大學(xué)生畢業(yè)論文模板參考(環(huán)境工程開題報告)

畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告環(huán)境與化學(xué)工程學(xué)院2012屆題目200m3/d電鍍廠廢水工藝設(shè)計(jì)課題類型設(shè)計(jì)課題來源教師指定學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)環(huán)境工程年級班08級環(huán)境工程指導(dǎo)教師職稱填寫日期：年月日一、本課題研究的主要內(nèi)容、目的和意義電鍍是世界三大污染行業(yè)之一，隨著我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的迅速發(fā)展，電鍍企業(yè)趨向于布點(diǎn)多、規(guī)模小，專業(yè)化程度低，導(dǎo)致我國電鍍行業(yè)的污染問題日益嚴(yán)重。電鍍廢水不僅量大，而且對環(huán)境造成的污染也十分嚴(yán)重。電鍍廢水不僅含有氰化物等劇毒成分，而且含有Cr、Zn、Cu、Ni等自然界不能降解的重金屬離子。含鉻廢水（六價鉻）對人體有巨大危害，而三價鉻則是生物所必需的微量元素，實(shí)證表明六價鉻的毒性比三價鉻大104倍。因此對含鉻廢水的無害處理是環(huán)保領(lǐng)域的重要分支，現(xiàn)在已有許多比較成熟的處理工藝。在實(shí)際工作中，采用何種方法處理電鍍廢水，需要根據(jù)具體條件加以考慮。本課題要求應(yīng)用含鉻廢水的處理原理和方法，結(jié)合順德市金鑫電鍍廠的具體情況，設(shè)計(jì)一套電鍍含鉻廢水的處理工藝流程，使整個工程處理設(shè)備較少、造價低、效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn),并對主要構(gòu)筑物進(jìn)行高程設(shè)計(jì)，使整個廠區(qū)布局合理，運(yùn)行流暢。二、文獻(xiàn)綜述（國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)況和發(fā)展趨向）1國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀EQ\o\ac(○,1)電解法電解除鉻主要是利用鐵陽極在直流電作用下，不斷溶解產(chǎn)生的亞鐵離子，在酸性條件下將六價鉻還原為三價鉻，其化學(xué)反應(yīng)式如下：Fe-2e Fe2+Cr2O72-+6Fe2++4H+2Cr3++6Fe3++7H2O CrO42-+3Fe2++8H+Cr3++3Fe3++4H2O此外在陰極上也有直接還原六價鉻的反應(yīng)發(fā)生：Cr2O72-+6e+14H+2Cr3++7H2OCrO42-+3e+8H+Cr3++4H2O一般認(rèn)為亞鐵離子是六價鉻還原為三價鉻的主要因素，陰極上直接還原六價鉻的作用是很弱的。電鍍含鉻廢水首先經(jīng)過格柵去除較大顆粒的懸浮物后自流至調(diào)節(jié)池,均衡水量水質(zhì),然后由泵提升至電解槽電解,在電解過程中陽極鐵板溶解成亞鐵離子,在酸性條件下亞鐵離子將六價鉻離子還原成三價鉻離子,同時由于陰極板上析出氫氣,使廢水pH值逐步上升,最后呈中性。此時Cr3+、Fe3+都以氫氧化物沉淀析出,電解后的出水首先經(jīng)過初沉池,然后連續(xù)通過(廢水自上而下)兩級沉淀過濾池。一級過濾池內(nèi)有填料:木炭、焦炭、爐渣;二級過濾池內(nèi)有填料:無煙煤、石英砂。污水中沉淀物由過濾池填料過濾、吸附,出水流入排水檢查井。而后通過泵進(jìn)入循環(huán)水池作為冷卻用水。過濾用的木炭、焦炭、無煙煤、爐渣定期收集在鍋爐房摻燒。EQ\o\ac(○,2)離子交換法據(jù)相關(guān)研究表明：利用陰離子交換樹脂，可以有效地徹底地去除廢水中成鉻酸根狀態(tài)的六價鉻，利用陽離子交換樹脂，則可去除廢水中的三價鉻及金屬離子。我國常采用陽柱及三陰柱串聯(lián)的離子交換工藝流程來處理含鉻廢水。但在實(shí)際工藝中為了回收電鍍槽中的廢鉻酸，先使鉻酸液通過陽離子交換樹脂，以出去雜質(zhì)離子（Fe、Cr3+、Al等）。流出液再回到電鍍槽存儲起來。漂洗水首先通過陽離子交換樹脂以除去金屬離子，從柱中的流出液再通過陰離子交換樹脂以去除鉻酸根，最后獲得離子補(bǔ)充水。陰離子交換樹脂可應(yīng)用氫氧化鈉再生；使廢再生液成為Na2CrO4和NaOH的混合液。此混合液通過陽離子交換柱時，可回收H2CrO4，再將它流回到電鍍槽中。從陽極柱流出的廢再生液，再排放到下水道之前，必須中和并沉淀去除金屬離子。由于離子交換劑選擇性強(qiáng)，制造復(fù)雜，成本高，再生劑耗量大，因此在應(yīng)用上受到很大限制。EQ\o\ac(○,3)電滲析法電滲析法是在直流電場作用下,以電位差為推動力,利用離子交換膜的選擇透過性,從而使廢水得到凈化。目前常采用的電滲析技術(shù)有:中高溫電滲析工藝、倒極電滲析工藝EDR、雙極膜電滲析工藝、填充床電滲析工藝EDI等。電鍍工業(yè)漂洗水的回收是電滲析在廢液處理方面的主要應(yīng)用,水和金屬離子可達(dá)到全部循環(huán)利用,整個過程可在高溫和更廣的pH值條件下運(yùn)行,且回收液濃度可大大提高,但僅能用于回收離子組分，因此不予采用。EQ\o\ac(○,4)化學(xué)還原法化學(xué)還原法是利用硫酸亞鐵、亞硫酸鹽、二氧化硫等還原劑，將廢水中的六價鉻還原為三價鉻離子，再加堿調(diào)整pH值，使三價鉻形成氫氧化鉻沉淀除去。化學(xué)還原法的設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用較低，主要用于間歇處理。調(diào)節(jié)池及反應(yīng)池可分為兩格交替使用，攪拌采用機(jī)械或水泵攪拌為宜，不宜采用空氣攪拌，以免SO2氣體外逸擴(kuò)散而影響環(huán)境。沉淀采用斜板（管）沉淀池，表面負(fù)荷取3~4m3/（m2.h），并投加2~5mg/L的高分子絮凝劑PAM。EQ\o\ac(○,5)微生物法微生物法是利用Cr(Ⅵ)環(huán)境中培養(yǎng)的大腸桿菌假單胞劇、硫酸鹽還原菌、真菌等的強(qiáng)還原能力實(shí)現(xiàn)對廢水中Cr(Ⅵ)的還原。其解毒的機(jī)理普遍認(rèn)為是利用微生物對Cr(Ⅵ)的靜電吸附作用、酶的催化轉(zhuǎn)化作用、絡(luò)合作用、絮凝以及沉淀從而解除的Cr(Ⅵ)毒性，在適宜的條件下，廢水中Cr(Ⅵ)的去除率可達(dá)到99．9％以上。從電鍍污泥中分離出的SR復(fù)合菌，能耐高濃度的鉻，菌液通過與含鉻廢水混合，使菌體吸附還原六價鉻為三價鉻，三價鉻被菌體吸附沉淀下去使水體得到凈化。但由于功能細(xì)菌還原能力低，培養(yǎng)基昂貴，培植時間長，因此根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際要求，不予采用。EQ\o\ac(○,6)鐵氧化體法鐵氧化體是由鐵離子、氧離子以及其他金屬離子所組成的氧化物，是一種具有鐵磁性的半導(dǎo)體。鐵氧化體可處理多種含金屬離子的廢水（如Cd、Cr、Cu、Ni、Zn、Po、Mn、Hg等）。它是以硫酸亞鐵為還原劑，使六價鉻還原為三價鉻和其他重金屬離子發(fā)生沉淀現(xiàn)象，再經(jīng)通空氣、加溫、陳華等操作，使廢水中各種氫氧化物發(fā)生復(fù)雜的固相化學(xué)反應(yīng)，形成復(fù)合的鐵氧化體，從而使廢水中的Cr(Ⅵ)得到凈化。此法的優(yōu)點(diǎn)是投資少，設(shè)備簡單，進(jìn)入晶格后的Cr(Ⅲ)極為穩(wěn)定，在自然條件或酸性、堿性條件下不析出，因而不會造成二次污染，從而便于污泥處理。EQ\o\ac(○,7)甲殼素、殼聚糖吸附法甲殼素、殼聚糖能夠通過離子交換、靜電吸附和螯合作用結(jié)合金屬離子，從而有效的去處銅、鉻等重金屬離子，其對金屬離子富集能力與溶液pH有密切關(guān)系。此外甲殼素、殼聚糖本身無毒，不會造成二次污染。EQ\o\ac(○,8)高分子捕集劑法高分子捕集劑是一種螯合劑，其基體上含有親水性的螯合物形成基，能與水溶液中的重金屬離子選擇性結(jié)合，生成不溶于水的金屬絡(luò)合物。生成的分子絡(luò)合物相對分子質(zhì)量大，疏水性強(qiáng)，易于從水中分離，而在絮凝生成礬花過程中卷掃網(wǎng)捕、吸附架橋等作用，使更多的金屬離子沉淀下來。由于該法要求pH保持中性，而電鍍廢水pH一般為4.0，所以在此不宜采用。2發(fā)展趨向含鉻廢水的治理，20多年來經(jīng)歷了達(dá)標(biāo)排放與閉路循環(huán)兩個階段。60年代中后期大多采用化學(xué)法，即含鉻廢水排往生產(chǎn)線外的處理池，集中處理后排放。當(dāng)時較為先進(jìn)的技術(shù)有離子交換法、電解法、鋇鹽法等，但因投資大未能推廣開來。70年代，化學(xué)法有了新進(jìn)展，即由生產(chǎn)線外轉(zhuǎn)為生產(chǎn)線內(nèi)處理，不僅減少了占地面積和投資資源，部分漂洗水還可回收利用，污泥量也少。此時國外出現(xiàn)了蘭茜法，這是美國ERG/Clancy公司和英國Maltreatment公司發(fā)明的一種獨(dú)特的化學(xué)處理法。由于這種方法具有經(jīng)濟(jì)、適用、可靠等優(yōu)點(diǎn)而在國外被廣發(fā)應(yīng)用，國內(nèi)是80年代初應(yīng)用的，其實(shí)蘭茜法與國內(nèi)槽內(nèi)化學(xué)法基本相同，只是名稱不同而已。70年代，隨著環(huán)境保護(hù)工業(yè)的發(fā)展，特別是后期，槽邊處理含鉻廢水的各種裝置如離子交換、薄膜蒸發(fā)、反滲透、電滲析等的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了漂洗水的閉路循環(huán)不排放，還沒有污泥產(chǎn)生，比槽內(nèi)化學(xué)法又前進(jìn)了一步，標(biāo)志著含鉻廢水處理進(jìn)入了將污染消除在生產(chǎn)過程的新階段。閉路循環(huán)有用設(shè)備處理的強(qiáng)制閉路循環(huán)和不需設(shè)備的自然閉路循環(huán)。從現(xiàn)狀看，前者應(yīng)用較多，但由于投資大而使推廣受到限制，后者雖少，但投資少，簡便易行而很有發(fā)展前景。目前電鍍工業(yè)含鉻廢水的處理最常用的方法有化學(xué)還原法、電解法，工藝成熟，運(yùn)行效果好，但是近來又有很多其他的方法如生物法、物理化學(xué)法等被研究出來，綜合比較會發(fā)現(xiàn)這些方法也各有優(yōu)缺點(diǎn)。作為新方法，他們自有借鑒之處。三、擬采取的研究方法（方案、技術(shù)路線等）和可行性論證考慮到這次設(shè)計(jì)中電鍍污水的水質(zhì)，在應(yīng)選擇處理工藝時要考慮除鉻，使處理水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）標(biāo)準(zhǔn)中的一級標(biāo)準(zhǔn)，以減輕對河流及環(huán)境的污染。電鍍生產(chǎn)廢水水量Q=200m3/d，廢水水質(zhì)見下表3.1。表3.1電鍍生產(chǎn)廢水水質(zhì)單位：mg/L項(xiàng)目PHCr6+Zn進(jìn)水4.07030出水6-9≤0.48≤2擬采取的處理工藝流程圖：沉淀池沉淀池中間水池砂濾器清水池濃縮池板框壓濾調(diào)節(jié)池反應(yīng)池濾液上清液含鉻廢水H2SO4NaHSO3NaOHPFS、PAMH2SO4NaOH污泥排放四、預(yù)期結(jié)果（或預(yù)計(jì)成果）處理水量為200m3/d，處理出水水質(zhì)Cr6+≤0.48mg/L,PH為4左右。預(yù)計(jì)成果：（1）設(shè)計(jì)說明書（2）設(shè)計(jì)圖紙包括工藝流程圖1張，主要反應(yīng)池平面圖、剖面圖1張。五、進(jìn)度計(jì)劃1.2012年2月5日至2.2012年2月9日至3.2012年2月22日至4.2012年35.2012年4月13日至6.20127.20128.2012六、主要參考文獻(xiàn)[1]賈金平,謝少艾,陳虹錦.電鍍廢水處理技術(shù)及工程實(shí)例[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2003.6.[2]黃其祥，胡衍華，徐湊友等.電鍍廢水處理技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望[J].廣東化工，2010,37（4）：128-130.[3]蔣茹.基于不確定性理論與方法的城市污水處理廠優(yōu)化決策研究[J].湖南大學(xué)博士論文，2007.[4]叢浩,趙永權(quán).電鍍費(fèi)水處理的新工藝和流程[J].節(jié)能，2009（2）：9-10.[5]羊壽生，張辰.城市污水處理廠設(shè)計(jì)中熱點(diǎn)問題剖析.給水排水，1999，25（9）：1-3.[6]柯崇宜，石淑倩，潘寧等.現(xiàn)有污水處理廠存在的若干問題探討.環(huán)境保護(hù)，2000，27（2）：21-22[7]張曉松．電鍍重金屬廢水處理技術(shù)的現(xiàn)狀及展望[J]．科技資訊，2008，33(1)：88