毕业论文-电镀废水的处理及循环利.doc

1概述电镀是利用化学和电化学方法在金属或在其它材料表面镀上各种金属。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。电镀废水的成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行分类1 2，一般可以分为含铬(Cr)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。电镀废水的治理在国内外普遍受到重视，研制出多种治理技术，通过将有毒治理为无毒、有害转化为无害、回收贵重金属、水循环使用等措施消除和减少重金属的排放量。随着电镀工业的快速发展和环保要求的日益提高，目前，电镀废水治理已开始进入清洁生产工艺、总量控制和循环经济整合阶段，资源回收利用和闭路循环是发展的主流方向3。1.1 电镀废水概况及处理方法1.1.1 电镀废水来源与分类4： 电镀废水的主要来源有:(1)电镀件清洗水。这部分废水除含有重金属离子外，还含有少量有机物，浓度较低，数量较大，属通常排放性污水；(2)废镀液排放。主要包括工艺上所需的倒槽、过滤镀液后的废弃液、失效的电镀液等。这部分废水数量不多，但浓度高、污染大，要求集中回收处理；(3)工艺操作、设备、以及工艺流程的安排等原因造成的“跑、冒、滴、漏”等废液；(4)刷洗极板，冲洗车间地面、设备等所产生的部分废水。如果按照电镀种类和电镀工艺，可以把电镀废水分成5 类：(1)前处理废水，来源于电镀前处理，包括除蜡、脱脂和酸蚀除锈工艺；(2)含氰废水，来源于氰化镀铜、氰化镀金和仿金电镀等工艺；(3)含铬废水，来源于六价铬电镀、铬酐钝化和塑料电镀前粗化等工艺；(4)综合废水，来源于光亮镀铜、冲击镍电镀、半光镍电镀和光亮镍电镀等工艺；(5)混排废水，来源于镀槽渗漏，操作或管理不善引起的“跑、冒、滴、漏”以及刷洗极板、冲洗车间地面和冲洗设备等过程。1.1.2 电镀废水特征电镀废水中主要的污染物质均为各种金属离子，常见的有铬、铜、镍、铅、铝、金、银、镉、铁等；其次是酸类和碱类物质，如硫酸、盐酸、硝酸、磷酸和氢氧化钠、碳酸钠等；有些电镀液还使用了颜料等其他物质，这些物质大部分是有机物另外，在镀件基材的预处理过程中漂下来的油脂、油污、氧化铁皮、尘土等杂质也都被带入了电镀废水中，使电镀废水的成分复杂。其所造成的污染大致为：化学毒物的污染，有机毒物的污染，无机固体悬浮物的污染以及酸、碱、热等的污染和有色、泡沫、油类等污染。但主要的污染是重金属离子、酸、碱和部分有机物的污染。1.1.3 电镀废水典型处理方法：针对我国家目前电镀行业废水的处理现状的统计和调查，广泛采用的主要有7不同分类的方法：(1)化学沉淀法化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法，包括中和沉法和硫化物沉淀法等。 中和沉淀法： 在含重金属的废水中加入碱进行中和反应，使重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀形式加以分离。中和沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。 硫化物沉淀法： 加入硫化物沉淀剂使废水中重金属离子生成硫化物沉淀除去的方法。与中和沉淀法相比，硫化物沉淀法的优点是：重金属硫化物溶解度比其氢氧化物的溶解度更低，而且反应的pH值在79之间，处理后的废水一般不用中和。硫化物沉淀法的缺点是2：硫化物沉淀物颗粒小，易形成胶体；硫化物沉淀剂本身在水中残留，遇酸生成硫化氢气体，产生二次污染。(2)氧化还原处理 化学还原法： 电镀废水中的Cr主要以Cr6+离子形态存在，因此向废水中投加还原剂将Cr6+还原成微毒的Cr3+后，投加石灰或NaOH产生Cr(OH)3沉淀分离去除。化学还原法治理电镀废水是最早应用的治理技术之一，在我国有着广泛的应用，其治理原理简单、操作易于掌握、能承受大水量和高浓度废水冲击。根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、NaHSO3法、铁屑法、SO2法等。 铁氧体法 铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的。在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原成Cr3+,Fe2+氧化成Fe3+，调节pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。 电解法 电解法处理含Cr废水在我国已经有二十多年的历史，具有去除率高、无二次污染、所沉淀的重金属可回收利用等优点。大约有30多种废水溶液中的金属离子可进行电沉积。电解法是一种比较成熟的处理技术，能减少污泥的生成量，且能回收Cu、Ag、Cd等金属，已应用于废水的治理。不过电解法成本比较高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。(3)溶剂萃取分离法 溶剂萃取法4是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触，可连续操作，分离效果较好。使用这种方法时，要选择有较高选择性的萃取剂，废水中重金属一般以阳离子或阴离子形式存在，例如在酸性条件下，与萃取剂发生络合反应，从水相被萃取到有机相，然后在碱性条件下被反萃取到水相，使溶剂再生以循环利用。这就要求在萃取操作时注意选择水相酸度。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。(4)吸附法 吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种有效方法。利用吸附法处理电镀重金属废水的吸附剂有活性炭、腐植酸、海泡石、聚糖树脂等。活性炭装备简单，在废水治理中应用广泛，但活性炭再生效率低，处理水质很难达到回用要求，一般用于电镀废水的预处理。(5)膜分离技术膜分离法是利用高分子所具有的选择性来进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取、超过滤等。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处理，已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。(6)离子交换处理法离子交换处理法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，应用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等等，离子交换树脂有凝胶型和大孔型。前者有选择性，后者制造复杂、成本高、再生剂耗量大，因而在应用上受到很大限制。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力，多数情况下离子是先被吸附，再被交换，离子交换剂具有吸附、交换双重作用。(7)生物处理技术由于传统治理方法有成本高、操作复杂、对于大流量低浓度的有害污染难处理等缺点，经过多年的探索和研究，生物治理技术日益受到人们的重视。随着耐重金属毒性微生物的研究进展，采用生物技术处理电镀重金属废水呈现蓬勃发展势头，根据生物去除重金属离子的机理不同可分为生物絮凝法、生物吸附法、生物化学法以及植物修复法。1.2 工程概述据省环保局介绍，广东省电镀行业主要分布在珠江三角洲地区，占全省电镀企业的85.6%，中山、东莞、深圳、广州排放量最大，占全省排放总量的67.8。电镀企业主要污染因子是铬、镍、锌、铜等重金属离子、PH值、氰化物和COD。而在废水电镀行业排放的污染物中，含剧毒的氰化物及重金属离子，对环境的污染比较严重。由于历史原因，广东电镀企业分布较分散，集中处理程度较低，虽然电镀企业大都建有废水处理设施，但仅约12.5的电镀厂实施了电镀企业集中建设。广东市将临近电镀厂经过处理的废水集中收集并进行深度处理，其废水污染物主要含油废酸，COD较高且含有一定量的重金属如铜、镍。上述污染物若不采取措施进行净化后排放，会对周围环境影响较大，根据国务院令1998第253号建设项目环境保护管理条例、广东省建设项目环境保护管理条例以及广州市环境保护条例的相关规定，必须对现有全部废水加以治理，使污染物达标排放。为适应生产和环境需要，现拟建一座污水处理能力1000m3/d的处理设施，确保出水达到广东省地方水污染物排放限制DB44/26-2001中的排放标准。1.3 设计原则(1)严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保出水达到国家及地方有关污染物排放标准。(2)采用目前国内成熟、实用的处理工艺，稳定可靠地达到治理目标要求。(3)工艺技术条件控制实现自动化，保证工艺的稳定性，减轻工人劳动强度。技术路线简单明了，操作管理方便，工艺流程抗冲击能力强。(4)在上述前提下，做到投资少，运行费用低。1.4 设计依据及主要标准、规范(1) 中华人民共和国环境保护法(2) 广东省建设项目环境保护管理条例(3) 中华人民共和国污水综合排放标准GB8978-1996中一级标准(4) 广东省水污染排放标准DB44/26-2001中一级标准(5) 室外排水设计规范GBJ14-87(6)电镀废水治理设计规范GBJ136-90(7)电镀工艺手册2.设计规模及设计水质2.1 设计规模该厂属于电镀废水的集中处理，主要是酸性的混合废水，来自各厂除分质处理的废水外，其余各种废水包括冲洗地坪等废水。其污染物主要来自镀件预处理时的酸洗含油废水（COD较高）、重金属废水，集中进行深度处理较为方便且经济。对该废水治理设计采用中和+沉淀+气浮+离子交换工艺进行净化。据相关资料，该厂生产废水日平均排放量约为1000m3。根据该厂生产废水排放规律，按日运行10小时设计，则流量为100m3/h。2.2 设计水质 表2.1 设计进出水水质一览表 mg/L（除PH、色度外）pHCODcrCu2+Ni2+总镍原水水质2.53.58005010出水水质691001.00.51.0注：根据甲方要求，排放处理后的电镀废水水质须符合广东省水污染排放标准DB44/26-2001中第二时段一级标准及环评规定的污染物浓度总量控制的要求。2.3 设计要求（1）技术要求。废水处理后满足水污染物排放标准、工业企业设计卫生标准、国家相关技术政策、净化效率和操作适应负荷范围等。（2）可靠性要求。包括预定使用寿命，设计可靠性分析以及设计结果的敏感性分析等。（3）经济性要求。包括工程概算、成本分析和技术经济分析。（4）其它要求：包括制造工艺要求、节能要求、安全要求、质量检测要求以及应遵循的国家法令、政策、规范和标准等。2.4 设计完成任务（1）纸质设计说明书及其电子版本；（2）译文及原文影印件。（3）设计图纸（平面布置图、工艺流程图、主要构筑物图、管道布置图等）3工艺流程比选3.1工艺流程的确定3.1.1 工艺流程选择的原则及依据在废水处理工程的设计中，如何合理地选择处理工艺是一个首要问题。合理的废水处理工艺是电镀厂保证排出水水质达到国家与地方排放标准的关键，而且与电镀厂的经济运行有着密切的关联。根据总排水的水质特点分析，常用的电镀废水处理工艺主要有化学混凝沉淀、电解处理法或离子树脂交换，以及针对不同电镀废水性质而采用的气浮、氧化及吸附等9。因此，本电镀废水处理中心工程与传统电镀废水处理厂有较大的区别，它属于电镀废水的深度处理，要求经过三级处理后能进行中水回用，使电镀重金属废水治理从末端治理向清洁生产工艺、物质循环利用等综合防治阶段发展达到经济12。根据出水水质的要求来看，按照混凝沉淀或澄清、过滤和消毒工艺来设计，也就是通常所说的常规废水深度处理工艺是非常适合的。采用该工艺成熟可靠，投资较少，出水能够满足要求。常规工业废水处理每种工艺都有多种型式的构筑物，在设计时，应根据原水水质和用户对处理后水（生活用水或工业用水）的水质要求这两项基本资料，并结合当地水厂的运行经验、管理和技术水平以及地质地形条件等，经过技术经济比较后，选择合适的处理工艺流程。3.1.2 工艺流程的选择该电镀废水处理中心的原水水质变化，尤其是CODcr变化较大且浓度高，但其它指标均能够满足回用水的要求。因此，针对实际的水质情况，本工程的工艺选择推荐采用常规电镀综合废水处理工艺，即综合废水及其他经预处理后进入综合调节池的废水，在综合调节池均匀水质水量后，经泵前加碱和聚凝剂快速均匀混合后进入混凝反应池，设pH值仪自动调控，一般PH值控制在810，然后进入斜管沉淀池，使废水中的重金属离子形成氢氧化物沉淀，再进入气浮池，并利用高度分散的微小气泡作为载体进一步粘附废水中的氢氧化物及其他有机微粒，并将其带至水面，进一步去除颗粒较细的氢氧化铜及有机物质（去除率可达85）。气浮池出水在中和池加酸回调PH值再送进离子交换系统，出水经过中和池调节至69后排放或回用。3.2 主要处理构筑物的确定根据推荐采用的废水工艺流程，现提出电镀废水处理工程主要构筑物选择的方案:3.2.1 混合反应方式的选择本工程采用管内投试剂混合反应，由于采用溶气气浮等处理设备，宜采用在进水管上投加试剂，推荐采用静态混合器以确保加药混合充分，方便各种药剂的投加。反应池型式选择和设计参数的选用，应根据废水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。 反应池设计应使颗粒有充分接触碰撞的机会，又不致使已形成的较大絮体破碎，因此在反应过程中速度梯度G或絮凝流速应逐渐由大到小。根据本工程特点，采用反应时间较短、构造简单、反应效果好的机械反应池，设置于沉淀池前。3.2.2 斜管沉淀池与平流沉淀池比较下面就目前国内污水厂用的较多的斜管沉淀池与平流式沉淀池进行比较选择，两种形式沉淀池的优缺点下表所示：表3.1 沉淀池优缺点对比名称斜管沉淀池平流沉淀池优点 处理效率高，占地面积小，经济效益显著； 工程投资省； 处理水质优，水质效益好； 适用水质较广，有一定抗冲击能力。 原水水质变化的适应能力较强； 混凝剂的投加量也较节省； 运行管理也较方便； 具有一定的挖潜、革新、增产的潜力。缺点 对源水水质变化的适应能力稍弱；出水易带出矾花。 占地面积较大，是斜管沉淀池的34倍； 工程投资较大。根据该废水处理工程的实际，斜管沉淀池为高效沉淀构筑物，占地面积小，在广东地区应用较为广泛，大多为中、小型水厂。本工程的原水为电镀废水，沉淀之前经过调节池调节，水量水质变化小。并且本工程建设用地面积有限，因此，推荐采用占地面积小、高效并适合厂区地形的斜管沉淀池。如下图所示:图3.1 斜管沉淀池示意图3.2.3 气浮池的选择气浮法用于分离相对密度小于1，但粒径很小的油粒和乳化油以及相对密度略大于1的原生疏水性悬浮颗粒。气浮铁氧法主要是气浮金属的氢氧化物。根据气泡产生方法不同,水处理气浮法可分为布气气浮法、电气浮法、生物及化学气浮法、溶气气浮法,目前后者的应用最广。为避免水中絮体被破坏降低处理效果,本工程采用部分回流式溶气气浮,节省全部原水加压时所消耗的能量,仅以气浮池出水中的20%的水进行回流加压溶气。其流程如下图所示:图图3.2 回流加压溶气气浮池 3.2.4 离子交换系统工艺选择电镀废水回用采用离子交换工艺，主要用于回收贵金属离子，由于废水中主要存在Cu跟Ni离子，因此拟采用氢型阳离子交换器。反应如下：式中代表阳离子。其流程如图所示：图3.3 离子交换系统3.2.5 污泥浓缩池的选择污泥中含有大量的水分，所含水分大致分为四类：颗粒间的空隙水，约占总水分的70%；毛细水，即颗粒间毛细管内的水，约占20%；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水，约占10%。降低污泥中的含水率，可以采用污泥浓缩的方法来降低污泥中的空隙水，通过降低污泥的含水率，减少污泥的体积，能够减少池容积和处理所需要的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸。主要浓缩方法有重力浓缩、溶气气浮浓缩和离心浓缩。本设计采用竖流间接式重力浓缩池。3.2.6 处理流程的确定废水深度处理的方法较多的有常规的混凝、沉淀（澄清、气浮）、过滤、消毒、以及活性碳吸附、离子交换、膜分离技术（电渗析、反渗透、超滤）、臭氧氧化和脱氮除磷等工艺。目前新工艺、新技术不断涌现，也得到了长足的发展，其中很多在中水回用深度处理工程中也有很多的应用。根据以上对该工程水质的分析和国家相关废水排放标准，并结合类似工程的运行效果，同时考虑节约电镀废水处理厂占地面积，该废水处理工艺应采用运行可靠、投资节省、技术先进、管理方便、占地面积较少的工艺流程，本工程拟采用常规深度处理工艺（即混凝、沉淀、过滤、消毒工艺）。其工艺流程如下：酸、碱废水和其他金属镀种废水与经过预处理后的含氰、含铬废水、含焦磷酸铜、含混排废水等在综合废水调节池混合后用泵泵入反应池。(1) 在反应池中投加碱调节废水的pH在沉淀适合的范围，使重金属离子生成氢氧化物沉淀，反应的关键是控制pH值，为此采用多级pH控制系统控制加药计量泵加药，保证沉淀反应充分进行。在反应池中投加混凝剂和絮凝剂，采用连续操作，机械搅拌，协助捕捉重金属沉淀，并去除水中的有机物质。(2) 反应后废水进入斜管沉淀池，利用沉淀进行固液分离，设置斜管提高沉淀效率。经沉淀后的出水达到排放标准。(3) 对于沉淀池出水可能含有的悬浮颗粒，为确保出水达标，沉淀池后设气浮池，在提供的方案中，气浮池采用部分回流加压溶气气浮法，既能将含油废水中的乳化液去除，也去除金属的氢氧化物，气浮出水再汇入中和池，浮渣送外处理。(4) 为了保证出水pH能绝对达标，在气浮池后设置中和池，采用三级pH控制系统调节出水pH在6-9。(5) 中和池出水送到离子交换处理系统，进一步去除重金属离子，使出水达到回用水质标准。(6) 污泥浓缩池和斜板沉淀池反冲回流水因含有较多的悬浮物，这部分水将回流水池。再由泵送至综合废水调节池。(7) 污水处理车间应设多台流动废液收集手推车。收集各车间废镀液等特殊废液。(8) 污泥脱水系统采用带式污泥脱水机。污泥脱水机设在二层机房，设贮泥斗。(9) 系统的管路设计将考虑到氰、铬相混的异常情况，并有相应的应急运行方式。本工程拟采用工艺流程如下图所示：图3.3 工艺流程图4推荐方案工程设计与计算4.1 推荐方案总图设计4.1.1 总体布置的设计思想及设计内容总体布置是废水处理中心各构筑物之间，相互关系的总体设计。它是从工艺流程、操作联系、生产管理以及物料运输等各个方面考虑而进行的组合布置。总体布置的设计思想主要是流程合理，管理方便，其次是布置紧凑，因地制宜地利用地形，并应考虑今后发展的可能。总体布置的设计内容，主要包括厂区的平面布置和竖向布置以及有关的建筑设计。通常由以下四个基本部分组成：(1)生产构筑物:直接与生产有关的构筑物。如本工程的调节池、絮凝池、斜板沉淀池、气浮池、回用水池、回用水泵房、变配电室、污泥脱水间及加氯间等。(2)辅助建筑物:为生产服务所需要的建筑物。如本工程的综合办公楼等。(3)各类管渠:废水构筑物间的生产管渠、加药管道、水厂自用水管道、排泥管道、雨水管道、排洪沟、电缆沟槽及其相应有关的阀门和附属物等。(4)厂区平面设施:交通运输道路、照明设施、围墙和进厂大门等。4.1.2 总体布置设计原则流程布置是废水处理厂总体设计的基本内容，是废水处理厂平面布置的主体和骨架。由于厂址的地形和进出水管的方向要求，流程布置可以有各种不同的方案。在设计时，一般应考虑以下几个原则：(1)流程力求简洁:各主要生产构筑物间的联络管渠应尽可能地短，避免迂回重复，使废水过程中的水头损失最小，为此要求主要废水构筑物尽量紧凑布置。(2)尽量适应地形:应根据厂区的地形、地质情况，综合考虑各方面的因素，诸如各构筑物的埋深、厂区内的土石方的挖填平衡、厂区的软弱地质变化、厂区内的交通运输等。总之，力求流程顺畅的前提下，总体布置适应厂址地形条件。(3)注意建筑布置的朝向:对厂区内的建筑物在布置时，必须充分注意符合当地的最佳朝向和夏季主导风向。实践表明，一般的废水处理厂建筑物，以接近南北向较为理想，只在特殊情况下，才考虑作东西向布置。4.1.3 厂区平面设计(1)办公区布置:办公区设在厂址的东南角，布置有厂区主出入口、综合楼等，位于夏季主导风的上风向。综合楼楼上可观察整个废水处理中心。办公区与生产区实现相对独立。(2)生产区布置:满足生产功能的实现，是生产区平面布置的首要考虑因素；并确定各构筑物之间相对位置,保证工艺流程简洁、顺畅、避免工艺管道迂回；各构筑物之间的间距满足厂区管道敷设的要求；提升泵房布置在厂区的南部，废水提升后循工艺流程依次进入厂区中部的处理构筑物。变配电间位于置在厂区北部，紧挨着回用水泵房。(3)各功能区之间的衔接:该电镀废水处理中心厂区面积狭小，构筑物众多，必然导致各处理构筑物之间距离较近，但同时又为各构筑之间的相互连接提供了便利。设计中拟将反应池、斜板沉淀池及气浮池合建，使厂区的日常维护、巡视工作变得极为方面，大大降低工人的劳动强度，体现人性化设计，同时又能实现人、车交通的有效分离。(4)厂区管线工艺管道:由于厂区构筑布置合理，因此工艺管道相当顺畅，减少了水头损失，降低了整个厂区的能耗，体现了节能环保的主题。厂区排水:厂区排水为雨污分流制，厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道，就近排入梅花河；厂内生活污水、生产污水、构筑物放空水、上清液等经厂内污水管道收集后汇入厂内提升泵房，与进厂废水一并再处理。4.1.4 厂区竖向设计在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中水头损失，包括构筑物本身，连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失经过计算后确定，并留有一定的余地。4.2 主要构（建）筑物设计与计算4.2.1 工程运行加药量计算(1)石灰（CaO）投加量：废水中酸含量（以计算）：已知可算得中和所用CaO为同理可计算为使沉淀所用CaO分别为44kg和9.6kg.每天运行10h, 则Q = 100 总投药量5 (Kg/h) = 100 (4.1)= = 16.13 16 Kg/h 相当于160 mg/L其中: 废水中酸含量Kg/h中和剂比耗量 反应不均匀系数，一般取1.11.2；本设计取1.1石灰纯度，；一般生石灰含CaO60%80；本设计取60(2)絮凝剂用量：7= (4.2)= 1000(508.9+109.5) = 540 Kg 相当于540 mg/L其中：硫酸亚铁总投药量，Kg； 处理废水量，；废水中各种重金属离子的浓度，；的理论比，分别为26.7、9.5、8.9、8.5。采用湿投时反应时间一般为1015min(药剂按饱和浓度配制)，沉淀时间3050min,处理周期11.5h。4.2.2 药剂溶解池和溶液池计算（采用管内投试剂混合反应）(1)石灰(CaO): 溶液池:容积6： (4.3) 其中 药剂的最大投加量，mg/L；根据以上计算取160 处理水量，hc 药溶液的浓度，；本工程取10n 药剂的每日配制次数；本工程取2采用矩形：长宽高21.21.0（其中包括超高0.2） 溶解池：容积 (4.4)溶解池放水时间t10min 放水量为查水力计算表得放水管管径() v=1.62m/s 1000i比摩阻82.69溶解池底部设管径d100mm的排渣管1根投药管流量取0.55L/S查表得DN(mm)20；v1.45m/s；1000i124(2) 混凝剂（配制浓度0.7mol/L,相当于其质量分数为10）溶液池 采用矩形：长宽高231.2（其中包括超高0.2）溶解池溶解池放水时间t10min 放水量为查水力计算表得放水管管径() v=2.04m/s 1000i比摩阻69.52投药管流量查表得DN(mm)32；v1.77m/s；1000i96.49采用管式混合（管式静态混合器）4.2.3 调节池按平均小时水量的4h进行计算，则理论调节容积V=400进水管标高为地坪下1.8m，取调节池内有效水深3.5m调节池出水为水泵提升，采用方形池，池长与池宽相等池表面积长宽分别取:在池底设集水坑，水池底以i0.01坡度坡向集水坑4.2.4 垂直轴式机械反应池计算：(1)反应池尺寸：反应时间取10min反应有效容积为取,则池高(2)搅拌设备计算： 搅拌器尺寸及位置： 搅拌器直径搅拌器距池底高度采用0.45m，层间间距0.9m垂直转速7 (4.5)v 搅拌器外缘浅速度（取1.53m/s）,本工程采用3m/s浆板旋转角速度8 (4.6)轴功率 (4.7)阻力系数，0.20.5，本工程取0.5 水的密度，1000重力加速度，9.81 需要轴功率 (4.8)水的重力黏度，取t20，设计速度梯度，5001000，本工程取500电动机功率9 (4.9) 传动机械功率，一般取0.85 4.2.5 异向流斜管浮沉池 (1)清水区流面积： 设计水量， 液面上升流速，m/s(2)其中斜管结构占用部分面积按3计，则实际清水区需要面积：取(3)进水方式：沉淀池进水油边长L为4m的一侧流入(4)管内流速：考虑到水量波动，采用(5)管长有效管长： (4.10)设计采用的颗粒沉淀速度，mm/s 设计采用的管内上升流速，m/s d 斜管的内径或边距考虑到管端湍度，积泥等因素，过渡段长度采用200mm斜管总长L：L8002001000(mm)(6)池体高度斜板区高度超高采用0.3，清水区高度采用0.9；配水区高度采用1.3，排泥槽高度采用0.8；有效水深池子总高(7)池宽调整：斜管支承系统采用钢筋混凝土柱，小梁及角钢架设。(8)复核雷诺数Re10： (4.11) (9)管内沉淀时间(10)进口配水：进口采用穿孔墙配水，穿孔流速0.1m/s(11)集水系统：采用淹没孔集水槽，共4个，集水槽中距为1.1；(12)排泥系统：采用穿孔管排泥，型槽边与水平成45角，共设个槽，槽高80mm，排泥管上装快开闸门。(13)其他4.2.6 部分回流压力容器气浮池计算基本参数：水流在压力溶气罐中停留min；溶气罐压力；溶气罐过流密度接触池上升流速为20mm/s，停留1min分离室颗粒分离速度，停留时间15min(1)气浮池所需空气量 (4.12)气浮池设计水量，试验条件下回流比，；本工程取15试验条件下的释气量，本工程取60水温校正系数，1.11.3，本工程取1.2(2)所需空压机额定气量 (4.13) 空压机安全系数，1.21.5，本工程取1.4根据气量以及低压要求选Z0.0256型号空压机两台（一用一备）(3)加压溶气所需水量10 (4.14) 溶气效率，取80溶解度系数，20时为0.024实际回流比21.710021.7根据加压溶气水量选择F型不锈钢泵，型号为F65-64B,三台（2用1备）(4)压力溶气罐计算 (4.15)选用标准溶气罐规格0.4实际过流密度(5)气浮池接触室尺寸 (4.16)宽度取接触室断面高接触室气水接触水深接触室总水深(6)分离室表面积 分离室长度 总高度气浮池容积(7)释放器根据，回流水量21.7选择TJ10型号释放器，其流量，作用半径60cm个数4.2.7 pH调节池设计计算每天电镀厂废水量为1000m3/d ，按10小时计算调节池，则平均流量为： 停留时间按2小时计算，则调节池有效容积为： 有效取有效水深 h2=4.2m，超高h3=0.3m，则有效面积F为： 1取池长8m，池宽6m，池高4.5m。 清水池采用半地埋式，池子地面部分标高2.0m，池底地下标高-2.5m，进水水面标高为1.7m，出水水面标高为1.7m。清水池出水可以进行回用或排放。 4.2.8 氢型强酸阳离子交换器的设计计算根据离子交换树脂工作容量的动态交换柱试验，获得相关设计参数如下：表4.1 相关设计参数项目阳树脂工作交换容量2473再生剂再生剂用量176再生剂含量5%再生流速40.69冲洗水量17364（1）计算去除的金属离子的物质的量:设金属离子经过沉淀气浮去除约40%，经过离子交换器时的浓度如下表所示：表4.2 废水中金属离子的物质的量 离子含量(1/2)物质的量c(1/2)/(mmol/L)：30 mg/L63.5/2=31.730/31.7=0.95：10 mg/L58.7/2=29.410/29.4=0.34(2) 确定每天要去除的阳离子总物质的量为：(3) 假定阳床一个周期运行时间为5d，根据表4.1给出的阳树脂工作交换容量，计算出阳树脂的总需要量，即(4) 选择一个直径为0.9m的交换柱，并计算出树脂床所需深度h，即考虑到反冲洗与清洗期间交换床的膨胀，附加50%的自由空间，则所需的柱高为 于是，用两个柱串联，每个柱高为3.0m，每个树脂深度为验算：每个柱的自由空间为，柱高/树脂层深度，符合要求。(5) 计算再生剂的需求量：由表4.1，阳床再生剂用量为176，则所需100%的量为： (6) 计算清洗水量：根据表4.1的试验数据，清洗每立方米树脂需水量17364L，则总清洗水量为：4.2.9 污泥浓缩池的设计计算(1)污泥部分所需容积：电镀废水污泥量一般按沉淀的氢氧化物的重量，取经验值。 Cu(OH)2的重量计算：Cu2+浓度为50mg/L ，废水量为1000 m3/d则Cu2+ 每天重量t2为 ：由于调节池处于碱性条件下，故有： Cu2+2OH-Cu(OH)2则Cu(OH)2 重量T2为76771.65g/d 同理可算得Ni(OH)2 重量 悬浮物浓度按CODcr浓度的80计算，且去除率为95 则剩余污泥质量计算每天污泥干重T为： 按污泥含水率99% 计算，污泥湿重 T为：实际污泥体积V为：70 m3(2) 浓缩池总面积 A (m2) (4.18) 式中：Q - 污泥量 C - 进入浓缩池的污泥固体浓度 (kg/m3)C 与含水率P(%)关系为： G - 固体通量 kg /(m2.d)，对剩余污泥，G =3060；对初沉污泥，G = 80120。 本设计取值 G =30 kg /(m2.d) 采用一个浓缩池，n=1，取值 A =24m2(3)浓缩池直径 取整后，浓缩池直径D =5.5 m 则其表面积为：(4) 浓缩池工作部分高度： 式中 T - 设计浓缩时间 T ，本设计取用 T = 16 h (5) 浓缩池总水深：式中 h1 - 浓缩池有效水深，已计算为 1.96 m h2 - 浓缩池缓冲层高度，一般为 0.3 m，则本设计取0.3 m(6) 浓缩池圆锥体高度 h4 （m）浓缩池下部为锥体，上口圆经计算，直径D=5.5m，设计下口圆直径d=1m，锥角则锥斗高度： (4.19) (7) 污泥浓缩池总容积 V (4.20) 满足要求。式中 V - 柱体容积，本设计泥深2 m ， V- 污泥斗容积(8) 浓缩池总高度： 式中 h1 - 浓缩池有效水深，已计算为 2 m h2 - 浓缩池缓冲层高度，一般为 0.3 m， h3 - 浓缩池超高，则本设计取0.3 m h4 - 浓缩池圆锥体高度，则本设计取2.7m(10) 浓缩后污泥体积8 (4.21)式中 P1 - 进泥污泥的含水率，取值 99%P2 - 浓缩后污泥的含水率，对剩余污泥 P2=97% ,本工程取值 P2=97%(11) 澄清液量 V 2 ()4.2.10 污泥板框压滤的设计计算选用板框压滤机，间接操作，脱水效果好，一般脱水泥饼含水率可达到6570%，自动运行。选用国产BAJZ15/810-50自动板框压滤机一台，其主要性能为：过滤面积15m3,框内尺寸810mm810mm，滤框厚度 50 mm，滤板数为13片，滤框数12片，装料容积0.3 m3，最大滤饼厚度 20mm，最大过滤压力，滤布规格（长宽）36 0.93，压紧电流1618A，外形尺寸（长宽高）494513801715 m。压滤后的浓缩液通过水泵流回调节池。4.3土建设计4.3.1土建设计依据(1) 依据该电镀厂废水处理工程建设用地规划图(2) 现行建筑结构规范大全及建筑规范(3) 满足工艺设计的要求(4) 给排水工程结构设计规范(5) 地下工程防水技术规范4.3.2 设计原则设计应满足工艺要求，遵循结构安全可靠，施工方便，造价合理的原则；根据拟建场地的工程地质，水文资料及施工环境，优化结构设计，选择合理的施工方案；遵循现行国家和地方设计规范和标准，使结构在施工阶段和使用阶段均能满足承载力、稳定性和抗浮等要求以及变形、抗裂度等正常使用要求。4.3.3 主要建（构）筑物设计房屋采用钢筋混凝土框架结构，池体采用钢筋混凝土结构，运用天正建筑软件包,广厦结构CAD,理正结构设计工具箱进行设计。(1) 调节池、反应池、斜板沉淀池、气浮池、污泥浓缩池、回用水池: 各水池构筑物均为埋地式，采用钢筋混凝土池体结构。水池池壁按挡土（水）墙设计，按偏心受压构件验算承载能力极限。底板按普通梁板式结构计算，考虑池内满水和空池二种工况。底板厚度400600，池壁厚度采用400600，采用变截面形式，以节省造价。抗浮采用池顶配重或外飘底板、或设锚杆等抗浮措施。(2) 提升泵房:结构选用钢筋混凝土半地下式结构，埋深约9.00m。抗震等级三级。地下结构筏板基础，底板厚度600，侧壁壁厚600。抗浮采用池顶配重或外飘底板、或设锚杆等抗浮措施。(3) 污泥脱水间:脱水加药单层钢筋砼框排架结构，基础采用独立基础，天然地基。(4) 综合办公楼综合办公楼为两层钢筋砼框架结构，基础采用独立基础，天然地基。4.4 管道设计4.4.1 管道材质其它废水净化系统工艺管道均设计采用U-PVC管。4.4.2 管道压力动力供水、供气管材、管件设计耐压强度为1.0MPa。排水管材、管件设计耐压强度为0.2MPa。4.4.3 管道铺设工艺管道采明铺外，其它管道设计为暗铺。4.5 电气及自控系统设计4.5.1电源废水处理系统需380/220V，50Hz电源一路，由建设单位提供。4.5.2 配电(1)废水处理系统设低压配电室，配电为放射式方式。(2)进线柜上装设有功及无功电度表。(3)采用三相五线/单相三线制配电系统。(4)在配电室设置电容补偿，补偿后废水处理系统的功率因数达到0.9。4.5.3 主要电气设备选型低压配电柜选用抽出式开关柜，处于腐蚀性气体、液体或粉尘环境中的电气设选择防腐型或密闭型。4.5.4 电缆、电线选型及敷设(1)电缆选用聚乙稀绝缘铜芯电缆,电线选用铜芯塑料电线。(2)电缆主要用电缆沟和电缆桥架敷设，引至用电设备一段穿镀锌钢管明（暗）设。照明配线视建（构）物具体情况用塑料线槽明敷或穿镀锌钢管明（暗）设。4.5.5 防雷与接地(1)废水处理系统内的建（构）物按第三类建（构）防雷设计。(2)工作接地、保护接地与防雷接地共享接地体，接地体由自然接地体与人工接地体相结合组成，接地电阻不大于4欧姆。(3)电源进线处设置重复接地。(4)系统接地制式为TN-S。4.5.6 自控在厂区设一个控制室，与配电室共用，对废水处理过程进行全面监控与微机自动控制，从而达到较高的自动化程度。自动化系统由各加药自动控制子系统、液位自动控制子系统、微机显示与控制和中央监控室组成。各加药单元由PH(ORP)控制仪控制各计量泵自成系统，具有系统控制可靠的优点。各加药单元状态信号在现场LED显示板和中央监控室的微机上显示。其他设备开停程序由中央监控室PLC完成。中央监控室设一台微机显示各子系统运行状态。整个系统的过程控制可以通过微机进行人工和自动控制。系统结构包括:(1)调节池提升泵设液位控制。(2)沉淀池的气动排泥阀由程序控制器自动时间控制。(3)反应池pH、ORP值由pH控制仪控制计量泵。(4)各设备可以通过微机内的指令进行自动控制。4.5.7 仪表、照明(1)废水处理系统在放流池后设有电磁流量计。流量计为现场和控制室中央显示，有累计功能。(2)照明照明灯具按环境条件，建筑特点及工艺装置条件进行选型和配置，光源选用荧光灯、高压钠灯等。重要岗位（控制室、低压配电室）设置应急照明灯。5主要构（建）筑物及主要设备5.1主要构筑物一览表表5.1 主要构筑物一览表序号名 称规 格(m)数量备 注1综合废水调节池12.5.010.03.51砼2综合反应池2.42.43.21砼3斜管沉淀池4.02.44.21砼4气浮池7.62.41.82砼5中和池8