环境工程设计---含铬电镀废水处理工艺 33页

环境工程课程设计题目：含铬电镀废水处理工艺指导老师：姓名：33n含铬电镀废水处理工艺电镀是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇企业的迅速发展，电镀企业趋于布点多，规模小，专业化程度低，导致我国的电镀污染问题日趋严重。电镀废水不仅量大,而且对环境造成的污染也十分严重。电镀废水主要包括电镀漂洗废水、钝化废水、镀件酸洗废水、刷洗地坪和极板的废水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”产生的废水,另外还有废水处理过程中自用水的排放以及化验室的排水等[1]。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。含铬废水的主要危害有：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[2]。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。并且通过实验证明六价铬的毒性比三价铬大104倍。一、工艺筛选工业污水处理工艺方案的选择涉及到经济、技术、操作管理和环境影响等诸多不确定性因素，因此是一个多目标的不确定性优化决策问题[3]。个别污水处理厂为节省近期投资缩短进厂总管，把污水处理厂布置在居民区附近，不仅没有扩建余地，而且污水处理厂产生的臭气污染周边环境，造成厂方和居民的矛盾[4,5]，因此污水处理厂厂址与工艺要将城市长远发展规划和近期经济能力相结合。33n目前国内外常用的电镀废水处理方法以化学法和物化法为主。化学法主要包括:中和沉淀法、氧化法、中和混凝沉淀法、还原法、钡盐法。物化法主要包括:电解法、离子交换法、膜分离法、蒸发浓缩法[6]。电镀工业含铬废水的处理最常用的方法有还原法、电解法，工艺成熟，运行效果好。1、电解法电解除铬主要是利用铁阳极在直流电作用下，不断溶解产生的亚铁离子，在酸性条件下将六价铬还原为三价铬，其化学反应式如下：Fe-2eFe2+Cr2O72-+6Fe2++4H+2Cr3++6Fe3++7H2OCrO42-+3Fe2++8H+Cr3++3Fe3++4H2O此外在阴极上也有直接还原六价铬的反应发生：Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2OCrO42-+3e+8H+Cr3++4H2O一般认为亚铁离子是六价铬还原为三价铬的主要因素，阴极上直接还原六价铬的作用是很弱的。电镀含铬废水首先经过格栅去除较大颗粒的悬浮物后自流至调节池,均衡水量水质,然后由泵提升至电解槽电解,在电解过程中阳极铁板溶解成亚铁离子,在酸性条件下亚铁离子将六价铬离子还原成三价铬离子,同时由于阴极板上析出氢气,使废水pH值逐步上升,最后呈中性。此时Cr3+、Fe3+都以氢氧化物沉淀析出,电解后的出水首先经过初沉池,然后连续通过(废水自上而下)两级沉淀过滤池。一级过滤池内有填料:木炭、焦炭、炉渣;二级过滤池内有填料:无烟煤、石英砂。污水中沉淀物由过滤池填料过滤、吸附,33n出水流入排水检查井。而后通过泵进入循环水池作为冷却用水。过滤用的木炭、焦炭、无烟煤、炉渣定期收集在锅炉房掺烧。流程图1如下：含铬废水格栅调节池电解槽初沉池一级过滤池泵泵排水检查井循环水池电源控制柜二级过滤池图1电镀含铬废水电解法处理工艺流程图电解法处理电镀废水具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。但该法缺点是不适用于处理含较低浓度的金属废水，并且电耗大，成本高，一般经浓缩后再电解经济效益较好[2]。2、离子交换法据相关研究表明：利用阴离子交换树脂，可以有效地彻底地去除废水中成铬酸根状态的六价铬，利用阳离子交换树脂，则可去除废水中的三价铬及金属离子。我国常采用阳柱及三阴柱串联的离子交换工艺流程来处理含铬废水。简单的工艺流程图2如下：NaOH原水调节池砂滤柱除铬阴极柱出水Na2CrO4溶液图2离子交换回收六价铬工艺流程图33n但在实际工艺中为了回收电镀槽中的废铬酸，先使铬酸液通过阳离子交换树脂，以出去杂质离子（Fe、Cr3+、Al等）。流出液再回到电镀槽存储起来。漂洗水首先通过阳离子交换树脂以除去金属离子，从柱中的流出液再通过阴离子交换树脂以去除铬酸根，最后获得离子补充水。阴离子交换树脂可应用氢氧化钠再生；使废再生液成为Na2CrO4和NaOH的混合液。此混合液通过阳离子交换柱时，可回收H2CrO4，再将它流回到电镀槽中。从阳极柱流出的废再生液，再排放到下水道之前，必须中和并沉淀去除金属离子。由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制[7]。2、电渗析法电渗析法是在直流电场作用下,以电位差为推动力,利用离子交换膜的选择透过性,从而使废水得到净化。目前常采用的电渗析技术有:中高温电渗析工艺、倒极电渗析工艺EDR、双极膜电渗析工艺、填充床电渗析工艺EDI等[8]。电镀工业漂洗水的回收是电渗析在废液处理方面的主要应用,水和金属离子可达到全部循环利用,整个过程可在高温和更广的pH值条件下运行,且回收液浓度可大大提高,但仅能用于回收离子组分，因此不予采用。3、化学还原法化学还原法是利用硫酸亚铁、亚硫酸盐、二氧化硫等还原剂，将废水中的六价铬还原为三价铬离子，再加碱调整pH值，使三价铬形成氢氧化铬沉淀除去[9]。工艺流程图如图3：H2SO433n亚硫酸盐NaOH含铬废水调节池反应槽沉淀槽过滤池排放污泥污泥脱水图3含铬废水化学还原法处理流程图化学还原法的设备投资和运行费用较低，主要用于间歇处理。调节池及反应池可分为两格交替使用，搅拌采用机械或水泵搅拌为宜，不宜采用空气搅拌，以免SO2气体外逸扩散而影响环境。沉淀采用斜板（管）沉淀池，表面负荷取3~4m3/（m2.h），并投加2~5mg/L的高分子絮凝剂PAM。2、微生物法微生物法是利用Cr(Ⅵ)环境中培养的大肠杆菌[10]假单胞剧[11]、硫酸盐还原菌[12]、真菌[13、14]等的强还原能力实现对废水中Cr(Ⅵ)的还原。其解毒的机理普遍认为是利用微生物对Cr(Ⅵ)的静电吸附作用、酶的催化转化作用、络合作用、絮凝以及沉淀从而解除的Cr(Ⅵ)毒性，在适宜的条件下，废水中Cr(Ⅵ)的去除率可达到99．9％以上[15]。从电镀污泥中分离出的SR复合菌，能耐高浓度的铬，菌液通过与含铬废水混合，使菌体吸附还原六价铬为三价铬，三价铬被菌体吸附沉淀下去使水体得到净化。但由于功能细菌还原能力低，培养基昂贵，培植时间长，因此根据本项目实际要求，不予采用。3、铁氧化体法33n铁氧化体是由铁离子、氧离子以及其他金属离子所组成的氧化物，是一种具有铁磁性的半导体。铁氧化体可处理多种含金属离子的废水（如Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Po、Mn、Hg等）。它是以硫酸亚铁为还原剂，使六价铬还原为三价铬和其他重金属离子发生沉淀现象，再经通空气、加温、陈华等操作，使废水中各种氢氧化物发生复杂的固相化学反应，形成复合的铁氧化体，从而使废水中的Cr(Ⅵ)得到净化。此法的优点是投资少，设备简单，进入晶格后的Cr(Ⅲ)极为稳定，在自然条件或酸性、碱性条件下不析出，因而不会造成二次污染，从而便于污泥处理[15]。2、甲壳素、壳聚糖吸附法甲壳素、壳聚糖能够通过离子交换、静电吸附和螯合作用结合金属离子，从而有效的去处铜、铬等重金属离子，其对金属离子富集能力与溶液pH有密切关系[16~18]。此外甲壳素、壳聚糖本身无毒，不会造成二次污染。3、高分子捕集剂法高分子捕集剂是一种螯合剂，其基体上含有亲水性的螯合物形成基，能与水溶液中的重金属离子选择性结合，生成不溶于水的金属络合物。生成的分子络合物相对分子质量大，疏水性强，易于从水中分离，而在絮凝生成矾花过程中卷扫网捕、吸附架桥等作用，使更多的金属离子沉淀下来。由于该法要求pH保持中性，而电镀废水pH一般为4.0，所以在此不宜采用。9、结语33n含铬废水的处理方法还有很多，以上只是挑选几种有代表性的方法进行介绍。还有一些方法例如：黄原酸酯法、光催化法、槽边循环化学漂洗等处理方法的研究也取得了较大的进展。以上介绍的方法已经实现了工业化，有的尚处于实验室研究阶段。在实际的使用过程中并不一定要局限于一种处理方法，可以将几种处理方法一起使用。从环保角度讲，为了避免二次污染，人们最终将会摒弃传统的化学法，而选择微生物法、膜分离法等。微生物法将代表21世纪电镀含铬废水处理方法的发展趋势,可以预计在不久的将来,微生物法会得到更为广泛的应用。综上所述：根据题目设计要求，含铬废水Q=250m3/d，Cr=70mg/L，电镀废水pH一般为4.0左右，呈酸性，适合用亚硫酸盐处理废水。又由于废水流量较小，采用间歇式处理方式。此外在处理电镀废水的诸多工艺中，化学法应用最为广泛，在国外处理含铬废水工艺应用中约占到90％以上，中国各种电镀废水处理工艺种化学法约占40％，应用最普遍，其次是离子交换法和电解法。而且化学法呈上升趋势并逐渐向发达国家靠近，实用程度不高的离子交换和电解法则呈下降趋势。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％。所以从以上阐述的各个处理方法的实际情况以及经济、技术实用程度、可行性等方面来考虑，选择采用化学法进行间歇处理，同时采用亚硫酸盐还原法将六价铬还原为三价铬。实际设计流程图4：33n沉淀池中间水池砂滤器清水池浓缩池板框压滤调节池反应池滤液上清液含铬废水H2SO4NaHSO3NaOHPFS、PAMH2SO4NaOH污泥排放图4实际采用流程图二、单体构筑物的设计计算1、调节池1.1设计原因由于电镀废水的水量不稳定，设置调节池的目的是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。1.2参数选取[19]调节池设计最高水位不能高于进水管的最高水位，最低水位可按排水泵的要求设计，池水深一般为2m左右。但实际中选用的调节池还应视实际情况留有余地，通常将计算出的调节池容积乘以1.1~1.2的系数。当废水变化无规律时，则调节池容积应根据实际情况凭经验确定。调节时间通常按4~8h考虑，因此在此选用四小时作为停留时间。要注意最后设计要超高0.3~0.5m3。池形方形33n停留时间HRT=4h1.3工艺尺寸水量调节池：有效容积V1＝250m3水质调节池：有效容积V2=Q/1.4=250/1.4=178.58m3总容积：取水质调节池与水量调节池中容积大的作为水质水量调节池的容积，即V=250m3实际设计容积V实际=V·1.1=275m3有效水深H＝5000mm横截面积S=V/H=275/5.0=55m2池宽B=7000mm池长L=S/B=55/6=7.86m取L=8000mm调节池总尺寸长度×宽度×高度=8000mm×7000mm×5500mm结构图如图5：H=5m进水5.5m出水8.0m图5水量调节池结构示意图33n1、反应池2.1设计原因反应池内进行还原反应和絮凝反应，在流程上分前后两格，前一格进行六价铬的还原反应，后一格进行氢氧化物的沉淀生成反应，前后两格用底部开口的隔板隔开，反应过程进行机械搅拌，如图6所示。进水出水A侧视图B俯视图图6反应池示意图33n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，六价铬的还原以及氢氧化铬的生成过程。为了促进反应物的充分接触，反应池应设置混合设备。由于生成的氢氧化铬絮体不易沉降，在进入沉淀池之前应在反应池中投加絮凝剂帮助絮体长大以利于后续沉淀单元的处理。2.2参数选取（1）还原反应pH值含铬废水pH一般在5~8，这样在不用调节pH值的情况下直接用FeSO4还原Cr6+为Cr3+。停留时间HRT＝20min投药比一般5%(质量分数)FeSO4投加量为Cr6+/FeSO4（摩尔比）=1:20[20]。也可以使用亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、铁屑、焦亚硫酸钠等。搅拌功率20W/m3池容，强度为中等强度，G值为200/s。（2）絮凝反应pH值本废水处理车间主要处理铬，沉淀时Cr(OH)3的最佳沉淀pH值为7～9，所以选择絮凝池pH值为8。停留时间HRT＝20minG值50/s2.3工艺尺寸还原反应池的有效容积V=250m3水深H＝5.0m（一般为3~5m，在此取用5m）超高0.5m33n长L＝8.0m宽B＝7.0m净尺寸L×B×H＝8000mm×7000mm×5500mm絮凝反应池与还原反应池设计相同，两池中间用底部开口的隔板隔开。2.4工艺设备（1）还原反应搅拌装置[21]①搅拌器外缘速度：v=3.0m/s(一般采用1.5~3.0m/s）②搅拌器直径：D。=(2/3)·7=4.66m设计中取4.6m③搅拌器宽度：B=0.1·7=0.7m④搅拌器层数：H：D=0.714≤1.2~1.3，设计中取一层⑤搅拌器页数：Z=8⑥搅拌器距池底高度：0.5D。=2.3m⑦搅拌器转速：n。=60v/πD。=60·3.0/(3.14·4.6)=12.46r/min式中：n。——搅拌器转速（r/min）；v——搅拌器外缘速度（m/s）；D。——搅拌器直径（m）。（由①、②得v、D。值）搅拌器角速度：ω=2v/D。=2·3/4.6=1.30rad/s⑧轴功率：N2=cρω3ZBR4/（408g）N2——轴功率（kW）；c——阻力系数，0.2~0.5；ρ——水的密度（kg/m3）；33nω——搅拌器角速度（rad/s）；Z——搅拌器页数；B——搅拌器层数；R——搅拌器半径；g——重力加速度（m/s2）。设计中取c=0.5，Z=8，B=1层，R=2.3m。N2=0.5·1000·1.303·8·1·2.34/(408·9.81)=61.44kW⑨所需轴功率:N1=μWG2/102式中：N1——所需周光功率（kW）；μ——水的动力黏度（Pa·s）；W——混合池容积（m3）；G——速度梯度（s-1），一般采用500~1000s-1。设计中G=500s-1N1=1.029×10-4×250×5002/102=63.05kWN1≈N2,满足要求。⑩电动机功率：N3=N2/Σηn式中：N3——电动机功率（kW）；N2——设计轴功率（kW）；Σηn——传动机械效率；设计中取Σηn=0.85；N3=61.44/0.85=72.28kW。（2）絮凝反应搅拌装置[22]①叶轮直径取格宽的87%，其直径为7.0×0.87=6.09m33n设计中取6.0m。叶轮桨板中心点线速度采用：v1=0.5m/s，v2=0.35m/s。桨板长度取3.7m（桨板长度与叶轮直径之比3.7/6.0=0.62<0.75）。桨板宽度取0.25m，每根轴上桨板数设8块，内外各四块。旋转桨板面积与絮凝池过水面积之比为：8×0.25×3.7/（5.5×7.0）=19%，满足10%~20%的要求。每块桨板宽度为桨板长度的0.0676，满足1/10~1/15的要求。②叶轮桨板中心点旋转直径D。=2（+L。）式中D。——叶轮桨板中心点旋转直径（mm）；L——桨板轴中心至外桨板外缘的距离（mm）；L。——桨板轴中心至外桨板内缘的距离（mm）。设计中取L=3000mm,L。=1375mmD。=4.4mn1=式中n1——叶轮转速（r/min）；v1——叶轮桨板中心线速度（m/s）；D。——叶轮桨板中心线旋转直径（mm）。③叶轮转速n1==2.17r/minω1=0.217rad/sn2==1.52r/minω2=0.152rad/s桨板长宽比b/l=0.068<133nk=式中k——系数；ψ——阻力系数，由下表查出；ρ——水的密度（1000kg/m3）；g——重力加速度k==56阻力系数ψb/l<11~22.5~44.5~1010.5~18>18ψ1.101.151.191.291.402.00④桨板旋转时克服水的阻力所耗功率外侧桨板：N1y=(r24-r14)式中N1y——外侧桨板所耗功率（kw）；y——外侧桨板数；l——桨板长度（m）；r2——叶轮半径（m）；r1——叶轮半径与桨板宽度之差（m）；ω——叶轮旋转的角速度（rad/s）。设计中取y=4,k=56,l=3.7m,r2=3.0m,r1=2.75m,ω=0.217rad/sN1y=(r24-r14)=×(34-2.754)=0.494kW33n内侧桨板所耗功率：r2=1.625m(即桨板轴中心至外桨板外缘的距离),r1=1.375m,ω=0.152rad/s。N1n=(r24-r14)=×（1.6254-1.3754）=0.024kw所需的搅拌功率为：N=N1y+N1n=0.518kw电动机功率为：Nd=式中Nd——电机功率（kw）；N——絮凝池所耗功率（kw）；η1——搅拌器机械总效率；η2——传动功率，一般采用0.6~0.95。设计中取η1=0.7，η2=0.75Nd==0.988≈0.99kW⑤核算速度梯度值（按水温20℃，μ=102×10-6kg/s·m）式中G——速度梯度（s-1）；N——所需的搅拌轴功率（kW）；μ——水的动力黏度(kg/s·m）W——容积（m3）为250m3。33n1、平流沉淀池3.1设计原因电镀废水处理中固液分离一般采用沉淀池或气浮池。平流沉淀池利用污水从沉淀池一端流入，按水平方向沿沉淀池长度从另一端流出，污水在沉淀池内水平流动时，污水中的悬浮物在重力作用下沉淀，与污水分离。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7所示：图7平流沉淀池1—驱动装置；2—刮渣板；3—浮渣槽；4—刮泥板；5—排泥管3.2参数选取[23]①池子个数n1②池子的长宽比不小于4，取长宽比为4③池子的长深比一般采用8~12，取长深比为83.3工艺设备①沉淀部分有效容积250m3②沉淀池表面积100m2③沉淀部分有效水深2.5m33n④沉淀池宽度5m⑤沉淀池长度20m⑥已知污水中含有Cr6+浓度为70mg/L，则污泥体积最大为：Vmax=70×250/1000=17.5m3。⑦污泥斗容积：污泥斗设在沉淀池的进水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m，污泥斗倾角大于60°。V=h4(a2+a12+aa1)/3式中V—污泥斗容积（m3）；a—沉淀池污泥斗上口边长（m）；a1—沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采用0.4~0.5m；h4—污泥斗高度（m）。设计中取a=4m,h4=3m,a1=0.5V=3(42+0.52+0.5×4)/3=18.25m3>17.5m3⑧沉淀池总高度:H=h1+h2+h3+h4式中H—沉淀池总高度（m）h1—沉淀池超高（m），一般采用0.3~0.5；h3—缓冲层高度（m），一般采用0.3m；h4—污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度与池底坡度i=1%的高度之和。设计中取h4=3+0.01（20-4）=3.16m，h1=0.3m,h2=2.5m,h3=0.5mH=0.3+2.5+0.5+3.16=6.46m。33n⑨刮泥装置沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板伸入池底，刮泥机行走时将污泥推入污泥斗内。1、中间水池4.1设计原因中间水池的作用为沉淀池出水储池，同时用作过滤器水泵集水池。有效容积取废水量。4.2工艺尺寸有效容积250m3净尺寸L×B×H＝8000mm×7000mm×5500mm2、砂滤器5.1设计原因砂滤器的作用是去除沉淀单元未能有效去除的微小絮体，进一步降低处理废水重金属离子浓度，保证达标排放或回用要求。一般可采用PE微孔管过滤、重力式过滤或压力式过滤。PE微孔过滤精度高，经过滤出水浊度可低于0.5mg/L，但微孔管容易堵塞，需经常反冲洗和定期酸洗，每3年应更换一次。重力式过滤和压力式过滤操作简单方便，但过滤精度不及PE管，出水浊度在1～1.5mg/L。压力式过滤在中小规模工业废水处理中使用较多。选用砂滤器，石英砂单层滤料。5.2参数选取滤层厚度h2.0m承托层厚h´900mm,分4层正常滤速v8m/h33n强制滤速v´16m/h工作周期T1h反洗膨胀率40％反冲强度15L/(m2·s)反冲时间5min反冲洗水处理后水5.3工艺设备①滤池总面积：式中F—滤池总面积（m2）;Q—设计水量（m3/d）;v—设计滤速（m/h）,石英砂单层滤料一般采用8~10m/h，双层滤料一般采用10~14m/h;T—滤池每日的实际工作时间（h）；设计中选用单层滤料石英滤池，取v=8m/h：②滤池直径D取D=6.31m校核流速33n符合要求（5-10m/h）③需要石英砂体积为V＝S·h＝π·6.312·2.0/4＝62.52m3石英砂滤料反冲洗膨胀度为40％，则砂滤料的有效高度为H＝0.9+2.0·（1.0+0.4）＝3.7m砂滤料净尺寸为Φ6310mm×4000mm反冲洗最大需水量为Q´＝5·60·31.25·15/1000＝140.6m3设计取141m3④两台二次提升泵（1台使用，1台备用，详细计算减水力计算部分）1、清水池6.1设计原因用于储存过滤后的净化水，调解处理与回用之间的平衡。对处理后的污水指标进行监测，同时调节pH值，使其达到排放标准。一旦废水中金属离子含量达不到处理要求，用泵打回调节池重新处理。选用方形池，有效容积按砂滤器1次反冲洗水量的2倍计算，处理达标后的水经DN70（75mm×4mm）硬聚氯乙烯溢流管直接外排，池底设DN50泄空管。6.2工艺尺寸有效容积V＝2·141＝282m3池体净尺寸L×B×H＝8000mm×7000mm×5200mm6.3工艺设备33n两台反冲泵，它主要有两个作用：①为砂滤器反冲洗提供动力，②在清水池水中如果金属离子超标，则用反冲泵将水提升到调节池重新处理，直到达标为止。反冲洗泵的扬程计算参见水力计算部分。1、浓缩池7.1设计原因沉淀后污泥的含水率一般在99％左右，需要浓缩后再进行处理。经化学法处理后废水中悬浮物含量为：Cjs＝kC1+2C2+1.7C3+C4＝14·70+2·0+1.7·0+0＝980mg/L式中k——系数。当废水中铬离子含量等于或大于5mg/L时，k宜取14，当废水中铬离子含量小于5mg/L时，k宜取16；C1——废水中铬离子的含量，mg/L；C2——废水中含铁离子总量，mg/L；C3——废水中除铬离子和铁离子以外的金属离子含量总和，mg/L；C4——废水进水中悬浮物含量，mg/L。7.2工艺尺寸浓缩时间为12h，则有效容积为：V＝250·980/[（1-99％）·1.02·106]＝24.02m3净尺寸L×B×H=6m×3m×1.5m其中污泥密度取1020kg/m32、板框压滤（污泥脱水）8.1设计原因33n污水处理厂污泥二级消化后，排出的污泥含水率约95%，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理，使其含水率降至60~80%，从而大大缩小污泥的体积。板框压滤机相比其他压滤机，具有构造简单、劳动强度大、不能连续工作的特点，适用于小型污水处理装置。8.2参数选取脱水前污泥量Q0=24.02m3/d脱水前含水率（%）P1=99脱水后含水率（%）P2=808.3工艺计算①脱水后污泥量则经板框压滤机压滤脱水后每天排泥量为：v＝1.2m3/d以压滤机滤饼最大厚度20mm计算，需要过滤面积为A＝1.2/0.02＝60m2②本系统采用一台过滤面积为80m2的板框压滤机，1d工作1次即可。其技术参数如下表[18]。型号饼厚（mm）过滤面积（m2）滤室总容积（L）过滤压力（MPa）外形尺寸（mm）长×宽×高BMJ80/1000-40208016400.45160×1700×16101、药剂投配系统①H2SO4加药罐pH由4调至2.5，每天需要H2SO4的量为33nm＝250·（10-2.5-10-4）·98/2＝37.51kg/d浓度为10％H2SO4的体积为V´＝37.51/（10％·1066）＝0.35m3H2SO4按每天配药1次则可取加药罐的净尺寸为Φ直径×高度＝Φ800mm×1500mm②NaHSO3加药罐NaHSO3投药量与废水中六价铬量比值为5﹕1（质量比），废水中六价铬含量为70mg/L，则投药量为350mg/L，NaHSO3溶液投加浓度10％（10g/100mL），有效容积按一天计算，需用量为：V＝250·350·10-6/10％＝0.875m3净尺寸Φ直径×高度＝Φ1000mm×2000mm③NaOH加药罐调节pH值为2.5到8，每天需要浓度20％苛性钠溶液为（加药罐有效容积按1d配药一次计算）：V＝250·（10-2.5-10-8）·40/（20％·1219）＝0.13m3净尺寸Φ直径×高度＝Φ600mm×800mm④PFS加药罐设计最大投药量为20mg/L，PFS浓度为10％，1d配一次药，则PFS加药罐的有效容积为V＝250·20·10-6/10％＝0.05m3净尺寸为Φ直径×高度＝Φ500mm×800mm⑤PAM加药罐33n设计最大投药量为3mg/L,PAM浓度为0.5％，1d配一次，则PAM加药罐的有效容积为V＝250·3·10-6/0.5％＝0.15m3净尺寸Φ直径×高度＝Φ600mm×800mm三、水力计算1、调节池水泵扬程调节池水泵扬程为H＝H差+H自+h沿+h局+h构式中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=250m3/d，取管中流速v＝1.2m/s（一般为0.7～1.2m/s），则废水管径为查环境工程设计手册取公称直径Dg＝80mm标准硬氯乙烯管，流量Q＝10.42m3/h时，流速为0.58m/s，i＝0.007，对于一次提升管段，废水管线水力最不利长度L＝11m，则管线沿程损失为：H沿＝iL＝0.007·11＝0.077m一次提升（从调节池用泵提升至反应池，反应池至中间水池重力自流）最不利段共有90º33n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1个，局部阻力系数取7.5，转子流量计1个，局部阻力系数9，泵1台局部阻力系数为1，则管线总局部水力损失为：H局＝ξv2/2g＝（2·0.5+2·0.5+1·7.5+1·9+1·1）·0.582/（2·9.8）＝0.336m系统中调节池最低水位与最不利点最高水位差H差＝11.0m取自由水头H自＝5.5m，则水泵所需扬程为H＝H差+H自+h沿+h局＝0.077+0.336+11.0+5.5＝16.91m根据Q＝10.42m3/h，H＝16.91m选用IS50-32-125型单级离心泵，其性能参数如下表：IS50-32-125型单级离心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%IS50-32-12512.52029001.12.2602、砂滤器水泵扬程2.1进水提升泵对于二次提升管段（从中间水池进砂滤器到清水池）选用公称直径为80mm标准硬氯乙烯管，流量Q＝10.42m3/h时，流速为0.58m/s，i＝0.007，对于二次提升管段，废水管线水力最不利长度L＝8m，则管线沿程损失为：H沿＝iL＝0.007·8＝0.056m33n二次提升最不利段共有丁字管1个，局部阻力系数取1.5，90º弯头3个，局部阻力系数0.5，阀门3个，局部阻力系数各取0.5，逆止阀1个，局部阻力系数取7.5，转子流量计1个，局部阻力系数9，泵1台局部阻力系数为1，则管线总局部水力损失为：H局＝ξv2/2g＝（1·1.5+3·0.5+3·0.5+1·7.5+1·9+1·1）·0.582/（2·9.8）＝0.378m考虑过滤器水力损失按h砂＝3m计算，系统最不利点水位差H差＝4m，取自由水头H自＝1.85m，则水泵扬程为H＝H差+H自+h沿+h局+h砂＝4+1.85+0.056+0.378+3＝9.28m根据Q＝10.42m3/h，H＝9.28m选用IS50-40-200型单级离心泵，其性能参数见下表：IS50-40-200型单级离心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%IS50-40-20012.512.514500.771.1662.2反冲洗水泵砂滤器反冲水流量：Q反冲＝Sq＝15·π·1.32/4＝19.91L/s＝0.0199m3/s取流速v=1.2m/s，流量Q＝19.9L/s时，直径为：33n取管径为150mm，则实际流速为：i＝0.132，管长L＝10m，则管线沿程损失为H沿＝iL＝0.132·10＝1.32m本段共有丁字管1个，局部阻力系数取1.5，阀门3个，局部阻力系数各取0.5，逆止阀1个，局部阻力系数取7.5，转子流量计1个，局部阻力系数9，泵1台局部阻力系数为1，则管线总局部水力损失为：H局＝ξv2/2g＝（1·1.5+3·0.5+1·7.5+1·9+1·1）·1.132/（2·9.8）＝1.34m承托层阻力损失：h3＝0.022Hq＝0.022·0.45·15＝1.48m滤料层水头损失：h4＝（γ1/γ2-1）（1-m0）L＝（2.62/1-1）·（1-40％）·1.0＝0.92m自由水头取h5＝2.0m，则反冲洗需要水头为：H＝h沿+h局+h3+h4+h5＝1.32+1.34+1.48+0.92+2.0＝7.06m根据Q＝19.9L/s=71.64m3/h，H＝7.06m选用IS100-80-125单级单吸清水离心泵，其性能参数如下表：IS100-80-125单级单吸清水离心泵性能参数型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）电机功率（kw）效率%轴功率（kw）33nIS50-80-12510020290011787.0四、平面及高程布置1、平面布置1.1工艺流程布置工艺流程的布置要根据任务书提供的厂区面积和地形进行布置。在此采用直线布置，这种布置方式生产联络管线较短，水头损失小，管理方便，且有利于日后扩建。1.2构筑物平面布置1.2.1污水处理区该去位于污水处理厂的中部，由于各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括总泵站、格榨间、曝气调节池、加药罐、反应池、沉淀池、中间水池、砂滤池、清水池。1.2.2污泥处理区该区要位于主导风向的下风向，由各项污泥处理设施组成，呈直线型布置。包括浓缩池、板框压滤池。1.2.3污水管线布置污水经总泵站提升后，按照处理工艺流经各个处理构筑物后排入水体。在污水处理的同时，污泥经泵房提升后进行浓缩、压滤，处理后运出场外。厂区排水管主要包括四个方面，构筑物上清液和溢流管、构筑物放空管、个构筑物排水管、厂区雨水管。这些污水的污染浓度很高，不能直接排放，要收集后直接入泵前集水池继续进行处理。1.3厂区道路布置33n主要包括主厂道布置、车行道布置、步行道布置以及厂区绿化布置。1、污水处理厂高程布置污水处理厂高程布置的主要任务是：确定各处构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能使污水处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的运行。参考文献：[1]贾金平,谢少艾,陈虹锦.电镀废水处理技术及工程实例[M].化学工业出版社,2003.6.[2]黄其祥，胡衍华，徐凑友等.电镀废水处理技术研究现状及展望[J].广东化工，2010,37（4）：128-130.[3]蒋茹.基于不确定性理论与方法的城市污水处理厂优化决策研究[J].湖南大学博士论文，2007.[4]丛浩,赵永权.电镀费水处理的新工艺和流程[J].节能，2009（2）：9-10.[5]羊寿生，张辰.城市污水处理厂设计中热点问题剖析.给水排水，1999，25（9）：1-3.[6]柯崇宜，石淑倩，潘宁等.现有污水处理厂存在的若干问题探讨.环境保护，2000，27（2）：21-22[7]张晓松．电镀重金属废水处理技术的现状及展望[J]．科技资讯，2008，33(1)：88-90．33n[8]胡翔,陈建峰,李春喜.电镀废水处理技术研究现状及展望[J].新技术新工艺,2008(12)[9]李培红，张克峰，王永胜等.工业废水处理与工业利用[M].北京：化学工业出版社，2001.[10]ShenH，WangYT．BiologicalReductionofChromiumbyE．Coli[J]．JEnvironEng，1994，120(3)：560—572．[11]LovelyDR，PhilipsEJP．ReductionofChromatebyDesulfoVibrioVulgarisanditsC3Cytochrome[J]．ApplEnvironMicrobiol，1994，60(2)：726-728．[12]FudeL，HarrisB．ReductionofCr(VI)byaconsortiumofsulfate—reducingbacteria(SRBⅢ)[J]．ApplEnvimnMicrobiol，1994，60(5)：1525一l531．[13]张惠，戴友芝，唐受印．曲霉菌吸附水中六价铬的研究[J]．工业用水与废水，2005，36(2)：37．39．[14]王保军，杨慧芳，李文忠.真菌还原铬（Ⅵ）的研究[J].微生物学报，1998,38（2）：108-113.[15]李淑云，李晓明，曾光明.含铬（Ⅵ）废水处理研究进展[J].湖南城市学院学报，2006,15（2）:66-68.[16]蒋挺大.甲壳素.北京：中国环境科学出版社，1996.177-183.[17]陈世清.甲壳素与壳聚糖在工业水处理中的应用.工业水处理，1996.16(2):1-2.33n[18]齐春惠，陈国华.甲壳素对Cr（Ⅵ）的吸附研究.青岛海洋大学学报，2001,31（5）：777-781.[19]孙体昌，娄金生.水污染控制工程.北京：机械工业出版社，2009,47-49.[20]金兆丰，余志荣，徐竟成等.污水处理组合工艺及工程实例.北京：化学工业出版社，2003,310-311.[21]杜茂安，周彤.水处理工程设计计算.北京：中国建筑工业出版社，2006,64-66.[22]杜茂安，周彤.水处理工程设计计算.北京：中国建筑工业出版社，2006,78-82.[23]魏先勋，陈信常，马菊元等.环境工程手册.长沙：湖南科学技术出版社，2002,299-300,329-330.33