实验室污水处理详细方案
发布时间：2022-09-06 09:07:01
本设计方案针对实验室废水处理，由于实验室排出的废水COD、BOD、SS及大肠杆菌类的细菌等水质指标超出水污染物排放限值中要求，为了保护周围的水体环境，达到环保要求，现拟建设一座污水处理系统，以满足目前污水治理达标要求。
1.设计依据
1、《中华人民共和国环境保护法》；
2、《污水综合排放标准》（GB8979-1996），一级标准；
3、《环境工程手册》；
4、《室外排水设计规范》（GBJ14-87）；
5、《建筑给排水设计规范》（GBJ15-88）；
6、电气设计遵照国家标准及有关设计规定；
7、《城市区域环境噪声标准》GB3096-93；
8、《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ93-86）；
9、《通用电器设备配电设计规范》（ GB50055— 93）；
10、《现场设备工业管道焊接施工及验收规范》（GB50236—98）；
11、《 污水泵型式和基本参数》（ JB/T6534— 1993）；
12、《污水排入下水道水质标准》（ CJ3058-1999）；
13、《工业与民用供配电系统设计规范》（ GB5005— 95）；
14、业主提供的污水水质、水量等基础资料；
15、企业污水处理站建设要求及我公司承建的同类工程的实际参数和经验。
2.设计原则
1、严格执行环境保护的有关要求，确保各项处理水指标达到规定的《污染物排放标准》中的一级标准要求；
2、污水处理工程力求占地面积小、投资省、运行能耗低，处理效果好、操作管理简单，运行稳定可靠；
3、污水处理设施在运行上有较大的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化；
4、设计时充分考虑废水处理站的二次污染的防治，对配套设备的降噪、减振有相应措施，废水处理过程中产生的污泥经干化处理后，金属泥由冶炼厂回收金属金属，从而避免对环境造成二次污染；使得污水处理站能够成为厂区的亮点设施；
5、选用性能可靠、效果好，能耗低的国内外先进设备；
6、自动化控制程度高，降低操作员工的劳动强度。
3.进出水水质设计要求
进水水量
根据公司提供的数据，废水产生量约为120m/a，该方案设计污水处理系统污水处理能力为1m/h，运行时间5小时每次。采用序批式处理方法，即废水贮存量达到5m时就集中处理一次。
进水水质
实验室污水主要污染物指标为大肠杆菌类、pH、CDD、BOD等，根据提供的水质及参考类似废水水质
4.工艺流程选择及确定目前实验室废水处理工艺，应用较多、较成熟可靠的技术有：离子交换法、沉淀法、吸附法、电解法、生化以及以上工艺的组合。
离子交换法
离子交换法的原理是利用离子交换剂分离废水中有害物质的方法，常用的离子交换剂有离子交换树脂、沸石等。离子交换是靠交换剂自身所带的能自由移动的离子与被处理的溶液中的离子通过离子交换来实现的。推动离子交换的动力是离子间浓度差和交换剂上的功能基对离子的亲和能力。
离子交换法除金属工艺的特点是：a．除金属彻底，工业含金属废水可实现达标排放。b．对环境污染危害小，污泥少。c．离子交换树脂的使用寿命长达5年以上，可经再生反复使用。d．离子交换装置占地面积小e.离子交换法的缺点是一次性投资比较大，且再生成本高和再生液处理也存在一定的困难。
沉淀法
沉淀法是工业处理含金属废水的一种重要工艺，主要分为化学沉淀法和物理沉淀法，化学沉淀法主要是选择合适的化学沉淀剂将金属离子转化为不溶性的金属盐与无机颗粒一起沉降。物理沉淀法主要是絮凝沉淀法，选择主要的絮凝剂使金属离子变成中性的微粒，在分子的作用下，加快沉降速度，实现固液分离。
1) 化学沉淀法
化学沉淀法是目前使用较为普遍的方法。其又可以分为a．氢氧化物沉淀法．b．硫化物沉淀法；c．碳酸盐沉淀法等等。所用沉淀剂有：石灰、烧碱、硫化盐、纯碱以及磷酸盐。其中氢氧化物沉淀法应用较多（优点是污泥少）。重金属离子与0H离子能否生成难溶的氢氧化物沉淀，取决于溶液中重金属离子的浓度和0H的浓度。最有效的氢氧化金属沉淀发生在pH值为9.2-9.5时，在此pH值范围内处理的排水，金属含量为O.01-0.03mg／L，在更高的pH值时会出现反溶现象，氢氧化物沉淀形成的效果急速下降，所以控制好pH值是本方法的关键。硫化物沉淀法是向溶液中投入硫化钠等沉淀剂，使中的Pb生成Pbs沉淀，Pbs溶解度很小，其溶度积为3.48*10-28，在热水中几乎不溶，每除去lmg金属离子理论上只需加入0．1544mg硫离子。磷酸盐沉淀法是以NaP0。作沉淀剂，生成Pb(p0)：沉淀。其在水中的溶解度很小。有利于从废水中沉淀析出。
2) 絮凝法
利用向废水中投加絮凝剂的方法，捕捉重金属，形成与废水中杂质粒子带相仿电荷的胶体，然后靠重力沉降予以分离，目前国内常用的絮凝剂有金属盐类和高分子聚合物两大类。前者主要有铝盐和铁盐，后者主要有聚丙烯酞胺等。
吸附法
吸附法也是一种常用的含金属废水处理工艺，根据它的作用机理的不同也可以分为物理吸附法和生物吸附法。
1) 物理吸附法
物理吸附法是利用吸附剂特殊的物理化学性质，如较高的表面活性、较大的比表面积、特殊的微孔结构等。常用的吸附剂有改性膨润土、粉煤灰、沸石、陶土、活性炭等。这种处理工艺具有除金属效率高、成本适中、不造成二次污染的特点，因此具有良好的使用前景，特别是对一些吸附剂的改性之后处理效果更加可观。
2) 生物吸附法
微生物对重金属具有很强的亲和吸附性能，通过物理化学作用将重金属吸附在胞外聚合物的结合点上，从而从水中去除，活的和死的微生物对重金属离子都有较强的吸附能力。这些微生物主要有藻类、真菌、细菌等。该法以其原材料来源丰富、成本低、吸附速度快、吸附量大、选择性好、无毒、无害、无二次污染等特点正受到越来越多的重视。
电解法
电解法的原理是重金属离子在阴极表面得到电子而被还原为金属。电解法处理废水一般无需加入很多化学药品，处理简单、占地面积小、管理方便、污泥量小，所以被称为清洁处理法。这种方法可直接得到纯金属，可以回收使用重金属。三维电极电解法的提出是电解法的革新，使得含金属废水通过点解法的深度进化成为可能。三维电极电解法通过增大电极表面积实现低电流密度下电解，减小了浓差极化，从而提高了电流效率。目前使用三维电极电解处理废水中的Cu“已经取得了较好的效果，并已应用于实践中。R-C•Wjdener等人使用网状玻璃炭电极对酸性含金属废水进行了研究，在一O．8 V(vs．SCE)的电位下，使用O．5moL／L硼酸作缓冲溶液，得出最佳条件是阴极孔隙率80 ppi，流速240L／h。可使初始浓度为50mg／L的含金属废水降至0.1mg／L，电流效率还可达到14％。实现了含金属废水的深度净化。电解法目前处理含金属废水难度较大，能耗高，但很有潜力。此方法在国内外尚处于研究阶段。
本公司综合上述处理方法，结合实际，本设计方案采用斜板沉淀工艺，所采用的金属酸废水处理系统可使车间产生的含酸、含金属废水的处理指标符合国家环保排放标准要求，处理装置借鉴了国外先进的电气控制技术，引进富有实践经验环保技术人员参与建设和管理，工艺可靠先进，操作简单方便，排放稳定达标，主要体现以下几个方面：
1）、采用了三级 pH 调节处理工艺，使进入斜板沉淀池的 pH 值较为恒定，从而为实现高效的处理创造有利的条件；
2）、主体设备设计采用了斜板沉淀池沉淀；
3）、后级处理采用石英砂过滤，活性炭吸附；
4）、设备采用PH调节控制处理，再由斜板沉淀器进行沉淀处理，最终使废水达标。
5）、污泥采用箱式压滤机干化，干化时间短，成饼效率高。
采用可靠的工业微机，可编程控制器对泵、阀门等控制对象，实现时钟、水位、恒压自动投入运作。
5.工艺的选择
根据废水的检测了解实验室废水的有害物质如下：
（1）酸碱pH值：硝酸、盐酸、硫酸、双氧水、氯化钾、氯化钙等，因为含酸废水会影响整个处理系统，因此预处理设置酸碱中和槽。
（2）有机类废水：有机溶剂、石油类、油脂类物质、糖类、蛋白质、多环芳烃、卤代烃、甲苯、酚类、烷类、烯烃、酮、醚、醛等，有机物会被强氧化剂芬顿试剂氧化而使CODcr降低。后端再加活性炭罐吸附，进一步去除有机物出水浓度。
（3）生物类废水：细菌、病毒、衣原体、螺旋体、真菌、布鲁士杆菌、炭疽杆菌等病毒。病菌如果不慎排入自然界，会对人类生活、身体健康造成危害。因此必须有效的杀死病原体。本方案采用二氧化氯来杀死各类病原体。
综上所述，本方案处理工艺确定为“调节池+酸碱中和槽+芬顿塔+絮凝沉淀槽+活性炭罐+二氧化氯消毒”的主体工艺。
6.工艺流程
7.工艺流程说明1）调节池
实验室排放的污水通过自流进入调节池蓄积，调节池的主要作用是均匀水质、稳定水量，它能有效缓减来水大小、浓度不均所带来的冲击，保证后续处理连续、稳定地进行。
2）酸碱中和槽
由于实验室污水的 pH 值是根据实际情况确定，保证后续系统进水需要的pH 值，前段进水前需要进行pH 值调节，使污水pH达到6.5-7.5之间，满足后续处理工艺的进水要求。
3）芬顿反应塔
当污水进入芬顿反应塔后，通过加入一定比例的过氧化氢及硫酸亚铁试剂，能形成芬顿反应的环境，生成的羟基自由基具有极强的氧化性，能将大部分难降解的大分子有机物质分解成小分子物质等。
4）出水罐
由于水量较小，经过芬顿氧化后的出水自流进入储水罐，进行水质和水量的蓄积，后续再集中提升到下一步的处理系统进行处理。
5）絮凝反应槽
絮凝反应槽根据实际情况可设计成三部分，絮凝反应池、沉淀池、消毒池。通过头家PAC\PAM试剂能在水中形成大面积胶体，吸附大部分金属离子及大分子有机物质，确保后端出水指标。
沉淀污泥集中在下端泥抖，通过水的重力压缩，最终排出收集处理，上清液通过溢流堰收集进入清水池，通过投机二氧化氯消毒，杀灭水体中病毒及细菌物质，能确保出水达标。
6）活性炭罐
活性炭是水处理中最常用的吸附剂，具有良好的吸附性能和化学稳定性，不易破碎，气流阻力小，常用的有粉末状和粒状，该工艺利用活性炭巨大的比表面积，充分吸附废水中的微量残磷和其他污染成分。进一步降低水中污染物质指标。
8.处理效果预测
根据废水的特性，并结合推荐采取的处理工艺，就各处理单元对几种污染物的处理效果预测见下表：
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