含金属废水处理初步设计方案Word文档下载推荐.docx
《含金属废水处理初步设计方案Word文档下载推荐.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《含金属废水处理初步设计方案Word文档下载推荐.docx（23页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
2.3设计内容及范围
2.3.1设计内容
在业主指定区域内污水处理总体规划；
处理系统的工艺选择；
本项目所采用的主要设备的选型；
污水处理系统电气、自控等设计；
对构筑物的计算和设计，包括主体构筑物以及必要附属建筑物；
进行整个工程的投资估算和运行费用的核算。
2.3.2设计范围
设计范围为：
业主将各车间工段废水引至各自调节池至废水处理站排放口，界区范围内污水处理设施的土建、工艺、设备、电器仪表、自控等。
2.4设计目的
确定技术先进、处理效果好、运行稳定、投资省的废水处理，并进行设备选型，构筑物平面布置规划合理，使污水处理工程大大提高处理系统的处理效率，并获得最佳的环境效益、社会效益和经济效益。
3设计规模、进水水质及目标
3.1设计规模
根据业主提供的相关资料，该类废水为铋深加工废水中的含重金属废水本方案设计处理能力如下：
含重金属离子废水
设计平均日流量：
Q=150m3/d
设计平均时流量：
Q平均时=6.25m3/h
3.2进水、出水水质
根据业主提供的有关资料及参照同行业数据，进水水质如下表（表3-1）：
表：
3-1进水水质
项目
浓度
（砷）AS3+
1000mg/L
（镉）Cd
mg/L
（铅）Pb2+
（钴）Co
--mg/L
（锌）Zn
（镍）Ni2+
（铜）Cu2+
（铋）Bi
PH
处理后的废水要求达到处理后的废水要求达到国家标准《废水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准如下表（表3-2）：
3-2出水水质
0.5mg/L
0.1mg/L
1.0mg/L
2.0mg/L
0.5mg/L
pH
6-9
3.4污泥处理目标
污水站所产污泥经过重力浓缩、机械脱水后外运处置。
4工艺选择
4.1水质分析及污染物处理技术现状
4.1.1水质分析
该工程所排放废水主要为铋深加工所产生的废水，含有大量重金属离子的废水，主要含有以下金属：
4.1.2污染物处理技术现状
（一）、砷（AS3+）的去除
砷是一种剧毒的物质，对人体和环境危害大，属国家一类污染物，其最高允许排放浓度为0.5mg/L。
生产中常用的含砷废水处理方法有：
石灰软化法、硫化法、离子交换法和石灰铁盐法等。
其中石灰软化法仅在含砷量很少（0.2～0.3mg/L）的饮用水处理中采用。
硫化法对低浓度的含砷废水处理有效，却除率也高，但对亚砷酸盐处理效果不好，且药剂费用贵，残硫量大。
离子交换法处理含砷酸盐和亚砷酸盐废水都很有效，但设备投资高，处理费用昂贵，仅在低浓度废水处理中有应用的实例。
目前使用最广泛的处理流程为石灰铁盐法，因为石灰和硫酸亚铁均为廉价的药剂，故有成本优势。
缺点是会产出大量的沉渣，且其中的Ca3（AsO4）2渣在一定的条件下会出现反溶，引起二次污染，需要二次处理。
通过改进后的工艺采用：
含砷废水采用两段硫化钠除砷工艺，配合石灰-氧化-铁盐法除残砷，可将处理后的废水含砷控制在0.5mg/L以下，而克服了以上缺点。
在这个过程中可以将部分其他金属离子去除如铜、铅、锌等。
（二）、铅（Pb2+）的去除
铅是自然界分布很广的元素，铅在现代工农业生产中的用途十分广泛。
蓄电池、油漆、印刷、颜料等行业都在消耗铅，与此同时，铅又导致对大气、土壤和水资源的污染。
铅和可溶性铅盐都是有毒的，含铅废水对人体健康和农作物生长都有严重危害。
近几十年来，电镀、采矿、制革等许多工业排放的废水、废气和废渣不断增加了环境中铅污染负荷，超出了环境自净能力，致使土壤、湖泊和海洋都出现了不同程度的铅污染。
对含铅废水进行有效处理、对铅处理含铅废水主要有：
化学沉淀法、电解法、生化法。
目前应用最广泛的为化学沉淀法在处理含铅废水时以氢氧化物沉淀法更为常用。
即向含铅废水投加碱性中和剂，使铅离子与羟基反应，生成难溶的氢氧化物沉淀，从而予以分离。
用该方法处理时，应知道各种重金属形成氢氧化物沉淀的最佳pH值及其处理后溶液中剩余的铅离子浓度。
在饱和溶液中不仅有游离的铅离子，而且有不同的各种羟基络合物，它们都参与沉淀——溶解平衡。
铅属于两性金属，pH过高时会形成络合物而使沉淀物发生反溶现象，因此，严格控制和保持最佳的pH值是该法的关键。
本方案考虑在废水中加入消石灰，调节pH大于11，使废水中的铅生成氢氧化铅沉淀，然后加入聚合氯化铝，将pH调节至7-8，产生共沉淀，经过固液分离，达到去除的目的。
（三）、锌（Zn）的去除
含锌废水的排放对人体健康和工农业活动具有严重危害，具有持久性、毒性大、污染严重等危害，一旦进入环境后不能被生物降解，大多数参与食物链循环，并最终在生物体内积累，破坏生物体正常生理代谢活动，危害人体健康。
随着人类对重金属的开采、冶炼、加工等生产活动的日益增加，产生的重金属废水无论是从数量上还是种类上都大大增加，造成了严重的环境污染和资源浪费。
处理含锌废水可分为物化法和生物法，根据锌在溶液中存在的形态不同，常用的处理方法分两类：
第一类是使废水中呈溶解状态的锌（II）离子转变为不溶的重金属化合物，经过沉淀或浮上法从废水中除去，具体方法有化学沉淀法、离子交换法、吸附法等；
第二类是使废水中的重金属在不改变其化学形态的条件下进行浓缩和分离，具体方法有反渗透法、电渗析法、蒸发浓缩法。
通常多采用第一种方法，第二种方法只有在特殊情况下才采用。
由于本方案中金属离子种类多，处理方法类似，因此本方案考虑采用化学沉淀法将锌去除。
锌是一种两性元素，它的氢氧化物不溶于水，并具有弱碱性和弱酸性，故其化学式可写作：
碱式:
Zn（OH）2，酸式:
H2ZnO2。
由于它呈两性、故在强酸或强碱中能溶解。
在锌酸盐溶液中加适量的碱可折出Zn（0H）2白色沉淀，再加过量的碱，沉淀又复溶解;
但反之，在锌酸盐溶液中，加适量酸也可析出Zn（0H）2白色沉淀，再加过量的酸、沉淀又复溶解。
锌的氢氧化合物为两性化合物，pH值过高或过低，均能使沉淀返溶而使出水超标。
所以在用化学沉淀法处理含锌废水的过程中，要注意pH值的控制。
锌的去除与铅的去除类似。
（四）、铜（Cu2+）的去除
对于含铜电镀废水的处理主要采用化学法、离子交换法、膜分离法、吸附法、生物法等，目前国内常采用化学中和法、混凝沉淀法处理含铜废水，
在对废水中的酸、碱进行中和的同时，
铜离子形成氢氧化铜沉淀，
然后再经固液分离装置去除沉淀物。
硫化物沉淀法处理重金属废水具有很大的优势，
可以解决一些弱络合态重金属不达标的问题，硫化铜的溶解度比氢氧化铜的溶解度低得多，
而且反应的
ｐＨ
值范围较宽，
硫化物还能沉淀部分铜离子络合物，
所以不需要分流处理。
本方案含铜可以与砷通过硫化钠进行沉淀处理。
（五）、镉（Cd）的去除
含镉废水处理方法包括氢氧化物或硫化物沉淀法、吸附法、离子交换法。
氧化还原法、铁氧体法、膜分离法等。
因为中和沉淀法操作简单、工艺成熟、投资省、中和剂来源广，所以最常用的方法为中和沉淀法。
Cd2+在碱性状态下水解生成难溶、稳定的Cd（OH）2沉淀，CN-、NH3与镉离子络合将影响Cd2+的水解沉淀，故废水的处理首先必须去除CN-和NH3。
（六）、铋（Bi）、钴（Co）、镍（Ni2+）的去除
该三种金属离子的去除，最常用有效的方法是化学沉淀法，因为中和沉淀法操作简单、工艺成熟、投资省、中和剂来源广，所以最常用的方法为中和沉淀法。
4.2工艺选择
4.2.1废水处理工艺选择
含重金属废水采用化学沉淀法，通过控制废水的PH，投加不同药剂，进行分类去除。
达到去除之目的。
在细节上考虑每一种物质的去除原理条件，反应条件相同的金属离子可以一同处理。
反应条件不同的离子分开处理。
含重金属废水处理工艺采用两级中和混凝反应沉淀法+一级硫化反应沉淀+一级石灰-氧化-铁盐反应沉淀+一级混凝反应沉淀池+过滤+活性炭吸附。
最终完全达标排放。
如果含重金属废水能够分类排入系统，能够大大降低运行成本。
4.2.2污泥处理工艺选择
污泥经污泥浓缩池浓缩后，经压滤机脱水，干污泥根据不同类型的进行处置，可回收、可与厂内废渣一起进行处置。
5工艺设计
5.1工艺流程框图
工艺流程框图
5.2工艺流程说明
含重金属离子废水，首先进入调节池，然后用水泵提升到中和反应沉淀池去除浓度比较高的离子等，硫化反应沉淀池，将（砷）AS3+（铅）Pb2+（锌）Zn（铜）Cu2+（镉）Cd浓度高的去除，这样还残留一些离子（砷等）不能达到排放标准，废水进入石灰氧化铁盐反应沉淀池将砷进行氧化去除，然后进入混凝反应池，通过投加絮凝剂将废水中没有沉淀完全的悬浮颗粒进一步沉淀。
然后进入中间水池。
通过水泵提升到机械过滤器，进一步去除悬浮物后进入活性炭过滤器。
这样确保所有污染物均能够完全达到标准。
该工艺最大的特点是要求必须严格控制各个金属反应的条件，如PH等。
本方案通过自动控制系统保证反应过程的彻底。
确保废水中的金属离子完全去除。
5.3各主要处理单元的设计
含重金属离子废水设计水量为：
150m3/d。
5.3.1调节池
（1）.功能：
收集车间内的含重金属离子的废水，调节水量及水质。
（2）.设计参数：
设计水量：
按150m3/d设计
结构形式：
地下钢砼结构。
工艺尺寸：
L（m）×
B（m）×
H（m）=5.75×
3.0×
3.5
有效容积：
Ve=50.0m3
停留时间：
HRT＝8.0h
数量：
1座
（3）.主要设备：
A、不锈钢筛网数量：
1个
B、废水提升泵
型号：
SD400120L数量：
2台（1用1备）
流量：
Q=120L/min扬程：
H=10m功率：
N＝0.55kW
C、水位控制数量：
1套
5.3.2中和反应沉淀池
废水金属离子在不同的PH范围内才能沉淀，废水进入中和反应沉淀池，调节PH，使其它重金属离子进行去除。
（2）.设计参数：
钢砼结构。
H（m）=3.0×
6.0
A、PH在线控制仪数量：
2套
B、溶药加药装置数量：
4套
C、机械搅拌系统数量：
D、计量泵
CONC0223PP1000A002数量：
4台
230ml/min1.5bar
E、中心导流筒数量：
5.3.3硫化反应沉淀池
经过1#2#中和沉淀池后，重金属离子的浓度还是比较高，因此在向废水中投加比较低浓度的硫化物，将废水中的铜、镉、锌进行去除。
5.7
3套
5.3.4石灰+氧化+铁盐反应沉淀池
向废水中投加石灰氧化剂以及铁盐对废水中非常低的浓度的砷进行氧化，氧化成无毒砷化物，以及去除部分微浓度的其它重金属。
使废水中的重金属离子完全达到国家一级排放标准的浓度。
H（m）=3.0×
5.3
5.3.5混凝反应沉淀池
由于后面金属含量越来越低，由此形成的悬浮矾花越来越小，因此不容易沉淀，该池投加混凝剂，将废水中很小颗粒进行凝聚，使废水出水悬浮物含量大大降低。
外形尺寸：
H（m）=5.0×
2.5×
5.0
A、溶药加药装置数量：
B、机械搅拌系统数量：
C、计量泵
2台
D、斜管
E、填料支架1套
5.3.6中间池
处理后进入中间水池，通过水泵提升至机械过滤器及活性炭过滤器，使废水完全达到排放标准。
按150m3/h设计
H（m）=2.5×
2.0×
4.5
Ve=20m3
HRT＝3.2h
A、中间提升泵
50HYF-13数量：
2台（1用1备）
Q=10m3/h扬程：
15米N=0.75kW
B、水位控制数量：
C、机械过滤器：
数量：
D（m）×
H（m）=φ1.1×
2.3
D、活性炭过滤器：
5.3.7清水池
经过过滤后的废水完全达到排放标准。
Ve=20.0m3
A、反冲洗泵
G35-100数量：
1台
水量：
Q=70m3/h扬程：
H=12m功率：
N＝3.7Kw
5.3.8污泥浓缩池
对沉淀所产生的污泥进行浓缩，污泥浓缩后经过压滤机压滤后处置，上清液进入综合废水调节池。
H（m）=4.0×
Ve=15m3
5.3.9设备房
（1）.功能：
用于放置加药系统、砂虑罐、污泥脱水机等设备。
设备棚建在调节池上部。
（2）.设计参数：
简易结构
H（m）=7.5×
5.5
（3）.主要设备：
A、板框污泥脱水机数量：
一套（含污泥泵、空压机等）
过滤面积20平方
6建筑和结构设计
6.1建筑设计
6.1.1设计思路
本设计在建筑空间、交通组织等方面进行了仔细推敲，从丰富人的空间体验与感知的角度入手，力图使整个污水处理系统给人深刻的印象。
6.1.2设计依据
各工艺专业提供的相关设计资料；
《建筑设计防火规范》GBJ16-87；
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002；
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002；
《建筑结构荷载规范》GB50009-2001；
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001；
《砌体结构设计规范》GB50003-2001；
《给水排水工程构筑物结构设计规范》GB50069-2002。
6.1.3总体布置综述
本设计总体布置以充分满足生产功能要求为前提，配合工艺对污水处理站内各种构（建）筑物及相关的设施进行合理布置。
建筑相对集中、节约用地，便于安全生产管理，节约投资。
6.1.4建设标准及装修
建筑物外室装修：
外墙根据业主要求装饰。
建筑内室装修：
按建筑功能配饰面材料，各建筑物内墙均有水泥砂浆抹灰及内墙涂料饰面。
楼、地面：
细石混凝土按建筑功能要求采用。
栏杆：
1050mm高栏杆。
6.2结构设计
6.2.1设计原则
本方案的设计中不仅要选择先进的工艺，合理的技术参数，且平面布局上力求紧凑、简洁，最大限度地满足工艺要求。
我们将根据业主提供的地质情况，对构筑物作合理设计，并保证使用的可靠性。
本方案采用普通钢筋砼的结构方案。
6.3防渗设计
本工程采用混凝土自防水等级为S6，同时凡水池底板面、外壁墙内侧面及地下水位以下的外侧面均批1:
2水泥防水砂浆（厚20mm）。
对构筑物的防腐，通过增加砼的密实度、控制水灰比，确保钢筋保护层厚度等环节实现。
6.4施工技术及安全措施
6.4.1基坑开挖及支护
为了确保基础工程顺利进行，应先进行地质勘察，经全面周密的设计计算，确定支护方案及施工方法，方可进行基坑开挖，以确保安全。
开挖基坑时，边坡的安全在施工过程中应特别注意。
同时，要关注地下水位的降低而可能造成的对邻近建筑物的影响。
6.4.2材料
各种钢筋、型钢入场需带出厂证明，经质量抽检合格后方可使用。
混合结构承重墙采用M10混合砂浆砌MU10实心粘土砖，建筑物框架结构上部填充采用M5混合砂浆砌MU10实心粘土砖,室内地坪以下以M10水泥砂浆砌MU10实心粘土砖。
各构筑物采用防水砼，砼强度等级为C25，抗渗标号为S6，掺一定比例的混凝土外加剂，提高砼的防渗抗裂性能。
钢筋：
用HPB235级和HRB335级钢，预埋件为Q235号钢。
水泥：
配制防水混凝土的水泥等级为32.5级，水泥品种选用大厂出品的普通硅胶盐水泥；
配制普通混凝土结构的水泥采用等级不低于32.5级的普通硅酸盐水泥。
砂石：
配制防水混凝土的砂采用中、粗砂，石子采用碎石或卵石，砂石级配和材质应符合防水混凝土施工规范要求；
普通混凝土结构的砂石应符合规范要求。
6.4.3钢筋制作安装及砼浇捣
（1）.钢筋制作，绑扎严格按施工规范进行，确保钢筋的保护层厚度正确。
（2）.模板应支撑牢固、接缝密实、刚度足够、不漏水，不能用铁丝穿过防水结构基层固定模板。
（3）.砼浇筑应严格按操作规程进行，以保证砼密实度。
6.4.4施工缝的设置
水池底板不能设施工缝。
池壁可以留设水平施工缝，位置设于底板面以上300mm处，第二道水平施工缝可根据结构情况和施工组织确定，但应离开孔洞、预埋管200mm为宜。
水平施工用金属止水带，并严格按操作规程进行施工，否则容易造成渗漏。
7电气与自控设计
7.1设计依据
《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）
《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
《民用建筑电气设计规范》（JGJ/T16-92）
工艺、土建、通风、自控仪表提供的相关用电资料
7.2设计范围
本方案设计为污水处理及回用规划范围内。
内容有：
配电系统、控制系统的设计。
7.3供、配电系统
7.3.1配电
电源由业主以电压等级为380/220V送至处理系统控制柜，容量需满足生产需要并适当考虑备用。
配电线路从控制柜以放射式配电至系统内各用电设备。
本工程的主要用电负荷为鼓风机和水泵。
7.3.2主要电气设备选型
采用安全可靠、性价比较高的非标控制柜。
柜内采用低压断路器、接触器、热继电器等相应的组合，作为短路、过负荷及断相保护。
户外环境使用的开关控制箱具备防雨、防腐功能。
7.3.3电缆、电线选型及敷设
据本工程环境特征，配电线路选用技术性能优越、载流量大、敷设方便的交联聚乙烯绝缘、聚乙烯护套电力电缆YJV-0.6/1kV，控制电缆选用KVV-0.6/1kV，电线选用铜芯塑料电线。
外部主要采用电力电缆直埋的方式，室内采用沿电缆沟或穿硬管等敷设方式。
7.3.4安全接地
本工程采用TN-C-S制接地系统，对电气设备外壳和插座进行可靠接地。
总电源进入后，做重复接地，接地电阻不大于4欧姆。
工作接地、保护接地共用接地网。
根据本工程的特点，可借助站内一些金属管道，作为等电位联结。
路灯、插座等回路设置漏电保护。
8节能、环境保护、安全卫生设计
8.1节能设计
本工程节能措施体现在以下几方面：
1）根据生物池溶解氧浓度，控制鼓风机的供风量，不至于曝气量过大而造成浪费。
本方案通过时间来控制鼓风机的运转。
2）设备选型杜绝采用国家公布的淘汰产品，选用高效率、低能耗的设备产品。
3）处理构筑物布置紧凑，减少联络管渠的水头损失。
4）重视计量、仪表
升级会员 