环境工程含锰废水处理毕业设计(编辑修改稿)

环境工程含锰废水处理毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

、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。 江辉等人进行了含锰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；pH值应控制在中偏碱性()范围。 (9) 锰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的锰砂能够很好的吸附水中Mn2+。 有关研究认为MnO2吸附后因使之氧化成锰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。 其除锰机理可用下面两个步骤表示:(l)锰砂通过离子交换作用吸附水中的Mn2+MnO2An++Mn2+→MnO2Mn2+An+ (An+为锰砂表面的阳离子)(2)水中溶解氧在MnO2催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Mn203。 4MnO2Mn2++202→2Mn2O3MnO2郝火凡等人进行了锰砂与活性炭处理含锰废水的对比试验的研究。 研究表明:在含锰废水的处理过程中，水流速度及pH值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。 试验表明:用天然锰砂完全可以替代活性炭来进行含锰水的处理。 (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〔AlO2(0H)4扒面体层按1:l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，[AlO2(OH)4]八面体层中的3个OH有2个被O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。 在吸附锰的实验中，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锰离子，主要是吸附作用和沉淀作用。 在碱性条件下，部分锰离子因沉淀而被去除，，%，也就是说，废水中的大部分锰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锰废水中锰离子的实验研究，试验表明高岭土处理含Mn2+，搅拌时间为30min，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》(GB8978一1996)。 近几十年来，国内外的水处理专家在除铁、除锰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、除锰工艺的研究拓展和补充了除锰工艺技术，将为水处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。 我国大多数含锰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，这也是目前我国含锰废水防治中存在的最突出、最严重的问题。 一般情况下，含锰废水无论采用何种处理方法都不能使锰分解破坏，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，废水中的锰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。 于是含锰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锰污泥。 但是随着人们对资源利用和环境保护认识的日益理性化，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锰的同时，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，含锰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。 目前处理含锰废水的方法中，絮凝沉淀法和铁屑微电解法处理电解锰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锰法，此工艺操作简单，适合小水量的污水处理站，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》 (GB89781996)(4) 《给排水设计手册》第1～12册(5) 《建筑给排水设计规范》(GBJ1588)(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）采用碱化除锰法，经处理后出水水质达到国家规定的畜禽养殖业行业标准，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，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锰废水处理的全过程(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，出水水质按照《污水综合排放标准——GB89781996》的一级标准，：水量（m3/d）pHCOD（mg/L）NH3N（mg/L）SS（mg/L）Mn（mg/L）3600≤200≤20≤150≤35水量（m3/d）pHCOD（mg/L）NH3N（mg/L）SS（mg/L）Mn（mg/L）36006~9≤100≤15≤70≤第三章 石灰乳的制备与投加 石灰乳的配制原则石灰要具有高纯度（指活性CaO的含量要高）、高活性、高细度以便加速反应的进行，缩小反应设备的容积，防止设备与系统堵塞。 良好的消化是制取高质量石灰的重要环节。 高纯度的生石灰，只有在接近水的沸点温度下（同时在激烈的搅拌和均匀准确的水量控制下）消化，才可得到十分细腻的熟石灰。 石灰的表面积是加速溶解、反应、提高利用率的重要指标，其粒度越小，表面积越大。 故本设计采用生石灰粉末直接制备石灰乳。 生石灰与水混合的反应产生、离子并形成氢氧化钙的过饱和溶液，水化反应时产生的蒸汽把水加热至90～100℃，然后再用这些热水将生石灰熟化成30%左右的熟石灰料浆，最后稀释到5%左右的石灰乳液。 石灰乳的搅拌生石灰粉制备的石灰乳由于分散性较高，具有自发凝聚、结块的趋势，在贮存过程中必须不断搅拌，使之保持悬浮状。 φ1000密封式机械搅拌溶液槽采用φ1000密封式机械搅拌溶液槽（179。 ；，转速为1000r/min） 石灰乳的计量本设计采用湿法计量，湿法计量流程：粉仓→螺旋给料机→消化器→配稀浆槽→计量泵。 采用变频调速螺旋给料器和计量泵计量，如图32 带有生石灰装置的湿法计量系统1生石灰储存箱；2变频调速螺旋给料器；3熟化器；4石灰乳搅拌箱；5计量泵；6软化反应装置 石灰乳的投加 石灰乳浓度计算采用计量泵时，石灰乳液浓度不能超过4%，故石灰乳液的浓度取4%。 1L石灰乳液中，设计pH=10。 原水pH=,设1L废水的投加量为X，则解得L所以石灰乳的投加比例为1:投加量= 投加方式由于投加量很小，不能使用水射器投加，故采用管道于混合池周边投加。 计量泵的选型，故选型柱塞计量泵，型号流量（L/h）排出压力（MPa）泵速（次/min）电动机功率（kW）进、出口直径（mm）重量（kg）—30520第四章 混凝剂的溶解与投加 投加量的计算设计流量。 根据原水水质及水温，参考有关污水处理厂的经验，选择絮凝剂聚合氯化铝（PAC），采用计量泵湿式投加，聚合氯化铝含量ω=5%。