600m3d电镀废水处理工艺设计_学位论文.doc

'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。 AbstactThedesignusedinthetreatmentofchromium,electroplatingwastewatercontainingcyanide.Becauseoftheelectroplatingwastewaterpollutionisseriousdaybyday,thetraditionalmethodofefficiencyandresultscannotbeguaranteed,sotheprocessingschemeofelectroplatingwastewaterisbecomingamoreandmoreimportantproblem。Inordertoachieveenvironmentalprotectionandtominimizeinvestment，Decidedtobesixchromiumionsinwastewaterreducedtotrivalent，Treatcyanide，Thentogetherwithsyntheticwastewaterchemicalflocculationandsedimentation，Heavymetalionsandactivatedcarbonadsorptioninthesewageresidue，Finally,CODinwastewaterbyMBRprocesstoremove，Waterqualitydischargestandards.Keywords:electroplatingwastewater；chemicalprecipitation；MBR 1.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13 3.2.2反渗透法143.3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28 5.7活性炭吸附塔：335.8pH调节池335.9MBR膜生物反应池345.10清水池375.11药剂投陪系统375.11.1H2SO4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53 9.2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1/3～1/4，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。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）就我国电镀废水而言，据不完全统计，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）48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）除油过程中常用碱性化合物如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48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）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（4~5）×10-6，0.05mg/L，会引起很短时间的头疼、心率不齐。在高浓度（9×10-6，0.1mg/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0.04~0.1mg/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1.2mg/L，六价铬（重铬酸钾）为5.2mg/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48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）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10~15mg。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，就无法饮用。研究发现，灌溉水中硫酸铜对水稻危害的临界浓度为0.6mg/L。若用含铜废水灌溉农田,铜在土壤和农作物中累积,会造成农作物特别是水稻和大麦生长不良，并会污染粮食籽粒。铜对水生生物的毒性亦很大，铜对鱼类毒性浓度始于0.002mg/L,但一般认为水体含铜0.01mg/L对鱼类是安全的。在一些小河中，曾发生铜污染引起水生生物的急性中毒事件；在海岸和港湾地区，曾发生铜污染引起牡蛎肉变绿的事件.1.5.5含锌废水的危害锌是电镀行业使用最广泛的金属之一。锌对鱼类和其他水生生物的毒性比对人和其他温血动物大得多。锌在土壤中的富集会导致其在植物体内的富集，所以会对食用这些植物的人和动物产生危害。过度食用锌会导致急性肠胃炎，同时伴有头晕，周身乏力。误食氯化锌会导致腹膜炎，继而引发休克甚至可能死亡。1.5.6其他危害除此之外，还有其他如汞，银，铅重金属污染，酸碱以及盐类，还有电镀过程中添加的光亮剂等物质，均会在环境中过量后对环境或者人体造成污染和伤害。1.6我国处理电镀废水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，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。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）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。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）2.设计背景2.1项目的概况和意义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电镀行业污染物排放标准。2.2设计条件2.2.1设计水量酸性综合废水500m3/d，含氰废水为40m3/d，含Cr（VI）废水60m3/d，各种污染物浓度如下（ml/L）：表2.2.2设计进水水质项目Cu2+Ni2+Zn2+Fe2+CN-Cr（VI）COD浓度72432009522509002.2.2设计水质表2.2.2设计出水水质项目《地表水环境质量标准》IV类水质标准要求排放标准pH6.5~8.5COD≤30mg/L≤100mg/LCr6+≤0.05mg/L≤0.05mg/L总氰化物≤0.2mg/L≤0.2mg/L总铜≤1.0mg/L≤0.5mg/L总镍≤0.05mg/L总锌≤2.0mg/L≤2.0mg/L总铁≤2.0mg/L48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）2.2.3设计依据（1）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；（2）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；（3）《电镀废水设计规范》（GBJ136-90）；（4）《重金属污水化学法处理设计规范》（CECS92:97）；（5）《三废处理工程技术手册》废水卷；（6）《排水工程》下册；（7）《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）；（8）业主提供的资料；（9）当地同类废水治理工程经验和技术；（10）各厂家设备选型样本。2.2.4水文地质资料工程地质良好，适用于工程建设，厂区地势平坦。2.2.5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38.3℃，最低气温-1.7℃2.3设计原则严格遵循国家法律法规，确保污水达标排放。废水处理的装置布置紧凑、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。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）采用先进可靠的自动化控制技术，提高污水厂的管理水平，保证污水处理工艺运行在最佳状态，尽可能减轻工人劳动强度。本着节约占地，降低工程投资进行优化设计，充分发挥投资效益。充分考虑当地地理环境和气候条件，采取稳妥、经济的方法保护处理设施抵抗各种自然灾害侵蚀，确保污水处理厂的使用年限。布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件。确定它们在厂区内平面的布置，应考虑：A.贯通连接各处理构筑物之间的管、渠，应便捷，直通，避免迂回曲折；B.土方量作到基本平衡，避开劣质土壤地段；C.在各处理构筑物之间，应保持一定间距，以保证施工要求，一般间距要求5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如消化池，贮气罐等，其间距按消防有关规定执行；D.各处理构筑物在平面布置上应尽量紧凑，以减少占地，同时减少各处理构筑之间的管线长度；E.必要时考虑预留生长设施的扩建用地面积。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.电镀废水处理工艺方法3.1化学法化学法是借氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒有害的物质分解为无毒、无害的物质或将重金属经沉淀和上浮法从废水中除去。化学法处理电镀废水，是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理方法，技术上较为成熟。化学法包括化学还原法，氧化破氰法，沉淀法等，是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法，具有投资少、处理成本低、操作容易掌握等特点，能承受大水量和高浓度负荷冲击，可适用各类电镀废水治理。3.1.1含铬废水的处理3.1.1.1亚硫酸盐还原法亚硫酸盐还原处理法是国内常用的处理含铬废水的方法之一，它的主要优点是处理后废水能达到排放标准，并且能回收利用氢氧化铬，设备和操作也较为简单，沉渣量少并且易于回收，因此应用较广。　用亚硫酸盐处理电镀的废水，主要是在酸性条件下，使废水中的六价铬还原成为三价铬，然后再调整pH值，使其形成氢氧化铬沉淀而除去，废水从而得到净化。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：1）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≤2.0时，反应可在5min左右进行完毕；当pH值在2.5～3.0时，反应时间在30min左右；当pH值≥3.0时，反应速度很慢。在实际生产中，一般控制废水pH值在2.5～3.0，反应时间控制在20-30min为宜。2）沉淀剂的选择：常用的氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠等都可使三价铬成为氢氧化铬沉淀。采用石灰，价格便宜，但是反应慢，而且生成泥渣多，泥渣难回收。采用碳酸钠，投料容易，但是反应时会产生二氧化碳。氢氧化钠成本高，但是用量少，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%。3）亚硫酸盐投加量：亚硫酸盐与六价铬的理论投药比与实际投加量的情况是这样的，理论值是Cr（Ⅵ）：NaHSO3=1:3，但是在实际的操作过程中Cr（Ⅵ）：NaHSO3=1∶4～5。4）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7～8，其反应时间为20min。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.1.1.2钡盐法　钡盐法来处理含铬废水，原理是利用固相碳酸钡与废水中的铬酸接触反应，从而形成溶度积比碳酸钡小的铬酸钡，来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，可以用石膏（CaSO4·2H2O）来进行除钡，从而生成溶度积更小的硫酸钡。技术条件和运行参数：1）采用钡盐及其投加量：一般采用碳酸钡，也可以采用氯化钡。碳酸钡不容易溶于水，可一次性地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Cr6+∶BaCO3为1∶3.8（质量比），实际采用为1∶（10～15）。氯化钡易溶于水，反应速度比碳酸钡快，为液相反应，理论投量比为Cr6+∶BaCl2为1∶4.7（质量比），实际采用为1∶（7～9）。　2）搅拌和反应：空气或机械搅拌，反应时间采用碳酸钡时为10～20min，采用氯化钡时为10min左右。　3）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4～5。用氯化钡时，反应时废水的pH值一般控制在6.5～7。钡盐法处理含铬废水的特点为：方法简单，出水水质好，污泥清除周期较长，货源、沉淀分离以及污泥二次污染问题较大。与此同时，因为钡盐有毒，如果采用这种方法，对调节池、反应沉淀池等地下构筑物应该做好防渗漏、防腐蚀等措施，并且加强管理，防止由钡引起的污染。3.1.1.3铁氧化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的处理方法。方法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，从而使得废水得到净化。铁氧体处理法主要的优点是硫酸亚铁货源广，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，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，相应产生的污泥量也大。铁氧体法处理含铬的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（以Mn+表示）发生共沉淀现象。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。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。3.1.2含锌废水的处理3.1.2.1铵盐镀锌废水的处理1）石灰法处理铵盐镀锌废水48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）当废水的pH＝10时，氨三乙酸与锌离子配位的稳定性比钙离子大，而pH＝12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，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10.95～11.2，钙盐用CaO，投加量为Ca2+/Zn2+＝（3～4）：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。处理时可以用石灰（按计算量）和氢氧化钠调整pH值到11～12，搅拌10～20min，然后经过沉淀、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，使出水锌的含量升高。工程实践证明，加入石灰调整废水pH＝12时，锌仍然以氢氧化锌的形态存在。2）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，在酸性的条件下，用化学沉淀法能去除锌和其他金属离子，处理后的水达到排放标准。基本的原理可能是由于氯化铵是中等配位强度的配位剂，能够与锌、铜、镍等金属离子配位，但是在酸性的混合废水中配位能力较弱，加碱时形成金属氢氧化物的速度又高于形成配合物的速度。主要的技术参数：　a.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。b.废水的pH值处理前混合废水必须是酸性，反应时的pH值调整到9。　c.投试剂量：如混合废水内含六价铬，则必须投加硫酸亚铁作还原剂，也可起到凝聚的作用，投加量根据六价铬浓度及废水中存在的亚铁离子确定，助凝剂采用阴离子型或非离子型的聚丙烯酰胺，投加量为5～10mg/L。3.2.2.2碱性锌酸盐镀锌废水的处理锌为两性金属，在碱性的条件下，根据pH值的不同存在ZnO2和Zn(OH)2，当pH值调整到8～10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－反应生成氢氧化锌的沉淀，用沉淀、过滤等固液分离的方式，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的目的。　一般挂镀锌清洗废水的含锌浓度是10～30mg/L，pH值=10～12。镀锌前，酸洗废水中常常由于挂具清洗不干净等的原因也会带入锌，其浓度一般为5～20mg/L，含铁量为5～8mg/L，pH值为2～3。这两种废水的混合处理，不但可以处理锌，而且还能利用酸洗废水，中和含锌废水中的碱，同时还起到凝聚的作用，是十分有利的。技术条件和参数:1）废水进水浓度：一般废水含锌浓度不大于50mg/l。　2）补充水量：在运行过程中，循环水中的含盐量会不断增加，含锌、氯离48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）子会不断积累，为了改善循环水的水质，每天应排放累计处理水量的10%～15%的循环水，补入纯水。3）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10～15mg/l（以Al计）。混合反应时间宜采用5～10min。　4反应时的pH值：废水进水的pH值为9～12，反应后最佳pH值为3.5～9.0，可利用酸洗槽的废盐酸来调整pH值。3.1.3含铜废水的处理含铜、镍的废水，经过pH调节为8-9，加入氢氧化钙进行化学沉淀，除此之外，再加入PAC、PAM对金属离子进行更进一步的絮凝，使得其去除的更为充分。3.1.4含氰废水的处理3.1.4.1碱性氯化法碱性氯化法破氰分为两个阶段：第一阶段是将氰化物氧化成氰酸盐，对破氰来说尚不完全，叫做不完全氧化；第二阶段是将氰酸盐进一步氧化分解成二氧化碳和氮气，叫做完全氧化。以次氯酸钠作为氧化剂：NaCN+NaClO→NaCNO+NaCl2NaCNO+3NaClO+H2O→2CO2+N2+2NaOH+3NaCl总反应方程式2NaCN+5NaClO+H2O→2CO2+N2+2NaOH+5NaCl　在一级反应池内，将pH调节至11，加入NaClO，使废水得到反应，反应时间为15min，后进入二级反应池，将pH调节至8，加入NaClO，反应时间也为15min，以上步骤即为破氰过程，后再打入综合废水池，与混合废水一起进行后续处理。3.2物理法物理方法是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变物质的化学性质，如电镀废水中的除油、蒸发浓缩回用水等。3.2.1蒸发浓缩法48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）蒸发浓缩回收，是一种对重金属电镀废水进行蒸发，使溶液浓缩，并加以回收和利用的一种处理方法，一般用于处理含铬、铜、银及镍离子废水。一般而言，电镀工业上应用蒸发浓缩处理重金属废水常常与其它方法联用，可实现闭路循环，是很成功的组合。1990年在对美国缅因州与加里弗尼亚州的调查中，有37%电镀厂采用了常压蒸发与逆流漂洗配合系统。20世纪80年代该法在我国应用也较多，尤其是用于电镀含铬废水的处理。蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，工艺成熟简单，不需化学试剂，无二次污染，回用水或有价值的重金属，有良好的环境效益和经济效益;但因能耗大，操作费用高仅作为一种辅助处理手段。3.2.2反渗透法反渗透法的原理简单，是一种采用半透膜进行高压过滤的浓缩分离技术。对于此法处理重金属废水的研究很多，进展较快。在电镀废水处理中，特别用于处理镀镍、镀锌、镀铜及镀镉废水。它的特点是完全用物理操作，在运转中产生一部分浓缩液或回用或综合利用，稀液回用于漂洗，此外并无其它废弃物。该法的关键是应选择具有选择性和透水性好的半透膜，同时，反渗透膜的强度，寿命有待提高，由于膜对金属离子的去除率不同，长期运行在漂洗槽可能有杂质离子累积的问题。3.3物理化学法物理化学法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法，主要包括吸附法、膜分离法、离子交换法或电解法等。3.3.1活性炭吸附法活性炭吸附法是处理电镀废水的一种经济有效的方法，主要用于含铬、含氰废水。国内从20世纪70年代开始，有不少单位进行实验研究工作，并有部分投入生产使用。在应用于含氰废水中，韦朝海等人设计的三相流化床要比固定床破氰率高5～8倍。它的特点是处理调节温和，操作安全，深度净化的处理水可以回用。但该方法存在活性炭再生复杂和再生液不能直接回镀槽利用的问题，吸附容量小，不适于有害物浓度高的废水。3.3.2液膜法液膜分离是一种新型的类似溶剂萃取的分离技术，它包括制膜、分离、净化及破乳过程，一般采用水包油包水双重乳液体系，液膜为煤油和表面活性剂或添加剂，内水相为NaOH溶液，外水相为待处理的含氰或铬废水。液膜法具有分离效率高，速度快，选择适当的有机溶剂和载体可以处理含铬、铜、镉、锌、汞、镍、钴及铅等废水。工艺简单，设备占地面积小，净化效率高，耗能少，投资低等。但药剂有损耗，要注意防止油的二次污染，要求操作水平高，适用的处理水量小，目前应用尚不多见。3.4生物处理法生物处理技术是通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子的相互作用达到净化废水的目的，具有成本低，环境效益好等优点。由于传统处理方法有成本高、对大流量含低浓度重金属的废水难于处理等缺点，随着重金属毒性微生物的研究进展，生物处理技术日益受到人们的重视，采用生物技术处理电镀金属废水呈发展势头。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）3.4.1生物絮凝法生物絮凝法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。所用的微生物絮凝剂是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、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。目前，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。微生物絮凝法处理废水具有安全方便、易于实现工业化等特点。具有广泛应用前景。3.4.2生物吸附法生物吸附法指利用生物体的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液分离而去除金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。该法具有原料易得、处理成本低等特点。3.4.3生物化学法生物化学法是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。例如：有人利用脱硫肠杆菌(SRV)去除电镀废水中的铜离子，在含铜质量浓度为246.8mg/L的溶液，当PH为4.0时，去除率达99.12%。3.4.4植物吸附法植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的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。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。利用植物处理重金属，主要有三部分组成：（1）利用金属积累植物或超积累植物从废水中吸取、沉淀或富集有毒金属；（2）利用金属积累植物或超积累植物降低有毒金属活性，从而可减少重金属被淋滤到地下或通过空气载体扩散：（3）利用金属积累植物或超积累植物将土壤中或水中的重金属萃取出来，富集并输送到植物根部可收割部分和植物地上枝条部分。通过收获或移去已积累和富集了重金属植物的枝条，降低土壤或水体中的重金属浓度。在植物修复技术中能利用的植物有藻类、草本植物、木本植物等。藻类净化重金属废水的能力，主要表现在对重金属具有很强的吸附力，利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。褐藻对Au的吸收量达400mg/g，在一定条件下绿藻对Cu、Pb、La、Cd、Hg等重金属离子的去除率达80%—90%，马尾藻、鼠尾藻对重金属的吸附虽然不及绿海藻，但仍具有较好的去除能力。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）草本植物净化重金属废水的应用已有很多报道。凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物，它具有生长迅速，既能耐低温、又能耐高温的特点，能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。有关研究发现凤眼莲对钴和锌的吸收率分别高达97%和80%。此外，还有很多草本植物具有净化作用，如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点，受到人们广泛关注。同时对土壤中Cd、Hg等有较强的吸附积累作用，由胡焕斌等试验结果表明：芦苇和池杉对重金属Pb和Cd都有较强富集能力。3.5膜分离技术膜分离是指通过特定的膜的渗透作用，借助于外界能量或化学位差的推动，对两组分或多组分的气体或液体进行分离、分级、提纯和富集。膜分离法处理电镀废水一般选用反渗透、超滤及二者的结合技术，其关键是根据分离条件选择合适的膜。对于酸性较强的废液应选择在酸性环境中，具有较好稳定性的芳香族聚酰胺中空纤维膜。（B－9、B－10、B－15）和芳香聚酰肼（DP－1）膜，对镀镉废水及含氰等碱性较强的废液应选用耐碱性较好的分离膜。对于具有较高氧化性的Cr(VI)的去除则要求膜具有较好的抗氧化能力，一般Cr(VI)的去除，选用聚苯并咪唑酮（PBJL）膜和聚砜酰胺（PSA）膜。膜分离作为新的分离净化和浓缩技术，过程中大多数无相变化，常温下操作，有高效、节能、工艺简便、投资少、污染小等优点，尤其对于处理热敏物质领域如食品、药品、和生物工程产品，显示出极大优越性。与传统分离操作（如蒸发、萃取或离子交换等）相比较，不仅可以避免组分受热变性或混入杂质，通常还有低能耗和效率高的特点，因而具有显著的经济效益，故发展相当迅速，应用也越来越广泛。在国际膜会议上曾将“在21世纪的多数工业中膜过程所扮演的战略角色”列为专题，进行深入讨论，并认为它是20世纪末到21世纪中期最有发展前途的高技术之一。随着膜组件国产化程度的提高，制约膜技术发展的投资额及维修费用过高的问题将得到缓解，在加上水回用需求的增加，在未来的电镀废水处理工程实践中，膜分离技术将越来越受到人们的重视。但是作为一项新技术，它的先进性和经济性究竟怎样尚需深入探索。目前，膜分离技术面临的问题主要是国产膜性能不佳、进口膜价格昂贵、膜易被污染。3.5.1废水中COD的去除　　　MBR是膜分离技术与生物处理法的高效结合,其起源是用膜分离技术取代活性污泥法中的二沉池,进行固液分离[20]。这种工艺不仅有效地达到了泥水分离的目的,而且具有污水三级处理传统工艺的不可比拟的优点:48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）1）高效地进行固液的分离,其分离的效果远好于传统的沉淀池,出水水质良好,出水悬浮物和浊度接近于零,可直接回用,实现了污水资源化。　2）由于MBR将传统污水处理的曝气池与二沉池合二为一,并取代了三级处理的全部工艺设施,因此可大幅减少占地面积,节省土建投资。3）膜的高效截留作用,使微生物完全截留在生物反应器内,实现反应器水力停留时间(HRT)和污泥龄(SRT)的完全分离,运行控制灵活稳定。4）由于泥龄可以非常长,从而大大提高难降解有机物的降解效率。　5）利于硝化细菌的截留和繁殖,系统硝化效率高。通过运行方式的改变亦可有脱氨和除磷功能。6）系统实现PLC控制,操作管理方便。7）反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行,剩余污泥产量极低,由于泥龄可无限长,理论上可实现零污泥排放。膜生物反应器（MBR）是一种由膜分离的单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性的污泥浓度减少污水处理设施的占地，并通过保持低污泥负荷的减少污泥量。与传统的生化水处理技术相比，MBR具有以下主要特点：设备紧凑、占地面积小；处理效率高、出水水质好；易实现自动控制、运行管理简单。80年代以来，该技术愈来愈受到重视，成为研究的热点之一。目前膜生物反应器己应用于美国、德国、法国和埃及等十多个国家。膜生物反应器是一种高效膜分离技术与活性污泥法相结合的新型水处理技术。应用MBR技术后，主要污染物的去除率可达：COD≥93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度几近于零，处理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水资源化。中空纤维膜的应用取代活性污泥法中的二沉池，进行固液分离，有效的达到了泥水分离的目的。充分利用膜的高效截留作用，能够有效地截留硝化菌，完全保留在生物反应器内，使硝化反应保证顺利进行，有效去除氨氮，避免污泥的流失，并且可以截留一时难于降解的大分子有机物，延长其在反应器的停留时间，使之得到最大限度的分解。　　　膜生物反应器(MembraneBioreactor，简称MBR)水处理技术是一种生物技术与膜技术相结合的高效生化水处理技术，由于膜的过滤作用，生物完全被截留在生物的反应器中，实现了水力的停留时问和污泥龄的彻底分离，使生物反应器内保持较高的MLSS。硝化能力强，污染物去除率高膜生物反应器是结合了膜分离技术和传统的污泥法的一种高效的污水处理技术。3.6离子浮选法48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）离子浮选有两种形式，一种是加入与欲浮选出的离子电性相反的表面活性剂到溶液中，起泡后，表面活性剂与该离子发生反应，形成不溶于水的化合物附属在气泡上，浮在水面形成固体浮渣，然后将固体浮渣和气泡一起捕获进行分离。另一种是添加能和废水欲处理的离子形成配合物或螯合物的表面活性剂，使溶液起泡形成泡沫，被处理的元素富集于泡沫再进行分离。该方法的特点是可以从很稀的废水中有选择的回收各种无机金属离子和有机离子。3.7黄原酸法黄原酸法分为不溶性淀粉黄原酸酯法（ISX）和纤维素黄原酸法，前者是钠、镁型ISX与废水中的重金属离子接触时，键合在硫上的钠、镁离子将与废水中重金属离子进行交换。重金属离子取代钠、镁而生成重金属不溶性黄原酸酯沉淀下来，钠、镁则游离在水中。有些重金属离子[如Cu2＋、Cr(VI)等]的去除是先通过氧化还原反应，然后再进行离子间的交换才完成的。而纤维素黄原酸法是通过纤维素葡萄糖基经化学改性引入－C－S－官能团制成的纤维素黄原酸盐完成的，不同金属元素与纤维素黄原酸盐亲和力不同，并遵循Cu≈Pb>Cd>Ni>Zn>Mn>Mg>Ca>Na，纤维素黄原酸盐中的镁和钠均可被重金属离子取代。能进行以上反应的离子有：Zn2+、Ag+、Au+、Ni2+、Mn2+、Cr3+、Fe2+、Cd2+、Pb2+。3.8腐殖酸法泥炭、褐煤等除去沥青后，用碱液煮沸，溶液被染成黑褐色，酸化时，析出红褐色絮状的沉淀，这种物质称为腐殖质。腐殖质法处理重金属废水的机理可能是风化煤中含有的腐殖质具有易与金属离子配位的活性官能团，如羧基和羟基等。这些官能团中的OH－A有孤对电子，羟基上的氢易被具有空电子轨道的金属离子所取代。因此。腐殖质可作为一种有机配位体与重金属离子进行配合或螯合。腐殖质与重金属离子的吸附交换主要取决于腐殖质分子中的羧基和酚羟基的含量。因而腐殖质具有弱酸型阳离子交换和配位能力等性质。3.9活性炭吸附法活性炭是由木材、煤、果壳等含炭物质，在高温和缺氧的条件下活化制成的。在活性炭的晶格间，形成了各种形状、大小不同的微孔结构与巨大的比表面积，因而具有很强的吸附性能，可有效的吸附废水中的有机污染物和金属离子。活性炭处理电镀废水，目前主要用于含铬、含氰废水。用活性炭处理含铬废水，根据处理水的条件和要求，一般认为是利用它的吸附作用和还原作用。除此之外，还有沸石吸附、麦饭石吸附法。活性炭法处理电镀废水的优点：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）a.活性炭耐酸、耐碱，在高温下不易破碎，有稳定的化学性能；b.节省用水，清洗零件的废水用活性炭处理后不排放，可重复做清洗水；c.投资省，设备简单，占地面积小，可直接在镀槽旁边工作，操作维护方便；d.处理费用低，活性炭来源广，并可再生反复使用；e.不直接产生污泥，不易产生二次污染。尽管有以上优点但还是有不足之处，如废水中污染物容度较高时，活性炭再生比较频繁；长期反复使用活性炭处理喊含铬废水后，处理后水用来做清洗水时，三价铬含量会增加，影响吨化膜，以及在洗脱液的利用等方面尚需进一步探索。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）4.处理工艺的确定4.1工艺流程的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30％～40％。所以根据上一章阐述的各个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，同时采用亚硫酸盐还原法将六价铬还原为三价铬，用破氰法对含氰废水进行处理，以及对铜、锌、铬、镍重金属离子的絮凝沉淀以及吸附，还有对降低COD含量的MBR膜反应池的运行，设计处理流程如下图所示：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）综合废水含氰废水含铬废水NaCLO，反应的ph分别为11,8调节池2调节池1NaHSO3将六价铬还原为三价破铬池一二级破氰池Ph调节至3综合废水调节池NaOH，pH调节至10加PAM,PCM絮凝沉淀池生产污泥污泥浓缩池斜板沉淀池板框压滤机活性炭吸附塔PH调节至7pH调节池排放48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）MBR膜生物反应池4.2工艺流程说明4.2.1废水系统废水处理系统采用连续处理工艺。废水经过四次提升，一次提升从调节池1到还原池，二次提升从调节池2到一级反应池，三次提升从斜板沉淀池到吸附塔，四次提升从MBR膜生物反应池到清水池。调节池1中废水由耐腐蚀泵泵入还原池，完成六价铬的还原，在还原池中以重力流方式流入综合废水池。调节池2中废水由耐腐蚀泵泵入一级反应池，废水通过一次破氰后自流到二级反应池，二级破氰后的废水汇入到综合废水池中。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。经过综合废水池的废水流入到沉淀絮凝池，调节pH加氢氧化钠进行沉淀处理，再加PAC和PAM对沉淀进行絮凝。出水经过斜板沉淀池进入吸附塔，再经过pH调节池调节pH后进入MBR膜生物反应池进行COD的降解，出水经过清水池从而得到排放或者回用的作用。污泥则进入污泥浓缩池再通过板框压滤机来进行处理。4.2.2污泥系统斜板沉淀池和MBR膜生物反应池生产的污泥经过污泥浓缩池，再经板框压滤机后交由专业处理。4.2.3药剂投配系统确定各药剂投加量，投药罐的工艺尺寸。4.3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2.0或更低时，反应可在5min左右进行完毕；当pH值为2.5～3.0时，反应时间在20～30min；当pH值大于3.0时，反应速度非常缓慢。实际生产中，一般控制在2.5～3.0之间，反应时间控制在20～30min（质量比）亚硫酸钠与六价铬的理论投药比为3﹕1，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（4～5）﹕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）2SO3]2-，难以生成氢氧化铬沉淀。氢氧化铬沉淀的最佳pH值为7～8，而氢氧化锌沉淀的最佳pH值为8～9，氢氧化镍沉淀的最佳pH值为8～9，氢氧化铜沉淀的最佳pH值为8～9，氢氧化亚铁的沉淀最佳pH值为7.6～9.6。故选择絮凝反应的pH值为8，反应时间为15～20min。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）破氰过程中，一级反应池中最佳pH值为11，反应时间为30min，二级反应池中最佳pH值为8，反应时间为30min，这样氰根离子反应成二氧化碳和氮气才更充分。吸附塔采用活性炭吸附塔，污水在塔中下降速度控制在8～10m/h，接触时间为30～40min。MBR膜生物反应池采用适当的膜通量，COD的体积负荷为1.2～3.2kgCOD/m3.d，单位膜有效面积S为0.8平方米，膜采用ES150膜，长为2180mm，宽为510mm，高为2000mm。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）5.单体构筑物的计算5.1调节池计算5.1.1含铬废水调节池(1)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。（2）参数选取：池形方形停留时间HTR=4h（3）工艺尺寸：有效容积有效水深2000mm，超高取0.5m横截面积池长2500mm池宽2000mm含铬废水调节池总尺寸L×B×H=2500mm×2000mm×2500mm（4）工艺设备1次提升泵一台，具体选型见水力计算。5.1.2含氰废水调节池(1)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。（2）参数选取：池形方形48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）停留时间HTR=4h（3）工艺尺寸：有效容积有效水深2000mm，超高取0.5m横截面积池长3000mm池宽1000mm含氰废水调节池总尺寸L×B×H=3000mm×1000mm×2500mm5.2破铬池废水中的六价铬离子浓度为50mg/L，NaHSO3与六价铬离子的最佳质量比为5:1，则m（Cr6+）=，控制废水pH=3，反应时间为20min。发生反应的化学式为：2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4→2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+8H2O（1）参数选取：池形方形停留时间HTR=20min（2）工艺尺寸：有效容积有效水深700mm，超高取0.3m横截面积池长1200mm池宽1000mm破铬池总尺寸L×B×H=1200mm×1000mm×1000mm5.3破氰池5.3.1一级反应池NaCN+NaClO→NaCNO+NaCl含氰废水有泵提升至含氰废水调节池，然后进入一级破氰池，pH为11，通过ORP计在300到350mV之间控制氧化剂NaClO的调节量，反应时间取15min，废水在碱性条件下将氰根离子氧化为无毒物质。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）（1）参数选取：池形方形停留时间HTR=15min（2）工艺尺寸：有效容积有效水深1000mm，超高取0.3m横截面积池长700mm池宽600mm一级破铬池总尺寸L×B×H=700mm×600mm×1300mm5.3.2二级反应池废水在二级破氰池中的方式如下：2NaCNO+3NaClO+H2O→2CO2+N2+2NaOH+3NaCl此时pH=8，ORP值在600到700mV之间，反应时间也为15min。二级破氰之后废水汇入到综合废水调节池中，与综合废水，含铬废水一起后续处理。（1）参数选取：池形方形停留时间HTR=15min（2）工艺尺寸：有效容积有效水深1000mm，超高取0.3m横截面积池长700mm池宽600mm二级破铬池总尺寸L×B×H=700mm×600mm×1300mm5.4综合废水池(1)一般说明：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）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。（2）参数选取：池形方形停留时间HTR=4h（3）工艺尺寸：有效容积有效水深5000mm，超高取0.3m横截面积池长5000mm池宽4000mm调节池1总尺寸L×B×H=5000mm×4000mm×5300mm5.5沉淀絮凝池（1）一般说明：沉淀絮凝池里要进行沉淀反应和絮凝反应，在流程上分前后两格，前一格进行pH的调节，pH调节为10，加入NaOH进行铬离子、镍离子、铜离子、锌离子铁离子的沉淀，后一格进行金属离子氢氧化物的絮凝生成反应，前后两格用底部开口的隔板隔开，反应过程进行机械搅拌。反应池中根据化学反应的不同需要加入各种药剂，以实现pH值调节。为了促进反应物的充分接触反应，沉淀池内应设置混合设备，由于生成的金属离子的氢氧化物絮体不易沉降，在絮凝池中投加PAC、PAM絮凝剂帮助絮体长大以利于后续沉淀单元的处理效果。（2）设计参数：沉淀反应：Ph值=10HTR=20min絮凝反应：加入PAM和PCM絮凝剂，从而使金属氢氧化物得到更好地沉降效果。HTR=20min（3）工艺尺寸：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）有效容积Q----设计流量T----反应时间，h有效水深1000mm，超高0.3m池长3000mm池宽2800mm絮凝沉淀池总尺寸L×B×H=6000mm×2800mm×1300mm（4）工艺设备①沉淀反应搅拌装备按每m3池容输入功率20W计算，需要输入的功率N为搅拌机械总效率n1采用0.75，搅拌机械传动效率n2采用0.8，则搅拌机械所需总效率N丿桨叶构造采用单层平板形，两叶长×宽＝0.5m×0.2m，桨叶底端距池底0.25m。②絮凝反应搅拌装备按每m3池容输入功率20W计算，需要输入的功率N为搅拌机械总效率n1采用0.75，搅拌机械传动效率n2采用0.8，则搅拌机械所需总效率N丿桨叶构造采用单层平板形，两叶长×宽＝0.5m×0.2m，桨叶底端距池底0.25m。5.6斜板沉淀池（1）一般说明：电镀废水处理中固液分离一般采用沉淀池或气浮池。斜板沉淀池具有沉淀效率高，停留时间短，占地少等优点，在电镀废水中得到广泛的应用。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。沉淀池中污泥至少每天排一次，以免污泥板结堵塞排泥管。设计的斜板沉淀池如图5-1所示：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）图5.1斜板沉淀池示意图（2)参数选取个数1水力表面负荷q3m3/（m2.h）斜板长L1.0m斜板倾角θ60度斜板净距80mm斜板厚度5mm（3）工艺尺寸a、池表面积48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）Q----最大设计流量，m³/hN----池数q----表面符合，一般取3~5m3/（m2.h）0.91----斜板面积利用系数b、池长，取a=3.1m核算，满足3~5m3/（m2.h）c、斜板个数d、斜板区高度取斜板上端高清水区高度h2=0.6m取水面超高h1=0.3m取斜板下端与缓冲层之间的厚度h4=1.2m泥斗斗底为正方形，边长为a1=1.2m，倾角为β=60°，泥斗高度为e丶污泥斗总容积f、沉淀区总高度g、细部结构①进水管进水管采用DN100（外径Φ×壁厚＝110mm×3.5mm）硬聚氯乙烯管直接与反应池相连，则进水管中流速V48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）在0.2～0.3m/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5.2：表5.2集水槽集水槽个数1个槽中流量q＝600/（24·3600）＝0.007m3/s＝7L/s考虑池子超载系数为20％，则槽中流量q0＝1.2q＝1.2·7＝8.4L/s槽宽B＝0.9q0.4＝0.9·0.00840.4＝0.133m为便于加工取槽宽B＝140mm起点槽中水深H1=0.75B=105mm终点槽中水深H2=1.25H=175mm槽中统一深度按H2=180mm计。如图5.3所示：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）出水孔沉淀池水位槽中水位图5.3集水方式为淹没式自由跌落，淹没水深为0.05m,跌落高度为0.05m,槽超高0.1m,则集水槽总高度HH＝H2+0.05+0.05+0.1＝0.38m孔眼计算由q0＝ωμ，式中q0——集水槽流量，m3/s；μ——流量系数，取0.62；h——孔口淹没水深，此处为0.05m；ω——孔眼总面积，m2。得孔径采用d=30mm,则单孔面积ω0为ω0＝πd2/4＝0.0007065则孔眼个数n＝ω/ω0＝0.0137/0.0007065＝19.4取n＝20集水槽每边孔眼个数n´＝n/2＝20/2＝10个相邻孔眼中心距离s＝L/（n´+1）＝0.8/（10+1）＝0.073m为加工方便，相邻两孔眼间距取0.1m，靠近两端各留出0.05m.(3)落水斗48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）落水斗尺寸为L×B×H＝300mm×300mm×400mm，排水管采用DN100（外径Φ×壁厚＝110mm×3.5mm）硬聚氯乙烯管.(4)排泥管选用DN150（外径Φ×壁厚＝160mm×5.0mm）硬聚氯乙烯管。5.7活性炭吸附塔：（1）一般说明：活性炭吸附塔主要是用来吸附在前面斜板沉淀池中未被沉淀絮凝完全的重金属离子，除此之外，活性炭吸附塔是处理有机废气、臭味处理效果最好的净化设备。活性炭吸附是有效的去除水的臭味、天然和合成溶解有机物、微污染物质等的措施。大部分比较大的有机物分子、芳香族化合物、卤代炔等能牢固地吸附在活性炭表面上或空隙中，并对腐殖质、合成有机物和低分子量有机物有明显的去除效果.活性炭吸附作为深度净化工艺，经常用于废水的末级处理，也可用于长产用水、生活用水的纯化处理。（2）设计参数：处理水量为600m³/d，污水在塔中的下降速度为8.4m/h，接触时间为40min吸附塔面积吸附塔直径，取D=2m吸附塔高度吸附塔体积滤料层高度为2500mm，进水管为DN100，出水管为DN100，正洗出水管为100DN，反洗出水管为150DN。5.8pH调节池废水从活性炭吸附塔中出来，pH为10，为使得出水效果更好，先对废水pH进行调节，调节至pH为7，这样进入MBR膜生物反应池后可直接进入清水池进行排放，更能良好的体现MBR膜生物反应池的优势。（2）设计参数：池形方形反应时间HTR=20min（3）工艺尺寸：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）有效容积有效水深2000mm，超高0.3m面积池长3000mm池宽，取1.4mpH调节池池总尺寸L×B×H=3000mm×1400mm×2300mm（4）工艺设备按每m3池容输入功率20W计算，需要输入的功率N为搅拌机械总效率n1采用0.75，搅拌机械传动效率n2采用0.8，则搅拌机械所需总效率N丿桨叶构造采用单层平板形，两叶长×宽＝0.5m×0.2m，桨叶底端距池底0.25m。5.9MBR膜生物反应池(1)一般说明膜生物反应池为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。（2）参数选取①膜通量η的确定膜通量：单位时间内通过单位膜面积的水量，m³/㎡·d膜通量的选择一般与污泥过滤性能，污水水质一级运行条件有关，一般COD的体积负荷为1.2~1.3COD/m³·d②膜支架张数的计算设计流量：Q=600m³/d48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）每天运行时间：t/h膜通量取0.4m³/㎡·d膜支架有效面积：0.8㎡/张膜支架张数③膜组件选型同一膜生物反应池内应该选择同型号的膜组件，膜组件分为AS型、FF型、ES型AS型适用于大型市政排水处理；FF型适用于地埋式小型污水处理；ES型适用于生活污水、工业废水，是常用膜组件，尤其推荐作为中水回用处理工艺。表5.1膜组件平面尺寸型号长/mm宽/mm高/mmES7514805102000ES10018305102000ES15021805102000ES20028005102000膜组件间隔：1000~1300mm膜组件中心与池壁距离：650mm表5.2不同膜组件单排布置时池宽要求膜组件型号池宽/mmES751800-2000ES1002300-2500ES1503300-3800ES2004300-4500④本实验采用ES150型膜组件，长为2180mm，宽为510mm，高为2000mm。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文），取14组，分两排。所以MBR反应池的池宽为3.3m~3.8m，有效水深为3500mm，保护高度为500mm，按照膜组件安装尺寸计算，平面布置尺寸为：8000mm×7600mm×4000mm膜生物反应器的有效容积为：，取238m³。取COD负荷容积Nv=3.2kgCOD/m³·d，⑤自吸泵：能够应对平常时以上的能力所选用类型为下图所示：表5.3自吸泵参数型号抽速（L/s）电机功率（KW）进气口直径（mm）重量（kg）2X-881.134（40）78⑥鼓风机选型每张膜清洗前需要空气量q=10-15L/min，取q=12MBR所需要的空气量所需空气量所以选择风量30m³/min风机，风压P=4000mmH20的风机，型号以及各参数如下所示：表5-4风机参数型号转速（rpm）风量（m3/h）全压（Pa）功率（KW）重量（kg）4-72-2.8A290018288351.15348 南京林业大学本科生毕业设计（论文）5.10清水池（1）一般说明：其作用为MBR膜生物反应池出水作储水用，同时用作集水池用，储存过滤后的净化水，调解处理与回用之间的平衡。选用方形池，有效容积按照停留时间4h来计算，处理达标后的水经DN100（110mm×3.5mm）硬聚氯乙烯溢流管直接外排，池底设DN50泄空管。（2）设计参数：停留时间HTR=4h有效容积有效高度5000mm，超高0.3m池长5000mm池宽4000mm清水池尺寸为L×B×H=5000mm×4000mm×5300mm5.11药剂投陪系统5.11.1H2SO4加药罐（1）铬还原池中的H2SO4铬还原反应在pH=3的情况下进行，设计进水pH=6，且该反应HTR=20min。Q=60m3/d=0.833m3/20min进水pH=6,即[H+]=1×10-6出水pH=3，即[H+]=1×10-3即进入还原池的H+总量为20%的硫酸溶液浓度为1140g/L，即11.6mol/L设加入的硫酸体积为V，则48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）（8.33×10-4+11.6V）÷（883+V）=0.001V=0.076L一天加入的V总=5V=0.38LH2SO4加药罐尺寸设计为Φ500mm×800mm（2）二级破氰池中的H2SO4已知进水pH=11，该反应要在pH=8的条件下进行，且反应需停留15min。Q=40m³/d=0.415m³/15min进水pH=11,即[H+]=1×10-11出水pH=8，即[H+]=1×10-8进入二级破氰池的H+总量为设计加入20%的硫酸量为V则（4.15×10-9+11.6V）÷（415+V）=10-8V=3.57×10-7L一天加入的体积为48V=1.72×10-5LΦ100mm×100mm（3）pH调节池中的H2SO4进水的pH=10，需要将废水的pH调节到7，反应的时间为15min。Q=600m3/d进水pH=10,即[H+]=1×10-10出水pH=7，即[H+]=1×10-7则进入调节池的[H+]总量为：设加入的20%的硫酸溶液的体积为V则（6×10-5+11.6V）÷（600000+V）=10-7V=5.17×10-3L一天加入的体积为5.17×10-6m348 南京林业大学本科生毕业设计（论文）加药罐尺寸取Φ100mm×100mm5.11.2NaHSO3加药罐根据相关资料得，NaHSO3与废水中六价铬的投加比（质量比）为5：1，即投药量为250mg/L，设NaHSO3溶液的浓度为10%，则需要用量为：设计加药罐尺寸Φ500mm×800mm5.11.3NaOH加药罐（1）一级破氰池中的NaOH加药罐进水pH=6，为使反应进行，需要将pH调节至11，则每天需要20%的苛性钠溶液为：NaOH加药罐的尺寸Φ100mm×100mm（2）沉淀絮凝中的NaOH加药罐进水pH=3，为使反应顺利进行，要将pH调节至8，每天需要20%的苛性钠溶液为：NaOH与铜，镍，锌，铁，铬均发生反应，各反应式如下：Cr3++3NaOH=Cr（OH）3+3Na+消耗的NaOH量为=Ni2++2NaOH=Ni（OH）2+2Na+消耗的NaOH量为=Cu2++2NaOH=Cu（OH）2+2Na+消耗的NaOH量为=Zn2++2NaOH=Zn（OH）2+2Na+消耗的NaOH量为=Fe2++2NaOH=Fe（OH)2+2Na+48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）消耗的NaOH量为=则每天需要苛性钠体积：NaOH的加药罐按4h配药一次计算，即V=1.115/6=0.186m3NaOH加药罐尺寸Φ600mm×1000mm5.11.4NaClO加药罐按照相关资料得知，要使CN-转化为CNO-，则投加的NaClO药量为CN-：NaClO=1:2.85,要使CN-转化为CO2，则投加的NaClO药量为CN-：NaClO=1:7.15。（1）一级加药罐的NaClO已知废水中CN-含量为22mg/L，投加的NaClO药量为CN-：NaClO=1:2.85，所以NaClO的含量为62.7g/L,10%的溶液浓度，则每天要用的NaClO的体积V为:NaClO加药罐尺寸Φ300mm×500mm（2）二级加药罐的NaClO已知废水中CN-含量为22mg/L，投加的NaClO药量为CN-：NaClO=1:4.3，所以NaClO的含量为94.6g/L,10%的溶液浓度，则每天要用的NaClO的体积V为:NaClO加药罐尺寸Φ300mm×500mm5.11.5PAM,PCM加药罐根据相关文献可知，PAC的最佳投加药量为20mg/L，10%的溶液。PAC加药罐的尺寸Φ500mm×800mmPAM的最佳投药量为3mg/L，浓度为0.5%PAM加药罐的尺寸Φ600mm×1200mm48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）5.12污泥处理系统5.12.1斜板沉淀池污泥设计采用重力排泥的方式，排泥管径为DN150mm，自动控制排泥阀时间。5.12.2MBR膜生物反应污泥设计采用重力排泥的方式，排泥管径为DN150mm，自动控制排泥阀时间。5.12.3污泥浓缩池相关参数设计进水悬浮物总量计算：K—系数，当废水隔离子含量大于5mg/L时取14C1—废水中铬离子含量，mg/LC2—废水中铁离子含量，mg/LC3—废水中除铬，铁离子外其他离子的含量，mg/LC4—废水进水悬浮物的含量，mg/L浓缩时间取12h，则有效容积为：污泥浓缩池的净尺寸Φ4000mm×5500mm5.12.4污泥脱水从斜板沉淀池和MBR反应池中排出含水率99%的污泥为15+1=16m3。在浓缩池浓缩24h后含水率为96%的污泥量为48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）板框压滤机后污泥含水率降低至80%，则每天的排泥量：以滤饼最大厚度30mm计算，需要的过滤面积：则本工程可以采用一台过滤面积为6m3的板框压滤机，具体型号如下。型号饼厚（mm)板框数过滤面积（m2）滤室容积（m3）重量（kg）地基尺寸（mm）整机长度（mm）BMS6/420-U3029/3060.0927002610270048 南京林业大学本科生毕业设计（论文）6.水力计算6.1含氰废水调节池水泵扬程式中：H差——泵吸水池最低水位与最不利点水位差，m；h自——最不利点所需的自由水头，m；h沿——管线沿程水头损失，m；h局——管线局部水头损失，m；h构——构筑物水头损失，m。废水流量Q=40m3/d，取管中流速为0.8m/s，则废水的管径D为：查手册取公称直径DN32mm标准硬氯乙烯管，规格外径×壁厚=32mm×2.5mm，工作压力为10kg/cm2。查表得知，当Q=40m3/d=1.67m3/h=0.46L/s，流速为0.45m/s，1000i=8.62。对于一次提升管段，废水管线水力最不利长度为10m，则管线沿程损失：一次提升（从调节池提升至反应池，反应池至中间水池水重力自流）最不利段共有90°弯头2个，局部阻力系数0.5，阀门2个，局部阻力系数各取0.5，逆止阀一个，局部阻力系数7.5，转子流量器一个，局部阻力系数9，泵一台局部阻力系数1，则管线总布局水力损失为：调节池最低水位与所需提升最高水位差H差=5m，取自由水头H自=2.5m，根据Q=1.67m3/h,H=7.606m，选用25FS-16A型耐腐蚀性塑料泵，其性能参数如下表：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）表6.1.125FS-16A型耐腐蚀性塑料泵性能参数型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kw）电机功率（kw）效率（%）叶轮直径（mm）重量（kg）25FS-16A3.2712.529600.2851.54111820.56.2含铬废水调节池扬程泵式中：H差——泵吸水池最低水位与最不利点水位差，m；h自——最不利点所需的自由水头，m；h沿——管线沿程水头损失，m；h局——管线局部水头损失，m；h构——构筑物水头损失，m。Q=60m3/d，取管中流速v=0.8m/s，则废水管径D：查手册取公称直径DN40mm标准硬氯乙烯管，规格外径×壁厚=40mm×2.5mm，工作压力为10kg/cm2,，当Q=60m3/d=0.69L/s时，流速为0.41m/s，1000i=5.6，对于一次提升管段，废水管线最不利长度L取10m，则沿程损失为：一次提升（从调节池提升至反应池，反应池至中间水池水重力自流）最不利段共有90°48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）弯头2个，局部阻力系数0.5，阀门2个，局部阻力系数各取0.5，逆止阀一个，局部阻力系数7.5，转子流量器一个，局部阻力系数9，泵一台局部阻力系数1，则管线总布局水力损失为调节池最低水位与所需提升最高水位差5m，取自由水头2.5m，则水泵所需杨程为：根据Q=2.5m3/h，H=7.726m选取选用25FS-16A型耐腐蚀性塑料泵，参数如上。6.3综合废水调节池式中：H差——泵吸水池最低水位与最不利点水位差，m；h自——最不利点所需的自由水头，m；h沿——管线沿程水头损失，m；h局——管线局部水头损失，m；h构——构筑物水头损失，m。Q=600m3/d=6.94L/s，查表得知流速为0.84m/s，1000i=7.1于一次提升管段，废水管线最不利长度L取10m，则沿程损失为：一次提升（从调节池提升至反应池，反应池至中间水池水重力自流）最不利段共有90°弯头2个，局部阻力系数0.5，阀门2个，局部阻力系数各取0.5，逆止阀一个，局部阻力系数7.5，转子流量器一个，局部阻力系数9，泵一台局部阻力系数1，则管线总布局水力损失为调节池最低水位与所需提升最高水位H差=5m，自由水头H自取2.5m根据Q=25m3/h，H=7.625m选取65FB-40型耐腐蚀性塑料泵，参数如下：48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）表6.265FB-40型耐腐蚀性塑料泵参数型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）轴功率（kw）效率（%）配用功率（kw）气蚀余量（m）65FB-4028.8829005.4657.511.53.56.4斜板沉淀池水泵扬程式中：H差——泵吸水池最低水位与最不利点水位差，m；h自——最不利点所需的自由水头，m；h沿——管线沿程水头损失，m；h局——管线局部水头损失，m；h——构筑物水头损失，m。废水流量Q=600m3/d，取管中流速为1.2m/s，则管径：查手册取公称直径DN100mm标准硬氯乙烯管，Q=600m3/d=6.94L/s，查表得知流速为0.84m/s，1000i=7.1于一次提升管段，废水管线最不利长度L取10m，则沿程损失为：一次提升（从斜板沉淀池至活性炭吸附塔）最不利段共有90°弯头2个，局部阻力系数0.5，阀门2个，局部阻力系数各取0.5，逆止阀一个，局部阻力系数7.5，转子流量器一个，局部阻力系数9，泵一台局部阻力系数1，则管线总布局水力损失为调节池最低水位与所需提升最高水位H差=10.4m，自由水头H自取5.2m根据Q=25m3/h，H=15.5425m选取选用IHF65-50-125型塑料泵，其性能参数如下表。48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）表6-3IHF65-50-125型氟塑料泵性能参数型号流量/m3/h扬程/m电机功率/KW汽蚀余量/m转速/r/min效率/%IHF65-50-125252033.52900626.4活性炭吸附反冲洗泵反冲洗水量查水力计算表得查DN＝150mm，流量Q＝47.1L/s时，流速为v＝2.66m/s，1000i＝34.60，管长L＝10m，则管线沿程损失为：啊本段共有丁字管1个，局部阻力系数1.5，阀门3个，局部阻力系数各取0.5，逆止阀1个，局部阻力系数7.5，转子流量器1个，局部阻力系数9，泵1台，局部阻力系数1，则管线总布局损失为：滤料层水头损失：自由水头取h5=5.6m，则反冲洗需要水头为：根据Q=47.1L/s,H=14.3m，选取IHF125-100-200型泵，其性能参数如下表:48 南京林业大学本科生毕业设计（论文）表6-4IHF125-100-200型泵性能参数型号流量/m3/h扬程/m电机功率/KW汽蚀余量/m效率/%IHF125-100-200200505556548 南京林业大学本科生毕业设计（论文）7.平面布置7.1各处理单元构筑物的平面布置处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件。确定它们在厂区内平面的布置，应考虑：A.贯通连接各处理构筑物之间的管、渠，应便捷，直通，避免迂回曲折；B.土方量作到基本平衡，避开劣质土壤地段；C.在各处理构筑物之间，应保持一定间距，以保证施工要求，一般间距要求5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如消化池，贮气罐等，其间距按消防有关规定执行；D.各处理构筑物在平面布置上应尽量紧凑，以减少占地，同时减少各处理构筑之间的管线长度；E.必要时考虑预留生长设施的扩建用地面积。7.2管渠的平面布置（1）除了在各处理构筑物之间设有贯通连接的管、渠，还应该设置能够使各处理构筑物独立运行的超越管线，当某一处理构筑物出现故障时，其后的构筑物仍然能够保持正常的运行；（2）同时还应设置事故排放管（超越管），它可超越全部处理构筑物，直接排放水体；（3）此外，厂区内还应设有：给水管、生活污水管、雨水管、输配电线路等。对它们的安排，既要便于施工和维护管理，但也要紧凑，少占用地，也可以考虑采用架空的方式敷设；（4）在污水处理厂厂区内，应有完善的排雨水管道系统，必要时应考虑设防洪沟渠。7.3辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质分析化验室、变电所、机修间、仓库、食堂等。附属构筑物的布置应根据方便、安全等原则确定。如：鼓风机房应设于曝气池附近，以节省管道与动力；变电所宜设在耗电量大的构筑物如泵房等附近。化验室应设在综合楼内，远离污泥堆厂、机器间和泥干化场，以保证良好的工作条件。60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物运行情况的位置。7.4道路、围墙、绿化带的布置通向一般构(建)筑物应设置人行道，宽度1.5~2.0m；通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽为3—4m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽5～6m；车行道边缘至房屋或构筑物外场面的最小距离为1.5m。污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构(建)筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称；在色调上做到活泼、明朗和清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化。8.构筑物一览表60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）表8.1构筑物一览表序号构筑物名称规格数量设计参数1含铬废水调节池2500mm×2000mm×2500mm1停留时间为4h2破铬池1200mm×1000mm×1000mm1反应时间为20min，调节pH为33含氰废水节池3000mm×1000mm×2500mm1停留时间为4h4一级破氰池700mm×600mm×1300mm1反应时间为15min，调节pH为115二级破氰池700mm×600mm×1300mm1反应时间为15min，调节pH为86综合废水池5000mm×4000mm×5300mm1停留时间为4h7沉淀絮凝池6000mm×2800mm×1300mm1反应时间为40min，调节pH为10，并加入PAC、PAM絮凝剂8斜板沉淀池池面积=3.1m×3.1m高度为4.64m泥斗面积=1.4m×1.4m1水力表面负荷为3m3/(m2·h)9活性炭吸附塔φ×H=φ2×5.6m1接触时间为40min10pH调节池3000mm×1400mm×2300mm1调节废水pH为7，反应时间为15min11MBR膜生物反应池7800mm×7600mm×4000mm1内置12组膜组件，进行曝气去除COD12清水池5000mm×4000mm×5300mm1停留时间为4h，废水达标则进行排放60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）续表8-1构筑物一览表序号构筑物名称规格数量设计参数13污泥浓缩池Φ4000mm×5500mm1浓缩时间为12h，含水率降为98%14板框压滤机4280mm×1020mm×1040mm1脱水后含水率降为75%，滤饼厚度为30mm60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）9.运行费用估算9.1土建工程表9.1构筑物造价表分类序号名称价格(万元)备注构筑物1含铬废水调节池4.5钢筋混凝土结构2还原池2.3钢筋混凝土结构3含氰废水调节池3.0钢筋混凝土结构4一级破氰池1.0钢筋混凝土结构5二级破氰池1.0钢筋混凝土结构6综合废水调节池6.0钢筋混凝土结构7沉淀絮凝池6.5钢筋混凝土结构8斜板沉淀池10.0钢筋混凝土结构9活性炭吸附塔8.0框架结构10pH调节池8.5钢筋混凝土结构11MBR膜生物反应池10.8钢筋混凝土结构12清水池8.0钢筋混凝土结构13污泥浓缩池10.6钢筋混凝土结构14板框压滤机4.8框架结构小计115厂区部分小计1土建202厂区设施53厂区绿化53060 南京林业大学本科生毕业设计（论文）9.2设备工程分类序号名称价格(万元)备注设备部分125FS-16A型耐腐蚀性塑料泵0.15*1外购及配套225FS-16A型耐腐蚀性塑料泵0.15*1外购及配套365FB-40型耐腐蚀性塑料泵0.15*1外购及配套4IHF125-100-200型泵0.15*1外购及配套5鼓风机1.2*1外购及配套6自吸式离心泵0.15*1外购及配套7搅拌机3*4外购及配套8污泥泵0.2*1外购及配套9加药系统1.5外购及配套10管道、管件及材料5.0流量计、阀门、管道11电所控制、保温1.012化验仪器0.5小计22.159.3运行费用与成本预算(1)供电废水处理设备用电均接电镀厂自变电站低压配电室，采用380/220V三相四线制供电。废水处理的运行电费，成本预算如下：项目单耗单价日处理量合计电0.6度/m31.1元/度600m3396元60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）平均处理1m3的废水成本为396/600=0.66元/m3。年运行成本为：300×396=118800元/年。（一年按300天计算)（2）药剂费用PAM,PCM，焦硫酸钠，硫酸，次氯酸钠及氢氧化钠设计处理单价为8.00元/吨。（3）人工费用4名半天工人，工资按30元/人日计，则日耗人工费为60元。（4）处理每吨废水需：（供电+药剂费+工资）/水量=0.66+8.00+240/600=11元/吨废水60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）10.环境保护和安全生产10.1环境保护（1）污水厂气味问题：电镀厂主要产生臭气的部分在进水和污泥处理部分，即斜板沉淀池，污泥浓缩池，MBR膜生物反应池，调节池等。MBR采用微孔曝气模式，不产生臭气，污泥浓缩池应该加盖，如果臭气严重超标，应该集中收集处理。（2）污泥处理：由于生产的污泥中含有大量细菌，有机污染物等，所以应该将污泥交给专门处理公司处置。（3）噪音问题：电镀废水处理厂的噪声主要是污水处理过程中鼓风机、管道和水流所产生的。污水泵由于采用潜水形式，故噪音较小。两方案的鼓风机房噪声较大，可采取改进隔声罩设计、加消声器、控制管道噪声、提高鼓风机房围护结构的隔声能力等措施减小噪声污染。（4）污水厂引起下流水质恶化问题：电镀废水处理厂建成后对下游水体水质会起很大的改善作用，但在事故排放时，有可能引起下游水质段恶化，为了解决这个问题，首先是设计尽可能提高污水处理厂安全运行的可靠性，如采用双回路、运用性能优异的设备，稳妥可靠的工艺流程及安全实用的结构体系，在事故排放时，不会形成岸边污染带，同时，加快污水与江水的混合扩散速度，利用水体的自尽能力和环境容量进行缓慢净化，来尽可能减少对下游城市的影响。10.2安全生产在废水处理厂的生产过程中，会产生一些不安全、不卫生的因素，如不及时采取防护措施，势必危害劳动者的安全和健康，产生工伤事故或职业病，妨碍生产的正常进行。例如：触电事故；消化区的沼气燃烧和爆炸；废水池、井内毒气中毒；接触废水污泥引起传染病；跌落到废水污泥池后会溺水窒息身亡；接触强酸强碱后引起严重灼伤或腐蚀；各种机械设备引起的绞伤。因此，确保安全生产，改善劳动条件是废水处理厂正常运转的前提条件。60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）10.3电镀废水治理前景未来电镀重金属废水治理将突出以下几个方面：（1）贯彻循环经济、重视清洁生产技术的开发与应用；提高电镀物质、资源的转化率和循环使用率；从源头上削减重金属污染物的产生量，并采用全过程控制、结合废水综合治理、最终实现废水零排放。（2）电镀重金属废水的处理技术很多，其中生物技术是具有较大发展潜力的技术，具有成本低、效益高、不造成二次污染等优点。随着基因工程、分子生物学等技术的发展和应用，具有高效、耐毒性的菌种不断培育成功，为生物技术的广泛应用提供了有利条件。对于已经污染的、范围大的外环境，可采用植物修复技术治理，在治污的同时，不仅美化了环境，还可以获得一定的经济效益。（3）综合一体化技术是未来电镀废水治理技术的热点。电镀废水种类繁多，各种电镀工艺差异很大，仅使用一种废水治理方法往往有其局限性，达不到理想的效果。因此，综合多种治理技术特点的一体化技术应运而生。（4）发展闭路循环。闭路循环是目前处理电镀废水最经济、最有效的方法之一，是电镀废水的处理方向，从而实现电镀漂洗水的基本零排放。但到目前为止，末槽浓度的控制以及离子交换装置的应用与操作等问题还未得到很好的解决。社会化治理。电镀厂多而且面广，在生产中产生的废渣污泥以及浓废液相对较少，而且又较为分散。对于这些物质，目前除少数单位综合回收外，大多数直接排放，造成二次污染。因此，可以考虑一个城市和一个地区集中回收，建立城市和地区性的电镀废渣、废液的回收再生中心，这样，既可以保护环境，又可以变废为宝，同时还能节省投资，降低能耗，提高经济效益。60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）结论本设计出水必须达到国家规定标准电镀行业污染物排放标准，较之以前的电镀废水处理工艺，新增了MBR膜生物反应。这一工艺的优点在于处理效率高，出水水质好，设备紧凑，占地面积小，易实现自动控制，运行管理简单。但是它也有自身的缺点，首先膜的制取就是一个问题，还有膜带来的二次污染也难以解决。如果这些问题得到解决，那么电镀废水的处理将会提升到一个新的境界。本设计中先对六价铬离子进行还原，再与其他重金属离子一起进行沉淀；对于氰根离子则采用了两级破氰的方式，在环保的前提下消除污染。另外，处理过程中产生的污泥应该集中处理之后交给专业的公司进行深度处理，以免环境受损。60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）致谢在陈一良老师的精心指导与大力支持下，我终于完成了本次设计，在此表达最衷心的感谢。虽然过程终于到了很多困难问题，但在老师细心的指导与同学的帮助下，都一一克服了。老师严谨、科学、求实、创新的工作作风，渊博的知识和全心全意为学生负责的态度，给我们留下了深刻的印象，这将对我今后的人生道路和工作生涯有着深远的意义。同时也祝愿各位老师在今后的时间培养出更多人才，桃李满天下！60 南京林业大学本科生毕业设计（论文）参考文献［1］贾金平，谢少艾，陈虹婧　电镀废水处理技术及工程实例［M］.北京：化学工业出版社，2003，6[2］张自杰，金儒霖排水工程（下册）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000，6［3］姚玉英，黄风廉化工原理（新版）［M］.天津：天津大学出版社，1999.8[4]安成强,崔作兴.电镀三废治理技术[M].北京:国防工业出版社,2002.[5]张自杰.环境工程手册：水污染防治卷[J].北京：高等教育出版社，1996:12-25.［6］黄渭澄　电镀三废处理[M]成都：四川科学技术出版社，1983［7］王绍文，杨景玲　环保设备材料手册［M］.北京：冶金工业出版社［8］初仁兴，孙翠云　工业建筑设计手册［M］.北京：中国建筑工业出版社［9］王海山　给水与排水常用数据手册［M］.北京：化学工业出版社，1994［10］魏先勋　环境工程设计手册［M］.长沙：湖南科技出版社，2002［11］高廷耀　水污染控制工程（第二版）［M］.北京高等教育出版社，1999[12]Metcalf&EddyInc.Wastewaterengineeringtreatmentandreuse.4thed[J].Boston:McGraw-Hill,2003：22-76.［13］C.Kamizawa,H.Matsuda,T.Nakane,Nakane,H..Akami,Studiesonthetreatmentofgoldplatingrinsebyreverseosmosis,Deslination197860'