含氰高浓度有机废水毕业设计设计说明书.doc
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1、1 总论1.1化工废水的产生化工废水都是在化工生产过程中产生的,重要来源于两部分:化工生产的原料和产品或副产品在生产、包装、运送、堆放的过程中因一部分物料流失又经雨水或用水冲刷而产生的废水;高温冷却水的排放废水。在化工废水中,高浓度有机废水占有很大的比例。在防治污染的过程中,必须集中力量从净化与根除污染源人手,治理污染,保护环境1。化工公司生产中所产生的废水重要污染物见表1。表1 化工公司生产废水重要污染物2名称污染源苯酚、苯炼焦、合成苯酚、化肥、农药生产的废水二甲苯石油炼制、焦化、农药、塑料生产废水苯胺染料、塑料、医药、合成橡胶、离子互换树脂生产废水氰化物塑料、电镀、使用氰基化合物的生产工艺
2、所排废水氢氰酸有机玻璃、丙烯腈、炼焦、煤气、电解银等生产废水氨氮硝酸铵、尿素、合成氨等化肥生产过程所排废水砷硫酸、化肥、农药、医院生产及砷矿石解决所有废水铬颜料、铬盐、催化剂生产废水铅颜料及四乙基铅生产废水镉农药、催化剂生产废水铜以铜及铜的化合物为原料的产品生产废水锌颜料、油漆生产与防腐工艺所排废水镍镍化合物的生产废水磷黄磷、赤磷、磷肥生产工业废水硫酸硫酸生产、化肥厂、石油化工厂等所排废水硝酸运用硝酸生产其它产品的工厂、硝酸厂、氮肥厂等生产废水1.2化工废水的危害化工厂一般多集中于江、河、湖、海附近,生产废水大多就近排人水域,因此对水域的污染极为严重,其危害重要有以下两方面:对人体的健康的影响
3、,水体受化学有毒物污染后,通过饮水或食物链,便可引起人的急慢性中毒;某些有致癌作用的化学物质,如砷、铬、镍、铰、苯胺、苯并(a)花和其他多环芳烃、卤代烃污染水体后,可以在悬浮物、底泥和水生生物体内蓄积。长期饮用含这些物质的水或食用体内蓄积有这类物质的生物,就也许诱发癌症。对水生生物的影响:化工废水特别是石油化工生产废水,具有各种有机酸、醇和环氧化物等,其特点是生化需氧量和化学需氧量都较高。这种废水一经排人水体,就会在水中进一步氧化分解,从而消耗水中的大量溶解氧,直接威胁水生生物的生存。此外,当水体的pH不稳,营养化物质(N,P)过多,水温较高,油污染等对水生生物也有极大的危害3,4。1.3化工
4、废水的解决现状1.3.1物理解决法即通过物理作用,分离、回收污水中呈悬浮状态的污染物质,在废水解决过程中不改变污染物的化学性质,常用的解决方法有筛滤截留法、重力分离法、离心分离法和其他方法5。(1)筛滤截留重要分截留和过滤两个工艺阶段,是以具有孔粒状粒料层截留水中杂质,重要是减少水中的悬浮物。典型设备有格栅、筛网、滤池、微滤机等。(2)重力分离法运用水中悬浮颗粒的可沉淀性能,在重力场的作用下自然沉降作用,以达成固液分离的一种过程。重要设备有沉淀池、沉砂池、隔油池和上浮池(涉及气浮和浮选)。(3)离心分离法重要运用离心力达成固液分离的目的。重要设备有水旋分离式和离心分离机。(4)此外,还可以采用
5、破碎机和聚合调节等方法进行物理解决,物理解决基本应用于预解决和前期解决。1.3.2化学解决法化学解决法是通过化学反映和传质作用来分离、回收污水中溶解、胶体状态的污染物质,或将其转化为无害物质。重要化学法有加药法、电解法和传质法(物理化学法)6,7。(1)加药法就是添加各种药剂使是达成解决废水的目的。其中包含混凝法、中和法、氧化还原法、化学沉淀法和消毒法。混凝法是通过投加化学药剂产生的凝聚和絮凝作用,使胶体脱稳形成沉淀而去除;中和法重要是加入酸碱试剂使废水达成后期解决的规定;氧化还原法用于预解决中,可适当降解废水中高含量的有机物质,消毒法则用于解决后期,可杀灭一些细菌和有毒物质。(2)电解法就是
6、借助电流来进行化学反映的过程。在电解槽中通入一定电压的直流电,让废水通过电解槽,使废水中的电解质的阴离子转向阳极,并在阳极失去电子而被氧化,阳离子移向阴极,并在阴极得到电子而被还原。电解法重要用于解决电镀废水的金属离子和氰等。(3)传质法涉及吸附法、离子互换法、膜分离法(又涉及电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤等)、萃取法、吹脱法和汽提法。吸附法就是运用过孔性的固体物质,使废水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而出去的方法;离子互换法重要运用离子互换剂对水中存在的有害离子(涉及有机的和无机的)进行互换去除的方法,离子互换是特殊的吸附过程,在多方面与吸附类似;膜技术是近30年来的一项高新技术,已经
7、在众多领域发挥了重要作用,它是运用一种特殊的半透膜将溶液隔开,使溶液中的某种溶质或溶剂渗透出来,从而达成分离溶质的目的;萃取法是运用与水不像溶解或很少溶解的特定溶剂同废水充足混合接触,使溶于废水中的某些污染物质重新进行分派而转入溶剂,然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离,从而达成净化和回收有用物质的目的;气提和吹脱都属于液相向气相传质的过程,事实上就是吸取的逆过程解析。1.3.3生物解决法此法是通过水微生物的代谢作用,使污水中呈溶解状态、胶体状态及某些不溶解的有机甚至无机污染物质转化为稳定、无害的物质,从而使污水得到净化。常见的有活性污泥法、SBR法、接触氧化工艺、升流厌氧污泥床法等。用生化法
8、解决废水具有运营成本低,操作管理简朴,但占地大,且由于微生物对营养物质、pH值、温度等条件有一定规定,难以适应化工废水水质变化大、成分复杂、毒性高、难降解的特点,对色度和COD的去除率低,单纯用生化法治理化工废水达标工作难度大8。1.4化工废水解决的发展趋势近年来各种高级氧化技术如紫外光催化氧化技术、超临界水氧化和湿法氧化技术、电子束和等离子体技术、超声降解技术等在有毒难降解有机废水解决方而有大量的研究工作报道。对特种有机废水具有高效降解作用的优势微生物菌种培养选育、固定化微生物等生物技术的应用,给传统的新型水解决材料,涉及膜材料、纳米催化剂、高活性污泥法等生物水解决技术带来了新的活力9。2
9、废水解决工艺的拟定与论证2.1工艺选择的依据和原理2.1.1设计参数及依据(1)工程概况*市某化工有限公司现有职工100人,年工作300天。该公司以生产氰乙酸甲脂医药中间体为主,其产生的废水成分复杂,有机物浓度高,废水中具有少量的氰化物。(2)设计废水参数(见表2)表2 设计废水进水参数解决水量Qd、QhCODcrBOD5SS总CNpHQd=100T/d,Qh=10T/h4000mg/L500mg/L300mg/L80mg/L45(3)出水参数(见表3)废水经解决后,排水水质应执行污水综合排放标准(GB8978-1996)表中一级标准表3 设计废水出水参数CODcrBOD5SS总CNpH100
10、mg/L20 mg/L70 mg/L0.5 mg/L69(4)设计依据污水综合排放标准(GB8978-1996)给水排水设计规范给水排水工程结构设计规范(GBJ69-84)给水排水构筑物施工及验收规范(GBJ93-96)混凝土结构设计规范(GBJ10-89)2.1.2设计内容自废水解决站格栅井进水口起,至废水解决站计量渠排水口为止,涉及废水解决站界区内解决工艺、土建工程、管道工程、设备及安装工程、电气工程。动力线从废水解决站配电柜开始。不涉及调节池前的污水收集系统以及解决设施后排水系统。2.1.3设计规定解决工艺先进成熟,在拟定解决工艺方案时必须有可行性论证,每一解决工序段的出水指标要有明确的
11、分析和说明;所选择的解决工艺运营可靠,出水稳定达标。设备选型合理,要有比较方案说明;操作简朴,运营稳定,便于维修及管理。在保证解决效果的前提下,尽量减少建设投资和运营费用。废水解决站设施布局合理,整齐美观,体现绿色环保设计的特点。2.1.4工艺拟定(1)水质分析废水来源、成分分析本设计的废水来源于氰乙酸甲脂医药中间体的生产废水,氰乙酸甲脂的生产工艺流程如图1:图1氰乙酸甲脂生产流程图原理:氯乙酸先与甲醇酯化,再与氰化钠反映生成氰乙酸甲酯。反映方程式如下: () ()可以看出,废水性质属于化工行业废水,成分复杂,有机浓度高,废水中具有有毒物质氰化物,氰化物重要以、等无机氰化物存在,也有少数的有机
12、氰化物存在,如不及时解决对人体和牲畜、植物都有很大的危害10。有机污染物可降解性能分析11 生物活力的强弱可以直接体现该生物对有机污染物转化能力的大小,即生物活力指标可以表达有机污染物的生物降解性能。 有机污染物的生物降解性能评价重要有两种:一是比较COD去除率做性能评价见表4:表4 COD去除率做性能评价12COD去除率生物降解性COD去除率生物降解性10%不可生物降解性50%70%可生物降解性20%50%难生物降解性80%易生物降解性二是与比值做性能评价,见表5:表5 B/C性能评价生物降解性生物降解性0.1不可生物降解性0.30.6可生物降解性0.10.3难生物降解性0.6易生物降解性按
13、表6等级划分目前国内部分工业污水的可生物降解性表6 国内部分工业污水的可生物降解性比较12有机污水名称评价注释食品工业污水啤酒废水糖厂废水味精厂污水香料厂废水油脂废水0.50.80.250.30.050.40.54可易难不可可北京某啤酒厂广西某糖厂河南某味精厂山东滕州某厂陕西某油脂厂染料及印染废水染料中间体污水直接染料、活性染料混合污水洗漂废水硫化染料废水0.250.2670.310.16难难可难天津某厂广州某漂染厂广东增城某厂山东青岛某厂制药工业废水青霉素生产废水青霉素生产废水金霉素、庆大霉素混合废水乙酰螺旋霉素废水氟喹诺酮、抗生素混合废水三环唑废水氯苯农药废水对硝基苯氯废水0.50.560
14、.400.20.30.40.150.030.05可可可难可难不可不可山东济宁某厂河北石家庄某厂浙江某厂苏州某制药厂浙江某农药厂浙江某农药厂扬州某农药厂扬州某农药厂造纸工业废水麦秸造纸黑液造纸中段废水0.030.32不可可河北某制造纸厂山东某造纸厂皮革工业废水制革废水0.450.5可河北某制革厂化工工业废水苦味酸废水0.10.2难ATC废水2-氨基噻唑啉 4-羧酸工业磺胺废水纤维消化脂废水0.260.010.3难不可可天津某厂重庆某厂四川某厂丙烯酸及苯系物脂类废水对氟硝基苯废水赖氨酸废水聚酯纤维废水0.40.500.30.460.330.42可不可可可吉林某化工厂泉州某厂台湾某厂其他工业废水皂素
15、废水钢厂焦化废水橡胶废水顺丁橡胶废水丁苯橡胶废水0.620.170.30.750.90.350.34易难易可可河北定州某厂云南某地制胶废水本设计中废水属于医药、染料中间体化工生产废水,根据已给废水设计参数,=0.125属于难生物降解类废水,且COD浓度较高,普通工艺很难一次性去除。含氰废水毒性分析多数无机氰化物属剧毒、高毒物质,很少量的氰化物就会使人、畜在很短的时间内中毒死亡,还会导致农作物减产。毒性分级见表7。表7 氰化物毒性分级13毒性介绍剧毒高毒中档毒性低毒微毒大鼠一次经口的/()1000根据本次设计中氰化物排放浓度(80mg/L),氰化物重要成分(、等无机氰化物),此类废水属剧毒类,应
16、一方面对其破氰解决。(2)解决总方案的拟定 此废水属于化学工业行业废水的生产工艺废水,难生物降解且具有有毒物质氰化物,废水中有机物浓度高,进水达成4000,现有化工行业废水解决普遍采用生化法,而生化法有好氧和厌氧两种解决方式。根据本次废水水质和设计规定,采用厌氧解决为主的方法,厌氧生物解决与好氧生物解决工艺相比有如下优点:应用范围广。好氧法一般只合用于低浓度有机废水,对高浓度有机废水需用大量稀释水稀释后才干进行解决,而厌氧法不仅可用于高浓度有机废水的解决,也可用于低浓度有机废水的解决。有些有机物对好氧微生物来说是难降解的,但对厌氧微生物来说是可以降解的。有机负荷率高。好氧法的容积负荷为0.71
17、.2kg,0.71.2kg,而厌氧法的容积负荷为1060kg,4.57kg。动力能耗低。好氧法维持池中溶解氧0.53mg/L,去除每1kg需耗能0.71.3或除去每1kg需耗能1.22.5,而厌氧法,兼氧部分保持溶解氧浓度为00.5mg/L,甲烷发酵部分为持溶解氧浓度为0。此外,产生的沼气可作为能源,去除每1kg一般可产生0.35的沼气,沼气的发热量为2123。沉淀性能好,污泥产量少。好氧法去除每1kg得污泥产量为0.30.45kgVSS,或去除每1kg的污泥产量为0.040.15kgVSS,或去除每1kg的污泥产量为0.070.25kgVSS。 营养盐需要量少。好氧法营养需要量为=100:1
18、:0.1或=100:2:0.314。某工业废水厂进行厌氧生物解决和好氧生物解决相对成本比较,见表8。表8 厌氧生物解决和好氧生物解决相对成本比较15项目厌氧法好氧法中和营养物添加污泥脱水剂电耗操作人员维修39.67.818.67.726.339.581.349.6103.915.529.4总费用(不含产气价值)100.0319.2总费用(含产气价值)28.7319.2明显看出,厌氧生物解决的经济效益十分显著。当然,厌氧技术的发展尚不充足,作为一种新的技术,它尚有局限性之处:厌氧方法虽然负荷高,去除有机物的绝对量与进液浓度高,但其出水浓度高于好氧解决,仍需要后续解决才干达成较高的排放标准。厌氧微
19、生物对有毒物质较为敏感,因此,对于有毒废水性质了解的局限性或操作不妥在严重时也许导致反映器运营条件的恶化。但是随着人们对有毒物质的种类、毒性物质的允许浓度和可驯化性的了解以及工艺上的改善,这一问题正在得到克服。近年来人们发现,厌氧细菌经驯化后可极大的提高其对毒性物质的承受力。厌氧反映器初次启动过程缓慢,一般需要812周时间。这是由于厌氧细菌增殖较慢所致,但正是由于同一因素,厌氧解决才产生很少的剩余污泥。由于厌氧污泥可以长期保存,因此新建的厌氧系统在其初次启动时可以使用现有厌氧系统的剩余污泥接种,启动慢的问题即可解决。由于废水中氰化物具有剧毒,氰化物对后续生化解决的微生物有毒害作用,不利于厌氧微
20、生物的反映,并且废水中有机浓度较高,具有其他有害物质,需要在厌氧生化解决前期进行预解决,而预解决的重要任务就是进行破氰,降解有机物有害基团,提高其生物解决性,同时减少废水浓度,为进一步生化解决发明条件。厌氧解决高浓度有机废水有较好的作用,但是由于厌氧解决高负荷、高进液浓度,厌氧解决后出水的、远大于好氧解决出水,因此对于这些未降解的、悬浮物和还原性物质需要进行后续好氧解决,此外,后续解决工艺也可以使出水达成氰化物的零排放。总言之,本设计的解决方向如图2沼气运用沼气解决厌氧 好 氧 预解决 进水 出水污泥解决图2:解决工艺简明流程图(3)预解决破氰方案选择破坏法是选用不同的氧化剂或氧化方法将氰物质
21、分解为无毒物质而排放,重要有以下几种方法。常用的破氰方法如下:氯氧化法运用氯氧化氰化物,使其分解成低毒物或无毒物的方法叫氯氧化法。常见的含氯药剂有氯气、液氯、漂白粉、次氯酸钙、次氯酸钠和二氧化氯等。事实上它们在溶液中都生成,然后进行氧化作用。一般氯氧化法在碱性条件下进行,故又称碱性氯化法。碱性氯化法的原理是在碱性介质中一方面用含氯药剂使废水中的氰化物氧化为氰酸盐进一步氧化为二氧化碳和氮。碱性氯化法于1942年开始应用于工业生产,因此该方法工艺比较成熟应用也最普遍。张家口金矿就采用此法解决含氰废水,并不断改革创新,推动了氯氧化法的发展,特别是把氯气先吸取在石灰乳中,再进行氯氧化氰化物的反映,避免
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