2022年苯胺生产——硝基苯废水处理工艺设计措施.docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录第一章 处理工艺的文献综述 2 1.1 含硝基苯废水对环境的危害 2 1.2 处理硝基苯的技术方法现状 3 1.2.1 物理法 3 1.2.2 化学法 3 1.2.3 生物法 4 其次章工程设计资料与依据4 2.1 废水水量 4 2.2 设计进水水质 4 2.3 设计出水水质 5 2.4 设计依据 5 2.5 设计原就与指导思想 6 第三章 工艺流程的确定 6 3.1 废水的处理工艺流程 6 3.2 工艺流程说明 7 3.3 工艺各构筑物去除率说明 7 第四章 构筑物设计运算 8 4.1 设计水量的确定 8 4.2 调剂池 8 4.3 微
2、电解塔 9 1 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 4.4 FENTON 氧化池 11 4.5 中和反应池 12 4.6 沉淀池 13 4.7 生活污水格栅 15 4.8 生活污水调剂池 17 4.9 生化处理系统 17 4.10 二沉池 19 4.11 污泥浓缩池 21 第五章 构筑物及设备一览表 23 5.1 主要构筑物一览表 23 5.2 主要设备一览表 24 第六章 管道水力运算及高程布置 24 6.1 平面布置及管道的水力运算 24 6.2 泵的水力运算及选型 26 6.3 高程布置和运算 28
3、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;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;2 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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,
4、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
5、运行中,COD 平均值由 209mg/L 下降至 119mg/L;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 2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;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
6、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 15mA/cm 2 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;3 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 32 页精选学
7、习资料 - - - - - - - - - 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Fe 2+构成; Fenton 氧化法处理废水的原理是:在酸性溶液中,在Fe 2+催化剂作用下, H2O2 能产生活泼的 .OH,从而引发和传播自由基链反应,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
8、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 23、H2O2投加量为 500600 mg/L 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足国家污水排放标准;1.2.3 生物法硝基苯类化合物被认为是生物难以降解的
9、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2.1 废水水量依据生产工艺及相关资料,生产废水的排放量为 生活污水 300m 3/d 排放;2.2 设计进水水质4 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - COD
10、 4380 pH无量纲 3 甲苯类 100 硝基苯 50 盐分 9000 COD 400 pH无量纲 77.5 SS 400 BOD 5 250 NH 3-N 40 2.3 设计出水水质出水水质达到污水综合排放标准COD 500 pH无量纲 69 BOD 5 300 SS 400 甲苯类 0.5 硝基苯 5.0 NH 3-N 25 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质水量及排放标准资料;5 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - -
11、 - - 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地面积;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,操作简洁,自动化程 度高, COD、有机物去除率高,
12、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 所示生产废水调剂池1铸铁屑 +活性炭粒H2O2CaOH2溶液沉淀池微电解塔Fenton氧化池中和反应池污泥接管至园区二沉池好氧池厌氧池调剂池2格栅生活污水污水处理厂污泥回流剩余污泥图 1 硝基苯废水处理工艺流程6 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 污泥处置流程见图 2 沉淀池污泥污泥浓缩池污泥脱水机泥饼外运处置图 2 硝二沉池污泥上清液滤液至调剂池2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
13、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 +生化的组合有效地去除了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 Fe 2+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 高,操作成本低;C
14、OD 和特点污染物的方法,效率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 Fe 2+、Fe 3+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,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
15、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 7 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 除率调整池 1 微电解Fenton 中和反应沉淀调剂厌氧好氧二沉塔氧化池池池池 2 池池池COD 4380 3942 2562 2306 2193 2193 1316 658 500 COD 去除率 % 0 10 35 10 5 0 25 50 0 甲苯100 40 8 4 2.4 2.4 1.6
16、7 0.84 0.5 甲苯去除率 % 0 60 80 50 40 0 30 50 40 硝基苯50 12.5 8.75 8 7.5 7.5 6 5.5 5 硝基苯去除率 % 0 75 30 8 6.25 0 20 8.3 10 第四章构筑物设计运算4.1 设计水量的确定m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/hQ=200 3/d,废水流量总变化系数K z=1.2,故最大设计流量为:QmaxKzQ1.2 2003 240m /d ,依据工作 8h运算,Qmax=240303 m84.2 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
17、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 V q vmax t式中:q v max最大设计流量,m 3/h;t 水力停留时间, h;V30 123 360 m2)池子表面积AVm2h8 / 32 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 32 页精选学习资料 - - - - - - - - - 式中: A调剂池池表面积,2 m ; V调剂池的有效容积,3 m ;22.5m,现取h=2.5m;就调剂池的面积h调剂池的有效水深,m;调剂池的有效水深为:A360144m22.5 4)搅拌设备
18、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VQtm3m3/h;COD 去除率,本设计选用的反应时间为式中: Q设计流量, t废水停留时间,h,为了得到正确的60min;V30 13 30 m 2)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V 13015m32 3)微电解塔的直径4V h式中: h微电解塔的有效水深,本设
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