化学还原法。通过多次论证,决定采用化学还原法处理含铬废水,它是利用化学还原剂硫酸亚铁、亚硫酸氢钠或二氧化硫等,在酸性条件下将废水中的CR6还原成CR3,然后投加氢氧化钠和石灰等碱性物质,在碱性条件下形成CROH3沉淀。由于亚硫酸钠投加量少、产泥少、综合管理方便,常被用作还原剂。这方法管理方便、运行稳定可靠、费用较低,近年来在电镀废水处理中得到了广泛应用。212含酸性重金属废水处理该法利用金属离子的氢氧化物溶度积低的特点,在碱性条件下,将这些酸性重金属离子沉淀下来。为了达到排放要求,排放前加酸碱调PH值。213含氰废水2常见的含氰废水的处理方法有离子交换法、蒸发法、电解氯化法、臭氧法和碱性氯化法。为了结合含铬废水与重金属废水的治理,考虑采用碱性氯化法处理含氰废水,以次氯酸钠为氧化剂,在碱性条件下,将氰化物氧化为碳酸盐和氮气,这种处理方法工艺成熟,运行可靠,目前已被大量使用。按照以上的设计分析，本工程的处理思路见图2122工艺流程工艺流程图见图22后续处理中和凝聚沉淀反应重金属离子废水含铬废水含氰废水图21污水处理站污水处理思路常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页3本工艺对此处理厂的含铬、酸性重金属离子、含氰废水先进行预处理，即各车间的废水经管道含铬、含氰废水分别自流进入含铬、酸性重金属离子、含氰废水调节池,调节水量均衡水质后,含氰废水用提升泵提升送入一级破氰反应池中,投加NACLO和NAOH,在PH1011进行一级破氰处理，一级破氰结束后废水自流进入二级破氰池中，投加NACLO和H2SO4,使废水在PH78的碱性条件下次氯酸盐将氰根氧化分解为无毒的物质，然后二次破氰的废水自流进入综合废水池中。含铬废水经调节池匀衡后，用提升泵提升至还原池中，投加H2SO4使PH在23之间，在酸性条件下将将CR6还原成CR3，加药时NAHSO3必须采用湿投法3,质量分数一般为510,投药量MCR6MNAHSO31618质量比。然后自流进入综合废水池中。酸性重金属离子废水在调节池中匀质后直接用提升泵提升至综合废水池中，与含氰、含铬废水混合。将混合废水用提升泵提升至碱化反应池中，加碱调节PH9后，流至絮凝池中，添加PAM药剂进行絮凝反应，待反应完成后自流至沉淀池中沉淀，处理后酸NACLO调节池1一级破氰器二级破氰器沉淀池调节池2还原池调节池3综合废水池反应池絮凝池综合沉淀池中和池污泥浓缩池压滤机含氰废水含铬废水重金属离子废水达标排放泥饼外运滤液上清液泵泵泵泵NACLONAOHH2SO4NAOHNAOHPAMNASO3NAOH图22电镀废水处理工艺流程图常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页4的水自流至中和池中，调节出水的PH，最后排放。沉淀池中的污泥送入压滤机进行脱水，将泥饼外运，滤液返回废水综合池中。各部分反应机理及控制参数如下45含铬废水进入含铬废水调节池,然后送至还原反应池中,先加NAHSO3还原剂将CR6还原成CR3，化学反应式为2H2CR2O73H2SO46NAHSO32CR2SO433NA2SO48H2OCR2SO436NAOH2CROH33NA2SO4含氰废水进入含氰废水调节池,均衡水质后,先加NAOH将PH值调至11,再加NACLO将CN氧化生成碳酸盐和氮气。化学反应式为NACNNACLOH2OCNCL2NAOHCNCL2NAOHNACNOH2ONACL2NACNO2NACLO2NAOH2NA2CO3H2N22NACL即2NACN4NACLO2NAOH2NA2CO3H2N24NACL酸性重金属废水采用碱性沉淀法先加NAOH将PH值调至9,反应10MIN,沉淀30MIN,生成重金属的氢氧化物沉淀,在沉淀后的出水中加H2SO4调PH值至排放要求。第三章工艺指标本工程废水排放标准执行电镀污染物排放标准GB219002008表3排放标准，排放标准具体指标见表31表31电镀污染物排放标准GB219002008序号污染物项目排放限值污染物排放监控位置1总铬MG/L05车间或生产设施废水排放口2六价铬MG/L01车间或生产设施废水排放口12PH值69企业废水总排放口14化学需氧量CODCR,MG/L50企业废水总排放口第四章主要构筑物计算41调节池设计、计算常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页5主要用于对含氰、含铬、酸性重金属离子废水的贮存、混合，必要时作为事故污水的贮存，根据其水质水量设计为对角线调节池，并计算调节池的尺寸67411含铬废水调节池设计、计算废水流量35021/24QMH调节池体积3218121414QTVM过水断面221703QAMV调节池宽度7612ABMH调节池长度42612VLMBH含氰、酸性重金属离子废水原水量为30吨/天，无各自具体水流量，则对其等流量计算，即含氰、酸性重金属离子污水量各为15吨/天。废水流量3150625/24QMH调节池体积30625841414QTVM过水断面20625203QAMV调节池宽度2212ABMH调节池长度42212VLMBH式中T根据经验计算工业废水调节池体积时T值一般取8H；常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页6式中V为最大设计水流水平速度，根据经验值一般取03M/S；式中H为调节池的有效水深12M，H为有效水深超高（03M）。412破氰器设计、计算含氰废水的处理需要经过一、二破氰的处理，在一级破氰器中进行碱化，二级破氰器中进行酸化和絮凝反应，两级破氰反应时间均为30分钟，因两反应器为相连接的一二级反应，反应器故容积设计为等量，315QMAX001/MIN2460M破氰器的反应器有效容积3251212415MTQV根据有效容积设计池子的容积为20M3一、二级破氰翻译器的设计参数见表41表41破氰器设计参数表池实际容积M3池宽M池长M面积M2超高M20102002503413含氰废水处理工艺中沉淀池设计、计算8由于此工厂的污水量较小，同时为便于管理，排泥方便，节省土地资源，故设计采用竖流式沉淀池。污水总变化系数取K15，沉淀时间T2H,废水在沉淀池中的上升速度为V05MM/S,设计流量为Q15M3/D0625M3/D，则最大流量为3MAX21500004/246060246060KQQMS池内废水量为3106252125QM设中心管流速为10001/10/VMSMS常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页7则中心管面积为2100004040001QFMV中心管直径为440408314314FDM根据设计原则中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度在02505米范围内，故设中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度为V200003米/秒，则喇叭口直径D1135D11米，反射板直径为D213D11米则中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度为MAX3210000404314314000311QHMVD设表面负荷为Q11M3/M2H，则污水在沉淀池中的流速为2100002/3600VMS，沉淀部分有效断面积2MAX00004200002QFMV则沉淀池直径为442032314314FFDM采用D2M。根据给排水设计手册查表如下表42有效水深、沉淀时间与表面负荷的关系沉淀时间（T,小时）表面负荷（Q1）（米3/米2时）H20米H25米H30米H35米H40米300100117133250100120140160200100125150175200150133167200233167100200250300350400即沉淀池有效水深为H12M常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页8沉淀部分有效水深236000000223600144HVTM2331442882HMDM（符合要求）设污泥斗的圆截锥体下底直径为02米，则污泥斗高度510113MHRR）TG55（）TG55设超高及缓冲层各为03米，则沉淀池总高度1234503144040313374HHHHHHM表43含氰废水处理竖流式沉淀池设计参数表单元名称沉淀池直径中心管直径污泥斗高度间隙高度缓冲层高度超高倾角设计参数（米）208130403035542反应池设计、计算反应池主要针对酸性重金属离子废水和还原后CR3，向反应器中添加药品NAOH，另池中设有搅拌器，使酸性的重金属离子、CR3在反应池中与OH充分反应，生成沉淀，从而达到去除的效果。在一般的中和反应中，反应时间一般取T5MIN，废水总量为Q含铬废水酸性重金属离子废水，即Q501565T/D反应时间一般为15MIN，取T5MIN，则废水量为322506052465MQ故反应池设计参数见表44常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页9表44反应池设计参数表池实际容积M3池宽M池长M面积M2有效高度超高M050510510343综合沉淀池设计、计算综合沉淀池用于最后的混合废水的沉淀。中心管内流速为V00002M/S,设计流量为QMAX80M3/D0001M3/S,则中心管面积为20MAX5000200010MVQF中心管直径为MFD901434210根据设计原则中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度在02505米范围内，故设中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出速度为V200008米/秒，则喇叭口直径D1135D012米，反射板直径为D213D011米。则中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度为MDVQH3502100080143001014312MAX3设表面负荷为Q11M3/M2H，则污水在沉淀池中的流速为SMV/00020360013沉淀部分有效断面积23MAX5000200010MVQF，则沉淀池直径为MFFD3143421采用D3M。常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页10根据给排水设计手册5查表（上表43），取沉淀时间T25H，得沉淀池有效水深为H25M。沉淀部分有效水深MTVH8152000203600360032MDH34581332（符合要求）设污泥斗的圆截锥体下底直径为04米，则污泥斗高度MTGRRH425505设超高及缓冲层各为03米，则沉淀池总高度HH1H2H3H4H503180350324515M综合沉淀池设计参数见表45表45综合沉淀池设计参数表单元名称沉淀池直径中心管直径污泥斗高度间隙高度缓冲层高度超高倾角设计参数（米）30918035030355044压滤机设计、计算污泥的浓缩采用气浮式浓缩法，浓缩过后的污泥需进一步的压滤，由于此污水含有酸性物质，故采用带式压滤机，其具有拉伸强度大、耐折性好、耐酸碱、耐高温、滤水性好、质量轻等优点。一般带式压滤机的过滤系数为01015，取015计算，污泥的含水率取97，则过滤机带宽MMMKPQB100107180970150选择BSD500S5L型带式压滤机，其设计参数见表46表46带式脱水机参数表带宽MM功率KW水压MPA水量M3/H质量KG清洗滤带水压MPA10007502531500025常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页11第五章工艺设备清单表经过以上设计、计算，得出此工艺设计的设备清单如下名称尺寸（MM）数量含铬废水调节池含氰废水调节池酸性废水调节池破氰器含氰废水沉淀池反应池综合沉淀池带式压滤机150020006000150020002000150020002000100010002000直径2000、H为374013005001000直径3000、H为5150带宽100MM一座一座一座四座（二备二用）二座（一备一用）二座（一备一用）二座（一备一用）一台常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页12第六章工艺特点61该工艺设计综合考虑了含氰、含铬废水、酸性重金属废水的性质,简化了处理工艺,整个处理过程所用设备较少、造价低。62在设计过程中,根据原水的含氰、酸性废水的水量等量，两调节池等体积，采用合建，使整个处理工艺更加紧凑,施工及操作管理方便,占地面积小。63混合废水调节池置于还原反应器和氧化反应器之后,对CR6,CN去除效果好,避免了含铬、含氰废水先混合再进行处理。64工艺采用的是传统的化学法,技术成熟、操作简单、效果稳定可靠,能承受较大水量和高浓度负荷的冲击。常州工程职业技术学院毕业设计（论文）共16页第页13第七章结论本工艺设计主要采用了化学法处理电镀污水，参考了国内的较多的设计案例，其技术上的可行性比较高，最终排放的污水的指标完全可以达到国家标准。71工艺的工程投资少,占地面积小,运行费用低,技术成熟,运行稳定可靠,且操作方便、易于管理,完全适用于此金属处理厂。72废水处理效果好,出水清澈,部分可回用至水质要求不太高的生产清洗工序或作为生活杂用水如冲厕、绿化等,即节约水资源,又减少污染物