中北大学2009届毕业设计说明书
表2.1近几年石灰石沉淀法处理废水的技术指标
年份
处理率（%）
2005 2006 2007
99.9 99.4 99.99
合格率（%） 95.6 95.9 95.63
石灰单耗（Kg/m3） 1.10 1.02 0.99
金属离子脱除率（%）
铜 铅 铬 锌 砷 91.09 87.02 90.00
91.88 88.90 87.96
96.12 94.34 96.84
97.38 92.53 95.72
96.72 94.60 95.43
2.2 处理方案的要求
废水处理工艺流程是指对废水处理所采用的一系列处理单元的组合形式。其最主要的依据是原废水的水质，处理应达到的程度与其他自然条件等。一般来说，废水处理工艺流程的选择应当主要考虑以下条件[18]：
（1）原废水水质：废水的酸碱性、重金属含量的大小以及重金属的种类都会对废水处理时发生的反应造成影响。
（2）废水的处理程度：确定处理程度是比较复杂的，要考虑的因素很多。主要是受纳水体的功能、水环境质量要求，污染状况与自净能力，以及处理后的废水是否回用等。 （3）对特定的废水，有可能采用多种工艺流程使其满足应达到的处理程度。这时处理系统的工程造价与运行费用的高低就成为工艺流程选择的重要因素。一般来说，应以原废水水质、水量与其他自然条件作为原始条件，以要求的处理水水质作为约束条件，以处理系统最低的费用为目标函数，力求基建费用最低、能耗最省、运行成本最低为目标。
（4）二次污染与杂质引入，也是影响废水处理工艺流程选择的重要因素之一。 （5）废水水量及其变化动态除了废水水质外，废水水量变化幅度的大小也是工艺流程选择应考虑的问题，尤其是在选择外处理构筑物类型应予以充分注意。
（6）此外，资金筹措情况、可利用的地区面积、当地的自然条件，特别是污泥处理与利用问题等，也是工艺流程选择不可忽视的因素。
通过对3种方法的比较，可以看出，目前采用石灰中和沉淀法是一种经济可行的方法。该工艺流程具有工艺成熟，处理效果好，中和沉淀剂（石灰）的来源广泛，价格低廉等优点，出水水质能达到国家三级排放标准。经过进一步的水质水量调节后，可以使处理后的净化水达到工业用水的标准。该方法能有效地去除二价铅、二价铬、二价铜、二价锌等重金属离子，可以较大程度地减少附近河流的重金属污染，环境效益显著。
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3 处理工艺的设计
3.1 处理流程
含二价铜、二价铅、二价铬、二价锌、硫化砷、氢离子的酸性重金属工业废水与石灰乳中的氢氧根中和，产生不溶于水的氢氧化物沉淀和水。经斜板沉淀池澄清分离后，沉淀物经过滤干燥处理后送挥发窑收有价金属，上清水添加聚铁后经二段斜板沉淀池澄清分离，上清水部分外排湘江，一部分经无阀过滤器过滤后，添加水质稳定剂，送冶炼系统回用。
工业废水均化池无阀过滤石灰乳一段石灰石反应池过滤水药剂搅拌槽一段斜板反应池底流上清水聚铁回用水或送回系统双层滤料滤池二段聚合硫酸铁反应池回收有用金属二段斜板沉淀池底流上清水排放
图3.1 所冶炼重金属废水的处理流程图
3.2 影响废水处理合格率的主要因素 3.2.1 废水水质的影响
废水中金属离子含量的高低是影响合格率的主要因素。石灰一段中和法只适合于处理高锌低铅镉的废水，特别在废水中铅>20 mg/L、铬>15 mg/L、锌>300 mg/L的情况下，难于使净化水处理合格[19]。因此，我厂从加强现场管理入手，杜绝跑冒滴漏，控制好废水水质，实现废水处理的达标排放。
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3.2.2 终点pH值的影响
反应终点pH值控制是否得当是影响合格率的关键，当二价铅、二价铬含量高时，终点pH值应控制在8.5~9左右，特别是二价铬量高时应控制较高的pH才能使处理水合格。当二价铅、二价铬含量较低时终点pH值控制为7.5~8.5即可[20]，因此，终点pH值的控制应根据废水水质情况勤作调整。 3.2.3 混凝剂的影响
添加混凝剂能加速氢氧化物颗粒的长大，提高沉降效果[21]。我厂废水处理一段中和是使用部分斜板底流渣作混凝剂，回流比为4~7∶1，沉淀效果很好。第二段加聚铁作混凝剂，使一段未沉淀的细小氢氧化物颗粒进一步长大沉淀，使金属离子含量进一步降低，提高了排放水质。
3.3 强化石灰中和法的技术措施 3.3.1 聚合硫酸铁强化石灰中和法
为了提高系统的耐负荷冲击能力， 使用聚合硫酸铁， 聚合硫酸铁强化石灰中和可以使金属离子的脱除率提高20%左右，石灰使用量降低14%左右[22]。提高了废水处理效果，降低了净化水中钙离子的含量，有利于净化水的回用。 3.3.2 均化池污泥的回收处理
均化池底泥平均每两个月清理一次，每次清理时间需要4~6d，每次清理出污染3000~4000 m3，如果不加以回收处理，会影响外排水水质[23]。可以建成均化池污泥处理系统，采用板框压滤处理均化池污泥。完成均化池污泥与斜板底泥混合送老过滤干燥系统处理彻底解决了均化池污泥直接外排湘江造成污染的问题。 3.3.3 石灰两段中和
当废水中酸根离子及重金属离子含量超过设计能力时，斜板负荷过大，引起反应、沉淀不完全，难以使净化水合格[24]，可以往均化池投加石灰细渣和石灰乳的两段中和法，可以基本上解决了废水水质波动大时。
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4 主要构筑物设计
4.1 中格栅
4.1.1 格栅的设计要点
格栅栅条的断面形状有圆形、矩形或方形，圆形的水力条件较方形好，但刚度较差，目前多采用断面形状为矩形的栅条。人工清渣时格栅间隙为25mm～40mm，机械清渣为16mm～25mm，通过格栅的水头损失一般采用0.08m～0.15m。 4.1.2 设计参数
最大设计流量Qmax=5000m3/d=0.05m3/s，过栅流速v=0.7m/s，栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b1=0.02m，格栅倾角α=80°，单位栅渣量w1=0.05m3/103m3污水。 4.1.3 设计计算 栅条的间隙数目 n1?Qmax?sin??0.05?sin80?b1?h?v0.02?0.35?0.6?12个 （式4.1）
式中：Qmax——最大设计流量，m3/s；
α——格栅倾角，取为80°； b1——栅条间隙宽度，取为0.02m； h——栅前水深，取为0.35m； v——过栅流速，取为0.6m/s。
格栅的宽度 B1?S?(n1?1)?b1?n1
?0.01?(12?1)?0.02?12?0.37m （式4.2）
式中：s——栅条宽度，取为0.01m；
n1——栅条间隙数，个； b1——栅条间隙宽度，m。
取进水渠道宽B1′为0.3m，其渐宽部位展开角α1取为20°。则进水渠道渐宽部分长 度 L1?B1?B1?2?tg?1?0.37?0.32?tg20??0.962m （式4.3）
栅槽与出水渠道链接处的渐窄部分长度
L2?0.5L1?0.5?0.962?0.481m （式4.4）
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