电镀废水工艺设计

电镀废水工艺设计

2100 m3/d

设

计

方

案

书

组员：陈择行龚浩贤梁泽峰温健龙肖桂熔

摘要

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。

电镀废水处理设备由调节池、还原沉淀池、pH调节池、生物接触氧化池、二沉池、带式压滤机、清水池、砂滤器等组成。

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，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。

本方案是电镀污水厂处理工艺设计方案模型制作。污水厂流量为2100m3/d，其中含Cr6+废水为100 m3/d，综合废水含有铜、锌等金属离子。考虑到经济效益的问题，综合各种处理方法的优点，我们找到了一套可行的处理方法：在进行预处理后，去除重金属离子后，再用生物接触氧化工艺进行对现电镀废水的治理。

关键词：含铬废水生物接触氧化工艺砂滤器重金属离子

目录

摘要.............................................................. I 第1章工程概况. (1)

1.1引言 (1)

第2章设计依据及原则 (1)

2.1设计依据 (1)

2.2设计原则 (1)

第3章设计目标 (2)

3.1设计规模 (2)

3.2进水水质 (2)

3.3出水水质 (2)

第4章工艺选择与确定 (3)

4.1电镀废水处理工艺论述 (3)

4.1.1化学法 (3)

4.1.2化学沉淀法 (3)

4.1.3离子交换法 (3)

4.1.4电解法 (4)

4.1.5生化法 (4)

4.2水质分析及现有工艺概述 (5)

4.3工艺确定 (6)

4.4工艺流程图 (8)

4.5工艺流程说明 (9)

第5章工艺选择与确定 (9)

5.1工艺设计参数 (9)

5.1.1含铬废水 (9)

5.1.2综合废水 (13)

5.1.3加药装置 (24)

5.1.4 药品制备系统 (25)

5.1.5 污泥脱水系统 (25)

5.1.6 压缩空气系统 (25)

5.1.7仪器、仪表 (26)

第6章主要构筑物及设备材料表 (26)

6.1主要构筑物表 (26)

6.2主要设备材料表 (27)

第7章运行成本分析 (29)

7.1电耗 (29)

7.2总运行费用 (30)

7.3经济效益分析 (30)

第8章社会效益分析 (30)

8.1削减污染物情况 (30)

8.2符合政策法规情况 (31)

8.3回用目标的实现 (31)

第9章总平面布置 (31)

第10 工程投资分析 (31)

10.1土建投资一览表 (31)

10.2设备及材料投资一览表 (33)

10.3其他费用一览表 (34)

10.4工程投资合理性分析 (34)

第11章项目实施计划 (35)

11.1废水处理项目实施计划可分如下阶段 (35)

11.2 工程计划安排和要求 (35)

参考文献 (36)

谢辞 (36)

设计小结 (37)

附录：设计图纸 (37)

污水处理工程平面布置图 (37)

污水处理工艺流程图 (37)

第1章工程概况

1.1引言

铬是常见的重金属元素，广泛用于冶金、化工、电镀等工业中，同时也产生了大量的含铬废水，最终排入水体。

铬化合物浓度过高时会有毒性，其毒性与化学价态和用量有关，二价铬一般被认为是无毒的，而铬主要以六价和三价两种形态存在，六价铬更容易被人体吸收，六价铬对人体皮肤有刺激和过敏作用。六价铬经过切口和擦伤处进入皮肤，会因腐蚀作用而引起铬溃疡，六价铬对呼吸系统的损害也很大。

电镀中铬主要以六价铬的形态存在，对我们的环境污染很严重，为发展经济，保护环境，需要将生产废水进行集中处理后才能达标排放。

受建设单位委托，我们在综合比较分析国内外电镀废水治理情况的基础上，结合我们在类似企业废水处理过程中的实际经验，采用成熟的化学法处理电镀废水工艺，供专家和领导审查决策。

第2章设计依据及原则

2.1设计依据

《中华人民共和国环境保护法》；

《中华人民共和国水污染防治法》；

《电镀污染排放标准》（水污染物特别排放限值）（GB21900—2008）；

《建设项目环境保护管理条例》（1998年11月29日）；

《室外排水设计规范》（GB50014—2006）；

《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）；

《泵站设计规范》（GB/T50265-97）；

《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）；

《城市排水工程规划规范》（GB50318—2000）；

《污水再生利用设计规范》(GB50335-2002)；

《生物接触氧化法污水处理工程技术规范》（HJ2009-2011）

厂方提供的有关资料。

2.2设计原则

（1）严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家有关规定和甲方的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准。

（2）本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果。

（3）在总图布置方面，充分利用现有条件，因地制宜，少占用地；同时保证使污水处理设施与周围环境协调一致，不会影响环境美观。

（4）选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。同时也要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。

⑸废水处理工程中的设备选用国内先进节能优质产品，确保工程质量。

第3章设计目标

3.1设计规模

根据业主提供的有关废水水量及污染物浓度资料数据，设计时取考虑废水处理系统每天运行24小时，则每天的处理综合废水20003

m、含铬废水1003

m，共处理21003

m。

3.2进水水质

综合废水水量2000d

m/3，含铬废水水量100 d

m/3

废水来自某电镀厂

设计进水水质参数

表一综合废水进水水质参数

项目COD （mg/L）Zn2+ (mg/L) Cu2+ (mg/L) SS(mg/L)

浓度范围200~250 30~70 20~40 50~100 含铬废水中Cr6+浓度范围为，20mg/L~60mg/L，pH为2~3.

3.3出水水质

废水排放标准

2013年4月10日项目环评获得批复，项目不是建在需要特别保护措施的地区，经处理后废水执行《电镀废水排放标准》（GB 21900—2008）。

表二电镀废水排放标准单位：mg/L, pH除外

项目pH 总Cr COD Cr Cr6+总Zn2+总铜SS(mg/L

)

排放

限值

6~9 <1.0 80 <0.2 <1.5 0.5 50

第4章工艺选择与确定

4.1电镀废水处理工艺论述

4.1.1化学法

化学法是借氧化还原反应或中和沉淀反应将有毒、有害的物质分解为无毒、无害的物质或将重金属经沉淀和浮上法从废水中除去。主要有以下几种：1）还原沉淀法在电镀废水治理中最典型也最主要的是对含铬废水的治理。其方

法就是在废水中加入FeSO

4，NaHSO

3

，Na

2

SO

3

，SO

2

或铁粉等使Cr6+还原成Cr3+，然后再加

入NaOH 或石灰乳沉淀分离。该法优点是设备简单，投资少处理量大，但要防止沉渣污泥造成二次污染。

2）化学气浮法的原理是利用压力容器工作水骤然减压释放的大量微气泡，与加药混合后产生的凝聚状物黏附在一起，使其比重小于水而浮到水面上成为浮渣排除，从而使废水得到净化。

4.1.2化学沉淀法

化学沉淀法技术成熟、操作管理简单，可同时去除电镀废水中的多种金属离子,是电镀废水处理中较常用、经济的方法，如氢氧化物沉淀法、钡盐沉淀法等。

1)氢氧化物沉淀法

氢氧化物沉淀法是在电镀废水中投加碱性沉淀剂，使废水中的重金属生成不溶于水的氢氧化物沉淀，继而分离去除。该工艺的优点是所采用的沉淀剂石灰、碳酸钠等，来源广、价格低，其缺点是出水pH值偏高，易导致生成的沉淀再溶解，因此要严格控制pH值，分段沉淀.对于有可能和重金属形成络合物的阴离子则需预先去除。

2)钡盐沉淀法

钡盐沉淀法处理的主要对象是六价铬，投加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等.利用所投加的固相钡盐与废水中的铬酸接触反应，生成溶度积比所加钡盐的溶度积小的铬酸钡，从而去除废水中的六价铬。

3)铁氧体法

铁氧体法则对单一金属离子及含多种金属离子的混合电镀废水的处理,均取得了良好效果.此法利用过量的FeSO

4

作为还原剂，在一定酸度下使废水中的多种金属离子形成铁氧体晶粒沉淀析出，使废水得到净化。此法的优点是硫酸亚铁货源广、设备简单、处理量大且净化效果好.但产泥量大，技术条件较难控制，处理成本较高。

4.1.3离子交换法

离子交换法中最常用的交换剂是离子交换树脂，柱子饱和后可用酸碱再生后反复使用。对于含氰废水，可先将自由氰离子变成金属离子的络离子，然后使废水通过阳离子和阴离子交换树脂的混合柱，用无机酸使之再生，再生液用碱中和。此法是实现

电镀含铬废水强制性闭路循环的有效手段之一。

4.1.4电解法

电解法是利用电解作用本身处理或回收重金属，也有利用电解产生的金属氢氧化物的凝聚作用。主要缺点是消耗电力和铁材，污泥也多，目前已较少采用，但由于回收纯度高，用于收贵重金属还是不错的。

4.1.5生化法

微生物法治理电镀废水是利用微生物功能菌将电镀废水中的金属离子通过还原、吸附、絮凝、包藏、络合和螯合作用，将废水中的重金属离子富集于功能菌的表面而达到去除废水中的重金属离子.功能菌在培菌池中通过加入专用生长剂使其不断生长繁殖，保障连续大规模用菌需求.功能菌的菌液与电镀废水混合发生作用，将废水中的重金属离子被菌体吸咐沉淀去除.在富集回收重金属离子的同时，功能菌对PH的缓冲作用，使治理后的PH值始终保持在6-9之间.由于微生物的生长易控制，生长繁殖速度快，其生长所需营养成本低、用量少，决定了运行费用低。

微生物法治理电镀废水是一项新技术，现仍在发展中，在发展过程中，此处理效果将会越来越好。微生物法和传统的化学法、电解法、离子交换法相比，微生物处理电镀废水有十分优越的经济和社会效益。

1)投资成本低

在严格达标情况下，由于微生物法工艺流程简单，土建工程量少，设备设施简单可靠，因此较传统法投资成本低。

2)运行成本低

由于功能菌生长易被控制，生长速度快，其生长使用的营养物质价格低廉，又可用处理后的废水培菌。因此微生物功能菌成本低，因其工艺流程简单，运作快捷，所用电力只相当于将废水泵排，又因为控制容易，所用人员极少，素质也要求不高（电镀废水处理系统一人即可操作）.因此处理电镀废水的综合成本只要几角钱，相当于化学法处理成本的五分之一至十分之一。

3)泥渣量少，无二次污染，设备动作周期长。

微生物功能菌将电镀废水中的重金属离子通过吸附、絮凝、包藏、合的络合作用形成的粒状沉降物，其渣量只相当于重金属离子重量的2-5倍，日处理100M3设施每天才有几公斤污泥.因此设备可长其运转，由于污泥中重金属离子浓度高，将集中的污泥进行处理，能将重金属回收成化工原料，经提取后的污泥，其重金属的残存量均达到国家农用污泥标准，从而避免二次污染.

4)设备寿命长，以受污染的外部环境有治理作用。

由于功能菌对PH值的缓冲作用，其核心设备较长期运作在中性环境中，其设备寿命是化学法长期在酸、碱环境中工作设备寿命的十几倍。

经微生物处理后达标的水中仍会残留一小部分功能菌（经国家检测表明SR功能菌无毒、不致病、无致敏性、对植物、动物的生物和遗传无不利影响），对受污染的沟渠、河道中的重金属离子仍有吸附作用。因此，从长远看来对受污染的环境将有治理改善作用。

4.2水质分析及现有工艺概述

根据设计进出水质参数得知

项目COD （mg/L）Zn2+ (mg/L) Cu2+ (mg/L) SS(mg/L) 浓度范围200~250 30~70 20~40 50~100

项目pH 总Cr COD Cr Cr6+总Zn2+总铜SS(mg/L

)

排放

限值

6~9 <1.0 80 <0.2 <1.5 0.5 50

污水处理工艺的选择是污水处理厂建设的关键，处理工艺选择是否得当，不仅影响污水的处理效果，而且还影响整个工程的建设投资、占地面积大小、工艺运行的可靠程度、运行费用的高低、管理操作的复杂程度等。因此，必须根据项目具体的进水水质水量状况、用地限制、运行控制要求、排放标准等来选择合适的处理工艺，使工程满足用户的需要。

综合国内外有关资料，目前应用最为广泛的生活污水处理工艺是活性污泥法和生物膜法。而生物膜法一般适用于小型污水处理。

生物膜法具有以下优点：

1)微生物多样化，生物的食物链长，有利于提高污水处理效果和单位面积的处理负荷；

2)优势菌群分段运行，有利于提高微生物对有机污染物的降解效率和增加难降解污染物的去除率，提高脱氮除磷效果；

3)对水质、水量变动有较强的适应性，耐冲击负荷力增强；

4)污泥沉降性能好，易于固液分离，剩余污泥产量少，降低了污泥处理费用，进而降低投资费用

5)适合低浓度污水的处理；

6)易于维护，运行管理方便，耗能低。

生物膜法不外乎生物滤池、生物转盘、好氧生物流化床、生物接触氧化法四种类型。

1）生物滤池出水水质好，有较好的硝化作用，生物膜的生长占主导地位，呈现出周期性生长-老化-脱落过程，易堵塞，出水水质波动较大，环境条件差，已较少使用。

2）生物转盘当处理废水量过大时，氧化槽的有效水深有限，占地面积较大等因素限制，使生物转盘法仅适用于中小型废水排放量的废水处理工程，最好将生物转盘建于室内。

3）好氧生物流化床小粒径载体提供微生物生长的巨大表面积，容积负荷高；流态化强化了传质，氧利用率高，能耗降低；占地面积小；抗冲击负荷强，不存在污泥膨胀，污泥量小；管理较其他生物膜法复杂。

4）生物接触氧化法

a：填料比表面积大，提供了巨大的生物栖息空间，使大量的生物得以附着生长，可形成稳定性较好的高密度生态体系，挂膜周期相对缩短，在处理相同水量的情况下，水力停留时间短，所需设备体积小，场地占用面积小。生物接触氧化法的比表面积要高于生物滤池、生物转盘，低于生物流化床，但它不存在生物流化床运行时能耗高、

操作较为复杂的缺点，并由于它的流速相对低，更容易使微生物在填料表面附着生长。

b:污泥浓度高，系统耐冲击负荷能力强。一般情况下，生物接触氧化法的容积负荷为3～10/kg(m3·d)，是普通活性污泥法的3～5倍，COD去除率为传统生物法的2～3倍。

c:污泥产量少。在操作过程中一般不会产生污泥膨胀，不需要污泥回流装置。

d:氧利用率高，动力消耗低。生物接触氧化法对氧的利用率比活性污泥法高3—8倍，动力消耗比活性污泥法减少20％～3O％。

e:操作简单，维护方便，可间歇运行，运行费用低，综合能耗低。

该法在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法，具有高容积负荷，无需回流污泥，不产生污泥膨胀，对水质、水量骤变有较强的适应力等优势。

4.3工艺确定

生物接触氧化工艺

1.生物接触氧化工艺工作原理

生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，生物接触氧化法净化废水的基本原理与一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，废水得到净化,即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用,将废水中的有机物氧化分解,达到净化目的。

2.接触氧化工艺优点

池内加设适宜形状和比表面积较大的生物膜载体填料，这样在填料表面形成生物膜，由于内部的缺氧环境势必形成生物膜内层供氧不足甚至处于厌氧状态，这样在生物膜中形成了由厌氧菌、兼性菌和好氧菌以及原生动物和后生动物形成的长食物链的生物群落，能有效地将不能好氧生物降解的COD部分厌氧降解为可生化的有机物。

该工艺的特点是填料的比表面积大，生物量高，充氧条件好，生物活性高，而且不需污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理方便。具有运行稳定，处理效果好，操作管理简单，承受冲击负荷能力强，投资少，运行费用低的特点。

3.接触氧化工艺缺点

由于池内填充了大量的生物膜载体填料，填料上下两端多数用网格状支架固定，当填料下部的曝气系统发生故障时，维修工作将十分麻烦。填料易老化，一般4~6年需更换一次。由于前端物化处理后废水中SS含量较低，生物膜固着的载体较少，导致生物膜比重较小，极易造成脱膜，挂膜不稳定。脱落的生物膜和絮状污泥在二沉池沉淀效果较差，易导致出水SS超标。

4.生物接触氧化处理效果的影响因素

1）填料

填料是微生物的载体，填料的选择决定了反应器内可供生物膜生长的比表面积的大小和生物膜量的大小。在一定的水力负荷和曝气强度下，又决定了反应器内传质条件和氧的利用率，从而对工艺运行效果影响很大。

2）水温

水温以两种形式对生物接触氧化工艺产生影响：一是影响生物酶的催化反应速率，二是影响污染物质向微生物细胞扩散的速率。生物接触氧化中水温的适宜范围在