三唑磷废水处理工艺设计说明书.doc

第 1 页 共 33 页 1目 录 1 前言 1 1.1我国农药废水处理现状与发展前景 1 1.2 设计依据 2 1.3 废水水质、水量 2 1.4 处理要求： 3 1.5 设计原则： 3 1.6 设计构筑物 3 1.7 设计方案的选择、原理与特点 3 2 唑磷废水处理工艺设计计算 4 2.1 调节池 4 2.1.1 调节池作用 4 2.1.2 调节池设计 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 加药槽 10 2.2.5 斜管沉淀池 11 2.3 中间池 14 2.4 保安器 14 2.4.1 保安器结构及作用 14 2.4.2 保安器设计 15 2.5 二氧化氯特性及其制备 17 2.5.1 二氧化氯在废水处理当中的应用 17 2.5.2 二氧化氯的制备 17 2.5.3 二氧化氯协同发生器的选择 18 2.6 催化氧化塔 18 2.6.1 催化氧化剂 18 2.6.2 塔身设计 19 2.6.3 曝气系统 19 2.6.4 进水系统 20 2.6.5 反冲水设计 20 2.7 储水池 21 2.7.1 尺寸确定 21 2.7.2 注意事项及汲水泵选择 22 2.8SBR 生化反应器 22 第 2 页 共 33 页 2.8.1SBR 特点 22 2.8.2、设计 SBR 进水的水质水量 22 2.8.3 反应池运行周期各工序时间计算 23 2.8.4 反应池容积计算 24 2.8.5 曝气量计算 25 2.8.6 剩余污泥排放 25 2.8.7 滗水器 26 2.8.8 自动控制系统 26 2.8.9 设备选型 26 2.9 储泥池 26 2.10 板框压滤机 27 2.11 滤液池 28 2.12 清水池 28 3 投资估算 29 4 安全及环保说明 30 5 经济及社会效益说明 30 参考文献 31 致谢 32 前 言 1.1我国农药废水处理现状与发展前景 我国是农药生产大国，目前产量近 40万吨，我国农药生产在世界上占据第二位。由于农药工业的发展，排放物的环境污染问题已引起我国政府及环保部门 的高度重视。由于缺乏完善的处理技术致使大量的农药废水得不到有效治理而直 接排放，造成严重的环境污染 1。 农药在杀灭病虫害，增加粮食产量方面起了重要作用，但是，随着各种农药 的大量使用，也给环境生态及人体的健康带来了值得探讨的新问题，特别是在大 量生产与使用农药过程中，产生大量的农药废水，如处置不当会造成环境污染。 农药废水不加处理，一旦 排入水体，势必造成农药在水生生物中累积与富集，导 致水生生物死亡。农药废水还可通过渗透进入地下水和土壤，使其受到严重污染。此外，农药还可通过食物链进入水体，严重危害人体健康。 农药废水的主要特点包括 :1.排放量大，污染物浓度高。 1986年化工部对全国 53家农药生产厂进行的化工污染源调查结果显示 :COD排放量达 30436t/d，居全国化工各行业第五位， 硫化物排放量为 304. 2t/d，居全国各行业第七位。 2.毒性大，生物降解性能差。废水中除含有农药和中间体外，还含有酚、砷、 汞等有毒物质及多种生物难降解物质。有些 农药有杀菌作用，能抑制微生物代谢活动，使生物系统紊乱 ;有些农药为芳香族化合物或卤代芳烃及有机硫磷化合物， 生物降解性极差。 3.有恶臭，对人的呼吸道和粘膜有刺激作用。 4.由于生产工艺不稳定，加上操作管理水平低，水质水量波动大。 5. 第 3 页 共 33 页 成分复杂。农药废水中含有大量合成过程中未反应的中间体及水解产物。 如在对敌敌畏、甲基 1605废水剖析鉴定出的 9种有机物中， 2种为原药， 6种为 原药降解物， 1种为芳香化合物。 以上特点给农药废水的处理造成了很大的困难，为此需要投入大量的人力、 物力，寻求处理农药废水的有效途径 2。 有机磷 农药废水处理技术的研究现状： 有机磷农药生产废水历来以毒性大、浓度高、治理难成为社会关注的重点。国 外从 20世纪 40年代开始对有机磷农药生产废水处理进行了大量的研究工作，当前国外处理农药生产废水的通常做法是浓废水用焚烧法，稀废水采用活性污泥、絮凝、萃取、活性炭吸附等方法。我国在 20世纪 60年代至 90年代，对有机磷农药废水处理技术进行了大量的研究，其中生化法是一条可行的途径，据 1990年化工部对 531个农药厂进行的环保调查，生化处理占废水总量的 1/4.当前，对有机磷农药废水处理技术的研究，主要集中在以下两个方面 :有机磷农药生物降解的研究 ;有机磷农药废水处理工艺的研究 (其中包括预处理工艺和生化处理工艺 )。 有机磷农药废水处理中存在的问题： 1.现有的处理设施大多为推流式曝气系统，其容积负荷低，占地面积大，氧 利用率大多不超过 8%，动力效率不高。 2.现有的活性污泥法进水浓度均较低，需对高浓度废水进行大量稀释，一方 面浪费大量的水资源，另一方面需加大水处理构筑物，增加基建投资。 3.总有机磷和磷酸盐排放浓度普遍超高，极易对地表水体造成富营养化。 4.某些农药废水氨氮含量超高，是农药废水中另一个难解决的问题。 5.某些预处理技术由于成 本或其它问题，还不能应用于实际工程。如湿式催 化氧化技术由于成本过高难于推广应用 ;而光催化氧化技术由于技术方面还不成熟 也不能应用于实际工程中。 有机磷农药废水处理的发展方向： 1.有机磷农药生产厂家推广清洁生产工艺，减少污水放排量 ;改革生产工艺 和改变产品结构，使生产废水中碳磷比适当，从而提高有机磷和磷酸盐的去除率。 2.研究有效的预处理技术，去除或回收农药生产废水中的有机磷 :或在生化 处理装置后增设除磷装置，使出水中的磷以磷酸钙的形式沉淀，从而降低出水中磷的排放浓度。 3.加强对难生物降解有机物的研究，提高难降解有 机磷农药的可生化性，以 利于后续生化处理，并力求应用于实际工程。 4.加强处理高浓度有机磷农药废水的处理研究，如能在这方面取得突破，可 大大减少因稀释而造成的浪费。 5.对现有处理工艺进行技术改造或引进新的工艺，提高其处理效率。如应用 高负荷好氧工艺处理有机磷农药废水，可减少占地，提高氧利用率，降低处理成本 等。 三唑磷作为有机磷农药的一种，是 20世纪 70年代德国 Hoechst公司开发的一种高效、中毒、广谱有机磷杀虫杀螨剂，其生产过程中产生的有机磷废水对环境水体的安全造成威胁，在生态环境日益脆弱的今天，为了实现可持续发展 ，必须对其进行处理到生态环境所能承受的范围之内才能排放。 三唑磷是 20 世纪 70 年代开发出的一种硫代磷酸酯类杀虫杀螨剂 ,具有低毒、高效、广谱的特点 ,是甲胺磷、乐果等农药的换代产品 ,具有良好的应用前景 .但三唑磷在施用过程中将不可避免的进入河流、湖泊等水体 ,造成环境污染和生态破坏 ,如何防治这些问题具有十分重要的现实意义 3。三唑磷农药生产废水中含有三唑磷、苯唑醇、苯脲、尿素、 第 4 页 共 33 页 甲醇、盐酸苯阱等污染物，具有污染物种类多，成分复杂，毒性大等特点。目前直接针对三唑磷废水处理的研究不是太多，已见报道的更少 4。 本设计 的目的就是通过研究当前已经应用的或正在研究的各种有机磷废水处理方法，各取所长，避其所短，设计出一套廉价实用高效的处理流程来。优秀的有创意的处理流程的推广可以在提高处理效果的同时节减开支，既改善了环境水体条件，又减轻了企业废水处理的负担，而且对于目前国家所推行的可持续发展战略也相符和，因而具有重要意义。 1.2 设计依据 以江苏生花农药有限公司提供的三唑磷农药废水作为设计背景，以小试研究报告提供的数据作为设计参考依据。 1.3 废水水质、水量 三唑磷农药生产每天有两股废水排放，酸性废水 10 吨，碱性废水 8 吨，考虑 到处理能力裕度 10%；还考虑到处理的废水不仅仅是三唑磷农药生产废水，还包括板框污泥压滤机的压滤液，污泥主要来自催化氧化塔和压力过滤器的反冲水，这部分水量约为农药生产废水量的 20%。故三唑磷农药废水的设计处理量为 18 (1+10%+20%)=23.4t/d，考虑到废水处理是连续运行的，三唑磷农药废水的设计处理量即为 1.0m3/h。 设计原水水质见表 1。 表 1 设计废水水质水量 项目 COD(mg/L) 水量 (t) pH 酸性废水 12000 10 1 碱性废水 20000 8 10 1.4 处理要 求： 废水经二氧化氯废液预处理后， COD 处理率 10%左右；混凝沉淀对 COD 处理率30左右，再经催化氧化处理后，该单元对 COD 的处理率为 75%左右，总的处理率达到 93.8%；最后进行生化处理，出水达到污水综合排放标准（ GB8987-1996）一级排放标准，见表 2 所示。 表 2 出水水质 控制指标 COD(mg/L) 色度 (倍 ) pH 指标值 100 50 6-9 1.5 设计原则： A：保证处理效果。使之达到或优于排放标准要求， B： :保证处理系统运行的稳定性。对自动化的要求不宜过高。 C：尽量减 少基建费用及日常运行开支。 1.6 设计构筑物 二氧化氯废液 氢氧化钠溶液 聚合硫酸铝 调节池 中和池 混凝池 斜管沉淀池 中间池 第 5 页 共 33 页 废水 污泥 泥饼外运 反冲水 剩余污泥 反冲水 二氧化氯溶液 出水 图 1 三唑磷农药废水处理流程框图 1.7 设计方案的选择、原理与特点 从以上当前有机磷废水及三唑磷废水见报道的资料来看，各种方法都有自己独到的优势，关键是要根据不同的废水水质来确定不同的组合，根据本次设计的污水水质，大致设计思路为：根据设计的废水来源，一股 10 吨 /天的 pH 为 1 的酸性废水，一股 8 吨 /天的 pH 为 10 的碱性废水，单独处理都很困难，现首先将他们混合来中和，发生氧化还原反应，不仅节约了大量药剂，而且能将一部分污染物去除，同时将二氧化氯协同发生器产生的废液返回至调节池，利用其强氧化性对废水进行预处理；预处理之后的废水依然为强酸性，为使混凝剂产生作用，用氢氧化钠溶液对其进行中和调节，之后加混凝剂，混凝之后进入斜管沉淀池进行沉淀，去除废水中大量的悬浮物，为后面的处理作准备；经过混凝沉淀之后，废液中还有许多难降解污染物，此时对其进行催化氧化，断裂难降解物质的化合键，提高其可生化性；最后对废液进行生化处 理，采用 SBR 法比较适合，因为其特有的厌氧与好氧兼有的反应对废水中 N、 P 的去除尤为适合。 2 唑磷废水处理工艺设计计算 2.1 调节池 2.1.1 调节池作用 所有进入废水处理系统的废水，其水量和水质随时都可能发生变化。生产装置排出的工业废水，其水质和水量随着生产过程而变化。排放水质有连续的，有不均匀的，甚至是间歇的，废水的水质也变化很大，尤其是某些工序，操作是间歇的，变化就更大了，比如反应釜排放废液就是一例，在处于反应过程中时无废液排出，反应结束，反应釜内剩余物将从釜内排放出来，这种反应残液的浓度十分高， 污染严重，排放时间又短，引起废水浓度的显著增大。 水量和水质的变化将严重影响废水处理装置的正常工作，水质和水量的波动越大，处理效果越不稳定，甚至会使废水处理工艺过程遭受严重破坏，尤其是采用生物法处理废水时，微生物对废水中有毒物质非常敏感，超过所能接受的浓度，微生物的代谢作用压力过滤器 储泥池 滤液池 第 6 页 共 33 页 就会受到抑制，甚至会造成微生物的死亡，即使是短时期的毒物冲击，也将引起处理水质的恶化。 为减少水量和水质变动对废水处理工艺过程的影响，在废水处理系统之前宜设置调节池，存盈补缺，使后续处理构筑物在运行期间内能够得到均衡的进水量和稳定的水质，并达到理想的处理效果。 设置均衡调节池的目的就是解决进水水量水质的变化和废水处理装置稳定的处理能力，处理水质要求达到稳定的水质这一矛盾的。均衡调节池包括单纯的水量均衡和水质均衡。水量均衡主要从水量的大小出发，保证进入处理装置的水量达到一定的稳定程度水质的变化可以不加考虑，在水量均衡的过程中，对废水的水质也有一定的均衡作用；水质均衡是使浓度高时的废水与浓度低时废水相混合，使流入处理装置的废水浓度不超过某一个合适的范围，从而保证处理装置正常工作，在水质均衡的过程中，同时也起着一定的水量均衡的作用。 水质均衡要求 预先掌握废水排出的一般规律，水质均衡要求掌握废水水质的变化规律，在允许条件下要尽可能增大均衡装置的容积，容积越大，越有利于调节 5,6。 2.1.2 调节池设计 （ 1）池体尺寸 对于本设计的实际状况，生产废水排出基本上是均匀排出，因此水量调节可不予考虑，主要是水质调节。调节的废水主要来自三个方面：酸性废水、碱性废水、返回压滤液。 设计调节池调节时间为 8 个小时，生产排出废液体积为： 36248)810( m 返回压滤液约占生产废水的 30，总的调节池有效体积应该为： 38.7%)301(6 m 设计池体为矩形，底面尺寸为： 32S 2m 则池高为： mh 3.132 8.7 取池体超高 0.3m 则总的调节池尺寸为： 36.132 m 整个池体设于地下，池顶加盖板，与地面相平。盖板不能密封，留一定的缝隙供所曝空气溢出。以上尺寸为调节池内壁尺寸，施工时池壁厚为 20cm ，池底厚为 40 cm 。两股生产废水采用暗沟形式进入调节池，从生产废水排出口向调节池流动过程中即开始混合。 （ 2）预氧化设计 在后续的废水处理中，作为氧化剂的二氧化氯发生装置会产生一定量的废液，废液量大约 Kgl 27 二氧化氯，废液的成分主要是二氧化氯、臭氧、氯气、过氧化氢等，因 第 7 页 共 33 页 此废液具有较高的酸性及较强的氧化性。如若直接排放势必造成二次污染，若处理后再排放，则又需要资金投入。考虑到废液较强的氧化性，因此将其回流到整个处理工艺之前的调节池，对调节池内废水进行预氧化，农药中容 易断裂的化合键即被氧化断裂，对COD 的降低有一定的贡献，大约能够减少 10，减轻了后续处理的负荷，同时降解 COD产生的沉淀直接沉在了斜管沉淀池，否则就要增加催化氧化塔的沉积物，对催化氧化塔的正常运行也大有裨益。 （ 3）曝气系统设计 直接在调节池进行预氧化，会有一定的沉淀物生成，但对于设盖板的调节池来说，清除沉淀并不容易，因此考虑将可沉淀物全部作为悬浮物泵入后面的中和沉淀池进行处理。同时二氧化氯废液需要与生产废水进行充分混合，从多方面考虑，采用曝气混合搅拌的方式，为使悬浮物布置沉淀，因此选用较高的气水比 10:1 曝气量为 hm /75.98/8.710 3 采用 YHW II 型曝气头：按照每个曝气头的曝气能力 hm /3 3 则需曝气头个数为 25.33/75.9 个，即 4 个 若按照每个曝气头的服务面积 0.75 2m 计算，则需曝气头个数为 875.0/32 个。综合考虑，需要安装 8 个曝气头。曝气头安装位置距池底距离为 0.2 米。为使悬浮物不留沉积地全部排出，设计池底向汲水管方向有 2的坡度，汲水管口设喇叭口，为防止悬浮物在汲水口沉积，在曝气头安装时，最靠近汲水管口的两个曝气头朝下安装，以激起沉积物。调节池出口设测流装置，以监测调节的流量。 图 2 调节池剖面图 第 8 页 共 33 页 图 3 调节池曝气头排布设计 选用曝气头相关参数如表 3 所示。 表 3 YHW II 型曝气头参数 7 型号 尺寸 mm 服务面积2m 阻力损失 mm 通气量 hm/3 %AEYHW II 1838178 0.75 100 150 0.3 16 24 调节污水提升泵选用型号为气动隔膜泵，其相关参数如表 4 所示： 表 4 气动隔膜泵参数 型号 流量 hm/3 扬程 m 吸程 m 最大允许通过粒径 mm 功率 kw QBY 15 1 50 5 2.5 0.55 （ 4）返回压滤水 返回的压滤水直接从压滤液集水池泵入调节池，入水口距地面 0.3 米，考虑水量较小，不易连续操作，因此采用间歇操作的方式，每小时工作一次，泵水 0.5 3m 。拟选用水泵型号为 201032 ZW 型。 2.2 混凝沉淀池 2.2.1 中和池 从调节池泵出的废水经水质水量调节与预氧化之后， COD 去除约 10。由于酸性废水与碱性废水 pH 相差甚远而水量相当。因此混合之后废水依然呈强酸性，为使混凝取得较好的效果，必须对废水的酸碱性进行调节。选用混凝剂为聚合硫酸铝，这种混凝剂在中性偏碱（ pH 8）时混凝效果最好，因此选用碱性药剂对废水 pH 进行调节，本设计选用氢氧化钠作为中和药剂，因为氢氧化钠具有组成均匀、杂质少、易于投加、易于贮藏和运输、在 水中溶解度高、反应速度快等特点，虽然价格比较昂贵，相对氢氧化钙中和来说省却了许多后续污泥处理的麻烦，从整个过程来看，选用氢氧化钠作中和药剂还是比较合适的。 （ 1）氢氧化钠用量计算与控制 三股废水混合后的 pH 值（忽略添加的少量二氧化氯废液引起的 pH 变化）： A：酸性废水 pH 1 水量 10t/d B：碱性废水 pH 10 水量 8t/d C：压滤液 pH 6.5 水量 6t/d 多股农药废水混合后 pH 值为： 第 9 页 共 33 页 pH 38.16810 6108101010lg5.6101 现预将 pH 调至 8，则需 加药剂量为： m o l5.1 0 0 02 4 0 0 0)1010( 838.1 （设计混合水量为 24t/d） NaOH 物质的量为 40.1 需要纯的 NaOH 药剂量为： dKgm /12.401.405.1000 NaOH 在水中的溶解度为 300g/l，因此添加药剂时即采用乳剂添加的方式。 由于添加乳剂中 NaOH 含量为 30，因此溶药箱体积为： LV 9.1023.1 3.0/12.40 （算式中分母 1.3 为乳剂密度 /约数） 实际购买药品纯度为 98左右，因此溶药时要比计算数值酌情添加。添加量由实际所购买的氢氧化钠的纯度及 废水的变化量而定。 设计溶药箱尺寸 Lm 125125.05.05.05.0 3 药剂添加量的控制采用高位槽的形式添加，加药量由流量计控制。 （ 2）中和池计算 机械混合是在混合池内安装机械搅拌装置，用电动机驱动搅拌器，使水和药剂混合，构造简单，机械混合池可以在要求的混合时间内达到需要的混合强度，满足混合要求。机械混合水头损失小，可以适应水量、水质、水温等的变化，混合效果好，缺点是维护管理较复杂，消耗动能。机械混合池内搅拌器有浆板式、螺旋桨式、和透平式。浆板式结构简单，加工制造容易，只是效能较低，比较适合于较 小的混合池。 池体计算 以 NaOH 调节酸碱性，采用机械搅拌混合的方式 中和时间设为一个小时 中和池有效容积： 3136 0036 00136 00 mQtV 为提高浆板搅拌效率，中和池采用圆形。 直径 mD 1 则池深为： mh 27.11 142 若取超高 m33.0 则中和池总高为： mH 60.133.027.1 搅拌器计算 第 10 页 共 33 页 中和池 壁设四块挡板，使用带两叶的平浆板搅拌器 7。 每块挡板宽度 mb 1.0 其上下缘均取 0.2 米 则挡板长度为 m87.022.027.1 由于 H： D 1.27： 1 1.2，故搅拌器设两层，即 2e ， 搅拌器层间距取 0.4m 搅拌器直径 mDD 6.06.00 搅拌器距池底高度取 m4.0 搅拌器叶面数 z 2 搅拌器宽度 mB 15.0 搅拌器外缘线速度采用 sm/5.2 则搅拌器轴速： m in/6.796.0 5.2600 rn 搅拌器旋转角速度： srad /33.86.0 5.22 计算轴功率： kwgz e B RCN 281.081.9408 3.015.02233.810004.0408 434032 上式中： 水的相对密度， 3/1000 mkg ； 0R 搅拌器半径； g 重力加速度， 2/sm ； C 阻力系数， 0.2 0.5； 需要轴功率： kwGN 2 8 5.01 0 0 0 5 0 011014.11 0 0 02321 上式中： 水的动力黏度， 2/msN ； G 设计速度梯度 1s ，一般采用 500 1000 1s ； 21 NN ，满足要求，可以使用该种搅拌器 传动效率取 85.0 ，则电动机功率 kwN 34.085.0/2 8 5.03 2.2.2、混合池 （ 1）池体计算 混合池同样采用机械搅拌的混合方式混合时间采用 60 秒。 以 聚 合 硫 酸 铝 作 混 凝 剂 ， 采 用 机 械 搅 拌 混 合 的 方 式 ， 混 合 池 有 效 容 积 第 11 页 共 33 页 30167.03600 6013600 mQtV 为提高浆板搅拌效率，混合池采用圆形。 直径 mD 25.0 则池深为： mh 34.025.0 01 67.04 2 取超高 0.26 米 则混合池总高为： mH 60.026.034.0 （ 2）搅拌器计算 混合池壁设四块挡板，使用带两叶的平浆板搅拌器。 每块挡板宽度 mb 022.0 其上下缘均取 0.05 米 则挡板长度为： mL 24.0205.034.0 由于 H： D 0.34： 0.25 1.361.2，故搅拌器设两层，即 2e ， 搅拌器层间距取 0.12m 搅拌器直径 mDD 15.06.00 搅拌器距池底高度取 m07.0 搅拌器叶面数 z 2 搅拌器 宽度 mB 04.0 搅拌器外缘线速度采用 sm/9.0 则搅拌器轴速： m in/6.11415.0 9.0600 rn 搅拌器旋转角速度： srad /1215.0 9.02 计算轴功率： wgz e B RCN 72.481.9408 125.004.02212100028.0408 434032 上式中： 水的相对密度， 3/1000 mkg ； 0R 搅拌器半径； g 重力加速度， 2/sm ； C 阻力系数， 0.2 0.5； 需要轴功率： wGN 76.41 0 0 0 5000 1 6 7.01014.11 0 0 0 2321 第 12 页 共 33 页 上式中： 水的动力黏度， 2/msN ； G 设计速度梯度 1s ，一般采用 500 1000 1s ； 21 NN ，满足要求，可以使用该种搅拌器 传动效率取 85.0 则电动机功率： wN 6.585.0/76.43 2.2.3 凝聚池 废水与混凝剂在混合池内混合一分钟后直接溢流到凝聚池内进行凝聚，停留时间设为 20 分钟，根据处理速率， 20 分钟的水量为： 333.060201 mQtV 设计凝聚池尺寸为： m0.18.0 池子体积为 32 5.014.0 mV 2.2.4 加药槽 混凝剂选用聚合硫酸铝，根据实际试验确定用量，用量极少，一般按照干污泥重量的 0.5计算。 假设废水处理时有 20作为污泥沉降。 沉降污泥的含水率为 98 则每天的用药量为： kgm 48.0%5.0%2%2024000 即每天处理废水的用药量为 0.48 千克，为使加药均匀，将其配置为低浓度的溶液形式加药，以流量计控制 加药量。 采用不锈钢材质做溶药槽，制作尺寸为 0.4 0.4 0.4 m3 2.2.5 斜管沉淀池 斜管沉淀池是跟据浅层沉淀理论，在沉淀池沉淀区与水平面形成一定倾角（通常为60 ）的斜管组件，以提高沉淀效率的一种高效沉淀池。斜管沉淀池一般有进水穿孔花墙、斜管装置、出水渠、沉淀区和污泥区组成。按污泥与水流的相对运动方向不同可将斜管沉淀池分为异向流、同向流和侧向流三种。本次设计水量较小，采用异向流的形式，即水流自下而上，水中悬浮颗粒自上而下。由于沉淀区设有斜管组件，斜管沉淀池的排泥只能依靠静水压力排出。 在中小型水厂使用较多的沉淀装置就是斜管沉淀池，相比较而言，斜管沉淀池的处理效果比平流沉淀池好，但有些因素也会影响沉淀池的沉淀效率，如斜管倾角、斜管长度、管径、进水方式、斜管中水流上升速度等。在生产中采用穿孔花墙及缝隙进水墙，应注意通过所开孔口的大小来控制流速，不致使矾花破碎。配水孔与斜管底部及排泥区的高度要根据实际情况来确定，如果采用下向流斜管就必须要注意斜管的倾角，倾角过大极易使已沉淀的污泥随水流的惯性带出水面；倾角过小则极易阻塞斜管，使斜管内积泥严重，引起变压变形，无法正常运行，因此，倾角的确 定也要根据水质情况来分析。 第 13 页 共 33 页 总之，不论采用何种配水方式，都要以不致使矾花破碎为原则，故要控制流速，一般设计采用流速为 0.15 sm/ 8。 各设计部分设计 7： （ 1）清水区 主要参数：水力停留时间 hHRT 0.1 出水量 hmQ /1 3 斜管材料选用塑料化热压六边形蜂窝管 壁厚 mm4.0 边距 mmd 30 。 安装倾角 60 选用管长 为固定值 1.0m 则 沉淀池的清水区面积： 2155.1866.00.1 160 mlS inVA 其中斜管结构占用面积按 3%计算 则实际清水区需要面积： 21 19.103.01 15 5.1 mA 清水区采用方形结构，则其边长为： ma 09.119.1 实际选用尺寸大小为 210.110.1 m 。 （ 2）斜管长校核 设 上升流速 smmV /11 斜管内水流速度为 smmVV /15.1866.0 160s in 12 颗粒物沉降速度 smm /25.00 则管长 L 为： mmC o sdS i nVL 3 1 5)5.025.0/(30)8 6 6.025.015.133.1()60/()6033.1( 002 考虑到管端紊流，污泥等因素，过渡区采用 250mm ，因此斜管长为 1000mm 足以满足要求。 （ 3）沉淀池高度 清水区高度 0.5m 布水区高 0.15m 斜管高 mSin 87.0600.1 排泥区高度 0.87m 第 14 页 共 33 页 过渡区高 m3.0 斜管沉淀池总高： mH 69.23.087.087.015.05.0 为排泥方便，锥形污泥斗与地面距离采用 cm11 ，即斜管沉淀池整体抬高 0.11m ，沉淀池最上端与地面相对高度为 2.8m 。选用 DN100 的铸铁管道直接排入储泥池或由人工用推车送入储泥池。 （ 4）布水区 以穿孔花墙进水，控制流速 0.05 sm/ 则进水总面积： 20056.0360005.0 1 mvQS ， 为防止生成矾花破碎，必须保证进水口径不能太小，采用 cm5 圆孔，则圆孔个数为： 385.20025.014.3 40056.005.0 4 2 Sn，即需要三个 cm5 的圆孔进水。沉淀池进水采用大口经斜管进水的方式。从混合池直接以 cm5 直管排出后分为三支管径 依然为cm5 的直管直接进水斜管沉淀池，设分水装置使三只分管内水量均匀，安装阀门，使分管内进入沉淀池的流速控制在 0.05 sm/ 。进水斜管与沉淀池布水区保证一定的倾角，至少 45 ，防止由于流速过小而致使矾花沉淀管内而阻塞管口。 （ 5）集水区 沉淀池上部边缘设穿孔集水槽，沿边缘围成一周，槽宽拟用 cm10 ，共设一根出水管，设出水流速为 sm/5.0 ，则需要管径为： mvQd 0 2 6 6.014.33 6 0 05.0 414 实际选用管道为 DN40 的 PVC 管。 （ 6）排泥区 采用静压力泥斗排泥，设絮凝污泥体积占总水量的 20，设计每个小时排泥一次，则需要泥斗容积为： 32.01%201 mV 泥斗上边缘即采用 ma 1.11 锥形泥斗倾角 60 泥斗下边长取 ma 10.02 泥斗高： mtgaah 87.0732.15.060)22( 21 锥形泥斗容积： 第 15 页 共 33 页 32221211 39.0)01.011.021.1(387.0)(3 maaaahV 0.2 3m 整个排泥区高度即为 m87.0 。 污泥直接排入污泥储存池，与反冲废水和生化处理池剩余污泥混合后直接由板框压滤机压滤后外运处理。 图 4 斜管沉淀池 2.3 中间池 沉淀池出水储存于中间池，因为后续的催化氧化处理需要用泵泵入，设集水池就是为水泵的正常工作创造条件。设计尺寸为 3111 m ，（以上尺寸为集水池内壁尺寸， 施工时池壁厚为 20cm ，池底厚为 40cm ）。同时集水池还有一作用：后续的催化氧化处理对废水酸碱度有一定要求，要求偏酸性，而前面的混凝沉淀是在偏碱性条件下进行的，虽然后面加入的氧化剂有一定的酸性，但又是可能不能满足要求，这时就可以在集水池设监测点，当沉淀池出水碱性较高时，就可以在集水池对其进行适当的调节。 集水池跟调节池一样设于地下，池底朝汲水口方向设 2的坡度，汲水管口设喇叭口，池顶设盖板，盖板与地面相平。 2.4 保安器 2.4.1 保安器结构及作用 保安器主要作用就是减少进入催化氧化塔的悬浮物。本设计选用压力滤池。工业废水处理中除采用普通快滤池外，其他利用较多的滤池类型就是压力过滤器和无阀滤池。压力过滤器是一个承压的密封过滤装置。内部构造与普通快滤池相似，其主要特点是承受压力，可利用过滤后的余压将出水送到用水地点或远距离输送。压力过滤器过滤能力强，容积小，设备定型，使用机动性大，单个过滤器的过滤面积较小。通常采用的压力过滤器是立式的，直径不大，滤层以下为厚度 mm100 的卵石垫层（ mmd 0.20.1 ）， 第 16 页 共 33 页 排出系统为过滤头，在一些废水处理系统中排水系统还安装有空气压缩空气管用以辅助反冲洗。 反冲洗污水通过顶部的漏斗或设有挡板的进水管收集并排出。压力过滤器外部装有压力表，取样管，可以及时监督过滤器内的压力损失和水质变化。过滤器顶部设排气管，用以排出过滤器内和水中析出的空气 6。 2.4.2 保安器设计 （ 1）设计参数确定及填料选择 本次设计水量太小，没有合适的成型设备供直接选用，需要自行设计。 设计处理量为 hmQ /1 3 滤速取 hmv /5 则圆形立式压力过滤器的直径为： mvQd 5.0514.3 144 滤料选用粒径为 mm0.16.0 的石英沙，厚度设计为 mh 2.10 ，其工作时的水头损失约为 m3 ，配水系统采用小阻力系统中的缝隙式滤头。 （ 2）反冲系统 由于废水中悬浮物的滤出，工作一段时间后过滤器压力会不断增大，耗能增加，这时就需要对石英沙进行反冲 洗，洗掉黏附于沙粒缝隙之间的沉积物。 设计每天反冲一次。 冲洗时间为 min5t 反冲洗强度设计为 12 )(12 msLI 9 反冲时滤料的膨胀度为 45 由以上设计参数可以计算每一次反冲水量为： LItdV 707300125.014.34/ 22 （ 3）反冲水处理 反冲水含水率 99.5，直接排入污泥储存池，与沉淀污泥和生化处理池剩余污泥混合后直接由板框压滤机压滤后外运处理。 （ 4）池体尺寸确定 根据反冲洗时的膨胀度，可知 反冲洗时滤料膨胀高度为： mh 54.045.02.11 ； 取超高 mh 3.02 ； 布水高度 mh 2.03 ； 反冲水管布置高度 mh 3.04 ； mm100 卵石垫层 mh 1.05 ； 压力过滤器的总高为： 第 17 页 共 33 页 mhhhhhH 64.21.03.02.03.054.02.154320 验证： %6666.064.2 54.02.110 H hh，比例大于 50，满足合格要求。 该压力过滤器整体为钢结构 ，进水管直径设为 mmd 301 ，进水口设挡板使布水较为均匀；出水管直径设计与进水管直径相同。 （ 5）进水泵与反冲水泵选择 水泵型号根据实际需要泵水速率而进行选择。 进水水泵进水能力不小于 hm /1 3 ，扬程不小于 m6 。 选择水泵型号为： 225GNF 型，其相关参数如下： 表 5 225GNF 型水泵相关参数 型号 压力MPa 流量hm/3 功率 kw 转速min/ r 吸程 m 总扬程 m 进出口径mm 225GNF0.4 2 2.2 960 4 44 25 反冲水泵泵水能力不小于 hmL /5.8mi n5/707 3 ，扬 程不小于 m8 。 选择水泵型号为： 201032 ZW 型，其相关参数如下： 表 6 201032 ZW 型水泵相关参数 型号 流量 hm/3 功率 kw 转速 min/ r 扬程 m 效率 201032 ZW 10 2.2 2900 20 55 第 18 页 共 33 页 图 5 压力过滤器 2.5 二氧化氯特性及其制备 2.5.1 二氧化氯在废水处理当中的应用 二氧化氯分子由一个氯原子和两个氧原子组成，氯原子以两个配位键与两个氧原子结合，其最外电子层上还存在一个不成对的自由电子，为活泼性自由基，具有很强的氧化作用，能使微生物蛋白质中的氨基酸氧化分解，至今尚未发现微生物能抵抗氧化作用而不被杀灭的。二氧化氯的杀菌消毒作用机理是氧化作用，因此它不同于甲醛、酚类化合物使蛋白质变性而使微生物失去活性，也不同于 氯气使微生物氯化而失去活性。它与微生物接触时释放出初生态的氧及次氯酸分子，对微生物的细胞壁有较好的吸附和透过性，能有效的氧化细胞内含基的酶，快速地控制蛋白质的合成，破坏微生物的酶系统，使蛋白质中氨基酸氧化分解，达到抑制生长和杀灭。二氧化氯对有机铁、锰、硫的氧化作用可用来脱色除臭，改善原水预处理时的凝集性 10。 所有的高级氧化技术都主要基于羟基自由基，它是有机电极氧化中的主要反应媒介游离基 HO2 及与其结合的 O2 在降解过程中也发生反应，但这些激进分子的反应活性要远低于羟基，羟基能与大部分有机物发生强 烈反应，使之失去氢或发生亲电子的加成进水 出水 反冲进水 反冲出水 第 19 页 共 33 页 反应，游离态的激进分子能与分子态的氧气进一步反应生成过氧化物，进而引起一系列降解反应使污染物彻底矿化。另外，羟基还能依附在芳香环上俘获卤素的位置上，生成石炭酸同系物。虽然羟基是公认的强活性基团，但它与氯化烷基化合物的反应确极为缓慢 11。 高浓度有机化工废水一般色度高，有机成分难以降解，其 CODBOD /5值很低，所以实际工程中直接采用生化方法处理废水的效果很不理想，利用催化氧化装置，强氧化剂配以高效的表面催化剂，对废水进行强烈的化学氧化作用 ，则出水的色度已基本达标，同时使 COD 值及 CODBOD /5值都达到了适宜生化处理的范围，从而在常规的物化处理和生化处理之间架起了一座桥梁。 利用二氧化氯（ 2ClO ）的强氧化性处理难降解废水是在水处理中的主要用处之一。但因为二氧化氯与有机物的反应具有选择性，这使得二氧化氯化学氧化处理难降解废水时不能达到预期处理效果，因此采用二氧化氯与高效催化剂组成二相催化氧化体系，对废水进行催化氧化处理，改善反应条件， 提高反应效率，是二氧化氯在废水处理当中的发展方向 12。 二氧化氯在空气中浓度大于 10或水中浓度大于 30时都将发生爆炸，使它的应用受到很大的限制 10。现在利用二氧化氯基本上都是即用即制，不存放，不运输，只要合理操作二氧化氯发生装置，它将是很安全的。 2.5.2 二氧化氯的制备 二氧化氯的制备方法有两种：一是化学法，二是电解法，目前我国大都采用电解法。电解法的成型设备叫二氧化氯协同发生器，其作用机理是：电解槽的阳极室加入饱和食盐水，阴极室加入自来水，当电压电流达到额定值时在阳极室产生 2ClO 、 2Cl 、3O和 22OH协同消毒气体 13。 二氧化氯协同发生器产生的是 2ClO 、 2Cl 、3O、 22OH 等综合性气体，具有极强的氧化性和广谱杀菌能力。设备结构紧凑，体积小，占地少，操作管理方便。制备原料是食盐，能源为直流电，现制现用，安全方便。二氧化氯在常压下制备，水射器负压投加，消毒气体不易泄漏，安全可靠。产品规格齐全，其产量为 5 3000 hg/ ，适应性强，选择余地大。耗电耗盐少，节省能源 14。 2.5.3 二氧化氯协同发生器的选择 本设计就是根据二氧化氯的用量，直接进行二氧化氯协同发生器的选型。根据实际操作实验，对本设计的废水，需要添加 lmg /1000 的二氧化氯水溶液与处理废水的比例是 1： 1，根据本设计的水量 hm /1 3 可知，需要二氧化氯用量为 hg/1000 ，直接进行成型设备选型，产生气体由水射器负压投加至清水池泵回的水管中进行混合吸收再与废水按1： 1 的比例进行混合后进入催化氧化塔，在催化剂作用下进行反应。 根据二氧化氯得实际用量选择二氧化氯协同发生器的型号为： 100098 DSX 型。 其相关参数如下 15： 表 7 100098 DSX 型二氧化氯发生器参数 有效氯产 装机容量 动力水 设备质 设备尺寸 第 20 页 共 33 页 型号 量 hg/ kw 管径mm 压力MPa 量 kg mm 100098 DSX 1000 1.0 32 25.0 90 1450500600 图 6 SX98 型二氧化氯发生器 2.6 催化氧化塔 2.6.1 催化氧化剂 根据实际操作数据，废水氧化达到理想效果所需氧化剂量是 lmg /1000 二氧化氯水溶液与保安器