含錳廢水處理-畢業(yè)設計

1、武漢工程大學本科畢業(yè)設計論文 含鎰廢水處理畢業(yè)設計摘要鈕是環(huán)境水質污染物的重要重金屬監(jiān)測指標之一，由于我國鉆礦床多為中小型礦床，制約了鉆礦山建設的規(guī)模，現有鈕礦山生產能力普遍較小。 全國年消耗 1000萬噸以上，居世界首位，但我國鈕礦資源相對缺乏，富礦較少，在大量鉆 礦的開采和深加工過程中由于設備和處理技術等各方面的制約，使我國的含鈕廢料和含鈕廢水污染較為嚴重。本設計含鈕廢水污水處理站日處理量為1200m3/d,進水的 CODcr 為 200mg/L, pH 為 9.5, SS 為 150mg/L,出水 CODcr 為 100mg/L, pH 為& 9, SS 為 70mg/L。本設計采用石灰

2、乳沉淀鉆離子，先將石灰乳和廢水混合使廢水的pH到達9.5 以上，Mn2在水中溶解氧的作用下迅速氧化為 MnO2析出，加入絮凝劑，通過 初沉池、二沉池絮凝沉淀 MnOz,鈕離子的去除率為94.3%。該工藝處理過的出 水可以達到污水綜合排放標準 GB8978-1996的一級標準。AbtractManganese is one of the important indicators of heavy metal monitoring pollutants in water environment, becauseour country manganesedeposit more for small

3、and medium-sized deposits, restricted the construction scale of the manganese ore mountain, mountain existing manganese ore production capacity is generally small. National consumption of 10 million t, the highest in the world, but the relative lack of manganese ore resources in our country, the ric

4、h or less, due to in the process of large amounts of manganese ore mining and processing equipment and processing technology and so on various aspects, make our countrys waste and manganese content in manganese wastewater pollution is more serious. The author elaborates the manganese wastewater poll

5、ution control, and analysis has been made in research on governance, so as to provide reference for related research. This design contains manganese wastewater sewage treatment station, capacity is 3600m3/d, CODs 200 mg/L water, pH 9.5, SS is 150 mg/L, effluent COD Cr is 100 mg/L, pH for 6 9,SS is 7

6、0 mg/L.This design USES lime precipitation manganeseion, mix lime milk and the waste water first, join flocculating agent, through the heavy precipitation pool, pond, at the beginning of the manganeseion removal rate was 94.3%. The processes treated effluent can meet the integrated wastewater discha

7、rge standard GB8978-1996 level standard.目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 摘要IAbtractII HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章總論1鎰的性質及用途 1含鎰廢水的特征、來源與危害 1含鎰廢水的特征1含鎰廢水的來源2含鎰廢水的危害3含鎰廢水治理技術的發(fā)展及研究現狀 4結語11 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章設計任務說明 11設計依據12設計原則12設計范圍和規(guī)

8、模13設計范圍 13設計規(guī)模13設計進出水水質和基礎資料 13 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第三章石灰乳的制備與投加 13石灰乳的配制原則 14石灰乳的攪拌14石灰乳的計量15石灰乳的投加15石灰乳濃度計算15投加量的計算16投加方式16計量泵的選型16 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第四章混凝劑的溶解與投加 16投加量的計算16PAC 的投力口 17 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第五章工藝流程圖及說明 18工藝流程圖18工藝說明

9、19 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第六章構筑物的設計計算 20中和槽20初沉池20二沉池22 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第七章污水管路和阻力計算 23管路水力計算 23污水管徑計算 23污泥管徑計算24阻力計算24中和槽進水阻力計算 25平流沉淀池進水阻力計算 25二沉池進水阻力計算 26平流沉淀池污泥管道阻力計算 26二沉池污泥管道阻力計算 26 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第八章污水處理站總體布置 27總體布置27總平面布

10、置原則 27總平面布置結果 27Wj程布置28高程布置原則 28高程布置結果 29工廠運輸29 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第九章技術經濟分析 30土建費用30設備費用30管材費用及其他費用 31工程基本建設總投資 32處理污水的日常運轉管理費用 32 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第十章工程效益及環(huán)境保護 34工程效益34環(huán)境保護35 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 參考文獻36致謝錯誤！未定義書簽。武漢工程大學本科畢業(yè)設計論文 第

11、一章總論鈕的性質及用途Mn是地殼中含量較豐富的一種元素，在地殼中的豐度為第十位，是含量僅 次于鐵的重金屬元素。鈕是周期表中第 25號元素，在基態(tài)時其電子構型是15, 25, 2P63523P63a 45,第4周期第7（VIIB）族的元素，最外層電子結構為 3d, 可生成氧化態(tài)為-3+7的化合物，是過渡金屬元素中具有最多氧態(tài)的元素。在 自然界中形成有大約50余種Mn氧化物和氫氧化物礦物。但自然界中的 Mn主 要呈n, IV價態(tài)，有時為m價態(tài)，在一個礦物相中可以存在有多種價態(tài)（例如黑 鈕礦Mn2O） o我國是世界上主要鈕礦資源國和產銳國之一，鈕礦儲量位居世界 第7位，我國鉆礦石共分為5個基本類型：

12、碳酸銳礦石、氧化鈕礦石、共生多金 屬礦石、硫鉆礦石和鉆結核，其中最重要的是碳酸銳礦石和氧化鈕礦石。雖然我國有21個省、市、自治區(qū)查明有鉆礦，但大多分布在南方地區(qū)，尤以廣西和湖 南兩省、區(qū)為最多，約占全國鈕礦儲量的50%,因而在鈕礦資源開采方面形成了 以廣西和湖南為主的格局。鈕是一種重要的金屬元素，在工業(yè)上用途非常廣泛。鈕及其化合物應用于國 民經濟的許多領域，其中鋼鐵工業(yè)是最重要的領域，用鉆量占90% 95%,主要作為煉鐵和煉鋼過程中的脫氧劑和脫硫劑，以及用來制造合金，其余5% 10% 的鉆用于其他工業(yè)領域，如化學化工（制造各種含鈕鹽類）、輕工業(yè)（用于電池、 印漆等）、建材（玻璃和陶瓷的著色劑和

13、褪色劑）、國防、電子，以及環(huán)境保護和 農牧業(yè)等。總之，鈕在國民經濟中具有十分重要的戰(zhàn)略地位。含鈕廢水的特征、來源與危害含鈕廢水的特征產生含鈕廢水的磷礦選礦工業(yè)是一個資源、能源消耗高，污染物產生量大的 工業(yè)行業(yè)，盡管幾年來技術水平有所提高，環(huán)境保護工作不斷加強，但磷礦選礦 生產企業(yè)在生產過程中對環(huán)境造成污染依然嚴重。調查結果表明，磷礦選礦生產 產生的廢水中的鈕有很高的超標倍數。 企業(yè)的生產活動對企業(yè)周邊的地表水、 地 下水、河流底泥、土壤造成了嚴重污染。我國大多數此類生產企業(yè)，由于環(huán)境保 護意識不高、工藝技術落后、環(huán)境保護投入不足、環(huán)境保護執(zhí)法不到位等原因，對環(huán)境已經造成、并正在造成嚴重污染影響

14、，一個磷礦選礦企業(yè)污染一條河、 污 染一片土地的現象仍然較為普遍，有的甚至釀成了嚴重的環(huán)境污染糾紛。含鈕廢水的來源世界上鉆礦石總產量的90%以上用于生產鈕系鈦合金。鋼鐵企業(yè)的外排廢水 中銳濃度相對較高，必須進行深度處理。鈕代鍥生產不銹鋼工藝突破后，電解鈕 金屬鉆的需求量猛增。95%以上的電解鈕生產企業(yè)是用碳酸鈕礦為原料，采用酸 浸、復鹽電解鈕工藝，在電解鈕生產過程中會產生大量的廢水， 其主要廢水污染 源是鈍化廢水、洗板廢水、車間地面沖洗廢水、濾布清洗廢水、板框清洗廢水、 泊槽廢水、渣庫滲濾液、廠區(qū)地表徑流和電解槽冷卻水等。每生產 1t電解鈕， 大約排放工業(yè)廢水350%四氧化三鈕的制備方法目前主

15、要采用金屬鈕懸浮液法，每噸四氧化三鉆用 水量520t,廢水中含鈕離子10“6父10”，遠大于國家污水排放標準所規(guī)定的2 M10上，直接排放將對環(huán)境造成很大的危害。鈕礦石礦井水污染還可分為礦物污染、有機物污染和細菌污染。在有些礦 山中還存在放射性物質污染和熱污染。礦物污染有砂、泥顆粒、礦物雜質、粉塵、 溶解鹽、酸和堿等；有機污染物有油脂、生物代謝產物、木材及其他物質的氧化 分解產物。細菌污染主要是受開采、運輸過程中散落的巖粉、礦粉及伴生礦物的 污染。鈕礦石礦井水的一大特點是鈕離子含量高。 礦井水中的鈕是由巖石和礦物 中鉆的氧化物、硫化物、碳酸鹽及硅酸鹽等溶解于水所致。 氧化過程中鉆遷移于 水中生

16、成Mn,因此礦井水中鈕主要以Mn 2+形式存在。礦山開采過程中，從井 下排出大量廢水廢石，污染了河流，占用了大量農田、山林、草場、破壞了生態(tài) 平衡。含鈕廢水的危害鈕是一種硬而脆的灰色金屬,在水中常以溶解鈕及懸浮鈕的形態(tài)存在。 地下 水中的鉆通常是由巖石和礦物中氧化物、 硫化物、碳酸鹽、硅酸鹽等形式溶于水 中所致.其危害性主要有：在對人體的危害方面，含鈕廢水進入生活飲用水中，由于水中鈕的異味較大， 污染生活器具，使人們無法正常使用且會造成慢性中毒，我國生活飲用水標準 (GB5749 2006)將水中鈕含量限制在0.1mL以下。含鈕廢水會對周邊的土壤及 生態(tài)環(huán)境造成危害。過量銳的攝入會引起動物和植

17、物中毒， 主要表現為對人和動 物的神經系統產生毒害。渣廢棄地一般通氣透水性較差，易造成地表積水，引起 植物根部組織缺氧,加上土壤重金屬鈕的毒害,植物生長嚴重受阻。鈕對線粒體 有特殊親和力，鈕在富有線粒體的神經細胞和神經突觸中， 抑制線粒體內三磷酸 腺普酶和溶酶體中的酸性磷酸酶活力， 從而影響神經突觸的傳導能力。鈕還能引 起多巴胺和5一經色胺含量減少。二者均具有抑制突觸遞質，對抗乙吹膽堿的作 用，因此鈕中毒時腦基底節(jié)內多巴胺和 5一輕色胺及其降解產物減少，可部分地 解釋鈕的神經毒作用。鈕又是一種擬膽堿樣物質，可影響膽堿酷酶的合成，使乙 獻膽堿蓄積，此與慢性鈕中毒時出現震顫麻痹有關。在工業(yè)方面如紡

18、織、印染、造紙、漂白粉和膠卷等行業(yè)，如果漂洗用水中含 有較高的銳則會降低產品的色澤，影響其顏色的鮮艷度。如果使用含鈕水作食品 和釀造用水，將嚴重影響食品的色、香、味等。水中含鈕量超過一定值時，還將 導致生產設備出現故障而無法正常運行。 如鈕可使鍋爐生成水垢和罐泥；在油田 的油層注水中，鈕能堵塞地層空隙、減少注水量、降低注水效果。電解用水中的 鈕能在陰極上生成膜而增大隔膜電阻，降低電解效率。在給排水管網方面，水中鉆含量高，鈕會沉積在管壁上而降低管道的通水能 力，其沉淀剝落或者鈕在管道末端產生積淀時， 將嚴重影響供水水質及堵塞管道， 增大水流阻力，即形成所謂的“黑水”或“黃水”，嚴重時還會引起管道

19、的腐蝕 破壞。含鈕廢水治理技術的發(fā)展及研究現狀水中鉆的危害已引起人彳門的普遍重視，然而Mn 2 +在中性條件下的氧化速率很慢，難以被溶解氧氧化為二氧化鈕。一般來說，當 pH值7.0時，地下水中 的Fe的氧化速率已比較快，相同的 pH值條件下，Mn2+的氧化要比Fe2+慢的 多，因而水中鉆的去除比鐵要困難很多。在 pH值9.0時，Mn2+的氧化速率才 明顯加快，溶解氧才能迅速的將 Mn2 +氧化成Mn。?析出。因而最初常通過投加 堿性物質提高水的pH值或投加強氧化劑等加快Mn 2+氧化速率的化學方法去除 鉆。常用的有以下幾種除鉆方法： (1)電解法在有外加電壓和直流電通過的條件下， 溶液體系中陽

20、極發(fā)生氧化反應，陰極 發(fā)生還原反應。電解法處理含鈕廢水是利用電化學原理， 使廢水中的鉆離子在陰 極被還原，并以單質形式沉淀下來，從而達到去除并回收資源的目的。 以處理含 MnCl2的廢水為例，陰陽極的反應分別如下：陰極:Mn2+2e-Mn陽極:2Cl-2efC12+電解法處理鈕離子濃度較低的廢水具有無二次污染，能耗少，能回收鈕等優(yōu)點，是一種有發(fā)展前景的含金屬離子廢水的處理方法。潘瓊等人進行了三維電解法深度處理電解鉆廢水技術的研究， 考察了電解時間、電解電壓及鉆廢水初始濃 度對鈕去除效果的影響，并確定適宜的反應條件：電解電壓在20V左右條件下含 鈕廢水去除效率在97.22%以上，其排放濃度為1.

21、6mL,電解30min時含鈕廢水 的去除效率在96.5%以上，處理后的排放濃度為1.8mL,鈕廢水初始濃度在100mL 左右條件下含鈕廢水去除效率最高，在 97.23%左右。因此，對含鈕廢水的三維 電解法處理，宜把進水濃度控制在 100mL左右，以達到最佳的處理效果。實驗 表明，在填充活性炭與樹脂的條件下，在低電壓短時間內，充分提高填充粒子的 利用率，達到較好的鈕離子去除效果。(2)離子交換膜-電解法離子交換膜-電解(簡稱離子膜-電解)是離子膜分離工藝與電解工藝的組合。離子交換膜具有這樣的特性，在直流電場的作用下，陽膜只允許陽離子通過，陰 膜只允許陰離子通過，稱之為離子交換膜對不同電性離子的選

22、擇透過性。離子交換膜對離子的選擇透過性機理在膜中的遷移歷程可用膜的空隙作用、靜電作用和外力作用下的定向擴散作用來解釋。 電滲析是一種分離過程，是在直流電場的作 用下，離子透過選擇性離子交換膜，從而使膜兩側溶液中的離子脫除或濃縮的過 程。離子膜-電解復合工藝結合了離子膜和電沉積兩者的共同特點。一方面它利 用離子交換膜選擇性地萃取出需要電沉積的離子；另一方面，在電沉積的作用下的目標陽離子在陰極以金屬單質的形式電沉積下來。鐘瓊等人采用離子交換膜-電解分離技術處理電解金屬鉆生產廢水，在實驗 基礎上確定極板距離為3cm、陰極區(qū)的最佳電解液為(NH4)205；溶液及最佳pHfi 為8.0。在最佳工藝條件下

23、，電解鈕廢水鈕的電沉積效率達到62.44%。(3)鐵氧體沉淀法鐵氧體是一種以鐵的氧化物為主的多元復合物，其化學通式為MxFe304。根據復合鐵氧體形成機理不同，可以將其原理分為中和法和氧化法。中和法是將二 價、三價鐵鹽加入待處理廢水中，用堿中和形成合適的條件而直接生成尖晶型復 合鐵氧體晶體。而氧化法則是將Fe2+加入到待處理的廢水中，調節(jié)pH值，然后用曝氣(或其 它方法)氧化形成尖晶石型復合鐵氧體。具大致形成過程如下 ：Fe3+2OH-Fe(OH)2；3Fe(OH)2+0.502- FeO.FaO3+3H2。；FeOFezO3+Mn2+Fe3+Fe3+ Fei-x2+Mn2+xO4。羅超等人進

24、行了運用鐵氧體沉淀法處理含鈕廢水的研究，對鐵氧體與鉆共沉淀進行了中和法和氧化法兩種方法的試驗研究，并探討了主要技術參數。結果表明：Mn2+的濃度在110mL-330mL的范圍內，處理的結果均能達到國家工業(yè)污水的 排放標準。Fe2+的投入量應保證其為廢水中總離子量的1.14倍以上，而且由于Fe2+和Fe3+的混凝沉淀作用，測定處理后的出水 pH為6-8。處理工藝的最佳條件：使用中和法時，在pH=10,投料比為4, Mn2+的去除率 可達99.91%,出水濃度為0.094mL;使用氧化法時；常溫下在投料比為12,曝氣 時間為6min的條件下，Mn2+的去除率可達99.96%,出水濃度為0.049m

25、L。(4)鐵屑微電解法鐵碳微電解的作用機理：鐵碳微電解工藝的電解材料一般采用鑄鐵屑和活性 炭或者焦炭，當材料浸沒在廢水中時，發(fā)生內部和外部兩方面的電解反應。一方面鑄鐵中含有微量的碳化鐵，碳化鐵和純鐵存在明顯的氧化還原電勢差，這樣在鑄鐵屑內部就形成了許多細微的原電池，純鐵作為原電池的陽極，碳化鐵作為原電池的陰極；此外，鑄鐵屑和其周圍的炭粉又形成了較大的原電池，因此利用微電解進行廢水處理的過程實際上是內部和外部雙重電解的過程，或者稱之為存在微觀和宏觀的原電池反應。其電極反應如下：陽極:Fe-2e-Fe2+Eo(Fe2+/Fe)=0.144(v)Fe2+-e - Fe3+Eo(Fe/Fe2+)=0.

26、177(v)陰極：2H+2e-H 2Eo(H+/H2)=0.00(v)當有O2時：O2+4H+4e-2H2OEo(02/H2O)=1.23(v)_ 一 一 一 一 _ _ 一 一O2+2H2O+4- 4OH Eo(02/OH )=0.40(v)由上述反應的標準電極電勢EM知，酸性充氧條件下電極反應的Eo最大，反 應進行得最快。用鐵屑微電解法處理電解鈕酸性廢水時，一方面廢水中分散的膠體微粒、極性分子、細小污染物受微電場的作用，向相反電荷的電極方向移動， 聚集在電極上，形成大顆粒而沉淀；另一方面電極反應不斷消耗廢水中的H+,使 得OH一濃度增高，當達到一定濃度時，廢水中的一些重金屬離子就會轉化為溶

27、度 極低的金屬氫氧化物而沉淀，從而達到處理含鈕廢水的目的。周培國等人研究了 pH值、停留時間、處理負荷、鐵屑粒徑、鐵碳比對微電解技術處理工業(yè)廢水的 影響。研究表明：一般低pH值時，因有大量的H + ,而會使反應快速地進行，但也 不是pH值越低越好，因為pH值的降低會改變產物的存在形式，如破壞反應后生 成的絮體，而產生有色的廢水使處理效果變差。而pH值在中性或堿性條件下，許多實際運行表明進行得不理想或根本不反應。因此一般控制在pH值為偏酸性條件下，當然這也因根據實際廢水性質而改變，pH值范圍為3-6.5。停留時間還取決于進水的初始pH值進水的初始pH值低時，則停留時間可以相對取得短一點相反，進水

28、的初始pHfi高時，停留時間也因相對的長一點。停留時間還反映了鐵 屑用量，停留時間長也就是說單位廢水的鐵屑用量大。鐵屑粒徑一般的粒度以 60-80目為佳。按經濟因素考慮應選焦炭為最佳，具體設計參數為Fe/C(體積比)=1-1.5。喻旗等人在實驗室研究的基礎上，成功地將微電解技術用于湘西自治州6家電解鈕廠工業(yè)廢水的處理，運行中嚴格控制反應池的進水流量， 確保反應池中有 足夠的鐵屑填料。實際運行中，進水pH值一般在5-6左右，可以不加酸。出水pH 值接近中性，只需投加少量的Ca(0H)2調至pHfi為9即可收到滿意效果。經湘西自 治州環(huán)境檢測站對自治州6家采用該工藝處理鈍化廢水的電解鈕廠驗收監(jiān)測，

29、結 果表明，廢水處理后Mn的去除率均高達99%,處理后的含鈕廢水達到國家排放 標準。止匕外，歐陽玉祝等人采用鐵屑微電解法對含鈕廢水的處理進行了研究。 結果 表明，鐵屑用量15%、廢水pH值4.0、反應時間為120min的條件下，Mn2+去除率 均可達99.7%以上，出水pHfi為6-9。該方法經電解鈕廠處理運行表明 Mn2+的去除 率為 95.53%。(5)化學沉淀法一直以來，治理含重金屬離子廢水的方法有很多， 其中應用最廣泛的是化學 沉淀法處理重金屬離子廢水，化學沉淀法是向水中投加化學藥劑， 使之與水中溶 解性的物質發(fā)生化學反應，生成難溶化合物，然后通過沉淀或氣浮加以分離的方 法稱之為化學沉

30、淀法。這種方法能去除水中的鈣、鎂硬度以及重金屬(如Hg、Zn、 Cd、Cr、pb、Mn等)和某些非金屬(如AS、F等)離子。何強等人研究了化學沉淀/混凝沉淀工藝序批式處理電解鈕廢水，采用石灰 中和/板框壓濾機加NaOlK應沉淀/混凝沉淀工藝序批式處理電解鈕廠含鈕廢水 工程調試結果表明，當進水量為120-160m/d,進水pHJ3.555 Mn含量為 55-700mg/L、ss為200-260mL時，出水 pH為6.5-7.5、Mn含量為 0.8-1.5mL, ss為 5-16mL,出水水質可以達到污水綜合排放標準(GB8978-1996)的一級標準。在石灰中和反應+NaOH反應沉淀+混凝沉淀的

31、序批式處理工藝中，嚴格控制反 應器的pHfi及保證足夠的沉淀時間是關鍵因素。(6)過氧化鈣沉淀法過氧化鈣是重要的無機過氧化物，具有無毒、無害，能在水及潮濕空氣中緩 慢分解釋放氧生成氫氧化鈣的特點，有效氧的體積分數高達22.2%。過氧化鈣對紫外線有很強的吸收作用，具有殺菌、消毒、漂白、增氧的性能，在農業(yè)、水產 養(yǎng)殖、食品加工、環(huán)境保護、醫(yī)療、冶金等領域有廣闊的應用前景。采用過氧化鈣去除廢水中重金屬離子的原理如下 ：CaQ+HH Ca(OH)2+OMn2+O 一MnO2Mn2+2OHMn(OH) 2Mn4+4OHMn(OH) 4張嫦等采用過氧化鈣沉淀法對工業(yè)廢水中的鉆離子進行處理試驗研究，研究表明

32、：在室溫下，廢水中重金屬離子的質量濃度為鈕 35.58mL,廢水經一次處理 后鈕pH均達到國家污水一級排放標準。 最佳處理工藝條件為：過氧化鈣用量0.1% 一0.2%;處理時間30min；處理溫度為室溫；處理過程中不調整 pH值。(7)絮凝沉淀法絮凝沉淀法處理含鈕廢水的原理：當pH4到一定值時，廢水中會產生 Mn(OH)2(部分被氧化為Mn(0H)4)膠體微粒，膠體由于帶電而在溶液中維持雙電 層。膠體表面吸附層與溶液之間存在屯電勢，當屯電勢越高，膠體越穩(wěn)定；膠體屯電勢越低，穩(wěn)定性越差。故降低膠體的屯電勢，能破壞其穩(wěn)定性而使之沉降。 廢水添加混凝劑后，會壓縮雙電層能降低膠體的屯電勢，使其脫穩(wěn)快速

33、沉淀。樊玉川提出了石灰-堿式氯化鋁處理電解鈕的方法，并通過試驗證明 pH值控 制在8.5-10的條件下可獲得較好的處理效果，最佳的堿式氯化鋁的投加量為 50mg/L,先加石灰攪拌5min,在加堿式氯化鋁攪拌5min,沉淀時間為60-120min。 全流程試驗結果表明，廢水采用此方法處理后，鈕由397mL下降到0.2mL。姚俊等人研究了分別利用聚合氯化物，聚合氯化物 -硅酸鹽、聚合氯化物- 鐵鹽、聚合氯化物-有機高聚物、有機高聚物、聚合氯化物-有機高聚物-pH調節(jié) 劑等作為混凝劑處理含鈕廢水。研究結果表明，處理含鈕工業(yè)廢水的最佳pH為9.5,在pH為9.5時，聚合氯化物最佳投加量為35mL,最佳

34、的混凝劑為聚合氯化 物-有機高聚物-pH調節(jié)劑，經聚合氯化物-有機高聚物-pH調節(jié)劑處理的含鈕廢 水，Mn2+含量達到國家排放標準，Mn2+去除率99.76%。(8)粉煤灰法從粉煤灰的物理化學性質來看，粉煤灰去除廢水中的有害物質主要是通過吸 附。由于粉煤灰的比表面積較大、表面能高，且存在著許多鋁、硅等活性點，因 此，它具有較強的吸附能力，吸附包括物理吸附和化學吸附，物理吸附效果取決 于粉煤灰的多孔性及比表面積，比表面積越大，吸附效果越好。另外，由于粉煤 灰是一種多孔性松散固體集合物，孔隙率較大，因此，廢水通過粉煤灰時，粉煤 灰也能過濾截留一部分懸浮物。但粉煤灰的混凝沉淀和過濾只是對吸附起補充作

35、 用，并不能替代吸附的主導地位。國內外研究表明，粉煤灰對水中吸質的吸附包 括3個連續(xù)的過程：第一、顆粒的外部擴散(膜擴散)過程；第二、孔隙擴散過程， 即擴散到吸附劑表面的吸附質向空洞的深處擴散 ；第三、吸附反應過程，吸附質 被吸附在顆粒的內表面上。江輝等人進行了含鈕廢水的粉煤灰處理的研究，測定了影響粉煤灰吸附特性 的幾種因素：重金屬離子濃度、吸附時間、粉煤灰顆粒度以及待吸附液的pH等；結果表明：在其它條件相同的情況下，隨著廢液M礦十濃度的增大，去除率逐漸降 低，Mn2+濃度越小，吸附率越高，這是因為粉煤灰的蜂窩狀結構的吸附能力有限， 當其達到飽和時，就不能再吸附了，此時就需要及時增添粉煤灰，說

36、明低濃度 Mn2+有利于粉煤灰對它的吸附；在吸附中60min為最佳震蕩時間；隨著粉煤灰粒 度的減小，去除率增加；pHfi應控制在中偏堿性(pH值約為8.0最好)范圍。(9)鉆砂法根據溶膠粒子優(yōu)先吸附和它組成相同或相近的粒子這一規(guī)則，含有MnO2的鉆砂能夠很好的吸附水中Mn2+0有關研究認為MnO2吸附后因使之氧化成鉆的四 價氧化物沉淀下來而被濾除，與此同時， MnO2本身被還原為Mn2O3,可見MnO2 起電子交換劑的作用。具除鉆機理可用下面兩個步驟表示 ：(l)鉆砂通過離子交換作用吸附水中的Mn2+MnO2 An+Mn2+-MnO2 Mn2+An+(An+為鉆砂表面的陽離子)(2)水中溶解氧

37、在MnOS化作用下把被吸附的Mn2+氧化成為MnO2,與此同 時，MnO2起催化氧化作用，本身被還原為 Mn203o2+ 一4MnO2 Mn +2022Mn2O3 MnO2郝火凡等人進行了鉆砂與活性炭處理含鈕廢水的對比試驗的研究。研究表明:在含鈕廢水的處理過程中,水流速度及pH是最重要的兩個影響因素。同樣的處 理條件下，水的流速越小，去除效果越好。當pH值在6.5-8.5時去除效果最好。試 驗表明：用天然鉆砂完全可以替代活性炭來進行含鈕水的處理。(10) 高嶺土吸附法高嶺土主要由高嶺石、伊利石和石英等組成，且實驗已經證明對廢水中的Mn2+ 起吸收作用的主要是高嶺石。高嶺石是一種自然界常見的鋁硅

38、酸鹽粘土礦物，廣泛存在于沉積物和土壤中；四面體的六方網層與 A1O2(0H)4扒面體層按1:1結合 而成的典型層狀結構。縱面上，每個結構單元層間靠氫氧-氫鍵連接，形成層狀 堆疊形態(tài)；橫面上，A1O2(OH)4八面體層中的3個OH有2個被。所取代。數個類 似的結構單元層堆積形成高嶺石獨有的電荷性質。當高嶺石與溶液接觸時，通過攪拌，固、液兩相發(fā)生電荷轉移，從而使高嶺 石晶體表面帶電，此時高嶺石表面表現出兩種不同電荷屬性的層面和端面，其層面晶體結構中的A13+、A14+易被帶有較低電荷的陽離子取代，帶恒定的負電荷； 其端面受溶液中pH值影響，在酸性條件下帶正電，在堿性條件下帶負電。在吸 附鉆的實驗中

39、，層面上，高嶺石內部的A13+、A14+易被溶液中低電荷的Mn2+取代， 降解了部分Mn2+;在弱堿性條件下，端面帶負電，也對 Mn2+有一定的吸附作用。 層面與端面的共同效應使高嶺石對廢水中的 Mn2+有較強的吸附能力，且吸附后的 Mn2+穩(wěn)定，難以解吸，不會造成再次污染。因此，高嶺石去除污水中的鈕離子， 主要是吸附作用和沉淀作用。在堿性條件下，部分鈕離子因沉淀而被去除，根據 堿性條件下PHS分別為8.47, 9.20, 10.93時鉆的去除率，算出由于堿性環(huán)境而導 致的鉆去除率只升高了 9.40%,也就是說，廢水中的大部分鈕離子是由于高嶺石 的吸附作用而被降解，吸附作用表現為高嶺石表面上的

40、層面絡合吸附、陽離子交換吸附、端面上正負電荷吸引引起的靜電吸附等。詹旭進行了高嶺土吸附劑去除含鈕廢水中鉆離子的實驗研究， 試驗表明高嶺 土處理含Mn2+廢水的最佳條件是控制pH值在7.5-8.5問，攪拌時間為30min ,粒度 為0.177,吸附劑與水量比為129:1,當起始的p(Mn2+)為100mL時，Mn2+的去除率 超過90%,其排放符合工業(yè)廢水排放一級標準 (GB89781996)。1.3結語近幾十年來，國內外的水處理專家在除鐵、除鉆工藝上的研究已經取得了豐 碩的成果，而這些研究成果絕大多數局限于對地下水的處理應用上。新型地表水除鐵、除鉆工藝的研究拓展和補充了除鉆工藝技術， 將為水處

41、理工作積累起寶貴 的實踐經驗和理論成果，同時也將體現其應有的市場價值和社會價值。我國大多數含鈕廢水的處理方法只注重排水的達標，而忽視濃縮產物的回 收、利用及無害化處理，任其流失在環(huán)境中，并造成二次污染，這也是目前我國 含鈕廢水防治中存在的最突出、最嚴重的問題。一般情況下，含鈕廢水無論采用 何種處理方法都不能使鈕分解破壞，只能轉移其存在的位置和轉換其物理和化學 形態(tài)。如，經絮凝沉淀后，廢水中的鉆離子從溶解的離子狀態(tài)轉移為難溶性化合 物后沉淀，從水中轉移至污泥中；于是含鈕廢水處理后形成兩種產物：一是達標的 出水，另一種是含有從廢水中轉移出來的大部分或全部的含鈕污泥。但是隨著人們對資源利用和環(huán)境保護

42、認識的日益理性化， 單純的回收重金屬和污染控制是不 夠的，現在最好的發(fā)展方向是在回收鈕的同時，回用原來作為“達標排放”的廢 水，最大限度的利用資源，最大限度的向清潔生產的理想模式一 “零排放”靠攏, 含鈕廢水處理技術的研究，將以往被動的“開環(huán)式”（廢棄-控制-達標-排放）的環(huán)保模式向積極的“閉環(huán)式”（廢棄-回收-回用）的環(huán)保模式轉換，將污染消納于 生產之中。目前處理含鈕廢水的方法中,絮凝沉淀法和鐵屑微電解法處理電解鈕工業(yè)廢 水的研究較多，技術較成熟，但處理成本高。其他技術由于還不成熟所以很難運 用到工業(yè)實際中。最常見是傳統的石灰中和水解法。本次設計中采用堿化除鉆法，此工藝操作簡單，適合小水量的

43、污水處理站， 不僅對Mn、SS有較好的去除效果，而且工藝簡單方便，經濟方面可行。第二章設計任務說明設計依據(1)中華人民共和國環(huán)境保護法(2)中華人民共和國水污染防治法(3)污水綜合排放標準(GB8978-1996)(4)給排水設計手冊第112冊(5)建筑給排水設計規(guī)范(GBJ15-88)(6)污水處理工程設計、城市污水處理設施設計計算、廢水處理工藝 設計計算、水處理工程師手冊、環(huán)境工程手冊、水污染防治卷、 水處理構筑物設計與計算、水污染控制工程、污水處理工程設計、 城市污水處理設施設計計算相關計算例題和設計參數設計原則(1)采用堿化除鉆法，經處理后出水水質達到國家規(guī)定的畜禽養(yǎng)殖業(yè)行業(yè)標 準，

44、并且使其對周圍的水體的影響降至最低程度，以確保污水站周圍的環(huán)境質量。(2)盡可能采用組合化構筑物，減少占地面積、節(jié)省工程投資。采用技術成 熟可靠、富有針對性、處理效果穩(wěn)定的工藝，以保證污水處理系統長期連續(xù)運行， 出水水質穩(wěn)定達標。(3)盡可能采用節(jié)能技術和高效設備，基礎投資合理，運行費用低，運轉方式 靈活，盡可能以較小投入取得盡可能大的收益。管理簡單，操作方便，平面布置 力求緊湊、合理。(4)運行管理方便，并可根據進水水質波動，調整運行方式和參數，最大限度 發(fā)揮處理構筑物的處理能力。(5)針對本工程廢水排放的實際情況，采用技術先進并成熟可靠的廢水處理 技術，處理工藝盡可能考慮運行操作的靈活性，

45、 綜合考慮投資和運行費用之間的 關系，爭取達到最佳經濟效益便于實行工藝過程的調整，提高管理水平，降低勞動 強度和人工費用。設計范圍和規(guī)模設計范圍本工程設計范圍為含鈕廢水處理的全過程 （包括工藝流程的確定，構筑物的 設計計算，工藝設備及溶藥罐的選型，廢水處理站的平面布置）。所處理的污水來 源于磷礦采礦廢水尾水。設計規(guī)模本設計的水量為1200m3/d,設計每天的運行時間為24h。設計進出水水質和基礎資料設計進出水水質如表 GB8978-1996的一級標作2.4.1 ,i,如表出水水質按照2.4.2所?。罕?2.4.1污水綜合排放標準pHCODNH3-NSSMn(m3/d)(mg/L)(mg/L)(

46、mg/L)(mg/L)36009.520020得5035表 2.4.2pHCODNH3-NSSMn/3(m /d)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)360069100152.5=450m3(4)沉淀池長度LL=3.6vt=3.6 51.67=30m式中v最大設計流量時的水平流速，mm/s； 一般不大于5mm/so(5)沉淀池總寬度BB=A/L=180/30=6m(6)沉淀池座數n=B/b,取 n=1,b=6m校核:L/b=30/6=54,L/h2=30/2.5=128式中b一每座沉淀池的寬度，R!平流沉淀池的長度一般為3050m,為了保證污水在池內的均勻分布，池長 與池寬之比一般

47、取35。(7)污泥區(qū)容積VV=Qmax 86400 (C0-C1) 100 T/1000 丫 鐘即=0.075 86400 (150-70) t00 2/1000 1000 (100-96)_ _ 3=25.92m3式中C0,ci沉淀池進水和出水的懸浮固體濃度，mg/l；廠污泥容重，kg/m3,含水率在95%以上時，可取1000kg/m3;p0一污泥含水率，取96%;T一兩次排泥的時間問隔，d,初沉池按2d考慮。(8)污泥斗容積ViVi=h4(s1+s2+ “%)/3取 ai=3.0m,&=0.5mh4=(a1-a2)tan60/2=Vi=1/3 &17 (32+0.52+V(32 + 0.5

48、2)=7.78m3式中Si, S2一貯泥斗的上下口面積，m2。(9)污泥斗以上梯形部分污泥容積 VV2=(L1+L2) X h%/2 h4=(L+0.3-b) 001 = (30+0.3-6) 0.01 = 0.243m L1=L+0.3+0.5=30+0.8=30.8mL2=b=6mV2=(L1+L2)hT4xB/2=(30.8+6) 0243 6/2 = 26.83m3V=V 1+V2=7.78+26.83=34.61m325.92m3,符合要求 式中L1，L2一梯形上下底邊長，m。(10)沉淀池總高度hh=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.5+2.413=5.713h4=h 4

49、+h4=2.17+0.243=2.413m初沉池兩座一備一用。6.3二沉池(1)沉淀池表面積QmaxA =q經查資料。取 q =1.5m3/(m3 * h ),則，A = 270= 180m21.5(2)二沉池的有效水深H =Qmaxt =qt =1.5 2 =3m A(3)二沉池的污泥容積因本設計不需要污泥回流，可取最大污泥回流比R=10%,則污泥斗容積 Vs -RQmaxts =10% 270 2 -54m3第七章污水管路和阻力計算管路水力計算污水管徑計算根據水處理工程師手冊7.1.14 ,滿流或壓力流的輸水管徑，可按下式計式中：d=管內徑，m；Q=t段流量，m3s；丫=管內流速，m/so

50、可知，如果流量已知，一般可參考中小管徑(D庫400mm)的流速為0.61.0m/s,大管徑(DN 400mm)的流速為 1.01.8m/s。設計流量 Qmax =KsxQ=1.1x50 = 55m3/h = 15.3L/s,取管內流速 v=0.6m/s,4 553.14 0.6 3600則:= 0.18m=180mm,故可取管徑為 200mm。據水處理工程師手冊表7.1.4,其界限流量為1528.5L/S,符合條件。由于從中和槽到平流沉淀池，從平流沉淀池到二沉池均只有一根管道，故均 可采用管徑為200mm的管道。7.1.2污泥管徑計算 (1)初沉池污泥管道計算由于地勢原因，沉淀池產生的污泥不能

51、順利進入板框壓濾機，所以采用壓力 流將沉淀池污泥提升至板框壓濾機，管子直徑取 50mm,充滿度為1 TOC o 1-5 h z 22上 工工口D 二 0.052官子面積 A = = = 0.002m4取污泥停留時間為1天92則1天后污泥體積為V =592M1 = 1.48m3 4將貯存1天的污泥用5min排放一 V 1.483,貝U: Q = = =0.00493m /st 5 60則污泥在管道中的流速v = Q = 0.00493 = 2.47m/s A 0.002 TOC o 1-5 h z 因流速2.4m/s1m/s,滿足要求。故初沉池的污泥管道取50mm。(2)二沉池污泥管道計算二沉池

52、管道也采用壓力流，管道直徑取 50mm,充滿度為1_ 2一一2Ay 、 一1D 0 05o管子面積 A =- =-005- = 0.002m2 44取污泥停留時間為3天 54一則1天后污泥體積為 V = x3=40.5m3 4將貯存1天的污泥用1h排放則：Q=V=0=0.011m3/st 1 3600則污泥在管道中的流速v = Q =&型=5.6m/s A 0.002因流速5.6m/s1m/s,滿足要求。故二沉池的污泥管道取50mm。7.2阻力計算根據水處理工程師手冊7.1.15和7.1.17,沿程水頭損失hm)h1 =iL式中L-計算管段長度，m；i-每米管道的水頭損失，m/m。鋼管和鑄鐵管

53、管道的i值20.3當 v1.2m/s時，i= 0.000912 Vl3 1 +0.867d v J式中v-平均流速，m/s；d-管道的計算內徑，m。中和槽進水阻力計算(1)沿程阻力管徑d=300mm,管內污水流速v=0.6m/s,則20.30.62 ( 0.867、i =0.000912tt 1+ I = 0.002m0.3. 10.6 )管段長度L=10m,則沿程阻力損失hi =0.002x10 = 0.02m(2)局部阻力取局部阻力為沿程阻力的5%WJ, h1 =0.05 1Tl =0.05 0.02 = 0.001m7.2.2平流沉淀池進水阻力計算(1)沿程阻力管徑d=300mm,管內污

54、水流速v=0.6m/s,則20.3i =0.000912-0617 1+08671= 0.002m 0.3 10.6 )管段長度L=20m,則沿程阻力損失h1 =0.002父20 = 0.04m(2)局部阻力取局部阻力為沿程阻力的8%則，h1 =0.08 h1 =0.08 0.04 = 0.0032m二沉池進水阻力計算(1)沿程阻力管徑d=300mm,管內污水流速v=0.6m/s,則 20.30.62 ( 0.867、i =0.0009127T 1+ I = 0.002m0.31.3 10.6 )管段長度L=15m,則沿程阻力損失h1 = 0.002x15 = 0.03m(2)局部阻力取局部阻

55、力為沿程阻力的5%則，h1 =0.05 1Tl =0.05 0.03 = 0.015m平流沉淀池污泥管道阻力計算(1)沿程阻力管徑d=50mm,管內污水流速v=2.4m/s,則2.42 ( 0.867 Y3i =0.0009121T 1 + I = 0.005m0.05. 2.4 )管段長度L=30m,則沿程阻力損失h1 =0.005x30 = 0.15m(2)局部阻力取局部阻力為沿程阻力的5%則，h1 -0.05 1Tl -0.05 0.15-0.008m7.2.5二沉池污泥管道阻力計算(1)沿程阻力管徑d=50mm,管內污水流速v=5.6m/s,則5 nnnndn 5.62+ 0.867

56、： 八i =0.000912tv 1+ = 0.01m0.05. 5.6 )管段長度L=15m,則沿程阻力損失h1 = 0.01m 15 = 0.15m(2)局部阻力取局部阻力為沿程阻力的5%則，h1 =0.05 。=0.05 0.15 =0.0075m第八章污水處理站總體布置總體布置總平面布置原則(1)處理構筑物與設施的布置應順應流程，集中緊湊，以便于節(jié)約用地和運 行管理。(2)工藝構筑物、設施與不同功能的輔助建筑物應按功能的差異，分別相對 獨立布置，并協調好與環(huán)境條件的關系。(3)構(建)筑物之間應滿足交通、管道(渠)鋪設、施工和運行管理方面 的要求。(4)管道(線)與渠道的平面布置，應與

57、起高程布置協調，應順應污水處理 廠各種介質輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便于節(jié)能降耗 和運行維護。(5)協調好輔建筑物、道路、綠化與處理構(建)筑物的關系，做到方便生 產運行，保證安全暢通，美化環(huán)境?？偲矫娌贾媒Y果第一污水處理廠的總平面布置見附圖一一含鈕廢水處理總平面布置圖。該總平面布置包括原有的1200m3/d的處理設施，第一污水處理廠總占地面積1674.4m2,遠期預留土地面積325.6m2。遠期預留地暫不征用，只作規(guī)劃控制。廠前區(qū)布置在東北向，生產區(qū)布置在偏東向，這樣能使廠前區(qū)不自愛主導風向的下風向，污水處理構筑物與原有污水處理構筑物平行布置，這樣使廠區(qū)顯得整齊有序。根據現狀情

58、況，新建一個中和槽，兩座初沉池，兩座二沉池，在小型平房中 放壓濾機，各構筑物整齊放置，考慮使管道布置均勻、順暢。廠前區(qū)包括傳達室、臨時建筑等，該區(qū)用圍墻合綠化帶將之與生產區(qū)分開， 用作的綠地，一則美化污水處理廠的環(huán)境，二則使污水處理廠與北面的商業(yè)區(qū)有 一個較寬的隔離帶，從而改善該區(qū)的環(huán)境條件。配電房布置在整個廠區(qū)的中間以減少線損。污水處理廠的住入口位于北面廠前區(qū)與城市道路相接處， 現有入口改為污泥 運輸出口，廠區(qū)內部形成環(huán)路，產區(qū)內道路主干道寬9m,人行道寬2.0m,主干道 采用水泥路面，廠前區(qū)綠化帶內人行道采用圓卵石小道。道路與建筑物之間均留出綠化帶，寬度不小于3m,廠區(qū)與周圍地帶采用綠化

59、帶隔開，使整個廠區(qū)都處在綠化帶的包圍之下， 廠區(qū)內空地全部用草皮綠化，并 用小品點綴其中，廠前區(qū)留有較大的綠化地帶，廠前區(qū)與生產區(qū)之間采用常綠高 大的樹種，如廣玉蘭、樟樹等林帶使兩者分開，形成一座花園式的污水處理廠， 各項用地安排見下表。表8.1-1氧化溝法各項占地面積表（圍墻內）序號項目占地面積（m2）比例（%1構筑物、建筑物1374.068.72道路及鋪裝地面226.011.33綠化74.43.724其他（散水、堆場、管溝等）325.616.285總面積2000.0100高程布置高程布置原則（1）充分利用地形地勢及城市排水系統，使污水經一次提升便能順利自流通過污水處理構筑物，排出廠外(2)

60、協調好高程布置和平面布置的關系，做到既減少占地，又有利于污水、 污泥輸送，并有利于減少工程投資和運行成本。(3)做好污水高程布置與污泥高程布置的配合，盡量同時減少兩者的提升次數和高度。(4)協調好污水處理廠總體高程布置與單體豎向設計，既便于正常排放，又 有利于檢修排空。高程布置結果在高程布置時考慮如下主要因素：污水處理廠廠區(qū)現狀地面及城市道路標 高，廠區(qū)的工程地質條件，流入河水的水位，已建工程的進出水標高。考慮到現狀地面平坦，目前廠區(qū)排水狀況良好，考慮將大型水池類構筑物放 置在老土上。在高度方向上，本設計優(yōu)先考慮了污水的流向符合地勢的要求。 使污水盡量 在流向方向上實現自流。計算水力損失時均按