铟回收废水处理初步水方案Word文档格式.docx
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重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对一环境污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。
重金属废水一般有机质含量低,重金属含量高,不宜采用生物方法处理,废水中的重金属是各种常用方法不能分解破坏的,而只能转移它们的存在位置和转变它们的物理和化学形态。
重金属进入水体后,在食物链上具有放大作用,可在人体的某些器官积蓄起来造成慢性中毒,危害人体健康。
重金属对健康的影响通常表现为对神经系统的长期损害,以及对消化系统、泌尿系统的细胞、脏器、皮肤及骨骼的破坏。
水体重金属污染已经成为我国和世界上最严重的环境问题之一,对重金属废水的治理越来越受到业界的高度重视。
2重金属废水处理技术现状
不同于有机物可以被分解破坏,重金属只能转移其存在位置和改变它们的物理和化学状态。
目前常用的重金属废水处理方法主要包括化学沉淀法、还原法、吸附法、膜分离法、混凝法、离子交换法、电化学法等。
2.1化学沉淀法
(1)氢氧化物沉淀法
氢氧化物沉淀法是通过调节值使重金属离子生成难溶的氢氧化物而沉淀分离,具有操作简单、价格低廉、值易于控制等特点,是重金属废水处理中最常应用的方法。
氢氧化物沉淀法虽然得到了广泛的应用,但是在操作时还需要注意以下几个方面:
①中和沉淀后,废水中若值高,需要中和处理后才可排放;
②废水中常常有多种重金属共存,当废水中含有、、、等两性金属时,值偏高,可能有再溶解倾向,因此要严格控制值,实行分段沉淀;
③废水中有些阴离子如:
卤素、氰根等有可能与重金属形成络合物,因此要在中和之前需经过预处理;
④有些颗粒小,不易沉淀,则需加入絮凝剂辅助沉淀生成。
(2)硫化物沉淀法
硫化物沉淀法是用硫化物去除废水中溶解性重金属离子的一种有效方法。
与氢氧化物沉淀法相比,硫化物沉淀法可以在相对低的值条件下(7-9之间)使金属高度分离,处理后的废水一般不用中和,形成的金属硫化物具有易于脱水和稳定等特点。
硫化物沉淀法也存在着一些缺点,硫化物沉淀剂在酸性条件下易生成硫化氢气体,产生二次污染,另外硫化物沉淀物颗粒较小,易形成胶体,会对沉淀和过滤造成一定的不利影响。
(3)铁氧体法
铁氧体法处理重金属废水就是向废水中投加铁盐,通过控制值、氧化、加热等条件,使废水中的重金属离子与铁盐生成稳定的铁氧体共沉淀物,然后采用固液分离的手段,达到去除重金属离子的目的。
该法是日本公司首先提出的,用于处理重金属废水及实验室污水的处理,得到较好的效果。
铁氧体共沉淀可一次去除废水中多种重金属离子,形成的沉淀颗粒大,容易分离,颗粒不返溶,不会产生二次污染,而且形成的是一种优良的半导体材料。
但是这种方法在操作中需要加热到70º
C左右或更高,并且在空气中慢慢氧化,操作时间长,消耗能量多。
(4)化学沉淀法与其他方法的混合应用
化学沉淀法常常与其他水处理方法相结合,互相取长补短,构成新工艺,使重金属废水处理更加完善。
铁氧体法也被用来和电解法、离子交换法、活性炭吸附法、过滤吸附法、磁流体法等方法相结合来处理特定的污水。
2.2还原法
还原法是利用还原剂和含重金属离子废水接触反应,将重金属离子由高价还原至低价的一种废水处理方法。
国内外使用的还原剂包括:
二氧化硫、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁、焦亚硫酸钠、亚硫酸钠、铁屑、硼氢化钠、连二亚硫酸钠等。
目前还原法一般用作废水处理的预处理方法使用。
2.3吸附法
(1)物理化学吸附法
物理化学吸附法主要是通过吸附材料的高比表面积的蓬松结构或者特殊官能基团对水中重金属离子进行物理吸附或者化学吸附的一种方法。
该方法用到的吸附剂包括活性炭、膨润土、沸石、壳聚糖,以及廉价吸附剂—工农业废弃物等。
活性炭装备简单,吸附能力强,去除效率高,在废水治理中应用广泛,但活性炭再生效率低,处理水质很难达到回用要求,一般用于电镀废水的预处理;
膨润土是以蒙脱石为主要矿物的粘土岩,有巨大的表面积,因而具有巨大的吸附能力。
研究发现,沸石可以处理含、、、、、等重金属离子的废水;
壳聚糖分子中含有很多氨基和羟基,可与大多数过渡金属离子形成稳定的螯合物,对2+、2+、2+、2+、2+、2+和等金属离子都有很强的去除能力;
工农业废弃物粉煤灰、工业污泥、米糠、稻壳、麸皮、花生壳等均可有效地去除。
(2)生物吸附法
生物吸附法利用生物体的化学结构或成分特性来吸附水中的重金属离子。
生物吸附剂主要包括菌体、藻类及一些细胞提取物。
与其他方法相比,生物吸附法具有以下优点:
①处理效率高,运行费用低;
②值和温度适应范围宽;
③易解吸,可回收重金属;
④来源丰富价格便宜。
2.4混凝法
混凝作用的基本原理是通过向水中投加各种无机或有机絮凝剂,使分散的胶体颗粒与溶解态的混凝剂之间产生固相与液相之间的化学吸附、电中和脱稳以及粘结架桥的作用,经过脱稳颗粒间的碰撞结合,形成较大的絮凝体颗粒而迅速沉降,从而达到加速混浊水澄清的目的。
混凝是废水处理中最常用的方法,主要用来去除废水中的疏水性胶体和悬浮颗粒物,一般不能单独用来去除废水中的重金属,因此常与其他方法相结合以达到去除废水中重金属的目的。
2.5离子交换法
离子交换法是利用重金属离子与离子交换树脂发生离子交换,使废水中重金属浓度降低,从而使废水得以净化的方法。
离子交换法的优点是选择性高,可以去除用其他方法难于分离的金属离子,可以从含多种金属离子的废水中选择性地回收贵重金属;
另外它既可以去除废水中的金属阳离子,也可以去除阴离子,可以使废水净化到较高的纯度。
离子交换法的缺点是离子交换树脂的价格较高,树脂再生时需要酸、碱或食盐等,运行费用较高,再生液需要进一步处理。
因此,离子交换法在较大规模的废水处理工程中较少采用。
2.6电化学法
电化学法利用电解的基本原理,使废水中重金属离子通过电解在阴-阳两级上分别发生氧化还原反应使重金属富集,是近几年发展起来的颇具竞争力的重金属废水处理方法,主要包括电凝聚法、磁电解法、电还原法、内电解法等。
电化学法具有无需添加任何氧化剂、絮凝剂等化学药品,不会或很少产生二次污染,设备体积小、占地少、操作灵活简单等优点,但也存在着能耗大、成本高、析氧和析氢等副反应多的不足。
2.7重金属捕集剂
重金属捕集剂是一类高分子鳌合剂,通常含有O、N、P、S等配位原子,如经肪酸类重金属捕集剂主要是以O为配位原子,磷酸类重金属捕集剂主要以P为配位原子。
重金属捕集剂能结合废水中的重金属离子形成不溶于水的稳定的沉淀物质,对低浓度离子态重金属废水具有良好的处理效果。
捕集剂沉淀法具有厂谱高效、适用范围广、污泥溶出率低等优点,可以弥补碱性沉淀法的缺陷和不足,已在重金属废水达标处理中得到了广泛的应用。
二硫代氨基甲酸盐()及其衍生物作为重金属捕集剂的研究始于20世纪中叶。
美国在20世纪八十年代申请了一系列合成类重金属捕集剂的专利。
我国对类重金属捕集剂的研究始于20世纪末期,起步较晚。
类重金属捕集剂分子结构中二硫代梭基的硫原子半径较大、且呈负电性,易极化变形而产生负电场,使其能够捕捉金属阳离子并趋向成键而生成难溶性氨基二硫代甲酸盐沉淀,且形成的沉淀物化学性质稳定,金属溶出率低,二次污染风险小。
类重金属捕集剂通常由伯胺或仲胺在碱性环境中与二硫化碳反应制成,其化学反应本质是二硫化碳取代胺类物质分子结构中所含氨基上的氢原子。
由于类重金属捕集剂合成过程简单,反应条件温和,重金属捕集去除效率高,因此成为目前工程应用最多的一类重金属捕集剂。
第三章工艺选择
废水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的各项水质指标能否稳定可靠地达到排放标准的要求、建设投资和运行成本是否节省、运行管理和维护是否方便,以及占地指标是否较低,因此,废水处理工艺的选定是建设废水处理站成功与否的关键。
1工艺选择原则
1.1先进性原则
遵循技术先进、工艺成熟、质量可靠的原则,采用国内成熟先进的工艺技术及配套设备,在设计中吸取国内外先进的处理工艺和施工技术,使工程整体水平达到国内先进水平。
1.2经济效益最大化原则
要充分发挥投资效益,在能达到同样效果的情况下,必须选择最为经济的工艺技术方案。
充分考虑当地的管理水平和投产后的常年运行费用,在选择工艺方案时,要选择运行费用低的方案。
1.3管理简便原则
合理处理人工操作和自动控制的关系,对不便人工操作,且人工成本较高的工艺单元,采用自动化控制技术,提高系统运行管理水平。
1.4环境和社会效益最大化原则
废水处理工程在设计和实施过程中遵守国家及地方有关法律和产业政策,保证工程符合地方环境、经济和社会发展规划,注重工程外观设计和绿化美化,使工程区与厂区总体环境协调统一。
工程建成后可改善企业自身和周边环境,并发挥示范作用,带动地方经济和社会发展。
2工艺选择
根据实际水样,本工程待处理废水重金属含量高,酸度高。
根据本工程待处理废水的水质特点,砷含量高应首先进行脱砷处理,高含量的重金属可采用以重金属捕集剂为主的化学沉淀法去除。
对于高酸度废水的调节,直接采用烧碱费用太高,而用石灰石中和则费用较低,因此采用石灰石中和与烧碱调节相结合的二级调节法比较适宜。
根据以上分析,对于本工程待处理废水拟采用“脱砷处理+石灰石调节+重金属捕集沉淀+砂滤”的多级联合作为本工程的废水处理工艺。
整个处理包括脱砷处理系统、石灰石调节沉淀系统、重金属捕集系统、砂滤系统以及污泥处理系统。
第四章废水处理工艺设计
1废水处理工艺流程
本工程采用“脱砷处理+石灰石调重金属捕集+过滤”的综合处理工艺,具体工艺流程如图1。
图1废水处理工艺流程流程
生产废水由管道或沟渠输送进入污水处理站,首先在集水调节池进行储存调节。
废水在集水调节池经均匀调节水量水质后由泵提升进入脱砷反应池,废水与脱砷剂反应后在一沉池沉淀。
一沉池上清液由泵送入石灰石中和塔调节值,然后进行脱气沉淀,再在反应池中进行再调节、重金属捕集反应以及混凝反应后进入二沉池沉淀澄清,上清液在中间水池加酸回调值后再经连续砂滤器过滤,即可实现达标排放。
一沉池、脱气沉淀池、二沉池产生的污泥,经污泥浓缩池进行浓缩,浓缩后的污泥经板框压滤机脱水,含水率达到70%左右外运,进行综合利用或填埋处置。
污泥浓缩池的上清液以及脱水过程中的滤出液回流入集水调节池进行再处理,杜绝产生二次污染。
2关键技术介绍
2.1重金属捕集剂
重金属捕集剂是一种操作简便、含二硫代氨基甲酸盐的液状高分子有机化合物,可以迅速将废水中重金属离子完全去除的化学药剂。
重金属捕集剂在常温下与废水中各种金属离子如:
铬、镍、铜、锌、汞、锰、砷、钒及铅等迅速反应,生产水不溶性的高分子螯合盐,并形成絮状沉淀,从而达到去除重金属离子的目的。
目前传统化学沉淀法无法完全达到环保要求,而重金属捕集剂经大量实际应用证明:
处理方法简单,投资及处理费用低,能做到多种重金属离子共存的情况下一次处理,即可达到环保要求,即使对废水中重金属共存盐的络合盐(如:
、3、柠檬酸等)也能充分发挥作用,并具有絮凝体粗大、沉淀快、易脱水、后处理容易、污泥量少且稳定无毒、没有二次污染等特点。
2.2
是聚丙烯酰胺的英文缩写,由丙烯酰胺单体聚合而成,是一种水溶性线型高分子物质。
单体丙烯酰胺化学性质非常活跃,在双键及酰胺基处可进行一系列的化学反应,采用不同的工艺,导入不同的官能基团,可以得到不同的电荷产品:
阴离子、阳离子、非离子、两性离子聚丙烯酰胺。
对于悬浮颗粒较粗、浓度高、离子带阳电荷、水值为中性或碱性的污水,由于阴离子聚丙烯酰胺分子链中含有一定量极性基能吸附水中悬浮的固体粒子,使粒子间架桥形成大的絮凝物。
因此它加速悬浮液中粒子的沉降,有非常明显的加快溶液的澄清、促进分离效果。
2.3升流式变速膨胀石灰中和滤塔
升流式变速膨胀石灰中和滤塔是由普通过滤塔改进而成的。
该滤塔塔体设计成倒锥形,塔下部直径较小,上部直径较大。
废水自下而上流动,与悬浮的石灰石滤料充分混合接触,发生中和反应。
塔下部设计滤速在60~80,上部滤速为30~50,使全部滤料完全处于膨胀状态。
由于塔下部滤速高,较大的滤料颗粒不断膨胀翻滚,相互摩擦碰撞,使滤料表面形成的硫酸钙沉淀很快脱落被水冲走,从而保证了滤料的活性。
上部水流上升速度较慢,小颗粒滤料在低滤速中不致被水带走,系统得以正常运行。
与普通过滤塔相比,升流式变速膨胀中和滤塔具有体积小、处理效果稳定、管理操作简单等优点。
而对于处理硫酸废水来说,升流式变速膨胀中和滤塔与石灰中和法相比具有操作简单、成本低廉、污泥量少等优势。
2.4脱气沉淀塔
在石灰石中和塔中,废水和石灰石作用时除产生一些钙盐的沉渣外,还放出二氧化碳。
这些二氧化碳有一部分溶解于水(在20℃时一体积的水能溶解0.88体积的二氧化碳),溶解于水的二氧化碳一部分与水化合成碳酸,直接响影到处理后废水的水质(即值)。
要脱除废水中的二氧化碳,通常采用向水中通入压缩空气的办法,吹出二氧化碳以提高值,但这样就必须增加一台空气压缩机和一些注人空气的管道,这样不仅增加了工程投资,而且还增加了日常的动力的消耗和管理维护费用。
本方案采用的是重力跌水喷淋式脱气塔。
从升流式变速膨胀石灰中和滤塔溢出的废水依靠自重流经脱气塔就可以达到清除二氧化碳的目的。
脱气塔内置放多层带孔格栅板,还在板与板间置放专用填料,以保证出水水质。
这样既减少了一套空气压缩机设备和不必要的动力消耗,而且管理十分方便。
脱气塔下部设置有斜板沉淀区,沉淀去除中和反应后废水中的悬浮杂质,减少后续处理对药剂的浪费。
2.5连续砂滤器
连续砂滤器又称为外循环连续砂滤器,其工作原理是过滤和反洗两步同时进行的过程。
当原水流过进水口后穿过布水器,经过滤床向上流动,上升过程中污物被滤料截获,过滤后的清水由过滤器顶部的溢流堰收集排出。
同时压缩空气由伸入到提砂管口的压缩进气管管咀喷出,带动过滤器底部的脏砂及部分水上升至提砂管上端口,落入洗砂槽内,在过滤出水与反冲洗出水水位差的作用下,下落的脏砂与上升的清水进行自动清洗,提砂管提升上来的气提水与洗砂槽内的反冲洗水一起流入反冲洗出水槽再由反冲洗出水管排走,在重力作用下洗净后的滤料经布砂器循环回到滤层。
过滤与反冲洗同时进行,连续过滤。
与其它过滤器相比,连续砂滤器具有如下优势:
无需大功率、大流量、大扬程的反冲洗水泵对脏砂滤层进行反冲洗;
无需停机即可实现过滤工序的连续;
药剂用量相对省、处理成本低;
无活动部件、设备维护工作量小;
操作极为简便,无需开启反冲洗水泵及相应管阀;
自动化程度高;
无需反冲洗贮水池,土建工程量小,投资省。
2.6板框压滤脱水
板框压滤机适用于固体和液体的分离。
其基本原理是:
混合液流经过滤介质(滤布),固体停留在滤布上,并逐渐在滤布上堆积形成过滤泥饼。
而滤液部分则渗透过滤布,成为不含固体的清液。
与其它固液分离设备相比,压滤机过滤后的泥饼有更高的含固率和优良的分离效果。
主要特点:
(1)、板框压滤机的滤板采用螺纹壮结构,可根据不同过滤介质和生产工艺(初滤、半精滤、精滤)要求,更换不同滤材,直接用微孔滤膜即能达到无菌过滤的目的。
用户还可以根据过滤量的大小,相应减少或增加过滤层数,使之适合生产需要。
(2)、过滤器的所有密封部件均采用硅橡胶密封圈,耐高温、无毒、无渗漏、密封性能好。
(3)、板框压滤机的泵(或可用防爆电机)及输入管部件,采用快装式连接,拆卸清洗方便。
板框过滤器过滤面积大,流量大,适用范围广,所以在制药、化工、食品等行业有广泛用途,应用在制药厂针剂药液过滤上,效果甚佳。
(4)、滤板采用平面螺纹网状形,结构先进,不变形,容易清洗,能有效地增长各种滤膜的使用寿命,从而降低和节约生产成本,板框压滤机配备不锈钢输液泵,其配用电机小,耗电省。
(5)、抗腐蚀,经久耐用。
第五章工程主要设施及设备
1工程主要设施
工程主要的设施见表3。
表3工程主要设施
序号
名称
设施规格
数量
备注
1
集水调节池
有效容积50m3
1座
砼内衬玻璃钢
2
一沉池
有效容积40m3
3
脱气沉淀池
砼内防腐
4
二沉池
5
中间水池
有效容积10m3
砼
6
污泥浓缩池
有效容积20m3
2座
砼,全地下
7
配套房屋
100m2
砖混
2工程设备及材料
工程设备及材料见表4。
表4工程主要设备及材料
规格、参数
废水提升泵
Q:
10m3,H:
10m,N:
0.75
2台
一用一备
脱砷反应槽
有效容积1m3,N:
0.55
1台
含搅拌
脱砷溶药装置
1,N:
脱砷剂投加泵
400,380v,N:
0.4
中和塔进水泵
石灰石中和塔
Φ0.6/1.0×
2.35
石灰石吊架
碳钢
8
脱气塔
Φ1.5×
2.5
9
调节槽
10
重金属捕集槽
11
反应槽
12
烧碱储槽
13
硫酸储槽
14
重金属捕集剂储槽
15
溶药装置
16
加碱泵
120,380v,N:
0.12
17
加酸泵
18
捕集剂投加泵
19
投加泵
20
中间水池搅拌
0.3,N:
不锈钢
21
砂滤器进水泵
15m,N:
1.1
22
空压机
0.4m3,3
23
连续流砂滤器
碳钢防腐
24
压滤机供泥泵
1B型螺杆泵,N:
25
板框压滤机
500-30U,N:
1.5
1套
26
冲洗水泵
20m3:
30:
第六章工程投资概算
工程投资概算总计为95.28万元,其中构建筑物投资概算为19.5万元,设备及材料投资概算为55.8万元,其它投资概算为19.89万元。
1土建及构筑物
土建及构筑物投资概算见表5。
表5土建及构筑物投资概算表单位:
万元
投资
其它配套土建
合计
19.5
2设备及材料
设备及材料投资概算见表6。
表6设备及材料投资概算表单位:
单价
2.8
1.2
0.25
9.8
3.2
27
管道阀门
28
电气电料
29
仪表自控
在线监测、酸碱投加自控
2套
2.2
4.4
55.8
3其它相关费用概算
其它相关费用概算见表7。
表7其它相关费用概算表单位:
项目名称
金额
设备运输费
工程安装费
工程不可预见费
工程设计费
工艺、土建、电气
工程技术服务费
人员培训、达标调试
小计
14.5
税金
5.39
(19.5+55.8+14
- 配套讲稿:
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