1.生产及废水来源
某化工厂年产三盐基硫酸1500t,二盐基亚磷酸铅500t。
主要来源:地面与设备的冲洗水、事故废水。
废水水质水量:溶解态铅20～100mg/L；悬浮态铅200～800mg/L；pH值7～8；废水产生量24m3/d。
2.处理工艺选择
首先对含铅废水处理方法进行文献调查或实验。
常用的处理方法有化学沉淀法、离子交换法等。离子交换法可回收硝酸铅溶液,但控制要求高,容易出现超标现象；化学沉淀法工艺简单,容易控制,经选择适当的沉淀剂,可以稳定地达到排放标准（表2-23）。因此本项目选择化学沉淀法。
表2-23 几种含铅废水处理方法对比
如表2-24所示,碳酸铅的溶解度低于排放标准（1mg/L）,但其沉淀为细粉状,沉降速度慢,微细的沉淀物易堵塞过滤介质,造成尾水中含铅浓度的不稳定。氢氧化铅溶解度较大,不易达到排放标准。硫化铅的溶解度极小,达到排放标准没有问题,但其沉淀物为黑色,本企业无法再利用；同时,硫化铅的加入量难以控制,一旦过量,废水中将增加硫化物这一污染因子。碱式碳酸铅溶解度小,在严格控制的条件下,生成的沉淀物为白色大片絮状,沉降速度快。所以本项目选择碱式碳酸铅沉淀法。
表2-24 几种铅化合物溶解度
3.碱式碳酸铅沉淀法原理及工艺简述
在碱性条件下,废水中的铅与碳酸钠反应生成溶解度极小的白色絮状碱式碳酸铅沉淀,经PE微孔管过滤器固液分离后达到排放标准。沉淀反应式如下:
根据废水水质水量和选定的处理方法,画出处理工艺框图（图2-12）。
图2-12 含铅废水处理工艺框图
工艺简述:废水经排水沟汇集于水池,用泵送入PE微孔管过滤器机械过滤,过滤后的水送入反应罐,加氢氧化钠液调节pH值后再加入碳酸钠液,生成白色絮状碱式碳酸铅沉淀；静置后,再经微孔管过滤器进行絮凝过滤,处理后废水经送车间回用作冲洗水或排放。两过滤器采用压缩空气反吹脱除滤渣,滤渣可回用。
装置投入运行以来,处理效果良好,装置主要技术经济指标均达到了设计要求。其主要技术经济指标见表2-25,工艺控制条件见表2-26,不同进水浓度处理后水质见表2-27。
表2-25 装置主要技术经济指标
表2-26 工艺控制条件
表2-27 不同进水浓度处理后水质
4.主要设备选型
（1）废水池
废水来源于车间设备地面冲洗水,平均每天约为24m3。废水池作用是汇集废水。全部废水都在两个班处理完,因此废水池容积应至少可容纳一个班的废水量。据此,废水池设计有效容积V1为
V1＝24/3＝8（m3）
建设场地原有一有效容积为11.5m3废水池,可满足本设计需要。
（2）机械过滤器和沉淀过滤器
废水集中在两个班处理,即理论处理能力Q0′要求为
Q0′＝24/（8×2）＝1.5（m3/h）
工程裕量取0.3（也可取其他数值）,即设计处理能力Q0为
Q0＝（1＋0.3）×1.5＝1.95（m3/h）
在此处取设计处理能力为2m3/h。
由于铅盐总浓度较低,沉淀较细小,若采用板框压滤机易穿透,造成废水超标,所以选择孔径可调的PE微孔管过滤器。经单管实验,选取平均孔径为20～35μm的PE微孔管。查其产品样本,选DJ—5B型微孔管过滤器,过滤面积为5m2,处理量为2.5m3/h,外壳材料为不锈钢。为了方便利用铅渣,选择干出渣型过滤器。沉淀过滤器采用同一型号规格。
（3）过滤泵
泵流量Q1的选择,分连续和间断工作两种情况。如果选用连续工作流程,泵流量大于设计处理能力即可,间断工作流程则情况比较复杂,需分别进行计算。
扬程H应满足过滤器工作压力、泵后提升高度和管道局部阻力。
过滤器工作压力:单管实验中,测得在本废水SS浓度下,过滤器工作压力不大于0.15mPa,相当于扬程为15m。
泵后提升高度:2.2m。
管道局部阻力:为防止SS堵塞,泵前后管道均选用较大直径,管道局部阻力很小,以前面两项之和的15%计。
泵所需理论扬程H′为
H′＝（1＋0.15）×（15＋2.2）＝19.78（m）
取工程裕量为0.2,即实际泵扬程H为
H＝（1＋0.2）×19.78＝23.73（m）
根据计算所得泵的扬程和产品样板,初选泵流量为3.6m3/h,根据后面反应罐的计算,最后确定泵流量Q1。
（4）反应罐容积V
根据实验,沉淀反应时间t1为20min；留工作准备及加药剂时间t2为10min。物料输送时间为t3,按所选泵流量,t3为
t3＝V/Q1＝V/3.6＝0.28V
可列出下列两式
T＝t1＋t2＋t3
V＝Q0T
将已知各项代入上式,有
T＝1/3＋1/6＋0.28V
V＝2T
解得
V＝2.27（m3）
即反应罐有效容积V为2.27m3,装料系数取0.8,则反应罐设计容积V′为
V′＝2.27/0.8＝2.84（m3）
（5）泵选型
按流量不小于3.6m3/h、扬程不小于24m、耐腐蚀的要求查产品样本选型。
（6）液碱、纯碱液用量及储罐容积计算
储罐类容器按使用目的的不同可分为计量、回流、中间周转、缓冲、混合等工艺容器。储罐类容器的选型和设计一般程序为:
①汇集工艺设计数据。数据包含物料衡算和热量衡算,储存物料的温度、压力,最大使用压力、最高使用温度、最低使用温度,腐蚀性、毒性、蒸气压、进出量、储罐的工艺方案等。
②选择容器材料。
③容器形式的选用。尽量选择已标准化的产品,根据工艺要求、安装场地的大小,选择卧式或立式、球罐、拱顶罐或浮顶罐等。
④容积计算。储罐工艺设计和尺寸设计的核心就是容积计算,应根据容器的用途、物料周转时间等确定。
⑤确定储罐基本尺寸。按照容积要求、物料密度、确定的容器器型进行计算,并校核是否满足安装场地的要求；若有问题,应重新调整,直到大体满意。
⑥选择标准型号各类容器有通用设计图系列。依照计算初步确定它的直径、长度和容积,在有关手册中查出与之符合或基本相符的标准型号。
⑦开口和支座在选择标准图纸之后,要设计并核对设备的管口。
⑧绘制设备草图（条件图）,标注尺寸,提出设计条件和订货要求。
本项目碱液用量包括两部分:废水调pH值消耗和生成碱式碳酸铅消耗；纯碱液仅用于生成碱式碳酸铅。
根据废水所调pH值和沉淀反应式,计算得液碱、纯碱液消耗见表2-28。
表2-28 液碱、纯碱液消耗
计算结果表明氢氧化钠和碳酸钠消耗都很少,但液碱是用槽车运输的,因此液碱储罐容积必须大于槽车容积。
以1t槽车运输计算,30%液碱密度为1.3t/m3,装料系数取0.8,所需储罐容积Vj为
Vj＝1/（1.3×0.8）＝0.96（m3）
实际尺寸为1500mm×1000mm×800mm＝1.2（m3）。
碳酸钠是固体,不存在运输限制问题,但为了设备制造方便及设备布置美观,碳酸钠溶液储罐取与液碱储罐相同的规格。
两储罐上装输料液下泵。碳酸钠溶液储罐输料液下泵还兼有配料时循环打料加速溶解碳酸钠的作用。
（7）设备材料选择
根据本项目废水水质,查枟腐蚀数据与选材手册枠,过滤器和液碱储罐均可用碳钢制造但为了确保回收物料的质量,过滤器材质仍选择不锈钢。
设备选型结果列于表2-29。
表2-29 主要设备及构筑物
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