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電鍍廢水處理畢業(yè)設計-在線瀏覽

2025-02-05 16:15本頁面
  

【正文】 10 30 50 2 設計水質(zhì) 經(jīng)處理后廢水中濃度 Cr6+< mg/ L, Zn2+2 mg/ L, 出水 pH 值 69; 3 水文地質(zhì)資料 工程地質(zhì)良好,適于工程建設,廠區(qū)地形平坦。 設計原則 嚴格遵循國家相關法規(guī)、規(guī)范和標準 , 確保各項處理水質(zhì)指標達到相應的國家排放標準 ; 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)化設計降低工程投資 及運轉(zhuǎn)費用,努力實現(xiàn)技術先進與企業(yè)財力相適應。在電鍍廢水處理中常用的化學處理法有氧化(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。國內(nèi)對化學處理法有較為成熟的設計和運行經(jīng)驗。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。 用亞硫酸鹽處理電鍍廢水,主要是在酸性條件下,使廢水中的六價鉻還原成三價鉻,然后調(diào)整 pH 值,使其形成氫氧化鉻沉淀而除去,廢水得到凈化。 技術條件與參數(shù): ( 1)廢水的酸化 亞硫酸鹽還原六價鉻必須在酸性條件下進行。在實際生產(chǎn)中,一般控制廢水 pH 值在 ~ ,反應時間控制在 2030 min 為宜。 表 亞硫酸鹽與六價鉻的投量比 序號 亞硫酸鹽種類 投量比(質(zhì)量比) 理論值 實際使用量 1 Cr(Ⅵ )∶ NaHSO3 1∶ 3 1∶ 4~ 5 2 Cr(Ⅵ )∶ Na2SO3 1∶ 1∶ 4~ 5 3 Cr(Ⅵ )∶ Na2S2O5 1∶ 1∶ ~ 4 ( 3)廢水經(jīng)酸化、還原反應后,加堿調(diào)整廢水的 pH 值,使氫氧化鉻沉淀,一般控制 pH 值為 7~ 8,其反應 時間為 20 min。采用石灰,價格便宜,但反應慢,且生成泥渣多,泥渣難以回收。氫氧化鈉成本高,但用量少,泥渣純度高,容易回收。 鐵氧體法 鐵氧體沉淀法是在硫酸亞鐵處理法的基礎上發(fā)展起來的一種新型處理方法。鐵氧體處理法主要的優(yōu)點是硫酸亞鐵貨源廣,價格低, 處理設備簡單,處理后水能達到排放標準,污泥不會引起二次污染;缺點是試劑投量大,相應產(chǎn)生的污泥量也大,污泥制作鐵氧體時的技術條件難控制,需加熱耗能較多,處理成本也較高。在共沉淀時,溶解于水中的重金屬離子進入鐵氧體晶體中,生成復合的鐵氧體。 硫酸亞鐵-石灰法 硫酸亞鐵是一種 強酸弱堿鹽,水解后呈酸性。當 pH 值 3 時,F(xiàn)e3+即生成大量沉淀,生成的氫氧化鐵有凝聚作用,有利于其他沉淀物的沉降。反應時間為,連續(xù)處理時不小于 30 小型電鍍廠廢水處理工程 第 8 頁 共 69 頁 min;間歇處理時為 2~ 4 h。 2 25~ 50 1∶ 35~ 1∶ 40 10~ 20 3 50~ 100 1∶ 25~ 1∶ 35 15~ 30 4 ≥100 1∶ 16~ 1∶ 30 15~ 30 硫酸亞鐵-石灰法處理含鉻廢水的特點是:除鉻效果好,當使用酸洗廢液的硫酸亞鐵時,成本較低,處理工藝成熟,但產(chǎn)生的污泥量大,占地面積大,出水色度偏高。經(jīng)碳酸鋇處理后的廢水中含有一定量的殘余鋇離子,可用石膏( CaSO4?2H2O)進行除鋇,生成溶度積更小的硫酸鋇。碳酸鋇不易溶于水,可一次性向反應池中投加較多的碳酸鋇,其后陸續(xù)補加直至不能使用時全部更新。氯化鋇易溶于水,反應速度比碳酸鋇快,為液相反應,其 理論投量比為 Cr6+∶ BaCl2 為 1∶ (質(zhì)量比),實際采用為 1∶ ( 7~ 9)。 ( 3)廢水的 pH 值;用碳酸鋇為試劑時,反應時廢水的 pH 值一般控制在 4~ 5。 鋇鹽法處理含鉻廢水的特點為:方法簡單,出水水質(zhì)好,但貨源、沉淀分離以及污泥二次污染問題較大,污泥清除周期較長。 含鋅廢水的處理 堿性鋅酸鹽鍍鋅廢水的處理 鋅為兩性金屬,在堿性條件下,根據(jù) pH 值的不同存在 ZnO22- 和 Zn(OH)2,當 pH值調(diào)整到 8~ 10 時,主要以 Zn(OH)2形式存在。 一般掛鍍鋅清洗廢水的含鋅濃度為 10~ 30 mg/l, pH 值 =10~ 12。所以處理含鋅廢水應包括以上兩部分清洗廢水。 技術條件和參數(shù) ( 1) 廢水進水濃度 一般廢水含鋅濃度不大于 50 mg/l。 ( 3)凝聚劑投加量和混合反應時間 凝聚劑可采用堿式氯化鋁,投加量為 10~ 15 mg/l(以 Al 計)。 ( 4) 補充水量 在運行過程中,循環(huán)水中的含鹽量會不斷增加,含鋅、氯離子會不斷積累,為了改善循環(huán)水水質(zhì),每天應排放累計處理水量的 10%~ 15%的循環(huán)水,補入純水。據(jù)試驗最佳 pH 值為 ~ ,鈣鹽用 CaO,投加量為 Ca2+/Zn2+=( 3~4) ∶ 1,廢水起始含鋅濃度在 150 mg/l 以下時,處理后 Zn2+濃度小于 5 mg/l。在運行中應注意 pH 值不能超過 13,否則由于羥基配合物的溶解度增加,使氫氧化鋅重新溶解,使出 水鋅含量升高。 ( 2)銨鹽鍍鋅混合廢水處理 將銨鹽鍍鋅廢水與含銅、鎳、鉻和預處理的酸性廢水等混合后,在酸性條件下,用化學沉淀法能去除鋅和其他金屬離子,處理后水達到排放標準。 主要技術參數(shù): a 廢水含鋅濃度 控制在小于 100 mg/l,這樣處理后的廢水含鋅濃度可小于 5 mg/l,而且其他金屬離子也能符合排放標準。 c 投試劑量 如混合廢水內(nèi)含六價鉻,則必須投加硫酸亞鐵做還原劑,用時也可起到凝聚的作用,投加量根據(jù)六價鉻濃度及廢水中存在的亞鐵離子確定,助凝劑采用陰離子型或非離子型的聚丙烯酰胺,投加量為 5~ 10 mg/l。離子交換樹脂交換吸附飽和后進行再生。 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。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)。 離子交換法從本質(zhì)上講是一種濃縮方法。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。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。因此,離子交換法在較大規(guī)模的廢水處理工 程中較少采用。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?,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。優(yōu)點:電解法流程簡單,生產(chǎn)占地少,另外操作也很簡便與電鍍工藝類似,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。 由于傳統(tǒng)治理方法有成本高、操作復雜、對于大流量低濃度的有害污染難處理等缺小型電鍍廠廢水處理工程 第 12 頁 共 69 頁 點,經(jīng)過多年的探索和研究,生物治理技術日益受到人們的重視。 隨著耐重金屬毒性微生物的研究進展,采用生物技術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、生物化學法以及植物修復法。微生物絮凝劑是一類由微生物產(chǎn)生并分泌到細胞外,具有絮凝活性的代謝物。至目前為止,對重金屬有絮凝作用的約有十幾個品種,生物絮凝劑中的氨基和羥基可與 Cu2+、 Hg2+、 Ag+、 Au2+等重金屬離子形成穩(wěn)定的鰲合物而沉淀下來。此外,微生物可以通過遺傳工程、馴化或構(gòu)造出具有特殊功能的菌株。 生物吸附法 生物吸附法是利用生物體本身的化學結(jié)構(gòu) 及成分特性來吸附溶于水中的金屬離子,再通過固液兩相分離去除水溶液中的金屬離子的方法。生物吸附劑具有來源廣、價格低、吸附能力強、易于分離回收重金屬等特點,已經(jīng)被廣泛應用。硫酸鹽生物還原法是一種典型生物化學法。因許多重金屬離子氫氧化物的離子積很小而沉淀。有人還利用家畜糞便厭氧消化污泥進行礦山酸性廢水重金屬離子的處 理,結(jié)果表明該方法能有效去除廢水中的重金屬。 植物修復法 植物修復法是指利用高等植物通過吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金屬含量,以達到治理污染、修復環(huán)境的目的。利用植物處理重金屬,主要有三部分組成:( 1)利用金屬積累植物或超積累植物從廢水中吸取、沉淀或富集有毒金屬;( 2)利用金屬積累植物或超積累植物降低有毒金屬活性,從而可減少重金屬被淋濾到地下或通過空氣載體擴散:( 3)利用金屬積累植物或 超積累植物將土壤中或水中的重金屬萃取出來,富集并輸送到植物根部可收割部分和植物地上枝條部分。在植物修復技術中能利用的植物有藻類、草本植物、木本植物等。褐藻對 Au的吸收量達 400 mg/g,在一定條件下綠藻對 Cu、 Pb、 La、 Cd、 Hg等重金屬離子的去除率達 80%—90%,馬尾藻、鼠尾藻對重金屬的吸附雖然不及綠海藻,但仍具有較好的 去除能力。鳳眼蓮是國際上公認和常用的一種治理污染的水生漂浮植物,它具有生長迅速,既能耐低溫、又能耐高溫的特點,能迅速、大量地富集廢水中 Cd、 Pb、 Hg、 Ni、 Ag、 Co、 Cr等多種重金屬。此外,還有很多草本植物具有凈化作用,如喜蓮子草、水龍、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。同時對土壤中 Cd、 Hg等有較強的吸附積累 作用,由胡煥斌等試驗結(jié)果表明:蘆葦和池杉對重金屬 Pb和 Cd都有較強富集能力。膜分離法處理電鍍廢水一般選小型電鍍廠廢水處理工程 第 14 頁 共 69 頁 用反滲透、超濾及二者的結(jié)合技術,其關鍵是根據(jù)分離條件選擇合適的膜。( B- B- B- 15)和芳香聚酰肼( DP- 1)膜,對鍍鎘廢水及含氰等堿性較強的廢液應選用耐堿性較好的分離 膜。 膜分離作為新的分離凈化和濃縮技術,過程中大多數(shù)無相變化,常溫下操作,有高效、節(jié)能、工藝簡便、投資少、污染小等優(yōu)點,尤其對于處理熱敏物質(zhì)領域如食品、藥品、和生物工程產(chǎn)品,顯示出極大優(yōu)越性。 在國際膜會議上曾將“在 21 世紀的多數(shù)工業(yè)中膜過程所扮演的戰(zhàn)略角色 ”列為專題,進行深入討論,并認為它是 20 世紀末到 21 世紀中期最有發(fā)展前途的高技術之一。但是作為一項新技術,它的先進性和經(jīng)濟性究竟怎樣尚需深入探索。 離子浮選法 離子浮選有兩種形式,一種是加入 與欲浮選出的離子電性相反的表面活性劑到溶液中,起泡后,表面活性劑與該離子發(fā)生反應,形成不溶于水的化合物附屬在氣泡上,浮在水面形成固體浮渣,然后將固體浮渣和氣泡一起捕獲進行分離。該方法的特點是可以從很稀的廢水中有選擇的回收各種無機金屬離子和有機離子。重金屬離子取代鈉、鎂而生成重金屬不溶性黃原酸酯沉淀下來,鈉、鎂則游離 在水中。而纖維素黃原酸法是通過纖維素葡萄糖基經(jīng)化學改性引入- C- S-官能團制成的纖維素黃原酸鹽完成的,不同金屬元素與纖維素黃原酸鹽親和力不同,并遵循 Cu≈PbCdNiZnMnMgCaNa,纖維素黃原酸鹽中的鎂和鈉均可被重金屬離子取代。 腐殖酸法 泥炭、褐煤等除去瀝青后,用堿液煮沸,溶液被染成黑褐色,酸化時,析出紅褐色絮狀的沉淀,這種物質(zhì)稱為腐殖質(zhì)。這些官能團中的 OH- A 有孤對電子,羥基上的氫易被具有空電子軌 道的金屬離子所取代。腐殖質(zhì)可作為一種有機配位體與重金屬離子進行配合或螯合。因而腐殖質(zhì)具有弱酸型陽離子交換和配位能力等性質(zhì)。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。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。 活性炭法處理電鍍廢水的優(yōu)點: a. 活性炭耐酸、耐堿, 在高溫下不易破碎,有穩(wěn)定的化學性能; b. 節(jié)省用水,清洗零件的廢水用活性炭處理后不排放,可重復做清洗水; c. 投資省,設備簡單,占地面積小,可直接在鍍槽旁邊工作,操作維護方便; d. 處理費用低,活性炭來源廣,并可再生反復使用; e. 不直接產(chǎn)生污泥,不易產(chǎn)生 二 次污染。 第 4 章 處理工藝的確定 工藝流程選擇 在處理電鍍廢水的諸多工藝中,化學法應用最為普遍,在國外約占 90%以上,中國各種電鍍廢水處理工藝的應用比例依次為化學法、離子交換法、電解法;化學法約占40%,而且化學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。所以根據(jù)上一 章 闡述的各個處理方法的優(yōu)缺點及本設計的實際情況選擇采用化學法進行連續(xù)處理,同 時采用亞硫酸鹽還原法將六價鉻還原為三價鉻。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。中間水池的水由耐腐蝕泵泵入石英砂過濾器過濾,出水 流入清水池,清水池中 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。 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。 藥劑投配系統(tǒng) 確定各種溶藥、投藥槽體有效容積、工藝尺寸及相關工藝設備。實際生產(chǎn)中,一般控制在 ~ 之間,反應時間控制在 20~ 30 min。氫氧化鉻沉淀的最佳
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