工艺选择日处理量200吨的某金属公司酸洗废水处理工艺设计

陈耀辉------环境与资源学院环境工程专业毕业论文(设计)任务书毕业论文（设计）题目：日处理量200m3的某金属公司酸洗废水处理工艺设计题目类型工程设计指导老师邓华毕业论文时间从2011.10至2012.51.毕业论文（设计）目的综合运用所学的基本理论、知识及技能，对三废治理等工程进行研究（设计），分析解决实际问题，进行工程师所必需的综合训练，以提高研究、查阅文件、撰写论文或设计说明书、计算书及工程设计绘图等能力。2.毕业论文（设计）内容要求根据以下设计参数进行生活污水处理工艺设计，具体内容包括有：污水处理工艺流程；污泥处理与处置；构筑物设计；设备选型等。（1）设计参数设计水量：200m3/d，总变化系数KZ=1.2；污水水质：CODcr＝280mg/L，BOD5＝180mg/L，pH＝1－3；出水要求：CODcr＝100mg/L，BOD5＝30mg/L，pH＝6－9。废水经处理后加入硫酸调节pH后回用，不外排。（2）其它资料该公司位于南方某城市郊区，该市降雨充沛，平均年雨量达1500-1800毫米，雨水最多的季节为四月至七月，降雨量占全年的百分之四十左右。年平均17摄氏度，极端温度最高39度，最低－2度；公司所在地地势较平坦，由东南坡向西北，坡度为5.2%；夏季主导风向为南风；进入污水处理站污水管端点的地面标高为105.00m。工艺选择基本思路：先中和兼除去污水中的金属离子；后活性污泥法去除CODcr、BOD5原因：活性污泥法中微生物不能在过酸或过碱的环境中生长。1、中和、除金属离子酸洗液处理工艺主要有中和法、硫酸铁盐法、有机溶液萃取法、渗析法、离子交换法等方法。后面三种方法尚处于试验研究阶段故采用中和法。1.1中和法早期,对于含酸1%以下的酸性工业废水一般采用化学中和法进行处理。具体方法有:酸、碱废水中和、投药中和、过滤中和等。其中过滤中和一般适用于含油和盐较少,含酸浓度不高(硫酸小于2g/L,盐酸、硝酸小于20～30g/L)的酸性废水,该法一般不用于钢铁酸洗废水处理。前两种方法的处理原理和优缺点等见表1。表1处理酸性废水的中和法分类及其特点方法原理优点缺点应用范围酸、碱废水中和酸碱废水互相中和以“废”治“废”,节省药剂,设备简单,管理简便,适用于各种性质,各种浓度的酸、碱废水当废水水量和浓度波动较大时,往往处理效果难于保证,因而需设调节池或补充中和剂适用于排出均匀,含量相互平衡的酸、碱废水投药中和投加石灰、电石渣之类的碱性药剂使酸性废水得到中和可以处理不同性质、不同浓度的酸性废水劳动卫生条件差,操作管理复杂,制备溶液、投配药剂需要较多的机械设备,石灰质量不易保证,灰渣较多,沉渣体积大,脱水较难,处理成本高尤其适用于处理含金属和杂质较多的酸性废水通过比较本设计采用投药中和法。2.工艺对比选择污水二级处理的生物处理工艺可分为活性污泥法和生物膜法两大类。本工艺采用活性污泥法，活性污泥法主要包括以下工艺：一、传统法生物处理；二、前置缺氧区（生物选择器）普通曝气生物处理；三、缺氧、好氧法脱氮生物处理；四、厌氧、好氧法除磷生物处理；五、厌氧、缺氧、好氧法脱氮除磷生物处理；六、序批式（SBR）生物处理；七、氧化沟法生物处理；八、AB法生物处理。几种典型的活性污泥工艺对比如表2.工艺特点改良A2/O工艺改良A2/O工艺工艺原理是针对高效生物脱氮除磷，工艺运行可靠，节省化学药剂使用。抗冲击负荷能力强，运行稳定。剩余污泥含磷量3%～5%，肥效高，可利用作污泥堆肥AB工艺不需设初沉池；具有一定的脱氮除磷功能；适合部分工业废水的处理；适用部分难降解有机废水的处理；基建投资少、运行费用低、能源消耗低；可分期建设和运行灵活改良型氧化沟工艺占地面积大幅减小，投资费用大幅降低。采用高效曝气方式，工艺根据进水水质地不同可调节回流污泥分配，可大幅节省设备运行费用，从而降低运行费用。运行稳定，常规管理方便。CASS工艺省去了初沉池、二沉池，工艺流程简洁，布局紧凑，一次建设费用低。CASS工艺由于曝气地周期性，池内溶解氧浓度是变化的，在每一周期开始时，氧浓度梯度大，传递效率高，节省运行费用。控制系统简单，不易发生污泥膨胀，运行安全可靠，并且污泥产量少SBR工艺沉淀效果好；可以防止污泥膨胀；反应效率高，特别是对难降解的有机物降解性能好；可以脱氮除磷；工艺简单，可以省去二沉池，不需污泥回流，投资和占地小，运转费用低等，适合小型的污水厂。本厂日处理水量只有200m3/d，属于超小型的污水处理厂连续性不强。AB法工艺较适合污水浓度高的大中型污水处理厂；A2O法适合大中型连续性强的污水厂。从运行成本及、占地大小、可操作性考虑选择SBR工艺。由于是酸洗废水，PH比较低，所以选择处理工艺时也要考虑选择合适的中和方法，一下就是中和方法的确定和污水处理工艺的选择。1、中和酸性废水的中和处理主要有药剂中和法、过滤中和法、利用碱性废水中和法等。1、1药剂中和法药剂中和法能处理任何浓度、任何性质的酸性废水，对水质和水量波动适应性强，中和药剂利用高。主要的药剂包括石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石、电石渣等。其中最常用的是石灰（CaO）。药剂的选用应考虑药剂的供应情况、溶解性、反应速度、成本、二次污染等因素。投药中和法有两种运行方式：当废水量少或间断排出时，可采用间歇处理，并设置2～3个池子进行交替工作。而当废水量大时，可采用连续流式处理，并可采取多级串联的方式，以获得稳定可靠的中和效果。1、2过滤中和法过滤中和法是选择碱性滤料填充成一定形式的虑床，酸性废水流过此虑床即被中和。过滤中和法与投药中和法相比，具有操作方便，运行费用低及劳动条件好的优点，它产生的沉淀少，只有废水体积的0.1%,主要缺点是进水硫酸浓度受到限制。常用的滤料有石灰石、大理石、白云石三种，其中前两种的主要成分是CaCO3，而第三种的主要成分是CaCO3·MgCO3。滤料的选择与废水中含何种酸和含酸浓度密切相关。因滤料的中和反应发生在滤料表面，如生成的中和产物溶解度很小，就会沉淀在滤料表面形成外壳，影响中和反应的进一步进行。1、3利用碱性废水中和法如厂内区域内也有碱性废水排出，则可利用碱性废水来中和酸性废水，达到以废治废的目的。此时应进行中和能力的计算，即参与反应的酸和碱的当量数应相同。如碱量不足，还应补充碱性药剂；如酸量不足，则应补充酸来中和碱。必须注意对于弱酸或弱碱，由于反应生成盐的水解，尽管反应达到等当量点，但溶液并非中性，pH值取决于生成盐的水解度。由于过滤中和法进水硫酸浓度受到限制、中和产物溶解度小会沉淀在滤料表面形成外壳，影响中和反应的进一步进行;厂内区域没有碱性废水排出所以碱性废水中和法也不在考虑的范围。所以通过比较得出药剂中和法才是最合适的。2、污水处理工艺选择日处理水量只有200m3/d，属于超小型的污水处理厂连续性不强。AB法工艺较适合污水浓度高的大中型污水处理厂；A2O法适合大中型连续性强的污水厂。从运行成本及、占地大小、可操作性考虑可选择SBR或CASS工艺等。以下对SBR和CASS工艺进行介绍和比较.2、1CASS工艺CASS工艺（CyclicActivatedSludgeSystem）即循环式活性污泥法是SBR工艺的另一种变型。与传统意义的SBR反应器不同，CASS工艺的重要特性在于反应器的进水处设置一生物选择器，它是一容积较小的污水污泥接触区，进入反应器的污水和从主反应区内回流的活性污泥（回流量约为日平均流量的20%）在此相互混合接触。生物选择器的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，并选择出絮凝性细菌，其机理和作用在上世纪七十和八十年代分别由Chudoba和Wanner进行了深入的研究。大量研究结果表明，设计合理的生物选择器可有效地抑制丝状性细菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。CASS工艺主反应区是进行生物降解和泥水分离的主要区域，在曝气过程中完成有机物的降解、同步硝化反硝化以及生物除磷，最后泥水分离的上清液通过主反应区末端的滗水装置排出池外。CASS工艺中的池子构造和操作方式可允许在一个循环中同时完成硝化和反硝化过程。在设计生物选择器时，必须确保在高污泥絮体负荷条件下有利于磷释放的环境；能保证通过酶反应机理快速去除废水中的溶解性物质;在污泥回流液中存在的少量硝酸盐氮(约为NO3-N=2mg/L)可进行反硝化，反硝化量约为整个系统反硝化容量的20%左右。2、2SBR工艺SBR是序批式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的字母缩写。SBR属于活性污泥法的一种，其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式有很大区别。它是以时间顺序来分割流程各单元，整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行。典型SBR集曝气、沉淀于一池，不需设置二沉池及污泥回流系统。在该系统中，反应池在一定时间间隔内充满污水，以间歇处理方式运行，处理后混合液进行沉淀，借助专用的排水设备排除上清液，沉淀的生物污泥则留于池内，用于再次与污水混合处理污水，这样依次反复运行，构成了序批式处理工艺。典型的SBR系统分为进水、反应、沉淀、排水与闲置五个阶段运行。SBR工艺在时间上划分为好氧和缺氧阶段，在各个阶段分别进行硝化和反硝化作用，硝化作用使氨氮转化为硝酸盐，进而通过反硝化转化为氮气逸出水面。曝气阶段，聚磷菌利用有机物氧化放出的能量，大量吸收混合液中的磷，以聚磷酸盐的形式储存于体内，因此水中的磷转移到活性污泥中，在聚磷菌尚未将吸收的磷大量释放前，以剩余污泥形式排出系统，达到除磷目的。通过对比可知，SBR工艺的优点：①工艺系统组成简单，曝气池兼二沉池的功能，无污泥回流设备；②耐冲击负荷，在一般情况下无需设置调节池③反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质④运行操作灵活，通过适当调节各阶段操作状态可达到脱氮除磷的效果⑤活性污泥在一个运行周期内，经过不同的运行环境条件，污泥沉降性好，SVI值较低，能有效的防止丝状菌膨胀⑥该工艺可以同过计算机进行自动控制，易于维护管结合本厂污水处理量及污水水质得出本厂较适合SBR法。