【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、表面能高，且存在著許多鋁、硅等活性點(diǎn)，因此，它具有較強(qiáng)的吸附能力，吸附包括物理吸附和化學(xué)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(shí)，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(duì)吸附起補(bǔ)充作用，并不能替代吸附的主導(dǎo)地位。國(guó)內(nèi)外研究表明，粉煤灰對(duì)水中吸質(zhì)的吸附包括3個(gè)連續(xù)的過程:第一、顆粒的外部擴(kuò)散(膜擴(kuò)散)過程。第二、孔隙擴(kuò)散過程，即擴(kuò)散到吸附劑表面的吸附質(zhì)向空洞的深處擴(kuò)散。第三、吸附反應(yīng)過程，吸附質(zhì)被吸附在顆粒的內(nèi)表面上。江輝等人進(jìn)行了含錳廢水的粉煤灰處理的研究，測(cè)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(shí)間、粉煤灰顆粒度以及待吸附液的pH等；結(jié)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?yàn)榉勖夯业姆涓C狀結(jié)構(gòu)的吸附能力有限，當(dāng)其達(dá)到飽和時(shí)，就不能再吸附了，此時(shí)就需要及時(shí)增添粉煤灰，說明低濃度Mn2+有利于粉煤灰對(duì)它的吸附；在吸附中 60min為最佳震蕩時(shí)間；隨著粉煤灰粒度的減小，去除率增加；pH值應(yīng)控制在中偏堿性()范圍。(9) 錳砂法根據(jù)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的錳砂能夠很好的吸附水中Mn2+。有關(guān)研究認(rèn)為MnO2吸附后因使之氧化成錳的四價(jià)氧化物沉淀下來而被濾除，與此同時(shí)，MnO2本身被還原為Mn2O3，可見MnO2起電子交換劑的作用。其除錳機(jī)理可用下面兩個(gè)步驟表示:(l)錳砂通過離子交換作用吸附水中的Mn2+MnO2An++Mn2+→MnO2Mn2+An+ (An+為錳砂表面的陽(yáng)離子)(2)水中溶解氧在MnO2催化作用下把被吸附的Mn2+氧化成為MnO2，與此同時(shí)，MnO2起催化氧化作用，本身被還原為Mn203。4MnO2Mn2++202→2Mn2O3MnO2郝火凡等人進(jìn)行了錳砂與活性炭處理含錳廢水的對(duì)比試驗(yàn)的研究。研究表明:在含錳廢水的處理過程中，水流速度及pH值是最重要的兩個(gè)影響因素。同樣的處理?xiàng)l件下，水的流速越小，去除效果越好。試驗(yàn)表明:用天然錳砂完全可以替代活性炭來進(jìn)行含錳水的處理。(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(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明對(duì)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(wǎng)層與〔AlO2(0H)4扒面體層按1:l結(jié)合而成的典型層狀結(jié)構(gòu)〕?？v面上，每個(gè)結(jié)構(gòu)單元層間靠氫氧氫鍵連接，形成層狀堆疊形態(tài)；橫面上，[AlO2(OH)4]八面體層中的3個(gè)OH有2個(gè)被O所取代。數(shù)個(gè)類似的結(jié)構(gòu)單元層堆積形成高嶺石獨(dú)有的電荷性質(zhì)。當(dāng)高嶺石與溶液接觸時(shí)，通過攪拌，固、液兩相發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，從而使高嶺石晶體表面帶電，此時(shí)高嶺石表面表現(xiàn)出兩種不同電荷屬性的層面和端面，其層面晶體結(jié)構(gòu)中的A13+、A14+易被帶有較低電荷的陽(yáng)離子取代，帶恒定的負(fù)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(fù)電。在吸附錳的實(shí)驗(yàn)中，層面上，高嶺石內(nèi)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(fù)電，也對(duì)Mn2+有一定的吸附作用。層面與端面的共同效應(yīng)使高嶺石對(duì)廢水中的Mn2+有較強(qiáng)的吸附能力，且吸附后的Mn2+穩(wěn)定，難以解吸，不會(huì)造成再次污染。因此，高嶺石去除污水中的錳離子，主要是吸附作用和沉淀作用。在堿性條件下，部分錳離子因沉淀而被去除，，%，也就是說，廢水中的大部分錳離子是由于高嶺石的吸附作用而被降解，吸附作用表現(xiàn)為高嶺石表面上的層面絡(luò)合吸附、陽(yáng)離子交換吸附、端面上正負(fù)電荷吸引引起的靜電吸附等。詹旭進(jìn)行了高嶺土吸附劑去除含錳廢水中錳離子的實(shí)驗(yàn)研究，試驗(yàn)表明高嶺土處理含Mn2+，攪拌時(shí)間為30min，吸附劑與水量比為129:1，當(dāng)起始的p(Mn2+)為100mL時(shí)，Mn2+的去除率超過90%，其排放符合《工業(yè)廢水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978一1996)。近幾十年來，國(guó)內(nèi)外的水處理專家在除鐵、除錳工藝上的研究已經(jīng)取得了豐碩的成果，而這些研究成果絕大多數(shù)局限于對(duì)地下水的處理應(yīng)用上。新型地表水除鐵、除錳工藝的研究拓展和補(bǔ)充了除錳工藝技術(shù)，將為水處理工作積累起寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論成果，同時(shí)也將體現(xiàn)其應(yīng)有的市場(chǎng)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。我國(guó)大多數(shù)含錳廢水的處理方法只注重排水的達(dá)標(biāo)，而忽視濃縮產(chǎn)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(guó)含錳廢水防治中存在的最突出、最嚴(yán)重的問題。一般情況下，含錳廢水無論采用何種處理方法都不能使錳分解破壞，只能轉(zhuǎn)移其存在的位置和轉(zhuǎn)換其物理和化學(xué)形態(tài)。如，經(jīng)絮凝沉淀后，廢水中的錳離子從溶解的離子狀態(tài)轉(zhuǎn)移為難溶性化合物后沉淀，從水中轉(zhuǎn)移至污泥中。于是含錳廢水處理后形成兩種產(chǎn)物:一是達(dá)標(biāo)的出水，另一種是含有從廢水中轉(zhuǎn)移出來的大部分或全部的含錳污泥。但是隨著人們對(duì)資源利用和環(huán)境保護(hù)認(rèn)識(shí)的日益理性化，單純的回收重金屬和污染控制是不夠的，現(xiàn)在最好的發(fā)展方向是在回收錳的同時(shí)，回用原來作為“達(dá)標(biāo)排放”的廢水，最大限度的利用資源，最大限度的向清潔生產(chǎn)的理想模式一“零排放”靠攏，含錳廢水處理技術(shù)的研究，將以往被動(dòng)的“開環(huán)式”(廢棄控制達(dá)標(biāo)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(zhuǎn)換，將污染消納于生產(chǎn)之中。目前處理含錳廢水的方法中，絮凝沉淀法和鐵屑微電解法處理電解錳工業(yè)廢水的研究較多，技術(shù)較成熟，但處理成本高。其他技術(shù)由于還不成熟所以很難運(yùn)用到工業(yè)實(shí)際中。最常見是傳統(tǒng)的石灰中和水解法。本次設(shè)計(jì)中采用堿化除錳法，此工藝操作簡(jiǎn)單，適合小水量的污水處理站，不僅對(duì)Mn、SS有較好的去除效果，而且工藝簡(jiǎn)單方便，經(jīng)濟(jì)方面可行。第二章 設(shè)計(jì)任務(wù)說明 設(shè)計(jì)依據(jù)(1) 《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》(2) 《中華人民共和國(guó)水污染防治法》(3) 《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB89781996)(4) 《給排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第1～12冊(cè)(5) 《建筑給排水設(shè)計(jì)規(guī)范》(GBJ1588)(6) 《污水處理工程設(shè)計(jì)》、《城市污水處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算》、《廢水處理工藝設(shè)計(jì)計(jì)算》、《水處理工程師手冊(cè)》、《環(huán)境工程手冊(cè)》、《水污染防治卷》、《水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)與計(jì)算》、《水污染控制工程》、《污水處理工程設(shè)計(jì)》、《城市污水處理設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算》相關(guān)計(jì)算例題和設(shè)計(jì)參數(shù) 設(shè)計(jì)原則（1）采用堿化除錳法，經(jīng)處理后出水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家規(guī)定的畜禽養(yǎng)殖業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并且使其對(duì)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(zhì)量。（2）盡可能采用組合化構(gòu)筑物，減少占地面積、節(jié)省工程投資。采用技術(shù)成熟可靠、富有針對(duì)性、處理效果穩(wěn)定的工藝,以保證污水處理系統(tǒng)長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行,出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。（3）盡可能采用節(jié)能技術(shù)和高效設(shè)備，基礎(chǔ)投資合理,運(yùn)行費(fèi)用低,運(yùn)轉(zhuǎn)方式靈活,盡可能以較小投入取得盡可能大的收益。管理簡(jiǎn)單，操作方便，平面布置力求緊湊、合理。（4）運(yùn)行管理方便,并可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)波動(dòng),調(diào)整運(yùn)行方式和參數(shù),最大限度發(fā)揮處理構(gòu)筑物的處理能力。（5）針對(duì)本工程廢水排放的實(shí)際情況，采用技術(shù)先進(jìn)并成熟可靠的廢水處理技術(shù)，處理工藝盡可能考慮運(yùn)行操作的靈活性，綜合考慮投資和運(yùn)行費(fèi)用之間的關(guān)系，爭(zhēng)取達(dá)到最佳經(jīng)濟(jì)效益便于實(shí)行工藝過程的調(diào)整,提高管理水平,降低勞動(dòng)強(qiáng)度和人工費(fèi)用。 設(shè)計(jì)范圍和規(guī)模 設(shè)計(jì)范圍本工程設(shè)計(jì)范圍為含錳廢水處理的全過程(包括工藝流程的確定,構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算，工藝設(shè)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(shè)計(jì)規(guī)模本設(shè)計(jì)的水量為1200m3/d，設(shè)計(jì)每天的運(yùn)行時(shí)間為24h。 設(shè)計(jì)進(jìn)出水水質(zhì)和基礎(chǔ)資料，出水水質(zhì)按照《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)——GB89781996》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，：水量（m3/d）pHCOD（mg/L）NH3N（mg/L）SS（mg/L）Mn（mg/L）3600≤200≤20≤150≤35水量（m3/d）pHCOD（mg/L）NH3N（mg/L）SS（mg/L）Mn（mg/L）36006~9≤100≤15≤70≤第三章 石灰乳的制備與投加 石灰乳的配制原則石灰要具有高純度（指活性CaO的含量要高）、高活性、高細(xì)度以便加速反應(yīng)的進(jìn)行，縮小反應(yīng)設(shè)備的容積，防止設(shè)備與系統(tǒng)堵塞。良好的消化是制取高質(zhì)量石灰的重要環(huán)節(jié)。高純度的生石灰，只有在接近水的沸點(diǎn)溫度下（同時(shí)在激烈的攪拌和均勻準(zhǔn)確的水量控制下）消化，才可得到十分細(xì)膩的熟石灰。石灰的表面積是加速溶解、反應(yīng)、提高利用率的重要指標(biāo)，其粒度越小，表面積越大。故本設(shè)計(jì)采用生石灰粉末直接制備石灰乳。生石灰與水混合的反應(yīng)產(chǎn)生、離子并形成氫氧化鈣的過飽和溶液，水化反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的蒸汽把水加熱至90～100℃，然后再用這些熱水將生石灰熟化成30%左右的熟石灰料漿，最后稀釋到5%左右的石灰乳液。 石灰乳的攪拌生石灰粉制備的石灰乳由于分散性較高，具有自發(fā)凝聚、結(jié)塊的趨勢(shì)，在貯存過程中必須不斷攪拌，使之保持懸浮狀。 φ1000密封式機(jī)械攪拌溶液槽采用φ1000密封式機(jī)械攪拌溶液槽（179。；，轉(zhuǎn)速為1000r/min） 石灰乳的計(jì)量本設(shè)計(jì)采用濕法計(jì)量，濕法計(jì)量流程：粉倉(cāng)→螺旋給料機(jī)→消化器→配稀漿槽→計(jì)量泵。采用變頻調(diào)速螺旋給料器和計(jì)量泵計(jì)量，如圖32 帶有生石灰裝置的濕法計(jì)量系統(tǒng)1生石灰儲(chǔ)存箱；2變頻調(diào)速螺旋給料器；3熟化器；4石灰乳攪拌箱；5計(jì)量泵；6軟化反應(yīng)裝置 石灰乳的投加 石灰乳濃度計(jì)算采用計(jì)量泵時(shí)，石灰乳液濃度不能超過4%，故石灰乳液的濃度取4%。1L石灰乳液中，設(shè)計(jì)pH=10。原水pH=,設(shè)1L廢水的投加量為X，則解得L所以石灰乳的投加比例為1:投加量= 投加方式由于投加量很小，不能使用水射器投加，故采用管道于混合池周邊投加。 計(jì)量泵的選型，故選型柱塞計(jì)量泵，型號(hào)流量（L/h）排出壓力（MPa）泵速（次/min）電動(dòng)機(jī)功率（kW）進(jìn)、出口直徑（mm）重量（kg）—30520第四章 混凝劑的溶解與投加 投加量的計(jì)算設(shè)計(jì)流量。根據(jù)原水水質(zhì)及水溫，參考有關(guān)污水處理廠的經(jīng)驗(yàn)，選擇絮凝劑聚合氯化鋁（PAC），采用計(jì)量泵濕式投加，聚合氯化鋁含量ω=5%