电镀厂废水处理毕业设计 44页

'摘要电镀是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇电镀企业的迅速发展，我国的电镀污染问题日趋严重。本文首先阐述了我国电镀废水的污染现状以及对人类产生的危害，在对化学处理、离子交换、电解法、生物处理等电镀废水处理方法的分析和比较后，结合乡镇电镀企业要求工艺简单、成本低等特点，决定采用NaHSO3化学还原沉淀法处理该企业的含铬、锌废水。本工艺是在pH=2.5时用NaHSO3溶液将Cr6+还原为Cr3+，在用NaOH溶液调节pH=8后生成Cr(OH)3和Zn(OH)2沉淀，在添加絮凝剂PAM后生成的絮体在斜板沉淀池中沉淀，出水经过滤器过滤后可回用于过滤器反冲洗水及各种溶液的配制，或者达标排放，而污泥则统一交于专业的环保公司处理。在设计中采用了较为先进的ORP测定仪、在线pH计和液位计实现反应过程的自动控制。通过设计计算确定了各构筑物的尺寸以及设备的选型，并对设计和操作管理中的要求进行了说明，最后对电镀废水治理的前景进行了展望。关键词：电镀废水；Cr；Zn ABSTRACTWiththespeedydevelopmentoftheelectroplatingenterpriseintownsinourcountry,electroplatingindustry，asoneofthebiggestpollutionsintheworld,causesthepollutionmoreandmoreseverely。Inthispaper,describesthepresentsituationoftheelectroplatingeffluentwaterpollutionandthegreatharmitmakestothehumankindhasbeendescribed.Aftertheanalysesandthecomparisonofdifferentwaysfortreatmentofelectroplatingeffluentsuchaschemicaltreatmentprocess、ionexchangeprocess、electrolyticmethodandbiologicalprocess,IdecidetoadopttheNaHSO3reduction-precipitationtotreatthewastewatercontainingCrandZnforthecorporations,consideringthefeaturesofthetownelectroplatingcorporations"demandsofsimpletechniques,lowcosts,etc.ThistechnologyistodeoxidizeCr6+intoCr3+byNaHSO3solutionatthepH=2.5,thenadjustthepHto8withNaOHsolutiontomakeCr(OH)3andZn(OH)2sediment.Theflocculatingconstituent,formedafteraddingtheflocculatingagentPAM,canbedepositedintheslopingplanksettlingtank.Thewaterleftafterfiltratingthroughasankfiltercanberecycledasthebackwashofsankfilterandbeusedinconfectingvarioussolutionsorbedischargedanemissionstandard.And,thesludgecanbesolvedbytheprofessionalenvironmentalprotectingcompanies.ItadoptssomerelativelyadvancedequipmentsuchasmeasuringelementofORP、pHmeterandcontentgaugerealizetheautomataofthereactionprocess.Throughelaboratedesignationandcalculation,thesizeofeachconstructandthetypeelectionoftheequipmenthavebeenascertained.Besides,withexplanationsaboutthedesignationandthedemandsintheoperatingmanagement,itfinallycomestotheprospectofsolvingtheproblemofthewastewaterfromplating.Keyword:electroplatingeffluent;chromium;zinc 目录第一章电镀行业环境保护现状-1-1.1中国电镀行业概况-1-1.2电镀污染现状-1-1.3电镀废水的危害性-3-1.4电镀废水处理方法-5-第二章设计背景-9-2.1项目概况和意义-9-2.2设计条件-9-2.3设计原则-9-第三章处理工艺的确定-10-3.1工艺流程选择-10-3.2工艺流程说明-11-3.3工艺条件控制-12-第四章单体构筑物的设计计算-13-4.1调节池-13-4.2反应池-14-4.3斜板沉淀池-16-4.4中间水池-21-4.5过滤器-22-4.6清水池-24-4.7药剂投配系统-24-4.8污泥处理系统-25-第五章管网布置与水力计算-28-5.1平面布置-28-5.2高程布置原则-28-5.3水力计算-28-第六章设计管理要求-32-6.1设备与材料要求-32- 6.2电气控制系统设计要求-32-6.3处理药剂及药品消耗-33-6.4操作管理注意事项-33-6.5劳动定员-34-第七章工程概算-36-7.1设备工程-36-7.2土建工程-36-7.3运行费用与处理成本测算-37-7.4电镀废水治理发展前景-38-参考文献-40-致谢-41- 第一章电镀行业环境保护现状1.1中国电镀行业概况电镀（Electroplating）就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程，是利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。同时电镀也是世界三大污染行业之一，随着我国乡镇电镀企业的迅速发展，我国的电镀污染问题日趋严重。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国家的排放标准。电镀可以赋予容易锈蚀的黑色金属以耐腐蚀外衣，节约大量金属材料；可以使贱金属具有贵金属表面特性。机械制造业、电子、石油化工、汽车、武器、航空航天系统和日用品行业的生产都需要电镀技术，已经形成了多镀种、跨行业、分布于国民经济各个部门的不可缺少的重要组成部分，是工业产业链中的一个不可缺少的环节。据六年前的统计，我国约有电镀厂点15000个，职工总人数约50万人，其中工程技术人员比例为6％~7％，具有一定规模的生产线约5000条，年产量约3.5~4.0亿平方米，年产值120~130亿元左右。电镀企业30％分布在机械制造业，20％分布在轻工业、20％分布在电子工业，其他分布在航天、航空及仪器仪表等行业。从地域分布情况来看，电镀企业主要集中在全国各大中工业城市及其周围农村地区。经济越发达，制造业越兴旺的地区，电镀企业越多。从镀种所占比例来看，镀锌占45-50％，镀铜、镀镍、镀铬占30％，转化膜占15％，电子产品镀铅、锡、金约占5％。全国电镀工业生产每年消耗铜、锌、镍等金属在7万吨以上，年消耗氰化钠2万吨以上，消耗铬酸酐3.5万吨以上，消耗酸、碱等化工原料40万吨以上。综上所述，电镀行业受到工业生产大量需求的推动，已形成了一个庞大的产业，这个产业包括属于大生产的专业电镀厂或公司，而更多的是附属于大生产的电镀车间和工段。目前，电镀已成为不可缺少的生产工艺和表面工程科学的一个重要分支。电镀行业在国民经济中占有重要的经济地位。1.2电镀污染现状 镀件进入工艺溶液进行表面处理或电镀，这些溶液附着在镀件表面随镀件带入清洗水中；工艺溶液还有可能洒落到地面；或被电极反应产生的气体形成“气雾”带出，进入排风系统；或在镀液过滤时遗留在滤芯上；或由于镀槽、管道破损泄漏镀液；镀液失效废弃；这些清洗水、洒落液和气雾中的酸、碱、氰化物、重金属物质都会对环境造成污染。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。我国电镀行业每年排放大量的污染物，包括4亿吨含重金属的废水、5万吨固体废物、3000亿立方米酸性废气。仅以北京市为例，每年排放450万吨含重金属的废水，近千吨固体废物和危险废物5亿m3以上的酸性气体。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。二十世纪七十年代我国开始对工业污染进行治理，电镀行业的污染治理是其中的一部分。到八十年代初，政府要求所有电镀厂对电镀废水、废气、废渣进行无害化处理，关闭了一些没有安装末端处理设备的土法电镀厂点。二十世纪八十年代以后，我国政府和地方政府陆续出台了有关环境保护的法律法规和标准：如《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》和大气排放标准、污水排放标准等，使得污染治理工作有法可依，有据可查。各地政府也加强了对电镀企业的污染监控工作。目前为止，国有大型企业、三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有比较先进的末端处理设施，一般电镀厂也安装了简单的处理设备，基本有效控制了电镀行业对环境的严重污染。但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。于此同时，由于环保部门对电镀企业的环保监管，对排放超标企业的经济处罚，许多电镀厂点有“上山下乡”的趋势，成为电镀“黑点”，肆无忌惮的直排污染物，成为电镀行业污染治理的一个漏洞。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。特别是乡镇电镀企业的迅速发展，使电镀厂（点）向市郊和农村扩散，给污染控制与环境管理带来了很多的困难，电镀污染问题日趋严重。（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。虽然企业都建立了污水处理设施，但仍有少部分企业的设施未能正常运转。生产废气一般都有排风装置，但大部分企业未对废气进行净化处理。固体废物和危险废物的管理尚未走入正规轨道。电镀生产过程中排放大量的有毒有害物质，对环境造成的污染及危害越来越为人们所认识。（5 ）经营粗放，原材料利用率低。经对运行较正常的汽车、摩托车行业电镀线调查表明，镀硬铬的铬酐利用率为38％，而装饰性铬的铬酐利用率仅为10％（国外平均为24％）。由此可见，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。（6）中小企业应对国际环境保护压力的水平偏低例如：中小企业应对欧盟RoHS指令的能力差。近年来，国内许多电镀企业从实际出发，积极开发和推广低浓度、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，消除和减少污染。不少企业还根据国家和地方的规定要求，结合企业自身条件和发展规划，制定电镀污染物的排放指标、镀件漂洗用水定额、漂洗水水质标准等规定和相应的技术措施，并纳入企业的生产计划管理，建立污染治理档案，定期检查与考核，以控制电镀“三废”对环境的污染。1.3电镀废水的危害性电镀废水就其总量来说，比造纸、印染、化工、农药等的水量小，污染面窄。但由于电镀厂点分布广，废水中所含高毒物质的种类多，其危害性是很大的。未经处理达标的电镀废水排入河道、池塘，渗入地下，不但会危害环境，而且会污染饮用水和工业用水[1]。1.3.1酸碱废水的危害（1）排入江河湖塘中的酸、碱废水会危害水中微生物的生活，而许多微生物对水质起着重要的净化作用。（2）排入农田中的酸、碱废水，会破坏土壤的团粒结构，影响土壤的肥力及透气、蓄水性，影响农作物的生长。酸、碱废水还可能使施于农田的化肥失效或影响其溶解性能。（3）鱼类、牲畜等食用了酸、碱废水，对其肉质、乳汁将产生不良的影响，人若食用这些肉、乳将影响健康。（4）若生活用水中混入了酸、碱废水，特别是长期饮用者，其不良后果难以设想。（5）渗入地下的酸、碱废水，若被抽出用作工业用水，就会危害工业生产。特别是酸、碱废水还会加快设备的腐蚀。实际上，电镀所产生的酸、碱废水中往往还含有其他有毒物质，其危害性还要更大些。1.3.2含氰废水的危害氰化物的毒性主要取决于氰化物生成氰离子的数量，简单的氰化物（氰化氢、氰化纳、氰化钾等）属于高毒类，可以通过呼吸道、消化道和皮肤进入体内。氰离子能够对机体内的很多种酶有抑制作用，造成中枢神经系统缺氧，产生中枢性呼吸衰竭而死亡。 在非致死剂量范围内，氰化物在体内能逐渐被解毒。不过，这种体内解毒能力是很有限的，如摄入的氰化物超过了解毒的负荷，达到中毒的浓度，便会引起中毒甚至死亡。含氰化物的废水进入河流会引起鱼类、家畜乃至人群急性中毒。1.3.3重金属离子Cd2+、Pb2+、Cr6+、Ni2+、Cu2+的危害（1）和镉化合物镉对人体的主要危害是伤害肾。镉在肾脏中积蓄是引起高血压的重要原因，一般认为镉所致的肾损伤是不可逆的，目前尚无治疗方法。镉可以引起肺、前列腺和睾丸的肿瘤。镉还可以取代骨骼中的钙，从而引起极痛苦的骨痛病，镉引起骨质疏松、软骨症和骨折不仅发生于日本“骨痛病”地区，在长期接触镉的职业人群中也有发生。急性或长期吸入镉化合物可引起肺部炎症、支气管炎、肺气肿、肺纤维化乃至肺癌。（2）铅及铅化合物被人体吸收的铅主要通过与蛋白质中的巯基结合，抑制多种酶的活性而发挥其毒性，引起代谢紊乱是铅中毒机制中重要和较早的变化之一。铅主要通过抑制抗氧化酶活力，产生过多的自由基造成组织损伤。铅中毒可影响人体免疫功能，对中枢和外周神经系统皆有影响。（3）六价鉻离子的危害a、对人体皮肤的损害六价铬化合物对皮肤有刺激和过敏作用。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。六价铬经过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）。b、对呼吸系统的损害六价铬对呼吸系统的损害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。c、对内脏的损害六价铬经消化道侵入，会造成味觉和嗅觉减退，以至消失。剂量小时也会腐蚀内脏；引起肠胃功能降低，出现胃痛，甚至肠胃道溃疡，对肝脏还可能造成不良影响。三价铬对人体的肺有一定的伤害。试验证明三价铬的毒性是六价铬的1％。（4）镍离子的危害镍进入人体后主要存在于脊髓、脑、五脏和肺中，以肺为主，造成器官的慢性病变。皮肤长期接触镍盐容易导致皮炎，误服大量镍盐会产生胃肠道刺激现象，发生呕吐、腹泻，严重时会引起酶系统中毒，甚至危及生命。（5）铜离子的危害皮肤接触铜化合物可发生皮炎和湿疹，抛光工人吸入氧化铜粉末，可发生急性中毒，长期接触大量铜尘的人常见呼吸系统症状。（6）氟离子的危害 氟化物对人体的危害，主要是骨骼受损害，临床表现为上下肢长骨疼痛，严重者发生骨质疏松、骨质增殖或变形，并发生原发性骨折，其次，氟化物能损害皮肤，使皮肤发痒、疼痛，引发湿疹及各种皮炎。1.4电镀废水处理方法1.4.1化学处理法电镀废水的化学处理法是添加化学试剂后，通过化学反应改变废水中污染物的物理和化学性质，使其能从废水中取出并达到国家排放标准的处理方法。在电镀废水处理中常用的化学处理法有氧化（还原）处理法，中和处理法，凝聚沉淀法等，以及把几种方法组合在一起使用的方法。化学法处理电镀废水在国内外均已得到广泛的应用，并有较长的使用历史。国内对化学处理法有较为成熟的设计和运行经验。它具有操作方便，试剂来源广，适用范围广，能承受大水量和高浓度负荷冲击，效果稳定可靠等优点。缺点是对处理后产生大量污泥的综合利用还存在一定的问题，因此化学处理法的发展受到了一定的限制，此外，如何提高处理后水的重复利用率和向闭路循环方向的发展，有待进一步开发和研究。1.4.2含铬废水的处理（1）亚硫酸盐还原法亚硫酸盐还原处理法也是国内常用的处理含铬废水的方法之一，它主要优点是处理后能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备和操作也较简单，沉渣量少且易于回收，因而应用较广；但亚硫酸盐货源缺乏，国内有些地区不易取得，当铬污泥找不到综合利用出路而存放不妥时，会引起二次污染。用亚硫酸盐处理电镀废水，主要是在酸性条件下，使废水中的六价铬还原成三价铬，然后调整pH值，使其形成氢氧化铬沉淀而除去，废水得到净化。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：a、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。b、亚硫酸盐投加量表1.1为亚硫酸盐与六价铬的理论投药比与实际投加量的情况。c、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。 表1.1亚硫酸盐与六价铬的投量比序号亚硫酸盐种类投量比（质量比）理论值实际使用量1Cr（Ⅵ）∶NaHSO31∶31∶4~52Cr（Ⅵ）∶Na2SO31∶3.61∶4~53Cr（Ⅵ）∶Na2S2O51∶2.741∶3.5~4d、沉淀剂的选择常用氢氧化钙、碳酸钠、氢氧化钠等均可使三价铬成为氢氧化铬沉淀。采用石灰，价格便宜，但反应慢，且生成泥渣多，泥渣难以回收。采用碳酸钠，投料容易，但反应时会产生二氧化碳。氢氧化钠成本高，但用量少，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％。（2）铁氧体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处理方法。它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，价格低，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，相应产生的污泥量也大，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。铁氧体法处理含铬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发生共沉淀现象。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。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。（3）硫酸亚铁－石灰法硫酸亚铁是一种强酸弱碱盐，水解后呈酸性。硫酸亚铁与六价铬发生氧化还原反应，生成三价铬，当用石灰提高pH值至7.5~8.5时，即生成氢氧化铬沉淀。当pH值>3时，Fe3+即生成大量沉淀，生成的氢氧化铁有凝聚作用，有利于其他沉淀物的沉降。硫酸亚铁处理含铬废水的运行条件见表1.2。反应时间为，连续处理时不小于30min；间歇处理时为2~4h。硫酸亚铁－石灰法处理含铬废水的特点是：除铬效果好，当使用酸洗废液的硫酸亚铁时，成本较低，处理工艺成熟，但产生的污泥量大，占地面积大，出水色度偏高。（4）钡盐法钡盐法处理含铬废水是利用固相碳酸钡与废水中的铬酸接触反应，形成溶度积比碳酸钡小的铬酸钡，以此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，可用石膏（CaSO4•2H2O）进行除钡，生成溶度积更小的硫酸钡。 表1.2硫酸亚铁处理含铬废水的运行条件序号Cr6+/mg/l加药前调pH值投药量（质量比）Cr6+:FeSO4•7H2O反应后调节pH值通气时间min备注1≤25＜41∶40~1∶507~8搅拌混匀即可所需压缩空气量为0.2m3/min.m3（废水），压力80~120kPa225~501∶35~1∶4010~20350~1001∶25~1∶3515~304≥1001∶16~1∶3015~30技术条件和运行参数：a、采用钡盐及其投加量：一般采用碳酸钡，也可采用氯化钡。碳酸钡不易溶于水，可一次性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，其理论投量比为Cr6+:BaCl2为1:4.7（质量比），实际采用为1:（7~9）。b、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。c、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，但货源、沉淀分离以及污泥二次污染问题较大，污泥清除周期较长。同时，由于钡盐有毒，因此，如采用这种方法时，对调节池、反应沉淀池等地下构筑物应做好防渗漏、防腐蚀等措施，并加强管理，防止由钡引起的污染。1.4.3含锌废水的处理（1）碱性锌酸盐镀锌废水的处理锌为两性金属，在碱性条件下，根据pH值的不同存在ZnO22－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－反应生成氢氧化锌沉淀，以沉淀、气浮、过滤等固液分离方式，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之目的。一般挂镀锌清洗废水的含锌浓度为10~30mg/l，pH值为10~12。镀锌前，酸洗废水中往往由于挂具清洗不干净等原因也会带入锌，其浓度一般为5~20mg/l，含铁量为5~8mg/l，pH值为2~3。所以处理含锌废水应包括以上两部分清洗废水。这两种废水的混合处理，不但可处理锌，而且还利用了酸洗废水，中和了含锌废水中的碱，同时其中铁所形成的氢氧化铁，还起到凝聚作用，是十分有利的。 技术条件和参数：a、废水进水浓度一般废水含锌浓度不大于50mg/l。b、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。c、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。混合反应时间宜采用5~10min。d、运行过程中，循环水中的含盐量会不断增加，含锌、氯离子会不断积累，为了改善循环水水质，每天应排放累计处理水量的10％~15％的循环水，补入纯水。（2）铵盐镀锌废水的处理a、石灰法处理铵盐镀锌废水当废水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，利用这个机理来提高废水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。处理时可用石灰和氢氧化钠调整pH值到11~12，搅拌10~20min，然后经沉淀、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，使出水锌含量升高。工程实践证明，加石灰调整废水pH=12时，锌仍以氢氧化锌的形态存在。b、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，在酸性条件下，用化学沉淀法能去除锌和其他金属离子，处理后水达到排放标准。主要技术参数：①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。②废水的pH值处理前混合废水必须为酸性，反应时pH值调整到9。③投试剂量如混合废水内含六价铬，则必须投加硫酸亚铁做还原剂，用时也可起到凝聚的作用，投加量根据六价铬浓度确定，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。1.4.3其他方法电镀厂废水处理除了以上方法外还有电解法、生物法、膜分离技术、离子交换法[2]、黄原酸法、腐殖酸法、活性炭吸附法等等。这些方法都能很好处理废水，但各有优劣。选用方法时，应根据实际情况进行选择。 第二章设计背景2.1项目概况和意义某小型电镀厂是一乡镇企业，一般这种电镀厂废水水量都较少，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。此类企业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污染物排放标准（GB21900-2008）中的污染物控制排放要求。2.2设计条件2.2.1设计水量每天处理水量70m3，设计的废水水质情况如下表。表2.1电镀废水水质情况项目pH总Cr（mg/L）Cr6+（mg/L）Zn（mg/L）SS（mg/L）含量3.5251530902.2.2设计水质经处理后废水中浓度SS≤70mg/L、总铬≤1.5mg/L、Cr6+≤0.5mg/L、Zn2+≤2mg/L，出水pH：6-9。2.23水文地质资料工程地质良好，适于工程建设，厂区地形平坦。2.24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相关法规、规范和标准，确保各项处理水质指标达到相应的国家排放标准。废水处理装置布置紧凑、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。 第三章处理工艺的确定3.1工艺流程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％，而且化学法呈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[4]。工艺原理含铬废水中Cr6+主要以Cr2072-和CrO42-两种形态存在，两种离子问存在以下平衡：2CrO42-+2H+Cr2072-+H2O（3.1）在酸性条件下（pH<3）Cr6+主要以Cr2072-形态存在，实际操作中可用硫酸调节废水的酸性使pH<3。此时投加还原剂亚硫酸氢钠，将废水中的六价铬还原成三价铬，其还原反应为：2H2Cr2O7+6NaHSO3+3H2SO4→2Cr2（SO4）3+3NaSO4+8H2O（3.2）锌为两性金属，在废水中的存在形态由pH决定。在碱性条件下，一般认为pH大于10时，锌主要以ZnO2存在。当pH调整到8~10时，主要以Zn（OH）2化学沉淀形态存在，其反应为：Zn2++2OH-→Zn（OH）2↓（3.3）Zn（OH）2+2OH-→ZnO22-+2H2O（3.4）Zn（OH）2+H2SO4→ZnSO4+2H2O（3.5）Cr3+在该条件下也同样能生成氢氧化物沉淀，而将重金属离子从水中分离出去。反应式为：Cr2（SO4）3+6NaOH→2Cr（OH）3↓+3Na2SO4（3.6）设计处理流程如下图所示： 图3.1废水处理工艺流程3.2工艺流程说明3.2.1废水系统废水处理系统采用连续处理工艺。废水经过两次提升，一次提升从调节池到中间水池，二次提升从中间水池到清水池。调节池中废水由耐腐蚀泵泵入反应池，在反应池中以重力流方式流经还原槽、中和槽、斜板沉淀池和中间水池，完成六价铬的还原，三价铬与锌离子的絮凝和沉淀分离反应。中间水池的水由耐腐蚀泵泵入石英过过滤器过滤，出水流入清水池，清水池中pH值不达标，可以加酸或加碱进行调节；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。3.2.2污泥系统斜板沉淀池中沉积的污泥经污泥浓缩池浓缩，再经板框压滤机脱水后打包待用。浓缩和压滤出水返回调节池重新处理。3.2.3药剂投配系统确定各种溶药、投药槽体有效容积、工艺尺寸及相关工艺设备。 3.3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。亚硫酸钠与六价铬的理论投药比为3:1（质量比），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，故选择絮凝反应的pH值为8，反应时间为15~20min。 第四章单体构筑物的设计计算4.1调节池4.1.1一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[3]。4.1.2参数选取池形方形停留时间HRT=4h4.1.3工艺尺寸有效容积V＝Q×HRT=70×4/24=11.67m3有效水深H＝2000mm横截面积S=V/H=11.67/2.0=5.83m2池长L=3000mm池宽B=S/L=5.83/3.0=1.94m取B=2500mm调节池总尺寸长度×宽度×高度=3000mm×2500mm×2000mm4.1.4进、出水口及液位调节池整体设置在地下，顶部平行于地面。池内污水用泵提升至反应池。电镀厂运行产生的废水通过工业废水管道流入调节池。（4.1）D——管径（mm）；Q——设计最大水量（m3）；V——进水管管内流速（m/s），一般采用0.7~1.0m/s。设计中v取0.7m/s设计中取进水管管径DN100mms，进水口要求在最高液位以上，高度为1800mm。调节池出水管取DN25mm标准硬氯乙烯管，规格外径Φ×壁厚＝32mm×2.5mm，工作压力为10kg/cm2。出水管口位于池底，用泵提升至反应池。泵的扬程计算见水力计算部分。 调节池最高液位Hmax=进水出水图4.1调节池示意图4.1.5工艺装备1次提升泵2台（1用1备），由于废水呈酸性，应选用耐腐蚀泵，具体选型见水力计算部分。4.2反应池4.2.1一般说明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4.2所示。在混合区进水口同时投加稀硫酸与还原剂焦亚硫酸钠，絮凝段分为混合区与反应区，尺寸同还原段设计，在混合区进水口处投加NaOH溶液及PAM溶液。两段混合区均装有搅拌机，在搅拌机的作用下，使废水与药剂充分混合反应。在还原段混合区与化学絮凝段混合区安装pH计探头，通过控制稀硫酸与氢氧化钠溶液的投加量，使得还原段pH在2.5~3.0之间，化学絮凝段pH在8.0。化学混凝强化工艺对SS去除率可达90％，保证SS达标。4.2.2主要设计参数（1）还原反应pH值pH=2.5。停留时间HRT＝20min投药比5：1ORP值反应过程控制通过氧化还原电位测定仪，ORP值为300mV。搅拌功率20W/m3池容，强度为中等强度，G值为200/s。 进水出水a）、侧视图b）、俯视图图4.2反应池示意图（2）絮凝反应pH值本废水处理车间主要处理铬和锌，沉淀时Cr（OH）3的最佳沉淀pH值为7~8，Zn（OH）2的最佳沉淀pH值为8~9，所以选择絮凝池pH值为8。停留时间HRT＝20minG值50/s4.2.3工艺尺寸（1）反应池的有效容积V=Q×t=70（20+20）/（2460）=1.94m3式中Q——设计流量（m3/h）；t——反应时间（h）。 水深H＝1.0m超高0.5m长L＝2.0m宽B＝1.0m净尺寸L×B×H＝2000mm×1000mm×1500mm液位、进水口、出水口及过水孔道反应池最高液位Hmax=过水口孔道由于处理量不大，不考虑流速。取净尺寸L×B×H＝100mm×1000mm×1300mm污水由耐腐蚀泵提升至反应池，进水口应位于最高液位以上，取离池底1300mm处。出水口应位于最高液位以下，取离池底800mm处，管径取DN50，标准硬氯乙烯管，规格外径Φ×壁厚＝63mm×4mm，工作压力为10kg/cm2。4.2.4工艺设备（1）还原反应搅拌装置按每m3池容输入功率20W计算，需要输入的功率N为N=20V/2=20×1.94/2=20W=0.0194kW搅拌机机械总效率η1采用0.75，搅拌机传动效率η2为0.8，则搅拌机所需的电动机功率N"为N"＝N/（η1η2）＝0.02/（0.75×0.8）＝0.034kW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）絮凝反应搅拌装置按每m3池容输入功率10W计算，需要输入的功率N为N=10V/2=10×1.94/2=10W=0.01kW搅拌机机械总效率η1采用0.75，搅拌机传动效率η2为0.8，则搅拌机所需的电动机功率N"为N"＝N/（η1η2）＝0.01/（0.75×0.8）＝0.017kW桨叶构造采用平板形，4叶，每叶长×宽＝0.4m×0.08m，桨叶下边缘距池底0.25m。4.3斜板沉淀池4.3.1一般说明沉淀池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。当污水进入初次沉淀池后流速迅速减少至0.02m/s以下，从而极大地减少了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于1的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去[5]。 按照沉淀池的形状和水流特点，常将沉淀池分为平流式、竖流式、辐流式及斜板四种。四种初次沉淀池的优缺点和使用条件的比较见表4.3。表4.3四种初次沉淀池的优缺点和适用条件比较池型优点缺点适用条件平流式⑴沉淀效果好⑵对冲击负荷和温度变化的适应能力较强⑶施工方便⑷多个池子易于组合为一体，可节省占地面积⑴池子配水不易均匀⑵采用多斗排泥时，每个斗需单独设排泥管各自排泥，操作量大；采用链带式刮泥机刮泥时，链带的支承件和驱动件都浸于水中⑴适用于地下水位高及地质较差的地区⑵适用于大、中、小型污水处理厂竖流式⑴无机械刮泥设备，排泥方便，管理简单⑵占地面积较小⑴池子深度大，施工困难⑵对冲击负荷和温度变化的适应能力较差⑶造价较高⑷池径不宜过大，否则布水不匀适用于处理水量不大的小型污水处理厂（单池容积小于1000m3）辐流式⑴多为机械排泥，运行较好。管理较方便⑵机械（刮）排泥设备已为定型⑶结构受力条件好⑴占地面积大⑵机械排泥设备复杂，对施工质量要求高⑴适用于地下水位较高及工程地质条件较差地区⑵适用于大、中型污水处理厂斜板⑴沉淀效率高、停留时间短⑵占地面积较小⑴斜板设（管）设备在一定条件下，有滋长藻类等问题，维护管理不便⑵排泥有一定困难适用于城市污水的初沉池因为本设计的处理水量不大，故选用斜板沉淀池作为初沉池。斜板沉淀池是根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池中加设斜板火蜂窝斜管，以提高沉淀效率的一种新型沉淀池。它具有沉淀效率高，停留时间短，占地少等优点。电镀废水处理中固液分离一般采用沉淀池或气浮池，斜板沉淀池在电镀废水中得到广泛的应用。按水流与沉泥的相对运动方向，斜管沉淀池可分为异向流、同向流和侧向流三种形式。在电镀厂废水处理中一般为了构造简单，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。沉淀池中污泥采用连续排泥，以免污泥板结堵塞排泥管。设计的斜板沉淀池如图4.4所示： 进水出水图4.4斜板沉淀池示意图4.3.2参数选取个数n1水力表面负荷q3m3/（m2·h）斜板长L1.0m斜板倾角θ60º斜板净距d 80mm斜板厚b5mm4.3.3工艺尺寸池表面积AA＝Q/（0.91×n×q）＝70/（0.91×1×3×24）＝1.07m2式中Q——最大设计流量，m3/h；n——池数；q——表面负荷，一般用3~5m3/（m2·h）；0.91——斜板面积利用系数。池长aa=＝＝1.04m取a＝1.0m核算q＝Q/（0.91×n×A）＝70/（0.91×1×1.0×24）＝3.2m3/（m2·h）满足条件3~5m3/（m2·h）斜板个数mm=a/（b+d）-1＝1/（0.005+0.04）-1＝22个 斜板区高度h3h3=L×sinθ＝1×sin60º＝0.87m取斜板上端清水区高度h2=0.5m取水面超高h1=0.3m取斜板下端与排泥斗之间缓冲层高度h4=1.0m泥斗斗底为正方形，泥斗底边长为a1=0.3m，泥斗倾角为β＝60º，泥斗高h5为h5＝tg60º=tg60º＝0.48m污泥斗总容积VV=2××h5（a12+a12+a1×a）＝2××0.48×（1.02+0.32+1.0×0.3）＝0.2224m3沉淀池总高度HH=h1+h2+h3+h4+h5＝0.3+0.5+0.87+1.0+0.48＝3.15m池内停留时间T==27.4min＜30min4.3.4进出水系统（1）沉淀池的进水设计进水管采用DN65（外径Φ×壁厚＝76mm×4.5mm）硬聚氯乙烯管直接与反应池相连，则进水管中流速VV＝＝＝0.244m/s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4.5：图4.5集水槽 集水槽个数1个槽中流量q＝70/（24×3600）＝0.00081m3/s＝0.81L/s考虑池子超载系数为20％，则槽中流量q0＝1.2q＝1.2×0.81＝0.97L/s槽宽B＝0.9q0.4＝0.9×0.000970.4＝0.056m为便于加工取槽宽B＝60mm起点槽中水深H1＝0.75B＝0.75×60＝45mm终点槽中水深H2＝1.25B＝1.25×60＝75mm槽中水深统一按H2＝80mm计如图4.6所示：出水孔沉淀池水位槽中水位图4.6集水槽断面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，槽超高取0.1m，则集水槽总高度HH＝H2+0.05+0.05+0.1＝0.28m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ω＝q0/（μ×）＝＝0.00226m2孔径采用d=10mm，则单孔面积ω0为ω0＝πd2/4＝0.0785×0.012＝0.0000785m2则孔眼个数n＝ω/ω0＝0.00226/0.0000785＝28.8取n＝30集水槽每边孔眼个数n´＝n/2＝30/2＝15个相邻孔眼中心距离s＝L/（n´+1）＝1/（15+1）＝0.0625m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）落水斗落水斗尺寸为L×B×H＝300mm×300mm×400mm，排水管采用DN25（外径Φ×壁厚＝32mm×3.5mm）硬聚氯乙烯管，位于集水斗底部。（4）沉淀池排泥系统设计采用穿孔管进行重力连续排泥，穿孔管选用DN150（外径Φ×壁厚＝160mm×5.0mm）硬聚氯乙烯管。4.4中间水池4.4.1一般说明其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1h废水流量。4.4.2工艺尺寸有效容积V＝1×70/24＝2.92m3有效水深1000mm净尺寸L×B×H＝2500mm×2000mm×1000mm最高液位Hmax=4.4.3进出水口设置进水口位于最高液位以上，取离中间水池底部660mm处。出水口位于池底接耐腐蚀泵通入砂滤器。 4.5过滤器4.5.1一般说明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、SS小于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。选用过滤器，石英砂单层滤料。表4.2过滤器滤料特性数据序号类别品种粒径（mm）不均匀系数（K80）滤层厚度（mm）适应滤速（m/h）反冲洗强度（L/m2·s）反冲膨胀率（％）备注1砂过滤石英砂0.5~1.2≤2700~10008~1012~1530~50适用于进水浊度相当于沉淀池出水浊度的场合分图2砂过滤石英砂0.3~0.8—7008~108~1250~60适用于进水浊度接近饮用水浊度的场合3双层滤料无烟煤0.8~1.8＜2300~4006~813~1650~60—3双层滤料石英砂0.5~1.2＜240040~50—5双层滤料无烟煤0.65~0.8—4606~813~1650~60—6双层滤料石英砂0.45~0.6—230——40~50— 4.5.2设计参数依据上表结合设计情况可得：滤层厚度h1.0m粒径1.0mm承托层厚h´450mm，分4层正常滤速v8m/h强制滤速v´16m/h工作周期T24h反洗膨胀率40％反冲强度15L/（m2·s）反冲时间5min反冲洗水处理后水图4.7砂滤器示意图4.5.3工艺尺寸截面积SS＝＝＝0.36m2直径DD＝＝＝0.68m取D＝0.7m校核空塔流速vv＝＝＝7.58m/h符合要求（5-10m/h）需要石英砂体积为V＝S×h＝π×0.72×1.0/4＝0.38m3石英砂滤料反冲洗膨胀度为40％，则砂滤料的有效高度为H＝0.45+1.0×（1.0+0.4）＝1.85m过滤料净尺寸为Φ700mm×2000mm反冲洗最大需水量为Q´＝5×60×0.3×15/1000＝1.35m3设计取1.5m34.5.4工艺设备二次提升泵2台（1用1备），具体选型见水力计算部分。 4.6清水池4.6.1一般说明储存过滤后的净化水，调解处理与回用之间的平衡。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，有效容积按过滤器1次反冲洗水量的2倍计算，处理达标后的水经DN65（76mm×3.5mm）硬聚氯乙烯溢流管直接外排，池底设DN65泄空管。4.6.2工艺尺寸有效容积V＝2×1.5＝3.0m3池体净尺寸L×B×H＝2000mm×1500mm×1200mm4.6.3液位、进出水口及反冲洗入水口最高液位Hmax=进水口位于池底，出水口位于最高液位以下取H=900mm处为反冲洗水方便，入口设置在池底。4.6.4工艺设备反冲洗泵2台（1用1备），砂滤器反冲洗提供动力，反冲洗泵的扬程计算参见水力计算部分。4.7药剂投配系统4.7.1H2SO4加药罐pH由3.5调至2.5，每天需要H2SO4的量为m＝70×（10-2.5-10-3.5）×98/2＝9.76kg/d浓度为10％H2SO4的体积为V´＝9.76/（10％×1066）＝0.092m3H2SO4按每天配药1次则可取加药罐的净尺寸为：Φ直径×高度＝Φ500mm×800mm4.7.2NaHSO3加药罐NaHSO3投药量与废水中六价铬量比值为5:1（质量比），即投药量为75mg/L，NaHSO3溶液投加浓度10％，需用量为V´＝70×75×10-6/10％＝0.0525m3则有效容积按4d计算，V＝0.0525×4＝0.21m3净尺寸Φ直径×高度＝Φ500mm×1200mm 4.7.3NaOH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V´＝70×（10-2.5-10-8）×40/（20％×1219）＝0.036m3加药罐有效容积按4d配药一次计算，即V＝0.036×4＝0.144m3净尺寸Φ直径×高度＝Φ500mm×800mm4.7.4PAM加药罐设计最大投药量为3mg/L，PAM浓度为0.5％，3d配一次，则PAM加药罐的有容积为V＝70×3×3×10-6/0.5％＝0.126m3净尺寸Φ直径×高度＝Φ500mm×800mm4.8污泥处理系统4.8.1斜板沉淀池排泥采用重力排泥，排泥管DN150，自动控制排泥阀。流出的污泥用WQXD7-7-0.55G型污泥泵抬升入污泥浓缩池，污泥泵两台（1用1备）。污泥泵技术参数见下表。表4.3污泥泵技术参数型号流量（m3/h）扬程（m）电压（V）净重（kg）外型尺寸（mm）功率（kW）WQXD7-7-0.55G7722026230×5400.554.8.2污泥浓缩池污泥浓缩的目的在于去除污泥颗粒间的空隙水，以减少污泥体积，为污泥的后续处理提供便利条件[7]。沉淀后污泥的含水率一般在99％左右，经化学法处理后废水中悬浮物含量为：Cjs＝kC1+2C2+1.7C3+C4＝16×25+2×0+1.7×30+90＝541mg/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；C3——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。 （1）污泥总量V＝70×541/[（1-99％）×1.02×106]＝3.72m3（2）浓缩池直径浓缩污泥固体通量M取，污泥浓度C取，则浓缩池水流面积采用1个污泥浓缩池，则浓缩池直径设计中取D=1.1m（3）浓缩池工作部分高度取污泥浓缩时间，则（4）超高取缓冲层高（5）确定泥斗尺寸在浓缩池内浓缩8h后含水率降为97％的污泥量为：（4.2）式中q——浓缩后分离出的污泥量（m3）;Q——进入浓缩池的污泥量（m3）;P——浓缩前污泥含水率，一般采用99％；P0——浓缩后的污泥含水率，一般采用97％;q＝3.72×8/24×（99-97）/（100-97）＝0.83m3设污泥斗下底直径，上底直径，污泥斗高度：污泥斗体积：故设计取值可行浓缩池总高度（6）溢流堰浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量 ，设出水槽宽b=0.1m，水深0.05m。溢流堰周长（7）溢流管溢流水量0.000083，设溢流管管径DN150mm，管内流速。（8）排泥管浓缩后剩余污泥量，泥量很小，采用间歇排泥方式，污泥容积，污泥管道选用DN150mm，每次排泥时间0.5h，每日排泥3次，间隔时间8h。沉淀池取净尺寸Φ1200mm×2400mm4.8.3污泥脱水污泥进过浓缩池浓缩后用WQXD7-7-0.55G型泵提升至板框压滤机脱水，污泥泵两台（1用1备），经板框压滤机压滤脱水后污泥含水率可降为70~80％，则每天排泥量为：v＝3×0.83×（100-97）/（100-80）＝0.3735m3/d以压滤机滤饼最大厚度50mm计算，需要过滤面积为：A＝0.3735/0.05＝7.47m2本系统采用一台过滤面积为9m2的板框压滤机，1d工作1次即可。其技术参数如表4.3。表4.4板框压滤机技术参数型号饼厚（mm）板框数（板/框）过滤面积（m2）滤室容积（m3）重量（kg）电机功率（kw）尺寸长×宽×高（mm）Z10/630-U5020/211014010101.52270×870×1150 第五章管网布置与水力计算5.1平面布置该污水处理厂总平面布置包括污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线，管道及渠道的平布置，各种辅助构筑物及设施的平面布置。总平面布置应遵循以下几条原则：（1）处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。（2）工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助构筑物应按照功能的差异，分别相对独立的布置，并协调好与环境条件的关系，如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物。（3）构建之间的间距应满足交通、管理渠铺设、施工和运行管理等条件。（4）管道线与渠道平面布置，应与其工程布置相协调，应顺应污水处理厂的各种介质输送的要求，尽量不免多次提升和迂回曲折（5）协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构筑物之间的关系，作到方便生产运行，保障安全畅通。总平面布置（见平面图）5.2高程布置原则（1）充分利用地形地势和排水系统，使污水一次提升便能顺利自然的通过污水处理构筑物，排出厂外[8]。（2）协调好高程布置和平面布置的关系，做到既减少用地，又利用污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。（3）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。（4）协调好污水处理厂总体高程布置和与单体竖向设计，即便于正常排放又有利于检修。总高程布置（见高程布置图）5.3水力计算5.3.1调节池水泵扬程调节池水泵扬程为[6]： H＝H差+H自+h沿+h局+h构（5.1）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＝70m3/d，取管中流速v＝0.8m/s（一般为0.7~1.2m/s），则废水管径为：D＝＝＝0.18m查手册取公称直径DN25mm标准硬氯乙烯管，规格外径Φ×壁厚＝32mm×2.5mm，工作压力为10kg/cm2，计算内径为27mm，查DN25mm塑料管水力计算表，流量Q＝2.9m3/h时，流速为1.07m/s，1000i＝64.27，对于一次提升管段，废水管线水力最不利长度L＝10m，则管线沿程损失为：H沿＝iL＝64.27×10/1000＝0.64m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90º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）×1.072/（2×9.8）＝1.14m系统中调节池最低水位与所需提升最高水位差H差＝3.8m取自由水头H自＝2.0m，则水泵所需扬程为：H＝H差+H自+h沿+h局＝0.64+1.14+3.8+2.0＝7.58m根据Q＝2.9m3/h，H＝7.78m选用25FS-16A型耐腐蚀性塑料泵，其性能参数如下表。表5.125FS-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-16A3.2712.529600.2851.54111820.55.3.2过滤器水泵扬程（1）进水提升泵对于二次提升管段（从中间水池进过滤器到清水池）选用公称直径为DN25 mm标准硬氯乙烯管，规格外径Φ×壁厚＝32mm×2.5mm，工作压力为10kg/cm2，计算内径为25mm，查DN25mm塑料管水力计算表，流量Q＝2.9m3/h时，流速为1.07m/s，1000i＝64.27，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＝64.27×8/1000＝0.64m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）×1.072/（2×9.8）＝1.29m考虑过滤器水力损失按h过＝3m计算，系统最不利点水位差H差＝3m，取自由水头H自＝2m，则水泵扬程为：H＝H差+H自+h沿+h局+h过＝3+2+0.64+1.29+3＝9.9m根据Q＝2.9m3/h，H＝9.9m选用25FS-16A型耐腐蚀性塑料泵，其性能参数见表5.2。（2）反冲洗水泵过滤器反冲水流量Q反冲＝Sq＝15×π×0.62/4＝4.24L/s＝0.0042m3/s查水力计算表得查DN25mm，流量Q＝4.24L/s时，流速为v＝1.82m/s，1000i＝132，管长L＝10m，则管线沿程损失为:H沿＝iL＝132×10/1000＝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+3×0.5+1×7.5+1×1）×1.822/（2×9.8）＝3.72m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+3.72+1.48+0.92+2.0＝9.34m根据Q＝4.24L/s，H＝9.34m选用IS50-32-125单级单吸清水离心泵，其性能参数如下表。 表5.2IS50-32-125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％叶轮直径（mm）重量（kg）IS50-32-12516182901.560125325.3.2污水管渠水头损失计算表表5.3污水管渠水头损失计算表名称流量（L/s）管径（mm）1000i流速V（m/s）管长（m）i·L斜板沉淀池————————0.1反应池至斜管沉淀池0.81500.32.3550.00210.140.15斜管沉淀池至中间水池0.812564.271.2110.06510.0750.15过滤器————————0.1过滤器至清水池0.81500.32.3530.00110.140.15清水池————————0.1回流至调节池0.81500.32.35140.00510.140.15 第六章设计管理要求6.1设备与材料要求处理系统对于要求比较高的，在化学反应时会产生热量的罐体采用炭钢焊接而成的，内外作防腐处理，为节约成本，少占地，尽可能采用设备一体化设计。本系统对不放热反应的罐体都采用聚乙烯（PE）材质的设备，PE材质具有耐腐蚀、抗氧化、不生锈、外观美等特点，而且安装轻巧，维修方便。对于反应池还原反应一格，要加盖封闭，防止反应中产生的SO2逸散。处理系统采用机械搅拌，机械搅拌主要用于各槽罐的液体搅拌，如反应槽、配药槽等。电控采用合资厂家（西门子、施奈德、欧姆龙等）的产品，性能稳定，运行可靠，处理系统关键的检测仪表采用进口的，非关键的控制仪表采用国内上乘的。本系统的废水输送泵采用中国产的耐腐蚀塑料泵，具有良好的防腐功能，污泥压滤采用隔膜泵，对于本系统的处理效果影响最大的是各种药剂的投加量的控制，计量泵选择目前在中国运行比较好的米顿罗（LMI）计量泵，它具有运行稳定，外观美观，占地小等特点。废水管路设计以及加药管均采用UPVC管道，部分加药管采用增强塑料软管，系统管路分别沿地沟、墙面及管架集中排布，然后分散到各点。6.2电气控制系统设计要求控制方式分为手动河自动控制两种方式，两种方式可以切换，具有较高的操作灵活性。6.2.1处理系统的自动控制方式废水处理系统的主要设备的运行状态可在主控柜模拟盘上显示，如废水调节池的工作液位与溢流报警液位，各罐体的下限报警液位等。当废水处理系统出于自动待机状态时，废水输水泵可自动启动（当废水储池液位达到上限后），将废水输入处理槽，当废水储池液位降至下限时，废水输水泵可自动关闭。当输水泵启动后，需操作人员手动调节流量。当废水输水泵启动后，处理槽进入自动加药调节控制程序，搅拌机于泵联动，添加H2SO4自动调节pH值，根据所测得的ORP值，自动添加NaHSO3药液。反应槽絮凝反应段通过pH计控制计量泵自动添加NaOH、PAM等药液。 清水池的六价铬含量超过额定值以后，启动过滤器反冲洗水泵将不合格水回流至废水调节池，进行再处理。清水池中有在线监测仪，当pH值不满足要求时，池中搅拌器开启，pH值调节加药泵自动运行，将处理后的废水调至pH＝6~9范围。6.2.2处理系统的手动控制方式废水处理系统在手动控制状态下，操作人员可在操作现场通过现场操作开关可实现上述自动控制全部操作程序。6.3处理药剂及药品消耗6.3.1处理药剂处理药品如下表6.1。表6.1处理药剂级别药品级别H2SO4工业级NaHSO3（固体）工业级NaOH（固体片碱）工业级PAM（固体）工业级6.3.2药品损耗估算药品用量结合理论计算和实际经验确定，见下表6.2。表6.2处理药品损耗估算项目H2SO4NaHSO3NaOHPAM单位水量耗药量（g/m3）15057355每天耗药量（kg/d）10.54.02.00.36.4操作管理注意事项6.4.1斜板沉淀池运行前先开动反应槽内的搅拌器，搅拌3min后再进水。排泥周期应根据废水中金属离子的浓度及污泥斗容积确定，在不影响沉淀效果的前提下，适当延长排泥周期，可以降低污泥的含水率，一般情况下每个2小时排泥一次。6.4.2过滤器当过滤压力明显增加或出水水质不能满足要求时，应准备冲洗过滤器。 冲洗时应减少调节池水量，满足能容纳冲洗排水量的要求，清水池中水要充满，满足冲洗水量的要求。过滤器冲洗后，调节池内金属离子浓度会有变化，注意监控处理后水质。石英过滤料冲洗时间为5~10min，先冲洗3min，中间停几分钟，再冲洗几分钟，可以提高冲洗效果。每隔半年，应将石英过滤料彻底清洗一次，并适当补充新滤料。6.4.3污泥浓缩池加入污泥之前，应将浓缩池上清液排至调节池，不许外排。6.4.4检测仪表维护定期校准工业pH计和ORP计的数值，保证检测结果的准确性和运行状态的良好稳定。表6.3自动检测项目表监测项目数量一次仪表显示地点污水流量2电磁流量计大屏幕水位12超声波水位计大屏幕污水提升泵1压力表大屏幕污泥提升泵1压力表大屏幕反冲洗水流量1电磁流量计大屏幕反冲洗水泵压力1压力表大屏幕氧化还原电位（ORP）测定仪1探头大屏幕pH探头3探头大屏幕电度1电度表大屏幕6.5劳动定员管理人员是决定处理站能否正常运转的关键因素之一，管理人员必须具有一定的专业知识，经过专业培训或有一定的实际运转管理经验。本电镀废水处理站基本人员包括分析化验人员，操作管理人员，和主管工程师。6.5.1分析化验人员分析化验人员必须具备一定的分析化学反面的专业知识，能够准确熟练的完成水质和污泥指数的监测分析，提供可靠，准确的化验数据，同时化验人员必须对污水处理系统有足够的了解，熟悉水质，水量冲击及污水处理系统的运行规律，这样才能按照规定的取样时间，规定的取样地。 分析化验人员必须熟练操作处理站的各种精密仪器，以及能够对其进行日常的维护和校正，分析化验人员一般有2到3人,本处理站1人。6.5.2操作管理人员操作管理人员必须掌握以下几点：1、了解污水处理站的系统构成和运行规律；2、熟悉各种动力设备，仪器仪表，管线及阀门；3、准确掌握各种设备的手动操作方法和操作规程；4、准确掌握各种设备的工作状态，能应付一般的突发事件；5、能够按操所规程准确实施设备操作状态的调整和各个构筑物的操作参数的变更，根据监测数据判断运行结果。本站设1个操作管理人员。6.5.3主管工程师主管工程师是处理站不可缺少的核心管理人员，必须充分理解处理工艺，有一定运行管理经验，必须做到：（1）熟悉常规项目的分析化验方法，能够指导分析化验人员按照规定仅此能够化验，能根据污水处理站的实际水质水量的变化情况及时变更化验分析计划。（2）熟悉掌握无水箱护理站的操作规程，能够根据水质水量的变化或季节的变化，更新操作规程。（3）对整个处理系统有较为全面的认识，能根据水质水量的变化，调整污水处理系统的运行参数，使其充分发挥作用，达到最佳运行成果。（4）掌握设备仪器仪表以及控制系统的操作、维护和管理。本站设1名主管工程师。设计是科学与工程应用的桥梁，是科技成果转化为生产力的第一步，是技术创新成败的关键环节。设计过程是技术与经济相结合的过程，是从经济上对技术优化的过程，设计过程也是决策过程。工程基本建设投资是指工程项目从规划，设计，施工，试运行到正式投产为止所需要的全部费用，常指固定资产，如，房屋，构筑物等，这些费用主要包括，建设工程投资，设备购置费用，安装工程费用，基本准备费用和其他费用。在重视整体的经济指标分析，比较的同时，也重视设计过程技术方案的比较与评估，把技术经济分析贯穿于设计的全过程。其基本原理是费用最小化、技术经济比较合理化。本站设1个主管工程师。 第七章工程概算7.1设备工程表7.1废水处理设备造价表序号名称型号/规格数量总价（元）1搅拌机（还原反应）单层平板形，两叶120002搅拌机（絮凝反应）平板形，8叶140003斜板沉淀池排泥阀—115004板框压滤机BMS6/420-U140005耐腐蚀性塑料泵25FS-16A480006离心泵IS50-32-1257140007污泥泵WQXD7-7-0.55G480008管道工程各设施之间的管道连接、阀配件—250009氧化还原电位（ORP）测定仪ORP-26261500010钢平台榄杆钢梯——2300011动力、照明电气与液位自控电柜、电缆及照明系统—1200012油漆及五金配件—15500总价设备工程总价=112000元7.2土建工程厂区地层结构单一，岩土性质均一，基本为亚黏土或轻亚黏土，无不良地质现象。工程地质条件满足构筑物的要求，不必进行特殊处理。所有污水处理构筑物采用钢筋混凝土，其他附属构筑物为砖混结构。 表7.2废水处理土建造价表序号名称规格L×B×H（mm）技术参数数量总价（元）1调节池2500×2500×2000T=4h1250002反应池2000×1000×1500T=40min1120003斜板沉淀池1000×1000×3150T=27min1120004中间水池1500×2000×1000T=5min1100005石英砂过滤器Φ700×2000—1200006清水池2000×1500×1000—1220007污泥浓缩池Φ1200×2400—1230008H2SO4加药罐Φ500×800—2100009NaHSO3加药罐Φ500×1200—11300010NaOH加药罐Φ500×800—21000011配电房2000×2000×2000—13500012PAM加药罐Φ500×800—21000013控制室3000×2500×4000—150000总价土建工程总价=252000元7.3运行费用与处理成本测算（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：表7.3废水处理运行电费项目单耗单价日处理水量合计（元）电0.6度/m31.1元/度70m346.2平均处理1m3废水的成本为：46.2/70=0.66元/m3年运行成本：46.2×300=13860元/年（一年以300天计算）（2）药剂费废水处理药剂费用见表7.4： 表7.4废水处理药剂费用药品单价（元/kg）用量（kg/d）总价（元）H2SO40.810.58.4NaHSO3（固体）2.64.010.4NaOH（固体片碱）2.52.05PAM（固体）160.34.8合计（元）28.5（3）人工费3名半天工人，工资按30元/人日计，则日耗人工费为45元。（4）处理每吨污水所需费用=（供电+药剂费+人工费）/水量=1.71元7.4电镀废水治理发展前景电镀废水中含有铬、锌、铜、镉、铅、镍等重金属离子以及酸、碱、氰化物等具有很大毒性的杂物。有的还属于致癌和致畸变的剧毒物质．因此必须认真地加以处理．以免对人们造成危害。20世纪50年代末是我国电镀废水治理的起步阶段，60年代至70年代中期才开始引起重视，但仍处于单纯的控制排放阶段。70年代中期至80年代初，大多数电镀废水都已有了比较有效的处理，离子交换、薄膜蒸发浓缩等工艺在全国范围内推广使用，反渗透、电渗析等工艺已进入工业化使用阶段，废水中贵重物质的回收和水的回收利用技术也有了很大进展。80年代至90年代开始研究从根本上控制污染的技术，综合防治研究取得了可喜的成果。上世纪90年代至今，电镀废水治理由工艺改革、回收利用和闭路循环进一步向综合防治方向发展．多元化组合处理同自动控制相结合的资源回用技术成为电镀废水治理的发展主流。随着全球可持续发展战略的实施，循环经济和清洁生产技术越来越受到人们关注。电镀重金属废水治理从末端治理已向清洁生产工艺、物质循环利用、废水回用等综合防治阶段发展。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。（5）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。 参考文献[1]安成强,崔作兴.电镀三废治理技术[M].北京:国防工业出版社,2002:1-244.[2]李春华.离子交换法处理电镀废水[M].北京:轻工业出版社,1989:19-29.[3]王绍文,杨景玲.环保设备材料手册[M].北京:冶金工业出版社,2000:375-474.[4]李浩,王宇,余宇翔.中小型电镀厂镀锌废水处理的工艺实践[J].广东化工,2009,36(6):142-264.[5]崔玉川,刘振江,张绍怡.城市污水厂处理设施设计计算[M].北京:化学工业出版社,2004:66-68.[6]姜鹤峻.最新建筑给水排水设计实用手册[M].吉林:吉林电子出版社,2005:1443-1460.[7]韩红军,杜茂安.水处理工程设计计算[M].北京:中国建筑工业出版社,2005:316-321.[8]高俊发,王社平.污水处理厂工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社,2003:270-303.[9]刘瑞新,赵淑平.化工制图AutoCAD实战教程与开发[M].北京:化学工业出版社,2004:26-39.'