畢業(yè)設(shè)計54三唑磷廢水處理工藝設(shè)計說明書.doc

第 1 頁 共 33 頁 1目 錄 1 前言 1 1.1我國農(nóng)藥廢水處理現(xiàn)狀與發(fā)展前景 1 1.2 設(shè)計依據(jù) 2 1.3 廢水水質(zhì)、水量 2 1.4 處理要求： 3 1.5 設(shè)計原則： 3 1.6 設(shè)計構(gòu)筑物 3 1.7 設(shè)計方案的選擇、原理與特點 3 2 唑磷廢水處理工藝設(shè)計計算 4 2.1 調(diào)節(jié)池 4 2.1.1 調(diào)節(jié)池作用 4 2.1.2 調(diào)節(jié)池設(shè)計 4 2.2 混凝沉淀池 7 2.2.1 中和池 7 2.2.2、混合池 9 2.2.3 凝聚池 10 2.2.4 加藥槽 10 2.2.5 斜管沉淀池 11 2.3 中間池 14 2.4 保安器 14 2.4.1 保安器結(jié)構(gòu)及作用 14 2.4.2 保安器設(shè)計 15 2.5 二氧化氯特性及其制備 17 2.5.1 二氧化氯在廢水處理當(dāng)中的應(yīng)用 17 2.5.2 二氧化氯的制備 17 2.5.3 二氧化氯協(xié)同發(fā)生器的選擇 18 2.6 催化氧化塔 18 2.6.1 催化氧化劑 18 2.6.2 塔身設(shè)計 19 2.6.3 曝氣系統(tǒng) 19 2.6.4 進水系統(tǒng) 20 2.6.5 反沖水設(shè)計 20 2.7 儲水池 21 2.7.1 尺寸確定 21 2.7.2 注意事項及汲水泵選擇 22 2.8SBR 生化反應(yīng)器 22 第 2 頁 共 33 頁 2.8.1SBR 特點 22 2.8.2、設(shè)計 SBR 進水的水質(zhì)水量 22 2.8.3 反應(yīng)池運行周期各工序時間計算 23 2.8.4 反應(yīng)池容積計算 24 2.8.5 曝氣量計算 25 2.8.6 剩余污泥排放 25 2.8.7 潷水器 26 2.8.8 自動控制系統(tǒng) 26 2.8.9 設(shè)備選型 26 2.9 儲泥池 26 2.10 板框壓濾機 27 2.11 濾液池 28 2.12 清水池 28 3 投資估算 29 4 安全及環(huán)保說明 30 5 經(jīng)濟及社會效益說明 30 參考文獻 31 致謝 32 前 言 1.1我國農(nóng)藥廢水處理現(xiàn)狀與發(fā)展前景 我國是農(nóng)藥生產(chǎn)大國，目前產(chǎn)量近 40萬噸，我國農(nóng)藥生產(chǎn)在世界上占據(jù)第二位。由于農(nóng)藥工業(yè)的發(fā)展，排放物的環(huán)境污染問題已引起我國政府及環(huán)保部門 的高度重視。由于缺乏完善的處理技術(shù)致使大量的農(nóng)藥廢水得不到有效治理而直 接排放，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染 1。 農(nóng)藥在殺滅病蟲害，增加糧食產(chǎn)量方面起了重要作用，但是，隨著各種農(nóng)藥 的大量使用，也給環(huán)境生態(tài)及人體的健康帶來了值得探討的新問題，特別是在大 量生產(chǎn)與使用農(nóng)藥過程中，產(chǎn)生大量的農(nóng)藥廢水，如處置不當(dāng)會造成環(huán)境污染。 農(nóng)藥廢水不加處理，一旦 排入水體，勢必造成農(nóng)藥在水生生物中累積與富集，導(dǎo) 致水生生物死亡。農(nóng)藥廢水還可通過滲透進入地下水和土壤，使其受到嚴(yán)重污染。此外，農(nóng)藥還可通過食物鏈進入水體，嚴(yán)重危害人體健康。 農(nóng)藥廢水的主要特點包括 :1.排放量大，污染物濃度高。 1986年化工部對全國 53家農(nóng)藥生產(chǎn)廠進行的化工污染源調(diào)查結(jié)果顯示 :COD排放量達 30436t/d，居全國化工各行業(yè)第五位， 硫化物排放量為 304. 2t/d，居全國各行業(yè)第七位。 2.毒性大，生物降解性能差。廢水中除含有農(nóng)藥和中間體外，還含有酚、砷、 汞等有毒物質(zhì)及多種生物難降解物質(zhì)。有些 農(nóng)藥有殺菌作用，能抑制微生物代謝活動，使生物系統(tǒng)紊亂 ;有些農(nóng)藥為芳香族化合物或鹵代芳烴及有機硫磷化合物， 生物降解性極差。 3.有惡臭，對人的呼吸道和粘膜有刺激作用。 4.由于生產(chǎn)工藝不穩(wěn)定，加上操作管理水平低，水質(zhì)水量波動大。 5. 第 3 頁 共 33 頁 成分復(fù)雜。農(nóng)藥廢水中含有大量合成過程中未反應(yīng)的中間體及水解產(chǎn)物。 如在對敵敵畏、甲基 1605廢水剖析鑒定出的 9種有機物中， 2種為原藥， 6種為 原藥降解物， 1種為芳香化合物。 以上特點給農(nóng)藥廢水的處理造成了很大的困難，為此需要投入大量的人力、 物力，尋求處理農(nóng)藥廢水的有效途徑 2。 有機磷 農(nóng)藥廢水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀： 有機磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水歷來以毒性大、濃度高、治理難成為社會關(guān)注的重點。國 外從 20世紀(jì) 40年代開始對有機磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水處理進行了大量的研究工作，當(dāng)前國外處理農(nóng)藥生產(chǎn)廢水的通常做法是濃廢水用焚燒法，稀廢水采用活性污泥、絮凝、萃取、活性炭吸附等方法。我國在 20世紀(jì) 60年代至 90年代，對有機磷農(nóng)藥廢水處理技術(shù)進行了大量的研究，其中生化法是一條可行的途徑，據(jù) 1990年化工部對 531個農(nóng)藥廠進行的環(huán)保調(diào)查，生化處理占廢水總量的 1/4.當(dāng)前，對有機磷農(nóng)藥廢水處理技術(shù)的研究，主要集中在以下兩個方面 :有機磷農(nóng)藥生物降解的研究 ;有機磷農(nóng)藥廢水處理工藝的研究 (其中包括預(yù)處理工藝和生化處理工藝 )。 有機磷農(nóng)藥廢水處理中存在的問題： 1.現(xiàn)有的處理設(shè)施大多為推流式曝氣系統(tǒng)，其容積負(fù)荷低，占地面積大，氧 利用率大多不超過 8%，動力效率不高。 2.現(xiàn)有的活性污泥法進水濃度均較低，需對高濃度廢水進行大量稀釋，一方 面浪費大量的水資源，另一方面需加大水處理構(gòu)筑物，增加基建投資。 3.總有機磷和磷酸鹽排放濃度普遍超高，極易對地表水體造成富營養(yǎng)化。 4.某些農(nóng)藥廢水氨氮含量超高，是農(nóng)藥廢水中另一個難解決的問題。 5.某些預(yù)處理技術(shù)由于成 本或其它問題，還不能應(yīng)用于實際工程。如濕式催 化氧化技術(shù)由于成本過高難于推廣應(yīng)用 ;而光催化氧化技術(shù)由于技術(shù)方面還不成熟 也不能應(yīng)用于實際工程中。 有機磷農(nóng)藥廢水處理的發(fā)展方向： 1.有機磷農(nóng)藥生產(chǎn)廠家推廣清潔生產(chǎn)工藝，減少污水放排量 ;改革生產(chǎn)工藝 和改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，使生產(chǎn)廢水中碳磷比適當(dāng)，從而提高有機磷和磷酸鹽的去除率。 2.研究有效的預(yù)處理技術(shù)，去除或回收農(nóng)藥生產(chǎn)廢水中的有機磷 :或在生化 處理裝置后增設(shè)除磷裝置，使出水中的磷以磷酸鈣的形式沉淀，從而降低出水中磷的排放濃度。 3.加強對難生物降解有機物的研究，提高難降解有 機磷農(nóng)藥的可生化性，以 利于后續(xù)生化處理，并力求應(yīng)用于實際工程。 4.加強處理高濃度有機磷農(nóng)藥廢水的處理研究，如能在這方面取得突破，可 大大減少因稀釋而造成的浪費。 5.對現(xiàn)有處理工藝進行技術(shù)改造或引進新的工藝，提高其處理效率。如應(yīng)用 高負(fù)荷好氧工藝處理有機磷農(nóng)藥廢水，可減少占地，提高氧利用率，降低處理成本 等。 三唑磷作為有機磷農(nóng)藥的一種，是 20世紀(jì) 70年代德國 Hoechst公司開發(fā)的一種高效、中毒、廣譜有機磷殺蟲殺螨劑，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機磷廢水對環(huán)境水體的安全造成威脅，在生態(tài)環(huán)境日益脆弱的今天，為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展 ，必須對其進行處理到生態(tài)環(huán)境所能承受的范圍之內(nèi)才能排放。 三唑磷是 20 世紀(jì) 70 年代開發(fā)出的一種硫代磷酸酯類殺蟲殺螨劑 ,具有低毒、高效、廣譜的特點 ,是甲胺磷、樂果等農(nóng)藥的換代產(chǎn)品 ,具有良好的應(yīng)用前景 .但三唑磷在施用過程中將不可避免的進入河流、湖泊等水體 ,造成環(huán)境污染和生態(tài)破壞 ,如何防治這些問題具有十分重要的現(xiàn)實意義 3。三唑磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水中含有三唑磷、苯唑醇、苯脲、尿素、 第 4 頁 共 33 頁 甲醇、鹽酸苯阱等污染物，具有污染物種類多，成分復(fù)雜，毒性大等特點。目前直接針對三唑磷廢水處理的研究不是太多，已見報道的更少 4。 本設(shè)計 的目的就是通過研究當(dāng)前已經(jīng)應(yīng)用的或正在研究的各種有機磷廢水處理方法，各取所長，避其所短，設(shè)計出一套廉價實用高效的處理流程來。優(yōu)秀的有創(chuàng)意的處理流程的推廣可以在提高處理效果的同時節(jié)減開支，既改善了環(huán)境水體條件，又減輕了企業(yè)廢水處理的負(fù)擔(dān)，而且對于目前國家所推行的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略也相符和，因而具有重要意義。 1.2 設(shè)計依據(jù) 以江蘇生花農(nóng)藥有限公司提供的三唑磷農(nóng)藥廢水作為設(shè)計背景，以小試研究報告提供的數(shù)據(jù)作為設(shè)計參考依據(jù)。 1.3 廢水水質(zhì)、水量 三唑磷農(nóng)藥生產(chǎn)每天有兩股廢水排放，酸性廢水 10 噸，堿性廢水 8 噸，考慮 到處理能力裕度 10%；還考慮到處理的廢水不僅僅是三唑磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水，還包括板框污泥壓濾機的壓濾液，污泥主要來自催化氧化塔和壓力過濾器的反沖水，這部分水量約為農(nóng)藥生產(chǎn)廢水量的 20%。故三唑磷農(nóng)藥廢水的設(shè)計處理量為 18 (1+10%+20%)=23.4t/d，考慮到廢水處理是連續(xù)運行的，三唑磷農(nóng)藥廢水的設(shè)計處理量即為 1.0m3/h。 設(shè)計原水水質(zhì)見表 1。 表 1 設(shè)計廢水水質(zhì)水量 項目 COD(mg/L) 水量 (t) pH 酸性廢水 12000 10 1 堿性廢水 20000 8 10 1.4 處理要 求： 廢水經(jīng)二氧化氯廢液預(yù)處理后， COD 處理率 10%左右；混凝沉淀對 COD 處理率30左右，再經(jīng)催化氧化處理后，該單元對 COD 的處理率為 75%左右，總的處理率達到 93.8%；最后進行生化處理，出水達到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB8987-1996）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，見表 2 所示。 表 2 出水水質(zhì) 控制指標(biāo) COD(mg/L) 色度 (倍 ) pH 指標(biāo)值 100 50 6-9 1.5 設(shè)計原則： A：保證處理效果。使之達到或優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)要求， B： :保證處理系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。對自動化的要求不宜過高。 C：盡量減 少基建費用及日常運行開支。 1.6 設(shè)計構(gòu)筑物 二氧化氯廢液 氫氧化鈉溶液 聚合硫酸鋁 調(diào)節(jié)池 中和池 混凝池 斜管沉淀池 中間池 第 5 頁 共 33 頁 廢水 污泥 泥餅外運 反沖水 剩余污泥 反沖水 二氧化氯溶液 出水 圖 1 三唑磷農(nóng)藥廢水處理流程框圖 1.7 設(shè)計方案的選擇、原理與特點 從以上當(dāng)前有機磷廢水及三唑磷廢水見報道的資料來看，各種方法都有自己獨到的優(yōu)勢，關(guān)鍵是要根據(jù)不同的廢水水質(zhì)來確定不同的組合，根據(jù)本次設(shè)計的污水水質(zhì)，大致設(shè)計思路為：根據(jù)設(shè)計的廢水來源，一股 10 噸 /天的 pH 為 1 的酸性廢水，一股 8 噸 /天的 pH 為 10 的堿性廢水，單獨處理都很困難，現(xiàn)首先將他們混合來中和，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不僅節(jié)約了大量藥劑，而且能將一部分污染物去除，同時將二氧化氯協(xié)同發(fā)生器產(chǎn)生的廢液返回至調(diào)節(jié)池，利用其強氧化性對廢水進行預(yù)處理；預(yù)處理之后的廢水依然為強酸性，為使混凝劑產(chǎn)生作用，用氫氧化鈉溶液對其進行中和調(diào)節(jié)，之后加混凝劑，混凝之后進入斜管沉淀池進行沉淀，去除廢水中大量的懸浮物，為后面的處理作準(zhǔn)備；經(jīng)過混凝沉淀之后，廢液中還有許多難降解污染物，此時對其進行催化氧化，斷裂難降解物質(zhì)的化合鍵，提高其可生化性；最后對廢液進行生化處 理，采用 SBR 法比較適合，因為其特有的厭氧與好氧兼有的反應(yīng)對廢水中 N、 P 的去除尤為適合。 2 唑磷廢水處理工藝設(shè)計計算 2.1 調(diào)節(jié)池 2.1.1 調(diào)節(jié)池作用 所有進入廢水處理系統(tǒng)的廢水，其水量和水質(zhì)隨時都可能發(fā)生變化。生產(chǎn)裝置排出的工業(yè)廢水，其水質(zhì)和水量隨著生產(chǎn)過程而變化。排放水質(zhì)有連續(xù)的，有不均勻的，甚至是間歇的，廢水的水質(zhì)也變化很大，尤其是某些工序，操作是間歇的，變化就更大了，比如反應(yīng)釜排放廢液就是一例，在處于反應(yīng)過程中時無廢液排出，反應(yīng)結(jié)束，反應(yīng)釜內(nèi)剩余物將從釜內(nèi)排放出來，這種反應(yīng)殘液的濃度十分高， 污染嚴(yán)重，排放時間又短，引起廢水濃度的顯著增大。 水量和水質(zhì)的變化將嚴(yán)重影響廢水處理裝置的正常工作，水質(zhì)和水量的波動越大，處理效果越不穩(wěn)定，甚至?xí)箯U水處理工藝過程遭受嚴(yán)重破壞，尤其是采用生物法處理廢水時，微生物對廢水中有毒物質(zhì)非常敏感，超過所能接受的濃度，微生物的代謝作用壓力過濾器 儲泥池 濾液池 第 6 頁 共 33 頁 就會受到抑制，甚至?xí)斐晌⑸锏乃劳觯词故嵌虝r期的毒物沖擊，也將引起處理水質(zhì)的惡化。 為減少水量和水質(zhì)變動對廢水處理工藝過程的影響，在廢水處理系統(tǒng)之前宜設(shè)置調(diào)節(jié)池，存盈補缺，使后續(xù)處理構(gòu)筑物在運行期間內(nèi)能夠得到均衡的進水量和穩(wěn)定的水質(zhì)，并達到理想的處理效果。 設(shè)置均衡調(diào)節(jié)池的目的就是解決進水水量水質(zhì)的變化和廢水處理裝置穩(wěn)定的處理能力，處理水質(zhì)要求達到穩(wěn)定的水質(zhì)這一矛盾的。均衡調(diào)節(jié)池包括單純的水量均衡和水質(zhì)均衡。水量均衡主要從水量的大小出發(fā)，保證進入處理裝置的水量達到一定的穩(wěn)定程度水質(zhì)的變化可以不加考慮，在水量均衡的過程中，對廢水的水質(zhì)也有一定的均衡作用；水質(zhì)均衡是使?jié)舛雀邥r的廢水與濃度低時廢水相混合，使流入處理裝置的廢水濃度不超過某一個合適的范圍，從而保證處理裝置正常工作，在水質(zhì)均衡的過程中，同時也起著一定的水量均衡的作用。 水質(zhì)均衡要求 預(yù)先掌握廢水排出的一般規(guī)律，水質(zhì)均衡要求掌握廢水水質(zhì)的變化規(guī)律，在允許條件下要盡可能增大均衡裝置的容積，容積越大，越有利于調(diào)節(jié) 5,6。 2.1.2 調(diào)節(jié)池設(shè)計 （ 1）池體尺寸 對于本設(shè)計的實際狀況，生產(chǎn)廢水排出基本上是均勻排出，因此水量調(diào)節(jié)可不予考慮，主要是水質(zhì)調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)的廢水主要來自三個方面：酸性廢水、堿性廢水、返回壓濾液。 設(shè)計調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)時間為 8 個小時，生產(chǎn)排出廢液體積為： 36248)810( m 返回壓濾液約占生產(chǎn)廢水的 30，總的調(diào)節(jié)池有效體積應(yīng)該為： 38.7%)301(6 m 設(shè)計池體為矩形，底面尺寸為： 32S 2m 則池高為： mh 3.132 8.7 取池體超高 0.3m 則總的調(diào)節(jié)池尺寸為： 36.132 m 整個池體設(shè)于地下，池頂加蓋板，與地面相平。蓋板不能密封，留一定的縫隙供所曝空氣溢出。以上尺寸為調(diào)節(jié)池內(nèi)壁尺寸，施工時池壁厚為 20cm ，池底厚為 40 cm 。兩股生產(chǎn)廢水采用暗溝形式進入調(diào)節(jié)池，從生產(chǎn)廢水排出口向調(diào)節(jié)池流動過程中即開始混合。 （ 2）預(yù)氧化設(shè)計 在后續(xù)的廢水處理中，作為氧化劑的二氧化氯發(fā)生裝置會產(chǎn)生一定量的廢液，廢液量大約 Kgl 27 二氧化氯，廢液的成分主要是二氧化氯、臭氧、氯氣、過氧化氫等，因 第 7 頁 共 33 頁 此廢液具有較高的酸性及較強的氧化性。如若直接排放勢必造成二次污染，若處理后再排放，則又需要資金投入。考慮到廢液較強的氧化性，因此將其回流到整個處理工藝之前的調(diào)節(jié)池，對調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水進行預(yù)氧化，農(nóng)藥中容 易斷裂的化合鍵即被氧化斷裂，對COD 的降低有一定的貢獻，大約能夠減少 10，減輕了后續(xù)處理的負(fù)荷，同時降解 COD產(chǎn)生的沉淀直接沉在了斜管沉淀池，否則就要增加催化氧化塔的沉積物，對催化氧化塔的正常運行也大有裨益。 （ 3）曝氣系統(tǒng)設(shè)計 直接在調(diào)節(jié)池進行預(yù)氧化，會有一定的沉淀物生成，但對于設(shè)蓋板的調(diào)節(jié)池來說，清除沉淀并不容易，因此考慮將可沉淀物全部作為懸浮物泵入后面的中和沉淀池進行處理。同時二氧化氯廢液需要與生產(chǎn)廢水進行充分混合，從多方面考慮，采用曝氣混合攪拌的方式，為使懸浮物布置沉淀，因此選用較高的氣水比 10:1 曝氣量為 hm /75.98/8.710 3 采用 YHW II 型曝氣頭：按照每個曝氣頭的曝氣能力 hm /3 3 則需曝氣頭個數(shù)為 25.33/75.9 個，即 4 個 若按照每個曝氣頭的服務(wù)面積 0.75 2m 計算，則需曝氣頭個數(shù)為 875.0/32 個。綜合考慮，需要安裝 8 個曝氣頭。曝氣頭安裝位置距池底距離為 0.2 米。為使懸浮物不留沉積地全部排出，設(shè)計池底向汲水管方向有 2的坡度，汲水管口設(shè)喇叭口，為防止懸浮物在汲水口沉積，在曝氣頭安裝時，最靠近汲水管口的兩個曝氣頭朝下安裝，以激起沉積物。調(diào)節(jié)池出口設(shè)測流裝置，以監(jiān)測調(diào)節(jié)的流量。 圖 2 調(diào)節(jié)池剖面圖 第 8 頁 共 33 頁 圖 3 調(diào)節(jié)池曝氣頭排布設(shè)計 選用曝氣頭相關(guān)參數(shù)如表 3 所示。 表 3 YHW II 型曝氣頭參數(shù) 7 型號 尺寸 mm 服務(wù)面積2m 阻力損失 mm 通氣量 hm/3 %AEYHW II 1838178 0.75 100 150 0.3 16 24 調(diào)節(jié)污水提升泵選用型號為氣動隔膜泵，其相關(guān)參數(shù)如表 4 所示： 表 4 氣動隔膜泵參數(shù) 型號 流量 hm/3 揚程 m 吸程 m 最大允許通過粒徑 mm 功率 kw QBY 15 1 50 5 2.5 0.55 （ 4）返回壓濾水 返回的壓濾水直接從壓濾液集水池泵入調(diào)節(jié)池，入水口距地面 0.3 米，考慮水量較小，不易連續(xù)操作，因此采用間歇操作的方式，每小時工作一次，泵水 0.5 3m 。擬選用水泵型號為 201032 ZW 型。 2.2 混凝沉淀池 2.2.1 中和池 從調(diào)節(jié)池泵出的廢水經(jīng)水質(zhì)水量調(diào)節(jié)與預(yù)氧化之后， COD 去除約 10。由于酸性廢水與堿性廢水 pH 相差甚遠(yuǎn)而水量相當(dāng)。因此混合之后廢水依然呈強酸性，為使混凝取得較好的效果，必須對廢水的酸堿性進行調(diào)節(jié)。選用混凝劑為聚合硫酸鋁，這種混凝劑在中性偏堿（ pH 8）時混凝效果最好，因此選用堿性藥劑對廢水 pH 進行調(diào)節(jié)，本設(shè)計選用氫氧化鈉作為中和藥劑，因為氫氧化鈉具有組成均勻、雜質(zhì)少、易于投加、易于貯藏和運輸、在 水中溶解度高、反應(yīng)速度快等特點，雖然價格比較昂貴，相對氫氧化鈣中和來說省卻了許多后續(xù)污泥處理的麻煩，從整個過程來看，選用氫氧化鈉作中和藥劑還是比較合適的。 （ 1）氫氧化鈉用量計算與控制 三股廢水混合后的 pH 值（忽略添加的少量二氧化氯廢液引起的 pH 變化）： A：酸性廢水 pH 1 水量 10t/d B：堿性廢水 pH 10 水量 8t/d C：壓濾液 pH 6.5 水量 6t/d 多股農(nóng)藥廢水混合后 pH 值為： 第 9 頁 共 33 頁 pH 38.16810 6108101010lg5.6101 現(xiàn)預(yù)將 pH 調(diào)至 8，則需 加藥劑量為： m o l5.100024000)1010( 838.1 （設(shè)計混合水量為 24t/d） NaOH 物質(zhì)的量為 40.1 需要純的 NaOH 藥劑量為： dKgm /12.401.405.1 0 0 0 NaOH 在水中的溶解度為 300g/l，因此添加藥劑時即采用乳劑添加的方式。 由于添加乳劑中 NaOH 含量為 30，因此溶藥箱體積為： LV 9.1023.1 3.0/12.40 （算式中分母 1.3 為乳劑密度 /約數(shù)） 實際購買藥品純度為 98左右，因此溶藥時要比計算數(shù)值酌情添加。添加量由實際所購買的氫氧化鈉的純度及 廢水的變化量而定。 設(shè)計溶藥箱尺寸 Lm 1 2 51 2 5.05.05.05.0 3 藥劑添加量的控制采用高位槽的形式添加，加藥量由流量計控制。 （ 2）中和池計算 機械混合是在混合池內(nèi)安裝機械攪拌裝置，用電動機驅(qū)動攪拌器，使水和藥劑混合，構(gòu)造簡單，機械混合池可以在要求的混合時間內(nèi)達到需要的混合強度，滿足混合要求。機械混合水頭損失小，可以適應(yīng)水量、水質(zhì)、水溫等的變化，混合效果好，缺點是維護管理較復(fù)雜，消耗動能。機械混合池內(nèi)攪拌器有漿板式、螺旋槳式、和透平式。漿板式結(jié)構(gòu)簡單，加工制造容易，只是效能較低，比較適合于較 小的混合池。 池體計算 以 NaOH 調(diào)節(jié)酸堿性，采用機械攪拌混合的方式 中和時間設(shè)為一個小時 中和池有效容積： 313 6 0 03 6 0 013 6 0 0 mQtV 為提高漿板攪拌效率，中和池采用圓形。 直徑 mD 1 則池深為： mh 27.11 142 若取超高 m33.0 則中和池總高為： mH 60.133.027.1 攪拌器計算 第 10 頁 共 33 頁 中和池 壁設(shè)四塊擋板，使用帶兩葉的平漿板攪拌器 7。 每塊擋板寬度 mb 1.0 其上下緣均取 0.2 米 則擋板長度為 m87.022.027.1 由于 H： D 1.27： 1 1.2，故攪拌器設(shè)兩層，即 2e ， 攪拌器層間距取 0.4m 攪拌器直徑 mDD 6.06.00 攪拌器距池底高度取 m4.0 攪拌器葉面數(shù) z 2 攪拌器寬度 mB 15.0 攪拌器外緣線速度采用 sm/5.2 則攪拌器軸速： m in/6.796.0 5.2600 rn 攪拌器旋轉(zhuǎn)角速度： srad /33.86.0 5.22 計算軸功率： kwgz e B RCN 281.081.9408 3.015.02233.810004.0408 434032 上式中： 水的相對密度， 3/1000 mkg ； 0R 攪拌器半徑； g 重力加速度， 2/sm ； C 阻力系數(shù)， 0.2 0.5； 需要軸功率： kwGN 285.01 0 0 0 50011014.11 0 0 02321 上式中： 水的動力黏度， 2/msN ； G 設(shè)計速度梯度 1s ，一般采用 500 1000 1s ； 21 NN ，滿足要求，可以使用該種攪拌器 傳動效率取 85.0 ，則電動機功率 kwN 34.085.0/2 8 5.03 2.2.2、混合池 （ 1）池體計算 混合池同樣采用機械攪拌的混合方式混合時間采用 60 秒。 以 聚 合 硫 酸 鋁 作 混 凝 劑 ， 采 用 機 械 攪 拌 混 合 的 方 式 ， 混 合 池 有 效 容 積 第 11 頁 共 33 頁 30 1 6 7.03 6 0 06013 6 0 0 mQtV 為提高漿板攪拌效率，混合池采用圓形。 直徑 mD 25.0 則池深為： mh 34.025.0 0 1 6 7.04 2 取超高 0.26 米 則混合池總高為： mH 60.026.034.0 （ 2）攪拌器計算 混合池壁設(shè)四塊擋板，使用帶兩葉的平漿板攪拌器。 每塊擋板寬度 mb 022.0 其上下緣均取 0.05 米 則擋板長度為： mL 24.0205.034.0 由于 H： D 0.34： 0.25 1.361.2，故攪拌器設(shè)兩層，即 2e ， 攪拌器層間距取 0.12m 攪拌器直徑 mDD 15.06.00 攪拌器距池底高度取 m07.0 攪拌器葉面數(shù) z 2 攪拌器 寬度 mB 04.0 攪拌器外緣線速度采用 sm/9.0 則攪拌器軸速： m in/6.11415.0 9.0600 rn 攪拌器旋轉(zhuǎn)角速度： srad /1215.0 9.02 計算軸功率： wgz e B RCN 72.481.9408 125.004.02212100028.0408 434032 上式中： 水的相對密度， 3/1000 mkg ； 0R 攪拌器半徑； g 重力加速度， 2/sm ； C 阻力系數(shù)， 0.2 0.5； 需要軸功率： wGN 76.41000 5000167.01014.11000 2321 第 12 頁 共 33 頁 上式中： 水的動力黏度， 2/msN ； G 設(shè)計速度梯度 1s ，一般采用 500 1000 1s ； 21 NN ，滿足要求，可以使用該種攪拌器 傳動效率取 85.0 則電動機功率： wN 6.585.0/76.43 2.2.3 凝聚池 廢水與混凝劑在混合池內(nèi)混合一分鐘后直接溢流到凝聚池內(nèi)進行凝聚，停留時間設(shè)為 20 分鐘，根據(jù)處理速率， 20 分鐘的水量為： 333.060201 mQtV 設(shè)計凝聚池尺寸為： m0.18.0 池子體積為 32 5.014.0 mV 2.2.4 加藥槽 混凝劑選用聚合硫酸鋁，根據(jù)實際試驗確定用量，用量極少，一般按照干污泥重量的 0.5計算。 假設(shè)廢水處理時有 20作為污泥沉降。 沉降污泥的含水率為 98 則每天的用藥量為： kgm 48.0%5.0%2%2024000 即每天處理廢水的用藥量為 0.48 千克，為使加藥均勻，將其配置為低濃度的溶液形式加藥，以流量計控制 加藥量。 采用不銹鋼材質(zhì)做溶藥槽，制作尺寸為 0.4 0.4 0.4 m3 2.2.5 斜管沉淀池 斜管沉淀池是跟據(jù)淺層沉淀理論，在沉淀池沉淀區(qū)與水平面形成一定傾角（通常為60 ）的斜管組件，以提高沉淀效率的一種高效沉淀池。斜管沉淀池一般有進水穿孔花墻、斜管裝置、出水渠、沉淀區(qū)和污泥區(qū)組成。按污泥與水流的相對運動方向不同可將斜管沉淀池分為異向流、同向流和側(cè)向流三種。本次設(shè)計水量較小，采用異向流的形式，即水流自下而上，水中懸浮顆粒自上而下。由于沉淀區(qū)設(shè)有斜管組件，斜管沉淀池的排泥只能依靠靜水壓力排出。 在中小型水廠使用較多的沉淀裝置就是斜管沉淀池，相比較而言，斜管沉淀池的處理效果比平流沉淀池好，但有些因素也會影響沉淀池的沉淀效率，如斜管傾角、斜管長度、管徑、進水方式、斜管中水流上升速度等。在生產(chǎn)中采用穿孔花墻及縫隙進水墻，應(yīng)注意通過所開孔口的大小來控制流速，不致使礬花破碎。配水孔與斜管底部及排泥區(qū)的高度要根據(jù)實際情況來確定，如果采用下向流斜管就必須要注意斜管的傾角，傾角過大極易使已沉淀的污泥隨水流的慣性帶出水面；傾角過小則極易阻塞斜管，使斜管內(nèi)積泥嚴(yán)重，引起變壓變形，無法正常運行，因此，傾角的確 定也要根據(jù)水質(zhì)情況來分析。 第 13 頁 共 33 頁 總之，不論采用何種配水方式，都要以不致使礬花破碎為原則，故要控制流速，一般設(shè)計采用流速為 0.15 sm/ 8。 各設(shè)計部分設(shè)計 7： （ 1）清水區(qū) 主要參數(shù)：水力停留時間 hHRT 0.1 出水量 hmQ /1 3 斜管材料選用塑料化熱壓六邊形蜂窩管 壁厚 mm4.0 邊距 mmd 30 。 安裝傾角 60 選用管長 為固定值 1.0m 則 沉淀池的清水區(qū)面積： 2155.1866.00.1 160 mlS inVA 其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按 3%計算 則實際清水區(qū)需要面積： 21 19.103.01 155.1 mA 清水區(qū)采用方形結(jié)構(gòu)，則其邊長為： ma 09.119.1 實際選用尺寸大小為 210.110.1 m 。 （ 2）斜管長校核 設(shè) 上升流速 smmV /11 斜管內(nèi)水流速度為 smmVV /15.1866.0 160s in 12 顆粒物沉降速度 smm /25.00 則管長 L 為： mmC o sdS inVL 315)5.025.0/(30)866.025.015.133.1()60/()6033.1( 002 考慮到管端紊流，污泥等因素，過渡區(qū)采用 250mm ，因此斜管長為 1000mm 足以滿足要求。 （ 3）沉淀池高度 清水區(qū)高度 0.5m 布水區(qū)高 0.15m 斜管高 mSin 87.0600.1 排泥區(qū)高度 0.87m 第 14 頁 共 33 頁 過渡區(qū)高 m3.0 斜管沉淀池總高： mH 69.23.087.087.015.05.0 為排泥方便，錐形污泥斗與地面距離采用 cm11 ，即斜管沉淀池整體抬高 0.11m ，沉淀池最上端與地面相對高度為 2.8m 。選用 DN100 的鑄鐵管道直接排入儲泥池或由人工用推車送入儲泥池。 （ 4）布水區(qū) 以穿孔花墻進水，控制流速 0.05 sm/ 則進水總面積： 20056.0360005.0 1 mvQS ， 為防止生成礬花破碎，必須保證進水口徑不能太小，采用 cm5 圓孔，則圓孔個數(shù)為： 385.20025.014.3 40056.005.0 4 2 Sn，即需要三個 cm5 的圓孔進水。沉淀池進水采用大口經(jīng)斜管進水的方式。從混合池直接以 cm5 直管排出后分為三支管徑 依然為cm5 的直管直接進水斜管沉淀池，設(shè)分水裝置使三只分管內(nèi)水量均勻，安裝閥門，使分管內(nèi)進入沉淀池的流速控制在 0.05 sm/ 。進水斜管與沉淀池布水區(qū)保證一定的傾角，至少 45 ，防止由于流速過小而致使礬花沉淀管內(nèi)而阻塞管口。 （ 5）集水區(qū) 沉淀池上部邊緣設(shè)穿孔集水槽，沿邊緣圍成一周，槽寬擬用 cm10 ，共設(shè)一根出水管，設(shè)出水流速為 sm/5.0 ，則需要管徑為： mvQd 0266.014.336005.0 414 實際選用管道為 DN40 的 PVC 管。 （ 6）排泥區(qū) 采用靜壓力泥斗排泥，設(shè)絮凝污泥體積占總水量的 20，設(shè)計每個小時排泥一次，則需要泥斗容積為： 32.01%201 mV 泥斗上邊緣即采用 ma 1.11 錐形泥斗傾角 60 泥斗下邊長取 ma 10.02 泥斗高： mtgaah 87.0732.15.060)22( 21 錐形泥斗容積： 第 15 頁 共 33 頁 32221211 39.0)01.011.021.1(387.0)(3 maaaahV 0.2 3m 整個排泥區(qū)高度即為 m87.0 。 污泥直接排入污泥儲存池，與反沖廢水和生化處理池剩余污泥混合后直接由板框壓濾機壓濾后外運處理。 圖 4 斜管沉淀池 2.3 中間池 沉淀池出水儲存于中間池，因為后續(xù)的催化氧化處理需要用泵泵入，設(shè)集水池就是為水泵的正常工作創(chuàng)造條件。設(shè)計尺寸為 3111 m ，（以上尺寸為集水池內(nèi)壁尺寸， 施工時池壁厚為 20cm ，池底厚為 40cm ）。同時集水池還有一作用：后續(xù)的催化氧化處理對廢水酸堿度有一定要求，要求偏酸性，而前面的混凝沉淀是在偏堿性條件下進行的，雖然后面加入的氧化劑有一定的酸性，但又是可能不能滿足要求，這時就可以在集水池設(shè)監(jiān)測點，當(dāng)沉淀池出水堿性較高時，就可以在集水池對其進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)。 集水池跟調(diào)節(jié)池一樣設(shè)于地下，池底朝汲水口方向設(shè) 2的坡度，汲水管口設(shè)喇叭口，池頂設(shè)蓋板，蓋板與地面相平。 2.4 保安器 2.4.1 保安器結(jié)構(gòu)及作用 保安器主要作用就是減少進入催化氧化塔的懸浮物。本設(shè)計選用壓力濾池。工業(yè)廢水處理中除采用普通快濾池外，其他利用較多的濾池類型就是壓力過濾器和無閥濾池。壓力過濾器是一個承壓的密封過濾裝置。內(nèi)部構(gòu)造與普通快濾池相似，其主要特點是承受壓力，可利用過濾后的余壓將出水送到用水地點或遠(yuǎn)距離輸送。壓力過濾器過濾能力強，容積小，設(shè)備定型，使用機動性大，單個過濾器的過濾面積較小。通常采用的壓力過濾器是立式的，直徑不大，濾層以下為厚度 mm100 的卵石墊層（ mmd 0.20.1 ）， 第 16 頁 共 33 頁 排出系統(tǒng)為過濾頭，在一些廢水處理系統(tǒng)中排水系統(tǒng)還安裝有空氣壓縮空氣管用以輔助反沖洗。 反沖洗污水通過頂部的漏斗或設(shè)有擋板的進水管收集并排出。壓力過濾器外部裝有壓力表，取樣管，可以及時監(jiān)督過濾器內(nèi)的壓力損失和水質(zhì)變化。過濾器頂部設(shè)排氣管，用以排出過濾器內(nèi)和水中析出的空氣 6。 2.4.2 保安器設(shè)計 （ 1）設(shè)計參數(shù)確定及填料選擇 本次設(shè)計水量太小，沒有合適的成型設(shè)備供直接選用，需要自行設(shè)計。 設(shè)計處理量為 hmQ /1 3 濾速取 hmv /5 則圓形立式壓力過濾器的直徑為： mvQd 5.0514.3 144 濾料選用粒徑為 mm0.16.0 的石英沙，厚度設(shè)計為 mh 2.10 ，其工作時的水頭損失約為 m3 ，配水系統(tǒng)采用小阻力系統(tǒng)中的縫隙式濾頭。 （ 2）反沖系統(tǒng) 由于廢水中懸浮物的濾出，工作一段時間后過濾器壓力會不斷增大，耗能增加，這時就需要對石英沙進行反沖 洗，洗掉黏附于沙粒縫隙之間的沉積物。 設(shè)計每天反沖一次。 沖洗時間為 min5t 反沖洗強度設(shè)計為 12 )(12 msLI 9 反沖時濾料的膨脹度為 45 由以上設(shè)計參數(shù)可以計算每一次反沖水量為： LItdV 707300125.014.34/ 22 （ 3）反沖水處理 反沖水含水率 99.5，直接排入污泥儲存池，與沉淀污泥和生化處理池剩余污泥混合后直接由板框壓濾機壓濾后外運處理。 （ 4）池體尺寸確定 根據(jù)反沖洗時的膨脹度，可知 反沖洗時濾料膨脹高度為： mh 54.045.02.11 ； 取超高 mh 3.02 ； 布水高度 mh 2.03 ； 反沖水管布置高度 mh 3.04 ； mm100 卵石墊層 mh 1.05 ； 壓力過濾器的總高為： 第 17 頁 共 33 頁 mhhhhhH 64.21.03.02.03.054.02.154320 驗證： %6666.064.2 54.02.110 H hh，比例大于 50，滿足合格要求。 該壓力過濾器整體為鋼結(jié)構(gòu) ，進水管直徑設(shè)為 mmd 301 ，進水口設(shè)擋板使布水較為均勻；出水管直徑設(shè)計與進水管直徑相同。 （ 5）進水泵與反沖水泵選擇 水泵型號根據(jù)實際需要泵水速率而進行選擇。 進水水泵進水能力不小于 hm /1 3 ，揚程不小于 m6 。 選擇水泵型號為： 225 GNF 型，其相關(guān)參數(shù)如下： 表 5 225 GNF 型水泵相關(guān)參數(shù) 型號 壓力MPa 流量hm/3 功率 kw 轉(zhuǎn)速min/ r 吸程 m 總揚程 m 進出口徑mm 225 GNF0.4 2 2.2 960 4 44 25 反沖水泵泵水能力不小于 hmL /5.8m in5/707 3 ，揚 程不小于 m8 。 選擇水泵型號為： 201032 ZW 型，其相關(guān)參數(shù)如下： 表 6 201032 ZW 型水泵相關(guān)參數(shù) 型號 流量 hm/3 功率 kw 轉(zhuǎn)速 min/ r 揚程 m 效率 201032 ZW 10 2.2 2900 20 55 第 18 頁 共 33 頁 圖 5 壓力過濾器 2.5 二氧化氯特性及其制備 2.5.1 二氧化氯在廢水處理當(dāng)中的應(yīng)用 二氧化氯分子由一個氯原子和兩個氧原子組成，氯原子以兩個配位鍵與兩個氧原子結(jié)合，其最外電子層上還存在一個不成對的自由電子，為活潑性自由基，具有很強的氧化作用，能使微生物蛋白質(zhì)中的氨基酸氧化分解，至今尚未發(fā)現(xiàn)微生物能抵抗氧化作用而不被殺滅的。二氧化氯的殺菌消毒作用機理是氧化作用，因此它不同于甲醛、酚類化合物使蛋白質(zhì)變性而使微生物失去活性，也不同于 氯氣使微生物氯化而失去活性。它與微生物接觸時釋放出初生態(tài)的氧及次氯酸分子，對微生物的細(xì)胞壁有較好的吸附和透過性，能有效的氧化細(xì)胞內(nèi)含基的酶，快速地控制蛋白質(zhì)的合成，破壞微生物的酶系統(tǒng)，使蛋白質(zhì)中氨基酸氧化分解，達到抑制生長和殺滅。二氧化氯對有機鐵、錳、硫的氧化作用可用來脫色除臭，改善原水預(yù)處理時的凝集性 10。 所有的高級氧化技術(shù)都主要基于羥基自由基，它是有機電極氧化中的主要反應(yīng)媒介游離基 HO2 及與其結(jié)合的 O2 在降解過程中也發(fā)生反應(yīng)，但這些激進分子的反應(yīng)活性要遠(yuǎn)低于羥基，羥基能與大部分有機物發(fā)生強 烈反應(yīng)，使之失去氫或發(fā)生親電子的加成進水 出水 反沖進水 反沖出水 第 19 頁 共 33 頁 反應(yīng)，游離態(tài)的激進分子能與分子態(tài)的氧氣進一步反應(yīng)生成過氧化物，進而引起一系列降解反應(yīng)使污染物徹底礦化。另外，羥基還能依附在芳香環(huán)上俘獲鹵素的位置上，生成石炭酸同系物。雖然羥基是公認(rèn)的強活性基團，但它與氯化烷基化合物的反應(yīng)確極為緩慢 11。 高濃度有機化工廢水一般色度高，有機成分難以降解，其 CODBOD /5值很低，所以實際工程中直接采用生化方法處理廢水的效果很不理想，利用催化氧化裝置，強氧化劑配以高效的表面催化劑，對廢水進行強烈的化學(xué)氧化作用 ，則出水的色度已基本達標(biāo)，同時使 COD 值及 CODBOD /5值都達到了適宜生化處理的范圍，從而在常規(guī)的物化處理和生化處理之間架起了一座橋梁。 利用二氧化氯（ 2ClO ）的強氧化性處理難降解廢水是在水處理中的主要用處之一。但因為二氧化氯與有機物的反應(yīng)具有選擇性，這使得二氧化氯化學(xué)氧化處理難降解廢水時不能達到預(yù)期處理效果，因此采用二氧化氯與高效催化劑組成二相催化氧化體系，對廢水進行催化氧化處理，改善反應(yīng)條件， 提高反應(yīng)效率，是二氧化氯在廢水處理當(dāng)中的發(fā)展方向 12。 二氧化氯在空氣中濃度大于 10或水中濃度大于 30時都將發(fā)生爆炸，使它的應(yīng)用受到很大的限制 10。現(xiàn)在利用二氧化氯基本上都是即用即制，不存放，不運輸，只要合理操作二氧化氯發(fā)生裝置，它將是很安全的。 2.5.2 二氧化氯的制備 二氧化氯的制備方法有兩種：一是化學(xué)法，二是電解法，目前我國大都采用電解法。電解法的成型設(shè)備叫二氧化氯協(xié)同發(fā)生器，其作用機理是：電解槽的陽極室加入飽和食鹽水，陰極室加入自來水，當(dāng)電壓電流達到額定值時在陽極室產(chǎn)生 2ClO 、 2Cl 、3O和 22OH協(xié)同消毒氣體 13。 二氧化氯協(xié)同發(fā)生器產(chǎn)生的是 2ClO 、 2Cl 、3O、 22OH 等綜合性氣體，具有極強的氧化性和廣譜殺菌能力。設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，占地少，操作管理方便。制備原料是食鹽，能源為直流電，現(xiàn)制現(xiàn)用，安全方便。二氧化氯在常壓下制備，水射器負(fù)壓投加，消毒氣體不易泄漏，安全可靠。產(chǎn)品規(guī)格齊全，其產(chǎn)量為 5 3000 hg/ ，適應(yīng)性強，選擇余地大。耗電耗鹽少，節(jié)省能源 14。 2.5.3 二氧化氯協(xié)同發(fā)生器的選擇 本設(shè)計就是根據(jù)二氧化氯的用量，直接進行二氧化氯協(xié)同發(fā)生器的選型。根據(jù)實際操作實驗，對本設(shè)計的廢水，需要添加 lmg /1000 的二氧化氯水溶液與處理廢水的比例是 1： 1，根據(jù)本設(shè)計的水量 hm /1 3 可知，需要二氧化氯用量為 hg /1000 ，直接進行成型設(shè)備選型，產(chǎn)生氣體由水射器負(fù)壓投加至清水池泵回的水管中進行混合吸收再與廢水按1： 1 的比例進行混合后進入催化氧化塔，在催化劑作用下進行反應(yīng)。 根據(jù)二氧化氯得實際用量選擇二氧化氯協(xié)同發(fā)生器的型號為： 100098 DSX 型。 其相關(guān)參數(shù)如下 15： 表 7 100098 DSX 型二氧化氯發(fā)生器參數(shù) 有效氯產(chǎn) 裝機容量 動力水 設(shè)備質(zhì) 設(shè)備尺寸 第 20 頁 共 33 頁 型號 量 hg/ kw 管徑mm 壓力MPa 量 kg mm 100098 DSX 1000 1.0 32 25.0 90 1450500600 圖 6 SX98 型二氧化氯發(fā)生器 2.6 催化氧化塔 2.6.1 催化氧化劑 根據(jù)實際操作數(shù)據(jù)，廢水氧化達到理想效果所需氧化劑量是 lmg /1000 二氧化氯水溶液與保安器出水進行