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水污染课程设计
南昌大学环境与化学工程学院
水污染课程设计
姓名:
付晓斌
学号:
班级:
环工102班
课设题目------------------------------------------3
酞菁蓝及其生产工艺--------------------------------4
废水处理工艺--------------------------------------8
工艺参数------------------------------------------10
平流式沉淀池设计计算------------------------------11
经济计算------------------------------------------12
参考文献------------------------------------------14
课设题目
为某一精制酞菁蓝染料生产废水的处理,废水主要是有酞菁蓝精制过程中过滤产生的母液和滤饼冲洗水,同时还有部分车间地面冲洗水,废水水量为800m3/d,水质如表1(色度可根据资料查阅情况自行确定):
表1混合废水水质
COD(mg/L)
BOD(mg/L)
NH3-N(mg/L)
Cu2+(mg/L)
pH
858
153
925
29.8
1
要求处理后水质达到国家污水排放标准一级。
课程设计要求:
1.根据所给水质特征,查阅文献,确定处理方案;
2.按项目建议书的要求,完成课程设计文本;
3.选择一个主题设备进行计算,确定主要尺寸;
4.按规范完成工艺流程图。
酞菁蓝及其生产工艺
1,基本信息酞菁蓝BGSLA-61-02无金属酞菁蓝;英文:
metal-freephthalocyanineblue艳绿光蓝色棒状晶体。
密度1.31~1.46g/cm3。
比表面积36~52m2/g。
吸油量32~39g/l00g。
在一些连结料中出现絮凝作用。
不溶于水、醇及烃类,溶于浓硫酸呈橄榄色溶液,稀释后析出蓝色悬浮体。
邻苯二腈在戊醇钠介质中,于125℃下加热生成钠酞菁,将其干燥后再与甲醇在10℃下处理,转变为无金属酞菁。
用于汽车漆、美术颜料的着色。
也用作一些不含金属的高档着色剂品
2,主要应用
1.主要用于油墨、涂料、塑料、橡胶和文教用品的着色。
2.用于各类溶剂型油漆、塑料油墨、凹版印刷油墨、快印油墨。
3.稳定β-型绿光蓝,分散性好,遮盖力高,用于醇酸树脂漆。
4用于油墨、油漆、塑料、橡胶、涂料色浆及合成纤维原浆着色。
5.非稳定α-型红光蓝,着色力强,可用于乳胶及水性涂料。
6.用于制造孔雀蓝色油墨,用于醇酸漆等的着色,也用于塑料制品、文教用品等的着色。
7.用于油漆、喷漆、油墨、塑料、橡胶的着色。
8.主要用于油墨、印铁油墨、涂料、绘画水彩、油彩颜料和涂料印花以及橡胶制品和塑料制品的着色。
9.为蓝色颜料的主要品种,胶黏剂中主要用作着色剂。
实际应用的粒度一般是0.01~0.1μm,必须进行一次颗粒微细化处理。
进行颜料化加工的目的是改变晶型和减小晶体的颗粒,方法有酸处理法和盐磨法。
主要用于油墨工业,制造孔雀蓝色油墨,是四色板印刷油墨的主要品种。
在涂料工业用于制造醇酸磁漆、氨基烘漆、硝基漆和透明漆的着色。
还用于塑料、橡胶、文教用品、漆布和涂料印花等的着色
3,注意事项
类别:
有毒物质
毒性分级:
低毒
急性毒性:
口服-大鼠
LD:
>15000 毫克/公斤;
腹腔-大鼠LD:
>3000毫克/公斤
可燃性危险特性:
可燃,火场排出含铜和氮氧化物辛辣刺激烟雾
储运特性:
库房低温,通风,干燥
灭火剂:
水,二氧化碳,干粉,砂土
安全说明:
22-24/25
RTECS号:
GL
TSCA:
Yes
毒害物质数据:
147-14-8(HazardousSubstancesData)[2]
主要的刺激性影响:
在皮肤上面,可能引起发炎。
在眼睛上面,可能引起发炎。
致敏作用:
没有已知的敏化作用
4,酞莆蓝制备工艺流程:
原料→缩合→球磨→酸煮→漂洗→碱煮→
漂洗→出料→粉碎→检验。
5,制备过程缩合:
在釜中加入三氯苯2776kg、苯酐1200kg及尿素1000kg,升温5160℃,保温2h,第六次加入三氯苯及850kg尿素及230kg氯化亚铜,加毕升温,并保持一定时间。
第三次加入三氯苯867kg及钼酸铵13.4kg,加毕后逐渐升温至200℃左右,进行保温反应。
然后移入蒸馏锅加入液碱,并用直接蒸汽蒸出溶剂。
以水漂洗,继续蒸净,物料以薄膜干燥器干燥,得粗制品酞菁蓝1250kg。
精制:
将135kg精制品加入至850kg98%的硫酸中溶解,在40℃保温,再加入二甲苯17kg,升温至70℃,逐渐降温至24℃,稀释于水中,静止3h,吸去上层废液,如此重复三次后,用30%氢氧化钠中和至pH=8~9,搅拌后以直接蒸汽煮沸半小时,水洗、干燥、磨粉得精制酞菁蓝118kg。
废水处理工艺
表1为混合废水水质
表1混合废水水质
COD(mg/L)
BOD(mg/L)
NH3-N(mg/L)
Cu2+(mg/L)
pH
858
153
925
29.8
1
。
酞菁蓝生产废水主要来自粗品纯化过程中产生的压滤母液及滤饼洗涤水。
该类废水中铜和氨氮含量较高、酸性强,可生化性差,属于高浓度、难降解废水。
为了进行生化处理,首先须进行预处理,去除水中的铜、降低水中氨氮浓度,调节pH值,调节废水中B/C值,增加其可生化性。
一,铜的回收与去除
酞菁蓝颜料生产废水中铜的回收是利用铁粉置换原理进行的。
置换是一种氧化还原反应,即较负电性的铁失去电子,成为二价铁离子存在于废水之中,而被置换的二价铜离子则获得电子成为铜,在铁表面上沉淀下来,其反应式见下:
残余
采用
破张沉淀铜,其反应式如下:
二,氨氮的去除及回收
向含有
的废水中加入镁盐(
)磷酸盐(
生成难溶物
反应式:
磷酸铵镁(magnesiumammoniumphosphate,简称MAP)俗称鸟类石,它的溶度积为25×10-13(25℃),是一种比其他可溶性肥料的养分释放速率慢,有效期长的多养分肥料,所以称为缓释复合肥料;其肥效利用率高,施肥次数少,施肥不论多少,都不会出现灼烧农作物的情况。
三,Cu/Fe催化还原法处理难生物降解的有机物,增加B/C值。
四,生化处理进一步去除氨氮及去除COD、BOD
采用A/O生物脱氧工艺
整个废水处理工艺图见副图
工艺参数
一,铁粉置换工艺参数。
1)147pm(100目)铁粉投加量(n(Fe)/n(Cu))为1.4~1.8;
2)置换反应时间为40min;
3)进水pH值控制在2~3范围内。
二,废水中残余Cu2+的去除工艺参数
1)进水pH值控制在10.o;
2)Na2S投加量为20mg/L。
三,氨氮去除及制取磷酸铵镁的工艺参数
1)投药物质的量比:
)=1.4:
1:
0.8
2)投药顺序:
先投加磷酸氢二钠,然后投加氯化镁I
3)最佳pH值控制在9.5;
4)反应时间为15min.
5)沉淀时间为60min。
经上述工艺
可达到一级排放标准,氨氮的去除率为92%
四,Cu/Fe催化还原法耗铁量40mg/l
五,A/O生物脱氮工艺
SRT/d7-20MLSS/(mg/L)3000-4000
停留时间/d缺氧区:
1-3好氧区:
4-12
污泥回流比/%50-100混合液回流比/%100-200
平流式沉淀池设计计算
废水平均流量Q=800m^3/h取变化系数为1.5,则最大流量
(1)沉淀池表面积A(取
(2)有效水深
(取
)
(3)有效容积V
(4)沉淀池长度L(取v=5mm/s)
(5)总宽度B
(6)沉淀池的数量n(取b=5.75m)
经济计算
一,基建投资
二,运行费用
1,铁置换反应器
(1)一天需铁量:
(2)回收铜
(3)反应器大小:
2,剩余Cu治理
一天所需Na2S的量:
3,混合反应器
(1)一天需
量:
(2)一天需
量:
(3)一天回收磷酸氨镁量:
0.92为氨氮去除率140为磷酸氨镁的相对分子质量。
(4)反应器大小:
4,Cu/Fe催化还原反应器
(1)一天需铁量:
5,费用整理
(1)物化处理费用a
项目
铁粉
石英
Na2S
PAM
MgCl2
Na2HPO4
合计
耗量Kg/m^3
0.079
18
0.02
0.02
7.23
6
单价元/t
1500
150
1000
18000
600
3500
总价元/m^3
0.12
2.7
0.02
0.36
4.34
21
28.54
(2)物化处理收入a
项目
铜
磷酸氨镁
总计
产量Kg/m^3
0.029
5.6t
单价元/t
40000
4000
总价元/m^3
1.16
22.4
23.56
(3)生化处理成本1.6元/m^3
运行总费用6.58
参考资料
1,高等教育出版社《水污染控制工程》第三版,高廷耀顾国维周琪主编
2,《酞菁蓝颜料生产废水中铜和氨氮回收工艺的试验研究》
中图分类号:
X703文献标志码:
A祁梦兰.
(河北科技大学环境科学与工程学院,河北石家庄)
3,《污水综合排放标准》GB8978-1996
4,XX百科词条:
酞莆蓝
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