蓄電池廠水污染治理工程設(shè)計

PAGE2PAGE1蓄電池廠水污染治理工程設(shè)計目錄引言 1第一章概述 21.1蓄電池廠概況 21.2含鉛廢水來源 21.3廢水性質(zhì)及處理要求 31.4處理工藝設(shè)計 3第二章工藝比選 52.1二級處理工藝方案比選 52.1.1全部工藝對比 52.1.2膨潤土法和化學沉淀法比選 62.1.3沉淀劑選擇 62.2三級處理工藝比選 72.3具體處理流程設(shè)計 8第三章構(gòu)筑物設(shè)計及計算 93.1設(shè)計原則 93.1.1設(shè)計依據(jù) 93.1.2設(shè)計原則 93.2均化池 93.2.1一般說明 93.2.2主要設(shè)計參數(shù) 93.2.3工藝尺寸 93.2.4工藝設(shè)備 103.3反應(yīng)池 103.3.1一般說明 103.3.2主要設(shè)計參數(shù) 103.3.3工藝尺寸 113.3.4工藝設(shè)備 113.4沉淀池 123.4.1一般說明 123.4.2一般說明 123.4.3工藝尺寸 123.5微絮凝池 133.5.1一般說明 133.5.2主要設(shè)計參數(shù) 133.5.3工藝尺寸 133.6直接過濾池 143.6.1一般說明 143.6.2主要設(shè)計參數(shù) 143.6.3工藝尺寸 143.6.4工藝設(shè)備 153.7清水池 153.7.1一般說明 153.7.2主要設(shè)計參數(shù) 153.7.3工藝尺寸 163.7.4工藝設(shè)備 163.8純水池 163.8.1一般說明 163.8.2主要設(shè)計參數(shù) 163.8.3工藝尺寸 163.9反滲透儀 163.9.1一般說明 163.9.2主要設(shè)計參數(shù) 173.9.3工藝設(shè)備 173.10加藥設(shè)備 173.10.1石灰中和反應(yīng) 173.10.2Na2S沉淀反應(yīng) 173.10.3絮凝反應(yīng) 183.10.4溶藥罐 183.11濃縮池 183.11.1一般說明 183.11.2主要設(shè)計參數(shù) 183.11.3工藝設(shè)備 193.12污泥脫水設(shè)備 193.12.1一般說明 193.12.2工藝設(shè)備 193.13高程計算 193.13.1一般說明 193.13.2計算過程 20第四章機械設(shè)備表 21第五章土建、電氣及自控設(shè)計 225.1土建設(shè)計 225.1.1工程地質(zhì) 225.1.2建筑設(shè)計 225.1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計 225.2電氣設(shè)計 225.2.1設(shè)計范圍 225.2.2供電系統(tǒng) 225.2.3設(shè)備選型 225.2.4控制方式 225.2.5啟動方式 225.2.6接地保護 235.2.7照明設(shè)計 235.3自控設(shè)計 235.3.1自控系統(tǒng)設(shè)計 235.3.2上位機的主要功能 235.3.3PLC控制的主要功能 23第六章結(jié)論與建議 246.1結(jié)論 246.2建議 24致謝 25參考文獻 26附錄 27PAGE1引言眾所周知，鉛是有害于人體各個系統(tǒng)和器官的毒物，尤其對神經(jīng)系統(tǒng)、造血系統(tǒng)、消化系統(tǒng)和肝，腎等器官危害較大，鉛中毒會出現(xiàn)高度神經(jīng)機能障礙，嚴重時血管壁抗力降低，出現(xiàn)血管痙攣等癥。我國《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級》（5GB5044-85）將蓄電池制造產(chǎn)生的鉛及其化合物定為11級，由此可見鉛對人體及環(huán)境危害。所以蓄電池廠廢水處理和回收不僅降低了生產(chǎn)成本，開辟了第二水源，更重要的是減少了蓄電池廢水對環(huán)境的污染。本課題的含鉛廢水來自于某大型蓄電池生產(chǎn)廠。近年來，**縣蓄電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，已成為國內(nèi)重要的蓄電池生產(chǎn)基地之一。調(diào)查顯示，目前全縣蓄電池及相關(guān)企業(yè)已達158家，涉及蓄電池組裝、極板、金屬鉛及相關(guān)配套材料生產(chǎn)各環(huán)節(jié)，初步形成較完備的產(chǎn)業(yè)鏈；2003年，預(yù)計全縣蓄電池行業(yè)產(chǎn)值超過8億元，利稅近2億元。根據(jù)預(yù)測，到2007年全縣全行業(yè)銷售收入將到達20億元，年均遞增75%，出口額超2000萬美圓。然而這些企業(yè)也存在許多問題主要是:環(huán)保設(shè)施配套不理想，生產(chǎn)裝備及工藝落后，企業(yè)選址不合理，一批家庭作坊式的小企業(yè)根本末辦理環(huán)保等手續(xù)，存在不同程度的環(huán)境污染；職業(yè)病防治不夠重視，職業(yè)防護設(shè)備配套嚴重不足，勞動者職業(yè)健康檢查不到位，一些企業(yè)勞動衛(wèi)生知識培訓工作未有效開展。所以由于行業(yè)發(fā)展不規(guī)范，蓄電池企業(yè)存在的嚴重污染以及分布9個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的低、小、散問題，己經(jīng)嚴重危及全縣經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展和**的對外形象。對蓄電池企業(yè)進行全面綜合整治勢在必行。本次設(shè)計針對該蓄電池廠廢水的具體情況，進行處理系統(tǒng)設(shè)計，提出適合的蓄電池廢水處理及純凈化回用系統(tǒng)，設(shè)計計算出具體的參數(shù)、繪制主要設(shè)備或提出選型依據(jù)，并對系統(tǒng)的總體布局進行安排，處理后的廢水不僅要達到國家排放標準，而且要回用于生產(chǎn)。

第一章概述1.1蓄電池廠概況本課題的含鉛廢水來自于某大型蓄電池生產(chǎn)廠。該廠從1991年開始從事蓄電池生產(chǎn)，2003年為擴大再生產(chǎn)需要，再老廠區(qū)緊鄰東北面征用土地60畝，建設(shè)4條電力助動車蓄電池生產(chǎn)線，建成后年生產(chǎn)力60萬套，計蓄電池180萬只的生產(chǎn)規(guī)模。新廠區(qū)生產(chǎn)裝置于2003年基本建成投入運行，由于采用傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)鉛酸蓄電池，企業(yè)對周圍環(huán)境造成了污染影響，2004年5月全部停止生產(chǎn)。老廠基本為原始的手工作坊操作，擴建新廠區(qū)車間引進部分機械化設(shè)備，但生產(chǎn)產(chǎn)品不變，生產(chǎn)工藝流程基本相似，不同之處在于改擴建項目鑄板采用機械式，新引進的球磨設(shè)備替代了熔鉛工段，另外極板化成過干燥分片完成后直接入庫，取消蓄電池裝配生產(chǎn)線。1.2含鉛廢水來源熔鉛熔鉛鉛合金 純鉛錠熔鉛熔鉛球磨球磨鑄板柵 鑄板柵合膏 濃硫酸、輔料、純水 合膏涂板涂板蒸汽固化干燥固化干燥 極板化成硫酸、硼酸 廢水極板化成水汽干燥水汽干燥 蒸汽、水 廢水分片刷耳分片刷耳包裝包裝蓄電池蓄電池圖1-1原廠生產(chǎn)工藝流程以及廢水產(chǎn)生環(huán)節(jié)根據(jù)以上鉛酸蓄電池的生產(chǎn)步驟研究，我們可知鉛酸蓄電池以金屬鉛為原料，加工為電極，即陽極為二氧化鉛，陰極為鉛粉制成。鉛酸蓄電池生產(chǎn)工藝中排出的含鉛廢水有鑄板冷卻沖洗水，涂板、極板化成后清洗水，車間地面沖洗水以及生產(chǎn)過程中的溢漏水。廢水中主要含有鉛、酸等無機污染物，其中鉛污染物一般以硫酸鉛（PbSO4）、二氧化鉛（PbO2）的存在。如果該廢水外排，既浪費原料，又污染環(huán)境。1.3廢水性質(zhì)及處理要求蓄電池廠廢水指標：廢水排放量162t/d，混合廢水的鉛濃度約為15.4mg/L，pH為2－3左右，處理50％深度凈化回用，其余洗滌冷卻用。處理總體要求：完成蓄電池廠廢水處理系統(tǒng)設(shè)計，提出適合某企業(yè)實情得蓄電池廢水處理及純凈化回用系統(tǒng)，設(shè)計計算出具體的參數(shù)、繪制主要設(shè)備或提出選型依據(jù)，并對系統(tǒng)的總體布局進行安排。達到的技術(shù)要求：達到“零排放”要求，不僅要達到國家排放標準，而且要將處理后的廢水回用于生產(chǎn)，其中1/2用于冷卻，清洗，1/2通過進一步凈化處理，使之成為滿足蓄電池配酸標準的純水。工藝流程合理、工藝設(shè)計計算準確，設(shè)備選型符合實際加工圖紙標準、規(guī)范、齊全、考慮問題周全，電氣控制系統(tǒng)科學合理。1.4處理工藝設(shè)計含鉛廢水處理可分為化學法、物理化學吸附法、生物吸附法等。化學法是以化學沉淀法為基礎(chǔ)，以不同的沉淀劑改變廢水中鉛的存在形態(tài)，使之生成溶解度更小的物質(zhì)離析出來并沉淀回收，降低廢水含鉛量?；瘜W沉淀法[3]包括氫氧化物沉淀法、硫化物沉淀法、磷酸鹽沉淀法，凝聚沉淀法等。物理化學吸附法是利用物質(zhì)具有大的表面積，通過其和鉛離子之間的物理化學作用，把鉛離子富集在其表面，而除去鉛的方法。物理化學吸附法包括：KDF55過濾法、活性炭吸附法、微孔過濾法、改性膨潤土法、改性磷灰石處理法、介孔鈦硅分子篩法、殼聚糖法、聚苯乙烯基離子交換纖維法、氨基膦酸樹脂吸附法、氧化鐵覆膜濾沙法、廢FCC催化劑法。生物吸附法的原理于化學法相似，它是一種新興的重金屬廢水處理技術(shù)，它利用廉價的生物材料對重金屬進行吸附，生物吸附法包括：玉米芯吸附法、無花果曲霉法、白腐真菌菌絲球法、酵母菌法、生物膜吸附法、浮萍生物法、板藍根藥渣法等。在處理含鉛廢水的初期，一般通過化學法，例如：磷酸鹽沉淀法以Na3PO4作沉淀劑，Na3PO4與廢水中Pb2+發(fā)生反應(yīng)，形成Pb3(PO4)2沉淀，磷酸鉛溶度積很小(8.0x10-43)，這有利于Pb3(PO4)2從廢水中沉淀析出，化學法具有工藝簡單、處理效果好等優(yōu)點。隨著技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了物理化學吸附，他們發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)濟廉價的礦石也能吸附廢水中的鉛。例如：蒙脫石、高嶺土、雪硅鈣石、磁鐵礦和礬土等。因為它們的廉價，所以它們也被廣泛的利用在實際工藝中但是由于科技和資金的限制，這種技術(shù)暫時只用在發(fā)達國家，例如KDF55過濾介質(zhì)，KDF過濾介質(zhì)結(jié)束在美國已有采用，但在國內(nèi)難以得到，將它用在反滲透預(yù)處理工程中清除重金屬離子在技術(shù)上尚不成熟?，F(xiàn)在人們還在努力實驗期望發(fā)現(xiàn)更多廉價的大表面積材料用于廢水治理。與此同時發(fā)展的還有生物吸附法。它與傳統(tǒng)的物理化學方法相比，生物吸附法以其材料來源廣泛，成本低廉，吸附速度快，吸附量大，選擇性高，易回收等特點，正日益引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，尤其是處理低濃度廢水所表現(xiàn)出的獨特優(yōu)勢：水溶液中重金屬離子濃度很低時，使用生物吸附劑去除水中重金屬離子的效果明顯地高于普通的離子交換劑，而且生物法通常不會造成二次污染，省卻許多后顧之憂。但整體而言，發(fā)現(xiàn)具有很高吸附能力的新型經(jīng)濟材料和好適應(yīng)性的生物，是主要的發(fā)展方向，這樣不僅可以降低生產(chǎn)成本，開辟了第二水源，而且可以普遍推廣。此外，一些發(fā)達國家廣泛應(yīng)用pH值、ORP、液位劑等自動控制儀表，通過傳感器對各個環(huán)節(jié)進行自動控制，實現(xiàn)自動加藥、自動報警等操作，從而確保廢水治理能夠穩(wěn)定達標排放，而由于經(jīng)濟限制，中國利用各種自控儀器比較有限，這對處理效果也有一定的影響。不過中國現(xiàn)在應(yīng)用pH值自動控制儀和氧化還原電位值ORP自動控制儀的單位越來越多，實踐證明在運行操作上采取高度自動化管理而產(chǎn)生的總體運行效果是十分穩(wěn)定可靠的，這也是各個廢水處理的方向。

第二章工藝比選2.1二級處理工藝方案比選2.1.1全部工藝對比工藝優(yōu)點缺點出處化學沉淀法氫氧化物原料來源廣泛，價格便宜，處理方便鉛的氫氧化物具兩性，廢水的堿性過強可能生成氫氧化鉛絡(luò)離子(如HPbO2-)，使沉淀物溶解而影響處理效果，該法除鉛的最佳pH值較高且范圍較窄，廢水水質(zhì)波動會影響處理效果草酸鉛化廢水處理工藝研究硫化物PbS溶解度很小，其溶度積為3.4x10-28，易從廢水中沉淀析出，原料來源廣泛，價格便宜，處理方便沉淀物不易過濾，脫水性不好草酸鉛化廢水處理工藝研究磷酸鹽在給定溫度下的不溶性鉛鹽中，磷酸鉛溶度積最小(8.0x10-43)。其在水中的溶解度也小，有利于Pb3(PO4)2從廢水中沉淀析出，處理效果較好該法處理費用較高草酸鉛化廢水處理工藝研究物理化學吸附法KDF55過濾法無毒、多功能、可再生過濾液體的介質(zhì)，可以高效去除水中的各種重金屬離子在美國已有應(yīng)用，但是在國內(nèi)材料難得，技術(shù)不是很成熟印刷電路板廢水回用處理系統(tǒng)的處理工藝微孔過濾法工藝流程具有投資省，運轉(zhuǎn)費用低，操作簡便，性能穩(wěn)定使用一段時間后，微孔容易堵塞，降低使用壽命，增加維護費用沈陽蓄電池廠改性膨潤土法吸附和交換能力強，處理廢水的效果更佳，原料便宜費用少處理后水中形成小的絮凝體，不宜沉淀，形成污泥脫水性不好改性膨潤土處理酸性含鉛廢水生物吸附法玉米芯吸附法玉米芯作為農(nóng)業(yè)副產(chǎn)物，它每年的產(chǎn)量巨大，價格低廉，來源廣泛，且本身有較好的穩(wěn)定性，并且具有較好的機械強度，所以很適合做吸附劑后續(xù)處理比較難，此法現(xiàn)在僅在實驗室階段玉米芯對廢水中鉛的吸附研究酵母菌法當廢水濃度較低時，鉛離子的去除率明顯高于其他普通交換劑，利用菌絲球吸附，方法簡單，可作性強，工廠實際運行成本低高濃度重金屬廢水對菌類生長具有毒殺，抑制作用，影響處理效果酵母菌對鉛離子的生物吸附研究浮萍生物法原料浮萍易得、生長迅速、易于回收、溫度適應(yīng)性好，生長和回收周期很長，鉛去除效率高浮萍生長需要在流動性不大的水體中，所以只有廢水處理廠靠近流動性不大的水體時，本法才有實際意義用浮萍生物法去除水中的鉛工藝對比 表2—12.1.2膨潤土法和化學沉淀法比選結(jié)合上面圖表和處理廢水的實際情況（廢水排放量162t/d，鉛濃度約為15.4mg/L，pH為2～3左右），可知廢水的處理量不大，對于大部分小型企業(yè)講，資金缺乏、技術(shù)力量差，為了使本次設(shè)計對大部分鉛蓄電池企業(yè)具有普遍性，我們可以選擇化學沉淀法和物理化學吸附法中的改性膨潤土法來做進一步比較。膨潤土法和化學沉淀法對比表2—2工藝化學沉淀法改性膨潤土法特點比較來源廣泛廣泛藥劑成本便宜便宜渣量大小小大污泥沉降性根據(jù)具體方法（與藥劑有關(guān)）差脫水性根據(jù)具體方法（與藥劑有關(guān)）差除鉛效果90％以上96.8％改性膨潤土法和化學沉淀法的基建相似，在運行方面也存在相似性，而且二者建設(shè)也存在相似處，但是因為改性膨潤土法得到的污泥數(shù)量很大，不利于鉛的回收，而且其污泥很難脫水，會增加處理成本，所以在考慮之后，本次設(shè)計用化學沉淀法進行二級處理。2.1.3沉淀劑選擇通過前人實驗比較各種化學沉淀劑對廢水中Pb2+的凈化效果，我們可以選擇出合適的沉淀劑。因為實驗廢水水質(zhì)〔pH=4.7，p(Pb)=34.8mg/L〕與蓄電廢水水質(zhì)（pH=2～3，p(Pb)=15.4mg/L）相差不大，所以我們可以通過這個實驗來選擇沉淀劑。 不同沉淀劑比較試驗結(jié)果 表2—3序號沉淀劑添加原則pH出水c(Pb)/(mg/L)鉛去除率/%備注1Ca(OH)2調(diào)pH＝98.92.7892.0過濾較慢2NaOH同上9.30.2499.3易于過濾3Na2S10mg/L5.10.7997.7不易過濾4Na3PO4200mg/L5.60.8897.5不易過濾5Ca(OH)2+Na2S調(diào)pH＋Na2S10mg/L9.20.4198.8易于過濾注：廢水樣〔pH=4.7，p(Pb)=34.8mg/L〕通過以上實驗我們可以得出：鉛化廢水中不溶性鉛化物和可溶性鉛離子共存，采用不同沉淀劑處理該廢水的鉛去除率超過90%，從除鉛效果、沉淀物穩(wěn)定性、沉降速率、過濾難易等諸因素考慮，Ca(OH)2+Na2S組合沉淀劑效果較好，表明采用化學沉淀法處理該廢水可行。所以本次設(shè)計中用Ca(OH)2+Na2S為沉淀劑。（經(jīng)過計算我們得出處理后水的鉛濃度p(Pb)=0.1848mg/L，而鉛的排放標準為p(Pb)=1mg/L，可知，所得廢水符合二級排水標準）。2.2三級處理工藝比選蓄電池對純水的要求蓄電池的電解液是由1/3質(zhì)量的濃硫酸和2/3質(zhì)量的純水精確配制而成。單就電解液而言，能否提高蓄電池的電性能，延長其使用壽命的關(guān)鍵在于電解液的品質(zhì)指標是否符合要求。電解液中硫酸品質(zhì)由化工廠保證。在專業(yè)標準ZBK84004-89《鉛酸蓄電池用水》中，對蓄電池用純水品質(zhì)的規(guī)定是很嚴格的：錳含量不大于0.00001%，鐵含量不大于0.0004%，氯含量不大于0.0005%，銨含量不大于0.0008%，殘渣含量不大于0.01%，硝酸鹽(以Ｎ計)含量不大于0.0003%等。一般所用的方法有離子交換法和反滲透法。接下來我們進行方案比選。離子交換法和反滲透法對比表2—4方法工藝離子交換法反滲透法優(yōu)點1、對離子有針對性，可以高效去除水中某種特定的離子。2、一次性投資小。1、處理過程節(jié)能、簡單。2、設(shè)備占地面積小，脫鹽率和水利用率高。3、每立方米同質(zhì)量的純水所需要的費用低。4、對離子沒有針對性，可以去除水中大部分無機鹽離子。缺點1、設(shè)備龐大，基礎(chǔ)建設(shè)投資高，運行費用高，再生時酸堿耗量大，廢酸、廢堿排放多，需付出一筆可觀的治理資金。2、由于頻繁再生離子交換樹脂而消耗大量的酸和堿，操作繁雜，而且消耗大量的酸、堿，廢酸堿的排放需進行處理，即使如此，也會造成環(huán)境污染。3、由于酸堿具有強腐蝕性質(zhì)，對建筑物、設(shè)備均有一定的腐蝕作用，強酸堿若操作不當，會灼傷操作人員。此法無論從安全、環(huán)保的角度都有其弱點。1、自動化控制技術(shù)要求高。2、反滲透膜容易被污染，給檢修帶來困難。根據(jù)實際情況，我們可知：經(jīng)過二級處理的水的鉛的濃度已經(jīng)達到排放要求，比較兩種方法的優(yōu)缺點，雖然反滲透法不具有選擇性，但因為鉛離子大小遠大于無機鹽離子，所以也可以去除一部分的鉛離子，而離子交換法卻不能有效經(jīng)濟地除去水中的無機鹽離子，所以我們可知反滲透法出水符合所需純水的要求，而且更加經(jīng)濟有效。因此三級處理中我們選擇反滲透法。2.3具體處理流程設(shè)計沉淀池直接過濾池 冷卻廢水沉淀池直接過濾池含鉛廢水 中和劑沉淀劑 混凝劑微絮凝管道均化池反應(yīng)池 微絮凝管道均化池反應(yīng)池 回流機械脫水濃縮池機械脫水濃縮池 泵房1清水池積水池 泵房1清水池積水池 50％消毒 50％深度處理泵房2深度處理器純水罐泵房2深度處理器純水罐 水流線 污泥線 回流線 圖2-1蓄電池廠廢水處理流程圖第三章構(gòu)筑物設(shè)計及計算3.1設(shè)計原則3.1.1設(shè)計依據(jù)(1)畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書(2)《污水綜合排放標準》GB8978-1996；(3)《室外排水設(shè)計規(guī)范》GBJ14-87（1997年版）；(4)其他有關(guān)設(shè)計規(guī)范。3.1.2設(shè)計原則(1)本方案設(shè)計保證出水達到處理要求的前提下，盡量做到節(jié)省投資，充分發(fā)揮廢水處理工程的社會效益、經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。(2)所采用的工藝,具有合理性又具有先進性,保證運行管理簡便靈活。(3)盡可能采用最新節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，降低廢水處理造價、減少運行成本。(4)廢水處理站總圖布置要求緊湊合理，盡可能減少占地面積。(5)設(shè)計選用合適的自動化技術(shù)及監(jiān)測儀表，提高污水處理站運行管理水平。3.2均化池3.2.1一般說明廢水的水量和水質(zhì)并不總是均勻恒定的，往往隨時間變化，蓄電池廢水也是這樣。水質(zhì)和水量的變化使得處理設(shè)備不能在最佳的工藝條件下運行，嚴重時甚至使設(shè)備無法工作，為此需要設(shè)置調(diào)節(jié)池，進行水量調(diào)節(jié)和水質(zhì)均化。水量調(diào)節(jié)的特點是變水位調(diào)節(jié)，需要一定的時間，即要有足夠的調(diào)節(jié)池容積。池容的確定可根據(jù)水量歷時變化圖通過圖解法求得，實際中多根據(jù)經(jīng)驗確定。水質(zhì)均化的特點是恒水位調(diào)節(jié)，主要是均化濃度，要求盡量完全混合?；旌戏绞接兴醚h(huán)、空氣攪拌、異程混合等。水量調(diào)節(jié)和水質(zhì)均化合建于一體的構(gòu)筑物稱為均化池。3.2.2主要設(shè)計參數(shù)均化池設(shè)計主要是確定調(diào)節(jié)池的有效容積。有效容積要求大于一個變化周期內(nèi)累計的廢水量。因為本次設(shè)計沒有水量水質(zhì)的逐時累計變化資料，所以要根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗確定池容，常用停留時間（HRT）表示。停留時間是均化池有效容積與處理水量的比值。即SKIPIF1<0一般情況下，常用停留時間是根據(jù)廢水濃度和流量的變化來計算的，尤其是處理量較大的生活廢水，但是因為本工程處理里的廢水為水量較小的工業(yè)廢水，在沒有確切廢水濃度和流量的變化數(shù)據(jù)時，一般情況下可以認為常用停留時間近似與一個工作周期[8h]，本次設(shè)計HRT采用6h。廢水排放按每天24個小時連續(xù)運行，其密度約為1.1×103㎏/m3。3.2.3工藝尺寸根據(jù)上面已知調(diào)節(jié)可以得出水流量為：Q=162t/d=6.75t/h=6.14m3/h＝0.0017m3/sQ=162t/d為平均水流量為了符合實際水流變化可以按照最大流量計算得Qmax=Q×120%=194.4t/d=176.73m3/d=7.4m3/h＝0.002m3/s均化池有效容積為：SKIPIF1<0m3均化池的水深一般為1.5～2m，因為調(diào)節(jié)池比較小，水深太大一方面要增加投資，另一方面會使池子比例不協(xié)調(diào)，所以選擇池深為1.5mSKIPIF1<0取池寬為3.6m，長為6m，縱向隔板間距1.8m超高0均化池總尺寸L×B×H=6000㎜×3600㎜×1800㎜分格數(shù)2沉渣斗坡度55○3.2.4工藝設(shè)備因為流入廢水的PH在2～3之間，所以具有很強的腐蝕性，所以設(shè)施土建應(yīng)必須要為混凝土，而且對混凝土表面也需要進行防腐處理，以避免水的滲漏和延長構(gòu)筑物的使用壽命。目前常用的混凝土防水材料可分為卷材與涂膜兩種。防水卷材有：瀝青防水卷材，高聚物瀝青防水卷材，合成防水卷材。涂膜型防水涂料有：在常溫下無固定形態(tài)的粘稠狀高分子合成材料，經(jīng)涂布后，通過溶劑的揮發(fā)或固化反應(yīng)，在基層表面形成堅韌的防水膜。涂膜型防水涂料有合成高分子防水涂料、高聚物改性瀝青防水涂料、瀝青基防水涂料。聚合物膠乳與水泥協(xié)同作用為成膜物質(zhì)，防水膜的耐老化性能好、機械性能優(yōu)良，具有透氣性好、環(huán)保安全、施工便利等優(yōu)點。因此本次設(shè)計采用涂膜型防水涂料進行防滲漏和防腐。3.3反應(yīng)池3.3.1一般說明反應(yīng)池中根據(jù)化學反應(yīng)的不同需要加入不同各種藥劑，以實現(xiàn)pH調(diào)節(jié)，使溶解在水中的鉛離子反應(yīng)生成沉淀等過程。為了促進反應(yīng)物的充分接觸反應(yīng)，反應(yīng)池通常設(shè)置混合設(shè)備，根據(jù)[表1]可知反應(yīng)生成的鉛化合物以及原來水中不溶的鉛化合物容易過濾。因為廢水水量小，所以反應(yīng)池多采用單池間歇運行。反應(yīng)設(shè)備可以根據(jù)攪拌方式分為：水力攪拌反應(yīng)池（平流隔板式【大水量】、豎流隔板式【大水量】、回轉(zhuǎn)隔板式【大水量】和渦流式【小水量，池深施工復(fù)雜】）和機械攪拌反應(yīng)池【大小均可，反應(yīng)效果好，水頭損失少】。因為本次處理水量小，因此我們選擇機械攪拌反應(yīng)池。3.3.2主要設(shè)計參數(shù)中和反應(yīng)(出口設(shè)PH儀PH≈9)混合時間t1=20s(10～30s)投藥比1：2（摩爾比Ca(OH)2：H=1：2）沉淀反應(yīng)pH8.5～9.5HRTt2=30min（20～30min）投藥比1：1（摩爾比Na2S：Pb2+=1：1）3.3.3工藝尺寸反應(yīng)池面積A反應(yīng)池較小，所以池子只設(shè)置為兩格，兩臺攪拌機，有效尺寸為SKIPIF1<0m3SKIPIF1<0㎡SKIPIF1<0m式中A反應(yīng)池面積，㎡；V反應(yīng)池有效容積，m3；H有效水深，m；中間隔墻厚度0.1m超高0.3m反應(yīng)池總尺寸2×（L×B×H）=2×（1200㎜×1200㎜×1800㎜）3.3.4工藝設(shè)備攪拌設(shè)備設(shè)計葉輪直徑及槳板尺寸葉輪外緣距池壁距離取0.2m，葉輪直徑為D=1.2-2×0.2=0.8m每根旋轉(zhuǎn)軸上安裝8塊槳板。槳板長度取l=0.5m，寬度取b=0.04m第一格攪拌機按每立方米池容輸入功率20W計算。所需功率NSKIPIF1<0W攪拌器機械總效率η1＝0.75；攪拌機傳送功率η2＝0.8；則攪拌軸所需電動機功率SKIPIF1<0W第二格攪拌機按每立方米池容輸入功率10W計算。所需功率NSKIPIF1<0W攪拌器機械總效率η1＝0.75；攪拌機傳送功率η2＝0.8；則攪拌軸所需電動機功率SKIPIF1<0W因為流入廢水的PH在2～3間，所以具有很強的腐蝕性，所以設(shè)施土建應(yīng)必須要為混凝土。機械攪拌的入水部分為耐腐塑料。攪拌機槳板面積為水流截面的10％～20％。3.4沉淀池3.4.1一般說明利用重力沉降原理，使混合反應(yīng)過程中生成的難溶物與水分離。達到凈化水的目的。含鉛廢水中固液分離一般采用沉淀池（沉淀池有平流式【適用于地下水位高，地質(zhì)條件差的地區(qū)】、豎流式、幅流式【適用于大中】），豎流式具有占地面積小，排泥方便，運行管理簡單等優(yōu)點，在處理量小的工業(yè)廢水處理中得到廣泛的應(yīng)用。3.4.2一般說明沉淀時間t=1.2h（1～2h）中心管內(nèi)流速v0＝0.01m/s（不大于0.03m/s上升流速v=0.5㎜/s（去除最小顆粒的沉速0.5～1.0㎜/s，因為本次水量小且要求去除率高，所以選擇0.5㎜/s）反射板直徑為喇叭口的1.3倍反射板表面與水平面的傾角為17○3.4.3工藝尺寸[1]中心管面積和直徑設(shè)v0＝0.01mSKIPIF1<0㎡SKIPIF1<0m式中A1中心管有效面積Qmax每池最大設(shè)計流量v0中心管內(nèi)流速d中心管有效直徑[2]中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度，SKIPIF1<0m式中h3中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度v1廢水從間隙流出的速度一般小于0.02m/s（0.00d1喇叭口直徑d1＝1.35d＝0.675m取h3=0.2[3]沉淀池有效斷面面積設(shè)表面負荷為q＝1.8m3/㎡·h(q＝有效高度/沉淀時間=2.16m/1.2h=1.8m3/㎡·h)SKIPIF1<0㎡式中A2沉淀池有效斷面面積[4]沉淀池總面積和池徑SKIPIF1<0㎡SKIPIF1<0m式中A沉淀池總面積D沉淀池池徑[5]沉淀池有效高度（中心管高度）SKIPIF1<0㎜=2.16m≈2.2m式中v上升流速0.5～1㎜/s3h2=6.6m﹥2.3m(D)，符合要求。t沉淀時間1.2h（1～2h）[6]校核集水槽出水堰負荷集水槽每米出水負荷為：SKIPIF1<0(L/s)﹤2.9(L/s)【初沉池出水堰最大負荷不宜大于2.9(L/s·m)】[7]污泥斗高度及污泥斗容積設(shè)圓錐體下底直徑為0.14m則SKIPIF1<0mSKIPIF1<0m3式中h5污泥斗高度V污泥斗容積R污泥斗上部半徑r污泥斗下部半徑P污泥斗傾角55○（一般圓斗在45○～60○）3.5微絮凝池3.5.1一般說明經(jīng)過二級處理的水中還存在各種各樣的雜質(zhì)不能直接用于回用,因此需要進一步的反應(yīng)，微絮凝池生成的絮凝團不能太大，以免破碎影響下一步過濾的效果。本階段進水水質(zhì)、水量平穩(wěn)。3.5.2主要設(shè)計參數(shù)pH8.5～9.5HRTt=10min(10-20min)進口流速u=0.2m/s3.5.3工藝尺寸微絮凝池容積SKIPIF1<0m3SKIPIF1<0㎡SKIPIF1<0m設(shè)寬度b=0.08mSKIPIF1<0m微絮凝池采用往復(fù)式隔板池，設(shè)L=8m，所以整個微絮凝池就有SKIPIF1<0SKIPIF1<0m鋼格板厚度3㎜SKIPIF1<0㎜SKIPIF1<0m超高0.3m微絮凝池總尺寸L×B×H=8000㎜×1325㎜×425㎜3.6直接過濾池3.6.1一般說明此階段的水已經(jīng)為二級處理出水，所以可以采用雙層濾料濾床。雙層濾料濾床與氣水反沖洗聯(lián)合使用。進行反沖洗的水來自于已經(jīng)處理好的清水池的水。3.6.2主要設(shè)計參數(shù)濾速u=10m/h（10～14m/h）濾池實際工作時間t=24h（因為本設(shè)計處理水量小，而且經(jīng)過二級處理后，所含雜質(zhì)已經(jīng)很少，平均每天用于反沖洗和停留的時間很短暫，其所用時間可以忽略不計）3.6.3工藝尺寸濾池面積及尺寸SKIPIF1<0㎡設(shè)計濾池長寬比L/B＝1，濾池尺寸為L=B=0.86m≈0.9m濾池總高承托層高度：H10.3m濾料層高度：H20.7m濾料上水深：H31m超高：H40.3m濾板高度：H50.12m底部配水室高度：H60.1m濾池總高：SKIPIF1<0m直接過濾池總尺寸L×B×H=900㎜×900㎜×2520㎜3.6.4工藝設(shè)備[1]濾料選擇表3—1類別濾料組成濾速(m·h-1)強制濾速(m·h-1)粒徑/mm不均勻系數(shù)厚度/mm雙層濾料無煙煤dmax=1.8dmin=0.8<2.03001014磁鐵礦dmax=1.2dmin=0.5<2.04001014下層（磁鐵礦濾料本身對水中的鉛具有很好的吸附性能，所以選擇它作為直接過濾池的下層可以加強進化的效果。）墊層礫石濾料[2]反沖洗水泵揚程ha、管式大阻力配水系統(tǒng)水頭損失SKIPIF1<0m孔口流量系數(shù)μ=0.68配水系統(tǒng)開孔比a=0.25%沖洗強度q=15L/(s?m2)(12-15L/(s?m2))b、經(jīng)承托層水頭損失SKIPIF1<0mc、濾料層水頭損失及富余水頭為h3=1.8md、清水池高度h4=1.8mh=濾池高度+清水池高度+管道、濾層水頭損失SKIPIF1<0m選擇反沖洗泵型號CQB20-15-105、流量0.8m3/h、揚程12.5m、配用功率0.37KW。3.7清水池3.7.1一般說明蓄存回用過濾后的水，用于將處理后的水回用于生產(chǎn)，用于冷卻，清洗等，當清水池中水的鉛的含量達不到排放要求時，用泵打回調(diào)節(jié)池重新處理。3.7.2主要設(shè)計參數(shù)HRTt=6h池深H=1.5m3.7.3工藝尺寸SKIPIF1<045m3SKIPIF1<0㎡L×B=6m×5m超高0清水池總尺寸L×B×H=6000㎜×5000㎜×1800㎜3.7.4工藝設(shè)備清水池中設(shè)有兩臺泵[一用一備]，作用其一是在水質(zhì)不滿足處理要求時，泵回均化池，其二是泵到需要的地方進行回用和泵到清水池進行進一步處理。型號CQF40-32-85，流量6.3m3/h、揚程8m，配用功率0.55KW，轉(zhuǎn)速2900r/min。3.8純水池3.8.1一般說明蓄存經(jīng)過深度處理的純水，用來配制酸溶液。經(jīng)過深度處理而得的純水在保存和輸送時都要保證其不受污染。3.8.2主要設(shè)計參數(shù)HRTt=6h池深h=1.5m3.8.3工藝尺寸SKIPIF1<0m3H=1.5mD=4.4m超高0.3m凈尺寸Φ4400㎜×1800㎜3.8.4工藝設(shè)備塑料磁力水泵具有密封和不污染純水的優(yōu)點。型號CQF40-32-85，流量6.3m3/h，功率0.55kw,效率48%3.9反滲透儀3.9.1一般說明反滲透裝置有許多種類，例如板框式【費用大，易形成濃度極化，設(shè)備費用大，占地大】，管式，卷式以及中空纖維式。3.9.2主要設(shè)計參數(shù)處理水量SKIPIF1<0m3/d3.9.3工藝設(shè)備MW卷式膜元件型號BDX4040N-40、產(chǎn)水量8.4m3/d、標準脫鹽35-45%、有效膜面積7(m2)、操作壓力100psi=0.69MPa≈6.9大氣壓國家海洋局杭州水處理技術(shù)研究開發(fā)中心。高壓水泵設(shè)備DP-125電壓24VDC、最大流量0.26L/min(1.0LPM)、功率10W、最高壓力0.86MPa。兩個流量計，一進水口，另一出水口。3.10加藥設(shè)備3.10.1石灰中和反應(yīng)pH值由2～9SKIPIF1<0（g/L）SKIPIF1<0㎏/d濃度η=10％密度ρ=1000g/m3的Ca(OH)2溶液體積SKIPIF1<0m3/d加藥罐有效容積按2d需用Ca(OH)2量計，即SKIPIF1<0m3凈尺寸Φ1600㎜×1500㎜（本反應(yīng)分兩步，一中和反應(yīng)把PH調(diào)為7，二繼續(xù)加入藥劑把PH調(diào)為9，所以計算也相應(yīng)分為兩步。一PH中和到7，這個階段中加入的Ca(OH)2完全反應(yīng)SKIPIF1<0g/L每升廢水中投放純Ca(OH)20.37g；二PH變?yōu)?，因為適合絮凝反應(yīng)的PH為9.SKIPIF1<0g/LCa(OH)2微溶100g只溶解0.165g）。3.10.2Na2S沉淀反應(yīng)p(Pb)=15.4mg/L＝15.4g/m3Q=176.73m3/dSKIPIF1<0㎏/d投藥比1：1（摩爾比）SKIPIF1<0㎏/d濃度η=10％密度ρ=1000g/m3的Na2S溶液體積SKIPIF1<0m3/d加藥罐有效容積按5d需用Na2S量計，即SKIPIF1<0m3凈尺寸Φ600㎜×400㎜3.10.3絮凝反應(yīng)絮凝劑選用PAC（聚合氯化鋁），設(shè)計最大投藥量為2mg/L，PAC濃度0.5%,3d配1次，則PAC加藥罐有效容積為SKIPIF1<0m3凈尺寸Φ700㎜×700㎜所需藥液量小，加藥罐設(shè)置兩個，兼做溶藥罐，一個配藥，一個溶藥，交替使用。溶解配藥時，PAC粉料水解時間為24h。3.10.4溶藥罐為廢水處理系統(tǒng)配制酸，堿，鹽藥液時共同使用。[1]有效容積以Ca(OH)2藥罐有效容積的0.25倍計算溶藥罐有效容積，即SKIPIF1<0m3凈尺寸Φ1000㎜×1000㎜[2]攪拌裝置按每立方米池容輸入功率20W計算。所需功率NSKIPIF1<0W攪拌器機械總效率η1＝0.75；攪拌機傳送功率η2＝0.8；則攪拌軸所需電動機功率SKIPIF1<0kW3.11濃縮池3.11.1一般說明收集各段產(chǎn)生的污泥，并且把他們進行濃縮，降低含水量，然后在通過污泥泵傳送給機械脫水設(shè)備進行進一步的脫水。3.11.2主要設(shè)計參數(shù)污泥主要來自于初沉池的三種物質(zhì)m(Ca(OH)2)＝104.6㎏/dm(Na2S)＝1.3㎏/dm(Pb)＝2.7㎏/dSKIPIF1<0污泥固體相對密度ρ=1.4×103㎏/m3SKIPIF1<0m3/d污泥的含水率一般為η=97%,SKIPIF1<0m3/d因為污泥量很少，所以我們可以設(shè)計三天一次處理的濃縮池SKIPIF1<0L=3mB=2mH=1.7m超高0.3m濃縮池總尺寸L×B×H=3000㎜×2000㎜×2000㎜3.11.3工藝設(shè)備污泥泵需要與脫水設(shè)備的處理能力相配，所以其流量選擇2~3m3/h。螺旋泵25WG流量3m3/h，揚程11.5m，功率0.36KW，效率26%。3.12污泥脫水設(shè)備3.12.1一般說明進一步脫去污泥中的水，使污泥體積變小，有利于后續(xù)處理。3.12.2工藝設(shè)備YTDY型帶式壓濾機亞同環(huán)保有限公司型號DY600處理能力1.5-2.5m3/h功率0.75KW。因為產(chǎn)泥量少，壓濾機是間歇時使用。對壓濾機進行沖洗的沖洗泵CQB40-25-200流量6.3m3/h，揚程50m，功率4.0KW，效率25%。3.13高程計算3.13.1一般說明水頭損失包括[1]污水流經(jīng)各處理構(gòu)筑物的水頭損失，主要產(chǎn)生在進口和出口處以及水頭跌落值。[2]流經(jīng)構(gòu)筑物的水頭損失。[3]污水經(jīng)計量設(shè)備時產(chǎn)生的水頭損失。因為本次設(shè)計傳輸采用的水管均為塑料管道，在流速比較小，管道比較短，摩擦比較小的情況下，運輸管道的水力損失可以忽略不計。3.13.2計算過程各點高程計算過程表表3-2各點高程計算過程高程/m地面水位0.000均化池進水水位1.500均化池集水槽自由跌水0.1m1.400水自流到反應(yīng)池水位1.200沉淀池水面水位1.000沉淀池出水水位沉淀池內(nèi)水力損失0.4m集水槽自由跌水0.1m0.500微絮凝池進水水位0.125微絮凝池出水水位沿程損失=L?i=123SKIPIF1<00.003=0.369m-0.244直接過濾池進水水位1.260直接過濾池出水水位直接過濾池內(nèi)水力損失=0.5m0.760水泵抽水到清水池水位1.500高壓水泵抽水到反滲透設(shè)備純水罐水位1.500注：L-長度i-坡度第四章機械設(shè)備表蓄電池廠水污染治理工程設(shè)計主要機械設(shè)備表表4—1構(gòu)筑物名稱序號設(shè)備名稱規(guī)格與型號主要性能參數(shù)數(shù)量電機功率備注揚程m流量m3/h反應(yīng)池1電動機1YYC60-PU2--130W-2電動機2YYC80-BU2--160W-3污泥泵25WG311.510.36KW-4污水泵50PWF18101Y112M-44-5PH儀pH296--2-二用一備沉淀池6污泥泵25WG311.510.36KW-直接過濾池7反沖洗泵CQB20-15-10512.50.810.37KW揚程≥8.5m8清水泵CQF40-32-858.06.310.55KW-清水池9清水泵CQF40-32-858.06.320.55KW一用一備反滲透儀10膜組件BDX8040N-40--11-0.69MPa11高壓泵DP-125870.0156110W0.86MPa12流量計MQ-311型超聲波--2--13壓力計604G11--2-0.69MPa14壓力開關(guān)6900GE16--2-0.69MPa純水池15磁力泵CQF32-20-755.03.220.37KW一用一備加藥設(shè)備16電動機YYC60-PU2--230W-17液位計貝加BACACSONIC111基本型--5-四用一備18PH儀pH296--1--19溫度計SS型數(shù)字溫度計--3-二用一備20加藥泵50PWF型污水泵18102--濃縮池21污泥泵25WG11.5310.36KW2-3m3/h污泥處理系統(tǒng)22機械脫水器DY600--10.75KW-23沖洗泵CQB40-25-200506.314.0KW揚程≥50m第五章土建、電氣及自控設(shè)計5.1土建設(shè)計5.1.1工程地質(zhì)本方案設(shè)計地耐力按80kPa考慮。5.1.2建筑設(shè)計建筑設(shè)計標準：(1)耐火等級。本工程各項建筑物均按二級耐火等級設(shè)計。(2)采光通風。本工程為地上構(gòu)筑物，采光用自然光和人工照明相結(jié)合，通風采用換氣扇。(3)建筑裝修。按《城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設(shè)備