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城市污水处理及污染防止

的不同，酸消耗量的计算，废水排放量的计算以及生产成本的比较。 关键词：离子交换树脂 硫酸再生 酸消耗量 废水排放 离子交换树脂是用于软化水的交换剂，在使用一段时间后，吸附的杂质接近饱和状态，就要进行再生处理，使之恢复原来的组成和性能。目前，国内树脂的再生常用化学药剂酸碱法：使失效的树脂恢复交换能力，酸的使用通常采用HCl或H2SO4，碱的使用一般采用NaOH。目前，我公司脱盐水的装备能力有：40m3/h固定床三个系列，120m3/h双室浮动床两个系列，工艺流程是：原水阳离子交换器除碳器中间水箱阴离子交换器脱盐水箱。在生产中，采用酸碱法再生离子交换树脂，阳离子交换树脂的再生原来一直采用HCL，但再生过程产生的大量含CL-废液难以处理，为解决废水的排放问题，将再生剂改为H2SO4。下面就H2SO4再生和HCL再生进行比较： 1、操作方法不同 1.1 H2SO4再生相对于HCL再生来说要复杂一些：HCL再生采用的是一步再生法，即进行预喷射后，将再生酸浓度一次性调节到指标范围内(一般控制3～4%)，再生液流速≤5m/h，以稳定的浓度、流速将需要消耗的再生剂量消耗完，开始后面的置换、清洗步骤； 1.2 H2SO4再生采用的是两步再生法，即进行预喷射后，将再生酸浓度调节到0.7～1.5％，再生液流速7～10m/h，第一步再生消耗再生剂总量的60%；第二步再生在第一步再生浓度的基础上，将再生液浓度直接调节到1.5～3.0%，再生液流速5～7m/h，第二步再生消耗再生剂总量的40%，当需要消耗的再生剂量全部消耗完时，开始后面的置换、清洗步骤。 2、再生剂消耗量不同 采用HCL再生和采用H2SO4再生消耗的酸量不同，生产成本不同。我公司固定离子交换器采用的是001*7的强酸性树脂，双室浮动离子交换器采用的是001*7的强酸性树脂和D113-III的大孔弱酸性树脂，树脂在不同的交换器和使用不同再生剂时，工作交换容量不一样。我公司离子交换设备树脂装载量及树脂的参数如表(一)所示： 表(一) 树脂型号 001×7 D113-III 备注 固定床装载量(m3) 4.0 * 双室浮动床装置量(m3) 7.85 2.82 树脂工作交换容量(mol/m3) 1000 2300 HCL再生 树脂工作交换容量(mol/m3) 650 * H2SO4再生固定床 树脂工作交换容量(mol/m3) 900 1600 H2SO4再生双室浮动床 再生剂消耗量按下式计算：G=V1×EG×N×n/1000公斤 (1) 式中：V1……1台交换器中装载树脂的体积，m3； EG……树脂的交换容量，克当量/米3； N……再生剂当量(或每1克当量再生剂所相当的克数，克/克当量；) n……再生剂实际用量为理论量的倍数，又称再生剂倍率。 实际消耗再生剂量为：GG=G/ε×100公斤 (2) 式中：ε——工业产品中再生剂的含量，以百分率表示，% 。 再生剂的当量为： H2SO4=49，HCL＝36.5； HCL再生固定离子交换器的再生剂倍率取1.5，再生双室浮动床的再生剂倍率取1.3；H2SO4再生固定离子交换器的再生剂倍率取1.6，再生双室浮动床的再生剂倍率取1.2，根据式(1)和式(2)计算可得酸消耗量如表(二)所示： 表(二) 固定离子交换器 双室浮动离子交换器 消耗HCL量(kg) 消耗H2SO4量(kg) 消耗HCL量(kg) 消耗H2SO4量(kg) 219(100%) 203.84(100%) 680.24(100%) 680.72(100%) 730(30%) 208(98%) 2267.48(30%) 694.62(98%) 从表中数据可以看出，固定床系列H2SO4再生酸消耗量较HCL再生低，成本下降1.813元/次，双室浮动床系列H2SO4再生消耗酸量与HCL相当，生产成本上升6.28元/次。(我公司生产的HCL为335.00元/吨，H2SO4为344.00元/吨。) HCL再生和H2SO4再生阳离子交换树脂，运行情况比较如下： 表(三) 硬度(mmol/l) 脱盐水电导率 (μs/cm) PH值 周期制水量(m3) 备注 固定床系列 0.02 3.5 7～8 640 HCL再生阳床 浮动床系列 0.01 3.1 7～8 2900 固定床系列 0.023 3.17 7～8 644 H2SO4再生阳床 浮动床系列 0．01 3.2 7～8 3000 从表中数据可以看出，H2SO4再生和HCL再生相比，装置周期制水量和出水指标基本一致。 3、废液排放量和处理废液成本不同 离子交换树脂运行一个周期后再生时排出的酸、碱性废液量，在处理一般水质的原水时，约占除盐系统出力的5～10%，对于阳离子交换树脂而言，采用HCL和采用H2SO4再生由于在操作控制上有区别，产生的废液量不同，使生产成本不同。 3.1 我公司的脱盐水装置再生操作参数如表(四)所示： 表(四) 固定床 浮动床 阳床 阴床 阳床 阴床 HCL再生 H2SO4再生 NaOH再生 HCL再生 H2SO4再生 NaOH再生 小反洗流量m3/h 30 30 30 * * * 小反洗时间(min) 20 2进再生液浓度(%) 3 0.8 1.5 3 0.8 2.5 2 2 进再生液流量(m3/h) 10 14 10 16 22 16 10 16 进再生液时间(min) 45 65 42 85 140 82 30 55 置换流量(m3/h) 10 10 10 16 16 16 置换时间(min) 30 30 30 30 30 30 清洗流量(m3/h) 30 30 30 35 35 35 3.2 废液排放量计算 3.2.1 酸性废液排放量Q1，一般只考虑中和前阳离子树脂交换器酸性废水排放量，阴离子树脂交换器少量酸性废水的排放量忽略不计，按下式计算： Q1=V1+V2+V3+V4+V5m3/周期 (3) 式中：V1——反洗(或逆流再生的小反洗)水量，m3； V2——进交换器稀再生液的体积，m3； V3——置换水量，m3； V4——正洗水量,m3； V5——逆流再生时顶压前的放水量m3根据式(3)计算，可得酸性废水排放量如表(五)所示： 3.2.2碱性废水排放量Q2计算 一般只考虑中和前阴离子树脂交换器碱性废水的排放量。 Q2=V2+V3+V4 m3/周期 (4) 式中各符号含义同前。 根据式(4)计算，可得碱性废水排放量见表(六)所示： 3.2.3自行中和时剩余酸量的计算 水处理站内酸碱自行中和后，剩余的酸量G4按下式计算： 废酸液中能被废碱液中和部分的酸量G3=G2*N1/40 kg/周期 (5) 剩余酸量G4=G1 - G3kg/周期(6) 式中：G2——阴离子交换器再生时消耗的NaOH量，kg； N1——再生用酸的摩尔质量； G1——阳离子再生时消耗的酸量，kg； 根据式(1)计算可得 固定阴离子交换器再生消耗100%NaOH为102.94kg，双室浮动阴离子交换器再生消耗100%NaOH为546.36kg；根据式(5)、(6)计算，可得离子交换器再生废液经过自行中和后，剩余的酸量、中和剩余酸需100%的NaOH量见下表所示： 固定床 浮动床 HCL再生 H2SO4再生 HCL再生 H2SO4再生 G3(kg/周期) 93.93 126.10 498.55 669.29 G4 (kg/周期) 125.07 77.74 181.69 11.44 剩余酸量消耗100%的NaOH 137.06 31.73 199.11 4.67 从表中数据可以看出，中和废水成本方面，H2SO4再生较HCL再生成本有所下降，其中固定床系列成本降低163.26元/周期，浮动床系列成本降低301.388元/周期。 4、结论 4.1 H2SO4再生阳离子交换树脂效果与HCL再生效果相当，但H2SO4再生操作较HCL再生复杂，并且由于再生时浓度控制得低，再生耗时较HCL再生长，废水排放量较HCL再生高； 4.2 H2SO4再生阳离子交换树脂酸消耗成本比HCL再生稍高，但H2SO4再生产生的废水，中和处理成本较HCL再生产生的废水中和处理成本低得多，使脱盐水装置总生产成本降低，并且废水中SO42-离子比CL-离子易处理，对环保排水有利。因此，硫酸再生阳离子交换树脂值得推广。 [参考文献] [1]《热能工程设计手册》 化工部热工设计技术中心站化学工业出版社 1998年6月第1版 [2]《热力发电厂水处理》下册 武汉水利电力学院电厂化学教研室编水利电力出版社出版 1977年9月

最好把下面的都包括了

水处理工程

与水处理技术应用

废水生物处理与物化处理

萝工业废水处理应用技术

水处理常用技术参数与设计图

水处理工艺流程及其管理

水处理概述

水处理工艺

第三章 水处理工艺流程管理

第四章 水质指标、水质标准与分析检测

第五章 水处理设备运行保养、维护与检修

第六章 水处理常用药剂与材料

第三编 水处理创新工艺配方优化设计

第一章 磷酸盐水处理配方优化设计

第二章 磷系复合水处理配方优化设计

第三章 磷系碱性水处理配方优化设计

第四章 全有机水处理配方优化设计

第五章 钥酸盐水处理配方优化设计

第六章 硅酸盐水处理配方优化设计

第七章 六偏磷酸钠水处理配方优化设计

第八章 三聚磷酸钠水处理配方优化设计

第九章 硫酸锌水处理配方优化设计

第十章 二元、多元共聚物水处理配方优化设计

第十一章 一元、多元醇磷酸醋水处理配方优化设计

第十二章 葡萄糖酸钠水处理配方优化设计

第十三章 木质素磺酸盐水处理配方优化设计

第十四章 多功能水处理剂水处理配方优化设计

第十五章 天然高分子改性絮凝剂水处理配方优化设计

第十六章 微生物絮凝剂水处理配方优化设计

第四编 水处理新工艺与新技术应用

第一章 生物膜法处理新工艺与新技术应用

第二章 活性污泥处理新工艺与新技术应用

第三章 废水自然净化处理新工艺与新技术应用

第四章 生物处理新土艺与新技术应用

第五章 吸附法处理新工艺与新技术应用

第六章 物理控制法处理新工艺与新技术应用

第七章 离子交换法处理新工艺与新技术应用

第八章 化学控制法处理新工艺与新技术应用

第九章 氧化还原与电解法处理新工艺与新技术应用

第十章 溶解态污染物的其他处理新工艺与新技术应用

第五编 水处理机械设备规范操作与维护

第一章 水处理通用机械设备规范操作与维护

第二章 除污机规范操作与维护

第三章 污泥脱水设备规范操作与维护

第四章 吸泥机规范操作与维护

第五章 曝气设备规范操作与维护

第六章 净化消毒机械设备规范操作与维护

第七章 废水处理机械设备规范操作与维护

第八章 水处理常用测量仪表规范操作与维护

第九章 水处理机械设备运行维护与自动化控制

第六编 水处理工艺技术质量检验

第一章 水质管理与水处理技术要求

第二章 水处理过程质量控制

第三章 水处理效能检验方法与技术

第七编 水处理工艺新技术、新方法应用实例分析

第八编 水处理工艺配方设计与质量检验分析技术标准

前言

本不锈钢连续式酸洗机组酸洗段初步设计方案用于200、300、400系列不锈钢带酸洗生产，年生产量15万吨。

本工程主要包括酸洗机组、酸雾处理及废水处理三个部分，以下分别给予说明。

特别说明：本工程方案由于商业原因，并未完整详尽提供，请予理解。

△ 本公司可以提供包括设计，设备安装调试运行的全方位服务。

第一章酸洗机组

一、酸洗材料：

酸洗材料材质：200、300、400系列不锈钢带。

规格：厚度2-3mm，宽度：1000-1350mm。

二、机组速度及产量：

工艺段速度：25M/min。产量：约25T/H。

三、酸洗机组组成

3.1酸洗段工艺组成：

——预清洗段（约3.5米）——硫酸酸洗段（约12米）——HF+HNO3混酸酸洗段（约14米）——清洗段（三段式约8米）——烘干段（约4米）

3.2酸洗段所包含的主要系统：

酸（清）洗钢制槽体（包括防腐及防撞）及平台；

酸路系统（包括新酸系统、酸循环系统、废酸系统）；

酸雾收集系统（包括槽盖及收集管道）；

其他辅助系统（包括挤干辊、刷辊、减速箱，蒸汽加热、烘干系统及气动系统等）。

机组所有设备基础为钢砼，由甲方提供，机组下地坪、地坑须防腐处理。

四、主要设备相关指标：

序号 名称 说明

1 酸（清）洗钢制槽体 1、所有槽体均为钢结构焊接件，内外衬耐酸（特别是耐HF）的玻璃钢，内部厚度不低于10mm，外部为三布四油；2、槽内设置PVC20防撞层；3、槽两侧设钢制隔栅平台；4、设备基础由甲方提供，地面须防腐处理。

2 酸路系统 酸路系统 1、酸泵选用50泵、80泵等国产优质泵类；2、酸管道采用耐酸（特别是耐HF）的玻璃钢；3、酸罐：硫酸新酸罐：30m3，1台，铝罐；硝酸新酸罐：30m3，1台，铝罐；HF新酸罐：30m3，1台，FRP；混酸配酸罐：15m3，1台，FRP ；硫酸循环罐：8m3，2台，FRP；混酸循环罐：8m3，2台，FRP ；清洗水循环罐：8m3，1台，FRP；废酸罐: 30m3，2台，FRP；4、酸循环采用蒸汽加热；5、补偿器采用四氟内衬。

3 酸雾收集系统 1、槽盖、风管均采用耐腐蚀耐酸玻璃钢，2、槽盖连接密封采用特制Q形密封圈；3、风管配备相应插板阀和水封接头；

4 其他辅助系统 1、减速机选用国产名牌和特制加工（电机及控制由甲方提供）；2、烘干器及热风系统、辊类符合相关标准。3、气动系统压缩空气及加热蒸汽由甲方提供。

五、酸洗段供货及施工范围

项目 供货商 甲方 备注

BD DD SP IS BD DD SP IS

气动系统 ● ● ● ●

工艺段槽体设备 ● ● ● ●

工艺段配管 ● ● ● ●

酸槽及地面防腐（花岗岩） ● ● ● ●

设备地脚螺栓及螺母 ● ● ● ●

安装接结管道 ● ● ● ●

预埋件 ● ● ● ●

图纸(设备安装图全套) ● ● ●原规格图1套

说明:BD指基本设计；DD指详细设计；SP指供货；IS指安装。安装交接点说明：

六、公用条件：

压缩空气：压力0.4-0.6Mpa；蒸汽：压力0.45-0.55Mpa

七、工程概算（略）

第二章酸雾处理

一、设计依据

1.1建设方提供的资料

1.1.1废气发生量：

根据建设方提供的资料，经计算废气的产生量：

L=L1+L2≈25000m3/h

L1：有害气体蒸发量（70℃）

L2：不密封面积控制风量

1.1.2废气污染物：

根据建设方提供的资料，所处理的废气含NOx 1035mg/l及少量HF，NOx氧化度大于90%，温度常温。

1.2排放标准

处理后废气要求达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）表2的二级标准：

氮氧化物：排放浓度≤240mg/m3，排放量≤0.77kg/h，排气筒高度15m；

氟化物：排放浓度≤9.0mg/m3，排放量≤0.10kg/h，排气筒高度15m。

周围200米内最高建筑物超过10米，排气筒高度应高于建筑物5米。

二、废气治理工艺

生产中产生的氮氧化物酸性废气确实较难治理，好多年来是个令人头疼的老大难问题。经过多年探索，本公司已完成多项酸性类废气治理工程，并取得了较理想的效果。

2.1氮氧化物酸性废气处理方法选择(略)

2.2废气处理工艺流程简述

生产车间内的酸性废气用风机经吸气罩吸入吸收塔内，废气经吸收塔处理后实现达标排放。

2.3设计处理效果

经本工程设施处理后废气达到《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）表2的二级标准：

氮氧化物：排放浓度≤240mg/m3，排放量≤0.77kg/h，排气筒高度15m。

氟化物：排放浓度≤9.0mg/m3，排放量≤0.10kg/h，排气筒高度15m。

三、电气控制及用水说明

3.1电气控制说明

由于该废气处理工程的操作较为简单，因此本电气控制采用手动控制（吸收液人工配制，人工更换）。

该项目总装机功率为40kw。

3.2用水说明

该项目用水主要为药剂配制，自来水最大使用量10m3/h，压力大于1kgf/cm2。

四、工程造价（略）

第三章废水处理

一、概述

某厂计划投资建设一套年产15万吨不锈钢热轧不锈钢带钢生产线，该生产线建成后将产生大量的工业废水，预计酸（碱）性清洗废水20 m3/h，由于该废水PH较低，且水中含有铬、镍等一类污染物，若不有效治理，将对周围环境造成严重污染。

该厂领导高度重视环境保护工作，本着经济建设与环境保护协调发展的原则，决定筹建一套废水处理设施，严格执行“三同时”，实现经处理后达到排放标准。

根据建设方提供的水质水量和处理要求，结合多年环保工程设计施工的经验，特制定废水处理初步设计方案如下，请建设方及上级环保部门审阅。

二、工程概况

2.1设计依据

1、环境保护有关法律法规

2、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

3、《给水排水设计手册》

4、《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）

5、《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

6、建设方提供的有关资料

2.2水量、水质

2.2.1设计水量

根据建设方提供的资料，确定该企业排放的酸性残液为15m3/d，酸性冲洗水为20m3/h；另外，考虑到本工程污泥处置系统采用带式压滤机，带式压滤机在工作时将产生约15m3/h的反冲废水；污泥浓缩上清液及带式压滤机滤液约5m3/h，故本工程设计处理能力为40m3/h，24小时连续运行（排放量为20m3/h）。

2.2.2设计水质

由于建设方未提供水质情况，故我们根据设计规范以及其他同类工程的水质状况，确定了该企业废水水质：

2.2.2.1酸性残

2.2.2.2酸性冲洗废水

单位： mg/l (PH、除外)

PH SS Cr(Ⅵ) TCr Ni 氟化物

1～2 200 0.5 5 3 50～500

2.3设计范围

本设计为废水处理站主体工程设计，除废水处理系统自身产生废水外，所有废水均由建设方从各废水收集点用泵输送到废水处理站相应接点，处理后废水亦由建设方负责从排放池接点接至厂外排放口。

2.4排放标准

本工程的出水水质应达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级标准要求，主要参数如下表所示：

单位： mg/l (PH、除外)

PH SS Cr(Ⅵ) TCr Ni 氟化物

6～9 70 0.5 1.5 1.0 10

三、工艺流程的设定

3.1处理工艺的确定

一般在不锈钢酸洗过程中会产生酸性残液及酸性冲洗水两种废水，其中酸性冲洗水主要的污染物是PH、Cr、重金属离子和氟离子等；酸性残液与酸性冲洗水性质相近，但浓度较高。可先预处理后合并处理。

3.2工艺流程的说明（略）

3.3设计处理效果预测(略)

四、废水处理工程平面布置及高程布置

4.1平面布置

在满足工艺要求的前提下，各处理构筑物的布置尽量做到结构紧凑、布局合理，同时需考虑施工维护的方便。

各构筑物周围设置绿化带隔离，考虑到人流、物流运输方便。

具体平面布置根据实际场地布置，所需场地约4000m2（含道路绿化，见平面布置图）。

4.2高程布置

污水处理站为降低运行成本，应采取合理的高程设计，尽量利用重力流，减少动力提升。

设计地坪标高尽可能考虑土方平衡，减少土方作业量，并与周围场地道路标高相匹配。

五、建筑结构设计说明

5.1设计依据

5.1.1建设方提供的有关资料及有关部门的批准文件。

5.1.2工艺等相关专业的要求。

5.1.3现行建筑、结构设计、施工及验收规程。5.2建筑设计

建筑物为一般性生产用房，建筑装修标准无特殊要求；构筑物（水池）抗渗等级S6。

5.3结构设计

5.3.1建筑物

建筑物采用砖混结构，墙体为240砖墙，屋面C20砼现浇梁板结构，基础为现浇砼墙下条形基础。因无地质资料，地基承载力暂按fk=100kpa计算。

5.3.2构筑物

构筑物采用C30防水砼，抗渗等级不低于S6，必要处采用FRP3-6防腐处理。

因无地质资料，地基承载力暂按fk=100kpa计算。

六、供配电及控制系统设计

6.1供配电设计

污水处理工程范围内的所有动力设备；建、构筑物的照明电源由厂内变电站用电力电缆埋地引进，电源电压为380/220伏三相四线制。在污水处理站内设置总配电柜，各动力设备及照明电源均由总柜引出。为确保安全，系统中所有设备的金属外壳均与接地线PE相连，即采用TN-S系统（三相五线制线路）

6.2控制系统设计

为保证系统运行的可靠性、稳定性，本工程主流程为PLC自动控制，其他辅助设施（如配药、污泥处理）为手动控制。整个废水处理系统设立运行监视系统，监视各电器运行状态和各水池液位等情况。

七、工程运行成本测算

废水处理部分运行成本测算（不含人工及设备折旧、维护）见下表:

序号 项目 运行成本

1 动力 装机功率 200kw 0.33元/吨水

使用功率 120kw

功率因子 0.5

电费 0.5元/度

2 药剂 石灰用量 500mg/l 0.20元/吨水

石灰价格 400元/吨

CaCl2用量 250mg/l 0.25元/吨水

CaCl2价格 1000元/吨

H2SO4用量 0.1‰ 0.05元/吨水

H2SO4价格 500元/吨

FeCl2用量 0.2‰ 0.06元/吨水

FeCl2价格 300元/吨

PAC用量 0.2‰ 0.40元/吨水

PAC价格 2000元/吨

PAM用量 5ppm 0.11元/吨水

PAM价格 22000元/吨

3 其他辅助材料 0.10元/吨水

总计 1.50元/吨水

注:药剂费用与水质污染浓度相关,以上数据仅供参考。

八、投资概算（略）

第四章工程概汇总表（略）

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