苯胺生产——硝基苯废水处理工艺设计措施 .docx
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1、精品名师归纳总结目录第一章 处理工艺的文献综述 21.1 含硝基苯废水对环境的危害 21.2 处理硝基苯的技术方法现状 31.2.1物理法31.2.2化学法31.2.3生物法4其次章 工程设计资料与依据 42.1 废水水量 42.2 设计进水水质 42.3 设计出水水质 52.4 设计依据 52.5 设计原就与指导思想 6第三章 工艺流程的确定 63.1 废水的处理工艺流程 63.2 工艺流程说明 73.3 工艺各构筑物去除率说明 7第四章 构筑物设计运算 84.1 设计水量的确定 84.2 调剂池 84.3 微电解塔 9可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4.4 FENTON氧化
2、池 114.5 中和反应池 124.6 沉淀池 134.7 生活污水格栅 154.8 生活污水调剂池 174.9 生化处理系统 174.10 二沉池 194.11 污泥浓缩池 21第五章 构筑物及设备一览表 235.1 主要构筑物一览表 235.2 主要设备一览表 24第六章 管道水力运算及高程布置 246.1 平面布置及管道的水力运算 246.2 泵的水力运算及选型 266.3 高程布置和运算 28第七章 参考文献 31第一章处理工艺的文献综述1.1 含硝基苯废水对环境的危害硝基苯,分子式为 C5H6NO2,相对分子量为 123,相对密度 水=11.20,熔点在 5.7, 沸点是 210.9
3、。硝基苯是淡黄色透亮油状液体,有苦杏仁味,不溶于水,溶于乙醉、乙醚、苯等多数有机溶剂。用于溶剂,制造苯胺、染料等。环境中的硝基苯主要来自化工厂、染料厂的废水废气,特别是苯胺染料厂排出的污水中含有大量硝基苯。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结硝基苯在水中具有极高的稳固性,由于其密度大于水,进入水体后会沉入水底,长时间保持不变。又由于其在水中有肯定的溶解度,所以造成的水体污染会连续相当长的时间。硝基苯类化合物化学性能稳固,苯环较难开环降解,常规的废水处理方法很难使之净化。因 此,讨论硝基苯类污染物的治理方法和技术特别必要。1.2 处理硝基苯的技术方法现状1.2.1 物理法对含高浓度硝
4、基苯的工业废水,采纳物理手段处理既可降低硝基苯的浓度,改善废水的可生化性,又可以回收部分硝基苯,实现资源利用最大化。主要的物理处理方法有:吸附法、萃取法和汽提法。对于吸附法,硝基苯废水处理讨论中颗粒状活性炭、炉渣、有机膨润土等都是应用较多的吸附剂。赵钰等 1 在用活性炭吸附法处理含芳香族硝基化合物的染料废水的工程试运行中, COD 平均值由 209mg/L 下降至 119mg/L。2对于萃取法,目前一般采纳多级萃取法或萃取法与其他方法协同处理。林中祥等人用N5O3苯做萃取剂对硝基苯生产废水进行处理,萃取两次可使硝基苯含量达国家一级排放标准。对于汽提法,用于处理高浓度硝基苯废水,工艺上较为可行。
5、于桂珍等3 利用汽提吸附法处理硝基苯废水,试验说明,硝基苯的去除率可达90%以上,汽提后的废水经碳黑吸附,废水中硝基苯含量可降至 10mg/L 以下,成效较好1.2.2 化学法针对于处理硝基苯的化学法主要有电化学法和高级氧化法。电化学氧化的基本原理有两种:一是直接电化学反应,指通过阳极氧化使污染物在电极上发生转化或燃烧,把有毒物质 转变为无毒物质,或把非生物相容的有机物转化为生物相容的物质,例如芳香化合物的开环氧化等。二为间接电化学转化,指利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化仍原转变。宋卫健等 4 以 DSA 类电极作为阳极,对模拟硝基苯废水进行的降解试验证明,在电流密度 15m
6、A/cm2 条件下, CODcr 的去除率可达到 90%以上。也有樊红金等 5 对催化铁内电解法处理硝基苯废水降解动力学特性进行了讨论。结果说明,降解过程符合准一级动力学规律。进水浓度、 pH 值和反应温度剧烈影响硝基苯的降解速率。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结高级氧化技术近年来的进展特别快速,有臭氧氧化,Fenton 试剂氧化,湿式氧化等。针对硝基苯废水,报道较为集中的是Fenton 试剂氧化。 Fenton 氧化体系由过氧化氢和催化剂Fe2+构成。 Fenton 氧化法处理废水的原理是:在酸性溶液中,在Fe2+催化剂作用下, H2O2 能产生活泼的 .OH,从而引发和传播
7、自由基链反应,加快有机物和仍原性物质的氧化。余宗学6 采纳 Fenton试剂对间硝基苯生产废水进行预处理,在正确反应条件下,废水中硝基苯类化合物的转化率在 89%以上,废水色度的去除率在80%以上, COD 的去除率也在 60%以上, 同时,废水可生化性有了较大的提高另外,利用微电解和Fenton 试剂氧化的工程实例报道也许多,徐续等7 利用微电解和Fenton 试剂氧化后,将 COD 为 5000mg/L 的硝基苯废水处理达标, COD 总去除率为 97%。 李欣等8 利用微电解和 Fenton试剂氧化处理硝基苯制药废水,当原水的pH 值为 2 3、H2O2 投加量为 500600 mg/L
8、 时,调剂预处理出水 pH 值至 78 并经沉淀处理后,对 COD 和硝基苯类物质的总去除率分别可达47%和 92%。后续混合废水经 SBR 工艺处理后出水水质能满意国家污水排放标准。1.2.3 生物法硝基苯类化合物被认为是生物难以降解的物质,但利用生物的变异性,近年来环境工作者挑选出了一些特异性菌种用于处理硝基苯废水。王竟等9 在讨论假单胞菌 JX165 对硝基苯的好氧降解时发觉,在废水中细胞的质量浓度为9mg/L, pH 为 7,温度为 30摇床转速为100r/min,反应时间为 2h 的条件下,在以硝基苯为惟一碳、氮源的培育基中硝基苯的去除率为 98.5%。其次章 工程设计资料与依据2.
9、1 废水水量依据生产工艺及相关资料,生产废水的排放量为150m3/d,工作方式为 24 小时工作制, 生活污水 300m3/d 排放。2.2 设计进水水质可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结COD4380pH无量纲 3甲苯类100硝基苯50盐分9000COD400pH无量纲 77.5SS400BOD 5250NH 3-N402.3 设计出水水质出水水质达到污水综合排放标准COD500pH无量纲 69BOD 5300SS400甲苯类0.5硝基苯5.0NH 3-N25盐分8000*注:盐分接管标准 8000 mg/L 后排入业主所在化工园区的污水处理厂处理2.4 设计依据建设方供应的水
10、质水量及排放标准资料。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结污水综合排放标准 GB89781996)。室外排水设计规范 。类似工程的体会、工艺参数和试验结果。2.5 设计原就与指导思想采纳先进合理的处理工艺,保证污水达到最好的处理成效。 工艺许可的条件下尽量削减投资和用的面积。操作保护简洁。操作运行牢靠,运行费用掌握较低。第三章工艺流程的确定3.1 废水的处理工艺流程依据文献调查的结果并且结合类似工程的设计、操作参数,考虑到该企业废水中含有大量的有机物, COD 很高,可生化性极差,同时废水排放量不是很大,因此综合多种因素考虑,打算实行物化处理与生化处理相结合的处理工艺,以化学法为主
11、,操作简洁,自动化程度高, COD、有机物去除率高,结合厌氧好氧技术,可以确保稳固达标排放。确定如下流程:工艺流程如图 1 所示铸铁屑 +活性炭粒H2O2CaOH2溶液生产废水调剂池1 微电解塔Fenton氧化池中和反应池沉淀池可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结接管至园区污水处理厂二沉池剩余污泥好氧池污泥回流厌氧池调剂池2格栅污泥生活污水可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结图 1 硝基苯废水处理工艺流程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结污泥处置流程见图 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结污泥沉淀池污泥二沉池污泥浓缩池污泥脱水机泥饼外运处置
12、上清液滤液可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结至调剂池2图 2硝基苯废水处理工艺污泥的处理流程3.2 工艺流程说明由于该废水 COD、硝基苯的浓度很高,所以在处理工艺上实行的方法是以物理化学处理为核心,通过物化 +生化的组合有效的去除了 COD 及特点污染物硝基苯、甲苯,排水达到污水综合排放标准三级标准。现将流程说明如下:含有硝基苯和甲苯的生产废水,在调剂池中均质均量,以减缓对后续物化处理系统的冲击,在水质水量调剂后,进入 pH 调整池,将生产废水的 pH 调整至 3 左右,以利于微电解操作。微电解塔利用铁炭构成的原电池进行微电解,有效的去除硝基苯和甲苯,随微电解塔出水中的大量 F
13、e2+在 Fenton氧化池中作为 H2O2 的催化剂,进一步去除硝基苯、甲苯及其微电解产物, Fenton 氧化是利用高级氧化技术有效的去除 COD 和特点污染物的方法,效率高,操作成本低。在经过微电解和氧化后,废水中的 COD 和特点污染物快速下降,此时废水中依旧含有大量的 Fe2+、Fe3+离子,对其进行中和操作,可以产生大量的胶状絮体以进一步的去除废水的 COD。至此,生产废水的物理化学处理完成。在完成生产废水的物化处理后,在调剂池中接入生活废水进行稀释配水,进入生化系统。生化系统采纳厌氧好氧处理工艺,可确保各项指标达到污水综合排放标准三级标准。沉淀池的污泥和二沉池污泥排入污泥浓缩池,
14、经浓缩减量后由压滤泵压入板框压滤机脱水,脱至含水率 75左右。污泥浓缩池上清液和压滤机滤液进入调剂池再处理。处理系统产生的污泥必需由危急固体废弃物处置中心进行妥当处置。3.3 工艺各构筑物去除率说明依据文献报道,结合确定的工艺流程,可以对COD 和特点污染物的去除率进行确定。污染因子及去流出构筑物的污染物浓度 mg/L可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结除率调整池 1微电解塔可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结COD43803942COD 去除率%010甲苯10040甲苯去除率 %060硝基苯5012.5硝基苯去除率 %075Fenton氧化池中和反应池沉淀池调剂池 2
15、厌氧池好氧池二沉池2562230621932193131665850035105025500842.42.41.670.840.580504003050408.7587.57.565.553086.250208.310第四章构筑物设计运算4.1 设计水量的确定生物处理池之前,各构筑物按最大日最大时流量设计,已知该厂生产废水流量Q=200 m3/d,废水流量总变化系数K z=1.2,故最大设计流量为:可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结maxzQKQ1.2200240m3/d ,依据工作 8h 运算,Qmax =240830 m3 / h可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总
16、结4.2 调剂池1设计说明调剂池设计运算的主要内容是确定调剂池的容积,该容积应当考虑能够容纳水质变化一个周期所排放的全部水量。调剂池采纳机械搅拌方式使水质均衡,防止沉淀。2设计运算1)池子总有效容积设停留时间 t=12h可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vqvmax式中:tqv max 最大设计流量,m 3 /h 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结t 水力停留时间, h。V30 12360m3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2)池子表面积VAh2m 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中: A调剂池池表面积,V调剂池的有效容积,m 2
17、 。m 3 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结h调剂池的有效水深, m。调剂池的有效水深 22.5m,现取 h=2.5m。就调剂池的面积为:A360144 m2 2.54)搅拌设备在调剂池中增加搅拌设备,以均衡水质,提高中和反应的效率。选用机械搅拌,在池的对角上设置两个潜水搅拌器。4.3 微电解塔微电解塔运行的正确工艺条作为: pH 值为 3,反应时间 60min, Fe:C质量比) =5:1, 铁屑粒径 510 目左右。1)微电解塔的有效容积VQ t m3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结式中: Q设计流量,m 3 / h 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品
18、名师归纳总结t废水停留时间,h,为了得到正确的COD 去除率,本设计选用的反应时间为60min 。V30 130m32)单座微电解塔的有效容积设 2 座微电解塔,串联使用,每座微电解塔为升流操作,每座微电解塔的有效容积V13015m 323)微电解塔的直径4Vh式中: h微电解塔的有效水深,本设计选定为5m。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4151.952m 。高径比为 5/2=2.554)微电解塔高度承托层高 0.15m,填料层厚 5m,超高 0.5m, H=0.15+5+0.5=5.65。故微电解塔的尺寸为 H 为 5.65 2m。5)操作条件升流速度 vv4Q2可编辑资料
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