含锰废水处理-毕业设计

1、武汉工程大学本科毕业设计论文 含镒废水处理毕业设计摘要钮是环境水质污染物的重要重金属监测指标之一，由于我国钻矿床多为中小型矿床，制约了钻矿山建设的规模，现有钮矿山生产能力普遍较小。 全国年消耗 1000万吨以上，居世界首位，但我国钮矿资源相对缺乏，富矿较少，在大量钻 矿的开采和深加工过程中由于设备和处理技术等各方面的制约，使我国的含钮废料和含钮废水污染较为严重。本设计含钮废水污水处理站日处理量为1200m3/d,进水的 CODcr 为 200mg/L, pH 为 9.5, SS 为 150mg/L,出水 CODcr 为 100mg/L, pH 为& 9, SS 为 70mg/L。本设计采用石灰

2、乳沉淀钻离子，先将石灰乳和废水混合使废水的pH到达9.5 以上，Mn2在水中溶解氧的作用下迅速氧化为 MnO2析出，加入絮凝剂，通过 初沉池、二沉池絮凝沉淀 MnOz,钮离子的去除率为94.3%。该工艺处理过的出 水可以达到污水综合排放标准 GB8978-1996的一级标准。AbtractManganese is one of the important indicators of heavy metal monitoring pollutants in water environment, becauseour country manganesedeposit more for small

3、and medium-sized deposits, restricted the construction scale of the manganese ore mountain, mountain existing manganese ore production capacity is generally small. National consumption of 10 million t, the highest in the world, but the relative lack of manganese ore resources in our country, the ric

4、h or less, due to in the process of large amounts of manganese ore mining and processing equipment and processing technology and so on various aspects, make our countrys waste and manganese content in manganese wastewater pollution is more serious. The author elaborates the manganese wastewater poll

5、ution control, and analysis has been made in research on governance, so as to provide reference for related research. This design contains manganese wastewater sewage treatment station, capacity is 3600m3/d, CODs 200 mg/L water, pH 9.5, SS is 150 mg/L, effluent COD Cr is 100 mg/L, pH for 6 9,SS is 7

6、0 mg/L.This design USES lime precipitation manganeseion, mix lime milk and the waste water first, join flocculating agent, through the heavy precipitation pool, pond, at the beginning of the manganeseion removal rate was 94.3%. The processes treated effluent can meet the integrated wastewater discha

7、rge standard GB8978-1996 level standard.目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 摘要IAbtractII HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 第一章总论1镒的性质及用途 1含镒废水的特征、来源与危害 1含镒废水的特征1含镒废水的来源2含镒废水的危害3含镒废水治理技术的发展及研究现状 4结语11 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 第二章设计任务说明 11设计依据12设计原则12设计范围和规

8、模13设计范围 13设计规模13设计进出水水质和基础资料 13 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 第三章石灰乳的制备与投加 13石灰乳的配制原则 14石灰乳的搅拌14石灰乳的计量15石灰乳的投加15石灰乳浓度计算15投加量的计算16投加方式16计量泵的选型16 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 第四章混凝剂的溶解与投加 16投加量的计算16PAC 的投力口 17 HYPERLINK l bookmark14 o Current Document 第五章工艺流程图及说明 18工艺流程图18工艺说明

9、19 HYPERLINK l bookmark18 o Current Document 第六章构筑物的设计计算 20中和槽20初沉池20二沉池22 HYPERLINK l bookmark20 o Current Document 第七章污水管路和阻力计算 23管路水力计算 23污水管径计算 23污泥管径计算24阻力计算24中和槽进水阻力计算 25平流沉淀池进水阻力计算 25二沉池进水阻力计算 26平流沉淀池污泥管道阻力计算 26二沉池污泥管道阻力计算 26 HYPERLINK l bookmark22 o Current Document 第八章污水处理站总体布置 27总体布置27总平面布

10、置原则 27总平面布置结果 27Wj程布置28高程布置原则 28高程布置结果 29工厂运输29 HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 第九章技术经济分析 30土建费用30设备费用30管材费用及其他费用 31工程基本建设总投资 32处理污水的日常运转管理费用 32 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 第十章工程效益及环境保护 34工程效益34环境保护35 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 参考文献36致谢错误！未定义书签。武汉工程大学本科毕业设计论文 第

11、一章总论钮的性质及用途Mn是地壳中含量较丰富的一种元素，在地壳中的丰度为第十位，是含量仅 次于铁的重金属元素。钮是周期表中第 25号元素，在基态时其电子构型是15, 25, 2P63523P63a 45,第4周期第7（VIIB）族的元素，最外层电子结构为 3d, 可生成氧化态为-3+7的化合物，是过渡金属元素中具有最多氧态的元素。在 自然界中形成有大约50余种Mn氧化物和氢氧化物矿物。但自然界中的 Mn主 要呈n, IV价态，有时为m价态，在一个矿物相中可以存在有多种价态（例如黑 钮矿Mn2O） o我国是世界上主要钮矿资源国和产锐国之一，钮矿储量位居世界 第7位，我国钻矿石共分为5个基本类型：

12、碳酸锐矿石、氧化钮矿石、共生多金 属矿石、硫钻矿石和钻结核，其中最重要的是碳酸锐矿石和氧化钮矿石。虽然我国有21个省、市、自治区查明有钻矿，但大多分布在南方地区，尤以广西和湖 南两省、区为最多，约占全国钮矿储量的50%,因而在钮矿资源开采方面形成了 以广西和湖南为主的格局。钮是一种重要的金属元素，在工业上用途非常广泛。钮及其化合物应用于国 民经济的许多领域，其中钢铁工业是最重要的领域，用钻量占90% 95%,主要作为炼铁和炼钢过程中的脱氧剂和脱硫剂，以及用来制造合金，其余5% 10% 的钻用于其他工业领域，如化学化工（制造各种含钮盐类）、轻工业（用于电池、 印漆等）、建材（玻璃和陶瓷的着色剂和

13、褪色剂）、国防、电子，以及环境保护和 农牧业等。总之，钮在国民经济中具有十分重要的战略地位。含钮废水的特征、来源与危害含钮废水的特征产生含钮废水的磷矿选矿工业是一个资源、能源消耗高，污染物产生量大的 工业行业，尽管几年来技术水平有所提高，环境保护工作不断加强，但磷矿选矿 生产企业在生产过程中对环境造成污染依然严重。调查结果表明，磷矿选矿生产 产生的废水中的钮有很高的超标倍数。 企业的生产活动对企业周边的地表水、 地 下水、河流底泥、土壤造成了严重污染。我国大多数此类生产企业，由于环境保 护意识不高、工艺技术落后、环境保护投入不足、环境保护执法不到位等原因，对环境已经造成、并正在造成严重污染影响

14、，一个磷矿选矿企业污染一条河、 污 染一片土地的现象仍然较为普遍，有的甚至酿成了严重的环境污染纠纷。含钮废水的来源世界上钻矿石总产量的90%以上用于生产钮系钛合金。钢铁企业的外排废水 中锐浓度相对较高，必须进行深度处理。钮代锲生产不锈钢工艺突破后，电解钮 金属钻的需求量猛增。95%以上的电解钮生产企业是用碳酸钮矿为原料，采用酸 浸、复盐电解钮工艺，在电解钮生产过程中会产生大量的废水， 其主要废水污染 源是钝化废水、洗板废水、车间地面冲洗废水、滤布清洗废水、板框清洗废水、 泊槽废水、渣库渗滤液、厂区地表径流和电解槽冷却水等。每生产 1t电解钮， 大约排放工业废水350%四氧化三钮的制备方法目前主

15、要采用金属钮悬浮液法，每吨四氧化三钻用 水量520t,废水中含钮离子10“6父10”，远大于国家污水排放标准所规定的2 M10上，直接排放将对环境造成很大的危害。钮矿石矿井水污染还可分为矿物污染、有机物污染和细菌污染。在有些矿 山中还存在放射性物质污染和热污染。矿物污染有砂、泥颗粒、矿物杂质、粉尘、 溶解盐、酸和碱等；有机污染物有油脂、生物代谢产物、木材及其他物质的氧化 分解产物。细菌污染主要是受开采、运输过程中散落的岩粉、矿粉及伴生矿物的 污染。钮矿石矿井水的一大特点是钮离子含量高。 矿井水中的钮是由岩石和矿物 中钻的氧化物、硫化物、碳酸盐及硅酸盐等溶解于水所致。 氧化过程中钻迁移于 水中生

16、成Mn,因此矿井水中钮主要以Mn 2+形式存在。矿山开采过程中，从井 下排出大量废水废石，污染了河流，占用了大量农田、山林、草场、破坏了生态 平衡。含钮废水的危害钮是一种硬而脆的灰色金属,在水中常以溶解钮及悬浮钮的形态存在。 地下 水中的钻通常是由岩石和矿物中氧化物、 硫化物、碳酸盐、硅酸盐等形式溶于水 中所致.其危害性主要有：在对人体的危害方面，含钮废水进入生活饮用水中，由于水中钮的异味较大， 污染生活器具，使人们无法正常使用且会造成慢性中毒，我国生活饮用水标准 (GB5749 2006)将水中钮含量限制在0.1mL以下。含钮废水会对周边的土壤及 生态环境造成危害。过量锐的摄入会引起动物和植

17、物中毒， 主要表现为对人和动 物的神经系统产生毒害。渣废弃地一般通气透水性较差，易造成地表积水，引起 植物根部组织缺氧,加上土壤重金属钮的毒害,植物生长严重受阻。钮对线粒体 有特殊亲和力，钮在富有线粒体的神经细胞和神经突触中， 抑制线粒体内三磷酸 腺普酶和溶酶体中的酸性磷酸酶活力， 从而影响神经突触的传导能力。钮还能引 起多巴胺和5一经色胺含量减少。二者均具有抑制突触递质，对抗乙吹胆碱的作 用，因此钮中毒时脑基底节内多巴胺和 5一轻色胺及其降解产物减少，可部分地 解释钮的神经毒作用。钮又是一种拟胆碱样物质，可影响胆碱酷酶的合成，使乙 献胆碱蓄积，此与慢性钮中毒时出现震颤麻痹有关。在工业方面如纺

18、织、印染、造纸、漂白粉和胶卷等行业，如果漂洗用水中含 有较高的锐则会降低产品的色泽，影响其颜色的鲜艳度。如果使用含钮水作食品 和酿造用水，将严重影响食品的色、香、味等。水中含钮量超过一定值时，还将 导致生产设备出现故障而无法正常运行。 如钮可使锅炉生成水垢和罐泥；在油田 的油层注水中，钮能堵塞地层空隙、减少注水量、降低注水效果。电解用水中的 钮能在阴极上生成膜而增大隔膜电阻，降低电解效率。在给排水管网方面，水中钻含量高，钮会沉积在管壁上而降低管道的通水能 力，其沉淀剥落或者钮在管道末端产生积淀时， 将严重影响供水水质及堵塞管道， 增大水流阻力，即形成所谓的“黑水”或“黄水”，严重时还会引起管道

19、的腐蚀 破坏。含钮废水治理技术的发展及研究现状水中钻的危害已引起人彳门的普遍重视，然而Mn 2 +在中性条件下的氧化速率很慢，难以被溶解氧氧化为二氧化钮。一般来说，当 pH值7.0时，地下水中 的Fe的氧化速率已比较快，相同的 pH值条件下，Mn2+的氧化要比Fe2+慢的 多，因而水中钻的去除比铁要困难很多。在 pH值9.0时，Mn2+的氧化速率才 明显加快，溶解氧才能迅速的将 Mn2 +氧化成Mn。?析出。因而最初常通过投加 碱性物质提高水的pH值或投加强氧化剂等加快Mn 2+氧化速率的化学方法去除 钻。常用的有以下几种除钻方法： (1)电解法在有外加电压和直流电通过的条件下， 溶液体系中阳

20、极发生氧化反应，阴极 发生还原反应。电解法处理含钮废水是利用电化学原理， 使废水中的钻离子在阴 极被还原，并以单质形式沉淀下来，从而达到去除并回收资源的目的。 以处理含 MnCl2的废水为例，阴阳极的反应分别如下：阴极:Mn2+2e-Mn阳极:2Cl-2efC12+电解法处理钮离子浓度较低的废水具有无二次污染，能耗少，能回收钮等优点，是一种有发展前景的含金属离子废水的处理方法。潘琼等人进行了三维电解法深度处理电解钻废水技术的研究， 考察了电解时间、电解电压及钻废水初始浓 度对钮去除效果的影响，并确定适宜的反应条件：电解电压在20V左右条件下含 钮废水去除效率在97.22%以上，其排放浓度为1.

21、6mL,电解30min时含钮废水 的去除效率在96.5%以上，处理后的排放浓度为1.8mL,钮废水初始浓度在100mL 左右条件下含钮废水去除效率最高，在 97.23%左右。因此，对含钮废水的三维 电解法处理，宜把进水浓度控制在 100mL左右，以达到最佳的处理效果。实验 表明，在填充活性炭与树脂的条件下，在低电压短时间内，充分提高填充粒子的 利用率，达到较好的钮离子去除效果。(2)离子交换膜-电解法离子交换膜-电解(简称离子膜-电解)是离子膜分离工艺与电解工艺的组合。离子交换膜具有这样的特性，在直流电场的作用下，阳膜只允许阳离子通过，阴 膜只允许阴离子通过，称之为离子交换膜对不同电性离子的选

22、择透过性。离子交换膜对离子的选择透过性机理在膜中的迁移历程可用膜的空隙作用、静电作用和外力作用下的定向扩散作用来解释。 电渗析是一种分离过程，是在直流电场的作 用下，离子透过选择性离子交换膜，从而使膜两侧溶液中的离子脱除或浓缩的过 程。离子膜-电解复合工艺结合了离子膜和电沉积两者的共同特点。一方面它利 用离子交换膜选择性地萃取出需要电沉积的离子；另一方面，在电沉积的作用下的目标阳离子在阴极以金属单质的形式电沉积下来。钟琼等人采用离子交换膜-电解分离技术处理电解金属钻生产废水，在实验 基础上确定极板距离为3cm、阴极区的最佳电解液为(NH4)205；溶液及最佳pHfi 为8.0。在最佳工艺条件下

23、，电解钮废水钮的电沉积效率达到62.44%。(3)铁氧体沉淀法铁氧体是一种以铁的氧化物为主的多元复合物，其化学通式为MxFe304。根据复合铁氧体形成机理不同，可以将其原理分为中和法和氧化法。中和法是将二 价、三价铁盐加入待处理废水中，用碱中和形成合适的条件而直接生成尖晶型复 合铁氧体晶体。而氧化法则是将Fe2+加入到待处理的废水中，调节pH值，然后用曝气(或其 它方法)氧化形成尖晶石型复合铁氧体。具大致形成过程如下 ：Fe3+2OH-Fe(OH)2；3Fe(OH)2+0.502- FeO.FaO3+3H2。；FeOFezO3+Mn2+Fe3+Fe3+ Fei-x2+Mn2+xO4。罗超等人进

24、行了运用铁氧体沉淀法处理含钮废水的研究，对铁氧体与钻共沉淀进行了中和法和氧化法两种方法的试验研究，并探讨了主要技术参数。结果表明：Mn2+的浓度在110mL-330mL的范围内，处理的结果均能达到国家工业污水的 排放标准。Fe2+的投入量应保证其为废水中总离子量的1.14倍以上，而且由于Fe2+和Fe3+的混凝沉淀作用，测定处理后的出水 pH为6-8。处理工艺的最佳条件：使用中和法时，在pH=10,投料比为4, Mn2+的去除率 可达99.91%,出水浓度为0.094mL;使用氧化法时；常温下在投料比为12,曝气 时间为6min的条件下，Mn2+的去除率可达99.96%,出水浓度为0.049m

25、L。(4)铁屑微电解法铁碳微电解的作用机理：铁碳微电解工艺的电解材料一般采用铸铁屑和活性 炭或者焦炭，当材料浸没在废水中时，发生内部和外部两方面的电解反应。一方面铸铁中含有微量的碳化铁，碳化铁和纯铁存在明显的氧化还原电势差，这样在铸铁屑内部就形成了许多细微的原电池，纯铁作为原电池的阳极，碳化铁作为原电池的阴极；此外，铸铁屑和其周围的炭粉又形成了较大的原电池，因此利用微电解进行废水处理的过程实际上是内部和外部双重电解的过程，或者称之为存在微观和宏观的原电池反应。其电极反应如下：阳极:Fe-2e-Fe2+Eo(Fe2+/Fe)=0.144(v)Fe2+-e - Fe3+Eo(Fe/Fe2+)=0.

26、177(v)阴极：2H+2e-H 2Eo(H+/H2)=0.00(v)当有O2时：O2+4H+4e-2H2OEo(02/H2O)=1.23(v)_ 一 一 一 一 _ _ 一 一O2+2H2O+4- 4OH Eo(02/OH )=0.40(v)由上述反应的标准电极电势EM知，酸性充氧条件下电极反应的Eo最大，反 应进行得最快。用铁屑微电解法处理电解钮酸性废水时，一方面废水中分散的胶体微粒、极性分子、细小污染物受微电场的作用，向相反电荷的电极方向移动， 聚集在电极上，形成大颗粒而沉淀；另一方面电极反应不断消耗废水中的H+,使 得OH一浓度增高，当达到一定浓度时，废水中的一些重金属离子就会转化为溶

27、度 极低的金属氢氧化物而沉淀，从而达到处理含钮废水的目的。周培国等人研究了 pH值、停留时间、处理负荷、铁屑粒径、铁碳比对微电解技术处理工业废水的 影响。研究表明：一般低pH值时，因有大量的H + ,而会使反应快速地进行，但也 不是pH值越低越好，因为pH值的降低会改变产物的存在形式，如破坏反应后生 成的絮体，而产生有色的废水使处理效果变差。而pH值在中性或碱性条件下，许多实际运行表明进行得不理想或根本不反应。因此一般控制在pH值为偏酸性条件下，当然这也因根据实际废水性质而改变，pH值范围为3-6.5。停留时间还取决于进水的初始pH值进水的初始pH值低时，则停留时间可以相对取得短一点相反，进水

28、的初始pHfi高时，停留时间也因相对的长一点。停留时间还反映了铁 屑用量，停留时间长也就是说单位废水的铁屑用量大。铁屑粒径一般的粒度以 60-80目为佳。按经济因素考虑应选焦炭为最佳，具体设计参数为Fe/C(体积比)=1-1.5。喻旗等人在实验室研究的基础上，成功地将微电解技术用于湘西自治州6家电解钮厂工业废水的处理，运行中严格控制反应池的进水流量， 确保反应池中有 足够的铁屑填料。实际运行中，进水pH值一般在5-6左右，可以不加酸。出水pH 值接近中性，只需投加少量的Ca(0H)2调至pHfi为9即可收到满意效果。经湘西自 治州环境检测站对自治州6家采用该工艺处理钝化废水的电解钮厂验收监测，

29、结 果表明，废水处理后Mn的去除率均高达99%,处理后的含钮废水达到国家排放 标准。止匕外，欧阳玉祝等人采用铁屑微电解法对含钮废水的处理进行了研究。 结果 表明，铁屑用量15%、废水pH值4.0、反应时间为120min的条件下，Mn2+去除率 均可达99.7%以上，出水pHfi为6-9。该方法经电解钮厂处理运行表明 Mn2+的去除 率为 95.53%。(5)化学沉淀法一直以来，治理含重金属离子废水的方法有很多， 其中应用最广泛的是化学 沉淀法处理重金属离子废水，化学沉淀法是向水中投加化学药剂， 使之与水中溶 解性的物质发生化学反应，生成难溶化合物，然后通过沉淀或气浮加以分离的方 法称之为化学沉

30、淀法。这种方法能去除水中的钙、镁硬度以及重金属(如Hg、Zn、 Cd、Cr、pb、Mn等)和某些非金属(如AS、F等)离子。何强等人研究了化学沉淀/混凝沉淀工艺序批式处理电解钮废水，采用石灰 中和/板框压滤机加NaOlK应沉淀/混凝沉淀工艺序批式处理电解钮厂含钮废水 工程调试结果表明，当进水量为120-160m/d,进水pHJ3.555 Mn含量为 55-700mg/L、ss为200-260mL时，出水 pH为6.5-7.5、Mn含量为 0.8-1.5mL, ss为 5-16mL,出水水质可以达到污水综合排放标准(GB8978-1996)的一级标准。在石灰中和反应+NaOH反应沉淀+混凝沉淀的

31、序批式处理工艺中，严格控制反 应器的pHfi及保证足够的沉淀时间是关键因素。(6)过氧化钙沉淀法过氧化钙是重要的无机过氧化物，具有无毒、无害，能在水及潮湿空气中缓 慢分解释放氧生成氢氧化钙的特点，有效氧的体积分数高达22.2%。过氧化钙对紫外线有很强的吸收作用，具有杀菌、消毒、漂白、增氧的性能，在农业、水产 养殖、食品加工、环境保护、医疗、冶金等领域有广阔的应用前景。采用过氧化钙去除废水中重金属离子的原理如下 ：CaQ+HH Ca(OH)2+OMn2+O 一MnO2Mn2+2OHMn(OH) 2Mn4+4OHMn(OH) 4张嫦等采用过氧化钙沉淀法对工业废水中的钻离子进行处理试验研究，研究表明

32、：在室温下，废水中重金属离子的质量浓度为钮 35.58mL,废水经一次处理 后钮pH均达到国家污水一级排放标准。 最佳处理工艺条件为：过氧化钙用量0.1% 一0.2%;处理时间30min；处理温度为室温；处理过程中不调整 pH值。(7)絮凝沉淀法絮凝沉淀法处理含钮废水的原理：当pH4到一定值时，废水中会产生 Mn(OH)2(部分被氧化为Mn(0H)4)胶体微粒，胶体由于带电而在溶液中维持双电 层。胶体表面吸附层与溶液之间存在屯电势，当屯电势越高，胶体越稳定；胶体屯电势越低，稳定性越差。故降低胶体的屯电势，能破坏其稳定性而使之沉降。 废水添加混凝剂后，会压缩双电层能降低胶体的屯电势，使其脱稳快速

33、沉淀。樊玉川提出了石灰-碱式氯化铝处理电解钮的方法，并通过试验证明 pH值控 制在8.5-10的条件下可获得较好的处理效果，最佳的碱式氯化铝的投加量为 50mg/L,先加石灰搅拌5min,在加碱式氯化铝搅拌5min,沉淀时间为60-120min。 全流程试验结果表明，废水采用此方法处理后，钮由397mL下降到0.2mL。姚俊等人研究了分别利用聚合氯化物，聚合氯化物 -硅酸盐、聚合氯化物- 铁盐、聚合氯化物-有机高聚物、有机高聚物、聚合氯化物-有机高聚物-pH调节 剂等作为混凝剂处理含钮废水。研究结果表明，处理含钮工业废水的最佳pH为9.5,在pH为9.5时，聚合氯化物最佳投加量为35mL,最佳

34、的混凝剂为聚合氯化 物-有机高聚物-pH调节剂，经聚合氯化物-有机高聚物-pH调节剂处理的含钮废 水，Mn2+含量达到国家排放标准，Mn2+去除率99.76%。(8)粉煤灰法从粉煤灰的物理化学性质来看，粉煤灰去除废水中的有害物质主要是通过吸 附。由于粉煤灰的比表面积较大、表面能高，且存在着许多铝、硅等活性点，因 此，它具有较强的吸附能力，吸附包括物理吸附和化学吸附，物理吸附效果取决 于粉煤灰的多孔性及比表面积，比表面积越大，吸附效果越好。另外，由于粉煤 灰是一种多孔性松散固体集合物，孔隙率较大，因此，废水通过粉煤灰时，粉煤 灰也能过滤截留一部分悬浮物。但粉煤灰的混凝沉淀和过滤只是对吸附起补充作

35、 用，并不能替代吸附的主导地位。国内外研究表明，粉煤灰对水中吸质的吸附包 括3个连续的过程：第一、颗粒的外部扩散(膜扩散)过程；第二、孔隙扩散过程， 即扩散到吸附剂表面的吸附质向空洞的深处扩散 ；第三、吸附反应过程，吸附质 被吸附在颗粒的内表面上。江辉等人进行了含钮废水的粉煤灰处理的研究，测定了影响粉煤灰吸附特性 的几种因素：重金属离子浓度、吸附时间、粉煤灰颗粒度以及待吸附液的pH等；结果表明：在其它条件相同的情况下，随着废液M矿十浓度的增大，去除率逐渐降 低，Mn2+浓度越小，吸附率越高，这是因为粉煤灰的蜂窝状结构的吸附能力有限， 当其达到饱和时，就不能再吸附了，此时就需要及时增添粉煤灰，说

36、明低浓度 Mn2+有利于粉煤灰对它的吸附；在吸附中60min为最佳震荡时间；随着粉煤灰粒 度的减小，去除率增加；pHfi应控制在中偏碱性(pH值约为8.0最好)范围。(9)钻砂法根据溶胶粒子优先吸附和它组成相同或相近的粒子这一规则，含有MnO2的钻砂能够很好的吸附水中Mn2+0有关研究认为MnO2吸附后因使之氧化成钻的四 价氧化物沉淀下来而被滤除，与此同时， MnO2本身被还原为Mn2O3,可见MnO2 起电子交换剂的作用。具除钻机理可用下面两个步骤表示 ：(l)钻砂通过离子交换作用吸附水中的Mn2+MnO2 An+Mn2+-MnO2 Mn2+An+(An+为钻砂表面的阳离子)(2)水中溶解氧

37、在MnOS化作用下把被吸附的Mn2+氧化成为MnO2,与此同 时，MnO2起催化氧化作用，本身被还原为 Mn203o2+ 一4MnO2 Mn +2022Mn2O3 MnO2郝火凡等人进行了钻砂与活性炭处理含钮废水的对比试验的研究。研究表明:在含钮废水的处理过程中,水流速度及pH是最重要的两个影响因素。同样的处 理条件下，水的流速越小，去除效果越好。当pH值在6.5-8.5时去除效果最好。试 验表明：用天然钻砂完全可以替代活性炭来进行含钮水的处理。(10) 高岭土吸附法高岭土主要由高岭石、伊利石和石英等组成，且实验已经证明对废水中的Mn2+ 起吸收作用的主要是高岭石。高岭石是一种自然界常见的铝硅

38、酸盐粘土矿物，广泛存在于沉积物和土壤中；四面体的六方网层与 A1O2(0H)4扒面体层按1:1结合 而成的典型层状结构。纵面上，每个结构单元层间靠氢氧-氢键连接，形成层状 堆叠形态；横面上，A1O2(OH)4八面体层中的3个OH有2个被。所取代。数个类 似的结构单元层堆积形成高岭石独有的电荷性质。当高岭石与溶液接触时，通过搅拌，固、液两相发生电荷转移，从而使高岭 石晶体表面带电，此时高岭石表面表现出两种不同电荷属性的层面和端面，其层面晶体结构中的A13+、A14+易被带有较低电荷的阳离子取代，带恒定的负电荷； 其端面受溶液中pH值影响，在酸性条件下带正电，在碱性条件下带负电。在吸 附钻的实验中

39、，层面上，高岭石内部的A13+、A14+易被溶液中低电荷的Mn2+取代， 降解了部分Mn2+;在弱碱性条件下，端面带负电，也对 Mn2+有一定的吸附作用。 层面与端面的共同效应使高岭石对废水中的 Mn2+有较强的吸附能力，且吸附后的 Mn2+稳定，难以解吸，不会造成再次污染。因此，高岭石去除污水中的钮离子， 主要是吸附作用和沉淀作用。在碱性条件下，部分钮离子因沉淀而被去除，根据 碱性条件下PHS分别为8.47, 9.20, 10.93时钻的去除率，算出由于碱性环境而导 致的钻去除率只升高了 9.40%,也就是说，废水中的大部分钮离子是由于高岭石 的吸附作用而被降解，吸附作用表现为高岭石表面上的

40、层面络合吸附、阳离子交换吸附、端面上正负电荷吸引引起的静电吸附等。詹旭进行了高岭土吸附剂去除含钮废水中钻离子的实验研究， 试验表明高岭 土处理含Mn2+废水的最佳条件是控制pH值在7.5-8.5问，搅拌时间为30min ,粒度 为0.177,吸附剂与水量比为129:1,当起始的p(Mn2+)为100mL时，Mn2+的去除率 超过90%,其排放符合工业废水排放一级标准 (GB89781996)。1.3结语近几十年来，国内外的水处理专家在除铁、除钻工艺上的研究已经取得了丰 硕的成果，而这些研究成果绝大多数局限于对地下水的处理应用上。新型地表水除铁、除钻工艺的研究拓展和补充了除钻工艺技术， 将为水处

41、理工作积累起宝贵 的实践经验和理论成果，同时也将体现其应有的市场价值和社会价值。我国大多数含钮废水的处理方法只注重排水的达标，而忽视浓缩产物的回 收、利用及无害化处理，任其流失在环境中，并造成二次污染，这也是目前我国 含钮废水防治中存在的最突出、最严重的问题。一般情况下，含钮废水无论采用 何种处理方法都不能使钮分解破坏，只能转移其存在的位置和转换其物理和化学 形态。如，经絮凝沉淀后，废水中的钻离子从溶解的离子状态转移为难溶性化合 物后沉淀，从水中转移至污泥中；于是含钮废水处理后形成两种产物：一是达标的 出水，另一种是含有从废水中转移出来的大部分或全部的含钮污泥。但是随着人们对资源利用和环境保护

42、认识的日益理性化， 单纯的回收重金属和污染控制是不 够的，现在最好的发展方向是在回收钮的同时，回用原来作为“达标排放”的废 水，最大限度的利用资源，最大限度的向清洁生产的理想模式一 “零排放”靠拢, 含钮废水处理技术的研究，将以往被动的“开环式”（废弃-控制-达标-排放）的环保模式向积极的“闭环式”（废弃-回收-回用）的环保模式转换，将污染消纳于 生产之中。目前处理含钮废水的方法中,絮凝沉淀法和铁屑微电解法处理电解钮工业废 水的研究较多，技术较成熟，但处理成本高。其他技术由于还不成熟所以很难运 用到工业实际中。最常见是传统的石灰中和水解法。本次设计中采用碱化除钻法，此工艺操作简单，适合小水量的

43、污水处理站， 不仅对Mn、SS有较好的去除效果，而且工艺简单方便，经济方面可行。第二章设计任务说明设计依据(1)中华人民共和国环境保护法(2)中华人民共和国水污染防治法(3)污水综合排放标准(GB8978-1996)(4)给排水设计手册第112册(5)建筑给排水设计规范(GBJ15-88)(6)污水处理工程设计、城市污水处理设施设计计算、废水处理工艺 设计计算、水处理工程师手册、环境工程手册、水污染防治卷、 水处理构筑物设计与计算、水污染控制工程、污水处理工程设计、 城市污水处理设施设计计算相关计算例题和设计参数设计原则(1)采用碱化除钻法，经处理后出水水质达到国家规定的畜禽养殖业行业标 准，

44、并且使其对周围的水体的影响降至最低程度，以确保污水站周围的环境质量。(2)尽可能采用组合化构筑物，减少占地面积、节省工程投资。采用技术成 熟可靠、富有针对性、处理效果稳定的工艺，以保证污水处理系统长期连续运行， 出水水质稳定达标。(3)尽可能采用节能技术和高效设备，基础投资合理，运行费用低，运转方式 灵活，尽可能以较小投入取得尽可能大的收益。管理简单，操作方便，平面布置 力求紧凑、合理。(4)运行管理方便，并可根据进水水质波动，调整运行方式和参数，最大限度 发挥处理构筑物的处理能力。(5)针对本工程废水排放的实际情况，采用技术先进并成熟可靠的废水处理 技术，处理工艺尽可能考虑运行操作的灵活性，

45、 综合考虑投资和运行费用之间的 关系，争取达到最佳经济效益便于实行工艺过程的调整，提高管理水平，降低劳动 强度和人工费用。设计范围和规模设计范围本工程设计范围为含钮废水处理的全过程 （包括工艺流程的确定，构筑物的 设计计算，工艺设备及溶药罐的选型，废水处理站的平面布置）。所处理的污水来 源于磷矿采矿废水尾水。设计规模本设计的水量为1200m3/d,设计每天的运行时间为24h。设计进出水水质和基础资料设计进出水水质如表 GB8978-1996的一级标作2.4.1 ,i,如表出水水质按照2.4.2所小：表 2.4.1污水综合排放标准pHCODNH3-NSSMn(m3/d)(mg/L)(mg/L)(

46、mg/L)(mg/L)36009.520020得5035表 2.4.2pHCODNH3-NSSMn/3(m /d)(mg/L)(mg/L)(mg/L)(mg/L)360069100152.5=450m3(4)沉淀池长度LL=3.6vt=3.6 51.67=30m式中v最大设计流量时的水平流速，mm/s； 一般不大于5mm/so(5)沉淀池总宽度BB=A/L=180/30=6m(6)沉淀池座数n=B/b,取 n=1,b=6m校核:L/b=30/6=54,L/h2=30/2.5=128式中b一每座沉淀池的宽度，R!平流沉淀池的长度一般为3050m,为了保证污水在池内的均匀分布，池长 与池宽之比一般

47、取35。(7)污泥区容积VV=Qmax 86400 (C0-C1) 100 T/1000 丫 钟即=0.075 86400 (150-70) t00 2/1000 1000 (100-96)_ _ 3=25.92m3式中C0,ci沉淀池进水和出水的悬浮固体浓度，mg/l；厂污泥容重，kg/m3,含水率在95%以上时，可取1000kg/m3;p0一污泥含水率，取96%;T一两次排泥的时间问隔，d,初沉池按2d考虑。(8)污泥斗容积ViVi=h4(s1+s2+ “%)/3取 ai=3.0m,&=0.5mh4=(a1-a2)tan60/2=Vi=1/3 &17 (32+0.52+V(32 + 0.5

48、2)=7.78m3式中Si, S2一贮泥斗的上下口面积，m2。(9)污泥斗以上梯形部分污泥容积 VV2=(L1+L2) X h%/2 h4=(L+0.3-b) 001 = (30+0.3-6) 0.01 = 0.243m L1=L+0.3+0.5=30+0.8=30.8mL2=b=6mV2=(L1+L2)hT4xB/2=(30.8+6) 0243 6/2 = 26.83m3V=V 1+V2=7.78+26.83=34.61m325.92m3,符合要求 式中L1，L2一梯形上下底边长，m。(10)沉淀池总高度hh=h1+h2+h3+h4=0.3+2.5+0.5+2.413=5.713h4=h 4

49、+h4=2.17+0.243=2.413m初沉池两座一备一用。6.3二沉池(1)沉淀池表面积QmaxA =q经查资料。取 q =1.5m3/(m3 * h ),则，A = 270= 180m21.5(2)二沉池的有效水深H =Qmaxt =qt =1.5 2 =3m A(3)二沉池的污泥容积因本设计不需要污泥回流，可取最大污泥回流比R=10%,则污泥斗容积 Vs -RQmaxts =10% 270 2 -54m3第七章污水管路和阻力计算管路水力计算污水管径计算根据水处理工程师手册7.1.14 ,满流或压力流的输水管径，可按下式计式中：d=管内径，m；Q=t段流量，m3s；丫=管内流速，m/so

50、可知，如果流量已知，一般可参考中小管径(D库400mm)的流速为0.61.0m/s,大管径(DN 400mm)的流速为 1.01.8m/s。设计流量 Qmax =KsxQ=1.1x50 = 55m3/h = 15.3L/s,取管内流速 v=0.6m/s,4 553.14 0.6 3600则:= 0.18m=180mm,故可取管径为 200mm。据水处理工程师手册表7.1.4,其界限流量为1528.5L/S,符合条件。由于从中和槽到平流沉淀池，从平流沉淀池到二沉池均只有一根管道，故均 可采用管径为200mm的管道。7.1.2污泥管径计算 (1)初沉池污泥管道计算由于地势原因，沉淀池产生的污泥不能

51、顺利进入板框压滤机，所以采用压力 流将沉淀池污泥提升至板框压滤机，管子直径取 50mm,充满度为1 TOC o 1-5 h z 22上 工工口D 二 0.052官子面积 A = = = 0.002m4取污泥停留时间为1天92则1天后污泥体积为V =592M1 = 1.48m3 4将贮存1天的污泥用5min排放一 V 1.483,贝U: Q = = =0.00493m /st 5 60则污泥在管道中的流速v = Q = 0.00493 = 2.47m/s A 0.002 TOC o 1-5 h z 因流速2.4m/s1m/s,满足要求。故初沉池的污泥管道取50mm。(2)二沉池污泥管道计算二沉池

52、管道也采用压力流，管道直径取 50mm,充满度为1_ 2一一2Ay 、 一1D 0 05o管子面积 A =- =-005- = 0.002m2 44取污泥停留时间为3天 54一则1天后污泥体积为 V = x3=40.5m3 4将贮存1天的污泥用1h排放则：Q=V=0=0.011m3/st 1 3600则污泥在管道中的流速v = Q =&型=5.6m/s A 0.002因流速5.6m/s1m/s,满足要求。故二沉池的污泥管道取50mm。7.2阻力计算根据水处理工程师手册7.1.15和7.1.17,沿程水头损失hm)h1 =iL式中L-计算管段长度，m；i-每米管道的水头损失，m/m。钢管和铸铁管

53、管道的i值20.3当 v1.2m/s时，i= 0.000912 Vl3 1 +0.867d v J式中v-平均流速，m/s；d-管道的计算内径，m。中和槽进水阻力计算(1)沿程阻力管径d=300mm,管内污水流速v=0.6m/s,则20.30.62 ( 0.867、i =0.000912tt 1+ I = 0.002m0.3. 10.6 )管段长度L=10m,则沿程阻力损失hi =0.002x10 = 0.02m(2)局部阻力取局部阻力为沿程阻力的5%WJ, h1 =0.05 1Tl =0.05 0.02 = 0.001m7.2.2平流沉淀池进水阻力计算(1)沿程阻力管径d=300mm,管内污

54、水流速v=0.6m/s,则20.3i =0.000912-0617 1+08671= 0.002m 0.3 10.6 )管段长度L=20m,则沿程阻力损失h1 =0.002父20 = 0.04m(2)局部阻力取局部阻力为沿程阻力的8%则，h1 =0.08 h1 =0.08 0.04 = 0.0032m二沉池进水阻力计算(1)沿程阻力管径d=300mm,管内污水流速v=0.6m/s,则 20.30.62 ( 0.867、i =0.0009127T 1+ I = 0.002m0.31.3 10.6 )管段长度L=15m,则沿程阻力损失h1 = 0.002x15 = 0.03m(2)局部阻力取局部阻

55、力为沿程阻力的5%则，h1 =0.05 1Tl =0.05 0.03 = 0.015m平流沉淀池污泥管道阻力计算(1)沿程阻力管径d=50mm,管内污水流速v=2.4m/s,则2.42 ( 0.867 Y3i =0.0009121T 1 + I = 0.005m0.05. 2.4 )管段长度L=30m,则沿程阻力损失h1 =0.005x30 = 0.15m(2)局部阻力取局部阻力为沿程阻力的5%则，h1 -0.05 1Tl -0.05 0.15-0.008m7.2.5二沉池污泥管道阻力计算(1)沿程阻力管径d=50mm,管内污水流速v=5.6m/s,则5 nnnndn 5.62+ 0.867

56、： 八i =0.000912tv 1+ = 0.01m0.05. 5.6 )管段长度L=15m,则沿程阻力损失h1 = 0.01m 15 = 0.15m(2)局部阻力取局部阻力为沿程阻力的5%则，h1 =0.05 。=0.05 0.15 =0.0075m第八章污水处理站总体布置总体布置总平面布置原则(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、设施与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对 独立布置，并协调好与环境条件的关系。(3)构(建)筑物之间应满足交通、管道(渠)铺设、施工和运行管理方面 的要求。(4)管道(线)与渠道的平面布置，应与

57、起高程布置协调，应顺应污水处理 厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗 和运行维护。(5)协调好辅建筑物、道路、绿化与处理构(建)筑物的关系，做到方便生 产运行，保证安全畅通，美化环境。总平面布置结果第一污水处理厂的总平面布置见附图一一含钮废水处理总平面布置图。该总平面布置包括原有的1200m3/d的处理设施，第一污水处理厂总占地面积1674.4m2,远期预留土地面积325.6m2。远期预留地暂不征用，只作规划控制。厂前区布置在东北向，生产区布置在偏东向，这样能使厂前区不自爱主导风向的下风向，污水处理构筑物与原有污水处理构筑物平行布置，这样使厂区显得整齐有序。根据现状情

58、况，新建一个中和槽，两座初沉池，两座二沉池，在小型平房中 放压滤机，各构筑物整齐放置，考虑使管道布置均匀、顺畅。厂前区包括传达室、临时建筑等，该区用围墙合绿化带将之与生产区分开， 用作的绿地，一则美化污水处理厂的环境，二则使污水处理厂与北面的商业区有 一个较宽的隔离带，从而改善该区的环境条件。配电房布置在整个厂区的中间以减少线损。污水处理厂的住入口位于北面厂前区与城市道路相接处， 现有入口改为污泥 运输出口，厂区内部形成环路，产区内道路主干道宽9m,人行道宽2.0m,主干道 采用水泥路面，厂前区绿化带内人行道采用圆卵石小道。道路与建筑物之间均留出绿化带，宽度不小于3m,厂区与周围地带采用绿化

59、带隔开，使整个厂区都处在绿化带的包围之下， 厂区内空地全部用草皮绿化，并 用小品点缀其中，厂前区留有较大的绿化地带，厂前区与生产区之间采用常绿高 大的树种，如广玉兰、樟树等林带使两者分开，形成一座花园式的污水处理厂， 各项用地安排见下表。表8.1-1氧化沟法各项占地面积表（围墙内）序号项目占地面积（m2）比例（%1构筑物、建筑物1374.068.72道路及铺装地面226.011.33绿化74.43.724其他（散水、堆场、管沟等）325.616.285总面积2000.0100高程布置高程布置原则（1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外(2)

60、协调好高程布置和平面布置的关系，做到既减少占地，又有利于污水、 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与单体竖向设计，既便于正常排放，又 有利于检修排空。高程布置结果在高程布置时考虑如下主要因素：污水处理厂厂区现状地面及城市道路标 高，厂区的工程地质条件，流入河水的水位，已建工程的进出水标高。考虑到现状地面平坦，目前厂区排水状况良好，考虑将大型水池类构筑物放 置在老土上。在高度方向上，本设计优先考虑了污水的流向符合地势的要求。 使污水尽量 在流向方向上实现自流。计算水力损失时均按