【化工類實驗室廢水處理工藝設(shè)計6700字（論文）】

化工類實驗室廢水處理工藝設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u1482化工類實驗室廢水處理工藝設(shè)計 111465引言 227891工藝的選擇與設(shè)計 2283471.1一般物化法[3] 288101.2電化學技術(shù)[3] 373571.3多級離子交換技術(shù)[3] 353311.4吸附處理技術(shù)[3] 3168501.5Fenton氧化法 4234902設(shè)計任務書 4187102.1設(shè)計題目 4137912.2設(shè)計數(shù)據(jù) 4242302.3出水水質(zhì)及標準 4119312.4工藝說明 6227343核心設(shè)備計算 6248743.1化學沉淀池設(shè)計計算 6296073.2中和沉淀池設(shè)計計算 7143863.3調(diào)節(jié)池設(shè)計計算 8149743.4Fenton氧化池設(shè)計計算 8143323.5混凝沉淀池設(shè)計計算 955803.6活性炭吸附罐設(shè)計計算 1138873.8管道設(shè)計計算 12270074設(shè)備選型 13190334.1設(shè)備選用原則 1320187(1)合理性,設(shè)備的設(shè)計一定是有益于工藝運作的，要能夠和工藝流程、現(xiàn)場環(huán)境相互匹配，盡量做到合理選型。 13104544.2化學沉淀池通用設(shè)備 1336634.3中和沉淀池通用設(shè)備 14178774.3調(diào)節(jié)池通用設(shè)備 14248054.4Fenton氧化池通用設(shè)備 1478094.5混凝沉淀池通用設(shè)備 15323104.6活性炭吸附罐通用設(shè)備 1517055結(jié)論 1525359參考文獻 16摘要：本設(shè)計為處理100m3/d的化工類實驗室廢水處理工藝設(shè)計，設(shè)計采用“實驗室廢液分類預處理+Fenton氧化+混凝沉淀+活性炭吸附”綜合處理工藝，首先利用化學沉淀法預處理含金屬離子廢液，同時酸堿廢液在中和沉淀池進行自然中和，經(jīng)預處理后與有機廢液和綜合廢水統(tǒng)一排入調(diào)節(jié)池中并調(diào)節(jié)pH值，再經(jīng)過Fenton氧化處理容易被降解的有機物，出水采用混凝沉淀法除去水中的漂浮物，最后使用活性炭吸附確保排除廢水達到排放標準，并繪出工藝流程圖和核心設(shè)備圖。關(guān)鍵詞：實驗室廢水；處理工藝；Fenton氧化；混凝沉淀法引言隨著高校的大幅擴招與學生人數(shù)的激增，高校化工類及相關(guān)專業(yè)實驗室規(guī)模在日益驟增。我國經(jīng)濟的高速發(fā)展帶動科研規(guī)模進一步擴大，致使實驗室廢水排放量及排放的污染物種類日益增多。很多實驗室對廢水不加任何處理就排入下水道。實驗廢水的成分相當復雜，含有較多的酸、堿、氰化物、六價鉻、砷化物、酚、苯、甲苯、二甲苯等有毒有害的物質(zhì)，有的甚至是劇毒物質(zhì)，直接排放會對人們的身體健康和環(huán)境造成嚴重污染。隨著人們對生活環(huán)境的要求越來越高，環(huán)保意識也越來越強，逐漸認識到實驗室廢水的嚴重危害性[1-4]。為此，國家環(huán)?？偩职l(fā)出通知，要求自2005年元月l日起，對科研、監(jiān)測、試驗等實驗室、化驗室、試驗場按照污染源進行管理，納入環(huán)境監(jiān)管范圍。實驗室廢水的源頭控制能減少部分廢水的產(chǎn)生，如實現(xiàn)實驗室廢水污染控制還需研究有效的實驗廢水處理工藝。高校實驗室廢水是高濃度、高毒性、難降解廢水，但目前的處理方法多為對低毒性，低濃度實驗室綜合廢水研究，而對高濃度實驗室危險廢液研究較少，因此對化學化工類實驗室廢水處理的工藝設(shè)計成了有效防治環(huán)境污染的直接方法。1工藝的選擇與設(shè)計1.1一般物化法[3]物化法在運用中較為常見，如混凝、超濾吸附處理、活性炭吸附等通過物理化學作用對SS（指混合液中活性污泥濃度）、COD（化學需氧量）、色度、重金屬等污染物有較好去除效果。在有關(guān)實驗室混合廢水的研究中，物化法由于其操作簡單、運行可靠而被廣泛運用于實際運用中?；炷恋硖幚韽U水技術(shù)是指向廢水中投放混凝劑，使其中的膠體和細微懸浮物脫穩(wěn)，并聚集為數(shù)百微米以至數(shù)毫米的礬花，進而通過重力沉降或其他固液分離手段處理廢水。混凝沉淀可以去除廢水中的呈膠體和微小懸浮狀態(tài)的有機和無機污染物，還可以有效去除能夠?qū)е滤w富營養(yǎng)化的氮和磷等。超濾吸附處理法，超濾是一種利用膜分離技術(shù)的篩分過程，膜表面上密布的許多微孔只允許水分子、有益礦物質(zhì)和微量元素透過，細菌、鐵銹、膠體、泥沙、懸浮物、大分子有機物等有害物質(zhì)則被截留在超濾膜進行沖洗時排出。超濾吸附處理技術(shù)在實驗室廢水處理中操作壓力低，能耗小，不存在二次污染且出水效果佳。使用超濾膜處理廢水能夠提高水質(zhì)?；钚蕴课椒ㄊ抢没钚蕴康奈阶饔煤瓦€原作用來處理重金屬離子廢水，如可處理含鉻廢水、含氰廢水、含鎘廢水等。1.2電化學技術(shù)[3]電化學處理技術(shù)有電凝聚、電氣浮、電化學氧化還原等。而它去除廢水中污染物機理可分為三種降解機理，直接氧化—還原、間接催化氧化、間接微電解。主要應用在廢水處理中的重金屬回收和去除、飲用水的消毒、難降解的有機廢水處理與其他方法的有效聯(lián)合使用。1.3多級離子交換技術(shù)[3]溶液中的離子與某種離子交換劑上的離子進行交換稱為離子交換，它是借助稀溶液中離子與固體離子交換劑中的離子進行交換來提取或者去除溶液中某些離子。實驗室經(jīng)常使用離子交換技術(shù)來處理含金屬離子濃度比較高并且污染物較單一的實驗室廢水。但實驗室廢水成分復雜并且含有許多種金屬離子，這時我們就要用到多級離子交換技術(shù)。1.4吸附處理技術(shù)[3]吸附處理技術(shù)可有效去除水中的異味，將水中較大的芳香族化合物、鹵代烴、有機物分子牢牢地吸附在吸附劑的空隙中和表面，其成本低、處理效果也好。常用的吸附劑有活性炭，雖然活性炭對酚類、硫化物及重金屬離子的去除率好，但其費用高，再生率也低。根據(jù)相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，我國是煤炭生產(chǎn)和使用大國，長期的使用造成大量的粉煤灰堆積，而粉煤灰具有多孔和比表面大的特性，其含有的未燃碳和金屬氧化物具備一定活性，能夠?qū)芏鄰U水產(chǎn)生物理吸附、化學吸附及絮凝沉淀作用。通過以上方法介紹，本設(shè)計選擇使用實驗室廢液分類預處理、Fenton氧化、混凝沉淀及活性炭吸附綜合處理工藝，即首先使用化學沉淀法預處理含金屬離子廢液，同時讓酸堿廢液自然中和，經(jīng)預處理后與有機廢液和實驗室用于清洗的綜合廢水統(tǒng)一排入調(diào)節(jié)池中，然后調(diào)節(jié)其水質(zhì)水量，再經(jīng)過Fenton氧化處理容易被降解的有機物，采用混凝沉淀法除去水中的漂浮物，最后使用活性炭吸附確保排出廢水達到排放標準。1.5Fenton氧化法Fenton試劑法是一種新興的廢水處理方法，研究表明了Fenton試劑具有很強的氧化能力,處理的有機廢水范圍廣，效果明顯。Fenton試劑氧化法作為一種高級氧化法日益受到重視。Fenton試劑在廢水處理中的應用可分為兩方面，一是單獨作為一種處理方法氧化有機廢水；二是與其他方法聯(lián)用，如與化學沉淀法、吸附法、生物法等聯(lián)用。在與其他方法聯(lián)用時,Fenton試劑用于廢水的預處理或最終深度處理，用少量Fenton試劑對工業(yè)廢水進行預處理，使廢水中的難降解有毒性的有機物發(fā)生部分氧化，改變它們的可生化性、溶解性和混凝性能，有利于后續(xù)處理。另外，一些工業(yè)廢水經(jīng)前期處理后,水中仍殘留少量難降解有機物,此時,如水質(zhì)不能滿足排放要求,可采用Fenton試劑法對其進行深度處理[4]。2設(shè)計任務書2.1設(shè)計題目處理100m3/d化工類實驗室廢水工藝設(shè)計2.2設(shè)計數(shù)據(jù)酸堿無機廢液流量：20m3/d重金屬廢液流量：20m3/d有機廢液流量：40m3/d廢水流量：2m3/d實驗室日工作時間：10h本設(shè)計最大設(shè)計流量：100m3/d2.3出水水質(zhì)及標準根據(jù)調(diào)研結(jié)果，化工類實驗室廢水水質(zhì)情況大致由表1所示：有機廢液主要有：油脂類、含鹵素類有機溶劑類、乙醇、苯酚等有機污染物；重金屬廢液有含汞廢液、含六價鉻廢液、含銅廢液；酸堿無機廢液主要含有硝酸、氯酸、硫酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣；而綜合廢水主要污染物有懸浮物、色度等。表1化工類實驗室廢水污染物調(diào)查表有機廢液重金屬廢液酸堿無機廢液綜合廢水甲苯、苯酚Cr6+硝酸、氯酸SS乙醇、丙酮Hg+、Cu2+硫酸COD二甲苯、油脂氫氧化鈉BOD5氫氧化鉀氫氧化鈣經(jīng)過處理之后的實驗室廢水水質(zhì)要求達到《中華人民共和國污水綜合排放標準》，而化工類實驗室廢水污染物成分較為復雜，實驗室廢水排放標準如下表：表2實驗室廢水排放標準序號污染物最高允許排放濃度mg/L1總鉻1.52總汞0.053六價鉻0.54色度505銅、鋅1.06SS2007pH6-98COD3002.4工藝說明圖1工藝流程框圖將實驗室廢液先進行分類預處理，即金屬廢液經(jīng)過沉淀池進行化學沉淀，酸堿無機廢液則進入中和池在不加試劑的情況下讓其自然中和，然后沉淀分離。這兩類廢液經(jīng)過預處理后，進入調(diào)節(jié)池。有機廢水直接排入調(diào)節(jié)池，與此同時，用于實驗室器材洗滌及冷卻的實驗室綜合廢水也進入調(diào)節(jié)池中。調(diào)節(jié)池在收集這幾類廢水后，調(diào)節(jié)其水質(zhì)水量，通過廢水計量泵泵入Fenton氧化池中發(fā)生Fenton化學反應，反應之后出水自流入混凝沉淀池中，通過調(diào)節(jié)pH值使其處在絮凝劑最佳沉降范圍。沉淀池上清液出水進入活性炭吸附罐中，對廢水處理進行最后一項把關(guān)。3核心設(shè)備計算3.1化學沉淀池設(shè)計計算用于實驗室重金屬廢液的預處理，采用平流式沉淀池將金屬廢液進行化學沉淀。金屬廢液流量m3/d=0.0023m3/d取沉淀區(qū)有效水深h：m沉淀區(qū)總面積A：m沉淀區(qū)有效容積V1：m設(shè)水平流速mm/s，則沉淀區(qū)長度為m沉淀區(qū)總寬度為m污泥區(qū)容積設(shè)每人每日的污泥量為，污泥含水率為96%，污泥密度為，排泥間隔為。則每人每日生產(chǎn)污泥量為m泥斗深度為m沉淀池總高度取超高m緩沖層高度為m0.3+2.25+0.5+4.85=7.9m3.2中和沉淀池設(shè)計計算根據(jù)設(shè)計要求需要中和沉淀池，酸堿無機廢液在不投加任何試劑的情況下讓其自然中和。酸堿無機廢液流量Q=20m3/d=0.84m3/d中和時間設(shè)計t=20min安全超高取h1=0.3m有效水深取h2=2.5m有效容積Vm3設(shè)計中和沉淀池m3中和沉淀池總高度Hm3.3調(diào)節(jié)池設(shè)計計算根據(jù)設(shè)計要求所需要的調(diào)節(jié)池，將實驗室綜合廢水和各類實驗室預處理出水混合在一起，調(diào)節(jié)其水質(zhì)水量，方便下一步工藝處理。根據(jù)其水質(zhì)水量變化，本設(shè)計的調(diào)節(jié)池水力停留時間取8h（取4-12h）之間，為以后的工藝流程提供更有利的條件，取pH值范圍在3到5之間。廢水流量調(diào)節(jié)池有效容積式中，Q——廢水流量（m3/h）T——調(diào)節(jié)池水力停留時間（h）由式可得4.17×8=33.36m3有效水深為m，則截面積為：m3安全超高0.2m，則此調(diào)節(jié)池設(shè)計尺寸為長*寬*高=8.5m×4m×1.2m3.4Fenton氧化池設(shè)計計算經(jīng)調(diào)節(jié)池處理過后的混合廢水進入Fenton氧化池中進行氧化處理，將廢水中難以被生物降解的成分降解到較低水平，便于后續(xù)處理。設(shè)計氧化池水力停留時間為h，進水水質(zhì)pH=3~5。式中，——廢水流量（）——Fenton氧化池水力停留時間由上式可得，m3設(shè)氧化池有效水深m，安全超高m氧化池截面積為——氧化池有效體積——氧化池有效水深由上式可得，m，取m，則Fenton氧化池的尺寸為L*B*H=4.0m×1.0m×2.5m3.5混凝沉淀池設(shè)計計算廢水流量m3/d取表面負荷，沉淀池數(shù)為混凝池水面面積——廢水流量——沉淀池池數(shù)（個）——設(shè)計表面負荷0.91——斜板區(qū)面積利用系數(shù)則混凝池水面面積m2混凝沉淀池平面尺寸m混凝沉淀池平取2.6米污泥區(qū)容積水力停留時間t=4h污泥停留時間T=24h進水水質(zhì)的懸浮物濃度t/m3出水水質(zhì)的懸浮物濃度t/m3污泥含水率為96%污泥密度g/Lm3污泥區(qū)容積在混凝沉淀池底部設(shè)一個集泥斗，它的上方面積邊長為m取下方面積邊長為m，斜坡度為60度?？汕蟮胢取1.75米污泥斗的體積為5.1立方米由于大于,可以滿足儲存污泥的條件?；炷恋沓乜偢叨瘸恋沓匕踩叱恋沓赜行頼沉淀池緩沖層m則沉淀池總高度為m3.6活性炭吸附罐設(shè)計計算活性炭表面具有許多細小空隙，表面積很大，不僅具有很強的化學吸附和物理吸附功能，還有解毒功能。據(jù)研究，活性炭可以吸附廢水中絕大多數(shù)污染物，常用于污水處理。本設(shè)計采用活性炭吸附法對實驗室廢水處理工藝作為最后一項把關(guān)，確保處理之后的實驗室廢水能夠達標排放。但隨著時間的推移，活性炭的吸附能力不同程度將會降低，吸附效果下降。因此，需要定期清洗或更換活性炭。廢水流量m3/d過濾速度m/h停留時間h炭層密度t/m3活性炭吸附罐面積m3活性炭吸附罐直徑取m活性炭高度=0.9×0.5=0.45m活性炭層容度積=4.63×0.45=2.1m3罐體所需活性炭質(zhì)量=0.45×2.1=0.95t承托層高度取炭層高度四分之一，則m罐底到地面高度m膨脹率則設(shè)備高度為m3.8管道設(shè)計計算各個設(shè)備之間利用重力作用產(chǎn)生的水勢去排水，管道之間管長取2.0m,取水流速度為,所需管徑為d。其中：Q——設(shè)計秒流量（m/s）v——設(shè)計管內(nèi)流速（m/s）則化學沉淀池到調(diào)節(jié)池管道直徑d1m得d1=100mm,同理可得：中和沉淀池到調(diào)節(jié)池管道直徑d2=100mm綜合處理階段管道直徑d3m取d3=250mm4設(shè)備選型4.1設(shè)備選用原則(1)合理性,設(shè)備的設(shè)計一定是有益于工藝運作的，要能夠和工藝流程、現(xiàn)場環(huán)境相互匹配，盡量做到合理選型。(2)先進性,設(shè)備的選型應該考慮到工藝方面的改進措施，能夠平衡好工藝的先進、水平。(3)安全性,設(shè)備選用易于操作、

方便簡潔、危險性小的,考慮到工作人員的人身安全,還要注意設(shè)備的質(zhì)量是否可靠。(4)經(jīng)濟性,選型時要考慮到設(shè)備本身的實際成本、運行成本和維修養(yǎng)護的成本，做到經(jīng)濟性購置。但是不能片面地考慮設(shè)備的購置費用，而應該全面考慮設(shè)備的生命周期費用，即從購置費用、運行費用、維修費用、管理費用直至最終的拆除費用等做全面的平衡，在很多情況下，性能優(yōu)良而價格較昂貴的設(shè)備往往比價格便宜而性能差的設(shè)備具有更好的經(jīng)濟性?？偠灾?，要綜合考慮以上原則，充分進行對比考慮，選擇出適合本設(shè)計工藝的通用設(shè)備。4.2化學沉淀池通用設(shè)備(1)作用向化學沉淀池中的重金屬廢液中投加藥劑，通過化學反應使呈溶解狀態(tài)的重金屬轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒幕衔锍恋矶鋈ァ?2)設(shè)計參數(shù)設(shè)計處理金屬廢液流量：20m3/d設(shè)計化學沉淀池尺寸：沉淀池總面積A=0.552m3,總高度m材質(zhì)：碳鋼噴砂，內(nèi)壁防銹底漆一道、環(huán)氧煤瀝青一道、外壁防銹底漆一道、面漆一道、面漆一道(3)配套設(shè)備布水機構(gòu)、水位調(diào)節(jié)裝置、出水堰4.3中和沉淀池通用設(shè)備(1)作用酸堿無機廢液在中和沉淀池中進行自然中和，形成沉淀物，除去廢水中過量的酸堿，使pH達到中性。(2)設(shè)計參數(shù)設(shè)計處理無機酸堿廢液流量：20m3/d設(shè)計中和沉淀池尺寸：中和沉淀池總面積m2，高度m材質(zhì)：碳鋼噴砂，內(nèi)壁防銹底漆一道、環(huán)氧煤瀝青一道、外壁防銹底漆一道、面漆一道。(3)配套設(shè)備布水機構(gòu)、水位調(diào)節(jié)裝置、出水堰4.3調(diào)節(jié)池通用設(shè)備(1)作用調(diào)節(jié)池將來自實驗室綜合廢水和各類實驗室預處理出水混合在一起，調(diào)節(jié)其水質(zhì)水量。為方便下一步工藝處理，根據(jù)其水質(zhì)水量變化，調(diào)節(jié)合適的pH。(2)設(shè)計參數(shù)設(shè)計處理廢水量：m3/d設(shè)計調(diào)節(jié)池尺寸：8.5m4.0m1.2m材質(zhì)：玻璃鋼，壁厚不得小于mm(3)配套設(shè)備攪拌器一個、pH調(diào)節(jié)儀一個4.4Fenton氧化池通用設(shè)備(1)作用Fenton氧化池可以氧化廢水中絕大部分有機分子和有毒有害物質(zhì)，且不需要高溫高壓。(2)設(shè)計參數(shù)設(shè)計處理水量：設(shè)計氧化池尺寸：4.0m1.0m2.5m材質(zhì)：碳鋼制，壁厚不得小于mm(3)配套設(shè)備離心泵一臺、污水計量儀一臺4.5混凝沉淀池通用設(shè)備(1)作用混凝沉淀法一種常用的高效物化法水處理技術(shù)，可有效去除廢水中COD、SS、重金屬離子等，對Fenton氧化出水進行混凝沉淀處理，在混凝劑的作用下產(chǎn)生一系列物化反應。(2)設(shè)計參數(shù)設(shè)計處理廢水量：m3/d設(shè)計混凝沉淀池總高：m泥斗體積：m3材質(zhì)：玻璃鋼，壁厚不小于mm(3)配套設(shè)備沉淀池攪拌機6臺、pH計1個、三相異步電動機2臺、自吸排污泵2臺4.6活性炭吸附罐通用設(shè)備(1)作用可以吸附之前廢水處理中無法去除的余氯，同時還吸附從前級泄露過來的小分子有機物等污染性物質(zhì)，對水中異味、膠體及色素、重金屬離子、COD等有較明顯的吸附去除作用。(2)設(shè)計參數(shù)設(shè)計廢水處理量：m3/d設(shè)計罐體尺寸：m5m罐體材質(zhì)：碳鋼制，壁厚不小于mm(3)配套設(shè)備管道離心泵1臺5結(jié)論大多數(shù)化工類實驗室廢水的成分相當復雜，含有較多的酸、堿、氰化物、酚、苯、甲苯、等有毒有害的物質(zhì)，有的甚至是劇毒物質(zhì)，直接排放會對人們的身體健康和環(huán)境造成嚴重污染。通過本設(shè)計得到以下結(jié)論：(1)Fenton氧化法+混凝沉淀法是處理實驗室廢水的一種高效方法，F(xiàn)enton氧化法作為一種高級氧化技術(shù)，常被用來處理可生化性極差的高濃度、高毒性有機廢水，且反應條件要求低、反應迅速。混凝沉淀法不僅可以去除廢水中的懸浮物，還可以去除廢水色度。與Fenton氧化法相結(jié)合可以大大減輕Fenton氧化處理階段的負擔，提高COD去除率，減少Fenton試劑的投加量，降低成本。(2)本設(shè)計對實驗室廢水具有很好的處理效果，設(shè)計最后使用活性炭吸附罐處理廢水中的微量污染物，以達到深度凈化的目的。通過設(shè)計工藝處理后出水COD，SS色度等各污染物濃度指標達到排放標準。(3)設(shè)本計存在許多不足之處，但“實驗室廢液分類預處理+Fenton氧化+混凝沉淀+活性炭吸附”綜合處理工藝，在一定程度上可有效去除實驗室廢水中的污染物質(zhì)，具有一定參考價值。參考文獻沈曉君,華德尊,李春燕.高校實驗室廢水處理及污染防治措施研究[J].環(huán)境科學與管理,2007,32(10):10