含氰高浓度有机废水毕业设计设计说明书

第1页共42页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，主要来源于两部分：①化工生产的原料和产品或副产品在生产、包装、运输、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；②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]。化工企业生产中所产生的废水主要污染物见表1。表1化工企业生产废水主要污染物[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、离子交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、医院生产及砷矿石处理所有废水铬颜料、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利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，其危害主要有以下两方面:①对人体的健康的影响，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，就可能诱发癌症。②对水生生物的影响:化工废水特别是石油化工生产废水，含有各种有机酸、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化工废水的处理现状1.3.1物理处理法第2页共42页即通过物理作用，分离、回收污水中呈悬浮状态的污染物质，在废水处理过程中不改变污染物的化学性质，常用的处理方法有筛滤截留法、重力分离法、离心分离法和其他方法[5]。（1）筛滤截留主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,主要是降低水中的悬浮物。典型设备有格栅、筛网、滤池、微滤机等。（2）重力分离法利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,以达到固液分离的一种过程。主要设备有沉淀池、沉砂池、隔油池和上浮池（包括气浮和浮选）。（3）离心分离法主要利用离心力达到固液分离的目的。主要设备有水旋分离式和离心分离机。（4）此外，还可以采用破碎机和聚合调节等方法进行物理处理，物理处理基本应用于预处理和前期处理。1.3.2化学处理法化学处理法是通过化学反应和传质作用来分离、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。主要化学法有加药法、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到处理废水的目的。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；中和法主要是加入酸碱试剂使废水达到后期处理的要求；氧化还原法用于预处理中，可适当降解废水中高含量的有机物质，消毒法则用于处理后期，可杀灭一些细菌和有毒物质。（2）电解法就是借助电流来进行化学反应的过程。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。电解法主要用于处理电镀废水的金属离子和氰等。（3）传质法包括吸附法、离子交换法、膜分离法（又包括电渗析、反渗透、纳滤、超滤、微滤等）、萃取法、吹脱法和汽提法。吸附法就是利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；离子交换法主要利用离子交换剂对水中存在的有害离子（包括有机的和无机的）进行交换去除的方法，离子交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，已经在众多领域发挥了重要作用，它是利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，从而达到分离溶质的目的；萃取法是利用与水不像溶解或极少溶解的特定溶剂同废水充分混合接触，使溶于废水中的某些污染物质重新进行分配而转入溶剂，然后将溶剂与除去污染物质后的废水分离，从而达到净化和回收有用物质的目的；气提和吹脱都第3页共42页属于液相向气相传质的过程，实际上就是吸收的逆过程—解析。1.3.3生物处理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。用生化法处理废水具有运行成本低,操作管理简单,但占地大,且由于微生物对营养物质、pH值、温度等条件有一定要求,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化工废水处理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处理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，给传统的新型水处理材料，包括膜材料、纳米催化剂、高活性污泥法等生物水处理技术带来了新的活力[9]。2废水处理工艺的确定与论证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，废水中含有少量的氰化物。（2）设计废水参数(见表2)表2设计废水进水参数处理水量Qd、QhCODcrBOD5SS总CNpHQd=100T/d，Qh=10T/h4000mg/L≤500mg/L≤300mg/L≤80mg/L4～5（3）出水参数（见表3）废水经处理后，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CNpH≤100mg/L≤20mg/L≤70mg/L≤0.5mg/L6～9（4）设计依据①《污水综合排放标准》（GB8978-1996）②《给水排水设计规范》③《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）④《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ93-96）⑤《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）2.1.2设计内容自废水处理站格栅井进水口起，至废水处理站计量渠排水口为止，包括废水处理站界区内处理工艺、土建工程、管道工程、设备及安装工程、电气工程。动力线从废水处理站配电柜开始。不包括调节池前的污水收集系统以及处理设施后排水系统。第4页共42页氯乙酸甲醇酯化蒸馏氯乙酸甲酯复分解（氰化）氰化纳粗制氰乙酸甲酯离心过滤滤渣滤液淋洗废水常压蒸馏甲醇回收减压蒸馏高沸残液氰乙酸甲酯（产品）2.1.3设计要求①处理工艺先进成熟，在确定处理工艺方案时必须有可行性论证，每一处理工序段的出水指标要有明确的分析和说明；所选择的处理工艺运行可靠，出水稳定达标。②设备选型合理，要有比较方案说明；操作简单，运行稳定，便于维修及管理。③在保证处理效果的前提下，尽量降低建设投资和运行费用。④废水处理站设施布局合理，整齐美观，体现绿色环保设计的特点。2.1.4工艺确定（1）水质分析①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，再与氰化钠反应生成氰乙酸甲酯。反应方程式如下：OHCOOCHClCHOHCHCOOHClCH23232（Ⅰ）NaClCOOCHCNCHNaCNCOOCHClCH3232（Ⅱ）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，废水中含有有毒物质氰化物，氰化物主要以NaCN、KCN等无机氰化物存在，也有少数的有机氰化物存在，如不及时处理对人体和牲畜、植物都有很大的危害[10]。②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主要有两种：一是比较COD去除率做性能评价见表4：表4COD去除率做性能评价[12]COD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205BOD与CrCOD比值做性能评价，见表5：第5页共42页表5B/C性能评价CODBOD/生物降解性CODBOD/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CODBOD/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0.50.80.25～0.30.050.4～0.54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0.50.560.400.20.3～0.40.150.030.05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0.45～0.5可河北某制革厂化工工业废水苦味酸废水0.1～0.2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第6页共42页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0.4～0.500.3～0.460.33～0.42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0.620.17～0.30.75～0.90.350.34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，CODBOD/=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。③含氰废水毒性分析多数无机氰化物属剧毒、高毒物质,极少量的氰化物就会使人、畜在很短的时间内中毒死亡,还会造成农作物减产。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等毒性低毒微毒大鼠一次经口的50LD/（)(体重kgmg1）11～5050～500500～50005000～15000对人可能致死估计量0.13302501000根据本次设计中氰化物排放浓度(80mg/L)，氰化物主要成分(NaCN、KCN等无机氰化物)，此类废水属剧毒类，应首先对其破氰处理。（2）处理总方案的确定此废水属于化学工业行业废水的生产工艺废水，难生物降解且含有有毒物质氰化物，废水中有机物浓度高，进水COD达到4000，现有化工行业废水处理普遍采用生化法，而生化法有好氧和厌氧两种处理方式。根据此次废水水质和设计要求，采用厌氧处理为主的