小型電鍍廠廢水處理工程

編號：時間：2021年x月x日書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟頁碼：第頁引言電鍍是世界三大污染行業(yè)之一，隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)的迅速發(fā)展，我國的電鍍污染問題日趨嚴重。小型電鍍廠往往是區(qū)屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),這些電鍍廠廢水水量都較少,一般日排放量只有幾十噸,其污染因子也較少，多數(shù)為含鉻、鋅酸性廢水，但其危害很大，治理勢在必行。這些企業(yè)多數(shù)位于市郊,其技術(shù)和經(jīng)濟力量薄弱.對于廢水的治理要求是工藝簡單，便于掌握和正常運行，而且投資和運行費用當(dāng)然也要較低。本設(shè)計就是根據(jù)上述特點，選擇有效的處理方法和流程，處理后的水完全達到國家的排放標準。1電鍍廢水概論1.1電鍍污染現(xiàn)狀電鍍行業(yè)是通用性強、使用面廣、跨行業(yè)、跨部門的重要加工工業(yè)和工藝性生產(chǎn)技術(shù)。電鍍可以改變金屬或非金屬制品的表面屬性，如抗腐蝕性、外觀裝飾性、導(dǎo)電性、耐磨性、可焊性等，廣泛應(yīng)用于機械制造工業(yè)、輕工業(yè)、電子電氣工業(yè)等，某些特殊功能鍍層，還能滿足國防尖端技術(shù)產(chǎn)品的需要。由于電鍍行業(yè)使用了大量的強酸、強堿、重金屬溶液，甚至包括鎘、氰化物、鉻酐等有毒有害化學(xué)品，在工藝過程中排放了污染環(huán)境和危害人類健康的廢水、廢氣和廢渣，已成為一個重污染行業(yè)。就我國電鍍廢水而言,據(jù)不完全統(tǒng)計,全國電鍍廠點約1萬家,職工約有40萬人,每年排出的電鍍廢水約40億m3[1]。1999年,全國工業(yè)和城市生活廢水排放總量為401億m3,其中工業(yè)廢水排放量197億m3[4]。由此可見,電鍍廢水的排放量約占廢水總排放量的10%,占工業(yè)廢水排放量的20%。電鍍廢水不僅量大,而且對環(huán)境造成的污染也嚴重,因為電鍍廢水中不僅含有氰化物等劇毒成分,而且含有Cr、Zn、Cu、Ni等自然界不能降解的重金屬離子。除了少部分國有大型企業(yè)、三資企業(yè)及新建的正規(guī)專業(yè)電鍍廠擁有國際先進水平的工藝設(shè)施，大多數(shù)中小型企業(yè)仍然使用簡陋而陳舊的設(shè)備，操作方式以手工操作為主。我國電鍍行業(yè)存在的主要問題是：（1）廠點多、規(guī)模小，專業(yè)化程度低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)電鍍企業(yè)的迅速發(fā)展，使電鍍廠（點）向市郊和農(nóng)村擴散，給污染控制與環(huán)境管理帶來了很多的困難，電鍍污染問題日趨嚴重。（2）裝備水平低。表現(xiàn)在一方面缺少機械裝備，以手工操作為主；另一方面是技術(shù)裝備水平不高，自動化程度低、可靠性差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。（3）管理水平較低，經(jīng)濟效益較差。（4）電鍍污染治理水平低，有效治理率低。雖然企業(yè)都建立了污水處理設(shè)施，但仍有少部分企業(yè)的設(shè)施未能正常運轉(zhuǎn)。生產(chǎn)廢氣一般都有排風(fēng)裝置，但大部分企業(yè)未對廢氣進行凈化處理。固體廢物和危險廢物的管理尚未走入正規(guī)軌道。電鍍生產(chǎn)過程中排放大量的有毒有害物質(zhì)，對環(huán)境造成的污染及危害越來越為人們所認識。（5）經(jīng)營粗放，原材料利用率低。經(jīng)對運行較正常的汽車、摩托車行業(yè)電鍍線調(diào)查表明，鍍硬鉻的鉻酐利用率為38%，而裝飾性鉻的鉻酐利用率僅為10%（國外平均為24%）。由此可見，一大部分甚至絕大部分寶貴的原材料流失并變成了污染物。在清潔生產(chǎn)審計中調(diào)查的10條電鍍加工線中，平均用水量為0.82t/m2，是國外的10倍。近年來，國內(nèi)許多電鍍企業(yè)從實際出發(fā)，積極開發(fā)和推廣低濃度、低污染的電鍍工藝、逆流清洗工藝，發(fā)展電鍍槽（廢）液的凈化與回收技術(shù)，消除和減少污染。不少企業(yè)還根據(jù)國家和地方的規(guī)定要求，結(jié)合企業(yè)自身條件和發(fā)展規(guī)劃，制定電鍍污染物的排放指標、鍍件漂洗用水定額、漂洗水水質(zhì)標準等規(guī)定和相應(yīng)的技術(shù)措施，并納入企業(yè)的生產(chǎn)計劃管理，建立污染治理檔案，定期檢查與考核，以控制電鍍“三廢”對環(huán)境的污染。1.2電鍍廢水的危害性電鍍廢水就其總量來說，比造紙、印染、化工、農(nóng)藥等的水量小，污染面窄。但由于電鍍廠點分布廣，廢水中所含高毒物質(zhì)的種類多，其危害性是很大的。未經(jīng)處理達標的電鍍廢水排入河道、池塘，滲入地下，不但會危害環(huán)境，而且會污染飲用水和工業(yè)用水[2]。1.2.1含鉻廢水的危害由于鍍鋅在整個電鍍業(yè)中約占一半，而鍍鋅的鈍化絕大部分采用鉻酸鹽，因而鈍化產(chǎn)生的含鉻廢水量很大，鍍鉻也是電鍍中的一個主要鍍種，其廢水量也不少。在銅件酸洗、鍍銅層的退除、鋁件鈍化、鋁件電化學(xué)拋光、鋁件氧化后的鈍化等作業(yè)中也廣泛使用鉻酸鹽。因此，含鉻廢水是電鍍中的主要廢水來源之一。金屬鉻幾乎是無毒的。二價鉻的化合物，一般認為是無毒的。其余的鉻化合物，當(dāng)濃度過高時，都不同程度地具有毒性。六價鉻對人體的危害，因進入途徑不同，中毒表現(xiàn)也不同。（1）對人體皮膚的損害六價鉻化合物對皮膚有刺激和過敏作用。在接觸鉻酸鹽、鉻酸霧的部位，如手、腕、前臂、頸部等處可能出現(xiàn)皮炎。六價鉻經(jīng)過切口和擦傷處進入皮膚，會因腐蝕作用而引起鉻潰瘍（又稱鉻瘡）。（2）對呼吸系統(tǒng)的損害六價鉻對呼吸系統(tǒng)的損害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。（3）對內(nèi)臟的損害六價鉻經(jīng)消化道侵入，會造成味覺和嗅覺減退，以至消失。劑量小時也會腐蝕內(nèi)臟；引起腸胃功能降低，出現(xiàn)胃痛，甚至腸胃道潰瘍，對肝臟還可能造成不良影響[3]。三價鉻是生物所必需的微量元素。通過動物試驗發(fā)現(xiàn)三價鉻有激活胰島素的作用，還可以增加對葡萄糖的利用。國外有人認為三價鉻和鋁一樣，基本上不顯示毒性。三價鉻不易被消化道吸收，在皮膚表層與蛋白質(zhì)結(jié)合，三價鉻在動物體內(nèi)的肝、腎、脾和血中不易積累，而在肺內(nèi)存留量較多，因而對肺有一定損害。與六價鉻相比，三價鉻的毒性僅為六價鉻的百分之一。也有報道，三價鉻對魚的毒性比六價鉻還大，例如對鮭魚的起始致死濃度，三價鉻（硫酸鉻）為1.2mg/l，六價鉻（重鉻酸鉀）為5.2mg/l。然而對家兔和狗的實驗，發(fā)現(xiàn)六價鉻的毒性較大。在對含鉻廢水的處理中，由于三價鉻的氫氧化物溶度積較小，易于沉淀除去，因此多數(shù)處理方法中，均將六價鉻還原為三價鉻再除去。1.2.2含鋅廢水的危害鋅是人體必需的微量元素之一，正常人每天從食物中攝取鋅10~15mg。肝是鋅的儲存地，鋅與肝內(nèi)蛋白結(jié)合成鋅硫蛋白，供給肌體生理反應(yīng)時所必需的鋅。人體缺鋅會出現(xiàn)不少不良癥狀，誤食可溶性鋅鹽對消化道黏膜有腐蝕作用。過量的鋅會引起急性腸胃炎癥狀，如惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉，偶爾腹部絞痛，同時伴有頭暈、周身乏力。誤食氯化鋅會引起腹膜炎，導(dǎo)致休克而死亡。1.3我國治理電鍍廢水的發(fā)展歷程電鍍廢水中含有鉻鋅、銅、鎘，鉛、鎳等重金屬離子以及酸、堿氰化物等具有很大毒性的雜物[5]。有的還屬于致癌和致畸變的劇毒物質(zhì)．因此必須認真地加以處理．以免對人們造成危害。20世紀50年代末是我國電鍍廢水治理的起步階段．60年代至70年代中期才開始引起重視．但仍處于單純的控制排放階段。70年代中期至80年代初，大多數(shù)電鍍廢水都已有了比較有效的處理，離子交換、薄膜蒸發(fā)濃縮等工藝在全國范圍內(nèi)推廣使用，反滲透、電滲析等工藝已進入工業(yè)化使用階段，廢水中貴重物質(zhì)的回收和水的回收利用技術(shù)也有了很大進展。80年代至90年代開始研究從根本上控制污染的技術(shù)，綜合防治研究取得了可喜的成果。上世紀90年代至今．電鍍廢水治理由工藝改革、回收利用和閉路循環(huán)進一步向綜合防治方向發(fā)展．多元化組合處理同自動控制相結(jié)合的資源回用技術(shù)成為電鍍廢水治理的發(fā)展主流。2設(shè)計背景2.1項目概況和意義小型電鍍廠往往是區(qū)屬的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè),這些電鍍廠廢水水量都較少,一般日排放量只有幾十噸,其污染因子也較少,多數(shù)為含鉻、鋅酸性廢水，但其危害很大,治理勢在必行。這些企業(yè)多數(shù)位于市郊,其技術(shù)和經(jīng)濟力量薄弱.對于廢水的治理要求是工藝簡單,便于掌握和正常運行,而且投資和運行費用當(dāng)然也要較低。本設(shè)計就是根據(jù)上述特點，選擇有效地處理方法和流程。處理后的水完全達到國家的排放標準。2.2設(shè)計條件1設(shè)計水量每天處理水量50m3，設(shè)計的廢水水質(zhì)情況如下表。表1-1電鍍廢水水質(zhì)情況項目pH總Cr(mg/L)Cr6+(mg/L)Zn(mg/L)SS(mg/L)含量4.0201030502設(shè)計水質(zhì)經(jīng)處理后廢水中濃度Cr6+＜0.5mg/L，Zn2+<2mg/L，出水pH值6-9；3水文地質(zhì)資料工程地質(zhì)良好，適于工程建設(shè)，廠區(qū)地形平坦。4氣象資料a.風(fēng)向及風(fēng)速：常風(fēng)向為北風(fēng)，最大風(fēng)速7m/s；b.氣溫：月平均最高氣溫38.3℃，最低氣溫-1.7℃。2.3設(shè)計原則嚴格遵循國家相關(guān)法規(guī)、規(guī)范和標準,確保各項處理水質(zhì)指標達到相應(yīng)的國家排放標準；廢水處理裝置布置緊湊、流暢，盡量減少占地面積，堅持實用和美觀相結(jié)合的總布原則；選擇工藝簡單,采用目前國內(nèi)成熟、實用的處理工藝；盡量通過優(yōu)化設(shè)計降低工程投資及運轉(zhuǎn)費用，努力實現(xiàn)技術(shù)先進與企業(yè)財力相適應(yīng)。3電鍍廢水處理方法比較3.1化學(xué)處理法電鍍廢水的化學(xué)處理法是添加化學(xué)試劑后，通過化學(xué)反應(yīng)改變廢水中污染物的物理和化學(xué)性質(zhì)，使其能從廢水中取出并達到國家排放標準的處理方法。在電鍍廢水處理中常用的化學(xué)處理法有氧化（還原）處理法，中和處理法，凝聚沉淀法等，以及把幾種方法組合在一起使用的方法。化學(xué)法處理電鍍廢水在國內(nèi)外均已得到廣泛的應(yīng)用，并有較長的使用歷史。國內(nèi)對化學(xué)處理法有較為成熟的設(shè)計和運行經(jīng)驗。它具有操作方便，試劑來源廣，適用范圍廣，能承受大水量和高能度負荷沖擊。效果穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。缺點是對處理后產(chǎn)生大量污泥的綜合利用還存在一定的問題，因此化學(xué)處理法的發(fā)展受到了一定的限制，此外，如何提高處理后水的重復(fù)利用率和向閉路循環(huán)方向的發(fā)展，有待進一步開發(fā)和研究。3.2離子交換處理法在電鍍廢水處理過程中，離子交換是將廢水中的離子與離子交換樹脂上的離子進行交換而被除去，從而使廢水得到凈化。離子交換樹脂交換吸附飽和后進行再生。再生是利用再生劑中的離子在濃度占絕對優(yōu)勢的情況下，將離子交換樹脂上的離子洗脫下來，使離子交換樹脂恢復(fù)其交換能力。電鍍含鉻廢水由于電鍍工藝的不同，廢水中的六價鉻濃度不同，其他金屬離子和各種陰離子等的成分和含量也有所不同。廢水中的六價鉻，在接近中性條件下主要以CrO42－存在，而在酸性條件下主要以Cr2O72－存在。由于廢水中六價鉻是以陰離子狀態(tài)存在，因此，可用OH型陰離子交換樹脂除去，OH型樹脂交換吸附飽和失效后，可用氫氧化鈉溶液再生，恢復(fù)其交換能力。廢水中的其他金屬離子，如Ni2+、Ca2+、Cu2＋、Cr3＋等（Mn+）可用H型陽離子交換樹脂除去，H型樹脂交換吸附失效后，可用鹽酸（或鹽酸）再生，恢復(fù)其交換能力。鍍鋅廢水處理中，可選用強酸陽離子（R－SO3Na）或弱酸陰離子(R－COONa)，硫酸銅鍍銅廢水可選用弱酸陰離子(R－COONa)。用Na型強酸陽離子交換樹脂處理電鍍廢水時，廢水中的陽離子與樹脂上的Na離子進行交換，樹脂飽和后用硫酸鈉再生，當(dāng)采用Na型弱酸陽離子交換樹脂時，再生用硫酸，并用氫氧化鈉轉(zhuǎn)型。離子交換法從本質(zhì)上講是一種濃縮方法。離子交換前廢水的離子濃度(單位為mg/L)一般為幾十至幾百，而吸附飽和后樹脂再生洗脫液的離子濃度被濃縮到幾萬，再生液的體積一般占處理水體積的10%~15%。因此采用離子交換法處理重金屬廢水時，必須事先考慮再生液的處理問題。離子交換法的優(yōu)點是，選擇性高，可以去除用其它方法難于分離的金屬離子，可以從含多種金屬離子的廢水中選擇性的回收貴重金屬;既可去除廢水中的金屬陽離子，也可以去除陰離子，可以使廢水凈化到較高的純度。這種方法的缺點是，離子交換樹脂價格較高，樹脂再生是需要酸、堿和食鹽等環(huán)境。運行費用較高，再生液需要進一步處理。因此，離子交換在較大規(guī)模的廢水處理工程中較少采用。3.3電解法電解法處理電鍍廢水也屬于化學(xué)處理法的范疇，它主要是使廢水中的有害物質(zhì)通過電解過程在陰，陽兩級上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)；或利用電極氧化和還原產(chǎn)物與廢水中的有害物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成不溶于水的沉淀物，然后分離去除，電鍍含鉻廢水的電解處理就是屬于這種類型；或通過電解反應(yīng)回收金屬，如從電鍍含銀，銅等廢水中回收金屬就是一例。國內(nèi)在20世紀60年代初就開始試驗研究，用電解法處理電鍍含鉻廢水。20世紀70年代起在全國興起，并在實踐中不斷得到改進，從原來的坐式迂回式改進為不易短路的掛式翻騰式，后有改進為節(jié)能的雙極性小極距電解法?，F(xiàn)在又出現(xiàn)了節(jié)約鐵板陽極的不溶性鐵屑的內(nèi)電解法。目前已由定型，系列處理設(shè)備供應(yīng)。優(yōu)點：電解法流程簡單，生產(chǎn)占地少，另外操作也很簡便和電鍍工藝類似。易于被操作工人掌握。而且回收的金屬純度也高，特別是和用于對貴金屬的回收。缺點：電解法耗電多，污泥也多，對于污泥的處理與化學(xué)法一樣難以處置。3.4生物法由于傳統(tǒng)治理方法有成本高、操作復(fù)雜、對于大流量低濃度的有害污染難處理等缺點，經(jīng)過多年的探索和研究，生物治理技術(shù)日益受到人們的重視。生物法能夠較好地處理電鍍綜合廢水，使廢水中的六價鉻、銅、鎳、鋅、鎘、鉛等有害離子得到有效處理，同時形成沉淀，達到國家排放標準，處理方法簡單適用，污泥量少。隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展，采用生物技術(shù)處理電鍍重金屬廢水呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展勢頭，根據(jù)生物去除重金屬離子的機理不同可分為生物絮凝法、生物吸附法、生物化學(xué)法以及植物修復(fù)法。3.5活性炭吸附法活性炭是由木材、煤、果殼等含炭物質(zhì)，在高溫和缺氧的條件下活化制成的。在活性炭的晶格間，形成了各種形狀、大小不同的微孔結(jié)構(gòu)與巨大的比表面積，因而具有很強的吸附性能，可有效的吸附廢水中的有機污染物和金屬離子。活性炭處理電鍍廢水，目前主要用于含鉻、含氰廢水。用活性炭處理含鉻廢水，根據(jù)處理水的條件和要求，一般認為是利用它的吸附作用和還原作用。除此之外，還有沸石吸附、麥飯石吸附法?；钚蕴糠ㄌ幚黼婂儚U水的優(yōu)點：活性炭耐酸、耐堿，在高溫下不易破碎，有穩(wěn)定的化學(xué)性能；節(jié)省用水，清洗零件的廢水用活性炭處理后不排放，可重復(fù)做清洗水；投資省，設(shè)備簡單，占地面積小，可直接在鍍槽旁邊工作，操作維護方便；處理費用低，活性炭來源廣，并可再生反復(fù)使用；不直接產(chǎn)生污泥，不易產(chǎn)生二次污染。盡管有以上優(yōu)點但還是有不足之處，如廢水中污染物容度較高時，活性炭再生比較頻繁；長期反復(fù)使用活性炭處理喊含鉻廢水后，處理后水用來做清洗水時，三價鉻含量會增加，影響噸化膜，以及在洗脫液的利用等方面尚需進一步探索。4處理工藝的確定4.1工藝流程選擇在處理電鍍廢水的諸多工藝中，化學(xué)法應(yīng)用最為普遍，在國外約占90％以上，中國各種電鍍廢水處理工藝的應(yīng)用比例依次為化學(xué)法、離子交換法、電解法；化學(xué)法約占40％，而且化學(xué)法呈上升趨勢并逐漸向發(fā)達國家靠近，離子交換和電解法則呈下降，下降或上升的原因主要在于處理工藝的實用程度。采用化學(xué)法的廢水處理工程投資約占電鍍工程總投資的5％左右，而離子交換、電解法、反滲透法等廢水處理工程投資約占電鍍工程總投資的30％～40％。所以根據(jù)上一章闡述的各個處理方法的優(yōu)缺點及本設(shè)計的實際情況選擇采用化學(xué)法進行連續(xù)處理，同時采用亞硫酸鹽還原法將六價鉻還原為三價鉻。設(shè)計處理流程如下圖所示：含鉻廢水含鉻廢水圖4-1廢水處理工藝流程槽中水槽中水位出水孔沉淀池水位出水進水斜板沉淀池中間水池砂濾器清水池濃縮池板框壓濾調(diào)節(jié)池反應(yīng)池濾液上清液H2SO4NaHSO3NaOHPFS、PAMH2SO4NaOH污泥排放4.2工藝流程說明4.2.1廢水系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)采用連續(xù)處理工藝。廢水經(jīng)過兩次提升，一次提升從調(diào)節(jié)池到中間水池，二次提升從中間水池到清水池。調(diào)節(jié)池中廢水由耐腐蝕泵泵入反應(yīng)池，在反應(yīng)池中以重力流方式流經(jīng)還原槽、中和槽、斜板沉淀池和中間水池，完成六價鉻的還原，三價鉻與鋅離子的絮凝沉淀反應(yīng)。中間水池的水由耐腐蝕泵泵入石英砂過濾器過濾，清水流入清水池，清水池ph值不達標，可以加酸或加堿進行調(diào)節(jié)；如果污染物超標，返回調(diào)節(jié)池重新處理。反應(yīng)過程的控制通過氧化還原電位（ORP）測定儀、在線pH計和液位計實現(xiàn)。4.2.2污泥系統(tǒng)斜板沉淀池中沉積的污泥經(jīng)污泥濃縮池濃縮，再經(jīng)板框壓濾機脫水后打包待用。濃縮和壓濾出水返回調(diào)節(jié)池重新處理。4.2.3藥劑投配系統(tǒng)確定各種溶藥、投藥槽體有效容積、工藝尺寸及相關(guān)工藝設(shè)備。4.3工藝條件控制還原六價鉻必須在酸性條件下進行，當(dāng)pH值為2.0或更低時，反應(yīng)可在5min左右進行完畢；當(dāng)pH值為2.5～3.0時，反應(yīng)時間在20～30min；當(dāng)pH值大于3.0時，反應(yīng)速度非常緩慢。實際生產(chǎn)中，一般控制在2.5～3.0之間，反應(yīng)時間控制在20～30min。亞硫酸鈉與六價鉻的理論投藥比為3﹕1（質(zhì)量比），由于廢水中雜質(zhì)的影響和反應(yīng)動力學(xué)方面的原因，實際投藥量應(yīng)高于理論投藥量，投藥比控制在（4～5）﹕1，投藥比過低會使還原反應(yīng)不充分，出水中六價鉻含量不能達標，投藥比過高時浪費藥劑，增加處理成本，并且容易生成可溶性離子[Cr2（OH）2SO3]2-，難以生成氫氧化鉻沉淀。氫氧化鉻沉淀的最佳pH值為7～8，而氫氧化鋅沉淀的最佳pH值為8～9，故選擇絮凝反應(yīng)的pH值為8，反應(yīng)時間為15～20min。5簡單構(gòu)筑物的設(shè)計計算5.1調(diào)節(jié)池1一般說明電鍍廢水水質(zhì)質(zhì)量有一定的波動，設(shè)置調(diào)節(jié)池使水質(zhì)和水量保持相對的穩(wěn)定，有利于后續(xù)處理單元的有效運行，調(diào)節(jié)池材料采用鋼筋混凝土，內(nèi)外作防腐處理，調(diào)節(jié)池設(shè)事故溢流管。2參數(shù)選取池形方形停留時間HRT=4h3工藝尺寸有效容積V＝Q·HRT=50·4/24=8.33m3有效水深H＝2000mm橫截面積S=V/H=8.33/2.0=4.17m3池長L=2500mm池寬B=S/L=4.17/2.5=1.67m取B=2000mm調(diào)節(jié)池總尺寸長度×寬度×高度=2500mm×2000mm×2000mm4工藝裝備1次提升泵2臺（1用1備），由于廢水呈酸性，應(yīng)選用耐腐蝕泵，具體選型見水力計算部分。5.2反應(yīng)池1一般說明反應(yīng)池內(nèi)進行還原反應(yīng)和絮凝反應(yīng)，在流程上分前后兩格，前一格進行六價鉻的還原反應(yīng)，后一格進行氫氧化物的沉淀生成反應(yīng)，前后兩格用底部開口的隔板隔開，反應(yīng)過程進行機械攪拌，如圖5-1所示。進水出水進水出水A側(cè)視圖B俯視圖圖5-1反應(yīng)池示意圖反應(yīng)池中根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的不同需要加入各種藥劑，以實現(xiàn)pH值調(diào)節(jié)，六價鉻的還原以及氫氧化鉻和氫氧化鋅的生成過程。為了促進反應(yīng)物的充分接觸反應(yīng)，反應(yīng)池應(yīng)設(shè)置混合設(shè)備，由于生成的氫氧化鉻絮體不易沉降，在進入沉淀池之前應(yīng)在反應(yīng)池中投加絮凝劑幫助絮體長大以利于后續(xù)沉淀單元的處理效果。2主要設(shè)計參數(shù)（1）還原反應(yīng)pH值pH=2.5。停留時間HRT＝20min投藥比5﹕1ORP值反應(yīng)過程控制通過氧化還原電位測定儀，ORP值為300mV。攪拌功率20W/m3池容，強度為中等強度，G值為200/s。（2）絮凝反應(yīng)pH值本廢水處理車間主要處理鉻和鋅，沉淀時Cr(OH)3的最佳沉淀pH值為7～8，Zn(OH)2的最佳沉淀pH值為8～9，所以選擇絮凝池pH值為8。停留時間HRT＝20minG值50/s3工藝尺寸反應(yīng)池的有效容積V=Q·t=50·(20+20)/(24·60)=1.39m式中Q——設(shè)計流量，m3/h；t——反應(yīng)時間，h。水深H＝1.0m超高0.5m長L＝2.0m寬B＝1.0m凈尺寸L×B×H＝2000mm×1000mm×1500mm4工藝設(shè)備（1）還原反應(yīng)攪拌裝置按每m3池容輸入功率20W計算，需要輸入的功率N為N=20V/2=20·1.39/2=14W=0.014kW攪拌機機械總效率η1采用0.75，攪拌機傳動效率η2為0.8，則攪拌機所需的電動機功率N'為N'＝N/（η1η2）＝0.014/（0.75·0.8）＝0.023kW槳葉構(gòu)造采用單層平板形，兩葉，長×寬＝0.5m×0.2m，槳葉底端距池底0.25m。（2）絮凝反應(yīng)攪拌裝置按每m3池容輸入功率10W計算，需要輸入的功率N為N=10V/2=10·1.39/2=14W=0.007kW攪拌機機械總效率η1采用0.75，攪拌機傳動效率η2為0.8，則攪拌機所需的電動機功率N'為N'＝N/（η1η2）＝0.007/（0.75·0.8）＝0.012kW漿液構(gòu)造采用平板型，8葉，槳葉上下邊緣分別距水面和池底0.25m。5.3斜板沉淀池1一般說明電鍍廢水處理中固液分離一般采用沉淀池或氣浮池。斜板沉淀池具有沉淀效率高，停留時間短，占地少等優(yōu)點，在電鍍廢水中得到廣泛的應(yīng)用。一般為了構(gòu)造簡單，多采用異向流斜板沉淀池，即水流傾斜向上流，污泥則傾斜向下流。沉淀池中污泥至少每天排一次，以免污泥板結(jié)堵塞排泥管。設(shè)計的斜板沉淀池如圖5-2所示：圖5-2斜板沉淀池示意圖2參數(shù)選取個數(shù)n=1水力表面負荷q=3m3/(m2·h)斜板長L=1.0m斜板傾角θ=60o斜板凈距d=40mm斜板厚b=5mm3工藝尺寸池表面積AA＝Q/(0.91·n·q)＝50/（0.91·1·3·24）＝0.76m2式中Q——最大設(shè)計流量，m3/h；n——池數(shù)；q——表面負荷，一般用3～5m3/（m2·h）；0.91——斜板面積利用系數(shù)。池長aa=＝＝0.87m取a＝0.8m核算q＝Q/（0.91·n·A）＝50/（0.91·1·0.82·24）＝3.6m3/(m2·h)滿足圖5-3集水槽集水槽個數(shù)1個槽中流量q＝50/（24·3600）＝0.000579m3/s＝0.579L/s考慮池子超載系數(shù)為20％，則槽中流量q0＝1.2q＝1.2·0.579＝0.70L/s槽寬B＝0.9q0.4＝0.9·0.00070.4＝0.049m為便于加工取槽寬B＝50mm起點槽中水深H1＝0.75B＝0.05·100＝50mm終點槽中水深H2＝1.25B＝1.25·50＝62.5mm槽中水深統(tǒng)一按H2＝70mm計。如圖5-4所示：圖5-4集水槽斷面集水方式為淹沒式自由跌落，淹沒水深為0.05m,跌落高度為0.05m,槽超高取0.1m,則集水槽總高度HH＝H2+0.05+0.05+0.1＝0.27m孔眼計算由q0＝ωμ，式中q0——集水槽流量，m3/s；μ——流量系數(shù)，取0.62；h——孔口淹沒水深，此處為0.05m；ω——孔眼總面積，m2。得ω＝q0/（μ·）＝0.00114m2孔徑采用d=10mm,則單孔面積ω0為ω0＝πd2/4＝0.0785·0.012＝0.0000785m2則孔眼個數(shù)n＝ω/ω0＝0.00114/0.0000785＝14.5取n＝16集水槽每邊孔眼個數(shù)n′＝n/2＝16/2＝8個相鄰孔眼中心距離s＝L/（n′+1）＝0.8/（8+1）＝0.089m為加工方便，相鄰兩孔眼間距取0.1m，靠近兩端各留出0.05m.(3)落水斗落水斗尺寸為L×B×H＝300mm×300mm×400mm，排水管采用DN25（外徑Φ×壁厚＝32mm×2.5mm）硬聚氯乙烯管.(4)排泥管選用DN150（外徑Φ×壁厚＝160mm×5.0mm）硬聚氯乙烯管5.4中間水池1一般說明其作用為沉淀池出水儲池，同時用作過濾器水泵集水池。有效容積取1h廢水流量。2工藝尺寸有效容積V＝1·50/24＝1.04m3凈尺寸L×B×H＝1500mm×1000mm×1000mm5.5過濾器1一般說明去除沉淀單元未能有效去除的微小絮體，進一步降低處理廢水重金屬離子濃度，保證達標排放或回用要求。一般可采用PE微孔管過濾、重力式過濾或壓力式過濾。PE微孔過濾精度高，經(jīng)過濾出水濁度可低于0.5mg/L，但微孔管容易堵塞，需經(jīng)常反沖洗和定期酸洗，每3年應(yīng)更換一次。重力式過濾和壓力式過濾操作簡單方便，但過濾精度不及PE管，出水濁度在1～1.5mg/L。壓力式過濾在中小規(guī)模工業(yè)廢水處理中使用較多。選用砂濾器，石英砂單層濾料。2設(shè)計參數(shù)濾層厚度h1.0m承托層厚h′450mm,分4層正常濾速v8m/h強制濾速v′16m/h工作周期T24h反洗膨脹率40％反沖強度15L/(m2·s)反沖時間5min反沖洗水處理后水3工藝尺寸截面積SS＝＝0.26m2直徑DD＝＝0.58m取D＝0.6m校核空塔流速vv＝＝7.37m/h符合要求（5-10m/h）需要石英砂體積為V＝S·h＝π·0.62·1.0/4＝0.28m3石英砂濾料反沖洗膨脹度為40％，則砂濾料的有效高度為H＝0.45+1.0·（1.0+0.4）＝1.85m砂濾料凈尺寸為Φ600mm×2000mm反沖洗最大需水Q′＝5·60·0.3·15/1000＝1.35m3設(shè)計取1.5m34工藝設(shè)備二次提升泵2臺（1用1備），具體選型見水力計算部分。5.6清水池1一般說明儲存過濾后的凈化水，調(diào)解處理與回用之間的平衡。一旦廢水中金屬離子含量達不到處理要求，用泵打回調(diào)節(jié)池重新處理。選用方形池，有效容積按砂濾器1次反沖洗水量的2倍計算，處理達標后的水經(jīng)DN70（75mm×4mm）硬聚氯乙烯溢流管直接外排，池底設(shè)DN50泄空管。2工藝尺寸有效容積V＝2·1.5＝3.0m3池體凈尺寸L×B×H＝2000mm×1500mm×1000mm3工藝設(shè)備反沖洗泵2臺，用途有二：其一為砂濾器反沖洗提供動力，其二在清水池水中金屬離子超標是泵回調(diào)節(jié)池。反沖洗泵的揚程計算參見水力計算部分。5.7藥劑投配系統(tǒng)1H2SO4加藥罐pH由4調(diào)至2.5，每天需要H2SO4的量為m＝50·（10-2.5-10-4）·98/2＝濃度為10％H2SO4的體積為V′＝7.50/（10％·1066）＝0.07mH2SO4按每天配藥1次則可取加藥罐的凈尺寸為Φ直徑×高度＝Φ500mm×800mm2NaHSO3加藥罐NaHSO3投藥量與廢水中六價鉻量比值為5﹕1（質(zhì)量比），即投藥量為50mg/L，NaHSO3溶液投加濃度10％，需用量為V′＝50·50·10-6/10％＝0.025m3則有效容積按4d計算，V＝0.025·4＝0.10m3凈尺寸Φ直徑×高度＝Φ500mm×800mm3NaOH加藥罐調(diào)節(jié)pH值為2.5到8，每天需要濃度20％苛性鈉溶液為V′＝50·（10-2.5-10-8）·40/（20％·1219）＝0.026m3加藥罐有效容積按4d配藥一次計算，即V＝0.026·4＝0.10m3凈尺寸Φ直徑×高度＝Φ500mm×800mm4PFS加藥罐設(shè)計最大投藥量為20mg/L，PFS濃度為10％，10d配一次藥，則PFS加藥罐的有效容積為V＝50·20·10/（100·10％）＝0.1m3凈尺寸為Φ直徑×高度＝Φ500mm×800mm5PAM加藥罐設(shè)計最大投藥量為3mg/L, PAM濃度為0.5％，3d配一次，則PAM加藥罐的有效容積為V＝50·3·2·10-6/0.5％＝0.09m3凈尺寸Φ直徑×高度＝Φ500mm×800mm5.8污泥處理系統(tǒng)1斜板沉淀池排泥采用重力排泥，排泥管DN150，自動控制排泥閥。2污泥濃縮池沉淀后污泥的含水率一般在99％左右，經(jīng)化學(xué)法處理后廢水中懸浮物含量為Cjs＝kC1+2C2+1.7C3+C4＝14·20+2·0+1.7·30+50＝381mg/L式中k——系數(shù)。當(dāng)廢水中鉻離子含量等于或大于5mg/l時，k宜取14，當(dāng)廢水中鉻離子含量小于5mg/l時，k宜取16；C1——廢水中鉻離子的含量，mg/l；C3——廢水中含鐵離子總量，mg/l；C3——廢水中除鉻離子和鐵離子以外的金屬離子含量總和，mg/l；C4——廢水進水中懸浮物含量，mg/l。濃縮時間為12h，則有效容積V＝50·381·12/[24·（1-99％）·1.02·106]＝0.94m3凈尺寸Φ1200mm×1000mm3污泥脫水從斜板沉淀池排出含水率為99％的污泥量為v′＝0.63/8＝0.08m3在濃縮池內(nèi)濃縮8h后含水率降為98％的污泥量為v＂＝0.08·（100-99）/（100-98）＝0.04m3經(jīng)板框壓濾機壓濾脫水后污泥含水率可降為70～80％，則每天排泥量為v＝24·0.004·（100-98）/（100-80）＝0.096m3/d以壓濾機濾餅最大厚度20mm計算，需要過濾面積為A＝0.096/0.02＝4.8m2本系統(tǒng)采用一臺過濾面積為6m2的板框壓濾機，1d工作1次即可。6水力計算6.1調(diào)節(jié)池水泵揚程調(diào)節(jié)池水泵揚程為H＝H差+H自+h沿+h局+h構(gòu)式中H差——泵吸水池最低水位與最不利點水位差，m；H自——最不利點所需的自由水頭，m；h沿——管線沿程水頭損失，m；h局——管線局部水頭損失，m；h構(gòu)——構(gòu)筑物水頭損失，m。廢水流量Q＝50m3/d，取管中流速v＝0.8m/s（一般為0.7～1.2m/s），則廢水管徑為D＝＝0.03m查手冊取公稱直徑Dg＝25mm標準硬氯乙烯管，規(guī)格外徑Φ×壁厚＝32mm×2.5mm，工作壓力為10kg/cm2，計算內(nèi)徑為27mm，查Dg=25mm塑料管水力計算表，流量Q＝2.1m3/h時，流速為0.91m/s，1000i＝38.58，對于一次提升管段，廢水管線水力最不利長度L＝10m，則管線沿程損失為H沿＝iL＝38.58·10/1000＝0.39m一次提升（從調(diào)節(jié)池用泵提升至反應(yīng)池，反應(yīng)池至中間水池重力自流）最不利段共有90o彎頭2個，局部阻力系數(shù)0.5，閥門2個，局部阻力系數(shù)各取0.5，逆止閥1個，局部阻力系數(shù)取7.5，轉(zhuǎn)子流量計1個，局部阻力系數(shù)9，泵1臺局部阻力系數(shù)為1，則管線總局部水力損失為H局＝ξv2/2g＝（2·0.5+2·0.5+1·7.5+1·9+1·1）·0.912/（2·9.8）＝0.82m系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池最低水位與最不利點最高水位差H差＝4.0m取自由水頭H自＝2.0m，則水泵所需揚程為H＝H差+H自+h沿+h局＝0.39+0.82+4.0+2.0＝7.21m根據(jù)Q＝2.1m3/h，H＝7.21m選用25FS-16A型耐腐蝕性塑料泵，其性能參數(shù)如下表。表6-125FS-16A型耐腐蝕性塑料泵性能參數(shù)25FS-16A3.2712.529600.2851.54111820.56.2砂濾器水泵揚程6.2.1進水提升泵對于二次提升管段（從中間水池進砂濾器到清水池）選用公稱直徑為25mm標準硬氯乙烯管，規(guī)格外徑Φ×壁厚＝32mm×2.5mm，工作壓力為10kg/cm2，計算內(nèi)徑為27mm，查Dg＝25mm塑料管水力計算表，流量Q＝2.1m3/h時，流速為0.91m/s，1000i＝38.58，對于二次提升管段，廢水管線水力最不利長度L＝8m，則管線沿程損失為H沿＝iL＝38.58·8/1000＝0.31m二次提升最不利段共有丁字管1個，局部阻力系數(shù)取1.5，90o彎頭3個，局部阻力系數(shù)0.5，閥門3個，局部阻力系數(shù)各取0.5，逆止閥1個，局部阻力系數(shù)取7.5，轉(zhuǎn)子流量計1個，局部阻力系數(shù)9，泵1臺局部阻力系數(shù)為1，則管線總局部水力損失為H局＝ξv2/2g＝（1·1.5+3·0.5+3·0.5+1·7.5+1·9+1·1）·0.912/（2·9.8）＝0.93m考慮過濾器水力損失按h砂＝3m計算，系統(tǒng)最不利點水位差H差＝3m，取自由水頭H自＝2m，則水泵揚程為H＝H差+H自+h沿+h局+h砂＝3+2+0.31+0.93+3＝9.24m根據(jù)Q＝2.1m3/h，H＝9.24m選用25FS-16A型耐腐蝕性塑料泵，其性能參數(shù)見表6-1。6.2.2反沖洗水泵砂濾器反沖水流量Q反沖＝Sq＝15·π·0.62/4＝4.24L/s＝0.0042m3/s查水力計算表得查Dg＝25mm，流量Q＝4.24L/s時，流速為v＝1.82m/s，1000i＝132，管長L＝10m，則管線沿程損失為H沿＝iL＝38.58·10/1000＝0.39m一次提升（從調(diào)節(jié)池用泵提升至反應(yīng)池，反應(yīng)池至中間水池重力自流）最不利段共有90o彎頭2個，局部阻力系數(shù)0.5，閥門2個，局部阻力系數(shù)各取0.5，逆止閥1個，局部阻力系數(shù)取7.5，轉(zhuǎn)子流量計1個，局部阻力系數(shù)9，泵1臺局部阻力系數(shù)為1，則管線總局部水力損失為H局＝ξv2/2g＝（2·0.5+2·0.5+1·7.5+1·9+1·1）·0.912/（2·9.8）＝0.82m系統(tǒng)中調(diào)節(jié)池最低水位與最不利點最高水位差H差＝4.0m取自由水頭H自＝2.0m，則水泵所需揚程為H＝H差+H自+h沿+h局＝0.39+0.82+4.0+2.0＝7.21m根據(jù)Q＝2.1m3/h，H＝7.21m選用25FS-16A型耐腐蝕性塑料泵，其性能參數(shù)如下表。表6-125FS-16A型耐腐蝕性塑料泵性能參數(shù)25FS-16A3.2712.529600.2851.54111820.57設(shè)計管理要求7.1設(shè)備與材料要求處理系統(tǒng)對于要求比較高的，在化學(xué)反應(yīng)時會產(chǎn)生熱量的罐體采用炭鋼焊接而成的，內(nèi)外做防腐處理，為節(jié)約成本，少占地，盡可能采用設(shè)備一體化設(shè)計。本系統(tǒng)對不放熱反應(yīng)的罐體都采用聚乙烯（PE）材質(zhì)的設(shè)備，PE材質(zhì)具有耐腐蝕、抗氧化、不生銹、外觀美等特點，而且安裝輕巧，維修方便。對于反應(yīng)池還原反應(yīng)一格，要加蓋封閉，防止反應(yīng)中產(chǎn)生的SO2逸散。處理系統(tǒng)采用機械攪拌，機械攪拌主要用于各槽罐的液體攪拌，如反應(yīng)槽、配藥槽等。電控采用合資廠家（西門子、施奈德、歐姆龍等）的產(chǎn)品，性能穩(wěn)定，運行可靠，處理系統(tǒng)關(guān)鍵的檢測儀表采用進口的，非關(guān)鍵的控制儀表采用國內(nèi)上乘的本系統(tǒng)的廢水輸送泵采用中國產(chǎn)的耐腐蝕塑料泵，具有良好的防腐功能，污泥壓濾采用隔膜泵，對于本系統(tǒng)的處理效果影響最大的是各種藥劑的投加量的控制，計量泵選擇目前在中國運行比較好的米頓羅（LMI）計量泵，它具有運行穩(wěn)定，外觀美觀，占地小等特點。廢水管路設(shè)計以及加藥管均采用UPVC管道，部分加藥管采用增強塑料軟管，系統(tǒng)管路分別沿地溝、墻面及管架集中排布，然后分散到各點。7.2電氣控制系統(tǒng)設(shè)計要求控制方式分為手動河自動控制兩種方式，兩種方式可以切換，具有較高的操作靈活性。7.2.1處理系統(tǒng)的自動控制方式廢水處理系統(tǒng)的主要設(shè)備的運行狀態(tài)可在主控柜模擬盤上顯示，如廢水調(diào)節(jié)池的工作液位與溢流報警液位，各罐體的下限報警液位等。當(dāng)廢水處理系統(tǒng)出于自動待機狀態(tài)時，廢水輸水泵可自動啟動（當(dāng)廢水儲池液位達到上限后），將廢水輸入處理槽，當(dāng)廢水儲池液位降至下限時，廢水輸水泵可自動關(guān)閉。當(dāng)輸水泵啟動后，需操作人員手動調(diào)節(jié)流量。當(dāng)廢水輸水泵啟動后，處理槽進入自動加藥調(diào)節(jié)控制程序，攪拌機于泵聯(lián)動，添加H2SO4自動調(diào)節(jié)pH值，根據(jù)所測得的ORP值，自動添加NaHSO3藥液。反應(yīng)槽絮凝反應(yīng)段通過pH計控制計量泵自動添加NaOH、PFS、PAM等藥液。清水池的六價鉻含量超過額定值以后，啟動過濾器反沖洗水泵將不合格水回流至廢水調(diào)節(jié)池，進行再處理。清水池中有在線監(jiān)測儀，當(dāng)ph值不滿足要求時，池中攪拌器開啟，pH值調(diào)節(jié)加藥泵自動運行，將處理后的廢水調(diào)至pH＝6～9范圍。7.2.2處理系統(tǒng)的手動控制方式廢水處理系統(tǒng)在手動控制狀態(tài)下，操作人員可在操作現(xiàn)場通過現(xiàn)場操作開關(guān)可實現(xiàn)上述自動控制全部操作程序。7.3處理藥劑及藥品消耗7.3.1處理藥劑處理藥品如下表7-1。藥品級別H2SO4NaHSO3（固體）NaOH（固體片堿）PFS（固體）PAM（固體）工業(yè)級工業(yè)級工業(yè)級工業(yè)級工業(yè)級7.3.2藥品損耗估算藥品用量結(jié)合理論計算和實際經(jīng)驗確定，見下表7-2。表7-2處理藥品損耗估算項目H2SO4NaHSO3NaOHPFSPAM單位水量耗藥量（g/m3）1505030203每天耗藥量（kg/d）