【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 物沉淀法、磷酸鹽沉淀法，凝聚沉淀法等。 物理化學(xué)吸附法是利用物質(zhì)具有大的表面積，通過(guò)其和鉛離子之 間的物理化學(xué)作用，把鉛離子富集在其表面，而除去鉛的方法。物理化學(xué)吸附法包括： KDF55 過(guò)濾法、活性炭吸附法、微孔過(guò)濾法、改性膨潤(rùn)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(shù)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(xué)法相似，它是一種新興的重金屬?gòu)U水處理技術(shù)，它利用廉價(jià)的生物材料對(duì)重金屬進(jìn)行吸附，生物吸附法包括：玉米芯吸附法、無(wú)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(lán)根藥渣法等。 在處理含鉛廢水的初期，一般通過(guò) 化學(xué)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 ( x 1043)，這有利于 Pb3(PO4) 2從廢水中沉淀析出，化學(xué)法具有工藝簡(jiǎn)單、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。 隨著技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了物理化學(xué)吸附，他們發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)濟(jì)廉價(jià)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?yàn)樗鼈兊牧畠r(jià)，所以它們也被廣泛的利用在實(shí)際工藝中 但是由于科技和資金的限制，這種技術(shù)暫時(shí)只用在發(fā)達(dá)國(guó)家，例如 KDF55 過(guò)濾介質(zhì)， KDF 過(guò)濾介質(zhì)結(jié)束在美國(guó)已有采用，但在國(guó)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(shí)驗(yàn)期望發(fā)現(xiàn)更多廉價(jià)的大表面積材料用于廢水 4 治理。 與此同時(shí)發(fā)展的還有生物吸附法。它與傳統(tǒng)的物理化學(xué)方法相比，生物吸附法以其材料來(lái)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(diǎn)，正日益引起國(guó)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(dú)特優(yōu)勢(shì)：水溶液中重金屬離子濃度很低時(shí)，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(huì)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(jì)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(kāi)辟了第二水源，而且可以普遍推廣。此外，一些發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用pH 值、 ORP、液位劑等自動(dòng)控制儀表，通過(guò)傳感器對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加藥、自動(dòng)報(bào)警等操作，從而確保廢水治理能夠穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，而由于經(jīng)濟(jì)限制，中國(guó)利用各種自控儀器比較有限，這對(duì)處理效果也有一定的影響。不過(guò)中國(guó)現(xiàn)在應(yīng)用 pH值自動(dòng)控制儀和氧化還原電位值 ORP自動(dòng)控制儀的單位越來(lái)越多，實(shí)踐證明在運(yùn)行操作上采取高 度自動(dòng)化管理而產(chǎn)生的總體運(yùn)行效果是十分穩(wěn)定可靠的，這也是各個(gè)廢水處理的方向。 5 第二章 工藝比選 二級(jí)處理工藝方案比選 全部工藝對(duì)比 工藝對(duì)比 表 2— 1 工藝 優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn) 出處 化學(xué)沉淀法 氫氧化物 原料來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，處理方便 鉛的氫氧化物具兩性，廢水的堿性過(guò)強(qiáng)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(dòng)會(huì)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 x 1028，易從廢水中沉淀析出，原料來(lái)源廣泛，價(jià)格便宜，處理方便 沉淀物不易過(guò)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 ( x 1043)。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(fèi)用較高 草酸鉛化廢水處理工藝研究 物理化學(xué)吸附法 KDF55過(guò)濾法 無(wú)毒、多功能、可再生過(guò)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(guó)已有應(yīng)用，但是在國(guó)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(guò)濾法 工藝流程具有投資省，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)便，性能穩(wěn)定 使用一段時(shí)間后，微孔容易堵塞，降低使用壽命，增加維護(hù)費(fèi)用 沈陽(yáng)蓄電池廠 改性膨潤(rùn)土法 吸附和交換能力強(qiáng)，處理廢水的效果更佳，原料便宜費(fèi)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(rùn)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(jià)格低廉，來(lái)源廣泛，且本身有較好的穩(wěn)定性，并且具有較好的機(jī)械強(qiáng)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(shí)驗(yàn)室階段 玉米芯對(duì)廢水中鉛的吸附研究 酵母菌法 當(dāng)廢水濃度較低時(shí)，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(jiǎn)單，可作性強(qiáng)，工廠實(shí)際運(yùn)行成本低 高濃度重金屬?gòu)U水對(duì)菌類生長(zhǎng)具有毒殺，抑制作用，影響處理效果 酵母菌對(duì)鉛離子的生物吸附研究 浮萍生物法 原料浮萍易得、生長(zhǎng)迅速、易于回收、溫度適應(yīng)性好，生長(zhǎng)和回收周期很長(zhǎng)，鉛去除效率高 浮萍生長(zhǎng)需要在流動(dòng)性不大的水體中，所以只有廢水處理廠靠近流動(dòng)性不大的水體時(shí)，本法才有實(shí)際意義 用浮萍生物法去除水中的鉛 6 膨 潤(rùn)土法和化學(xué)沉淀法比選 結(jié)合上面圖表和處理廢水的實(shí)際情況（廢水排放量 162t/d，鉛濃度約為 ， pH為 2～ 3左右），可知廢水的處理量不大， 對(duì)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(jì)對(duì)大部分鉛蓄電池企業(yè)具有普遍性，我們可以選擇化學(xué)沉淀法和物理化學(xué)吸附法中的 改性膨潤(rùn)土法來(lái)做進(jìn)一步比較。 膨潤(rùn)土法和 化學(xué)沉淀法對(duì)比 表 2— 2 工藝 化學(xué)沉淀法 改性膨潤(rùn)土法 特點(diǎn) 比較 來(lái)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 ％ 改性膨潤(rùn)土法和化學(xué)沉淀法的基建相似，在運(yùn)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?yàn)楦男耘驖?rùn)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(huì)增加處理成本，所以在考慮之后，本次設(shè)計(jì)用化學(xué)沉淀法進(jìn)行二級(jí)處理。 沉淀劑選擇 通過(guò)前人實(shí)驗(yàn)比較各種化學(xué)沉淀劑對(duì)廢水中 Pb 2+的 凈化效果，我們可以選擇出合適的沉淀劑。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)廢水水質(zhì)〔 pH =， p(Pb)= mg/L〕與蓄電廢水水質(zhì)（ pH=2～ 3， p(Pb)=）相差不大，所以我們可以通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)選擇沉淀劑。 不同沉淀劑比較試驗(yàn)結(jié)果 表 2— 3 注：廢水樣〔 pH =， p(Pb)= mg/L〕 通過(guò)以上實(shí)驗(yàn)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(guò) 90%，從除鉛效果、沉淀物穩(wěn)定性、沉降速率、過(guò)濾難易等諸因素考慮，序號(hào) 沉淀劑 添加原則 pH 出水 c(Pb)/(mg/L) 鉛去除率 /% 備注 1 Ca(OH)2 調(diào) pH＝ 9 過(guò)濾較慢 2 NaOH 同上 易于過(guò)濾 3 Na2S 10mg/L 不易過(guò)濾 4 Na3PO4 200 mg/L 不易過(guò)濾 5 Ca(OH)2+ Na2S 調(diào) pH＋Na2S10mg/L 易于過(guò)濾 7 Ca(OH)2+ Na2S 組合沉淀劑效果較好，表明采用化學(xué)沉淀法處理該廢 水可行。所以本次設(shè)計(jì)中用Ca(OH)2+ Na2S為沉淀劑。（經(jīng)過(guò)計(jì)算我們得出處理后水的鉛濃度 p(Pb)=，而鉛的排放標(biāo)準(zhǔn)為 p(Pb)=1 mg/L，可知，所得廢水符合二級(jí)排水標(biāo)準(zhǔn)）。 三級(jí)處理工藝比選 蓄電池對(duì)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(zhǎng)其使用壽命的關(guān)鍵在于電解液的品質(zhì)指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn) ZBK8400489《鉛酸蓄電池用水》中，對(duì)蓄電池用純水品 質(zhì)的規(guī)定是很嚴(yán)格的：錳含量不大于 %，鐵含量不大于 %，氯含量不大于%，銨含量不大于 %，殘?jiān)坎淮笥?%，硝酸鹽 (以Ｎ計(jì) )含量不大于 %等。 一般所用的方法有離子交換法和反滲透法。接下來(lái)我們進(jìn)行方案比選。 離子交換法和反滲透法對(duì)比 表 2— 4 方法工藝 離子交換法 反滲透法 優(yōu)點(diǎn) 對(duì)離子有針對(duì)性，可以高效去除水中某種特定的離子。 一 次性投資小。 處理過(guò)程節(jié)能、簡(jiǎn)單。 設(shè)備占地面積小，脫鹽率和水利用率高。 每立方米同質(zhì)量的純水所需要的費(fèi)用低。 對(duì)離子沒(méi)有針對(duì)性，可以去除水中大部分無(wú)機(jī)鹽離子。 缺點(diǎn) 設(shè)備龐大，基礎(chǔ)建設(shè)投資高，運(yùn)行費(fèi)用高，再生時(shí)酸堿耗量大，廢酸、廢堿排放多，需付出一筆可觀的治理資金。 由于頻繁再生離子交換樹(shù)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(jìn)行處理，即使如此，也會(huì)造成環(huán)境污染。 由于酸堿具有強(qiáng)腐蝕性質(zhì)，對(duì)建筑物、設(shè)備均有一定的腐蝕作用，強(qiáng)酸堿若操作不當(dāng)，會(huì)灼傷操作人員。此法無(wú)論從安全、環(huán)保的角度都有其弱點(diǎn)。 自動(dòng)化控制技術(shù)要求高。 反滲透膜容易被污染，給檢修帶來(lái)困難。 根據(jù)實(shí)際情況，我們可知：經(jīng)過(guò)二級(jí)處理的水的鉛的濃度已經(jīng)達(dá)到排放要求，比較兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，雖然反滲透法不具有選擇性，但因?yàn)殂U離子大小遠(yuǎn)大于無(wú)機(jī)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(jì)地除去水中的無(wú)機(jī)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(jì)有效。因此三級(jí)處 理中我們選擇反滲透法。 8 具體處理流程設(shè)計(jì) 冷卻廢水 含鉛廢水 中和劑 沉淀劑 混凝劑 回流 50％ 消毒 50％深度處理 水流線 污泥線 回流線 圖 21 蓄電池廠廢水處理流程圖 均化池 沉淀池 濃縮池 微絮凝管道 直接過(guò)濾池 清水池積水池 泵房 1 純水罐 泵房 2 深度處理器 反應(yīng)池 機(jī)械脫水 9 第三章 構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算 設(shè)計(jì)原則 設(shè)計(jì)依據(jù) (1) 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) (2)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 GB89781996； (3)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GBJ1487（ 1997年版）； (4) 其他有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。 設(shè)計(jì)原則 (1)本方案設(shè)計(jì)保證出水達(dá)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(huì)效益、經(jīng)濟(jì)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(jìn)性 ,保證運(yùn)行管理簡(jiǎn)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(jià)、減少運(yùn)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(jì)選用合適的自動(dòng)化技術(shù)及 監(jiān)測(cè)儀表，提高污水處理站運(yùn)行管理水平。 均化池 一般說(shuō)明 廢水的水量和水質(zhì)并不總是均勻恒定的，往往隨時(shí)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(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)甚至使設(shè)備無(wú)法工作，為此需要設(shè)置調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水量調(diào)節(jié)和水質(zhì)均化。 水量調(diào)節(jié)的特點(diǎn)是變水位調(diào)節(jié)，需要一定的時(shí)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(shí)變化圖通過(guò)圖解法求得，實(shí)際中多根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。 水質(zhì)均化的特點(diǎn)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。 主要設(shè)計(jì)參數(shù) 均化池設(shè)計(jì)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(gè)變化周期內(nèi)累計(jì)的廢水量。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)沒(méi)有水量水質(zhì)的逐時(shí)累計(jì)變化資料，所以要根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗(yàn)確定池容，常用停留時(shí)間（ HRT）表示。停留時(shí)間是均化池有效容積與處理水量的比值。 即 QVHRT 有效? 一般情況下，常用停留時(shí)間是根據(jù)廢水濃度和流量的變化來(lái)計(jì)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(méi)有確切廢水濃度和流量的變化數(shù)據(jù)時(shí)，一般情況下可