環(huán)境工程專業(yè)畢業(yè)論文電鍍廢水處理工程設(shè)計(jì)

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1、目 錄摘要1說明說一 項(xiàng)目概況1 1.1項(xiàng)目地理情況1 1.2設(shè)計(jì)任務(wù)1 1.3工程設(shè)計(jì)規(guī)模1二 處理方案論證2 2.1 處理方案選擇2 2.2 工藝流程的確定7 計(jì)算書一 物料衡算7（一）含鉻廢水處理系統(tǒng)7（二）含氰廢水處理系統(tǒng)11（三）含銅廢水處理系統(tǒng)13 二 主要構(gòu)筑物及設(shè)備選型的計(jì)算 2.1格柵14 2.2 調(diào)節(jié)池15 2.3 酸洗槽17 2.4 鐵粉反應(yīng)器18 2.5 中和反應(yīng)池21 2.6 反應(yīng)池（一級破氰反應(yīng)池、二級破氰反應(yīng)池）22 2.7 豎流沉淀池23 2.8 斜板沉淀池25 三 污泥部分設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1 污泥濃縮設(shè)備30 3.2 污泥脫水設(shè)備30 四 管網(wǎng)布置與水力計(jì)算 4

2、.1 平面布置32 4.2 高程布置原則32 4.3污水水頭損失計(jì)算32 4.4 污泥管道水頭損失計(jì)算35 4.5主要構(gòu)筑物清單37 五 勞動(dòng)定員 六 結(jié)論 七 參考文獻(xiàn)說明書一、項(xiàng)目概況1.1項(xiàng)目地理情況：（以下所有項(xiàng)目都假設(shè)定位于廣州地區(qū)） 廣州地區(qū)位于東經(jīng)112度57分-114度03分，北緯22度35分-23度35分，屬于南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)。該地區(qū)氣候特點(diǎn)為：地處低緯，地表受太陽輻射量較多，同時(shí)受季風(fēng)影響，夏季海洋曖氣流形成高、溫濕、多雨的氣候：冬季北方大陸冷風(fēng)形成干燥、低溫、少雨。年平均氣溫為21.4-21.9度，最熱7、8月平均氣溫為12.4-13.5度。絕對最高氣溫為38.7度，最

3、低一月的氣溫為12.4-13.5度。珠江水位最高3.1m，最低1.8m，常水位2.5m地面相對標(biāo)高：0.00m，絕對標(biāo)高4.5m。項(xiàng)目位于珠江下游，北面靠珠江，南面靠公路。土質(zhì)為沖積沙質(zhì)粘土。夏季吹西南風(fēng)1-2級，冬季吹東北風(fēng)1-4級，雨季偶有臺(tái)風(fēng)8-12級。夏季氣溫28-35度。處理后直接排入珠江，污水廠排污口距珠江約200m，污泥脫水后外運(yùn)，不產(chǎn)生二次污染。1.2設(shè)計(jì)任務(wù)： 某電鍍企業(yè)，在生產(chǎn)過程中生產(chǎn)大量的生產(chǎn)廢水，廢水主要為含氰廢水（主要污染物為氰化亞銅、氰化鋅、氰化鈉等）、含鉻廢水（主要污染物為鉻酐）及含銅廢水。上述廢水若不經(jīng)處理后而直接排放，將對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。為了保護(hù)環(huán)境，

4、該廠決定對所排放廢水進(jìn)行處理，處理后出水標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)水污染排放限值（DB44/26-2001）第二時(shí)段一級標(biāo)準(zhǔn)后排放或回用于生產(chǎn)。 1.3工程設(shè)計(jì)規(guī)模：工程規(guī)模為1000m3/d，按照每天20小時(shí)的運(yùn)行時(shí)間，其具體的水質(zhì)水量見下表： 表1 廢水水量、水質(zhì)表 單位：mg/L(PH除外)序號污染來源廢水產(chǎn)生量指標(biāo)污染物濃度1含鉻廢水200m3/dCr6+PhCODCr55.6571502含氰廢水200m3/dPhCN-7 91003含銅廢水600m3/dCu2+130 本工程廢水排放執(zhí)行廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)水污染排放限值（DB44/26-2001）第二時(shí)段標(biāo)準(zhǔn)，排放標(biāo)準(zhǔn)具體指標(biāo)見下表： 表2

5、廢水排放標(biāo)準(zhǔn)表 單位為mg/L(PH除外)名稱PHCODCrSSCN-Cr6+總銅排放標(biāo)準(zhǔn)6990600.50.50.5要求電鍍廢水處理程度Cr6+ =55.70.5 / 55.7=99%CODcr =15090 / 150=40%CN- =1000.5 / 100=99.5%Cu5+ =1300.5 / 130=98%二、處理方案論證2.1處理方案選擇 各種不同的電鍍廢水，可采用多種處理工藝，根據(jù)廢水性質(zhì)、場地、達(dá)到的要求、建設(shè)投資費(fèi)用等條件選定。目前處理電鍍廢水的主要方法有：1.化學(xué)法 在電鍍廢水中投加化學(xué)藥劑，通過化學(xué)反應(yīng)改變廢水中污染物的化學(xué)和物理性質(zhì)，使其變?yōu)闊o害物質(zhì)或易于與水分離的

6、物質(zhì)，進(jìn)下一步從廢水中除去的處理方法。常用的化學(xué)法又有氧化法、還原法、中和法、硫化法、混凝沉淀、混凝氣浮等方法。例如含氰廢水的堿性氯化法，含鉻廢水的還原法、重金屬的氫氧化物混凝沉淀法、酸堿廢水的中和法等。該法是傳統(tǒng)的電鍍廢水處理方法，隨著PH、ORP等自動(dòng)控制儀器的采用及投藥裝備自動(dòng)化，使化學(xué)法得到進(jìn)一步完善和提高，成為最常用的方法。2.離子交換法離子交換法是利用離子交換樹脂對廢水中的陰陽離子的選擇性交換作用來處理廢水的方法。幾乎對所有有害的無機(jī)有害離子都可以用此方法處理。某些離子交換處理流程，能達(dá)到回收有用化學(xué)材料的目的，經(jīng)處理后的水能用作鍍液的補(bǔ)充液或用作清洗水。當(dāng)不考慮再生洗脫液的處理時(shí)

7、，用離子交換法可以實(shí)現(xiàn)無脫水排放的“零排放系統(tǒng)”。因此，離子交換法也是處理電鍍廢水的常用方法之一。隨著高長壽的離子交換樹脂的研制，處理設(shè)備的小型化、自動(dòng)化，此方法仍在不斷發(fā)展之中。離子交換法也有不足之處：一次投資大，一般占地面積大，技術(shù)較難掌握，廢水中處理物濃度不宜太高，存在再生脫液的處理問題。目前，離子交換法多用于制取電鍍用的純水以及含溴、鉻、金等廢水的處理。離子交換法適用于電鍍生產(chǎn)量大、資金及技術(shù)力量雄厚的單位，而且適用于單一廢水的處理。3.電解法 電解法是利用通電時(shí)陰陽極的電化學(xué)反應(yīng)而使廢水中的有毒物質(zhì)分解、氧化還原、沉淀的方法。 電解法在處理含氰、含鉻、含銀、含銅等廢水中得到較多的應(yīng)用

8、。利用電解法原理已制成各種定型設(shè)備，操作簡單，對一些小型電鍍廠比較適用，但電解法消耗電能和極板材料較多，還受到其他因素限制，目前使用越來越少。 表3 各類電鍍廢水處理工藝特點(diǎn)比較工藝方法建設(shè)投資運(yùn)行成本占地面積處理效果出水水質(zhì)污泥量工藝弱點(diǎn)化學(xué)法中低多尚可一般多藥劑量大離子交換法高高少好好少操作復(fù)雜電解法低高少不確定不確定較多處理量少2.2工藝流程的確定 經(jīng)過處理效率，環(huán)境效益，經(jīng)濟(jì)效益的共同評估，本設(shè)計(jì)采用按廢水的不同種類分別處理廢水的組合法，即鐵粉內(nèi)電解法（處理含鉻廢水）+ 二氧化氯協(xié)同氧化劑破氰法（處理含氰廢水）+ 混凝沉淀法（處理含銅廢水）。 本設(shè)計(jì)思路是在各構(gòu)筑物廢水停留時(shí)間上設(shè)計(jì)構(gòu)

9、筑物的尺寸參數(shù)，并且采用連續(xù)式的方式處理廢水，所以本設(shè)計(jì)的資金投入量低和構(gòu)筑物尺寸小、占地面積小，以及減少廢水排放，操作方法簡便，提高廢水處理效率的優(yōu)點(diǎn)。（一）工藝流程的優(yōu)點(diǎn)1 鐵粉內(nèi)電解法。其處理廢水后不但各種金屬離子濃度遠(yuǎn)低于允許排放濃度，并且還有一定的脫鹽和去除COD的能力；從經(jīng)濟(jì)上來說，除了電耗外，消耗的主要材料是鐵粉，其來源廣泛，價(jià)格低廉；此法所用的酸和堿可以采用電鍍車間產(chǎn)生的廢酸和廢堿，達(dá)到以廢治廢的效果。 鐵粉內(nèi)電解原理當(dāng)含Cr6+廢水通過鐵粉時(shí)，在一定的PH條件下，鐵粉內(nèi)發(fā)生原電池反應(yīng)陽極反應(yīng)： Fe 2e Fe2+Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14H+ 2 Cr3+

10、+ 6 Fe 3+ + 7 H2O （酸性條件）CrO4 2- + 3 Fe2+ 8 H + C r3+ +3 Fe 3+ + 4 H2O （堿性條件）陰極反應(yīng) ： 2 H+ + 2 e H22 二氧化氯協(xié)同氧化劑破氰法。與傳統(tǒng)的化學(xué)法相比，二氧化氯協(xié)同氧化劑破氰法具有節(jié)能、設(shè)備投資少、運(yùn)行成本低、體積少、效率高、操作方便、無需專人值守使用壽命長的特點(diǎn)。二氧化氯所以有強(qiáng)的氧化力，主要是由于是在正四氧化態(tài)下的氧化能力較強(qiáng)，其活性為氯的2.63倍。因此，能處理含氰、硫、金屬離子、產(chǎn)酸根、殘存有機(jī)物的工業(yè)用其破氰反應(yīng)如下。一級反應(yīng)：pH值8.511.5 ClO2+NaCN+NaOH+H2ONaCNO

11、+NaCl+3OH ClO2+Zn(CN)2+NaOH+H2OZn(CNO)2+NaCl+2OH ClO2+CuCN+NaOH+2H2OCuCNO+NaCl+3OH 二級反應(yīng)：pH值7.58.5 2NaCNO+2ClO2+2H2ON2+2CO2+2NaCl+4OH Zn(CNO)2+2ClO2+2NaOH+2H2ON2+2CO2+Zn(OH)2+2NaCl+4OH 2CuCNO+2ClO2+2NaOH+2H2ON2+2CO2+2Cu(OH)2+2NaCl+2OH 同時(shí)利用氧化還原的原理，還可以去除廢水中的部分陰離子，如S2-、SO2-、NO 和Fe3+、 Mn2+、Ni2+。 3. 混凝沉淀法

12、。技術(shù)比較成熟，運(yùn)行成本低、操作簡單。 用NaOH調(diào)整pH值,再用FeCl3做混凝劑，作絮凝劑表4 各種金屬離子去除的最佳PH值，列表如下：金屬離子PH范圍殘留濃度(mg/L)備 注Cu2+7-141Ni2+91Sn2+5-81Zn2+9-10.51PH10.5再溶解Fe3+5-121PH12再溶解Al3+5.5-83PH8再溶解（2） 流程 1.污水流程反 沖 洗 含鉻廢水處理系統(tǒng) _ 含鉻廢水調(diào)節(jié)池酸洗槽鐵粉處理器中和反應(yīng)池堅(jiān)流沉淀池 排水含氰廢水處理系統(tǒng)含氰廢水 一級反應(yīng)槽 二級反應(yīng)槽 堅(jiān)流沉淀池 排水 二氧化氯發(fā)生器含銅廢水處理系統(tǒng) 含銅廢水調(diào)節(jié)池PH調(diào)整槽混凝槽絮凝槽斜板沉淀池排水2

13、. 污泥流程 污泥 污泥濃縮機(jī) 污泥脫水機(jī) 污泥外運(yùn) （交給專業(yè)公司處理）工藝流程說明含鉻廢水處理系統(tǒng)1含鉻廢水進(jìn)調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水質(zhì)水量的均衡調(diào)節(jié)；2廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入酸洗槽加入酸廢水（設(shè)計(jì)中取用H2SO4）進(jìn)行酸化，因反應(yīng)是在酸性條件下進(jìn)行，為后面反應(yīng)做準(zhǔn)備；3以酸化的廢水進(jìn)入鐵粉反應(yīng)器進(jìn)行內(nèi)電解反應(yīng)，使Cr6+還原為Cr3+；4反應(yīng)后的廢水進(jìn)入中和反應(yīng)池加入NaOH進(jìn)行中和反應(yīng)，將Cr3+、Fe3+從廢水中去除，后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀；5沉淀后的污泥進(jìn)行處理與處置。含氰廢水處理系統(tǒng)1含氰廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水質(zhì)水量的均衡調(diào)節(jié)； 2廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入一級反應(yīng)池，在一級反就池內(nèi)在不同時(shí)間段分別加三次藥

14、。 首先加堿廢水（設(shè)計(jì)中取用NaOH)調(diào)整PH值，再從二氧化氯協(xié)同氧化劑發(fā)生器加入以二氧化氯為主的氧化劑進(jìn)行一級破氰反應(yīng)，破氰反應(yīng)后為了后續(xù)處理要加入H2SO4使其酸化； 3.廢水經(jīng)過一級破氰流入二級反應(yīng)槽，同樣地從二氧化氯協(xié)同氧化劑發(fā)生器加入以二氧化氯為主的氧化劑進(jìn)行二級破氰反應(yīng)，二級破氰完全反應(yīng)后加入NaOH去除廢水中的Zn2+和Cu2+，后進(jìn)入沉淀池進(jìn)行沉淀； 4.沉淀后的污泥進(jìn)行處理與處置。含銅廢水處理系統(tǒng) 1.含銅廢水進(jìn)入調(diào)節(jié)池，進(jìn)行水質(zhì)水量的均衡調(diào)節(jié)以及曝氣。 2.廢水經(jīng)調(diào)節(jié)池進(jìn)入FPH調(diào)整槽加入堿廢水（NaOH)進(jìn)行堿化。 3.經(jīng)堿化的廢水進(jìn)入混凝槽加入FeCl3使廢水水的顆粒凝

15、聚。 4.經(jīng)凝聚的廢水顆粒流入絮凝槽，加入PAM使凝聚的顆粒進(jìn)一步混凝。 5.經(jīng)最后廢水經(jīng)沉淀池，使較大的顆粒沉淀，從而去除廢水中的Cu離子。 6.沉淀后的污泥進(jìn)行處理與處置。污泥處理系統(tǒng)1. 將分流廢水系統(tǒng)的污泥經(jīng)管道全部集合一起處理2. 污泥流入濃縮機(jī)，減少自身的含水率3. 濕污泥進(jìn)入脫水機(jī)，進(jìn)一步脫水成干污泥。4. 處理好污泥外運(yùn)，交由專業(yè)公司回收或處理。由廢水處理工程經(jīng)驗(yàn)得知KZ=1.3-1.7,本工程取KZ=1.3;平均設(shè)計(jì)流量(工程規(guī)模)Q = 1000 m3/d =1.3910-2 m3/s ;最大設(shè)計(jì)流量Qmax =10001.3 = 1300 m3/d = 1.8110-2

16、m3/s ;含鉻廢水處理系統(tǒng)流量平均設(shè)計(jì)流量Q = 200 m3/d = 2.78 10-3 m3/s 最大設(shè)計(jì)流量Qmax = 2001.3 = 260m3/d = 3.6210-3 m3/s ;含氰廢水處理系統(tǒng)流量平均設(shè)計(jì)流量Q = 200 m3/d = 2.7810-3 m3/s 最大設(shè)計(jì)流量Qmax = 2001.3 = 260m3/d = 3.6210-3 m3/s ;含銅廢水處理系統(tǒng)流量平均設(shè)計(jì)流量Q = 600 m3/d = 8.3410-3 m3/s 最大設(shè)計(jì)流量Qmax = 6001.3 = 780m3/d = 1.0910-2 m3/s 計(jì)算書一 物料衡算（一）含鉻廢水處理

17、系統(tǒng)由于具體電鍍廢酸液的性質(zhì)不知道，所以廢酸，廢堿計(jì)算時(shí)分別用98%的硫酸和NaOH粉末代替，但日常通常是廢酸和電石渣，一般情況下廢酸呈液態(tài)，設(shè)計(jì)中設(shè)置了酸調(diào)節(jié)池，廢堿如電石渣之類的通常為固態(tài)，因此設(shè)置了加堿間進(jìn)行調(diào)節(jié)，特此說明。加酸量該加藥及酸化反應(yīng)都在酸洗槽中進(jìn)行藥品：98%的濃硫酸計(jì)算：分析的Cr6+的含量，用硫酸進(jìn)行酸化已知：進(jìn)水PH為57，根據(jù)設(shè)計(jì)原則設(shè)為PH=7，要進(jìn)行反應(yīng)，需將PH調(diào)節(jié)到1.6， 根據(jù)有關(guān)資料查得，此反應(yīng)需要10分鐘 Q=200m3/d=1.67m3/10min 進(jìn)水PH=7，即 H+=110-7mol/L 酸洗槽出水PH=1.6，即H+=2.510-2mol/L

18、即進(jìn)入酸洗槽的H+總量為n=cv=1670110-7=1.6710-4mol調(diào)節(jié)酸度使用98%的濃硫酸稀釋為20%的硫酸根據(jù)有關(guān)資料，20和98硫酸溶液的濃度分別為1.14103 g/ L和1.84103 g/ L,即,分別為11.6 mol/L 和 18.78 mol/L 。進(jìn)水 PH=7 ，出水PH=1.6,即H+=2.510-2mol/L 設(shè)加入20%硫酸的量為V 1.6710-4+11.6V / 1670+V =0.025V=3.61 L 根據(jù)水的離解平衡 H+ + OH- H2O 此時(shí)，反應(yīng)掉的氫離子總量為1.6710-10mol,反應(yīng)量可忽略取20%的硫酸為 3.61 L/10mi

19、n則98%的濃硫酸取用量計(jì)算得為2.23 L/10min則一天中加入98%硫酸的總量為 V=267.6 L每10分鐘槽內(nèi)總液體Q=1670+3.61=1673.61（L）加入鐵粉量鐵粉加入要在鐵粉反應(yīng)池中進(jìn)行藥品：（多孔的還原性鐵粉）多數(shù)是粉末冶金所用的鐵粉陽極反應(yīng)： Fe 2e Fe2+ Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14H+ 2 Cr3+ + 6 Fe 3+ + 7 H2O （酸性條件）CrO4 2- + 3 Fe2+ 8 H + C r3+ +3 Fe 3+ + 4 H2O （堿性條件） 陰極反應(yīng) 2 H+ + 2 e H2 廢水中 Cr6+55.6mg/L ，根據(jù)設(shè)計(jì)原則取 C

20、r6+55.6mg/L ，即摩爾濃度為1.0710-3mol/L根據(jù)反應(yīng),1L廢水中Cr6+含量為1.0810-3molCr2O72- + 6 Fe2+ + 14H+ 2 Cr3+ + 6 Fe3+ + 7 H2O 2 6 2 61.0710-3 a b ca=3.2110-3mol/Lb=1.0710-3 mol/Lc= 3.2110-3mol/L根據(jù)環(huán)境工程師手冊,實(shí)際加入的鐵粉量為理論的2.5 倍即實(shí)際加入的鐵粉量為 n=3.2110-32.5=8.02510-3mol廢水中除了Cr6+要去除, Cr3+也要去除反應(yīng)后1L 廢水中產(chǎn)生的Cr3+的總量為3.2110-3mol/L反應(yīng)后1L

21、 廢水中產(chǎn)生的Fe3+的總量為3.2110-3mol/L由反應(yīng)Fe 2e Fe2+1 23.2110-3 d d=6.4210-3mol/L則轉(zhuǎn)移電子的量為 n= 6.4210-3mol/L反應(yīng) 2 H+ + 2 e H2 2 6.4210-3 e= 6.4210-3mol/L即反應(yīng)中每L水中用掉的H+的量是6.4210-3mol根據(jù)原廢水中H+=2.510-2mol/L則1L 廢水中剩下的H+ =2.510-2 - 6.4210-3=1.85810-2 mol/L,此時(shí)廢水的PH=1.73根據(jù)資料,該反應(yīng)需要 10 分鐘進(jìn)水Q=200m3/d=1670 L/10min10min 加入的鐵粉量

22、為 n=8.02510-31670=13.4(mol),鐵粉加入量為 1.34 mol/min10min 產(chǎn)生的Cr3+為3.2110-31670=5.36(mol) 10min 產(chǎn)生的Fe3+為3.2110-31670=5.36(mol)加入的NaOH量該反應(yīng)在中和反應(yīng)池中進(jìn)行藥品: 濃度為96%NaOH 粉末調(diào)節(jié)為20%的NaOH溶液發(fā)生的兩個(gè)中和反應(yīng)是Cr3+3OH- Cr(OH)3 Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3 A B C M N D由上得出, A =3.2110-3 mol M =3.2110-3mol根據(jù)摩爾比1:3 得出, B =9.6310-3 mol C =3.21

23、10-3 mol N =9.6310-3mol D =3.2110-3 mol即1L水中用掉的OH- 量為 n =9.6310-3 + 9.6310-3 =1.92610-2 mol反應(yīng)生成的 Cr(OH)3量為n1 =3.2110-3 mol , Fe(OH)3的n2 =3.2110-3mol根據(jù)有關(guān)資料得,生成 Cr(OH)3的最佳PH=8,出水PH=69即將PH=1.73的溶液調(diào)節(jié)至PH=8,需反應(yīng)掉的酸量為1.8610-2 mol則1L水中OH-用量為1.92610-2 mol+1.8610-2 mol=3.78610-2 mol根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn),該中和反應(yīng)用五分鐘, 廢水流量為200m3

24、/d=0.84103L/5min1L廢水中加入的NaOH量=3.78610-2 mol 即加入的NaOH質(zhì)量=1.5144g一天中加入的NaOH粉末的質(zhì)量=20010001.5144=302.88污泥量的計(jì)算由上述反應(yīng)Cr3+3OH- Cr(OH)3 Fe3+3OH Fe(OH)3 污泥質(zhì)量計(jì)算:1 L 廢水產(chǎn)生Cr(OH)3 n1=3.2110-3 mol1 L 廢水產(chǎn)生Fe(OH)3 n2=3.2110-3 mol 污泥質(zhì)量, m1=20010003.2110-3103=66.126() m2=20010003.2110-3107=68.694()污泥總質(zhì)量 m總= m1 + m2=66.

25、126+68.694=134.82 （二）含氰廢水處理系統(tǒng)平均設(shè)計(jì)流量Q = 200 m3/d = 2.7810-3 m3/s 最大設(shè)計(jì)流量Qmax = 2001.3 = 260m3/d = 3.6210-3 m3/s 含氰廢水處理系統(tǒng)流量投加量和反應(yīng)時(shí)間當(dāng)含氰濃度為100mg/dm3時(shí)，二氧化氯投加量為100g/m3,反應(yīng)24h,用ClO2協(xié)同氧化劑處理含氰廢水，試劑投加量是堿性氯化法處理廢水時(shí)試劑投加量的1/5，同等處理量時(shí)設(shè)備的一次性投資比次氯酸鈉發(fā)生器少20%30%。調(diào)節(jié)pH值為2.5到8，每天需要濃度20苛性鈉溶液為V50（10-2.5-10-8）40/（201219）0.026 m

26、3一級破氰1. 加堿量根據(jù)有關(guān)資料查得，此反應(yīng)需要10分鐘 Q=200m3/d=1.67m3/10min該加藥及堿化反應(yīng)在一級反應(yīng)池中進(jìn)行藥品：96% NaOH 粉末調(diào)節(jié)為20%的NaOH溶液計(jì)算：用NaOH 進(jìn)行堿化已知：進(jìn)水PH為57，根據(jù)設(shè)計(jì)原則設(shè)為PH=5，要進(jìn)行反應(yīng)，需將PH調(diào)節(jié)到8.511.5，現(xiàn)設(shè)為將PH值調(diào)節(jié)為 PH=10 。 進(jìn)水PH=5，即 H+=110-5mol/L 一級反應(yīng)池PH調(diào)整值PH=10，即H+=110-10mol/L即調(diào)節(jié)pH值為5到10，需要濃度20% NaOH溶液為V1.67（10-510-10）40 /（201219）2.75 L即一級反應(yīng)池每天需要20

27、% NaOH溶液為 V 329 L 槽內(nèi)總液體Q=1670+2.75=1672.75（L） 2. 加入二氧化氯，進(jìn)行一級破氰 根據(jù)相關(guān)資料一級破氰反應(yīng)時(shí)間為10分鐘 Q=200m3/d=1.67m3/10min1.67103 L/10min二氧化氯是在二氧化氯協(xié)同氧化劑發(fā)生器產(chǎn)出并流入一級反應(yīng)池的藥品：（以ClO2為主并兼有H2O2 、 O3 、Cl2 在一級反應(yīng)池的一級破氰的主要化學(xué)式 ClO2+NaCN+NaOH+H2ONaCNO+NaCl+3OH ClO2+Zn(CN)2+NaOH+H2OZn(CNO)2+NaCl+2OH ClO2+CuCN+NaOH+2H2OCuCNO+NaCl+3O

28、H 廢水中 CN-100mg/L ，根據(jù)設(shè)計(jì)原則取 CN-100mg/L ，即摩爾濃度為3.8510-3mol/L1.67103 L/10min廢水中CN含量為6.43 mol根據(jù)一級破氰反應(yīng)化學(xué)式可知每一種氰化物一級破氰反應(yīng)的消耗比例CN ：ClO2 1 ：1 和生成氰酸鹽是 CN ：CNO 1 ：1 ，則一級反應(yīng)池的一級破氰消耗ClO2的量為 n=6.43 mol 和 一級破氰生成的氰酸鹽 n=6.43 mol由于電解法發(fā)生器產(chǎn)生ClO2的純度在90%以上。所以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)際加入ClO2的量為1：1.2 ，則應(yīng)通入n=6.431.2=7.716 mol已知ClO2的純度在90%的濃度為40

29、mol/L一級反應(yīng)池內(nèi)總液體Q總=1670+2.75+40 / 7.716 = 1679（L）酸化根據(jù)有關(guān)資料查得，此反應(yīng)需要10分鐘，用20%的硫酸回調(diào)。 Q=200m3/d=1.67m3/10min 一級破氰后反應(yīng)池總液體Q總=1679 L/10min1. 回調(diào)PH值。 該加藥及酸化反應(yīng)都在一級反應(yīng)池中進(jìn)行藥品：98%的濃硫酸計(jì)算：用硫酸進(jìn)行酸化已知：一級破氰后PH值為10，要進(jìn)行后續(xù)的二級破氰反應(yīng)需將PH調(diào)節(jié)到8， 一級破氰廢水水PH=10，即 H+=110-10mol/L 二級反應(yīng)池回調(diào)PH=8，即H+=110-8mol/L即要酸化的H+總量為n=cv=1679110-10=1.679

30、10-7mol調(diào)節(jié)酸度使用98%的濃硫酸稀釋為20%的硫酸根據(jù)有關(guān)資料，20和98硫酸溶液的濃度分別為1.14103 g/ L和1.84103 g/ L,即,分別為11.6 mol/L 和 18.78 mol/L 。進(jìn)水 PH=10 ，調(diào)節(jié)PH=8,即H+=110-8mol/L 設(shè)加入20%硫酸的量為V 1.67910-7+11.6V / 1679+V =1108 V=1.43310-6 L取20%的硫酸為 1.433106 L/10min=1.433107L/min，則98%的濃硫酸取用量計(jì)算得為8.86107 L/10min則一天中加入硫酸的總量為 V=1.07104 L 經(jīng)過計(jì)算由于回調(diào)

31、PH值所需的硫酸的量太少，所以在工程的實(shí)際運(yùn)行時(shí)不計(jì)算二級反應(yīng)池的PH 回調(diào)。二級破氰加入二氧化氯，進(jìn)行二級破氰 二氧化氯是在二氧化氯協(xié)同氧化劑發(fā)生器產(chǎn)出并流入一級反應(yīng)池的 藥品：以ClO2為主并兼有H2O2 、 O3 、Cl2 計(jì)算：以ClO2為主進(jìn)行二級破氰 已知二級反應(yīng)PH值7.58.5，根據(jù)相關(guān)資料二級破氰反應(yīng)時(shí)間為20分鐘 Q=200m3/d=1.67m3/10min1.67103 L/10min Q總=1670+2.75+40 / 7.716 = 1679（L） NaCNO+2ClO2+2H2ON2+2CO2+2NaCl+4OH Zn(CNO)2+2ClO2+2NaOH+2H2ON

32、2+2CO2+Zn(OH)2+2NaCl+4OH 2CuCNO+2ClO2+2NaOH+2H2ON2+2CO2+2Cu(OH)2+2NaCl+2OH 從一級破氰得知1.67103 L/10min廢水中CNO含量為6.43 mol，則二級反應(yīng)池時(shí)20min廢水量 3.34103 L廢水中CNO含量為12.86 mol根據(jù)二級破氰反應(yīng)化學(xué)式可知摩爾濃度為3.8510-3mol/L每一種氰酸鹽二級破氰反應(yīng)的消耗比例CNO ：ClO2 1 ：1 和重金屬離子生成沉淀物的比例也是1：1 ，則二級反應(yīng)池的二級破氰消耗ClO2的量為 n=12.86 mol 由于電解法發(fā)生器產(chǎn)生ClO2的純度在90%以上。所

33、以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)實(shí)際加入ClO2的量為1：1.2 ，則應(yīng)通入n=12.861.2=15.43 mol已知ClO2的純度在90%的濃度為40 mol/L一級反應(yīng)池內(nèi)總液體Q總=1670+2.75+40 / 7.716+40 /15.43 = 1681.6（L）二、主要構(gòu)筑物及設(shè)備選型的計(jì)算（一）格柵 設(shè)備說明：格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道上、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物。一般情況下，分粗細(xì)兩道格柵。數(shù)量：三臺(tái)人工式細(xì)格柵設(shè)計(jì)參數(shù)：柵條寬度s10.0mm 柵條間隙寬度e=25.0mm 柵前水深h0.5m過柵流速u=0.8m/s 柵前渠道流速u

34、b=0.55m/s =60(1)柵條間隙數(shù)(2)柵槽寬度設(shè)柵條寬度柵槽寬度b注：經(jīng)格柵的初步計(jì)算確定，本工程的廢水處理量太和大顆物較少。因此一般的格柵計(jì)算公式并不適合本工程，所以本工程只用一道格柵，基于可以會(huì)偶爾出一現(xiàn)一些較大的顆粒物如鍍材上的氧化皮故格柵選用最小規(guī)格的人工式細(xì)格柵。通過格柵的水頭損失(h2)：格柵條斷面為矩形斷面, 故k=3, 則：柵后槽總高度(h總)：設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)1=0.3m柵槽總長度(L):每日柵渣量W：設(shè)每日柵渣量為0.07m3/1000m3，取KZ1.34（二）調(diào)節(jié)池 設(shè)備類型： 對角線出水調(diào)節(jié)池 配備： 含氰廢水系統(tǒng)、含鉻廢水系統(tǒng)設(shè)備說明：工業(yè)廢水其水質(zhì)水量隨時(shí)

35、變化，波動(dòng)較大，廢水水質(zhì)水量的變化對排水及廢水處理設(shè)備，特別是對凈化設(shè)備正常發(fā)揮其凈化功能是不利的，甚至有可能損壞設(shè)備，為解決這一矛盾，廢水處理前一般要設(shè)調(diào)節(jié)池，以調(diào)節(jié)水量和水質(zhì)。優(yōu)點(diǎn)： 出水槽沿對角線方向設(shè)置，同一時(shí)間流入池內(nèi)的廢水，由池的左、右兩側(cè)經(jīng)過不同時(shí)間流到出水槽，達(dá)到自動(dòng)調(diào)節(jié)的目的。數(shù)量：二座池子構(gòu)筑材料：鋼筋混凝土參數(shù)計(jì)算：廢水在池內(nèi)一般停留34小時(shí) 1池子的實(shí)際容積設(shè)廢水在池內(nèi)停留時(shí)間為 T=4小時(shí)根據(jù)流量 Q =200m3/d T=4小時(shí)則池內(nèi)廢水量 Q1=Q/20T=200/204=40 （m3）得出池的實(shí)際容積為 40m3設(shè)計(jì)用調(diào)節(jié)池的實(shí)際容積為V=1.3V有效=1.34

36、0=52 m3 取 V有效=52 m32取池子的有效水深為h1=1.8m縱向隔板間距 1m則調(diào)節(jié)池的平面面積是S= = = 29（m2）取寬為 B=5（m），則長L=5.8（m）縱向隔板間距為 1 m，所以隔板數(shù)為 4取調(diào)節(jié)池超高為h=0.3（m）為適應(yīng)水質(zhì)的變化，設(shè)置沉渣斗，由于電鍍廢水的懸浮物較少，所以按長度方向設(shè)置沉渣斗一個(gè)，共兩個(gè)沉渣斗，沉渣斗傾角為45。 表5 調(diào)節(jié)沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)表 單位：（m）池有效水深池超高池長池寬 隔板間距沉砂斗高上口徑 下口徑沉砂斗角度 1.8 0.3 5.8 5 1 1 0.4 0.2 60。設(shè)備類型： 對角線出水調(diào)節(jié)池 配備： 含銅廢水系統(tǒng)數(shù)量：二座池子構(gòu)

37、筑材料：鋼筋混凝土參數(shù)計(jì)算：廢水在池內(nèi)一般停留34小時(shí) 1池子的實(shí)際容積設(shè)廢水在池內(nèi)停留時(shí)間為 T=4小時(shí)根據(jù)流量 Q =300m3/d T=4小時(shí)則池內(nèi)廢水量 Q1=Q/20T=300/204=60 （m3）得出池的實(shí)際容積為 60m3設(shè)計(jì)用調(diào)節(jié)池的實(shí)際容積為V=1.3V有效=1.360=78 m3 取 V有效=78 m32取池子的有效水深為h1=1.8m縱向隔板間距 1 m則調(diào)節(jié)池的平面面積是S= = = 44（m2）取寬為 B=5（m），則長L=8.8（m）縱向隔板間距為 1 m，所以隔板數(shù)為 4取調(diào)節(jié)池超高為h=0.3（m）設(shè)置沉渣斗，按長度方向設(shè)置沉渣斗一個(gè)，共兩個(gè)沉渣斗，沉渣斗傾角

38、為45。 表6 調(diào)節(jié)沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)表 單位：（m）池有效水深池超高池長池寬 隔板間距沉砂斗高上口徑 下口徑沉砂斗角度 1.8 0.3 8.8 5 1 1 0.4 0.2 60。 （三）酸洗槽 配備：含鉻廢水處理系統(tǒng)設(shè)備說明：工業(yè)廢水要在酸性條件下處理時(shí)，廢水要先進(jìn)行酸化，進(jìn)行PH調(diào)節(jié)， 當(dāng) 進(jìn)水PH較高時(shí)，需加酸進(jìn)行調(diào)節(jié)，該反應(yīng)要在酸洗槽中進(jìn)行。藥品選用：98%的濃硫酸稀釋為20%使用參數(shù)計(jì)算： 根據(jù)環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊，進(jìn)水PH=7時(shí)，調(diào)節(jié)至PH=1.6,需要10 分鐘由物料衡算得，每10分鐘槽內(nèi)總液體Q=1670+3.61=1673.61（L）則酸洗槽實(shí)際流量為1.3Q2176 L3取槽的實(shí)際

39、容積為 V=3.5 m3，有效高度為1，取槽的超高為0.3 m 其面積為A= 3.5（m2） 取槽的寬為2 m，則長為L=A/B=3.5/2=1.75 (m) 表7 酸洗槽參數(shù)表 單位：(m)槽的實(shí)際容積m3 有效高度 超高池寬池長3.510.323.5（四）鐵粉反應(yīng)池配備：含鉻廢水系統(tǒng)設(shè)備說明：使內(nèi)電解反應(yīng)在池內(nèi)順利進(jìn)行，保證化學(xué)反應(yīng)的徹底完成所用的池子設(shè)備類型：垂直軸式機(jī)械攪拌池特點(diǎn)： 反應(yīng)效果好，水頭損失小，可適應(yīng)水質(zhì)水量的變化，大小水量都適用，水量的處理范圍較寬，比較實(shí)用。池子選用材料：鋼筋混凝土池子座數(shù)：一座設(shè)備參數(shù)計(jì)算：經(jīng)酸化的廢水進(jìn)入鐵粉反應(yīng)器，在鐵粉反應(yīng)器中發(fā)生原電池反應(yīng)陽極反

40、應(yīng)： Fe 2e Fe2+Cr2O72- + 6 Fe2+ + 14H+ 2 Cr3+ + 6 Fe 3+ + 7 H2OCrO4 2- + 3 Fe2+ 8 H + C r3+ +3 Fe 3+ + 4 H2O陰極反應(yīng) 2 H+ + 2 e H2 根據(jù)化學(xué)反應(yīng)特點(diǎn)，該反應(yīng)需要10 min。1反映池尺寸計(jì)算： 反映池容積計(jì)算：設(shè)計(jì)流量Q=13 m3/h 反應(yīng)時(shí)間取 t=10 min 反應(yīng)池中廢水量為 Q=13/10=4.2 ( m3) 反應(yīng)池中串聯(lián)格數(shù)及尺寸： 反應(yīng)池采用1格，一個(gè)攪拌器（漿葉攪拌器） 該反應(yīng)池的有效尺寸為 寬 B=2.4(m)，長 L=2.4(m) ，高 H=1.5(m) V

41、=BLH=2.42.41.5=8.7( m3) 反應(yīng)池超高為 h=0.3(m) 池子總高度H總=1.5+0.3=1.8(m2攪拌設(shè)備及漿板尺寸 葉輪直徑板及漿板尺寸 葉輪外緣距池子內(nèi)壁取0.2m 葉輪直徑 D=2.420.2=2(m) 旋轉(zhuǎn)軸上安裝 8塊 漿板， 漿板長度取L=0.5(m) 寬度 B=0.1(m). 漿板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑及轉(zhuǎn)速漿板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)半徑：R=0.48+=0.765(m)攪拌機(jī)漿板中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)線速度 v=0.5m/s則攪拌機(jī)每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)為 n=6.24( rad/min).漿板功率計(jì)算： 外側(cè)漿板線速度： v1=0.69(m/s) 內(nèi)側(cè)漿板線速度： v2=0.39(m/s)攪拌

42、機(jī)上漿板總面積為： A=8bl=80.10.5=0.4 ( m2) 漿板總面積與反應(yīng)池過水截面積之比為 =22.2% (小于25%)，符合要求 求漿板寬徑比系數(shù)值 外側(cè)漿板： =0.1 查得K1 =3.45 內(nèi)側(cè)漿板： =0.17 查得K2 =2.9攪拌機(jī)功率 P=58A(K1V13+ K2V23)=580.4(3.450.693+2.90.393)=30.3(W)配用電動(dòng)機(jī)功率： 電動(dòng)機(jī)總機(jī)械效率為 0.75 ,傳動(dòng)效率為0.7 配用電動(dòng)機(jī)功率為 N=58(W)表8 鐵粉反應(yīng)池參數(shù)表池實(shí)際容積（m3）池寬(m)池長(m) 超高(m)葉輪上漿板數(shù)葉輪直徑(m)漿板長度(m)漿板寬度(m)8.7

43、2.41.50.382.20.50.1鐵粉反應(yīng)池示意圖 單位：mm（五）中和反應(yīng)池 配備：含鉻廢水系統(tǒng) 設(shè)備說明: 對于金屬陽離子 ,如Cr3+ 和Fe 3+與OH-反應(yīng)生成沉淀,能夠清除廢水中的Cr3+ 和Fe 3+,加之反應(yīng)池中有攪拌設(shè)備,使Cr3+ 和Fe 3+與OH-充分反應(yīng),并且還能夠去除其他能與OH-發(fā)生反應(yīng)的金屬陽離子。 設(shè)備名稱： 機(jī)械攪拌反應(yīng)池 攪拌機(jī)類型： HL04型潛水?dāng)嚢铏C(jī)（耐堿） 特點(diǎn)：特別適合電鍍，冶金工業(yè)中的酸，堿中和反應(yīng)和沉淀反應(yīng)的徹底進(jìn)行。 池?cái)?shù)：一座 1反應(yīng)池尺寸計(jì)算： 在反應(yīng)池中的中和反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)特點(diǎn)，取t = 5 min即廢水量為 Q1=Q/20 1/

44、12=1.04（m3）取反應(yīng)池長L=1(m) ，寬B=1(m) ，有效水深 h=1.2(m) ，超高 h3=0.3(m)即反應(yīng)池體積為 V=LB h =111.5 =1.5（m3）實(shí)際高度 H實(shí)=1.2+0.3=1.5(m) 表9 中和反應(yīng)池參數(shù)表 池長 (m) 池寬(m)有效高度(m)超高(m)體積（m3） 面積(m2) 111.50.51.5 12 HL04型 潛水?dāng)嚢杵?設(shè)計(jì)參數(shù) 根據(jù)環(huán)保技術(shù)設(shè)計(jì)手冊，功率為0.4KW（六）反應(yīng)池（一級破氰反應(yīng)池、二級破氰反應(yīng)池）配備：含氰廢水系統(tǒng)設(shè)備說明：一級破氰反應(yīng)池反應(yīng)池內(nèi)先進(jìn)行堿化、絮凝反應(yīng)和酸化；二級破氰反應(yīng)池則進(jìn)行廢水的絮凝和中和反就，反應(yīng)過

45、程進(jìn)行機(jī)械攪拌，由于一級和二級破氰所需反應(yīng)時(shí)間都為30分鐘，所以設(shè)計(jì)一個(gè)反應(yīng)池的構(gòu)造。數(shù)量：2座 主要設(shè)計(jì)參數(shù)一級破氰反應(yīng)池 停留時(shí)間 HRT30 min二級破氰反應(yīng)池 停留時(shí)間 HRT30 min 工藝尺寸 反應(yīng)池的有效容積 V=Qt=522/30=3.2 m3 式中 Q設(shè)計(jì)流量，m3/h； t 反應(yīng)時(shí)間，m。 根據(jù)有效容積設(shè)計(jì)4.5m3 水深 H1.5 m 超高 0.5 m 長 L3.0 m 寬 B1.0 m 凈尺寸 LBH3000 mm1000 mm2000 mm （1）攪拌裝置 按每m3池容輸入功率20W計(jì)算，需要輸入的功率N為 N=20V/2=201.39/2=14 W=0.014

46、kW攪拌機(jī)機(jī)械總效率1采用0.75，攪拌機(jī)傳動(dòng)效率2為0.8，則攪拌機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率N為 NN/（12）0.014/（0.750.8）0.023 kW槳葉構(gòu)造采用單層平板形，兩葉，長寬0.5 m0.2 m，槳葉底端距池底0.25 m。（2）攪拌裝置 按每m3池容輸入功率10 W計(jì)算，需要輸入的功率N為 N=10V/2=101.39/2=14 W=0.007 kW攪拌機(jī)機(jī)械總效率1采用0.75，攪拌機(jī)傳動(dòng)效率2為0.8，則攪拌機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)功率N為 NN/（12）0.007/（0.750.8）0.012 kW槳葉構(gòu)造采用平板形，8葉，槳葉上下邊緣分別距水面和池底0.25 m。（七）豎流沉淀池

47、配備：含氰廢水系 含氰廢水系統(tǒng)設(shè)備說明:該豎流沉淀池為圓形,為實(shí)現(xiàn)固液分離,使Cr(OH)3與Fe(OH)3沉淀與處理后的廢水分離開來，廢水排放，污泥處理。由于水量不大，污泥量不大，故選用豎流沉淀池。特點(diǎn)：廢水采用中心入流，周邊溢流的方式，水流方向與顆粒的沉淀方向相反，特別適合于處理水量不大的小型污水處理。優(yōu)點(diǎn)：豎流沉淀池排泥容易，不需要機(jī)械排泥裝置，便于管理，單遲容量少，適用于小型水處理。池?cái)?shù):二座 1豎流沉淀池的尺寸計(jì)算 取沉淀時(shí)間為 T=1.5h 豎流沉淀池的廢水上升速度為 v=0.5mm/s 設(shè)計(jì)流量為 Q=300m3/d=12.5 m3/h 豎流沉淀池內(nèi)的廢水量為 Q1=12.51.

48、5=18.75(m3) 廢水流量為 Q=0.0035 m3/s ,qmax=0.0035 m3/s 2中心管內(nèi)流速為 v1=0.01 m/s 則中心管面積為 A= =0.35 (m2) 中心管直徑為 d=0.668 (m2) 喇叭口直徑為 d1=1.35d =1.350.668=0.9 (m) 反射板直徑為 d2 =1.3d =1.30.9 =1.2(m)3. 沉淀池有效水深為 ，即中心管高度， h2=3.6vt=3.60.51.5=2.7(m)4. 中心管喇叭口至反射板之間的間隙高度為 V1 =0.005(m/s) h3=0.25 (m)5沉淀池總面積及沉淀池的直徑 沉淀池沉淀區(qū)的面積為A=

49、7(m2)沉淀池總面積為 A=A1+A2=0.35+0.7=7.35(m)沉淀池的直徑為取沉淀池的直徑為 D=3.2(m) 即D: h2=3.2 : 2.7=1.2 3 (符合要求) 6污泥斗高度及污泥斗容積 取截頭圓錐下部直徑 為0.3(m) ,污泥斗傾角為45 度 h5 為污泥斗高度 則 h5 =tg45。=1.45 (m) 則污泥斗容積為 7. 沉淀池的總高度 H=h1 + h 2+ h3 + h 4+ h5 h1為超高,取0.5 (m) h 4為緩沖層高度 取0.3 (m) h2為中心管高度為2.7 (m) h3為中心管喇叭口至反射板之間的間隙高度為0.25 (m) h5為污泥斗高度

50、為 1.45(m)即帶入得 H=0.5+2.7+0.25+0.3+1.45=5.2 (m) 表10 豎流沉淀池參數(shù)表 單位：m直徑中心管直徑中心管高度污泥斗高度緩沖層高度間隙高度斗傾角3.20.6682.71.450.30.2545。圖3 豎流沉淀池示意圖（八）斜板沉淀池配備：含銅廢水系統(tǒng)設(shè)備說明：電鍍廢水處理中固液分離一般采用沉淀池或氣浮池。斜板沉淀池具有沉淀效率高，停留時(shí)間短，占地少等優(yōu)點(diǎn)，在電鍍廢水中得到廣泛的應(yīng)用。一般為了構(gòu)造簡單，多采用異向流斜板沉淀池，即水流傾斜向上流，污泥則傾斜向下流。沉淀池中污泥至少每天排一次，以免污泥板結(jié)堵塞排泥管。數(shù)量：1座設(shè)計(jì)的斜板沉淀池如圖進(jìn)水出水圖5.2 斜板沉淀池示意圖2 參數(shù)選取 個(gè)數(shù) n 1 水力表面負(fù)荷 q 3 m3/(m2h) 斜板長 L 1.0 m 斜板傾角 60 斜板凈距 d 40 mm 斜板厚 b