中南林业科技大学水污染设计.docx
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中南林业科技大学水污染设计
毕业设计（论文）
题目：
电镀废水处理工程设计
课题类别：
设计论文
学生姓名：
蒋云飞
学号：
20100042
班级：
2010级
专业（全称）：
环境科学
指导教师：
肖剑波
2013年06月
1.制浆造纸废水
1.1备料废水
1.2.黑液、红液
1.3.洗选废水
1.4.漂白废水
1.5.冷凝水废水
1.6.制浆废水
1.7.造纸白水
1.8其他废水
5.1设计范围
5.2设计原则
7.1处理规模
7.2设计原则
7.3设计依据：
7.4设计要求：
7.5原始资料
9.1泵站的设计
9.2集水池设计
9.3污水提升泵房
9.4气浮池
9.5.上浮液渣排除设备[11]
水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理与用水方式等因素有关。
电镀废水的水质复杂，成分不易控制，其中含有铬、镉、镍、铜、锌、金、银等重金属离子和氰化物等，有些属于致癌、致畸、致突变的剧毒物质。
电镀废水处理目前一般采用物化法处理。
处理方法较多，有效的也不少，但可以做到整体达标的并不多。
但做的好的也是有的，如，陕西福天宝公司的DTCR—重金属离子捕集剂，它通过DTCR与废水中重金属离子形成一种大分子的螯合物，然后经过絮凝，可以很好的去除电镀废水中的重金属离子，并达到国家标准。
电镀和金属加工业废水中锌的主要来源是电镀或酸洗的拖带液。
污染物经金属漂洗过程又转移到漂洗水中。
酸洗工序包括将金属（锌或铜）先浸在强酸中以去除表面的氧化物，随后再浸入含强铬酸的光亮剂中进行增光处理。
该废水中含有大量的盐酸和锌、铜等重金属离子及有机光亮剂等，毒性较大，有些还含致癌、致畸、致突变的剧毒物质，对人类危害极大。
因此，对电镀废水必须认真进行回收处理，做到消除或减少其对环境的污染。
二.设计依据
⒈任务提供的基础资料：
原水水量、水质
⒉《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）
⒊《给排水设计手册》（第二、四、六、九分册）
⒋《三废处理工程技术手册》
⒌《水处理工程师手册》
6.相关电气、土建设计手册
三.设计原则
⒈贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法律、法规、规范及标准。
⒉根据设计进出水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。
⒊妥善处理处置污水处理过程中产生的污泥，避免造成二次污染。
⒋为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程中所选用的设备为优良名牌设备。
⒌为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，且污水站运行设备有足够的备用率。
⒍站区总平面布置力求在便于施工、安装和维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地。
使厂区环境和周围环境协调一致。
⒎站区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与其周围景观相协调。
四.设计任务
4.1任务资料
（1）废水量：
KSDD电镀厂的电镀废水日均排放量为500m3/d，其中含氰废水200m3/d、含铬废水30m3/d、含焦磷酸铜废水20m3/d、含铜镍酸碱综合废水250m3/d（日变化系数K=1.5）。
（2）进水水质：
电镀厂的废水分为含氰废水、含铬废水、含焦磷酸铜废水、含铜、镍酸碱综合废水四类，其进水水质见下表。
含氰废水
200m3/d
[Cu2+]
[Ag+]
[Au2+]
[CN-]
pH
≤80mg/L
≤25mg/L
≤40mg/L
≤40mg/L
7.5
含铬废水
30m3/d
[Cr6+]
——
——
——
pH
≤75mg/L
——
——
——
2～6
含焦磷酸铜废水
20m3/d
[PO43-]
——
——
——
pH
5～10mg/L
——
——
——
8.0
含铜镍酸碱综合废水250m3/d
[Cu2+]
[Ni2+]
——
——
pH
≤80mg/L；
≤100mg/L
——
——
6～7
（3）排放标准：
执行广东省地方标准（DB44/26-2001）之第二时段二级标准，排放标准如下表（单位：
mg/l）。
污染项目
PH
总镍
总铜
总磷
六价铬
总铬
总银
排放标准
6-9
≤1.0
≤1.0
≤1.0
≤0.5
≤1.5
≤0.5
污染项目
SS
COD
氰化物
LAS
排放项目
≤100
≤110
≤0.4
≤10
（4）设计使用年限50年，防洪标准为重现期T=100年。
（5）场地资料：
地质工程条件良好，其他说明如下。
A、场地标高：
场地地坪设计标高为海拔170m，纳污河流的T=100的最高洪水位标高为160m，平均水位标高155m。
B、用地面积：
L（长）=500m；B（宽）=300m。
C、规划要求绿化率35%以上，面积率不大于50%，容积率不大于3.0。
4.2设计要求
（1）完成设计说明计算书一份，占课程设计总分40%。
A、格式规范；B、结构清晰；C、设计计算说明适用简洁。
（2）设计图纸为初步设计阶段，占课程设计总分60%。
A、平面布置图1份，占课程设计总分20%。
B、高程流程图1份，占课程设计总分20%。
C、图纸质量（包括布图、线条、标释等），占课程设计总分20%。
（3）小组中，个人设计任务书编号为-01，如：
KSDD-01、KSDD-02…..。
4.3规范标准（参考）
●《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
●《建筑给水排水设计规范》（GBJ50015-2003）
●《泵站设计规范》（GB/T50265-97）
●《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）
●《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
●《《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）
●《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
●《混凝土结构设计规范》（GB50010-2001）
●《给水排水结构设计规范》（GBJ50069-2002）
●《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）
●《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
●《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）
●《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）
●《并联电容器装置设计规范》（GB50277-95）
●《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）
●《电气装置安装工程施工及验收规范》（GB50254～50259-96）
●《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ93-86）
●《自动化仪表安装工程质量检验评定标准》（GBJ131-90）
4.4设计范围
⒈废水处理站废水处理工艺流程、工艺设备选型、工艺设备布置；
⒉废水处理站的工艺设备动力配线（分配箱至工艺设备之间）；
⒊废水处理站的工艺管线；
⒋废水处理站从调节池至处理后达标外排废水之间的处理工艺参数的制定。
五.设计方案
5.1工艺的选择及处理原理
⑴含铬废水（系统A）
在酸性PH值为2～3条件下，将亚硫酸根将六价铬还原成三价铬，然后调PH值为8～10.5，使之生成氢氧化物沉淀，反应方程式如下：
2H2Cr2O7+3H2SO4+6NaHSO3=2Cr2（SO4）3+3Na2SO4+8H2O
Cr2（SO4）3+6NaOH=2Cr（OH）3↓+3Na2SO4
破铬的废水汇入含铜镍酸碱综合废水（系统D）调节池，然后与其他废水混合，一起进行氢氧化物沉淀。
⑵含氰废水（系统B）
废水在碱性条件下，次氯酸盐将氰根氧化分解为无毒的物质，其反应原理为在碱性条件下，用次氯酸钠作氧化剂，使氰根氧化成氮气、氢气和碳酸盐，反应分两步进行：
①NaCN＋NaClO＋H2O=CNCl＋2NaOH
CNCl＋2NaOH=NaCNO＋H2O＋NaCl
②2NaCNO+2HOCl=2NaCl+N2↑+2CO2↑+H2↑
氧化反应分两步进行：
①通过PH控制系统自动控制碱的加入量，调节废水的PH值至10～11，同时通过ORP自动控制系统控制氧化剂的加入量，使废水的ORP值在300～350mV之间；②通过PH控制系统自动控制酸的加入量，调节废水的PH值为7～8，同时通过ORP自动控制系统控制氧化剂的加入量，使废水的ORP值为600-700mV。
破氰后的废水汇入到混合池中,和系统D的废水合并以进行后续处理。
⑶含焦磷酸铜废水（系统C）
利用重金属硫化物的溶度积非常小的原理，在反应沉淀池中投加Na2S破络,然后通过PH控制系统自动投加石灰，调节PH值至10.5，废水中磷酸根离子与钙离子生成羟基磷酸盐,反应完全后，经过静置沉淀，上清液流入综合废水调节池，沉渣由重力排入污泥过渡池。
反应式如下：
Y2＋+S2－=MS↓
⑷含铜、镍酸碱综合废水（系统D）
含镍、酸碱综合废水流入其调节池中和破铬后的废水合并，然后提升到混合池中，在混合池中和破氰后的废水合并，加入氢氧化钠调整PH值在10.5左右，然后自流到反应池中,这时镍、铬等离子形成溶度积极小的沉淀物，通过投加石灰和絮凝剂，使水中颗粒在絮凝剂的作用下加大，然后在沉淀池中利用浅层沉淀的原理加速沉淀分离，达到去除重金属的目的。
上清液经回调后到达中间水池，再通过潜水泵到砂滤罐过滤后自流到清水池，最后经排放堰达标排放。
经前处理的废水调PH=10.5左右，反应式如下：
H+＋OH－=H2O
Mn+＋nOH=M（OH）n↓
5.2工艺流程图
⑴含铬废水
含铬废水含铬废水调节池破铬反应池综合废水调节池
⑵含氰废水
含氰废水含氰废水调节池一、二级破氰反应池综合废水调节池
⑶含焦磷酸铜废水
含焦磷酸铜含焦磷酸铜调节池含磷反应沉淀池综合废
浮渣去污泥浓缩池
水调节池
⑷综合废水处理
铜、镍酸碱废水综合废水调节池混合池絮凝池
混凝池滞流槽斜管沉淀池回调池中间水池
砂滤塔排放堰吸附塔排放
⑸污泥处理工艺流程
污泥浓缩池压滤机出水回综合废水调节池
干污泥外运填埋
5.3工艺流程说明
⑴含铬废水自车间自流入含铬废水调节池，用提升泵泵入PH调节池，搅拌调节PH值至2～3，调整后的废水自流入破铬反应池，加入还原剂，搅拌使六价铬完全还原成三价铬，反应后的废水自流入综合废水调节池处理。
⑵含氰废水自车间自流入含氰废水调节池，用提升泵泵入破氰池1，搅拌调节PH值至10～11，通过ORP计在300～350mV之间控制氧化剂次氯酸钠的加入量，废水在碱性条件下，次氯酸盐将氰根氧化分解为无毒的物质。
废水通过一次破氰后，自流到破氰池2，在PH的控制下调PH为7～8，ORP值为600-700mV。
二次破氰后的废水汇入到混合池中,和系统C的废水合并以进行后续处理。
⑶含焦磷酸铜废水自流入其相应集水池，由泵提升至反应沉淀池。
由液位控制系统控制提升液位。
在反应沉淀池中投加Na2S和石灰，调节PH值至10.5，废水中磷酸根离子与钙离子生成羟基磷酸盐,反应完全后，经过静置沉淀，上清液流入综合废水调节池，沉渣由重力排入污泥过渡池。
⑷综合废水自车间自流入综合废水处理调节池，用提升泵泵入混合池后，自流到絮凝反应池，加药搅拌，进行絮凝反应，然后自流入混凝反应池，加助凝剂搅拌，进行混凝反应，再进入斜管沉淀池进行固液分离，固液分离后的污泥去污泥浓缩池，上清液自流入PH调节池，加药搅拌调整PH在6～9，经回调后进入中间水池，再通过潜水泵到砂滤罐过滤后自流到清水池，最后经排放堰达标排放。
六.工艺设计参数
KSDD电镀厂电镀废水的日均排放量为500m³/d，日均变化系数K=1.5，因此设计流量Q=750m³/d。
6.1调节池
调节池的作用有：
水质调节，让调节池收集各类污水能有充分混合时间，确保调节池出水水质稳定；水量调节，由于每个污水处理工艺收纳废水都会出现水量峰值和低谷的时期，为能保证工艺连续稳流量运行，调节池还起到水量调节的作用。
根据设计任务以及工艺流程，调节池应有4个，分别是含氰废水调节池、含铬废水调节池、含焦磷酸铜调节池和含铜镍酸碱综合废水调节池。
6.1.1含氰废水调节池
设计参数
已知含氰废水排放量为200m3/d，日均变化系数K=1.5，所以设计流量Q=300m3/d
项目
符号
对应公式
设计参数值
停留时间h
HRT
-
5
有效容积m³
V
V=Q*HRT
62.5
有效水深m
H
-
3
横截面积㎡
S
S=V/H
20.8
水池长度m
L
-
4.5
水池宽度m
B
B=S/L
4.7
总尺寸
L*B*H=4500mm*4700mm*3000mm
6.1.2含铬废水调节池
已知含铬废水排放量30m3/d，日均变化系数K=1.5，所以设计流量Q=45m3/d
项目
符号
对应公式
设计参数值
停留时间h
HRT
-
6
有效容积m³
V
V=Q*HRT
11.25
有效水深m
H
-
3
横截面积㎡
S
S=V/H
3.75
水池长度m
L
-
1.9
水池宽度m
B
B=S/L
2
总尺寸
L*B*H=1900mm*2000mm*3000mm
6.1.3含焦磷酸铜废水调节池
已知含焦磷酸铜废水排放量20m3/d，日均变化系数K=1.5，所以设计流量Q=30m3/d
项目
符号
对应公式
设计参数值
停留时间h
HRT
-
6
有效容积m³
V
V=Q*HRT
7.5
有效水深m
H
-
3
横截面积㎡
S
S=V/H
2.5
水池长度m
L
-
1.6
水池宽度m
B
B=S/L
1.6
总尺寸
L*B*H=1600mm*1600mm*3000mm
6.1.4含铜镍酸碱综合废水调节池
综合废水调节池将调解所有废水，因此其排放量为500m³/d，又因为日均变化系数K=1.5，所以设计流量为750m³/d
项目
符号
对应公式
设计参数值
停留时间h
HRT
-
6
有效容积m³
V
V=Q*HRT
187.5
有效水深m
H
-
3
横截面积㎡
S
S=V/H
62.5
水池长度m
L
-
7.9
水池宽度m
B
B=S/L
8
总尺寸
L*B*H=7900mm*8000mm*3000mm
6.2中和池
中和池是中和酸性或碱性废水的水处理构筑物。
中和池将调解所有废水，因此其排放量为500m³/d，又因为日均变化系数K=1.5，所以设计流量为750m³/d
项目
符号
对应公式
设计参数值
停留时间h
HRT
-
6
有效容积m³
V
V=Q*HRT
187.5
有效水深m
H
-
3
横截面积㎡
S
S=V/H
62.5
水池长度m
L
-
7.9
水池宽度m
B
B=S/L
8
总尺寸
L*B*H=7900mm*8000mm*3000mm
6.3混凝沉淀池
在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以分离除去的水处理法。
混凝澄清法在水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。
有效容积：
V=750/24=31.25m³
尺寸设计：
3200mm3300mm3000mm
6.4斜管沉淀池
斜管沉淀池是指在沉淀区内设有斜管的沉淀池。
组装形式有斜管和支管两种。
在平流式或竖流式沉淀池的沉淀区内利用倾斜的平行管或平行管道（有时可利用蜂窝填料）分割成一系列浅层沉淀层，被处理的和沉降的沉泥在各沉淀浅层中相互运动并分离。
根据其相互运动方向分为逆（异）向流、同向流和测向流三种不同分离方式。
每两块平行斜板间（或平行管内）相当于一个很浅的沉淀池。
参数选取：
个数n
1
水力表面负荷q
4m³/（㎡·h）
斜板长L
1.0m
斜板倾角θ
60º
斜板净距d
100mm
斜板厚b
5mm
参数设计:
项目
符号
对应公式
设计参数值
沉淀池表面积m2
A
A=Q/0.91nq0
8.6
水池长度m
L
3
斜板个数
m
m=L/（b+d）-1
28
斜板区高度m
h3
h3=L×sinθ
2.6
清水区高度m
h2
-
0.5
水面超高m
h1
-
0.3
缓冲层高度m
h4
-
1.0
泥斗底边长m
a
-
0.3
泥斗倾角
β
-
60°
泥斗高度m
h5
2.34
沉淀池总高度m
H
H=h1+h2+h3+h4+h5
6.74
停留时间min
t
62
总尺寸
L*B*H=3000mm*2900mm*6800mm
6.5PH回调池
再一次调解污水的pH。
有效容积：
V=750/24=31.25m³
尺寸设计：
3200mm3300mm3000mm
6.6中间池
调节水质水量，保证后续处理的均匀稳定，一般污水处理工艺都会要求进水比较稳定，那样会对整个处理系统的冲击小，运行正常。
另一方面中间水池可以储水池的作用，可以用作其他用途，比如说回流，冷却，绿化等等。
有效容积：
V=750/24=31.25m³
尺寸设计：
3200mm3300mm3000mm
七.废水处理的主要构筑物和设备
序号
名称
规格
数量
1
含氰废水调节池
4.5m*4.7m*3m
1
2
含铬废水调节池
1.9m*2m*3m
1
3
含焦磷酸铜废水调节池
1.6m*1.6m*3m
1
4
含铜镍酸碱综合废水调节池
7.9m*8m*3m
1
5
中和池
7.9m*8m*3m
1
6
混凝池
3.2m3.3m3m
1
7
滞留槽
0.15m*0.15m*0.4m
1
8
斜管沉淀池
3m*2.9m*6.8m
1
9
回调池
3.2m3.3m3m
1
10
中间水池
3.2m3.3m3m
1
11
排放堰
3m*0.5m*0.5m
1
八.工艺特点
①清浊分流、分类物化
②生化物化相结合，保证处理的稳定性
③投资省，运行费用低，操作简便
九.管网布置
9.1平面布置
该污水处理厂总平面布置包括污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线，管道及渠道的平布置，各种辅助构筑物及设施的平面布置。
总平面布置应遵循以下几条原则：
（1）处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。
（2）工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助构筑物应按照功能的差异，分别相对独立的布置，并协调好与环境条件的关系，如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物。
（3）构建之间的间距应满足交通、管理渠铺设、施工和运行管理等条件。
（4）管道线与渠道平面布置，应与其工程布置相协调，应顺应污水处理厂的各种介质输送的要求，尽量不免多次提升和迂回曲折
（5）协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构筑物之间的关系，作到方便生产运行，保障安全畅通。
总平面布置（见平面图）
9.2高程布置
（1）充分利用地形地势和排水系统，使污水一次提升便能顺利自然的通过污水处理构筑物，排出厂外[8]。
（2）协调好高程布置和平面布置的关系，做到既减少用地，又利用污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。
（3）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。
（4）协调好污水处理厂总体高程布置和与单体竖向设计，即便于正常排放又有利于检修。
附：
①平面布置图；②高程流程图。
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