开题报告--重金属废水处理工艺设计

'毕业设计（论文）开题报告学院：理学院专业班级：环境工程1001班学生姓名：学生学号：指导教师：提交时间：2014年3月18日 指导教师评语毕业设计（论文）题目重金属废水处理工艺设计指导教师评语：指导教师：评阅时间：年月日开题报告-7- 开题报告一.课题的研究目的及意义如今，随着工业的高速发展，工业生产排出的废水，特别是重金属废水对周围环境的污染日益严重。重金属废水主要含有铬、镍、铜、锌、汞、锰、镉、钒及锡等有毒重金属离子，它的来源很广，如金属矿山、电解、电镀、医药、制革工业等等。不加处理或处理未达标的重金属废水大量排放将会对人类自身的健康和生态环境造成极大危害。因此，如何科学有效地处理重金属废水已经成为国内外科研工作者研究的热点之一。目前对重金属废水的处理方法主要有：化学沉淀法、氧化还原法、吸附法、电解法、电渗析法、浓缩法、生物法等。其中，吸附法因其材料便宜易得，成本低，去除效果好而且不会产生二次污染，一直受到人们的青睐。近年来科研工作者在方面的研究主要集中在寻求更为合适、廉价、高效的吸附材料上。二.重金属废水处理工艺的研究进展（一）重金属废水处理方法目前，世界各国重金属废水处理方法主要有三类：第一类是废水中重金属离子通过发生化学反应除去的方法，包括中和沉淀法、硫化物沉淀法、铁氧体共沉淀法、化学还原法、电化学还原法和高分子重金属捕集剂法等。第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行吸附、浓缩、分离的方法，包括吸附、溶剂萃取、蒸发和凝固法、离子交换和膜分离等。第三类是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累、富集等作用去除废水中重金属的方法，其中包括生物絮凝、生物化学法和植物生态修复等。传统的化学、物理法处理成本高、效果不稳定，除了应用清洁生产和循环经济技术从源头上对重金属的使用和排放进行遏制之外，还需要更多地研究和发展新型天然吸附剂、重金属捕集剂和生物技术对重金属污染的治理，发挥它们成本低、效率高的优势，并加强多种治理技术的综合应用，寻找治理重金属污染新的有效途径。（二）几种重金属废水处理技术的最新进展1吸附法吸附法是利用吸附剂活性表面对重金属离子的吸引来去除废水中的重金属离子的一种方法。吸附剂种类很多，常用的有活性炭，活性炭可以同时吸附多种重金属离子，吸附容量大。但活性炭价格贵，使用寿命短，需再生，操作费用高。因此，近年来，国内外许多学者把注意力转向寻找可替代的吸附材料，一类是玉米棒子芯、白杨木材锯屑等自然资源作为天然吸附材料，如白杨木材锯屑或橄榄叶研磨渣可以吸附电镀废水中的汞、铅铜、锌和镉。2微生物处理技术生物处理技术是借助微生物或植物的絮凝、吸收、积累和富集等作用去除废水中重金属的方法。2.11生物絮凝法-7- 开题报告生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。微生物絮凝剂是一类由微生物产生并分泌到细胞外、具有絮凝活性的代谢物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白和聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。王国惠副从活性污泥中筛选到一株产絮凝剂的菌株。该菌株产絮凝剂的适宜pH为6．5，对Na+、K+、Ca2+“和Fe3+均有较好的促絮凝作用，Ca2+尤为显著。生物絮凝法具有无机絮凝剂和合成有机絮凝法无法比拟的优点，处理废水安全方便无毒、不产生二次污染、絮凝效果好，但当前也存在着生产成本较高、活体絮凝剂保存困难、难以进行工业化生产的难题，大部分生物絮凝剂还处于探索研究阶段。2.2生物化学法生物化学法指通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。硫酸盐生物还原法是一种典型生物化学法，该法是在厌氧条件下硫酸盐还原菌通过异化的硫酸盐还原作用，将硫酸盐还原成H2S，重金属离子和H2S反应生成溶解度很低的金属硫化物沉淀而被去除，同时H2SO4。的还原作用可将SO2-：一转化为S2-。而使废水的pH值升高，从而形成重金属的氢氧化物而沉淀。3植物修复法植物修复法是指利用植物通过吸收、沉淀和富集等作用降低被污染土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法与其他的方法相比具有技术和经济上的双重优势，实施较简便、成本较低Ⅲ1和对环境扰动少。种植植物不仅可以净化和美化环境，而且在清除土壤中重金属污染物的同时，可以从富含金属的植物残体中回收贵重金属，取得直接的经济效益。缺点是治理效率较低，不能治理重污染土壤。三．重金属废水处理技术的发展趋势重金属污染对于环境和人类造成的危害已越来越多地为人们所熟知，随着全球可持续发展战略的进一步实施，对重金属废水的处理要求也将日益严格。重金属废水是一个十分复杂的混合体系，用单一处理技术处理已经很难达到处理要求。本文作者对此类废水进行研究，建议重金属废水处理技术主要应向以下几个方面发展：(1)加强微生物和植物去除金属的机理研究，在现有研究的基础上，着重通过现代分析技术研究金属离子在细胞内外的沉积部位和状态、金属与细菌中的特定官能团以及植物中的螯合物结合的方式以及官能团结构和特性，并结合材料学、分子生物学、基因工程学等学科，开发出更加高效的微生物菌种，筛选出重金属超累积植物；(2)对物理处理新技术、生物处理新技术和计算机辅助应用技术的开发和应用；(3)注重对环境无影响和无毒无害新型水处理药剂的开发和利用；(4)重点加强现有重金属处理技术的综合应用，形成各种组合工艺，扬长避短；(5)高效、低耗地去除废水中重金属离子的同时，实现废水回用和重金属回收。四．完成课题的途径本课题主要通过图书馆及网络查找相关参考资料，完成主要建筑物的设计参数，在借助辅助工具如CAD软件完成图纸的绘制及高程布置。-7- 开题报告五．本课题研究内容本课题首先描述了我国重金属废水的处理意义，电镀重金属的危害以及电镀废水处理的基本现状和处理方法，如（生物法、物化法、电化学法、化学法）后，结合本次设计中浙江省某电镀厂的实际情况和处理要求，决定采用化学和物理相结合的办法来处理重金属废水，化学法中是采用了中和法与絮凝法，而物理法中则是采用了物理沉淀法。此次工艺所采取的方法简便易操作且原理简单。利用絮凝反应对于含铬废水应首先在酸性条件下投加还原剂，将Cr6+还原成Cr3+，然后加Ca(OH)2进行化学沉淀处理。对于铜离子、锌离子、镍离子等通过加氢氧化钙调节PH，进行中和沉淀处理。六．毕业设计（论文）实施计划。第1~2周：选择课题，搜集材料。第3~4周：开题报告，外文翻译。第5~6周:主体设备的设计计算，主要包括吸附设备，以及其他一些设备的设计计算，包括混凝反应器，沉淀池，水解酸化池，污泥浓缩池的设计计算等。第7~8周:附属设备的选取及设计，泵的选型以及加药系统和曝气系统的选择。第9~10周:系统阻力校核：主要包括管道阻力和设备阻力的计算。第11~12周:设计绘图，并编制主要设备材料表：设计图纸包括工艺流程图、平面布置图、立面图、主体设备图等。第13~14周:撰写论文。第15~16周:修改论文。第17~18周：预答辩，答辩。七.参考文献[1]王雅静，戴惠新.生物吸附法分离废水中重金属离子的研究进展[J].冶金分析，2006，26（11）：40-41.[2]朱彤，张翔宇，宋宝华，等.分子筛对重金属废水吸附性能的实验研究[J].无机盐工业，2012，44（1）：49-51.-7- 开题报告[3]王新焰,郭永龙,杨志华,等.利用粉煤灰合成沸石及其去除水中重金属的实验研究[J].中国科学,2003,33(7):636-643.[4]刘雅琳，羊依金.用膨润土处理含铅离子废水的研究[J].成都信息工程学院学报,2007，22（S1）：23-27.[5]PatriciaATerry,WendyStone.Biosorptionofcadmiumandcop-percontami-natedwaterbyScenedesmusabundans[J].Chemo-sPhere,2002,47:249-255.[6]AlbertoCincotti,AnnaMameli,AntonioMarioLocci,RobertoOrr,GiacomoCao.HeavyMetalsUptakebySardinianNaturalZeolites:ExperimentandMode-ling［J］.Industrial＆EngineeringChemistryResearch,2006,45(3):1074-1084.[7]DongSeogKim.Theremovalbycrabshellofmixedheavymetalionsinaqueoussolution[J].BioresourceTechnology,2003,87:355-357.[8]HideshiSeki,AkriraSuzuki.Biosorptionofheavymetalsionstobrownalge,M-acroystispyrifera,KjellmaniellacrassiforiaandUn-dariapinnatifida[J].JournalofColloidInterfaceScience,1998,206:297-301.[9]朱一民,周东琴,魏德州.啤酒酵母菌对汞离子(Ⅱ)的生物吸附[J].东北大学学(自然科学版),2004,25(1):89-91.[10]黄民生,施华丽,郑乐平.曲霉对水中重金属的吸附去除[J].上海环境科学，2002，21（2）：89-93.[11]RorrerGL,WayJD.Chitosanbeadstoremoveheavymetalfromwastewater1J2.DalwooChitoSan,2009,5(3):2170-2178.-7- 开题报告（此页不装订）-7-开题报告开题报告有关说明一、开题报告内容开题报告由学生在明晰毕业设计的主要任务以及在查阅大量资料的基础上，结合毕业设计的总体时间要求认真撰写而成。开题报告在内容上应当包括以下主要内容，具体各部分标题自拟。1．毕业设计（论文）课题的基本情况，主要包括：目的、意义、国内外现状及发展趋势等。2．课题主要工作，主要包括：设计思想或理论依据、拟采用的研究方法及或技术手段等。3．课题的可行性，主要包括：完成课题的条件、预计实施过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施。4．毕业设计（论文）实施计划，毕业论文实施计划应细化到2周为一个单位，以表格等方式给出。5．参考文献。参考文献篇数不少于8篇。参考文献格式参见“沈阳工业大学毕业设计（论文）模板”中的要求。二、撰写要求1．报告字数不少于3500字。各部分标题自拟。2.开题报告应在毕业设计的1-4周内完成。开题报告封面的“提交时间”为毕业设计第四周周一至周五之间的某个具体日期。3．开题报告的排版要求同学校的毕业设计模板要求相同。4.指导教师评语：见学校的评语要求。即：“指导教师对开题报告的评语应含有四个层面的内容：①学生对题目的了解程度如何；②方案设计及可行性如何；③工作量如何，④是否同意开题。总字数不低于60字。”5.指导教师评语一律手写；“评阅时间”签到毕业设计第五周之内，且在封面“提交时间”时间之后。6.开题报告上交到教师所在系（室）时间最迟为毕业设计第六周周三。-7-'