200m3/h低濃回用水除鐵項目工藝設計方案及工程概算撰寫人：吉哲電話：136********E-mail:al91@126.com完成日期：目錄TOC\o"1-5"\h\z項目簡介 3設計依據 3工藝設計 4平面規劃圖（附：平面規劃圖.dwg文件） 10工程概算表10項目簡介**石油化工廠污水廠低濃度含油污水水處理系統現狀出水，經檢測其總鐵量達到0.3~3.0mg/L,未能全部達到設計指標。因為出水需要回用，所以業主要求出水總鐵指標達到國家相關標準規定的0.3mg/L以下。現有污水水處理工藝為（圖一）：根據以往對處理工藝的各個階段的檢測結果統計發現：源水總鐵含量最高時曾經達到6mg/L。雖然現工藝中的曝氣、臭氧與多介質過濾、活性炭吸附具有部分除鐵的功能，但由于現整個水處理工藝中沒有專門針對除鐵的工藝，無法保證出水總鐵指標的徹底達標，致使了處理出水在大部分時段超標。設計處理水量200m3/h。設計依據《室外排水設計規范》（GBJ14-87）；《給水排水工程結構設計規范》（GBJ69-84）；《低壓電器電控箱》GB4720-84；《專有電子器件電控箱技術條件》GB3797-89；《泵站設計規范》（GB/T50265-97）《建筑設計防火規范》（GBJ16-87）《工業企業噪聲控制設計規范》（GBJ87-85）《工業與民用供配電系統設計規范》（GB50052-95）《低壓配電裝置及線路設計規范》（GB50054-95）《建筑防雷設計規范》(GB50057-94)《通用用電設備配電設計規范》(GB50055-93)《城鎮污水處理廠附屬建筑和設備設計標準》 (CJJ31-89)工藝設計原因分析污水源水總鐵含量最高時達到6.0mg/L，而現污水處理系統出水總鐵含量最高時達到3.0mg/L，證明現工藝對該指標具有去除效果，但無法使其達到去除指標。具體分析如下：曝氣生物濾池水中含有大量的溶解氧，再加上后續工藝中水體被投加了臭氧、二氧化氯，這些條件均能夠形成鐵的氧化反應，化學反應方程式如下：氧與鐵的反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(式一)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(式二)臭氧與鐵的反應：3Fe+O3+3H2O=3Fe(OH)2(式三)6Fe(OH)2+O3+3H2O=6Fe(OH)3(式四)二氧化氯與鐵的反應：3ClO2+6H2O+5Fe=FeCl3+4Fe(OH)3(式五)3ClO2+6H2O+7Fe(OH)2=FeCl3+6Fe(OH)3(式六)由于現系統中，水體中的單質鐵與二價鐵離子被反復氧化，就會出現兩種工況。工況一：假設參與反應的氧化劑所提供的化學電位數量達到或超過了完全氧化的臨界值，則判斷該水中的鐵存在狀態應該為三價鐵離子。另外，未發現該出水的PH值小于6，而三價鐵在PH3.7時就會完全沉淀，而沉淀后被固化的三價鐵離子是不會被單質鐵所還原，因此就此判斷鐵離子應該以三價鐵離子化合物，并且是以固態氧化物(主要是氫氧化鐵)的形式存在。但由于水流擾動及溶解性硅酸等的作用，其在水中是以懸浮物(包括膠體，化學反應方程式：Fe3++Si0(OH)3-二FeOSi(OH)32+)或絡合物的形式存在，對于該部分鐵化合物的去除需要在有效的混凝、破絡后，再進行有效的沉淀或過濾，而在目前運行系統的水處理工藝中未見與其匹配的工藝路線，所以該水體會含有一定量級的鐵。工況二：假設參與反應的氧化劑所提供的化學電位數量未達到完全氧化的臨界值，則判斷該水中的部分鐵存在狀態為二價鐵離子。另外，未發現該出水的PH值小于9，而二價鐵離子完全沉淀的PH為9.6，所以二價鐵離子的存在機制也是同時存在的。二價鐵在中水存在的狀態為溶解狀態，如果不將其轉化成三價鐵，或將水的PH提高到9.6以上，則無法將其與水體分離。依照以上分析得出：該水體中的鐵是以二價鐵離子和三價鐵離子的形式共同存在的，其中三價鐵離子的化合物存在膠體和絡合物的形式。處理工藝確定目前，水處理關于除鐵工藝技術針對二價鐵的有：化學氧化法、曝氣法、接觸氧化法、堿化法、離子交換法等。基本原理如下：二價鐵離子具有較強的還原性，它容易被空氣中的氧氣氧化成三價鐵離子。Fe3+在水中容易發生水解反應，生成難溶的化合物Fe（OH）3沉淀（或過濾）析出，從而達到除鐵目的。以上是曝氣法除鐵的基理。曝氣法實施的關鍵是需要水體經與空氣中的氧氣充分接觸，并且要保證絕大部分二價鐵被氧化成三價鐵的反應時間，再實施嚴格的沉淀和過濾，使三價鐵的化合物與水體分離，為此需要建立一個水體與空氣進行較長時間接觸的一個設施。由于其與接觸氧化等工藝相對比，具有水力停留時間長，所需設備設施龐大等缺點，目前已基本上不被使用了。化學氧化法與曝氣法比較類似，只不過將其中的氧氣改為其它（諸如：氯氣、高錳酸鉀等）化學氧化藥劑。它與接觸氧化等工藝相比較，除了具有曝氣法的缺點外，還增加在使用化學氧化劑時所帶來的操作上的危險性。堿化法是利用在PH值9.6以上的時候所有的鐵離子均形成沉淀的原理，將水的PH調到9.6以上，形成鐵離子化合物的沉淀。堿化法需要向水體中投加大量的堿性物質，由于堿性物質具有較強的腐蝕性，所有增加了操作的危險性。另外，由于整個系統的設計出水水質的PH為6.5~9，所以，在使用堿化法之后，還需要對水體的PH進行回調，使其達到設計指標，額外增加了處理工序。離子交換法是利用高分子合成樹脂對水中的鐵離子進行吸附，達到除鐵的效果。但由于樹脂只有在較強的酸性條件下（PH大約在2以下）才不會產生不可恢復的飽和狀態（樹脂中毒）。因此，該方法只適用于特定的工況。加快氧化及物理分離速度是提高除鐵效率的有效手段。目前，在氧化除鐵的工藝上普遍采用催化氧化的手段來加速氧化環節，既接觸氧化法，其中最被普遍使用和效果最好的為二氧化錳催化法，既天然錳砂過濾吸附法，原理如下：天然錳砂的主要成份是二氧化錳(MnO2)它是二價鐵氧化成三價鐵良好的催化劑。天然錳砂中的MnO2的含量比較高，其除鐵效果較理想含鐵水的PH值大于5.5與天然錳砂接觸即可將Fe2+催化氧化成Fe3+其反應如下：4MnO3+3O2=2Mn2O7(式七)Mn2O7+6Fe2++3H2O=2MnO2+6Fe3++6OH-(式八)生成的Fe3+立即被水解成絮狀氫化鐵沉淀Fe3++3OH-=Fe(OH)3(式九)Fe(OH)3沉淀物經錳砂濾層后被去除。所以錳砂層起著催化和過濾雙層作用。錳砂除鐵機理，除了依靠它自身的催化作用外，還有在過濾時在錳砂濾料表面逐漸形成一層鐵質濾膜作為活性濾膜，使能起催化作用。活性濾膜是由r型羥氫化鐵r——FeO(OH)所構成，它能與Fe2+進行離子交換反應，并置換出等當量的氫離子。反應式如下：Fe2++FeO(OH)=FeO(OFe)+H+(式十)到化合物中二價鐵，能迅速地進行氧化和水解反應，又重新生成羥其氧，使催化物質得到再生。新生成的羥基氧化鐵作為活性濾膜物質又參與新催化除鐵過程所以活性濾膜除鐵過程是一個自動催化過程。以上工藝中，曝氣法、化學氧化法、堿化法能夠適用于二價鐵離子含量較高（10mg/L）的除鐵工況，但其需要的設備設施較多，操作較復雜，甚至具有危險性。而本次設計中的目標水體的總鐵含量都沒有超過10mg/L的工況，所以，在針對二價鐵離子的去除上，本次設計采用接觸氧化法。關于三價鐵的去除，由于其化合物在PH大于3.7時，具有良好的沉淀性，所以，在一般的工況設計中只需對含三價鐵的水體進行沉淀或（和）過濾即可。但是由于經過原因分析認為本次設計中的目標水體中可能含有以膠體和（或）絡合物形式存在的三價鐵，所以在設計上必須先采用相應的聚沉、破絡及捕捉技術，使其成為可以沉淀和過濾的固體顆粒物后，再實施沉淀或（和）過濾等物理分離工藝。由于，本次設計涉及的目標水體的總鐵含量不超過10mg/L，根據行業慣例及以往經驗，物理分離工藝無需單獨設立沉淀池，只需設置必要的過濾裝置，即可達到目的。為了減少投資和運行費用，決定采用接觸氧化及過濾雙功能的復合壓力濾池（壓力罐）。工藝流程圖（圖二）KBV耐劑 反沖洗申I冰現臺活性駅描出朮?按粗緘化過濾址合圧勺濾池 1^IHim空T反沖洗木工藝流程說明在現有的活性炭罐出水管上設置三通閥，一路按原來工藝，另一路進入新增的除鐵設施。在進入除鐵設施的一路上設置管道增壓泵，以達到接觸氧化過濾壓力濾池（過濾罐）的進水壓力需求。在管道增壓泵后端的管道上設置投藥點及管道曝氣裝置，投加藥品選用KBY藥劑，該藥劑具有對含鐵離子的聚沉、破絡及捕捉功能。接觸氧化過濾壓力濾池（過濾罐）內部填裝具有催化除鐵及過濾雙重功能的主要由石英砂和高品位天然錳砂組成的復合濾料，濾料設計使用壽命為10~24月。反沖