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高校实验室废水处理项目设计

文章出处:www.sdyechuang.cn 人气:发表时间:2019-12-28 16:40

icon_pdf.gif高校实验室废水处理工程设计。pdf

随着高校的扩招和快速发展的经济增长,学生人数急剧增加,科研实验增加,实验室产生的废水量也日益增加,排放周期不确定,水质的组成复杂。废水中不仅含有洗涤剂、常用溶剂等有机物质,还含有较多的酸碱、重金属和有毒有害物质,并伴有许多性质难以确定的新物质。我国大多数教学科研单位未经适当处理就直接排放了实验室废水,对周围河流造成了极其严重的污染。

本文以高校实验室为对象,分析其实验室废水排放特性和水质特性,提出了具体的工程设计方案和设计参数,形成了一套完整的实验室废水处理工艺,希望能为我国石化教学研究机构实验室废水处理提供参考。

实验室废水的种类

化学、化学工程与环境系高校有四个平台,即基础化学实验教学、化学过程实验教学、化学分析测试实验教学和化学模拟实验教学,并有五个省级重点实验室和5 省级工程技术研究中心。根据实验室废水中主要污染物的性质,实验室废水可分为有机实验室废水、无机实验室废水和微生物实验室废水。无机实验室废水主要含有酸碱、重金属、重金属络合物、硫化物、卤素离子、氰化物等无机离子。 有机实验室废水含有常用有机溶剂、有机酸、醚、有机磷化合物、酚类、石油、油类、多氯联苯和其他物质。实验室废水可分为酸性废水、碱性废水、氰废水、重金属废水、苯酚废水、卤素废水等。根据污染物的主要成分。 微生物实验室废水主要由生物实验室化验废水、生物培养液、培养基和少量实验设备冲洗。

实验室废水首先通过细格栅(3毫米)流入调节沉淀池一,出水进入排污浮油塔;表面活性剂和破乳剂通过加药装置加入吹油浮塔,分离出的气油被点燃; 废水用湿式氧化法处理。絮凝剂、氧化钙、硫化钠等物质与湿式氧化出水混合进入沉淀池,出水经过物化处理后流入生化系统的调节沉淀池二;教学楼和生活区的废水流经10 毫米细格栅流入调节沉淀池二,与物化处理水混合,采用A2 /O工艺脱氮除磷、除生化需氧量; 最后,未从水中去除的物质通过压力过滤罐去除,整个过程中产生的污泥和沉淀物被脱水,然后卫生填埋。

实验室废水也可以按照废水水质与生活废水在物理化学处理的不同阶段混合,然后用人工湿地处理的方法处理。然而,人工湿地处理效果不稳定,受温度、降雨量等多种影响因素的影响。考虑到学校位于北部地区,湿地处理方案被放弃。

各工艺单元的设计

据统计,一所学校实验室的废水量为50m3/d,学校师生人数为3万人,每人每天产生100升生活废水。

1 细格栅

网格用于去除污水中的大悬浮物或漂浮物,降低后续水处理过程的处理负荷,保护水泵、管道和仪表(见图2)。它是污水处理的重要组成部分。

实验室废水首先通过细格栅(3 ~ 10毫米)通过管道输送,其中理化部分采用3毫米细格栅,生化部分采用10毫米细格栅(考虑废水水质)。

以生化部分为例(理化部分可按以下方法计算)。以下是生化部分:精细网格设计的最大设计流量Qmax=0.3m3/s。格栅安装的倾斜角α为60°;网格前水深h=0.4m穿越速度v=0.9m/s。网格净间隙b=0.01m米;条形宽度S=0.01m米;进水水箱宽度=0.4m格栅阻力系数k=3;逐渐变宽位置的夹角α1=20°;阻力系数ζ=1.1;大门前通道超高=0.3m栅极前槽高度h1=m.

网格间计算系数n=Qmax[sinα/(bhv)]1/2=33;网格建筑宽度B=S(n-1)bn=0.65;电网水头损失h1=kζv2sinα/2g=0.1181。后门槽的总高度H=h1 H2=0.8181米;门槽的总长度l=l1l 2 10.5 h1/tanα=2.419m(L1=(b-B1)/2tanα1=0.3434m;L2=L1/2=0.1717m;H1=H2=0.7m).

2 调节沉淀池

调节沉淀池是调节池、中和池和初沉池的组合。三个水箱的组合具有节省占地面积的效果。调节沉淀池具有调节水量(内部管线调节)、水质和沉淀固体的功能。它的形状像一个垂直沉淀池,但其液体储存量相对较大。理化部分的体积小于生化部分的体积(由于水量不同)。调节池和初沉池是废水处理的重要组成部分。

以理化部分为例(生化部分可按以下方法计算)。以下为物化部分调节沉淀池(调节沉淀池一):实验室废水量Q=50m3/d的设计;最大流量Qmax=0.01m3/s。速度v0=0.03m米/秒。上升速度v=0.0005m米/秒。池内设有中心管,喇叭口处设有反射板,中心管面积f=0.01/0.03=0.333 m2;D=4f/π=0.424m。喇叭口直径d1=1.35d=0.573m反射器直径d2=1.3d1=0.743m米,

距离: H3=qmax/0.02πD1=0.278米,从反射器板表面到喇叭口;降水面积A=Qmax/0.0005=20m 2;降水区直径D=[4(αf)/π]1/2=5.1m;沉淀区深度H2=q/a=2.5m

废水通过中心管流入水箱,并在反射板的作用下扩散到水箱中。由于罐体体积大,废水停留时间长,容易沉淀的物质沉淀到罐体底部,通过排泥管排出。同时达到调节水量水质的目的。储罐有排水系统监测,由浮标、排水管、监测装置和固定滑道组成。排水系统监测利用浮标漂浮在水面上,固定滑道将浮标固定在罐壁附近,防止浮标漂移。排水管设计有软管,并固定在插入浮标的水面下(见图3)。检测设备由酸度计和报警器组成。酸度计深入水中,监测水的酸碱度始终保持不变,当酸碱度超过安全范围时,警报就会响起。

废水可通过真空泵从调节沉淀池(调节沉淀池一)排出,进入下一工序。

3 吹脱浮油塔

放空浮油塔由放空塔改进而来。废水来自调节沉淀池一,从放空浮油塔中间进入。空气压缩机将空气吹入塔内,微小气泡从塔底均匀上浮,带出挥发性气体和溶解气体,将油提升到液面。气体从上部排出,油由于密度低于水而浮在液面上,然后排出,处理后的废水从下部排出。废气可能有毒且易燃,并与分离的油一起点燃。一部分气体被加热以吹走塔。另一部分是预热湿式氧化废水。针对石油化工院校石油类物质产量大、可燃气体量大的特点,对该装置的设计进行了改进和提高。采用结构气浮与排污相结合,一塔多用,既节省占地面积,又节约成本,效率高,维护简单。水从中部加入,水从下部排出,气液相逆流,效率较高。排出的可燃气体、有毒有害气体和分离出的油被点燃,为吹扫浮油塔和湿式氧化废水提供热量,使得吹扫浮油塔效率更高,湿式氧化过程节能(见图5)。表面活性剂和破乳剂的加入使油水更容易分离,汽提后废水中溶解氧更多,从而降低湿式氧化空压机的负荷,实现显著的湿式氧化效率。

4 湿式氧化

在较高温度和压力下,用空气中的氧气氧化废水中溶解和悬浮的有机物和还原性物质。

设备已被广泛使用。在该过程中采用该装置后,大分子有机物可分解成小分子,还原性物质可被氧化以准备下一次沉淀,微生物I

5 沉淀池

6 A2/O工艺

7 压力滤罐

实际上,上述过程的电源可以由泵提供。由于废水水质的复杂性,推荐使用真空泵。物化部分沉淀池和生化部分A2/O产生的污泥和沉积物,经聚丙烯酰胺脱水和压滤机脱水后,可以安全填埋。经该工艺处理后的出水可达到国家排放标准。研究表明,湿地能有效处理低浓度废水。高校主要建造人工湿地。南部的高校可以直接排放到人工湿地,而不是使用压力过滤罐。高校在北方只能在冬季使用压力过滤罐或在排放不达标时打开压力过滤罐,以达到节能的目的。

结语

根据高校实验室油厂废水量和水质,设计实验室废水处理工艺流程。首先,废水通过细格栅流入调节沉淀池一,出水通过油分离塔(分离出的气油被点燃)。处理过的水通过湿式氧化工艺处理。最后,通过沉淀池完成非化学处理过程。经物理化学处理的废水和生活用水混合,采用A2/O工艺进行脱氮除磷和生化需氧量降低。最后,水中不能处理的物质被压力过滤罐除去。整个过程中产生的污泥和沉淀物被脱水,然后卫生填埋。解释过程中的每个过程单元。该工艺中调节沉淀池、吹脱浮油塔等结构由作者自行设计,希望能为我国石油石化教学研究机构实验室废水处理提供一些参考和启示。