含铅废水毕业设计

含铅废水毕业设计内容摘要：

物沉淀法、磷酸盐沉淀法，凝聚沉淀法等。 物理化学吸附法是利用物质具有大的表面积，通过其和铅离子之 间的物理化学作用，把铅离子富集在其表面，而除去铅的方法。 物理化学吸附法包括： KDF55 过滤法、活性炭吸附法、微孔过滤法、改性膨润土法、改性磷灰石处理法、介孔钛硅分子筛法、壳聚糖法、聚苯乙烯基离子交换纤维法、氨基膦酸树脂吸附法、氧化铁覆膜滤沙法、废 FCC催化剂法。 生物吸附法的原理于化学法相似，它是一种新兴的重金属废水处理技术，它利用廉价的生物材料对重金属进行吸附，生物吸附法包括：玉米芯吸附法、无花果曲霉法、白腐真菌菌丝球法、酵母菌法、生物膜吸附法、浮萍生物法、板蓝根药渣法等。 在处理含铅废水的初期，一般通过 化学法，例如：磷酸盐沉淀法 以 Na3PO4作沉淀剂， Na3PO4与废水中 Pb2+发生反应，形成 Pb3 (PO4) 2沉淀，磷酸铅溶度积很小 ( x 1043)，这有利于 Pb3(PO4) 2从废水中沉淀析出，化学法具有工艺简单、处理效果好等优点。 随着技术的发展，人们发现了物理化学吸附，他们发现了许多经济廉价的矿石也能吸附废水中的铅。 例如：蒙脱石、 高岭土、雪硅钙石、 磁铁矿和矾土 等。 因为它们的廉价，所以它们也被广泛的利用在实际工艺中 但是由于科技和资金的限制，这种技术暂时只用在发达国家，例如 KDF55 过滤介质， KDF 过滤介质结束在美国已有采用，但在国内难以得到，将它用在反渗透预处理工程中清除重金属离子在技术上尚不成熟。 现在人们还在努力实验期望发现更多廉价的大表面积材料用于废水 4 治理。 与此同时发展的还有生物吸附法。 它与传统的物理化学方法相比，生物吸附法以其材料来源广泛，成本低廉，吸附速度快，吸附量大，选择性高，易回收等特点，正日益引起国内外的广泛关注，尤其是处理低浓度废水所表现出的独特优势：水溶液中重金属离子浓度很低时，使用生物吸附剂去除水中重金属离子的效果明显地高于普通的离子交换剂，而且生物法通常不会造成二 次污染，省却许多后顾之忧。 但整体而言，发现具有很高吸附能力的新型经济材料和好适应性的生物，是主要的发展方向，这样不仅可以降低生产成本，开辟了第二水源，而且可以普遍推广。 此外，一些发达国家广泛应用pH 值、 ORP、液位剂等自动控制仪表，通过传感器对各个环节进行自动控制，实现自动加药、自动报警等操作，从而确保废水治理能够稳定达标排放，而由于经济限制，中国利用各种自控仪器比较有限，这对处理效果也有一定的影响。 不过中国现在应用 pH值自动控制仪和氧化还原电位值 ORP自动控制仪的单位越来越多，实践证明在运行操作上采取高 度自动化管理而产生的总体运行效果是十分稳定可靠的，这也是各个废水处理的方向。 5 第二章 工艺比选 二级处理工艺方案比选 全部工艺对比 工艺对比 表 2— 1 工艺 优点 缺点 出处 化学沉淀法 氢氧化物 原料来源广泛，价格便宜，处理方便 铅的氢氧化物具两性，废水的碱性过强可能生成氢氧化铅络离子 ( 如HPbO2 )，使沉淀物溶解而影响处理效果，该法除铅的最佳 pH 值较高且范围较窄，废水水质波动会影响处理效果 草酸铅化废水处理工艺研究 硫化物 PbS 溶解度很小，其溶度积为 x 1028，易从废水中沉淀析出，原料来源广泛，价格便宜，处理方便 沉淀物不易过滤，脱水性不好 草酸铅化废水处理工艺研究 磷酸盐 在给定温度下的不溶性铅盐中，磷酸铅溶度积最小 ( x 1043)。 其在水中的溶解度也小，有利于 Pb3 (PO4) 2从废水中沉淀析出，处理效果较好 该法处理费用较高 草酸铅化废水处理工艺研究 物理化学吸附法 KDF55过滤法 无毒、多功能、可再生过滤液体的介质，可以高效去除水中的各种重金属离子 在美国已有应用，但是在国内材料难得，技术不是很成熟 印刷电路板废水回用处理系 统的处理工艺 微孔过滤法 工艺流程具有投资省，运转费用低，操作简便，性能稳定 使用一段时间后，微孔容易堵塞，降低使用寿命，增加维护费用 沈阳蓄电池厂 改性膨润土法 吸附和交换能力强，处理废水的效果更佳，原料便宜费用少 处理后水中形成小的絮凝体，不宜沉淀，形成污泥脱水性不好 改性膨润土处理酸性含铅废水 生物吸附法 玉米芯 吸附法 玉米芯作为农业副产物，它每年的产量巨大，价格低廉，来源广泛，且本身有较好的稳定性，并且具有较好的机械强度，所以很适合做吸附剂 后续处理比较难，此法现在仅在实验室阶段 玉米芯对废水中铅的吸附研究 酵母菌法 当废水浓度较低时，铅离子的去除率明显高于其他普通交换剂，利用菌丝球吸附，方法简单，可作性强，工厂实际运行成本低 高浓度重金属废水对菌类生长具有毒杀，抑制作用，影响处理效果 酵母菌对铅离子的生物吸附研究 浮萍生物法 原料浮萍易得、生长迅速、易于回收、温度适应性好，生长和回收周期很长，铅去除效率高 浮萍生长需要在流动性不大的水体中，所以只有废水处理厂靠近流动性不大的水体时，本法才有实际意义 用浮萍生物法去除水中的铅 6 膨 润土法和化学沉淀法比选 结合上面图表和处理废水的实际情况（废水排放量 162t/d，铅浓度约为 ， pH为 2～ 3左右），可知废水的处理量不大， 对于大部分小型企业讲，资金缺乏、技术力量差，为了使本次设计对大部分铅蓄电池企业具有普遍性，我们可以选择化学沉淀法和物理化学吸附法中的 改性膨润土法来做进一步比较。 膨润土法和 化学沉淀法对比 表 2— 2 工艺 化学沉淀法 改性膨润土法 特点 比较 来源 广泛 广泛 药剂成本 便宜 便宜 渣量大小 小 大 污泥沉降性 根据具体方法（与药剂有关） 差 脱水性 根据具体方法（与药剂有关） 差 除铅效果 90％以上 ％ 改性膨润土法和化学沉淀法的基建相似，在运行方面也存在相似性，而且二者建设也存在相似处，但是因为改性膨润土法得到的污泥数量很大，不利于铅的回收，而且其污泥很难脱水，会增加处理成本，所以在考虑之后，本次设计用化学沉淀法进行二级处理。 沉淀剂选择 通过前人实验比较各种化学沉淀剂对废水中 Pb 2+的 净化效果，我们可以选择出合适的沉淀剂。 因为实验废水水质〔 pH =， p(Pb)= mg/L〕与蓄电废水水质（ pH=2～ 3， p(Pb)=）相差不大，所以我们可以通过这个实验来选择沉淀剂。 不同沉淀剂比较试验结果 表 2— 3 注：废水样〔 pH =， p(Pb)= mg/L〕 通过以上实验我们可以得出：铅化废水中不溶性铅化物和可溶性铅离子共存，采用不同沉淀剂处理该废水的铅去除率超过 90%，从除铅效果、沉淀物稳定性、沉降速率、过滤难易等诸因素考虑，序号 沉淀剂 添加原则 pH 出水 c(Pb)/(mg/L) 铅去除率 /% 备注 1 Ca(OH)2 调 pH＝ 9 过滤较慢 2 NaOH 同上 易于过滤 3 Na2S 10mg/L 不易过滤 4 Na3PO4 200 mg/L 不易过滤 5 Ca(OH)2+ Na2S 调 pH＋Na2S10mg/L 易于过滤 7 Ca(OH)2+ Na2S 组合沉淀剂效果较好，表明采用化学沉淀法处理该废 水可行。 所以本次设计中用Ca(OH)2+ Na2S为沉淀剂。 （经过计算我们得出处理后水的铅浓度 p(Pb)=，而铅的排放标准为 p(Pb)=1 mg/L，可知，所得废水符合二级排水标准）。 三级处理工艺比选 蓄电池对纯水的要求蓄电池的电解液是由 1/3质量的浓硫酸和 2/3 质量的纯水精确配制而成。 单就电解液而言，能否提高蓄电池的电性能，延长其使用寿命的关键在于电解液的品质指标是否符合要求。 电解液中硫酸品质由化工厂保证。 在专业标准 ZBK8400489《铅酸蓄电池用水》中，对蓄电池用纯水品 质的规定是很严格的：锰含量不大于 %，铁含量不大于 %，氯含量不大于%，铵含量不大于 %，残渣含量不大于 %，硝酸盐 (以Ｎ计 )含量不大于 %等。 一般所用的方法有离子交换法和反渗透法。 接下来我们进行方案比选。 离子交换法和反渗透法对比 表 2— 4 方法工艺 离子交换法 反渗透法 优点 对离子有针对性，可以高效去除水中某种特定的离子。 一 次性投资小。 处理过程节能、简单。 设备占地面积小，脱盐率和水利用率高。 每立方米同质量的纯水所需要的费用低。 对离子没有针对性，可以去除水中大部分无机盐离子。 缺点 设备庞大，基础建设投资高，运行费用高，再生时酸碱耗量大，废酸、废碱排放多，需付出一笔可观的治理资金。 由于频繁再生离子交换树脂而消耗大量的酸和碱， 操作繁杂，而 且消耗大量的酸、碱，废酸碱的排放需进行处理，即使如此，也会造成环境污染。 由于酸碱具有强腐蚀性质，对建筑物、设备均有一定的腐蚀作用，强酸碱若操作不当，会灼伤操作人员。 此法无论从安全、环保的角度都有其弱点。 自动化控制技术要求高。 反渗透膜容易被污染，给检修带来困难。 根据实际情况，我们可知：经过二级处理的水的铅的浓度已经达到排放要求，比较两种方法的优缺点，虽然反渗透法不具有选择性，但因为铅离子大小远大于无机盐离子，所以也可以去除一部分的铅离子，而离子交换法却不能有效经济地除去水中的无机盐离子，所以我们可知反渗透法出水符合所需纯水的要求，而且更加经济有效。 因此三级处 理中我们选择反渗透法。 8 具体处理流程设计 冷却废水 含铅废水 中和剂 沉淀剂 混凝剂 回流 50％ 消毒 50％深度处理 水流线 污泥线 回流线 图 21 蓄电池厂废水处理流程图 均化池 沉淀池 浓缩池 微絮凝管道 直接过滤池 清水池积水池 泵房 1 纯水罐 泵房 2 深度处理器 反应池 机械脱水 9 第三章 构筑物设计及计算 设计原则 设计依据 (1) 毕业设计任务书 (2)《污水综合排放标准》 GB89781996； (3)《室外排水设计规范》 GBJ1487（ 1997年版）； (4) 其他有关设计规范。 设计原则 (1)本方案设计保证出水达到处理要求的前提下，尽量做到节省投资，充分发挥废水处理工程的社会效益、经济效益和环境效益。 (2) 所采用的工艺 ,具有合理性又具有先进性 ,保证运行管理简便灵活。 (3)尽可能采用最新节能技术和设备，降低废水处理造价、减少运行成本。 (4)废水处理站总图布置要求紧凑合理，尽可能减少占地面积。 (5) 设计选用合适的自动化技术及 监测仪表，提高污水处理站运行管理水平。 均化池 一般说明 废水的水量和水质并不总是均匀恒定的，往往随时间变化，蓄电池废水也是这样。 水质和水量的变化使得处理设备不能在最佳的工艺条件下运行，严重时甚至使设备无法工作，为此需要设置调节池，进行水量调节和水质均化。 水量调节的特点是变水位调节，需要一定的时间，即要有足够的调节池容积。 池容的确定可根据水量历时变化图通过图解法求得，实际中多根据经验确定。 水质均化的特点是恒水位调节，主要是均化浓度，要求尽量完全混合。 混合方式有水泵循环、空气搅拌、异程 混合等。 水量调节和水质均化合建于一体的构筑物称为均化池。 主要设计参数 均化池设计主要是确定调节池的有效容积。 有效容积要求大于一个变化周期内累计的废水量。 因为本次设计没有水量水质的逐时累计变化资料，所以要根据行业经验确定池容，常用停留时间（ HRT）表示。 停留时间是均化池有效容积与处理水量的比值。 即 QVHRT 有效 一般情况下，常用停留时间是根据废水浓度和流量的变化来计算的，尤其是处理量较大的生活废水，但是因 为本工程处理里的废水为水量较小的工业废水，在没有确切废水浓度和流量的变化数据时，一般情况下可。