實驗室0 5Lh印染廢水處理裝置設計

2022-10-09 16:27:04 字數 3702 閱讀 5254

a複習和進一步理解所學的《水汙染控制工程》課程內容,初步理論聯絡實際,培養分析問題和解決問題的能力。

b了解並掌握汙水處理工程設計的基本方法、步驟和技術資料。

c訓練和培養汙水處理的基本計算方法及繪圖的基本技能。

d提高綜合運用所學理論知識獨立分析和解決問題的能力。

e為實驗室的設計小型模擬水汙染處理全套裝置,以便於後來人的學習運用。

遵循設計依據並在實驗室整體規劃的指導下,結合處理要求,同統一規劃設計小型汙水處理設施,充分發揮建設專案的環境和經濟效益。

《汙水處理廠工藝設計手冊(第二版)》

《給水排水設計手冊 (第5冊) 城市排水》

《給水排水設計手冊 (第6冊) 工業排水》

《水汙染控制工程(第二版)下冊高廷耀版》

《給排水工程繪圖標準gb/t 501-2001》

實驗室可容納小型模擬工程的面積(長1.2m×寬0.6m)0.72m2,高度不限。

本工程為處理量為的實驗用印染廢水處理工程方案設計,涉及到廢水處理的方案原理設計、各模擬構築物的單體尺寸設計、流程設計、總體造價等。

本專案前期主要工作是汙水處理方案的原理選擇、各單體構築物的計算選型、方案校核及確定,在前期工作的基礎上,完成工程的模擬圖紙、廢水實驗室模擬組合工藝建設經濟預算與可實現性的估計。

《水汙染控制工程》作為環境工程專業本科學生的必修課程,是本專業學生必須學好和掌握的一門專業學科。而作為工程類學科,存在理論和實際工程應用結合的難題,只有將學到的知識應用於實際,才能加深學生對所學知識的理解,並熟悉掌握與應用理論知識。

然而,現實的經濟、環境條件不允許我們建立乙個大型的水汙染處理工廠來開展我們的學習。所以,為了充分利用僅有的硬體條件、為了節約資源、更為了將書本所學與實際接軌實現理論學習與實踐體驗相結合,特開展本次小型模擬實驗室處理廢水的工程設計。所處理的模擬廢水是實驗室配製的高濃度印染廢水,廢水可生化性較差,並含有超標的氮磷元素需要脫除。

本實驗室專案,主要針對連續微小連續流廢水中bod、氮、磷的去除。

進水流量q

原水水質見表4-1:

表4-1 原水水質

本設計中,進水水質指標均取平均值,即:

表4-2 設計選取進水指標

根據當地環保局的要求,該印染汙水經處理後,在總排放口執行《紡織工業水汙染物排放標準》中的新建企業水汙染物排放限值標準,主要指標達到:

表5-1 處理後水質

本次課程設計主要針對廢水中cod、bod、氮、磷的去除,考慮到印染廢水難降解,可生化性很低。在水處理中,可採用氧化或還原的方法改變廢水中某些有毒有害化合物中元素的化合價以及改變化合物分子結構,使劇毒的化合物變為微毒或無毒的化合物,使難於生物降解的有機物轉化為可以生物降解的有機物。因而在生化處理前先對廢水進行氧化還原處理,以降低廢水cod並提高廢水可生化性。

本次採用微電解加芬頓氧化技術,後續生化處理採用改良的a2/o工藝。

a 微電解定義

微電解是指低壓直流狀態下的電解,可以有效除去水中的鈣、鎂離子從而降低水的硬度,同時電解產生可滅菌消毒的活性氫氧自由基和活性氯,且電極表面的吸附作用也能殺死細菌。特別適用於高鹽、高cod、難降解廢水的預處理。

b 微電解原理

微電解就是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數個細微原電池。這些細微電池是以電位低的鐵成為陰極,電位高的碳做陽極,在含有酸性電解質的水溶液中發生電化學反應的。反應的結果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入溶液。

對內電解反應器的出水調節ph值到9左右,由於鐵離子與氫氧根作用形成了具有混凝作用的氫氧化亞鐵,它與汙染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸,形成比較穩定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。為了增加電位差,促進鐵離子的釋放,在鐵-碳床中加入一定比例銅粉或鉛粉。

經微電解後,bod/cod公升高了,那是因為一些難降解的大分子被碳粒所吸附或經鐵離子的絮凝而減少。不少人以為微電解可有分解大分子能力,可使難生化降解的物質轉化為易生化的物質,並搬出理論依據是「微電解反應中產生的新生態[h]可使部分有機物斷鏈,有機官能團發生變化」。但用甲基澄和酚做試驗並沒有證實微電解有分解破化大分子結構能力。

如果要讓鐵碳床有分解有機大分子能力,一般需要加入過氧化氫,酸性廢水與鐵反應生成亞鐵離子,亞鐵離子與過氧化氫形成fenton試劑,生成羥基自由基具有極強的氧化效能,將大部分的難降解的大分子有機物降解形成小分子有機物等。同樣,反應要在酸性的條件下才能進行。

c 微電解填料

廢水的鐵內電解法的原理非常簡單,就是利用鐵-碳顆粒之間存在著電位差而形成了無數個細微原電池。這些細微電池是以電位低的鐵成為陽極而腐蝕,電位高的碳做陰極,在含有酸性電解質的水溶液中發生電化學反應的。反應的結果是鐵受到腐蝕變成二價的鐵離子進入溶液。

對內電解反應器的出水調節ph值到9左右,由於鐵離子與氫氧根作用形成了具有混凝作用的氫氧化亞鐵,它與汙染物中帶微弱負電荷的微粒異性相吸,形成比較穩定的絮凝物(也叫鐵泥)而去除。

如果要讓鐵碳床有分解有機大分子能力,一般需要加入過氧化氫,酸性廢水與鐵反應生成亞鐵離子,亞鐵離子與過氧化氫形成fenton試劑,生成羥基自由基具有極強的氧化效能,將大部分的難降解的大分子有機物降解形成小分子有機物等。同樣,反應要在酸性的條件下才能進行。根據工程試驗,鐵碳床微電解剛開始的效果很理想,特別是處理酸性的有機廢水。

傳統上微電解工藝所採用的微電解材料一般為鐵屑和木炭,使用前要加酸鹼活化,使用的過程中很容易鈍化板結,又因為鐵與炭是物理接觸,之間很容易形成隔離層使微電解不能繼續進行而失去作用,這導致了頻繁地更換微電解材料,不但工作量大成本高還影響廢水的處理效果和效率。另外,傳統微電解材料表面積太小也使得廢水處理需要很長的時間,增加了噸水投資成本,這都嚴重影響了微電解工藝的利用和推廣。

新型催化活性微電解填料有具有高電位差的金屬合金融合催化劑並採用高溫微孔活化技術冶煉生產而成,具有鐵炭一體化、熔合催化劑、微孔架構式合金結構、比表面積大、比重輕、活性強、電流密度大、作用水效率高等特點。作用於廢水,可高效去除cod、降低色度、提高可生化性,處理效果穩定,可避免執行過程中的填料鈍化、板結等現象。

d 微電解作用

微電解對色度去除有明顯的效果。這是由於電極反應產生的新生態二價鐵離子具有較強的還原能力,可使某些有機物的髮色基團硝基—no2 、亞硝基—no 還原成胺基—nh2 ,另胺基類有機物的可生化性也明顯高於硝基類有機物;新生態的二價鐵離子也可使某些不飽和髮色基團(如羧基—cooh、偶氮基-n=n-) 的雙鍵開啟,使髮色基團破壞而除去色度,使部分難降解環狀和長鏈有機物分解成易生物降解的小分子有機物而提高可生化性。此外,二價和三價鐵離子是良好的絮凝劑,特別是新生的二價鐵離子具有更高的吸附-絮凝活性,調節廢水的ph 可使鐵離子變成氫氧化物的絮狀沉澱,吸附汙水中的懸浮或膠體態的微小顆粒及有機高分子,可進一步降低廢水的色度,同時去除部分有機汙染物質使廢水得到淨化。

微電解處理廢水自誕生以來,便引起國內外環保研究學者的關注,並進行了大量的研究!已有很多專利和實用技術成果。最近幾年,微電解處理工業廢水發展十分迅速,現已用於印染、電鍍、石油化工、製藥、煤氣洗滌、印刷電路板生產等工業廢水及含砷、含氟廢水的處理工程,並收到了良好的經濟效益和環保效果。

微電解工藝對廢水的脫色有良好處理的效果,且以廢治廢,執行費用低,因此在我國將具有良好的工業應用前景。

a fendon試劑

fenton試劑是由fe2+和h2o2組成的組合體系,實質上是在酸性條件下(ph=2~5),h2o2在fe2+催化作用下能產生具有高氧化活性的羥基自由基(·oh)。·oh的氧化電位達到 2.8 v,僅次於氟的氧化電位(2.

87v),而大於o3(2.07v)和clo2的氧化電位(1.50v)。

· oh能使大多數有機物降解和礦化,尤其對毒性大、一般氧化劑難以氧化降解或生化難降解的有機廢水具有較強的氧化能力和較高的降解率。目前,世界公認的fenton反應機理是由基機理。機理如下,其中式 ( 6-1 ) 為自由基反應鏈的開始。

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