5000m3d電鍍廢水處理工藝設計

PAGE5000m3/d電鍍廢水處理工藝設計作者姓名專業(yè)指導教師姓名專業(yè)技術職務目錄摘要 1ABSTRACT 1第一章前言 21.1電鍍廢水的來源 21.1.1鍍件漂洗水 21.1.2鍍液過濾和廢鍍液 31.1.3電鍍車間的“跑、冒、滴、漏” 31.1.4廢水處理過程中自用水的排放 31.1.5化驗用水 41.2電鍍廢水的危害 41.2.1含氰廢水的危害 41.2.2含鉻廢水的危害 41.2.3含鋅廢水的危害 41.2.4含銅廢水的危害 51.2.5含鎳廢水的危害 51.2.6其他 51.3電鍍廢水的處理工藝介紹 51.3.1物理方法 51.3.2化學方法 61.3.3物理化學方法 71.3.4生物處理方法 81.4電鍍廢水處理的發(fā)展趨勢 81.5.1廢水處理系統(tǒng)的選擇 81.5.2水處理藥劑的選擇 91.5.3廢水處理過程中藥劑的投加量 91.5.4廢水處理工程中應盡量保持進水負荷穩(wěn)定 10第二章廢水處理工藝的確定 112.1工藝流程的初步擬定 112.2擬定工藝流程說明 112.2.1中和法 122.2.2化學沉淀法 122.2.3化學沉淀原理 132.2.4過濾 14第三章設計計算 163.1廢水水質(zhì)及處理要求 163.2格柵的設計計算 163.2.1設計參數(shù) 163.3調(diào)節(jié)池計算設計計算 183.4反應池設計計算 183.5中和池設計計算 193.6沉淀池設計計算 203.6.1沉淀池計算 203.6.2污泥斗體積校核 213.7過濾池設計計算 213.7.1面積及池子個數(shù) 223.7.2濾池的工作時間 223.7.3慮料層及承托層 223.7.4配水系統(tǒng) 223.8污泥濃縮池設計計算 23第四章平面布置 25第五章高程布置 265.1綜述 265.2設計原則 26參考文獻 27致謝 28摘要在本設計中對我國水資源現(xiàn)狀、電鍍廢水處理的必要性、電鍍廢水處理現(xiàn)狀以及在電鍍廢水處理中存在的問題等問題都進行了初步的探討，對各種工藝的優(yōu)缺點進行了詳細的比較，并做出了合理的處理流程設計和具體的處理設計。根據(jù)對生產(chǎn)廢水的水質(zhì)分析，采用氧化還原、化學沉淀、絮凝沉淀、過濾等工藝處理該廢水。對含鉻廢水先在酸性條件下投加還原劑將Cr6+還原成Cr3+,然后加氫氧化鈣進行化學沉淀處理。對銅離子，鋅離子，鎳離子等通過加氫氧化鈣調(diào)節(jié)PH進行中和沉淀處理。同時考慮到金屬氫氧化物易形成膠體難以沉淀，為了提高處理效果，工藝在化學沉淀工序后均采用投加PAC、PAM藥劑以促進絮凝沉淀作用。處理出水達到《污水綜合排放標準》的二級標準的要求。工藝的特點是工藝流程簡單，操作簡單，能有效地去除各種重金屬離子。關鍵詞：電鍍廢水氧化還原化學沉淀絮凝沉淀過濾ABSTRACTWehavepreliminarydiscussedtheproblemofstatusofwaterresourceinourcountry,thenecessityofdisposingelectroplatingwater,theelectroplatingwatertreatmentstatusandtheproblemstodealwiththeelectroplatingwaterinthisdesign.Additionally,carriedoutadetailedcomparisonofvariousprocesses’advantagesanddisadvantages,andmakeareasonabledealwiththetreatmentprocessdesignanddetaileddesign.Basedontheanalysisofwaterqualityofthewastewater,wehavedealtwiththewastewaterbyoxidationandreduction,chemicalprecipitation,flocculationandsedimentation,filtrationandotherprocesses.Underacidicconditions,wefirstaddedreducingagentintothechromium-containingwastewatertobereducedtoCr3+fromCr6+,thenaddedcalciumhydroxidetoshifttoprecipitation.RegulatingPHforCu2+、Zn2+、Ni2+byaddingcalciumhydroxideinsedimentationprocessisusualmethods.Consideringthemetalhydroxidesaredifficulttoprecipitateandeasytobecomecolloid,inordertoimprovethetreatmenteffect,weusedosingPAC,PAMflocculationtopromoteflocculationandsedimentationafterchemicalprecipitation.ThewaterthathadbeentreatedreachtheGradeIIstandardof"IntegratedWastewaterDischargeStandard".Thecharactersofthetechnologyareeasytooperateandsimpleprocess,andremovevariousheavymetalironseffectively.Keywords:electroplatingwastewater;oxidationandreduction;chemicalprecipitation;flocculationandsedimentation;filtration第一章前言隨著我國經(jīng)濟與科技的高速發(fā)展，中國已經(jīng)成為世界制造業(yè)的重心，同時制造業(yè)的發(fā)展帶來了大量的污染。在各種污染源中電鍍廢水以其毒性大，排放量大，難治理尤其值得關注。據(jù)不完全統(tǒng)計全國現(xiàn)有1.5萬家電鍍生產(chǎn)廠，每年排出的電鍍廢水約40億m3，其中約有50%未達到國家排放標準[1]。并且由于電鍍廠點分布廣，廢水中含有重金屬離子、有機化合物及無機化合物等有害物質(zhì)。這些物質(zhì)進入環(huán)境，必定會對生態(tài)環(huán)境及人類產(chǎn)生廣泛而嚴重的危害。電鍍廢水的治理是一個不可忽視的問題。為了促進工業(yè)經(jīng)濟與水資源及環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，電鍍行業(yè)應率先執(zhí)行廢水回用、工業(yè)用水重復利用規(guī)則。電鍍廢水的處理能夠減少重金屬離子流入環(huán)境當中的含量，減少環(huán)境的污染，減少對植物，動物和人類的危害。部分重金屬離子可回收繼續(xù)使用，可以減少成本形成循環(huán)經(jīng)濟。電鍍廢水經(jīng)過處理的水部分可回用，可以減少水資源的浪費，實現(xiàn)低耗高效的經(jīng)濟模式。可以說20世紀的電鍍廢水治理達標排放是不徹底的，21世紀治理電鍍廢水發(fā)展的趨勢應是徹底消除污染——實現(xiàn)污水零排放?？沙掷m(xù)發(fā)展是電鍍行業(yè)一直所追求的。1.1電鍍廢水的來源電鍍廢水主要來源是在電鍍生產(chǎn)過程中的鍍件漂洗用水、鍍液過濾用水、鈍化廢水、鍍件酸洗廢水、刷洗地坪和極板的廢水以及由于操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”產(chǎn)生的廢水，另外還有廢水處理過程中自用水的排放以及化驗室的排水等。電鍍廢水的性質(zhì)主要決定于化學清洗液和電鍍液的性質(zhì)，一般可分為四類，分別為含氰廢水、含鉻廢水、酸性廢水和堿性廢水。廢水中主要的污染物質(zhì)均為各種金屬離子，其次是酸類和堿類物質(zhì)，有些電鍍液還使用了顏料等其他物質(zhì)，這些物質(zhì)大部分是有機物[2]。1.1.1鍍件漂洗水鍍件漂洗水是電鍍廢水中主要的廢水來源之一，幾乎要占車間廢水排放量的80%以上，廢水中絕大部分的污染物質(zhì)是由鍍件表面的附著液在清洗時帶入，是電鍍作業(yè)中重金屬污染的主要來源，漂洗工藝對廢水中重金屬的含量影響很大，直接影響到資源的回收和廢水的處理效果。因此，減少鍍件表面附著液的帶出和消除生產(chǎn)過程中的“跑、冒、滴、漏”是降低電鍍廢水和減少污染的很重要的環(huán)節(jié)。不同鍍件采用不同工藝和漂洗方式，廢水中污染物質(zhì)的濃度和廢水量是不同的，例如高濃度槽液與低濃度槽液，手工操作與機械化或自動化生產(chǎn)線，“常流水”漂洗與“逆流水”漂洗等，這些工藝和方式的廢水量差異很大，因此在設計上首先要對電鍍工藝的鍍種、槽液組成、操作方式、電鍍產(chǎn)量、鍍件品種、工作班次、各工序間鍍槽的技術要求等作詳細地了解和分析，在此基礎上，結合地區(qū)、工藝等具體條件來選用鍍件帶出液量指標、清洗方式、廢水量和排水方式等。盡量的做到資源化，減量化，使電鍍車間廢水得到更好的處理和利用。1.1.2鍍液過濾和廢鍍液過濾也是電鍍廢水的重要來源之一。主要來自三個方面：第一，鍍液過濾后，常在鍍槽底部剩有濃的、雜質(zhì)多的液體，如氰化鍍鋅、堿性無氰鍍鋅的槽底泥渣液，化學或電化學除油的槽底泥渣液。這些泥渣有時難以單獨處理，即沖洗廢水中。第二，過濾前后，特別是過濾后，在對濾紙、濾布、濾芯、濾機和濾槽等進行清洗時，漂洗水連同濾液一起注入廢水中。第三，過濾過程中濾機的滲漏，需要減少該部分的廢水量，應有良好的過濾機械，細心的過濾操作及對過濾殘液、殘渣的專門收集與處理。這些廢鍍液中一般重金屬離子的濃度都很高，積累的雜質(zhì)也很多，不僅污染物的種類不同，濃度差異很大，這些差異決定了這些廢水處理技術上的多樣性和工藝上的特殊性。1.1.3電鍍車間的“跑、冒、滴、漏”電鍍車間的“跑、冒、滴、漏”大部分起因于管理不善，如鍍槽、管路和地溝的滲漏、風道積水、打破酸壇事故、車間運輸是化學試劑或溶液的撒落以及由于不按規(guī)程操作引起的意外泄漏等。這部分廢水一般與沖刷設備、地坪等沖洗廢水一并考慮處理，其量的大小與各單位管理水平和車間的設備有關。1.1.4廢水處理過程中自用水的排放這部分廢水根據(jù)所用的廢水處理方法而異，例如采用離子交換法時就會有廢再生液、沖洗樹脂等用水的排放；采用蒸發(fā)濃縮法時就會有冷卻水和冷凝水的排放；當選用過濾裝置時就有沖洗水的排放；污泥脫水過程中會產(chǎn)生污泥脫出水和沖洗濾布、設備等廢水的排放，以及在逆流漂洗系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)中更新水的排放等。這部分廢水一般都經(jīng)過無害化處理達到排放標準后才能排放。1.1.5化驗用水化驗用水主要包括電鍍工藝分析和廢水、廢氣檢測等化驗分析用水，其水量不大，但成分較雜，一般排入電鍍混合廢水系統(tǒng)統(tǒng)一處理后排放。1.2電鍍廢水的危害電鍍的種類繁多，電鍍廢水的成分常常也是同時含有多種污染物其中有毒有害的物質(zhì)有鎘鉻鎳鉛氰化物氟化物銅鋅錳堿酸懸浮物石油類物質(zhì)含氮化合物表面活性劑及磷酸鹽（以P計）等這些廢水進入水體，會危及水生動植物生長，影響水產(chǎn)養(yǎng)殖，造成大幅度減產(chǎn)甚至魚蝦絕跡；或是破壞農(nóng)田土壤，毀壞莊稼，并通過食物鏈危害人類健康；或是進入飲用水源，在人體內(nèi)積累，輕者引起慢性中毒，重者導致死亡。1.2.1含氰廢水的危害氰化物是極毒物質(zhì)，特別在酸性條件下，它變成劇毒的氫氰酸。人體對氰化鉀的中毒致死劑量為0.25g(純凈氰化鉀為0.15g)。很低濃度的氫氰酸(4~5)×10-6，0.05mg/L，會引起很短時間的頭疼、心率不齊。在高濃度(9×10-6，0.1mg/L)時能立即致人死亡。對魚類和其他水生物的危害為(以游離CN-計)：濃度為0.04~0.1mg/dm3就能使魚類致死[3]。此外，含氰廢水作為農(nóng)灌水時會使農(nóng)作物減產(chǎn)。1.2.2含鉻廢水的危害鉻有三價(Cr3+)和六價(Cr6+)之分。六價鉻對人體的危害，因進入途徑不同，中毒表現(xiàn)也不同。六價鉻對人體的危害主要表現(xiàn)在對人體皮膚、呼吸系統(tǒng)和內(nèi)臟的損害。三價鉻是生物所必需的微量元素。通過動物試驗發(fā)現(xiàn)三價鉻有激活胰島素的作用，還可以增加對葡萄糖的利用。實驗證明，六價鉻的毒性比三價鉻高100倍[4]。1.2.3含鋅廢水的危害鋅在電鍍行業(yè)是使用最多的金屬之一。鋅對魚類和其它水生生物的毒性比對人和溫血動物大許多倍。鋅在土壤中的富積會導致其在植物體內(nèi)富積，因此對食用這種植物的人和動物都有害。過量的鋅會引起急性腸胃炎癥狀，同時伴有頭暈、周身乏力。誤食氯化鋅會引起腹膜炎，導致休克而死亡。1.2.4含銅廢水的危害銅在電鍍行業(yè)中使用量較多，銅對人體造血、細胞生長以及某些酶的活動及內(nèi)分泌腺功能均有影響，過量的接觸銅化合物會導致皮炎和濕疹。銅對低等生物和農(nóng)作物的毒性較大，濃度達0.1~0.2mg/L即可使魚類死亡。銅對水體自凈有較嚴重的影響，水中銅含量過量時，會抑制水體自凈。濃度為0.1mg/L時，水中的生化耗氧過程明顯受到抑制。1.2.5含鎳廢水的危害鎳在電鍍行業(yè)中也是使用較多的金屬之一，鎳及其化合物有毒。廢水中的鎳可在土壤中富積，對農(nóng)作物的生長產(chǎn)生影響，鎳進入人體后，大都滯留于脊髓、腦、肺和心臟，以肺為主。鎳的毒性主要表現(xiàn)在抑制酶系統(tǒng)，如酸性磷酸酶。鎳及鎳鹽對電鍍工人的毒害主要是鎳皮炎。1.2.6其他除以上幾種物質(zhì)外，還有隔、鉛、汞、銀等重金屬，酸、堿及鹽類，以及電鍍中使用的添加劑、光亮劑等物質(zhì)。它們在環(huán)境中過量后均會造成環(huán)境污染甚至生態(tài)毒害[5]。1.3電鍍廢水的處理工藝介紹1.3.1物理方法物理方法是利用物理作用分離廢水中呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在處理過程中不改變物質(zhì)的化學性質(zhì)，如電鍍廢水中的除油、蒸發(fā)濃縮回用水等。蒸發(fā)濃縮回收，是一種對重金屬電鍍廢水進行蒸發(fā)使之獲得濃縮，并加以回收和利用的處理方法，一般用于處理含鉻、銅及鎳離子廢水。蒸發(fā)濃縮法處理電鍍重金屬廢水，工藝成熟簡單，不需要化學試劑，無二次污染，可回收利用水和重金屬，有良好的環(huán)境和經(jīng)濟效益，但因能耗大，操作費用高，雜質(zhì)干擾資源回收問題還待研究，使應用受到限制。目前，一般將其作為其它方法的輔助處理手段[6]。1.3.2化學方法化學方法就是向廢水中投加化學藥劑，通過化學反應改變廢水中污染物的化學性質(zhì)，使其轉變成無害或易于與水分離的物質(zhì)從廢水中除去的處理工藝。從近幾十年的國內(nèi)外電鍍廢水處理技術發(fā)展趨勢來看，電鍍廢水有80%采用化學法處理[7]，化學法處理電鍍廢水，是目前國內(nèi)外應用最廣泛的電鍍廢水處理技術，技術上較為成熟?；瘜W法包括鐵氧體法、氧化還原法、沉淀法等，是一種傳統(tǒng)和應用廣泛的處理電鍍廢水方法，具有投資少，處理成本低，操作簡單等特點，適用于各類電鍍金屬廢水處理。但化學法的最大不足之處在于生產(chǎn)用水不能回收利用，浪費水資源且占用較大的場地。1.3.2.1鐵氧體法鐵氧體法是根據(jù)生產(chǎn)鐵氧體的原理發(fā)展起來的處理方法該法處理重金屬廢水能一次脫除多種金屬離子，尤其適用于混合重金屬電鍍廢水的一次性處理具有設備簡單投資少，操作方便等特點，同時形成的污泥有較高的化學穩(wěn)定性，容易進行微分離和脫水處理[8]。此法在國內(nèi)電鍍業(yè)中應用較廣，不適于大量廢水處理，存在著處理后鹽度高，而且不能處理含汞和絡合物廢水的缺點。1.3.2.2化學氧化法該方法主要用在含氰廢水的處理[9]。常用的氧化劑有氯系氧化劑、氧氣、臭氧、過氧化氫等。該工藝是在堿性條件下，用氧化劑把游離氰離子以及與金屬絡合的氰離子氧化成氮氣和二氧化碳。該方法能夠徹底消除氰化物的污染問題，但是其出水水質(zhì)較差，且不能回用。在處理混合廢水時，易造成二次污染，而且通用氧化劑還有供貨和毒性的問題有待于解決。1.3.2.3化學還原法該方法主要用在含鉻廢水的處理，其原理是用還原劑把毒性很大的Cr6+還原成毒性較低的Cr3+，然后利用中和沉淀法除去廢水中的Cr3+。常用的還原劑有硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、鐵屑、二氧化硫等。使用鐵屑法處理電鍍含鉻該方法的優(yōu)點是處理后水能達到排放標準，并能回收利用氫氧化鉻，設備操作比較簡單，但鉻污泥如存放不妥易引起二次污染。應用化學還原法處理含鉻廢水，堿化時一般用石灰，但廢渣多；用NaOH或Na2CO3，則污泥少，但藥劑費用高，處理成本大，這是化學還原法的缺點。1.3.2.4化學沉淀法化學沉淀法是使廢水中呈溶解狀態(tài)的重金屬轉變?yōu)椴蝗苡谒闹亟饘倩衔锏姆椒?。該法是一種較為成熟實用的電鍍廢水處理技術，且處理成本低，便于管理，處理后廢水能達到排放標準。同時可以回收鉻酸，復生碳酸鋇。但鋇鹽來源、沉淀物分離以及污泥的二次污染尚須進一步解決[10]。1.3.3物理化學方法物理化學法是通過物理和化學的綜合作用使廢水得到凈化的方法。主要有以下幾種，即：離子交換法、電解法、膜分離法、吸附法等。1.3.3.1離子交換法離子交換法主要是利用離子交換樹脂中的交換離子同電鍍廢水中的某些離子進行交換而將其除去，使廢水得到凈化的方法。離子交換法的應用越來越多，通過吸附和離子交換再生過程，廢水中重金屬離子濃度可濃縮提高30倍，可多次吸附交換，再生循環(huán)，吸附后的水可回用于生產(chǎn)，操作簡單，便捷，殘渣穩(wěn)定且無二次污染。但由于離子交換劑選擇性強，制造復雜，成本高，再生劑耗量大，因此在應用上受到很大限制[11]。1.3.3.2電解法電解法是利用金屬的電化學性質(zhì)，使廢水中的有害物質(zhì)通過電解在陽、陰兩極上分別發(fā)生氧化、還原反應轉化成無害物質(zhì)的方法。電解法在我國已經(jīng)有二十多年的歷史，具有去除率高、無二次污染、所沉淀的重金屬可回收利用等優(yōu)點。但該法缺點是不適用于處理含較低濃度的金屬廢水，并且電耗大，成本高，一般經(jīng)濃縮后再電解經(jīng)濟效益較好[12]。1.3.3.3膜分離法膜分離法是利用高分子所具有的選擇性進行物質(zhì)分離的技術，包括電滲析、反滲透、膜萃取等。雖然采用膜系統(tǒng)處理比傳統(tǒng)處理的運行費用要高，但是膜系統(tǒng)處理能使漂洗水和濃縮液得到回用，可以節(jié)省水費和原輔材料費，并且還可以減去廢水傳統(tǒng)處理費和污泥處置費，幾年后即可回收廢水處理設備投資。用電滲析法處理電鍍工業(yè)廢水，處理后廢水組成不變，有利于回槽使用。反滲透法已大規(guī)模用于鍍Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金屬廢水處理。采用反滲透法處理電鍍廢水，已處理水可以回用，實現(xiàn)閉路循環(huán)。液膜法治理電鍍廢水的研究報道很多，有些領域液膜法已由基礎理論研究進入到初步工業(yè)應用階段。膜萃取技術是一種高效、無二次污染的分離技術，該項技術在金屬萃取方面有很大進展。1.3.3.4吸附法吸附法是利用吸附劑的獨特結構去除重金屬離子的一種有效方法。利用吸附法處理電鍍重金屬廢水的吸附劑有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖樹脂等。該法吸附裝備簡單，在廢水治理中應用廣泛，但吸附劑的再生效率低，處理水質(zhì)很難達到回用要求，一般只用于電鍍廢水的預處理。1.3.4生物處理方法生物處理技術是通過生物有機物或其代謝產(chǎn)物與重金屬離子的相互作用達到凈化廢水的目的，具有低成本，處理方法簡便實用，過程控制簡單，污泥量少，二次污染明顯減少，高效益等優(yōu)點。由于傳統(tǒng)處理方法成本高、對大流量含低濃度重金屬的廢水難于處理等缺點，因此隨著重金屬毒性微生物的研究進展，生物處理技術日益受到人們的重視，采用生物技術處理電鍍廢水呈現(xiàn)發(fā)展勢頭[13]。1.4電鍍廢水處理的發(fā)展趨勢隨著電鍍工業(yè)迅速發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高，我國電鍍廢水治理由工藝改革、回收利用和閉路循環(huán)進一步向綜合防治方向發(fā)展，已經(jīng)進入了綜合防治與總量控制階段，多元化組合處理和自動控制相結合的資源回用技術成為電鍍廢水治理的發(fā)展主流。研究高效、經(jīng)濟、節(jié)能、環(huán)保的處理技術，系統(tǒng)開發(fā)不同工藝的有效組合，是電鍍廢水處理技術研究的主要內(nèi)容和發(fā)展方向[14]。但是，廢水的末端治理只是治標不治本，從工業(yè)整體發(fā)展趨勢和效益來看，電鍍行業(yè)水污染控制的出路在以下幾個方面：(1)實施循環(huán)經(jīng)濟，推行清潔生產(chǎn)。提高電鍍物質(zhì)、資源的轉化率和循環(huán)利用率，從源頭上削減重金屬污染物的產(chǎn)生，同時采用全過程分布式智能控制[15]、結合廢水綜合治理、最終實現(xiàn)廢水零排放。(2)采用槽邊循環(huán)與車間循環(huán)相結合的電鍍廢水處理方法。實踐表明此方法既能消除水污染，又能將處理后的水循環(huán)使用以節(jié)約水資源，具有投資少、效果好、選用靈活的特點可實現(xiàn)電鍍廢水循環(huán)復用不排放[16]。(3)綜合一體化技術是未來重金屬廢水處理技術的熱點。各種重金屬也因其行業(yè)和工藝的差異，僅使用一種廢水處理方法往往有其局限性達不到理想的效果只有綜合多種處理技術特點的一體化技術應用，才能達到理想效果。1.5電鍍廢水處理工藝設計需著重研究的問題1.5.1廢水處理系統(tǒng)的選擇不同水質(zhì)的廢水在處理方法上不完全相同，而電鍍生產(chǎn)過程中各槽罐排出廢水所含雜質(zhì)往往是不相同的，如果對一個排水點或一兩種雜質(zhì)就設一套處理裝置，那么整個廢水處理系統(tǒng)就非常龐大，特別是對一些中小型電鍍廠或車間來說這是非常不經(jīng)濟的。因此，在工程設計時，必須根據(jù)具體情況具體分析，如果廢水處理的目的不僅僅是水質(zhì)達標，還需回收貴重金屬，那么應按回收貴重金屬的處理方法局部設單獨的處理設施；如果僅是以水質(zhì)達標為目的，則應盡可能簡化系統(tǒng)，找出水中不同雜質(zhì)在處理方法上的共性，采取單獨與混合或部分混合相結合的方式進行處理。例如：氯化鍍鋅電鍍廢水，從各個槽罐排出的酸性廢水中都含有鉻、鐵、鋅、鎳等金屬離子及硫酸根、硝酸根、氯離子等。其廢水處理可利用上述重金屬離子均能夠在堿性條件下生成氫氧化物沉淀的特性，應用氫氧化物沉淀法進行混合處理。但在進行混合處理前需對含六價鉻廢水投加還原劑進行化學處理，使六價鉻被還原為三價鉻，然后再混入其他廢水進行混合處理。經(jīng)處理后的水，調(diào)整pH值達標后排放。對氰化鍍鋅廢水，水中所含的氰也必須進行預處理后才能混入其他廢水進行混合處理[17]。1.5.2水處理藥劑的選擇在廢水處理中，水處理藥劑是多種多樣的。如：進行含鉻廢水處理的還原劑就有硫酸亞鐵、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉等。有的企業(yè)因考慮生產(chǎn)成本問題，采用鐵屑作為還原劑，但鐵屑不能較好地與廢水發(fā)生反應，還原反應效果差，達不到要求。也有的廠家在采用氫氧化物沉淀法處理含金屬離子的廢水時，投加石灰、電石渣、堿液等。盡管石灰及電石渣價格便宜，但生成的污泥量大，需建的污泥處理設施相應較大；而堿液雖然生成的污泥量小，但價格較貴，增加了水處理成本。因此在工程設計中，應根據(jù)具體情況通過技術經(jīng)濟比較選擇最佳的藥劑，使水處理達標的同時，選的藥劑要有最高的性價比[18]。1.5.3廢水處理過程中藥劑的投加量在電鍍廢水處理方法中尤其是化學法，大都是直接或間接地依賴于化學反應條件來達到水處理目的的。這些化學反應是否完全或化學條件是否恰到好處，直接影響到處理效果。因此，在水處理過程中要嚴格控制各種水處理藥劑的投加量。在實際工程中應設置自動檢測儀器(如：pH計、ORP計等)，根據(jù)檢測情況自動控制各種水處理藥劑的投加量。這些檢測裝置一定要選擇質(zhì)量好，檢測結果穩(wěn)定準確的生產(chǎn)廠家，不要貪圖便宜，藥品的投加量直接影響到廢水的處理效果，因此在工程設計時對此問題要引起高度重視。1.5.4廢水處理工程中應盡量保持進水負荷穩(wěn)定在電鍍生產(chǎn)中，部分用水槽罐內(nèi)的水是采用一邊供水，一邊排水的方式來進行逐步換水的，也有采用生產(chǎn)一定時間后一次性排空的方式換水。需注意的是，如果采用后者換水勢必造成較大的沖擊負荷，這對廢水處理是非常不利的。而一些特殊電鍍工藝則必須采用定期換水，這就必須設置廢水均衡池。對定期更換的廢電鍍液，要采用過濾設備對其進行連續(xù)的循環(huán)過濾處理，以延長電鍍液的使用壽命，減少污染[18]。第二章廢水處理工藝的確定2.1工藝流程的初步擬定圖2-1工藝流程圖本課題要求處理的電鍍廢水主要含有Cr6+、Ni2+、Cu2+、Zn2+。除此之外電鍍廢水還具有強酸性（pH2-4），廢水中還含有部分SS。根據(jù)查閱資料和閱讀參考文獻，結合以往的設計方案，本設計初步擬定采用調(diào)節(jié)+化學還原+中和沉淀+絮凝沉淀+過濾的處理工藝。調(diào)節(jié)池起到調(diào)節(jié)pH，均化廢水及降低少量SS的作用；在酸性條件下（pH＜3），在反應池內(nèi)投加亞硫酸氫鈉（NaHSO3），亞硫酸氫鈉為還原劑將Cr6+還原成Cr3+，然后廢水進入中和沉淀池，投加氫氧化鈣將pH中和至8，將廢水中的Cr3+、Ni2+、Cu2+、Zn2+等轉化為氫氧化物沉淀[19]，然后進入絮凝沉定池加入PAC,PAM進行沉淀，廢水通過過濾進一步去除SS和部分有機物而達標排放。2.2擬定工藝流程說明本設計方案中對大部分工業(yè)廢水均采取化學法對其中主要有毒有害物質(zhì)進行處理。化學法是向水中投加化學藥劑，使之與污染物發(fā)生化學反應?；瘜W法一般可分為中和法、化學沉淀法和氧化還原法[20]?；瘜W處理法的主要對象是廢水中的溶解性或膠體性的污染物質(zhì)。它既可以使污染物質(zhì)與水分離，也能改變污染物質(zhì)的性質(zhì)，如改變水中的酸堿度，去除金屬離子，氧化某些物質(zhì)及有機物等，因此可以達到比物理方法更高的凈化程度。特別是要從廢水中回收有用物質(zhì)時，或當廢水中含有某種有毒、有害且又不易被微生物降解的物質(zhì)時，采用化學法最為適宜。在化學法的前處理或后處理過程中，通常還需配合使用物理處理方法。因此本設計中均采用化學法對電鍍廢水中的主要污染物進行去除。2.2.1中和法中和法是使廢水進行酸堿的中和反應，調(diào)節(jié)廢水的酸堿度，使其呈中性或接近中性或適合于下步處理的pH值范圍。對在酸洗車間和電鍍車間排出的大量酸堿廢水一般采取中和處理法。通常采用的中和方法有：均衡法和pH值直接控制法。均衡法以酸性廢水和堿性廢水混合中和為目的，即在均衡池中將酸性廢水和堿性廢水混合中和。利用酸堿廢水的自然中和作用，調(diào)節(jié)廢水中的酸度或堿度。本設計中廢水調(diào)節(jié)池起到了酸堿部分均衡的調(diào)節(jié)效果。pH值直接控制法常用的有：投藥中和法和過濾中和法等。本設計中各反應池及pH調(diào)整池采用投藥中和法依其具體pH值確定投加酸還是堿。2.2.2化學沉淀法化學沉淀法是向廢水中投加某種化學物質(zhì)，使之與廢水中的溶解物質(zhì)發(fā)生互換反應，生成難溶沉淀物，從而降低水中溶解性污染物的方法。化學沉淀法的處理對象主要是重金屬離子(銅﹑鎳﹑鉻﹑汞﹑鋅﹑鐵﹑鉛﹑錫等)以及兩性元素(砷﹑硼等)，還可以處理堿土金屬(鈣﹑鎂)及某些非金屬元素(硫﹑氟等)?；瘜W沉淀法工藝主要包括以下三部分：(1)投加化學藥劑，發(fā)生化學反應，生成難溶的化學物質(zhì)，使污染物呈沉淀析出。(2)通過凝聚、沉降、浮選、過濾、離心、吸附等方法，將沉淀物從溶液中分離出來。(3)污泥的處理和回收利用?；瘜W沉淀法具有工藝簡單，操作管理方便，一次性投資省，一般經(jīng)處理后水質(zhì)即達到排放標準要求的特點。但其缺點是目前有很多單位大多數(shù)資源不回收，處理后的水很少循環(huán)利用，對產(chǎn)生的重金屬污泥出路尚無很好的方案。目前，應用較廣的處理涂鍍廢水的方法主要有中和沉淀法(氫氧化物沉淀法)﹑硫化物沉淀法﹑鋇鹽法﹑碳酸鹽法﹑置換法及鐵氧沉淀法等。為使廢水中的污染物沉淀析出而投加的藥劑稱為沉淀劑。沉淀劑按形態(tài)可分為氣體沉淀劑﹑液體沉淀劑和固體沉淀劑。（1）氣體沉淀劑：可以用于作沉淀劑的氣體主要有NH3﹑CO2﹑SO2﹑H2S，一般不專門制備，而是用煙道氣中的這些成分來沉淀重金屬離子，達到以廢治廢的目的。（2）液體沉淀劑：氰化鍍銅﹑鍍銀等廢水，可以加酸破壞絡合離子，使銅﹑銀等呈金屬狀而沉淀析出。反應在密閉容器中進行，生成的的氫氰酸成氣體溢出，可用苛性鈉加以回收。去除鋇﹑鉛等等金屬離子時，可用電鍍車間排出的含鉻廢水進行處理，使之生成鉻酸鹽沉淀。（3）固體沉淀劑：固體沉淀劑是指在溶液中呈固體存在的沉淀劑，例如懸浮的氫氧化鈣﹑固體的碳酸鋇等。2.2.3化學沉淀原理廢水中的溶解鹽類發(fā)生沉淀的必要條件是其離子積大于溶度積，化學沉淀的實質(zhì)就是向廢水中投加某種合適的化學物質(zhì)，以提高有害鹽類的離子積，使之超過其溶度積而沉淀，或者使有害離子與投入的離子形成新的溶度積很小的難溶鹽而沉淀。這是理想情況，實際上由于很多因素的影響，情況要復雜得多，但它仍然有實際的指導意義。某種金屬離子是否可能采用化學沉淀法廢水分離，首先決定于是否能找到適宜的沉淀劑。如果廢水中有氰、銨等離子或其他配位劑存在時，會與金屬離子配位形成金屬的絡合物,金屬離子就不易離解，形成不了金屬氫氧化物，影響處理效果。所以用用化學中和法處理電鍍混合廢水時，必須先除去水中的配位劑或破壞金屬的絡合物才能達到預期的處理效果。另外，當廢水中有多種金屬離子存在時，會引起共沉現(xiàn)象。共沉淀所要求的pH值一般比單種金屬離子形成氫氧化物沉淀所要求的pH值低.。在實際生產(chǎn)上，廢水中除了金屬離子外，還存在其他雜質(zhì)，且金屬離子的種類、濃度等差異也很大。因此,實際生產(chǎn)上使用的pH值應根據(jù)自身的具體條件經(jīng)試驗確定。一般電鍍混合廢水中含有銅、鎳、鋅、三價鉻等與鐵共存時，控制pH值為8-9，均能使處理后的廢水中金屬離子濃度達到排放標準。但必須控制廢水中配位劑等的濃度，當有鎘離子存在時，廢水pH值需提高到10以上，同時應防止混合廢水中兩性金屬的再溶解。2.2.3.1混凝沉淀法在廢水處理過程中，粗顆粒等懸浮物通過重力沉淀即可除去；而一些細微懸浮物和以膠體顆粒形式存在的污染物，不宜沉淀，處理種類廢水，必須首先投加化學藥品來破壞膠體和細微懸浮顆粒在水中形成的穩(wěn)定體系，使水中細小顆粒相互碰撞和互聚形成有明顯沉淀性能的絮凝體；從而由水中分離出來的處理方法，稱為混凝沉淀法?；瘜W沉淀法產(chǎn)生的沉淀，其粒徑很不相等，當粒徑小到一定程度時，則呈膠體狀態(tài)存在。例如中和沉淀Zn2+，則能生成氫氧化鋅膠體。要使膠體自然沉降是很困難的，因此必須加入混凝劑破壞膠體，使廢水中的污染物沉淀析出。廢水處理中，混凝法通常與沉淀法配合使用，它可以作為初級處理的手段，也可以作為二級處理或深度處理的一種工藝。2.2.3.1.1混凝劑混凝劑可分為凝聚劑、絮凝劑和助凝劑三種。凝聚劑是一類在水中既可形成高價離子使膠體進行凝聚，又可形成帶異號電荷的另一種膠體使電性相反的兩種膠體進行異體凝聚的物質(zhì)。絮凝劑是一種溶于水后能形成長鏈狀分子(有時出現(xiàn)分支)，從而可以吸附和卷帶膠粒的物質(zhì)。當在長鏈某處有離解的基團時，還可以凝聚膠粒，然后各高分子互相搭接，形成長的絮凝體。由于凝聚劑在水中也有黏附架橋作用，它所形成的膠體呈長方形結構，能像鏈條似的拉起，像架橋一樣，在水中形成顆粒較大的松散的網(wǎng)狀結構。這種結構的表面積很大，吸附能力很強，能吸附異性膠體、黏土、有機物、細菌甚至溶解物質(zhì)，這就是通?？吹降牡\花，有的資料上把他們統(tǒng)稱為絮凝劑。常用的絮凝劑有無機絮凝劑和有機絮凝劑兩類。有機高分子絮凝劑與無機絮凝劑相比，具有明顯的優(yōu)點，高分子絮凝劑形成的絮凝體粗大，易于沉淀、上浮、過濾，因而處理效率高；使用濃度在0.2-10mg/L范圍，用量低，受廢水pH值的影響較小，比較穩(wěn)定，污泥易于處理[21]。為了加強混凝效果，節(jié)約混凝劑用量，常在加入混凝劑時再投加助凝劑。本方案中使用的混凝劑為PAC,PAM。2.2.3.1.2混凝過程混凝法包括凝聚和絮凝兩個過程：凝聚是指膠體和超膠體脫穩(wěn)，并聚集為微絮粒子的過程；而絮凝則是指微粒通過吸附，卷帶和橋連而成長為更大絮凝體的過程。廢水中混濁液多具有膠體溶液的性質(zhì)，膠體帶有同種電荷，具有強烈的吸附性能和水化作用。而膠體的穩(wěn)定性正是與上述因素尤其是與膠粒之間的靜電斥力有關。混凝劑的混凝機理十分復雜，總體來說，是混凝劑的一系列離解和水解產(chǎn)物對水中膠體及細微懸浮物所具有的壓縮雙電層、電性中和以及吸附架橋和卷帶網(wǎng)捕作用的綜合結果。2.2.4過濾2.2.4.1過濾的作用1）去除化學澄清和生物過程未能去除的細微顆粒和膠體物質(zhì)，提高出水水質(zhì)。2）提高懸浮固體、濁度、磷、BOD、COD、重金屬、細菌、病毒的去除率。3）強化后續(xù)消毒效果，由于提高了懸浮物和其他干擾物質(zhì)的去除率，因而可降低消毒劑的用量。4）使后續(xù)離子交換、吸附、膜過程等處理裝置免于經(jīng)常堵塞，并提高他們的去除率。2.2.4.2濾池濾池有多種分類方法。按濾速分慢濾池、快濾池和高速濾池；按水流方向分為下向流、上向流、雙向流等；按濾料分普通砂濾池（快濾池）、煤-砂-磁鐵礦（或石榴石）三層濾池、陶粒濾池、硅藻土濾池、纖維球濾池等；按驅(qū)動力分重力濾池和壓力濾池；按運行方式分間歇濾池（過濾、沖洗交替進行）和連續(xù)濾池（如移動沖洗濾池）。本方案使用的是單層活性炭濾池。第三章設計計算3.1廢水水質(zhì)及處理要求表3-1廢水水質(zhì)及處理要求（mg/L）項目總鉻Cr6+Zn2+Ni2+Cu2+CODSSpH氨氮進水1501201501201503502002-420出水≤1.0≤0.2≤1.0≤0.5≤0.5≤80≤506-9≤15即處理后出水的水質(zhì)滿足《污水綜合排放標準》的二級標準的要求。3.2格柵的設計計算3.2.1設計參數(shù)1、設計說明：格柵傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的前端，用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物，減少后續(xù)處理產(chǎn)生的浮渣，保證污水處理設施的正常運行。2、設計參數(shù)：取細格柵。柵條間隙：d=0.01m柵前水深：h=0.5m過柵流速：v=0.5m/s安裝傾角：α=60°變化系數(shù)Kz=1.8設計流量：Q=5000m3/d=208m3/h=0.058m3/s3.2.2設計計算格柵的間隙數(shù)量==5000m3/d×1.8=9000=0.104（3-1）（3-2）式中：最大設計流量，m3/s；柵條間距，；取。柵前水深，；取h=0.5m。污水流經(jīng)格柵的速度，；取v=0.5格柵傾角，取=n==39（個）（3-3）柵槽寬度b設柵條寬度s＝0.01m,有=0.01*（39-1）+0.01*39=0.77m=77mm（3-4）3、通過格柵的水頭損失h2圖3-1格柵水力計算示意圖設柵條斷面為銳邊矩形斷面，取k＝3，β=2.42k－格柵受到污染物堵塞后，格柵阻力增大的系數(shù)。k＝3.36-1.32,一般取k＝3。ξ－阻力系數(shù)，其值與格柵柵條的斷面形狀有關。ξ=β（s/d）4/3=2.42*（0.01/0.01）4/3=2.42（3-5）則水頭損失h2=ξ=（2.42*0.25*sin600*3）/2*9.8=0.080m（3-6）4、柵后槽總高度設柵前渠道超高h1=0.3m，H=h+h1+h2=0.5+0.3+0.080=0.88m（3-7）5、進水渠道漸寬部分的長度L1設進水渠寬b1=0.10m，其漸寬部分展開角α1＝20°L1===1.03m（3-8）6、柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度L2L2=L1/2=0.515m（3-9）7、柵槽的總長度LL=L1+L2+1.0+0.5+H1/tan=1.03+0.515+0.5+1.0+=3.5m（3-10）8、每日柵渣量W在格柵間隙0.01的情況下，設柵渣量為每1000污水產(chǎn)0.07柵渣。設柵渣量為W1=0.08m3/103m3污水，Kz=1.8,則有W===0.39(m3/d)（3-11）W=0.39(m3/d)＞0.2(m3/d)，所以采用機械清渣[22]。3.3調(diào)節(jié)池計算設計計算本設計方案調(diào)節(jié)池容積根據(jù)車間用水情況確定。由于工業(yè)區(qū)為一天兩班制生產(chǎn)，在早上8點到晚上12點廢水連續(xù)排放，其他時間可認為廢水零排放，而擬設計的廢水處理站為連續(xù)式運行系統(tǒng)，故為了確保安全，采用進、出水累計流量曲線圖來分析確定各調(diào)節(jié)池尺寸大小。調(diào)節(jié)池的設置重點考慮對廢水均量方面的考慮。水力停留時間T=6h；設計流量：Q=5000m3/d=208m3/h池有效容積：V=QT=6*208=1248m3≈1250m3；（3-12）取池高H=5.5m,其中超高h1=0.5m，有效水深h=5m；則池面積A=V/h=1250/2=250m2;（3-13）池長取L=25m，池寬取B=10m；池子的總尺寸為：L×B×H=25×10×5.5(m3)(3-14)提升泵選?。禾嵘髁?50m3/h，揚程H=10m3.4反應池設計計算亞硫酸鹽還原法處理含鉻廢水，一般采用間歇式處理流程，適用于小水量的處理當用于處理水量較大的場合時，可采用連續(xù)式處理流程，但必須設置自動檢測和投試劑裝置，以保證處理水的質(zhì)量。本設計方案中擬用連續(xù)式自動控制運行系統(tǒng)。反應池處理廢水的酸化過程，以及亞硫酸鹽還原六價鉻必須在酸性條件下進行，由以下的反應式可知，當酸度增加時，反應有利于朝生成三價鉻方向進行。實測還原的反應速度，當pH值為2.0或更低時，反應可在5min左右進行完畢；當pH值在2.5-3.0時,反應時間在20-30min,在pH值大于3時,反應速度就變得很慢.在實際生產(chǎn)中一般控制廢水pH值在2.5-3.0，pH值過低則耗酸過多。反應時間控制在20-30min為宜。本設計中取酸化還原反應時間20min。亞硫酸鈉與六價鉻得質(zhì)量投量比理論值為1:3.6，實際使用值為1:4-5。由于廢水中還存在其它雜質(zhì)離子，又由于操作過程中的其它原因等，實際生產(chǎn)中的投放量一般高于理論計算量。在實際使用過程中，還應將亞硫酸鹽成品中所含亞硫酸鹽的百分率折算成其實際需用量。因為有時往往由于保管和存放不妥，引起亞硫酸鹽成分的降低，此時應增加投放比?？傊都恿繎m當控制，過低的投放量會使還原不充分，出水中六價鉻不能達標，過高時浪費試劑，增加了處理成本。當投量比超過8時，還容易形成[Cr2(OH)2SO32-]配離子，加堿也難以使Cr3+生成沉淀。還原反應式為：2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO4=2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+5H2O（3-15）投藥質(zhì)量比Cr6+:Na2S2O5取1：5，Cr6+濃度為120mg/L,故一天內(nèi)所需Na2S2O5量為:5000*1000*120*5/106=3000Kg在反應池內(nèi)，控制pH值小于3，氧化還原電位計值控制在300mv左右。反應池體積為：5000/24×20/60=69.5m3取70m3，尺寸取3.5×4×5m。反應池體上方加蓋板且需安裝攪拌器，有兩個平的漿葉，安裝成與運動方向垂直，并固定于軸上。軸通過齒輪或渦輪傳動，裝置由電動機帶動，漿葉直徑約為池直徑的0.7倍，漿葉外緣線速度一般采用2.0m/s，轉速通常為20-40r/min，本設計中漿葉直徑取4×0.7=2.8m，軸長大約為池體深的一半，取約2.5m。反應池到中和池的出水為自流方式，反應池和中和池相連，池壁頂部設自流管道。3.5中和池設計計算中和池起加堿使重金屬離子形成氫氧化物沉淀的池體，氫氧化鉻呈兩性，pH值過高時，生成的氫氧化鉻會再度溶解，而pH值過低時，又不能生成沉淀。所以一般實際運用中，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。本設計取pH為8，其反應時間為15-20min。尺寸同反應池相同取3.5×4×5m。調(diào)節(jié)pH消耗Ca（OH）2的質(zhì)量為：5000×74×0.0075=2775KgCr2(SO4)3+3Ca(OH)2=2Cr(OH)3+3CaSO4（3-16）由反應式以及廢水中Cr離子含量可得一天中需Ca(OH)2質(zhì)量為：（5000×120×74×3）/(1000×51×2)=1306Kg同理：Cu2++Ca(OH)2=Cu（OH）2+Ca2+（3-17）消耗Ca（OH）2的質(zhì)量為：（5000×150×74）/(1000×64)=867KgZn2++Ca(OH)2=Zn(OH)2+Ca2+（3-18）消耗的Ca（OH）2的質(zhì)量為：（5000×150×74）/(1000×65)=854KgNi2++Ca(OH)2=Ni（OH）2+Ca2+（3-19）消耗的Ca（OH）2的質(zhì)量為：（5000×120×74）/(1000×58.7)=756Kg生成CaSO4沉淀的質(zhì)量：（2775+1306+867+854+756）×136/74=12053Kg由于氫氧化鉻具有膠凝性質(zhì),直接沉淀分離較困難,故在中和池同時投加PAC(聚合氯化鋁)和PAM使膠體物質(zhì)絮凝沉淀。聚合氯化鋁的投加可使出水清澈，根據(jù)借鑒工程運行實踐其投加量取50mg/L，即可達到良好的出水水質(zhì)。根據(jù)設計原始資料，一天內(nèi)需PAC量約為:50×5000/1000=250Kg/d。PAM投加量依據(jù)調(diào)試運行時處理出水的效果而定，根據(jù)一些工程實例一般投量為10mg/L。則PAM量大約為：(10×5000)/1000=50kg/d[23]。中和池池體上方加蓋板且需安裝攪拌器，有兩個平的漿葉，安裝成與運動方向垂直，并固定于軸上。軸通過齒輪或渦輪傳動，裝置由電動機帶動，漿葉直徑約為池直徑的0.7倍，漿葉外緣線速度一般采用2.0m/s，轉速通常為20-40r/min，本設計中漿葉直徑取4×0.7=2.8m，軸長大約為池體深的一半，取約2.5m。中和池底部設泥斗，泥斗高度0.5m，由于中和池沉淀很少析出，95%以上都在沉淀池沉淀，所以產(chǎn)泥量較少，故采用污泥泵抽泥，次數(shù)為3天一次。3.6沉淀池設計計算斜管沉淀池是沉淀效率高、停留時間短、占地少的一種新型沉淀池。設計中，鉻系、銅、鎳系均采用斜管沉淀池。由于無實際實驗資料，參考類似沉淀池的運轉資料，一般μ（沉淀速度）為0.12-0.15mm/s。本設計取0.5m/h。斜板傾斜角θ取60o。水流方向與顆粒沉淀方向相反[24]。3.6.1沉淀池計算A1=Q1/nq0×0.91（3-20）式中：Q－設計流量，m3/hn—池數(shù)，個取n=4q0—表面負荷即顆粒沉降速度取0.5m/h0.91—斜管面積利用系數(shù)A1=208/（4×0.5）×0.91=94.64取95m2池內(nèi)停留時間：t=(h2+h3)×60/q0（3-21）式中：h2—斜板上部清水層高度，m，取1.0mh3—斜板自身垂直高度，m，取0.866m。t=60（1+0.866）/0.5=223.92min=3.73h沉淀池總高度：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1+0.866+1+1.0=4.1666m，取4.2m(3-22)式中：h1—沉淀池超高。取0.3m。h4—斜板下部布水區(qū)高度。取1.0m。h5—污泥斗高度。先設為1.0m。后面再進行污泥斗體積校核。沉淀池尺寸取10×9.5×4m，超高0.3m。3.6.2污泥斗體積校核沉淀池污泥斗：根據(jù)反應式Cr3++3OH-=Cr(OH)3以及原水中Cr6+的濃度，可算得一天內(nèi)可生成Cr(OH)3的質(zhì)量為(120×5000×102)/（51×1000）=1200kg；根據(jù)Cu2++Ca(OH)2=Ca(OH)2+Ca2+反應可算一天Ca(OH)2的質(zhì)量為(150×5000×98)/（64×1000）=1148Kg；根據(jù)Zn2++Ca(OH)2=Zn(OH)2+Ca2+反應可算得一天生成的Zn(OH)2的質(zhì)量為(150×5000×99)/（65×1000）=1142Kg；根據(jù)Ni2++Ca(OH)2=Ni（OH）2+Ca2+反應可算得一天生成的Ni（OH）2的質(zhì)量為(120×5000×92.7)/（58.7×1000）=948Kg；且在反應內(nèi)加入了PAC，PAM質(zhì)量之和約為300Kg；產(chǎn)生的CaSO4沉淀的質(zhì)量12053Kg；則一天產(chǎn)生的污泥量大約為（1200+1148+1142+948+12053）=16491Kg；該項是干污泥質(zhì)量，取污泥含水率為90%，則濕污泥質(zhì)量為：16491/0.1=164910Kg其密度大約為1000kg/m3，則一天內(nèi)所產(chǎn)生的污泥所需污泥斗體積為164910/1000=164.9m3取165m3。根據(jù)上述設計計算，沉淀池的污泥斗體積為95×4×1/2=180m3＞165m3故滿足設計要求。污泥排泥采用泵軸，周期為每天一次。經(jīng)過調(diào)節(jié)池，中和池，沉淀池的一系列的反應后，設計出水的處理效果如下表3-2：表3-2經(jīng)過沉淀處理后污水水質(zhì)如下：項目進水(mg/L)去除率(%）出水(mg/L)COD35070105Cr6+120991.2總鉻150991.5Cu2+150991.5Ni2+120991.2氨氮20608SS2007060pH2-483.7過濾池設計計算濾池是對出水水質(zhì)起最后把關的作用。因此濾池的設計是廢水處理站設計的關鍵環(huán)節(jié)。本設計中采用活性炭，慮速取8m/h。3.7.1面積及池子個數(shù)F=Q/v=5000/21/8=29.8取30m2（3-23）式中：Q—設計流量，m3/h；V—設計慮速，m/h池子個數(shù)取2個，池子大小各為6×5m。其中，鑒于由于長期的吸收作用，活性炭的吸收性能會有所下降，2號過濾池作為備用池，也可大大提高過濾池的過濾效率達到90%以上。3.7.2濾池的工作時間T0濾池的工作周期7h，周期數(shù)3；濾池的反沖洗時間T1=2h；濾池的休閑時間t=1h。3.7.3慮料層及承托層濾池采用單層活性炭慮料，粒徑為0.5-1.2mm，相對密度為2.65，慮料厚度為0.7m承托層主要起承托慮料的作用，防止慮料進入配水系統(tǒng)，并在沖洗時起均勻布水作用，一般配合大阻力配水系統(tǒng)使用。3.7.4配水系統(tǒng)配水系統(tǒng)的作用是收集濾后水，并使反沖洗水在整個濾池均勻分布。配水系統(tǒng)的合理設計是整個濾池正常，保持濾料層穩(wěn)定的重要保證。因為反沖洗水流量比正常過濾水的流量大得多，所以配水系統(tǒng)主要考慮使反沖洗水均勻分布的要求。采用管式大阻力配水系統(tǒng)，由一條干管和若干相互平行的支管組成。干管截面積為支管總截面積的1.5-2.0倍，支管長與直徑之比小于60，支管下方開有兩排配水孔，與中心線成45o角，相鄰兩孔的方向相錯開，孔間距75-200mm，配水孔總面積與濾池面積之比為0.2%-0.25%，支管底與池底距離不小于干管半徑。為了排除反洗水中的空氣，干管應在末端頂部設排氣管，干管的進口端至末端傾斜而上，排氣管直徑40-50mm，末端應設閥門[25]。表3-3處理后污水水質(zhì)如下項目進水(mg/L)去除率(%）出水(mg/L)COD1056042Cr6+1.2900.12總鉻1.5900.15Cu2+1.5900.15Ni2+1.2900.12氨氮8206.4SS606024pH88各項污染物指標均達到設計排水要求。3.8污泥濃縮池設計計算污泥濃縮的目的是降低污泥含水率、減少污泥體積，為污泥的后續(xù)處理提供便利條件。污泥濃縮主要是減縮污泥的間隙水，經(jīng)濃縮后的污泥近湖狀，仍保持流動性。污泥濃縮有重力濃縮、氣浮濃縮、離心濃縮、微孔濾機濃縮以及隔膜濃縮等方法。重力濃縮適用于濃縮調(diào)節(jié)池，反應池，沉淀池沉淀污泥，據(jù)運行方式不同分為連續(xù)式、間歇式，后者應用于小型污水處理廠。故本設計中采用連續(xù)式重力濃縮池。其設計計算為：（1）濃縮池面積A（3-24）式中設計污泥流量，為164910kg/d，設含水率=90%，密度為1000kg/，則=165m3/d污泥濃度，取6濃縮池固體通量，取30則：=33m2設濃縮池為=1圓形輻流池，則池子面積A=33m2（2）濃縮池直徑，D===3.66m取3.7m（3-25）（3）濃縮池高度H，m。濃縮池工作部分有效水深（3-26）式中濃縮時間，h；取=18h1==3.75取3.8m取超高=0.3，緩沖層高=0.3，濃縮池設機械刮泥，池底坡度i=0.05，污泥斗下底直徑=1.0，上底直徑=2.4則底坡度造成的深度==0.035（）污泥斗傾斜度為60°則污泥斗高度0.96（）則濃縮池高度H==5.3955.4（）設濃縮后含水率=，則濃縮后每天產(chǎn)污泥量為：V==550m3（4）計算示意圖：圖3-2輔流式污泥濃縮池計算示意圖第四章平面布置污水處理廠包括生產(chǎn)性的處理構筑物和泵站、鼓風機房、藥劑間、化驗室等建筑物，以及輔助性的修理間、倉庫、辦公室、值班室等。在廠區(qū)內(nèi)還有道路系統(tǒng)、室外照明系統(tǒng)和美化的綠化設施。在各構筑物和建筑物的個數(shù)和尺寸確定以后，可根據(jù)流程和廠區(qū)的地形、地質(zhì)條件進行平面布置。在進行平面布置時，應考慮以下原則：（1）布置應緊湊，以減少處理廠占地面積和連接管（溝道）的長度，并應考慮工作人員的方便。（2）各構筑物之間的連接管（溝道）應盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。（3）在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。（4）使需要開挖的處理構筑物避開劣質(zhì)地基。（5）考慮分期施工和擴建的可能性，留