普通电镀厂污水处理设计

目 录

摘 要 ····································································································· 错误！未定义书签。 Abstract ································································································ 错误！未定义书签。

1 引言····································································································································· 1

1.1 电镀与电镀废水 ········································································································ 1

1.1.1 电镀及电镀废水来源 ····················································································· 1 1.1.2 电镀废水的性质和危害 ················································································· 1 1.2 我国电镀污染现状 ···································································································· 3 1.3 电镀废水处理技术综述 ···························································································· 4

1.3.1 物理方法 ········································································································· 4 1.3.2 化学方法 ········································································································· 4 1.3.3 物理化学方法 ································································································· 6 1.3.4 生物处理方法 ································································································· 8 1.4 设计的主要内容和范围 ···························································································· 9

1.4.1 设计的主要内容 ····························································································· 9 1.4.2 设计范围 ······································································································· 10

2 设计说明书 ······················································································································ 11

2.1 工程概况 ·················································································································· 11 2.2 设计依据和设计原则 ······························································································ 11

2.2.1 设计依据 ······································································································· 11 2.2.2 设计原则 ······································································································· 12 2.3 设计水质水量、排放标准和出路 ········································································· 12

2.3.1 水质水量 ······································································································· 12 2.3.2 排放标准 ······································································································· 13 2.3.3 排放出路 ······································································································· 13 2.4 处理工艺的选择及说明 ·························································································· 13

2.4.1 水质水量特性分析 ······················································································· 13 2.4.2 工艺流程的选择 ··························································································· 13 2.4.3 工艺流程说明 ······························································································· 17

2.5 主要构筑物的设计及设备选型说明 ····································································· 19

2.5.1 含氰废水处理系统 ······················································································· 19 2.5.2 含铬废水处理系统 ······················································································· 20 2.5.3 综合废水处理系统 ······················································································· 20 2.5.4 药剂投配系统 ······························································································· 21 2.6 构筑物和设备材料一览表······················································································ 23

2.6.1 构筑物一览表 ······························································································· 23 2.6.2 设备材料一览表 ··························································································· 24 2.7 平面布置和高程布置 ······························································································ 26

2.7.1 平面布置 ······································································································· 26 2.7.2 高程布置 ······································································································· 26 2.8 土建、电气和自动控制介绍·················································································· 26 2.9 二次污染防治 ·········································································································· 27 2.10 人员配备 ················································································································ 27 3 设计计算书 ······················································································································ 28

3.1 含氰废水处理系统计算 ·························································································· 28

3.1.1 单体计算 ······································································································· 28 3.1.2 投药量计算 ··································································································· 28 3.2 含铬废水处理系统计算 ·························································································· 30

3.2.1 单体计算 ······································································································· 30 3.2.2 投药量计算 ··································································································· 30 3.3 综合废水处理系统计算 ·························································································· 31

3.3.1 单体计算 ······································································································· 31 3.3.2 投药量计算 ··································································································· 33 3.4 药剂投配系统计算 ·································································································· 35

3.4.1 酸（H2SO4）································································································ 35 3.4.2 碱（NaOH）································································································ 35 3.4.3 二氧化氯（ClO2） ······················································································ 35 3.4.4 焦亚硫酸钠（Na2S2O5） ··········································································· 35 3.4.5 混凝絮凝剂（PAC/PAM）········································································· 36 3.5 高程计算 ·················································································································· 36 4 工程概预算 ······················································································································ 37

4.1 投资估算 ·················································································································· 37

4.1.1 直接费············································································································ 37 4.1.2 间接费············································································································ 40 4.1.3 第二部分费用 ······························································································· 40 4.1.4 工程预备费 ··································································································· 40 4.1.5 工程总投资 ··································································································· 40 4.2 运行费用 ·················································································································· 41

4.2.1 动力费············································································································ 41 4.2.2 药剂费············································································································ 41 4.2.3 工资及福利费 ······························································································· 41 4.2.4 总资产折旧费 ······························································································· 41 4.2.5 其他费用 ······································································································· 41 4.3 单位废水处理成本 ·································································································· 41 5 效益分析 ·························································································································· 42

致 谢 ····································································································································· 43 参考文献 ································································································································· 44 附 录 ····································································································································· 46

1 引言

1.1 电镀与电镀废水

1.1.1 电镀及电镀废水来源

电镀是利用化学和电化学方法在金属和非金属表面进行装饰、防护及获得某些新的性质的一种工艺过程。电镀技术广泛应用于机器制造、轻工、电子等行业。

电镀行业中，常用的镀种有镀镍、镀铜、镀铬、镀锌、镀镉、镀铅、镀银、镀金和镀锡。氰根（CN-）具有很好的络合性、表面活性，在某些电镀生产中被大量使用。镀铜、镀锌、镀铜锡合金、镀金及某些活化液、退渡液等，都可采用氰化物。铬主要用于镀铬、钝化和退镀等工艺。铜和镍等重金属也在电镀中应用较多。

电镀车间有镀前表面处理、电镀处理和镀后处理三个工艺环节[1]。每个环节又包括若干工序，详见表1。

表1 电镀车间工艺工序

环节 工序 作用 镀前表面处理 磨光 抛光 刷光 滚光喷砂 去油 去锈浸蚀 中和 清洗 整平镀件并去除镀件上的污物，为电镀做准备 电镀处理 电镀 浸镀等 镀上镀层 镀后处理 抛光 出光 钝化 着色 干燥 封闭 去氢 清洗等 清洗附着液，优化镀层质量 电镀废水是电镀的以上环节、工序中产生的含有大量含金属离子、金属络合离子及清洗液的液体。

电镀废水主要来源有：前处理除油酸洗工序，镀件的清洗水，废电镀液，跑、冒、滴、漏的各种槽液和排水，冲洗水及设备冷却水。

1.1.2 电镀废水的性质和危害

1.1.2.1 电镀废水的性质

电镀废水的水质、水量与电镀生产的工艺条件、生产负荷、操作管理水平与用水方式等因素有关。电镀废水的成分非常复杂，除含氰(CN-)废水和酸碱废水外，重金属废水是电镀业潜在危害性极大的废水类别。根据重金属废水中所含重金属元素进行

分类，一般可以分为含铬(Cr6+)废水、含镍(Ni)废水、含镉(Cd)废水、含铜(Cu)废水、含锌(Zn)废水、含金(Au)废水、含银(Ag)废水等。废水中含有多种高毒物质，危害性很大。另一方面，废水中许多成分又是宝贵的工业原料[2-3]。 1.1.2.2 电镀废水的危害 1）含氰废水的危害

氰化物是极毒物质，特别在酸性条件下，它变成剧毒的氢氰酸。人体对氰化钾的中毒致死剂量为0.25g（纯净氰化钾为0.15g）。很低浓度的氢氰酸（4~5）×10-6，0.05mg/L，会引起很短时间的头疼、心率不齐。在高浓度（9×10-6，0.1 mg/L）时能立即致人死亡。

对鱼类和其他水生物的危害为（以游离CN-计）：浓度为0.04~0.1mg/dm3就能使鱼类致死。此外，含氰废水作为农灌水时会使农作物减产。 2）含铬废水的危害

铬有三价（Cr3+）和六价（Cr6+）之分。六价铬对人体的危害，因进入途径不同，中毒表现也不同。（1）对人体皮肤的损害：六价铬化合物对皮肤有刺激和过敏作用。六价铬经过切口和擦伤处进入皮肤，会因腐蚀作用而引起铬溃疡（又称铬疮）。（2）对呼吸系统的损害：六价铬对呼吸系统的损害，主要是鼻中隔膜穿孔、咽喉炎和肺炎。（3）对内脏的损害：六价铬经消化道侵入，会造成味觉和嗅觉减退，以至消失。剂量小时也会腐蚀内脏；引起肠胃功能降低，出现胃痛，甚至肠胃道溃疡，对肝脏还可能造成不良影响。

三价铬是生物所必需的微量元素。通过动物试验发现三价铬有激活胰岛素的作用，还可以增加对葡萄糖的利用。实验证明，六价铬的毒性比三价铬高100倍。 3）含锌废水的危害

锌是人体必需的微量元素之一，正常人每天从食物中摄取锌10~15mg。人体缺锌会出现不少不良症状，误食可溶性锌盐对消化道黏膜有腐蚀作用。过量的锌会引起急性肠胃炎症状，如恶心、呕吐、腹痛、腹泻，偶尔腹部绞痛，同时伴有头晕、周身乏力。误食氯化锌会引起腹膜炎，导致休克而死亡。 4）含铜废水的危害

铜是生命所必须的微量元素之一，但过量的铜对人体和动植物都有害。对于人来说，过量的接触铜化合物会导致皮炎和湿疹；水中铜含量过量时，会抑制水体自净；铜可以在土壤中富集，污染粮食籽粒；铜对水生生物的毒性也很大。 5）含镍废水的危害

镍的毒性主要表现在抑制酶系统，如酸性磷酸酶。镍及镍盐对电镀工人的毒害主要是镍皮炎。 6）其他

除以上几种物质外，还有隔、铅、汞、银等重金属，酸、碱及盐类，以及电镀中使用的添加剂、光亮剂等物质。它们在环境中过量后均会造成环境污染甚至生态毒害。

1.2 我国电镀污染现状

电镀行业是通用性强、使用面广、跨行业、跨部门的重要加工工业和工艺性生产技术。由于电镀行业使用了大量强酸、强碱、重金属溶液，甚至包括镉、氰化物、铬酐等有毒有害化学品，在工艺过程中排放了污染环境和危害人类健康的废水、废气和废渣，已成为一个重污染行业。电镀是当今全球三大污染工业之一。

就我国电镀废水而言，据不完全统计，2004年我国电镀厂点约有一万家，每天排放的40亿吨废水约有50%没有达到国家排放标准。电镀废水的排放量约占废水总排放量的10%，占工业废水排放量的20%[4]。电镀废水不仅量大，而且对环境造成的污染也严重，因为电镀废水中不仅含有氰化物等剧毒成分，而且含有Cr、Zn、Cu、Ni 等自然界不能降解的重金属离子。

除了少部分国有大型企业、三资企业及新建的正规专业电镀厂拥有国际先进水平的工艺设施，大多数中小型企业仍然使用简陋而陈旧的设备，操作方式以手工操作为主。我国电镀行业存在的主要问题是：

（1）厂点多、规模小，专业化程度低。（2）装备水平低。表现在一方面缺少机械装备，以手工操作为主；另一方面是技术装备水平不高，自动化程度低、可靠性差，产品质量不稳定。（3）管理水平较低，经济效益较差。（4）电镀污染治理水平低，有效治理率低。（5）经营粗放，原材料利用率低。一大部分甚至绝大部分宝贵的原材料流失并变成了污染物。在清洁生产审计中调查的10条电镀加工线中，平均用水量为0.82t/m2，是国外的10倍[5]。

近年来，国内许多电镀企业从实际出发，积极改进和推广低浓度、低污染的电镀工艺、逆流清洗工艺，发展电镀槽（废）液的净化与回收技术，重视废水处理，开展综合防治，消除和减少污染。

1.3 电镀废水处理技术综述

20世纪50年代末是我国电镀废水治理的起步阶段，60年代至70年代中期才开始引起重视，但仍处于单纯的控制排放阶段。70年代中期至80年代初，大多数电镀废水都已有了比较有效的处理，离子交换、薄膜蒸发浓缩等工艺在全国范围内推广使用，反渗透、电渗析等工艺已进入工业化使用阶段，废水中贵重物质的回收和水的回收利用技术也有了很大进展。80年代至90年代开始研究从根本上控制污染的技术，综合防治研究取得了可喜的成果。上世纪90年代至今，电镀废水治理由工艺改革、回收利用和闭路循环进一步向综合防治方向发展，多元化组合处理同自动控制相结合的资源回用技术成为电镀废水治理的发展主流[6]。

电镀废水的治理方式大体可分为如下四类：物理方法、化学方法、物理化学方法和生物处理方法。

1.3.1 物理方法

物理方法是利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变物质的化学性质，如电镀废水中的除油、蒸发浓缩回用水等。

蒸发浓缩回收，是一种对重金属电镀废水进行蒸发使之获得浓缩，并加以回收和回用的处理方法，一般用于处理含铬铜、银及镍离子废水。蒸发浓缩法处理电镀重金属废水，工艺成熟简单，不需要化学试剂，无二次污染，可回用水或有价值的重金属，有良好的环境效益和经济效益，但因能耗大，操作费用高，杂质干扰资源回收问题还待研究，使应用受到限制。目前，一般将其作为其它方法的辅助处理手段[7]。

1.3.2 化学方法

化学方法就是向废水中投加化学药剂，通过化学反应改变废水中污染物的化学性质，使其转变成无害或易于与水分离的物质从废水中除去的处理工艺。从近几十年的国内外电镀废水处理技术发展趋势来看，电镀废水有80%采用化学法处理，化学法处理电镀废水，是目前国内外应用最广泛的电镀废水处理技术，技术上较为成熟。

化学法包括沉淀法，氧化还原法等，是一种传统和应用广泛的处理电镀废水方法，具有投资少，处理成本低，操作简单等特点，适用于各类电镀金属废水处理。但化学法的最大不足之处，是生产用水不能回收利用，浪费水资源且占用场地较大。

1.3.2.1 化学氧化法

该方法主要用于含氰废水的处理。该工艺是在碱性的条件下，用氧化剂把游离氰离子以及与金属络合的氰离子氧化成氮气和二氧化碳，常用的氧化剂是次氯酸钠、液氯和漂白粉，也可以用空气或者臭氧作为氧化剂。该方法能够彻底消除氰化物的污染问题，但是其出水水质较差，且不能回用。在处理混合废水时，易造成二次污染，而且通用氧化剂还有供货和毒性的问题有待于解决。 1.3.2.2 化学还原法

该方法主要用于含铬废水的处理，用还原剂把毒性很大的Cr6+还原成毒性较低的Cr3+，然后利用中和沉淀法除去废水中的Cr3+。根据投加还原剂的不同，可分为FeSO4法、亚硫酸盐法、铁屑法、SO2法等。化学还原法处理电镀含铬废水有硫酸亚铁一石灰法、亚硫酸盐法、二氧化硫法、亚铁盐法、硫化碱法等。该方法的优点是处理后水能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备操作比较简单，但铬污泥如存放不妥易引起二次污染。

应用化学还原法处理含Cr废水，碱化时一般用石灰，但废渣多；用NaOH或Na2CO3，则污泥少，但药剂费用高，处理成本大，这是化学还原法的缺点。 1.3.2.3 化学沉淀法

化学沉淀法是使废水中呈溶解状态的重金属转变为不溶于水的重金属化合物的方法。该法是一种较为成熟实用的电镀废水处理技术，且处理成本低，便于管理，处理后废水可达标排放。

化学沉淀法按照使用沉淀剂的不同可分为： 1）氢氧化物沉淀法

铜、镉、铬、铅等氢氧化物溶度积很小的重金属，可采用此法除去废水中的重金属离子，常用的沉淀剂有石灰、碳酸钠、氢氧化钠等；该沉淀法操作简单，是常用的处理废水方法。实践证明在操作中需要注意以下几点：（1）中和沉淀后，废水中若pH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Zn、Pb、Sn、Al等两性金属时，pH值偏高，可能有再溶解倾向，因此要严格控制pH值，实行分段沉淀；（3）废水中有些阴离子如：卤素、氰根、腐植质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[8]。 2）铬酸盐沉淀法（钡盐法）

这种方法处理的对象只限于Cr6+。投加的沉淀剂有氯化钡、硫化钡和碳酸钡等，因而习惯上也称为钡盐法。 3）铁氧体沉淀法

铁氧体技术是根据生产铁氧体的原理发展起来的处理方法。在含Cr废水中加入过量的FeSO4，使Cr6+还原成Cr3+，Fe2+氧化成Fe3+，调节pH值至8左右，使Fe离子和Cr离子产生氢氧化物沉淀。通入空气搅拌并加入氢氧化物不断反应，形成铬铁氧体。其典型工艺有间歇式和连续式。该法形成的污泥有较高的化学稳定性，容易进行固液分离和脱水处理，能一次脱除多种金属离子，特别适用于重金属混合电镀废水的一次性处理。我国应用铁氧体法已经有几十年历史，处理后的废水能达到排放标准，在国内电镀工业中应用较多。铁氧体法具有设备简单、投资少、操作简便、不产生二次污染等优点。但在形成铁氧体过程中需要加热(约70℃)，能耗较高，处理后盐度高，而且有不能处理含汞和络合物废水的缺点。 1.3.2.4 化学中和法

中和处理的目的是中和废水中过量的酸、碱及调整废水的酸碱度，使之呈中性或接近中性，以适宜下一步处理或外排的要求。国内对电镀酸碱废水的处理，一般视其流量或单独处理，或排入电镀混合废水中一起处理。

1.3.3 物理化学方法

物化法是通过物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。主要有以下几种，即：气浮法、离子交换法、萃取法、吸附法、电解法、离子交换法、膜分离法等。 1.3.3.1 气浮法

气浮法是一种高效、快速的固液分离技术，其中的溶气气浮法，是使空气在一定压力下溶于水中并达到饱和状态再进行气浮的废水处理方法；由贾金平等人研究可知，当处理废水中的悬浮物浓度为600mg/dm3以下时可采用溶气气浮法。 1.3.3.2 离子交换法

离子交换法是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，含重金属废水通过交换剂时，交换器上的离子同水中的金属离子进行交换，达到去除水中金属离子的目的。此法操作简单，便捷，残渣稳定，无二次污染，但由于离子交换剂选择性强，制造复杂，成本高，再生剂耗量大，因此在应用上受到很大限制。

1.3.3.3 电解法

电解法是利用金属的电化学性质，使废水中的有害物质通过电解在阳、阴两极上分别发生氧化、还原反应转化成无害物质，或利用电极氧化、还原产物与废水中的有害物质发生化学反应，生成不溶于水的沉淀物，然后分离除去。它是处理含有高浓度电沉积金属废水的一种有效方法，处理效率高，便于回收利用。但该法缺点是不适用于处理含较低浓度的金属废水，并且电耗大，成本高，一般经浓缩后再电解经济效益较好。

近年来，电解法迅速发展，并对铁屑内电解进行了深入研究，利用铁屑内电解原理研制的动态废水处理装置对重金属离子有很好的去除效果。另外，高压脉冲电凝系统为当今世界新一代电化学水处理设备，对表面处理、涂装废水以及电镀混合废水中的Cr、Zn、Ni、Cu、Cd、CN-等污染物有显著的治理效果。高压脉冲电凝法比传统电解法电流效率提高20%-30%；电解时间缩短30%-40%；节省电能达到30%-40%；污泥产生量少；对重金属去除率可达96%-99%。 1.3.3.4 混凝法

为了提高化学法之后的微小沉淀物的沉降性能，可在废水中加入适当的混凝剂、絮凝剂或螯合剂等药剂，经过一定的搅拌加速重金属沉淀物的固液分离。此种方法一般作为化学法的组合手段。在实践应用中已有不少实例出现。 1.3.3.5 吸附法

吸附法是利用吸附剂的独特结构去除重金属离子的一种方法。传统吸附剂有活性炭，腐植酸、聚糖树脂、碴藻土等。活性炭装备简单，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。实践证明，使用不同吸附剂的吸附法，不同程度地存在投资大，运行费用高，污泥产生量大等问题，处理后的水难于达标排放。 1.3.3.6 萃取法

利用一种不溶于水而能溶解水中某种物质的有机溶剂，使废水中的溶质充分溶解而从废水中分离出去；溶剂萃取法是分离和净化物质常用的方法。由于液一液接触，可连续操作，分离效果较好。尽管萃取法有较大优越性，然而溶剂在萃取过程中的流失和再生过程中能源消耗大，使这种方法存在一定局限性，应用受到很大的限制。

1.3.3.7 膜分离法

膜分离法是利用高分子所具有的选择性进行物质分离的技术，包括电渗析、反渗透、膜萃取等。利用膜分离技术一方面可以回收利用电镀原料，大大降低成本，另一方面可以实现电镀废水零排放或微排放，具有很好的经济和环境效益。用电渗析法处理电镀工业废水，处理后废水组成不变，有利于回槽使用。含Cu2+、Ni2+、Zn2+、Cr6+等金属离子废水都适宜用电渗析处理，已有成套设备。反渗透法已大规模用于镀Zn、Ni、Cr漂洗水和混合重金属废水处理。采用反渗透法处理电镀废水，已处理水可以回用，实现闭路循环。液膜法治理电镀废水的研究报道很多，有些领域液膜法已由基础理论研究进入到初步工业应用阶段。膜萃取技术是一种高效、无二次污染的分离技术，该项技术在金属萃取方面有很大进展。

1.3.4 生物处理方法

生物处理技术是通过生物有机物或其代谢产物与重金属离子的相互作用达到净化废水的目的，具有成本低，环境效益好等优点。由于传统处理方法有成本高、对大流量含低浓度重金属的废水难于处理等缺点，随着重金属毒性微生物的研究进展，生物处理技术日益受到人们的重视，采用生物技术处理电镀金属废水呈发展势头。 1.3.4.1 生物絮凝法

生物絮凝法是利用微生物或微生物产生的代谢物进行絮凝沉淀的一种除污方法。所用的微生物絮凝剂是由微生物产生并分泌到细胞外，具有絮凝活性的代谢物，一般由多糖、蛋白质、DNA、纤维素、糖蛋白、聚氨基酸等高分子物质构成，分子中含有多种官能团，能使水中胶体悬浮物相互凝聚沉淀。目前，对重金属有絮凝作用的约有十几个品种，生物絮凝剂中的氨基和羟基可与Cu2+、Hg2+、Ag+、Au2+等重金属离子形成稳定的鳌合物而沉淀下来。微生物絮凝法处理废水具有安全方便、易于实现工业化等特点。具有广泛应用前景。 1.3.4.2 生物吸附法

生物吸附法指利用生物体的化学结构及成分特性来吸附溶于水中的金属离子，再通过固液分离而去除金属离子的方法。利用胞外聚合物分离金属离子，有些细菌在生长过程中释放的蛋白质，能使溶液中可溶性的重金属离子转化为沉淀物而去除。该法具有原料易得、处理成本低等特点。

1.3.4.3 生物化学法

生物化学法是通过微生物处理含重金属废水，将可溶性离子转化为不溶性化合物而去除。例如：有人利用脱硫肠杆菌(SRV) 去除电镀废水中的铜离子，在含铜质量浓度为246.8mg/L的溶液，当PH为4.0时，去除率达99.12%。 1.3.4.4 植物修复法

植物修复法是指利用高等植物通过吸收、沉淀、富集等作用降低已有污染的土壤或地表水的重金属含量，以达到治理污染、修复环境的目的。植物修复法是利用生态工程治理环境的一种有效方法，它是生物技术处理企业废水的一种延伸。

藻类净化重金属废水的能力，主要表现在对重金属具有很强的吸附力，利用藻类去除重金属离子的研究已有大量报道。草本植物中的凤眼莲是国际上公认和常用的一种治理污染的水生漂浮植物，它具有生长迅速，既能耐低温、又能耐高温的特点，能迅速、大量地富集废水中Cd、Pb、Hg、Ni、Ag、Co、Cr等多种重金属。此外，还有很多草本植物具有净化作用，如喜莲子草、水龙、刺苦草、浮萍、印度芥菜等。木本植物具有处理量大、净化效果好、受气候影响小、不易造成二次污染等等优点，也受到人们广泛关注。

综上所述，化学法、物理化学法、生物化学法等都可以治理和回收废水中的重金属，但这些方法各有利弊，诸如对含氰化物或六价铬的电镀废水采用氧化或还原的方法加以处理，虽破坏或除去了毒性，却没有对它们加以回收利用；对于其他电镀废水的处理采用沉淀法、中和法，只是对废进行了无害化处理，使之达到了排放标准，却同样未能从资源化的角度进行回收利用；生物化学法也有一定的局限性，无论是植物还是微生物，一般都具有选择性，只吸取或吸附一种或几种金属，有的在重金属浓度较高时会导致中毒，从而限制其应用。组合法可在一定程度上弥补各种单一方法的不足，达到最好的技术经济效果。如将化学法与气浮法结合可强化重金属离子的去除。

但相比较而言，闭路循环则是目前处理电镀废水的一种很有效的工艺，综合防治是污染解决的根本方法，从单纯的治废变成综合治理是治理电镀废水的发展方向。

1.4 设计的主要内容和范围

1.4.1 设计的主要内容

设计的主要内容包括工艺流程的确定、主要构筑物的设计、设备的选型、平面高

程布置、土建电气照明等附属设施的说明、工程概预算等。

1.4.2 设计范围

从废水集水池进水口至废水处理站的放流池排放口。地基处理和废水处理站外的废水收集管道系统由业主自行处理。

2 设计说明书

2.1 工程概况

桂林5718厂位于桂林市象山区凯风路，成立于1979年，是一家国有军工相关的企业。在其产品生产中需要用到电镀工序。

桂林5718厂电镀车间排放的废水主要分为：

（1）综合废水，来源于前处理，镀镍与镀铜工序，主要污染物为H+、OH-、Cu2+

和Ni2+；

（2）含氰废水，来源于镀锌与镀铜工序，主要污染物为OH-、Cu2+和CN-； （3）含铬废水，来源于镀铬工序，主要污染物为Cr6+和H+。

小型电镀车间的废水水量都较少，一般日排放量只有几十吨，其污染因子也较少，多数为含氰、含铬、含锌、酸性废水等，不存在COD和BOD5，但其危害很大[9]。该废水若不经妥善处理直接排入附近水体，会对环境造成严重污染，直接影响周围居民的生产、生活，因此，按国家有关环保法规要求，应对该生产废水进行处理，实现达标排放。

2.2 设计依据和设计原则

2.2.1 设计依据

（1）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）； （2）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）； （3）《电镀废水设计规范》（GBJ136-90）；

（4）《重金属污水化学法处理设计规范》（CECS 92:97）； （5）《三废处理工程技术手册》废水卷； （6）《排水工程》下册；

（7）《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）； （8）业主提供的资料；

（9）当地同类废水治理工程经验和技术； （10）各厂家设备选型样本。

2.2.2 设计原则

（1）贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法律、法规、规范及标准。废水经处理后必须确保各项出水水质指标均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的各污染物最高允许排放浓度要求；

（2）根据设计进出水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。

（3）设备选型兼顾通用性和先进性，运行稳定可靠、效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中。

（4）妥善处理处置污水处理过程中产生的污泥，避免造成二次污染。

（5）为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。

（6）站区总平面布置力求在便于施工、安装和维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地。使厂区环境和周围环境协调一致。

（7）工程建设完成后，力争达到社会效益、经济效益、环境效益的最佳统一。

2.3 设计水质水量、排放标准和出路

2.3.1 水质水量

2.3.1.1 设计水量

桂林5718厂电镀废水水量排放情况见下表2。

表2 桂林5718厂电镀废水水量

序号 1 2 3 废水种类 综合废水 含氰废水 含铬废水 合计 平均流量(m3/h) 0.5 1.0 1.0 2.5 工作时间(h) 8 8 8 — 昼夜废水量(m3/d) 4 8 8 20 2.3.1.2 设计进水水质

桂林5718厂电镀废水进水水质见表3所示。

表3 设计进水水质 (mg/L) 参 数 处理前 pH 6.5-7.9 六价铬 2.71-10.9 总铬 6.08-12.1 CN- 1.03-8.5 总镍 0.91 2.3.2 排放标准

设计出水水质标准见表4。

表

(mg/L)

参 数 处理后 pH 6-9 六价铬 <0.3 总铬 <1.5 CN- <0.1 总镍 <1.0 4

设

计

出

水

水

质

2.3.3 排放出路

经处理达标后排入厂区内城市污水管网，最后进入城市污水处理系统。不考虑废水回用。

2.4 处理工艺的选择及说明

2.4.1 水质水量特性分析

该厂电镀废水水量小，水质污染因子少，主要是Cr6+、Cr3+、CN-和少量的铜镍。水质水量不稳定。

2.4.2 工艺流程的选择

2.4.2.1 整体工艺的选择

由前述电镀废水处理技术可知，电镀废水的处理方法主要有化学法、电解法、离子交换法、电渗析法、反渗透法、薄膜蒸发法和生物法等。其中化学法的应用最为普遍，在国外约占90 %以上。国内各种电镀废水处理工艺的应用比率依次为化学法、离子交换法、电解法；而且化学法呈上升趋势并逐渐向工业发达国家靠近，离子交换和电解法则呈下降趋势，上升或下降的原因主要在于处理工艺的实用化程度。采用化

学法的废水处理工程投资约占电镀工程总投资5%左右，而离子交换法、电解法、电渗析法、反渗透法和薄膜蒸发法等废水处理工程投资约占电镀工程总投资的30%到40%[10]。

化学法处理电镀废水具有技术成熟、投资小、费用低、适应性强、自动化程度高等诸多优点。

本工程水量小，污染物浓度低，污泥量小，拟采用集成的一步净化器进行固液分离。采用一步净化器的优点有：节约废水处理设备投资35-40%；减少占地面积30%，节约基建建设投资20-30%；处理流程大大简化，操作管理及安装方便；设备无噪音，运行稳定，内部无机械传动易损件；投资少，上马快，设备到位后接上水泵就可投入使用。

综合该厂的水质水量特点，决定按照“分类收集，分类处理”的原则，采用“化学法+一步净化器”的“间歇式”处理流程，并在固液分离后调节废水pH值，以保证达到排放标准。

2.4.2.2 具体工艺及化学药剂的选择

1）含氰废水

含氰废水应独立设置一个处理系统，避免与其他电镀废水（尤其是酸性和含镍等废水）混合处理。

目前含氰废水的氧化方法有：碱性氯化法（NaClO/Cl2）、臭氧（O3）处理法和二氧化氯（ClO2）协同氧化剂破氰法。氧化阶段一般有两级氧化才能彻底去除CN-。

① 碱性氯化法（NaClO/Cl2）

碱性氯化法（NaClO/Cl2）是用NaClO或Cl2在碱性条件下将废水中的氰化物氧化破坏的方法，属于传统的化学处理法。

② 臭氧（O3）处理法

臭氧（O3）处理法是利用O3作为氧化剂来氧化消除氰污染的方法。 ③ 二氧化氯（ClO2）协同氧化剂破氰法

二氧化氯（ClO2）是目前为止发现的最经济、最安全、最适用的高效水处理剂。所谓二氧化氯协同破氰法，是在制取二氧化氯的同时有H2O2、Cl2、O2产生，这些氧化剂均对氰有氧化去除的作用。

有贾金平等人研究可知，与传统的化学法处理电镀含氰废水相比较，次氯酸钠（NaClO）法设备复杂、易损坏、处理费用高、耗电多；漂白粉法产生污泥量大、操作时劳动强度大；漂白粉存放时间长易失效；液氯法投药量不易控制，操作人员必须

专门训练，安全性小，液氯货源困难；臭氧（O3）处理法耗电量大，设备投资高。利用二氧化氯处理电镀含氰废水不仅具有节能、效率高，操作方便、使用寿命长的特点而且试剂投加量是碱性氯化法处理废水时的试剂投加量的1/5，同等处理量时一次性投资比次氯酸钠发生器少20%~30%，运行费用低。

几种常用的除氰氧化剂的性能特点见下表5。

表5 氧化剂除氰特点比较表[16]

特点氧化剂 二氧化氯 液氯 臭氧 次氯酸钠 漂粉精 设备价格 处理成本 耗电量 危险性 维修量 产渣量 去氰能力 中 高 高 中 --- 中 低 高 高 高 中 中 高 高 --- 低 高 中 高 中 低 中 高 中 高 低 低 低 高 高 高 中 高 低 低 综合考虑，本工程采用二氧化氯（ClO2）协同氧化剂破氰法进行破氰处理。本工程又有综合废水，为了节省投资，在含氰废水废水破氰后，排入到综合废水处理系统一同处理。

2）含铬废水

为了避免其他废水成分的干扰，增加处理难度，含铬废水处理也设置一个独立的系统。

由贾金平等人研究可知，目前常用的化学还原法有铁氧体法、亚硫酸盐法、硫酸亚铁—石灰法、二氧化硫还原法、铁屑处理法、钡盐法、铅盐法等，其中后四种比较少用。

① 亚硫酸盐还原法

亚硫酸盐还原处理法也是国内常用的处理含铬废水的方法之一，它主要优点是处理后能达到排放标准，并能回收利用氢氧化铬，设备和操作也较简单，沉渣量少且易于回收，因而应用较广；但亚硫酸盐货源缺乏，国内有些地区不易取得，当铬污泥找不到综合利用出路而存放不妥时，会引起二次污染。另外，处理成本较高。

② 铁氧体法

铁氧体沉淀法是在硫酸亚铁处理法的基础上发展起来的一种新型处理方法。它就是向废水中投加硫酸亚铁，使废水中的六价铬还原成三价铬，然后投碱调整废水pH值，使废水中的三价铬以及其他重金属离子发生共沉淀现象。在共沉淀时，溶解于水

中的重金属离子进入铁氧体晶体中，生成复合的铁氧体，从水中沉淀析出，从而使废水得到净化。铁氧体处理法主要的优点是硫酸亚铁货源广，价格低，处理设备简单，处理后水能达到排放标准，污泥不会引起二次污染；缺点是试剂投量大，相应产生的污泥量也大，污泥制作铁氧体时的技术条件难控制，需加热耗能较多，处理成本也较高。采用铁氧体法一般侧重于处理六价铬、镍、铜、锌等重金属离子废水。

③ 硫酸亚铁－石灰法

硫酸亚铁是一种强酸弱碱盐，水解后呈酸性。硫酸亚铁与六价铬发生氧化还原反应，生成三价铬，当用石灰提高PH值至7.5～8.5时，即生成氢氧化铬沉淀。当pH值>3时，Fe3+即生成大量沉淀，生成的氢氧化铁有凝聚作用，有利于其他沉淀物的沉降。

硫酸亚铁－石灰法处理含铬废水的特点是：除铬效果好，当使用酸洗废液的硫酸亚铁时，成本较低，处理工艺成熟，但产生的污泥量大，占地面积大，出水色度偏高。

④ 钡盐法

钡盐法处理含铬废水是利用固相碳酸钡与废水中的铬酸接触反应，形成溶度积比碳酸钡小的铬酸钡，以此除去废水中的六价铬。经碳酸钡处理后的废水中含有一定量的残余钡离子，可用石膏（CaSO4?2H2O）进行除钡，生成溶度积更小的硫酸钡。

钡盐法处理含铬废水的特点为：方法简单，出水水质好，但货源、沉淀分离以及污泥二次污染问题较大，污泥清除周期较长。同时，由于钡盐有毒，因此，如采用这种方法时，对调节池、反应沉淀池等地下构筑物应做好防渗漏、防腐蚀等措施，并加强管理，防止由钡引起的污染。

综上分析，本工程采用常用的亚硫酸盐还原法进行破铬处理。

常用的亚硫酸盐还原剂有亚硫酸氢钠（NaHSO3）、亚硫酸钠（Na2SO3）和焦亚硫酸钠（Na2S2O5）。亚硫酸盐与六价铬的投量比见下表6。

表6 亚硫酸盐与六价铬的投量比

序号 1 2 3 亚硫酸盐种类 NaHSO3 Na2SO3 Na2S2O5 投量比（质量比） 理论值 1:3 1:3.6 1:2.74 实际使用值 1:4~5 1:4~5 1:3.5~4 在相同处理效果的情况下，焦硫酸钠（Na2S2O5）使用量小且市场价较低一些，所以本工程的亚硫酸盐还原剂选用焦硫酸钠（Na2S2O5）。

同样，本工程又有综合废水，为了节省投资，在含铬废水废水破铬后，排入到综合废水处理系统一同处理。

3）综合废水

综合废水以及经过前期处理的含氰、含铬废水混合后，主要的污染物为Cr3+和少量的镍、铜。它们均可用化学沉淀法进行去除。

常用的中和沉淀药剂是氢氧化物，包括氢氧化钠（NaOH）和氢氧化钙（Ca(OH)2）。两者相比，氢氧化钠价格稍高，但氢氧化钙需要有化石灰工序，且在操作中易产生粉尘，生成的污泥量大，故本工程选用NaOH作为中和沉淀剂。

沉淀处理后的废水应加入PAC/PAM混凝、絮凝剂进行强化絮体凝聚效果。 由于本工程废水流量小，污泥量小，宜采用一体化的处理设备进行处理。不仅能达到排放标准，而且能降低工程费用。

4）污泥处理

本工程废水量小且污染物浓度小，但为了保护环境，不造成污泥的二次污染，含铬和少量的含铜含镍污泥应进行脱水浓缩处理。本工程污泥量小，污泥性质特殊，选择板框压滤机对其进行压滤脱水。压滤液回流至综合废水调节池进行处理，被压滤后的污泥委外处理，不能随意丢弃。

2.4.3 工艺流程说明

本由以上分析选择，确定本工程的工艺流程图如下图1所示。

酸、Na2S2O5机械搅拌pH、ORP控制酸、碱、ClO2机械搅拌pH、ORP控制泵含铬废水调节池泵破铬池两级破氰池含氰废水调节池含铬废水 NaOHPAC/PAMpH控制含氰废水酸、NaOH综合废水综合废水调节池泵一步净化器污泥酸碱调节池干泥外运污泥板框压滤机排入城市污水管网压滤液回流

图1 桂林5718厂电镀废水处理工艺流程

按照“分类收集，分类处理”的原则，采用“化学法+气浮法”的“间歇式”处理流程。在固液分离时采用混凝强化，以保证达到排放标准。整个流程配置在线控制、操作方便、加药精确、反应彻底。各个系统的处理说明如下。 2.4.3.1 含氰废水的处理

含氰废水从电镀车间分流自流入含氰废水调节池，进行水质水量的调节，以利于后续处理单元的有效运行。然后经泵提升至两级破氰池，分别在碱性条件(pH=11.5，ORP 值为300mV)和弱碱条件(pH=8，ORP 值为650mV)下利用ClO2等强氧化剂把CN-被氧化成CNO-和把CNO-被氧化成N2和CO2；反应式如下：

一级反应：pH值=8.5~11.5

2ClO2+2NaCN+NaOH+2H2O→2NaCNO+2NaCl+6OH-

二级反应：pH值=7.5~8.5

2NaCNO+2ClO2+2H2O→2N2+2CO2+2NaCl+4OH-

最后自流至综合废水调节池进行综合处理。

整个破氰过程采用pH计和ORP计在线严格控制pH值和ORP值，保证加药量准确合适；同时用液位控制器控制废水流量。 2.4.3.2 含铬废水的处理

含铬废水从电镀车间分流自流入含铬废水调节池，进行水质水量的调节，以利于后续处理单元的有效运行。然后经泵提升至破铬池（强酸性条件pH=2.5，ORP 值为200～250mV），在焦亚硫酸钠（Na2S2O5）还原剂的作用下Cr6+被还原成Cr3+；化学反应为：

2H2Cr2O7+3Na2S2O5+3H2SO4→2Cr2(SO4)3+3Na2SO4+5H2O

接着再自流送至综合废水调节池进行化学沉淀处理，反应方程式为：

Cr2(SO4)3+6NaOH→Cr(OH)3↓+3Na2SO4

整个破铬过程采用pH计和ORP计在线严格控制pH值和ORP值，保证加药量准确合适；同时用液位控制器控制废水流量。 2.4.3.3 综合废水的处理

综合废水从电镀车间分流自流入综合废水调节池，和预处理的前两种废水进行混合，调节水质水量，以利于后续处理单元的有效运行。然后经泵提升至一步净化器（碱性条件），在氢氧化钠的作用下将Cr3+和少量的Ni2+、Cu2+被分别转化Cr(OH)2、Ni(OH)2、Cu(OH)2沉淀物；沉淀反应完成后，投加PAC/PAM药剂，增加沉淀物的

凝聚作用；接着自流至酸碱调节池进行调节至中性，最后达标排放。

整个沉淀反应过程采用pH计在线控制pH值，保证加药量准确使金属离子完全沉淀反应；同时用液位控制器控制废水流量。 2.4.3.4 污泥的处理

经气浮池排除的含重金属离子的污泥用污泥泵送至板框压滤机进行污泥脱水。脱水后的污泥暂时存放在一小块污泥存放区中，再集中委外处理；压滤出的上清液用泵回流至综合废水调节池进行处理。

2.5 主要构筑物的设计及设备选型说明

2.5.1 含氰废水处理系统

2.5.1.1 含氰废水集水池 处理量： 数量： 规格： 附件： 1）提升泵：50FB-16A耐腐蚀泵，2台，一备一用；13.1m3/h，12m，1.5kw； 2）液位控制器：1套，四点控制式； 3）流量计：转子式，1套 2.5.1.2 破氰池 处理量： 数量： 规格： 附件： 1）搅拌机：JKB-1700，1台，0.5KW，三窄叶螺旋桨式； 2）ORP计：1套，PC-310； 3）pH控制仪：OP5000-6B-0，1套，0-14pH 4.0m3/h 1座 1.5m×1.5m×2.1m (H) 有效容积： 反应时间： 材质： 4.0m3 30min 砖混+ FRP 4.0m3/次 2座 1.5m×1.5m×2.1m (H) 有效容积： 集水时间： 材质： 4.0m3 4.0h 砖混+ FRP

2.5.2 含铬废水处理系统

2.5.2.1 含铬废水集水池 处理量： 数量： 规格： 附件： 1）提升泵：50FB-16A耐腐蚀泵，2台，一备一用；13.1m3/h，12m，1.5kw； 2）液位控制器：1套，四点控制式； 3）流量计：转子式，1套 2.5.2.2 破铬池 处理量： 数量： 规格： 特殊要求： 附件： 1）搅拌机：JKB-1700，1台，0.5KW，三窄叶螺旋桨式； 2）ORP计：1套，PC-310； 3）pH控制仪：OP5000-6B-0，1套，0-14pH 4.0m3/h 1座 1.5m×1.5m×2.1m (H) 有效容积： 反应时间： 材质： 4.0m3 30min 砖混+ FRP 4.0m3/次 2座 1.5m×1.5m×2.1m (H) 有效容积： 集水时间： 材质： 4.0m3 4.0h 砖混+ FRP 反应池应加盖，防止二氧化硫气体逸出。 2.5.3综合废水处理系统

2.5.3.1 综合废水集水池 处理量： 数量： 规格： 附件： 1）提升泵： 50FB-16耐腐蚀泵，2台，一备一用；14.4 m3/h，16 m，3.5kw； 2）液位控制器：1套，四点控制式 3）流量计：转子式，1套

10~10.25m3/次 2座 2.4m×2.4m×2.1m (H) 有效容积： 集水时间： 材质： 10.4m3 4.5h 砖混+ FRP 2.5.3.2 一步净化器

进水水质 pH 1-14 悬浮物与金属离子杂质（mg/L） <800 pH 出水水质 悬浮物与金属离子杂质（mg/L） 外形尺寸 Ф*H（m） 型号 处理水量 （m3/h） 10 HR-10 附件： 6-9 达到国家排放标准 Ф2*H5 1）pH控制仪：OP5000-6B-0，1套，0-14pH 2.5.3.3 酸碱调节池 处理量： 数量： 规格： 附件： 1）pH控制仪：OP5000-6B-0，1套，0-14pH 2）出水管：DN70硬聚氯乙烯溢流管 2.5.3.4 板框压滤机 处理量： 数量： 型号： 板框外形尺寸： 附件： 1）备用滤布：1套 2）污泥泵：WQ15-7-1，3m3/h，1.5KW，PVC 0.3m3/次 1台 XBAMQ300U 300×300mm 过滤面积： 滤室容积： 材质： 整机尺寸： 1m2 12L PP 940×660×730mm 5.1m3/次 1座 1.7m×1.7m×2.0m (H) 有效容积： 停留时间： 材质： 5.0m3 0.5h 砖混+ FRP 2.5.4 药剂投配系统

2.5.4.1 酸（H2SO4）储药槽 配制浓度： 数量： 10％ 1个 有效容积： 停留时间： 202L 30d

规格： 附件： Φ500 mm×1100mm 材质： FRP 1）加药泵：3台，J-W-20/0.32微型柱塞计量泵，20L/h，0.32MPa，0.25KW，PVC 2.5.4.2 碱（NaOH）储药槽 配制浓度： 数量： 规格： 附件： 1）加药泵：3台，J-W-20/0.32微型柱塞计量泵，20L/h，0.32MPa，0.25KW，PVC 2.5.4.3 氧化剂（ClO2）发生器

二氧化氯产加热功动力水 管径 DN 25 压力差 ≥0.3 MPa 消毒剂投加管径 DN32 20％ 1个 Φ500 mm×400mm 有效容积： 停留时间： 材质： 72L 30d FRP 设备型号 量（g/h） 率（kW） 500 1.0 设备尺寸L×B×H LKD-A-500 1000×520×1300 系统组成：供料系统、反应系统、投加系统、控制系统、安全系统 性能特点：

自动恒温控制，控制温度达88℃。 进口计量泵加药，剂量准确，运行稳定。

进口背压阀恒定背压，防止消毒液倒流或形成虹吸。

单片机智能控制器，具有缺水、缺料、欠压、高温报警并自动停机。

标准RS485接口，具有本地/远程，手动/自动切换功能，流量，余氯可远传到控制室根据工艺进行控制调节；温度，液位等运行数据可远传到控制室。

液晶显示器，在线显示设备运行的各种数据，便于及时了解设备的运行情况。 触摸式操作面板，使用寿命长。 2.5.4.4 还原剂（Na2S2O5）储药槽 配制浓度： 数量： 规格： 10％ 1个 Φ300 mm×280mm 有效容积： 停留时间： 材质： 18.3L 30d FRP

特殊要求： 附件： 药槽要加盖密封，防止药品被氧化 1）加药泵：1台，J-W-20/0.32微型柱塞计量泵，20L/h，0.32MPa，0.25KW，PVC 2.5.4.5 PAC/PAM储药槽

PAC储药槽 使用浓度： 数量： 规格： 附件： 1）加药泵：1台，J-W-20/0.32微型柱塞计量泵，20L/h，0.32MPa，0.25KW，PVC PAM储药槽 使用浓度： 数量： 规格： 附件： 1）加药泵：1台，J-W-20/0.32微型柱塞计量泵，20L/h，0.32MPa，0.25KW，PVC 0.5% 1个 Φ300 mm×450 mm 有效容积： 停留时间： 材质： 30.7L 10d FRP 10% 1个 Φ400 mm×420 mm 有效容积： 停留时间： 材质： 50.4L 30d FRP 2.6 构筑物和设备材料一览表

2.6.1 构筑物一览表

序号 1 2 3 4 5 6 构筑物名称 构筑物规格(m) L W H 防腐面积(m2) 单位 数量 14.85 14.85 14.85 14.85 25.92 16.49

备注 砖混+ FRP 砖混+ FRP 砖混+ FRP 砖混+ FRP 砖混+ FRP 砖混+ FRP 含氰废水调节池 1.5 1.5 2.1 破氰池 破铬池 酸碱调节池 1.5 1.5 2.1 1.5 1.5 2.1 1.7 1.7 2.0 含铬废水调节池 1.5 1.5 2.1 综合废水调节池 2.4 2.4 2.1 座 座 座 座 座 座 1 1 1 1 1 1 2.6.2 设备材料一览表

序号 设备名称 规格/型号 功率 废水系统 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 提升泵 液位控制器 流量计 搅拌机 ORP计 pH控制仪 提升泵 液位控制器 流量计 搅拌机 ORP计 pH控制仪 提升泵 液位控制器 流量计 50FB-16A耐腐蚀泵 四点控制式 转子式 JKB-1700 PC-310 OP5000-6B-0 50FB-16A耐腐蚀泵 四点控制式 转子式 JKB-1700 PC-310 OP5000-6B-0 50FB-16耐腐蚀泵 四点控制式 转子式 1.5kw —— —— 0.5KW —— —— 1.5kw —— —— 0.5KW —— —— 3.5kw —— —— 含氰废水提升 含氰废水调节池 计量流量 破氰池 破氰池 破氰池 含铬废水提升 含铬废水调节池 计量流量 破铬池 破铬池 破铬池 综合废水提升 综合废水调节池 计量流量 台 2 套 1 套 1 台 1 套 1 套 1 台 2 套 1 套 1 台 1 套 1 套 1 台 2 套 1 套 1 13.1m3/h，12m —— —— 三窄叶螺旋桨式 —— 0-14pH 13.1m3/h，12m —— —— 三窄叶螺旋桨式 —— 0-14pH 14.4 m3/h， 16 m —— —— 用途 单数备注 位 量

16 17 18 19 一步净化器 pH控制仪 pH控制仪 出水管 板框压滤机 HR-10，Φ2*H5 OP5000-6B-0 OP5000-6B-0 DN70溢流管 XBAMQ300U，940×660×730mm 配套 WQ15-7-1 —— —— —— —— 综合反应器 一步净化器 酸碱调节池 酸碱调节池 套 1 套 1 套 1 根 1 10 m3/h 0-14pH 0-14pH 硬聚氯乙烯 污泥处理系统 20 —— —— 1.5KW 加药系统 23 酸储药槽 24 加药泵 Φ500 mm×1100mm J-W-20/0.32微型柱塞计量泵 Φ500 mm×400mm J-W-20/0.32微型柱塞计量泵 LKD-A-500，1000×520×1300 Φ300 mm×280mm J-W-20/0.32微型柱塞计量泵 Φ400 mm×420 mm —— 0.25KW —— 0.25KW 1KW —— 0.25KW —— 配酸储酸 加药供酸 配碱储碱 加药供碱 生产ClO2 配制储存氧化剂 加药供氧化剂 配制储存PAC 个 1 台 3 个 1 台 3 台 1 个 1 台 1 个 1 配药浓度 10％ 20L/h 配药浓度20％ 20L/h 500g/h 配药浓度 10％ 20L/h 配药浓度 10％ 污泥脱水 污泥脱水 污泥输送 台 1 套 1 台 1 手动式 —— 3m3/h，，PVC 21 备用滤布 22 污泥泵 25 碱储药槽 26 27 28 29 30 加药泵 ClO2发生器 Na2S2O5储药槽 加药泵 PAC储药槽

31 32 33 34 加药泵 PAM储药槽 加药泵 管道 J-W-20/0.32微型柱塞计量泵 Φ300 mm×450 mm J-W-20/0.32微型柱塞计量泵 匹配泵接口尺寸 0.25KW 加药供PAC 台 1 —— 配制储存PAM 个 1 20L/h 配药浓度 0.5％ 20L/h PVC管 0.25KW 加药供PAM 台 1 —— 输送介质 — — 2.7 平面布置和高程布置

2.7.1 平面布置

（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理；

（2）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量；

（3）构筑物之间应留有足够的间距，方便运行管理。本工程采用间距1.0米。 具体的平面布置见附录图纸。

2.7.2 高程布置

高程布置的原则是尽可能使废水自流入下一处理构筑物。由于本工程是间歇式运行，不少废水以泵抽动的形式流动。只有一步净化器和pH调节池间是自流。 具体工艺高程布置见附录图纸。

2.8 土建、电气和自动控制介绍

土建应按照相关规范进行，如《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）、《建筑结构荷载规范》（GBJ9-84）、《建筑桩基技术规范》（JBJ94-94）、《给排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）等。

污水处理系统配电系统为三相五线制，单相配电为三线制。 为加强处理的稳定可靠性，减少劳动，应设计PLC自动控制系统。

2.9 二次污染防治

（1）污水处理站剩余污泥通过脱水干化，外运处置。避免风吹雨淋产生二次污染。

（2）机泵设置必要的消音隔振措施以减少产生的噪声。

2.10 人员配备

根据废水处理站工作要求及工厂工作安排，本设计拟配备工作人员2人，随电镀车间的运行时间上班。人员组合由厂生产管理科安排。具体分工如下：

（1）站内主管1人：负责废水处理站的日常维护与管理。 （2）技术员1人：协助负责水质化验、配药、污泥压滤等工作。

工作人员应掌握废水处理的基本知识，能应急处理突发问题。平时废水处理站设备的维修检修应请相关专业人员来执行。

3 设计计算书

3.1 含氰废水处理系统计算

3.1.1单体计算

3.1.1.1 含氰废水调节池

本工程采用间歇法进行废水处理，由贾金平等人研究可知，采用两个池子集水较好，故本工程采用两个相同的调节池。

已知平均流量为1m3/h，取设计日流量为1m3/h。取一个池子计算如下。 废水每天排放8小时。由于没有污水变化无规律，则在此设计调节池容纳4小时污水量。因此，池有效容积为：

V = QT = 1 m3/h×4h = 4m3

取有效水深h为1.8m，池设计成正方形，则池宽B（池长L）为：

B（L）=

池子取超高为0.3m，则池高为：

H =1.8 + 0.3 = 2.1m

3.1.1.2 破氰池

由于本工程为间歇式处理，故可将一级、二级破氰池合并为一个，即在氧化阶段重复使用一个反应池，这样可以节省投资。

由于是间歇式处理，每次均得把调节池内废水处理干净，故破氰池各尺寸和单个含氰废水调节池相同。即：

L?B?H=1.5m?1.5m?2.1m

反应时间HRT取30分钟。

41.8?1.5m

3.1.2 投药量计算

3.1.2.1 碱（NaOH）量计算

由贾金平等人研究可知，在一级破氰反应中，pH值应调节为8.5~11.5。本工程

选取pH值为11.5。原废水的pH值取7.5。由酸碱中和反应关系式

H++OH-=H2O

可得，所需OH-的物质的量n为：

n=(10-7.5-10-11.5)mol/L×4×1000L=1.26448×10-4 mol

则所需氢氧化钠（NaOH）的质量为：

M1=40g/mol×1.26448×10-4 mol=5.05792×10-3g

一天所需氢氧化钠（NaOH）的质量为：

M= M1×2=1.011584×10-2g=1.011584×10-5Kg

3.1.2.2 酸（H2SO4）量计算

在二级破氰反应中，pH值应调节为7.5~8.5。本工程选取pH值为8。经一级破氰处理后的pH值约为11。同理，由酸碱中和反应关系式

H++OH-=H2O

可得，所需H+的物质的量n为：

n=(10-8-10-11)mol/L×4×1000L=4×10-5mol

则所需硫酸（H2SO4）的质量为：

M1=98g/mol×4×10-5mol÷2=3.92×10-3g÷2=1.96×10-3g

一天所需硫酸（H2SO4）的质量为：

M= M1×2=1.96×10-3g×2=3.92×10-6Kg

3.1.2.3 氧化剂（ClO2）量计算

由文献[3，16-17]可知，水中氰根含量与二氧化氯的最佳投配量之比是：1:2~5。本工程取1:3。

取废水中的平均氰离子浓度是5mg/L。则废水中氰根离子总质量为：

m=5mg/L×4×1000L=20g

则需投加二氧化氯（ClO2）质量为：

M1=20g×3=60g

每天需要的二氧化氯（ClO2）质量为：

M=60g×2=120g

3.2 含铬废水处理系统计算

3.2.1单体计算

3.2.1.1含铬废水调节池

计算同含氰废水调节池。本工程采用间歇法进行废水处理，由贾金平等人研究可知，采用两个池子集水较好，故本工程采用两个相同的调节池。

已知平均流量为1m3/h，取设计日流量为1m3/h。取一个池子计算如下。 废水每天排放8小时。由于没有污水变化无规律，则在此设计调节池容纳4小时污水量。因此，池有效容积为：

V = QT = 1 m3/h×4h = 4m3

取有效水深h为1.8m，池设计成正方形，则池宽B（池长L）为：

B（L）=

池子取超高为0.3m，则池高为：

H =1.8 + 0.3 = 2.1m

3.2.1.2破铬池

计算同破氰池。由于是间歇式处理，每次均得把调节池内废水处理干净，故破氰池各尺寸和单个含氰废水调节池相同。即：

L?B?H=1.5m?1.5m?2.1m

反应时间HRT取30分钟。

41.8?1.5m

3.2.2 投药量计算

3.2.2.1 酸（H2SO4）量计算

在破铬反应中，六价铬的还原必须在酸性条件下进行。由文献[3,18]可知，当pH值为2.5~3时，反应时间在20~30分钟。本工程选取pH值为2.5。所以需将废水的调整至2.5进行六价铬的还原。原废水的pH值取6.7。同理，由酸碱中和反应关系式

H++OH-=H2O

可得，所需H+的物质的量n为：

n=(10-2.5-10-6.7)mol/L×4×1000L=12.65mol

则所需硫酸（H2SO4）的质量为：

M1=98g/mol×12.65mol÷2=619.8g

一天所需硫酸（H2SO4）的质量为：

M= M1×2=1.24Kg

3.2.2.2 还原剂量（Na2S2O5）计算

由文献[3，18]可知，水中六价铬含量与焦亚硫酸钠的最佳投配量之比是：1:3.5~4。本工程取1:4。

取废水中的平均六价铬浓度是8mg/L。则废水中六价铬总质量为：

m=8mg/L×4×1000L=32g

则需投加焦亚硫酸钠（Na2S2O5）质量为：

M1=32g×4=128g

每天需要的焦亚硫酸钠（Na2S2O5）质量为：

M=128g×2=256g

3.3 综合废水处理系统计算

3.3.1单体计算

3.3.1.1 综合废水调节池

本工程采用间歇法进行废水处理，由贾金平等人研究可知，采用两个池子集水较好，故本工程采用两个相同的调节池。

已知综合废水平均流量为0.5m3/h，取设计日流量为0.5m3/h。又经每次前期处理的含氰、含铬废水共8m3也排入到综合废水调节池。取一个池子计算如下。

废水每天排放8小时。由于没有污水变化无规律，则在此设计调节池容纳4.5小时（包括了含氰、含铬废水前期处理的时间30分钟）污水量。因此，池有效容积为：

V = QT = 0.5 m3/h×4.5h+8m3 =10.25m3

取有效水深h为1.8m，池设计成正方形，则池宽B（池长L）为：

B（L）=

10.251.8?2.4m

池子取超高为0.3m，则池高为：

H =1.8 + 0.3 = 2.1m

3.3.1.2 一步净化器 1）污泥量计算：

废水中总铬浓度取9mg/L。

进水悬浮物浓度计算：

Cjs＝kC1+2C2+1.7C3+C4＝14×9+2×0+1.7×1+20＝147.7mg/L，取150mg/L。

式中 k——系数。当废水中铬离子含量等于或大于5 mg/l时，k宜取14，当废水中铬离子含量小于5 mg/l时，k宜取16；

C1——废水中铬离子的含量，mg/L； C3——废水中含铁离子总量，mg/L；

C3——废水中除铬离子和铁离子以外的金属离子含量总和，mg/L； C4——废水进水中悬浮物含量，mg/L。 则悬浮物质量为：

150mg/L×10.25m3=1537.5g

设污泥含水率为99%，沉淀物本身密度为1.02?106g/m3。

1537.51.02?106??1?99%??0.15m3

则每天产生污泥量约为：

2×0.15m3=0.3m3

可见污泥量小。采用集成化的一步净化器进行固液分离。 2）一步净化器

一步净化器中同时进行混合反应、沉淀、澄清、轻质滤料过滤五个工艺流程，去除水中各种氢氧化物、悬浮物等杂质，达到排放标准，水质清亮，可达到国家一级排放标准。

表7 设备规格性能[19]

处理水量 （m3/h） pH 进水水质 悬浮物与金属离子杂质（mg/L）

出水水质 pH 悬浮物与金属离子杂质（mg/L） 外形尺寸 Φ*H（m） 型号

HR-10 10 1-14 <800 6-9 达到国家排放标准 Φ2*H5 设备生产厂家：宜兴市平水环保设备厂

本工程选用HR-10型的一步净化器进行重金属离子的去除。 3.3.1.3 酸碱调节池

设停留时间HRT=30分钟。设计水量为：

Q=0.5×10.25m3/h =5.125m3

取有效水深h为1.7m，池设计成正方形，则池宽B（池长L）为：

B（L）=

池子取超高为0.3m，则池高为：

H =1.7 + 0.3 = 2.0m

3.3.1.4 板框压滤机

由上述计算可知，每天产生污泥量约为0.3m3，含水率为99％。 经板框压滤机压滤脱水后污泥含水率可降为70～80％，则每天排泥量为

v＝0.3m3×（100-99）/（100-80）＝0.015 m3/d

以压滤机滤饼最大厚度20 mm计算，需要过滤面积为

A＝0.015/0.02＝0.75 m2

本系统采用一台过滤面积为1m2的千斤顶式板框压滤机（上海中贵化工设备有限公司），1天工作1次即可。其技术参数如表8所示。

表8 手动式千斤顶式板框压滤机技术参数[20]

型号 XBAMQ300U 板框外形尺寸 300×300mm 过滤面积 1m2 滤室容积 12L 板厚 整机尺寸 过滤压力 5.1251.7?1.7m

30mm 940×660×730 0.3-1MPa 3.3.2 投药量计算

3.3.2.1 中和用碱（NaOH）量计算

取综合废水的pH值为6.8。

则综合调节池中的废水的pH值约为：

?4?1000L?10?8mol/L?4?1000L?10?2.5mol/L?2.25?1000L?10?6.8mol/LpH=-log??4?1000L?4?1000L?2.25?1000L??? ??=2.91

由文献[3]可知，氢氧化铬中和沉淀的最佳pH值范围是7~8,混排废水中最佳pH值范围是8~9。考虑到本工程的水质水量，决定采用最佳pH值为8。

由酸碱中和反应关系式

H++OH-=H2O

可得，所需OH-的物质的量n为：

n=(10-2.91-10-8)mol/L×10.25×1000L=12.61mol

则所需氢氧化钠（NaOH）的质量为：

M1=40g/mol×12.61mol=504.4g

一天所需氢氧化钠（NaOH）的质量为：

M= M1×2=1.01Kg

3.3.2.2 沉淀用碱（NaOH）量计算

取废水中含铬浓度为9mg/L，则总铬质量为：

m=9mg/L×4000L=36g

则沉淀所需氢氧化钠的质量为：

m=

则每天所需碱量为：

M=55.4g×2=110.8g

3.3.2.3 PAC/PAM量计算

由文献[3]可知，一般PAC投加量可取10mg/L，PAM投加量可取1mg/L。 则本工程每天需投加PAC药量为： M1=10mg/L×20×1000L=200g

本工程每天需投加PAM药量为： M2=1mg/L×20×1000L=20g

36g52g/mol?2?40g/mol?55.4g

3.4 药剂投配系统计算

3.4.1 酸（H2SO4）

由以上各部分加药量计算可得，每天共需要H2SO4的量为

M（H2SO4）＝3.92×10-6Kg+1.24Kg≈1.24kg

浓度为10％H2SO4的体积为

V′＝1.24kg/（10％×1.84×103kg/m3）＝6.74L

H2SO4按每30天配药1次，则可取储药槽的净尺寸为：

Φ直径×高度＝Φ500 mm×1100mm

3.4.2 碱（NaOH）

由以上各部分加药量计算可得，每天共需要NaOH的量为

M（NaOH）＝1.011584×10-5 kg +1.01kg≈1.01kg

每天需要浓度20％苛性钠溶液为

V′＝1.01kg /（20％×2.130kg/m3）＝2.4 L

NaOH按每30天配药1次，则可取储药槽的净尺寸为：

Φ直径×高度＝Φ500 mm×400mm

3.4.3 二氧化氯（ClO2）

由前述计算可知，每天需要的二氧化氯（ClO2）质量为：

M=60g×2=120g

二氧化氯（ClO2）由二氧化氯发生器现场制备。

3.4.4 焦亚硫酸钠（Na2S2O5）

每天需要的焦亚硫酸钠（Na2S2O5）质量为：

M=128g×2=256g

焦亚硫酸钠（Na2S2O5）溶液投加浓度10％，每天需用量为

V′＝256g/（10％×1.4g/cm3）＝1.83L

焦亚硫酸钠按每10天配药1次，则可取储药槽的净尺寸为：

Φ直径×高度＝Φ300 mm×280mm

3.4.5 混凝絮凝剂（PAC/PAM）

由前述计算可知，PAC每天需药量为200g，PAM每天需药量为20g。 PAC浓度为10％，每天需用量为

V＝200g/（10％×1.19g/cm3）＝1.68L

每30天配一次，则PAC储药槽的有效容积为

Φ直径×高度＝Φ400 mm×420 mm

PAM浓度为0.5％，每天需用量为

V＝20g/（0.5％×1.302g/cm3）＝3.07L

每10天配一次，则PAM储药槽的有效容积为

Φ直径×高度＝Φ300 mm×450 mm

3.5 高程计算

本工程采用间歇式运行，除了各废水调节池和pH调节池外，其他构筑物进水均为泵抽送。各构筑物具体的标高如下表9所示。其中，取地面标高为±0.00。

表9 主要构筑物高程表 （m）

构筑物名称 含氰废水调节池 破氰池 含铬废水调节池 破铬池 综合废水调节池 一步净化器 酸碱调节池 池底标高 -2.10 ±0.00 -2.10 ±0.00 -2.10 ±0.00 -1.50 水面标高 -0.30 +1.80 -0.30 +1.80 -0.30 +5.00 +0.20 池顶标高 ±0.00 +2.10 ±0.00 +2.10 ±0.00 +5.00 +0.50

4 工程概预算

4.1 投资估算

4.1.1 直接费

4.1.1.1 土建费 1）含氰废水调节池 地下式结构。

① 砖混体积计算(墙体宽度取250mm，底部取300mm，地基超出边墙300mm)： V=0.25×(1.5+0.25×2) ×2.1×2+0.25×1.5×2.1×2+(1.5+0.25×2+0.3×2) 2

×0.3=2.1+1.575+2.028=5.703m3

② 挖方量计算：

V=（1.5+0.25×2+0.3×2）2×（2.1+0.3）=16.224 m3

② 填方量计算：

V=（1.5+0.25×2+0.3×2）×0.3×2.1×2+（1.5+0.25×2）×0.3×2.1×2=2.898m3 2）破氰池

地上式结构，其中地基部分为地下式。

① 砖混体积计算(墙体宽度取250mm，底部取300mm，地基超出边墙300mm)： V=0.25×(1.5+0.25×2) ×2.1×2+0.25×1.5×2.1×2+(1.5+0.25×2+0.3×2) 2×0.3

=2.1+1.575+2.028=5.703m3

② 挖方量计算：

V=（1.5+0.25×2+0.3×2）2×0.3=2.028m3

3）含铬废水调节池： 同含氰废水调节池。 4）破铬池： 同破氰池。 5）综合废水调节池：

地下式结构。

① 砖混体积计算(墙体宽度取250mm，底部取300mm，地基超出边墙300mm)：

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