农药废水处理工艺系统设计

PAGE 密级： 农药废水处理工艺系统设计ProcessSystemDesignofPesticideWastewaterTreatment学院：理学院专业班级：环境工程0701班学号：070704027学生姓名：于真指导教师：李艳平（副教授）2011年6月PAGEIII摘要农药废水主要产生于农药生产企业，农药生产过程中排放的废水，主要有苯、甲苯、氯苯、二氯甲烷、苯胺、苯酚、间甲酚、对硝基甲苯、对硝基酚、对硫磷甲基、对硫磷等。由于农药废水属于有毒有害的工业废水，因此在废水处理中应与生产过程相结合，尽可能减少排放。进行综合性治理，在废水中污染物浓度大大降低的情况下，集中处理。通过对农药生产工艺及其废水产生排放的特点进行调查发现，农药厂待处理的废水来自工厂各工段所排放的生产废水及生活污水。本废水处理站的建设规模为日处理生产废水1015（进水COD为36000，NaBr为12000）；生活污水700（进水COD为400）。污水总变化系数KZ为1.3。污水经处理后达到《杂环类农药工业水污染物排放标准》（GB8978——1996）(GB21523-2008)中规定的标准。秉承工艺简单、处理效率高、运行费用低等原则，本设计包括方案选择，工艺流程及主要构筑物的设计计算和设备选型（臭氧氧化塔﹑混合反应器﹑反渗透机组﹑鼓风机曝气﹑池石英砂过滤器﹑活性炭过滤器等）等。针对农药废水含COD量较高的特点，筛选出合适的处理方法。即先采用“隔油＋臭氧氧化”工艺，有效去除农药废水中的油分解有机磷等物质，再采用“臭氧氧化法＋渗透膜”处理农药废水与生活污水的混合废水。关键词：农药废水；生活污水；臭氧氧化

AbstractPesticidewastearisingprimarilyfrompesticidemanufacturers,pesticideproductionprocesswastewater,mainlybenzene,toluene,chlorobenzene,methylenechloride,aniline,phenol,cresol,nitrotoluene,nitrophenol,ontheSulphurP-methyl,parathion,etc.Becausepesticidesaretoxicandharmfulindustrialwastewater,wastewatertreatmentthereforeshouldbecombinedwiththeproductionprocess,tominimizeemissions.Comprehensivegovernance,theconcentrationofpollutantsinwastewatersignificantlyreducedinthecaseoffocus.Pesticidesthroughtheproductionprocessandthecharacteristicsofwastewaterdischargesurvey:pesticideplanttobetreatedwastewaterdischargedfromtheplanteachsectionintheproductionwastewateranddomesticsewage.Thescaleoftheconstructionofwastewatertreatmentstationforthedailyprocessingwastewater1015(influentCODof36000,NaBr12,000);sewage700(influentCODof400).ThetotalcoefficientofvariationofsewageKZ1.3.Treatedeffluenttoachieve"heterocyclicpesticidesandindustrialwaterpollutantdischargestandard"(GB8978-1996)(GB21523-2008)intherequiredstandards.Adheringtotheprocessissimple,highefficiency,lowoperationcostprinciples,thedesignincludesprogramselectionprocessandthemainstructuresofthedesigncalculationsandequipmentselection(mixedozoneoxidationreactortower,reverseosmosisunit,bloweraerationtankquartzsandfilter,activatedcarbonfilter,etc.).CODfortheamountofwastewatercontaininghighpesticidecharacteristics,filterouttherightapproach.Thatis,firsta"grease+ozoneoxidation"process,theeffectiveremovalofpesticidewasteinthedecompositionoforganicphosphorusandothersubstancesintheoil,thenusingthe"ozoneoxidation+-permeablemembrane"withpesticidesmixtureofwastewaterandsewagewastewater.

Keywords:pesticidewastewater;domesticsewage;ozoneoxidation目录摘要 IAbstract II第一章引言 11.1农药废水处理的目的和意义 11.2农药废水处理的现状和发展趋势 21.2.1光催化法 31.2.2超声波技术 31.2.3生物法 41.2.4电解法 41.2.5氧化法 5第二章方案的选择 62.1处理站选择 62.2农药废水的水质调查表 62.3方案选择的原则 72.4方案比选 72.5废水处理工艺流程图及说明 82.6废水处理效率 9第三章工艺设计计算 113.1中和池 113.2隔油沉淀池（平流式） 113.2.1隔油池总容积 123.2.2隔油池过水断面面积 123.2.3隔油池隔间数 123.2.4隔油池有效长度 123.2.5隔油池建筑高度 133.3臭氧氧化塔 133.3.1塔的有效高度 133.3.2臭氧的浓度 143.3.3塔内的停留时间 143.4混合反应器 143.5斜板（管）沉淀池的设计计算 143.5.1每座沉淀池的表面积 153.5.2池子的平面尺寸 153.5.3池内停留时间 153.5.4污泥斗容积 163.5.5池子总高度 163.5.6斜板沉淀池水力条件复核 163.5.7进水区 173.5.8集水系统 173.6曝气池 183.6.1曝气池 183.6.2鼓风机 193.7石英砂过滤器 203.8中间水箱 203.9活性炭过滤器 203.10反渗透机组 203.10.1膜的透水率 213.10.2微孔滤膜空隙率 213.10.3膜污染密度指数的计算： 213.10.4膜处理反应池直径 223.10.5膜组件的有效面积及组数 223.10.6膜通量的计算 223.10.7清洗反渗透机组的清洗剂 233.11水泵的选择 233.11.1吸水管路水头损失计算 243.11.2.出水管路水头损失计算： 253.11.3.泵座基础设计 273.11.4.泵站仪表 273.12污泥系统设计 283.12.1化学污泥池 283.12.2污泥脱水设备 30第四章平面及高程布置 314.1平面布置 314.2高程布置 32第五章工程概预算 335.1主要处理构筑物及设备材料 335.2占地面积 345.3总装机容量 345.4劳动定员 345.5运行费用估算 345.5.1电费(M1) 345.5.2药剂费(M2) 355.5.3人员工资(M3) 355.5.4总运行费用M(不考虑折旧费) 35第六章结论 36第七章致谢 37参考文献 38PAGE39第一章引言1.1农药废水处理的目的和意义\o"农药"农药的使用已有悠久的历史，大体上可分为利用天然物质和利用化工产品两个阶段。在行业形成后从40～80年代的40多年里，农药工业迅速发展成为\o"精细化工"精细化工的一个大的行业。一开始时使用硫磺粉，然后使用石硫合剂作杀菌剂，接着是巴黎绿（含杂质的亚砷酸铜）作杀虫剂，硫酸铜和石灰配制的\o"波尔多液"波尔多液作杀菌剂，砷酸钙代替砷酸铅作杀虫剂。第一个有机汞化合物即邻氯酚汞盐，直到1931～1934年美国的W.H.蒂斯代尔等发现了二甲基二硫代氨基甲酸盐类的优良杀菌作用，开发出有机硫杀菌剂的第一个品种系列福美双类，标志着农药研究开发已达到专业化系统化阶段。随着农药工业迅速发展的条件已基本成熟以后，具有多种多样的性能的新品种就日新月异的增加起来了。在农药生产过程中产生排放的废水，给大自然带来的危害。例如：有机氯农药废水以含有有机氯为为主，还有氯苯松节油乙醇盐酸硫酸等。特别是丙种六六六污染环境十分严重，且不易降解，长期沉积在土壤和水体中，富集于动物和植物体内，危害人类。有机磷农药废水的BOD和COD都可达一万PPm。在磷铵废水中含酚可达五万PPm。农药废水曾给人类带来了严重危害：如郑州农药厂的废水破坏了数公里长的下水道；西安农药厂废水曾引起建筑物基础下沉；葛店化工厂的1605废水曾一度使鸭儿湖的鱼儿致畸变；信阳农药厂的废水造成过耕牛死亡；牡丹江农药厂的排废给附近橡胶厂的影响极大，曾发生过150人中毒事件。如此种种，不一而举。有害成分能使动物致畸致癌以及长生各种病症，所以，这些后果是我们不能不考虑的。因此，加强农药污水厂的建设力度，将有效改善城市日益严重的缺水问题，以科学技术为先导，靠合理完善的水环境系统管理，使水污染得到有效控制等，才能有效减少无效需求，减轻城市供水压力，节约水资源，降低城市排污量，减轻环境压力。水资源的可持续发展具有显着的经济效益、社会效益和环境效益。农药成物质决定了农药废水的成分。使得废水中的有机物种类多，成分复杂，COD含量高，并具有一定的毒性，此类废水的特点是：污染物浓度较高,COD（化学需氧量）可达每升数万毫克；毒性大,废水中除含有农药和中间体外,还含有酚、砷、汞等有毒物质以及许多生物难以降解的物质；有恶臭，对人的呼吸道和粘膜有刺激性；水质、水量不稳定。农药废水主要污染的来源见表1-1，水质特性见表1-2。表1-1农药生产和施工产生的废水成分农药废水种类废水来源排放特点主要污染成分生产设备，地面洗涤水溶剂型农药废水间歇排放排放数量大碱性，含COD、农药及助剂、悬浮物施工容器，地面洗涤水间歇排放排放数量少悬浮物、农药、COD、BOD施工车间储存废水更新排放储水间歇瞬时量大悬浮物、漆雾、COD、BOD施工生产废水生产水洗水间歇瞬时量大悬浮物、COD、BOD、挥发酚、重金属、氨、酸、碱表1-2农药废水水质调查表废水种类COD（）车间储存废水27～30溴丙烷蒸发废水4～7氨水40～45乙硫醇废水28～33NaBr10～15从表中的数据分析可知农药生产废水属于间歇式排放，排放的偶然性较大，连续性较差，水质水量波动范围大，生产结构复杂。1.2农药废水处理的现状和发展趋势目前我国是一个水资源相对短缺的国家，水环境一旦受到污染，其危害是严重的和长期的，必须正确认识和对待水污染的问题，采取有效措施，保护好环境，促进经济的可持续发展.从我国某些企业废水治理技术的现状来看，经过多年努力，已有一系列处理效果好的工艺应用到实际工程中。现把近几年来较成熟、处理效果相对较理想的处理工艺作一些介绍。1.2.1光催化法锐钛型的在紫外光的照射下能产生氧化性极强的羟基自由基,能够氧化降解有机物,使其转化为、以及无机物,降解速度快,无二次污染。通过对纳米及其复合材料光催化降解有机磷农药进行的研究,分析了在不同催化剂、不同浓度浸渍、不同实验装置条件下的光催化降解效果,说明表面担载微量的后,不仅能提高纳米催化活性,而且有较好的絮凝作用,使与处理后的水易分离,后处理更方便。研究发现光催化降解在一定条件下符合零级动力学反应模式,而且反应速率常数和反应物起始浓度也呈线形关系,当反应物浓度增长过快达到一定值时,其反应速率常数明显下降,反应物浓度过高时,则降解反应不再符合零级反应。目前采用的光催化体系多为高压灯、高压氙灯、黑光灯、紫外线杀菌灯等光源,能量消耗大。若能对纳米进行有效、稳定地敏化,扩展其吸收光谱范围,能以太阳光直接作为光源,则将大大降低成本。1.2.2超声波技术超声波是频率大于20kHz的声波,超声波诱导降解有机物的原理是在超声波的作用下液体产生空化作用,即在超声波负压相作用下,产生一些极端条件使有机物发生化学键断裂、水相燃烧、高温分解或自由基反应。在甲胺磷浓度为1.0×10-4、起始pH为2.5、温度30℃、>50、充至饱和的条件下,用低频超声波(80)连续辐照120min,甲胺磷去除率达到99.3%,乙酰甲胺磷的去除率达到99.9%。孙红杰等研究了各种因素超声波频率、功率、声强、变幅杆直径和溶液初始pH等对超声降解甲胺磷农药废水的影响。Kotronarou等得出对硫磷在超声条件下可以被完全降解为、、、和,而在反应温度为20℃、pH为7.4时,对硫磷无催化水解半衰期为108d,其有毒代谢产物对氧磷水解半衰期为144d。Cristina等对马拉磷农药在超声波辐射下,82的马拉磷溶液30min内pH从6下降到4,2h内所有的马拉磷全部降解,产物均为无机小分子。1.2.3生物法在国内,农药厂家大多建有生化处理装置,但目前几乎没有一家能够获得理想的处理效果。因此,对这类废水的生化处理研究是十分必要的。已有大量研究表明真菌、细菌、藻类等微生物对有农药有很好的降解作用。程洁红从土壤中分离得到以多菌灵生产农药废水为惟一碳源生长的13株菌,经鉴定为假单胞菌属(Pseudomonassp.)，研究了SBR工艺运行的最佳条件,所筛选的菌株对多菌灵农药废水的COD去除率为52.3%。从生产甲胺磷农药的废水中筛选具有促生活性及可降解甲胺磷的光合细菌菌株，培养后第7d，该菌株可降解甲胺磷(65.2%,500和49.6%,1000)，乐果(45.4%,400),毒死蜱(51.5%，400)，该菌株也能够以三唑磷、辛硫磷作为惟一碳源生长。生物膜法将微生物细胞固定在填料上,微生物附着于填料生长、繁殖,在其上形成膜状生物污泥。与常规的活性污泥法相比,生物膜具有生物体积浓度大、存活世代长、微生物种类繁多等优点,尤其适宜于特种菌在废水体系中的应用[13-16]。王军、刘宝章利用半软性填料进行挂膜,处理菊酯类、杂环类综合农药废水。当进水CODCr为6810、3130、1890时,经过24h的作用,细菌膜对CODCr的降解率分别达到24.8%、43.5%、53.4%。1.2.4电解法铁炭微电解法是絮凝、吸附、架桥、卷扫、共沉、电沉积、电化学还原等多种作用综合效应的结果,能有效地去除污染物提高废水的可生化性。新产生的铁表面及反应中产生的大量初生态的和原子H具有高化学活性,能改变废水中许多有机物的结构和特性,使有机物发生断链、开环;微电池电极周围的电场效应也能使溶液中的带电离子和胶体附集并沉积在电极上而除去;另外反应产生的Fe3+、Fe2+及其水合物具有强烈的吸附絮凝活性,能进一步提高处理效果。采用铁屑微电解法能有效去除农药生产废水中的COD、色度、As、氨氮、有机磷和总磷,去除率分别可达76.2%、80%、69.2%、55.7%、82.7%和62.8%。吴慧芳采用微电解和Fenton试剂氧化两种物化手段对菊酯、氯苯(/CODCr=0.03)和对邻硝氯苯(BOD5/CODCr=0.05)3种废水按比例配制而成的综合农药废水进行预处理,结果表明:在废水pH为2～2.5时,经微电解处理后,BOD5/CODCr比值达0.45以上,可生化性提高；Fenton试剂对综合农药废水CODCr去除率为60%左右,色度去除率接近100%。刘占孟以活性炭-纳米二氧化钛为电催化剂,对甲胺磷溶液的电催化氧化降解规律进行研究表明,该工艺能有效去除废水中的有机物,纳米二氧化钛催化剂的催化效果显著。电解效果随着电解时间的延长、催化剂的增加而升高,低pH有利于电催化氧化过程中和·OH的生成。王永广采用电解/UASB/SBR工艺处理生化性差、氯离子浓度高的氟磺胺草醚农药废水。设计电流密度取30.0A·，该工程的电费为2.30元·，药剂费为0.30元·,人工费为1.50元·，运行成本为4.10元·，COD去除率>97%。1.2.5氧化法深度氧化技术(AOPs)可通过氧化剂的组合产生具有高度氧化活性的·OH，被认为是处理难降解有机污染物的最佳技术。引入紫外线、双氧水联合作用和调控反应体系pH，可进一步提高臭氧深度氧化法的效率。紫外光催化臭氧化降解农药2,4-二氯苯氧乙酸(2,4-D)废水成效显著,臭氧/紫外(UV)深度氧化法(比较单独臭氧化、臭氧/紫外、臭氧/双氧水、臭氧/双氧水/紫外4种臭氧化过程)是最好的臭氧化处理方法。2,4-D200的水样,反应30min,2,4-D降解完全,75min时矿化率达75%以上。碱性反应氛围有利于臭氧化反应进行。双氧水的引入对2,4-D降解无明显促进作用,这是因为双氧水分解消耗,没有缓冲的反应体系pH降低,限制了双氧水的分解和·OH自由基链反应。添加H2O2对光解效果有一定改善作用,投加量达到75时,水样的COD去除率由零投加时的20%提高到40%,但过量投加对处理效果没有进一步促进作用。曝气能促进光解效果,特别对UV/Fenton工艺作用更为显著,光解水样2h后,曝气条件下的COD去除率可从不曝气条件下的30%提高到80%。第二章方案的选择2.1处理站选择厂址选择的一般原则为：1、便于处理后出水回用和安全排放。2、便于污泥集中处理和处置。3、在厂区夏季主导风向的下风侧。4、有良好的工程地质条件。5、少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离。6、有扩建的可能。7、厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件。9、有方便的交通、运输和水电条件。综合上述，结合农药废水厂的施资力量，厂址选择在本城市人烟稀少的郊区，由于夏季风向为东南风，所以厂址在本城市郊区的东南风向的下风向。2.2农药废水的水质调查表本系统待处理的废水来自工厂各工段所排放的生产废水及生活污水。处理站的建设规模为日处理农药废水1015m3/d及生活污水700m3/d，污水总变化系数KZ为1.3。污水经处理后达到《杂环类农药工业水污染物排放标准》（GB8978——1996）(GB21523-2008)中规定的标准。本废水处理站设计进出水水质情况见表2-1。表2-1生产废水水质及排放要求项目COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）挥发酚（mg/L）PH值NaBr（mg/L）农药废水36000――――3006～812000生活污水400――――――――――排放要求<100<30<70<0.56～8＜12.3方案选择的原则（1）技术先进、工艺合理、适用性强、有较好的耐冲击性和可操作性。（2）处理效果稳定，有害物去除率高，处理后的废水可稳定达到国家规定的排放标准。（3）运行、管理、操作方便，设备维护简便易行。（4）运行费用（电费、药剂费）低，降低运行成本。（5）基建投资省，占地面的小。（6）污泥量少，脱水性能好。（7）对有毒有害物质具有一定的去除效果2.4方案比选目前，国内处理农药废水多采用物化＋生化的处理工艺。物化处理方法主要工艺是隔油＋中和池；生化处理方法主要工艺有生物接触氧化法、高负荷生物滤池、塔式生物滤池、普通活性污泥法、臭氧氧化法、紫外线氧化法等，它们的主要技术参数如表2-2。表2-2生化处理工艺主要设计参数一览表处理工艺生物量g/m3BOD容积负荷BOD5/(m3·d)水力停留时间hBOD5去除率％生物接触氧化池10～201.5～3.01.5～3.080～90高负荷生物滤池0.7～7.01.2——75～90塔式生物滤池0.7～7.01.0～3.0——60～85普通活性污泥法1.5～3.00.4～0.94～1285～95臭氧氧化法——————80～90紫外线氧化法——————75～80由表2-2的工艺比较可以看出生物接触氧化法和塔式生物滤池法的处理能力较强，但由于农药废水中的能降解的有机物很少，几乎是难降解的有机物，所以考虑去除的效率，我选用的是臭氧氧化法和紫外线氧化法，对其优点进行分析如下：水的消毒：臭氧是一种光谱速效杀菌剂，对各种致病菌及抵抗力较强的芽孢，病毒等都有比氯更好的杀灭效果，水经过臭氧消毒后，水的浊度，色度等物理化学形状都有明显改善。化学需氧量（COD）一般能减少50～70％。用臭氧氧化处理法还可以去除苯并（a）芘等致癌物质。去除水中酚，氰等污染物质：用臭氧法去除酚，氰废水实际需要的臭氧量和反应速度，与水中所含硫化物等污染物的量和水的pH值有关，因此应进行必要的预处理。把水中的酚氧化成为二氧化碳和水，臭氧需要量在理论上是酚含量的7.14倍。此外，臭氧还可以分解废水中的烷基苯硫酸钠，（ABS），蛋白质，氨基酸，有机胺，木质素，腐殖质，杂环状化合物及链式不饱和化合物等污染物。水的脱色：印染，染料废水可用臭氧氧化法脱色。这类废水中往往含有重氮，偶氮或带环的环状化合物等发色基团，臭氧氧化能使染料发色基团的双价键断裂，同时破坏构成发色基团的苯，萘，蒽等环状化合物，从而使废水脱色。臭氧对亲水性染料脱色速度快，效果好，但对疏水性染料脱色速度慢，效果较差。含亲水性染料的废水，一般用臭氧20～50毫克／升，处理10～30分钟，可达到95％以上的脱色效果。除去水中铁，锰等金属离子：铁，锰等金属离子，通过臭氧化，可成为金属氧化物而从水中离析出来。理论上臭氧耗量是铁离子含量的0.43倍，是锰离子含量的0.87倍。除异味和臭味：地面水和工业循环用水中异味和臭味，是放线菌，霉菌和水藻的分解产物及醇，酚苯等污染物产生的。臭氧可氧化分解这些污染物，消除使人厌恶的异味和臭味。同时，臭氧可用于污水厂处理和污泥，垃圾处理厂的除臭。由以上比较，且农药废水排放多为间歇式，排放量大，所以对于农药废水的处理采用臭氧氧化法更为合适。臭氧氧化处理技术的工艺流程一般分一段（级）处理流程，二段（级）处理流程和多段（级）处理流程，考虑这几种工艺各自具体的特点及适用条件，选用二段处理流程。其特点为，简单成本低。2.5废水处理工艺流程图及说明由于隔油—中和池法具有技术成熟、成本较低、操作有效等特点，已成为废水治理的重要手段。为了能够使废水达标排放，根据废水的特点制定了隔油—中和池—臭氧氧化的处理工艺，见图2-1。图2-1农药废水处理工艺流程工艺流程说明废水先流入中和池，对农药废水进行酸碱中和，同时中和池也起到了调节池的作用，使水速缓慢均匀地混合，然后提升至隔油池，除浮油后，再通过提升泵提升到臭氧氧化塔装置上端，由布水器往塔内进行均匀淋水，使往下淋的废水与往上流动的臭氧气体在填料内进行充分接触，把有机磷等物质氧化分解，经初步氧化后的废水在斜管导流区地导流作用下，污水沿斜管倾斜方向往上流动，进入沉淀区内，沉积下来的污泥在重力作用下，沿斜管倾斜方向往下滑落，同时滑落下来的矾花在导流斜管的水力作用下，被推到斜管沉淀池的排泥管内，使悬浮物和胶体等物质得到有效地去除。细小的悬浮物通过石英砂过滤器去除。再经臭氧氧化塔进一步强化氧化分解有机物的能力，力求达到更好的处理效果。氧化出水经活性炭过滤器（蒸汽再生），最后进入渗透膜分离设备，确保出水达到排放目标。2.6废水处理效率 农药废水处理效率，见图2-2。隔油池中和池废水隔油池中和池废水1715m进水COD(mg/L)2150010750COD去除率(%)5040出水COD(mg/L)107506450臭氧氧化塔光氧化塔臭氧氧化塔光氧化塔进水COD(mg/L)800200COD去除率(%)7060出水COD(mg/L)24080<150图2-2第三章工艺设计计算3.1中和池由于农药生产废水属间歇式排放，排放的偶然性大，连续性差，水质水量波动范围较大，中和池按最大水量进行计算，取废水在中和池内停留时间t为8小时，则农药废水中和池容积W为：=36.85×1.3×8=383.2m3式中q——中和池内水的流量，m3/h；t——水在中和池内停留时间，h。取中和池有效水深为4m，长10B=W/(L×h)=383.2/(10.70×4)=8.95m取中和池超高h＇为0.4m，则中和池建筑高度H为：H=h+h＇=4+0.4=4.4m式中h＇——中和池超高，m。中和池向隔油池提升废水所用提升泵选用KWQ型潜水排污泵二台，一用一备，其性能参数如表3-1。表3-1KWQ型潜水排污泵性能表型号排出口径mm流量m3/h扬程m转速r/min功率KW重量KgKWQ65-40-15-2.265401529002.2653.2隔油沉淀池（平流式）按废水在隔油池内的停留时间进行设计计算。隔油沉淀池采用人工撇油除渣。3.2.1隔油池总容积废水在隔油池内的停留时间取1.5h，其总容积为：=36.85×1.3×1.5=71.86m3（3-4式中W——隔油池的总容积，m3；Q——隔油池的废水设计流量，m3/h；t——废水在隔油池内的设计停留时间，h，一般采用1.5～2.0h。3.2.2隔油池过水断面面积废水在隔油池中的水平流速取3mm/s，则隔油池的过水断面面积AC=1.3×36.85/(3.6×3)=3.41m2（3-5式中AC——隔油池的过水断面面积，m2；Q——隔油池的设计流量，m3/h；v——废水在隔油池中的水平流速，v一般采用2～5mm/s。3.2.3隔油池隔间数隔油池隔间数n为：（3-6）式中b——隔油池每个隔间的宽度，m；h——隔油池工作水深，m。取隔油池隔间数n=2，隔油池工作水深h=1.5m，h一般采用1.5～2.0m则：b=3.41/(2×1.5)=1.14m3.2.4隔油池有效长度隔油池的有效长度L为(长宽比不小于4)：=3.6×3×1.5=16.2m式中符号意义同前。3.2.5隔油池建筑高度取隔油池超高为0.4m，则隔油池建筑高度H为：H=h+h＇=1.5+0.4=1.9m式中h＇——隔油池超高，m，一般不小于0.4m。3.3臭氧氧化塔臭氧在化学上极不稳定，易分解，是一种极强的氧化剂，其分解反应为：臭氧在水中分解借助于众所周知的催化作用，经过氧化氢而形成氧：本设计需要两个臭氧氧化塔，因此设计完全一样。臭氧氧化塔内的臭氧是由空压机，臭氧发生器提供的。臭氧氧化塔装置的底部是臭氧曝气系统（钛板曝气器），上部有填料和缓冲层，最上部是布水设备。由于臭氧具有强氧化性，，并且废水盐分较高（特别是溴离子腐蚀性较大）。3.3.1塔的有效高度臭氧氧化塔的分解效率为70%，塔的有效高度：（由上至下）塔顶到进水管400mm，布水到滤料的距离600mm,活性炭颗粒滤料500mm，缓冲层400mm，鲍尔环滤料800mm,最底层的排水口与臭氧曝气器700mm组成。臭氧氧化塔的有效高度H=600+500+400+800+700=3000mm=3mH——塔内的有效高度，m。3.3.2臭氧的浓度臭氧的浓度：臭氧是由臭氧发生器提供。臭氧发生器的产率为90%以上。3.3.3塔内的停留时间t=H/v=3/36.85=0.081h（3-12）式中：t——废水在塔内的停留时间，h；H——塔内的有效高度，m；V——废水在塔内的流动速度，m/h。3.3.4塔的面积A=vt/H=36.85×0.081/3=1m2式中：A——塔的面积，m2；H——塔的有效高度，m；t——废水在塔内的速度，m/h。3.3.5V=HA=31=33.4混合反应器进入静态混合器前的水压≥0.07Mpa即可。在进入高浓度混凝池装置前设置静态管道混合器，水处理药剂混凝剂及助凝剂（聚合氯化铝及聚丙烯酰胺）在加药房内由加药装置内配置完成，并由计量泵送至管道混合器内，混合器通过自身结构的剪切搅拌作用，使其混合均匀，然后进入高浓度混凝池。3.5斜板（管）沉淀池的设计计算选用升流式异向流斜板沉淀池，斜板沉淀池各部分尺寸如图3-1所示。图3-1斜板沉淀池3.5.1每座沉淀池的表面积初沉沉采用2个,设表面积水力负荷q/＝4m3(m2/h),3.5.2池子的平面尺寸设沉淀池为方形池m（3-16）3.5.3池内停留时间设斜板长1m，斜板倾角为60°，斜板的高度设斜板上去水深h2=0.7m，池内停留时间（3-17）3.5.4污泥斗容积设污泥斗下部边长a1=0.8m（3-18）污泥斗的容积为（3-19）3.5.5池子总高度设沉淀池的超高h1=0.3m,斜板下缓冲层的高度h4=0.8m,池子的高度为：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+0.7+0.866+0.8+2.02=4.686(m)3.5.6斜板沉淀池水力条件复核(1)断面水力半径R(取斜板安装间距为0.12m)（3-21）(2)雷诺数Re由于υ=3mm/s=0.3cm/s，20ºC时，水的运动黏度μ=0.0101cm2/s（3-22）(3)弗罗德数Fr（3-23）斜板沉淀池的弗罗德数在10-4～10-5之间，可以满足水流的稳定性条件。3.5.7进水区斜板沉淀池进水区的水力停留时间按8min计算。过水洞以上至液面的高度为进水区的高度，进水区的宽度与沉淀池的宽度相等。进水区的容积W为W=(1015+700)/(24×60)×20=23.82m3进水区宽B=3.0m高H=2.2m，则长L=23.82/(3.0×2.2)=3.61m3.5.8集水系统集水系统采用锯齿形三角堰。采用三条集水堰，槽距为1.0m。取堰上水头：h=0.035m单堰流量：q=1.4h=0.000321m3/s（3-26）每条集水堰的流量为：Q1=400m3/d=0.00463m每条集水堰的三角堰个数n为：n=Q1/q=0.00463/0.000321=14.4，（3-27）取n=14个。校核n=14时，h=0.0354m，在0.021～0.200之间，符合要求。每个三角堰的有效面积a=0.03542=0.00125m堰口流速为：u=0.00463/(14×0.00125)=0.265m/s（3-28）取三角堰高度为0.05m，堰口下缘与出水槽水面的距离为0.07m。沿池设3条集水堰，取堰宽B=0.2m，堰内水深为0.04m，则集水堰内水流速度v为：v=0.00463/(0.2×0.04)=0.58m/s（2-29）3.6曝气池3.6.1曝气池（1）废水在曝气池内的停留时间取1.5h，其总容积为：=36.85×2.5=92.126m3（3-30式中W——曝气池的总容积，m3；Q——曝气池的废水设计流量，m3/h；t——废水在曝气池内的设计停留时间，h，一般采用1.5～2.0h。（2）废水在曝气池中的水平流速取3mm/s，则曝气池的过水断面面积AC=1.3×36.85/(3.6×3)=3.41m2（3-31式中AC——曝气池的过水断面面积，m2；Q——曝气池的设计流量，m3/h；v——废水在曝气池中的水平流速，v一般采用2～5mm/s。（3）曝气池的有效长度L为：=3.6×3×1.5=16.2m（3-32）（4）曝气池的宽取B=3m,则H==m（3-33）3.6.2鼓风机每小时曝气量：设曝气管浸水深为2m，查表可得单位池长所需空气量29（3-34）（3-35）空气干管设计干管中空气流速一般为10～15，取空气流速12，则（3-36）支管设计采用竖管曝气最不易堵塞。竖管配气和管径为，一条配气管设4对空气竖管，共8根空气竖管，竖管流速为4～5，其最大供气量为：（3-37）每根不气管上设有6根支管，每根支管的最大供气量为：（3-38）所以选用罗茨鼓风机型号如表3-2。表3-2罗茨鼓风机型号名称型号供气量功率kw备注罗茨鼓风机3L42WD50.0222一备一用3.7石英砂过滤器石英砂过滤器是在一定的压力下，使废水通过该介质的触絮凝，吸附，截留，去除杂质，从而达到过滤的目的，其内装的填料一般为：石英砂，无烟煤，颗粒多孔陶瓷，锰砂等。其过滤精度在0.005～0.01m之间，可有效去除胶体颗粒及高分子有机物。滤速：8～10m/h；水头损失1.7m；进水浊度15度；出水浊度3度；垫层厚度：200～400mm，滤层厚度：800mm；进水水压0.04Mpa反清洗强度：4～15l/s.m2；进水浊度10度；出水浊度2度；反洗进水水压≥0.15Mpa3.8中间水箱中间水箱取800，长为10m，宽为10m，高为8m。3.9活性炭过滤器活性炭过滤器主要是利用活性炭的吸附能力，去除水中残留的有机物余氯悬浮物及重金属离子等。活性炭是用含炭为主的物质（木炭木屑椰子壳核桃壳媒）作为原料，经经高温碳化和活化而制成的疏水性吸附剂，是含炭量高分子量大的有机分子吸附物。过滤速度：8～10,；进水浊度：5mg/L；工作温度：常温工作压力0.6Mpa；反洗压缩空气量：18～25；滤料层高度：1000～1200mm反洗强度：4～12；反冲洗时间4～6min。3.10反渗透机组复合膜的脱盐率高（>99%），化学稳定性好，耐生物降解，并且操作压力低；复合膜允许的PH值范围比较宽，运行时为3～10（Filmtec/Dow为2～11），清洗时为2～11（Filmtec/Dow为1～12），可使反渗透给水少加酸或不加酸，清洗膜时可在较低酸性条件下进行，清洗效果好；复合膜允许的运行温度最高为45℃（CA膜为353.10.1膜的透水率（3-39）式中——第一小时的透水率，取95%；——弟t小时的透水率；t——操作时间;m——压实密度，一般取18～25。3.10.2微孔滤膜空隙率微孔滤膜的空隙率是通过表面密度=0.8﹑=1.3，按下式计算：=（3-40）3.10.3膜污染密度指数的计算：膜污染密度指数（SDI）值是表征反渗透系统进水水质的重要指标，其计算方法如下：（3-41）式中SDI——污染密度指数,SDI3;——在30Psi给水压力下的滤膜堵塞百分率；——测试时间（min）；通常为15min，如果在15min内则75%的滤膜堵塞；——第一次取样时间；——15min后取样时间;取试样时用500ml量筒。3.10.4膜处理反应池直径取反应池为2座，有效深度为h，则每座反应池的直径D为：=m（3-42）式中V——臭氧氧化塔体积。3.10.5膜组件的有效面积及组数若膜通量F为0.1～0.2（膜孔径为450mm）,设计运行的周期为3～5周，则所需组件的有效面积为=（3-43）膜的组数个（3-44）式中：——膜组数的有效面积；——单个膜组数的有效面积,=2。3.10.6膜通量的计算处理废水884.4，需要膜的通量为1，则884.41=100（3-45）平均每1个膜组件的面积为2，需膜管数为2/个123=246884.4246=3.6；（3-46）则，需要膜的通量为3.6。为防止在清洗时膜的更换，需备有清洗膜总数的20%～50%。3.10.7清洗反渗透机组的清洗剂清洗反渗透机组的清洗剂是防止水中的无机物质在设备中沉积结垢，有机物覆盖反渗透膜，细菌在反渗透膜上滋生。清洗反渗透机组的清洗剂种类如表3-3。表3-3清洗反渗透机组的清洗剂种类构成覆盖层的物质清洗剂条件含钙结垢金属氢氧化物无机胶质柠檬酸1%～2%，用氨水调节PH为4含钙结垢EDTA1%～2%，氨水或NaOH调节pH为7有机污垢阴离子表面活性剂0.1%～1%，或NaOH调节PH为7。细菌甲醛0.1%～1%3.11水泵的选择水泵的平面布置形式直接影响机器间面积的大小，同样，也关系到养护管理的方便与否。机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组的布置应保持运行安全，装卸，维修和管理方便，管道总长度最短，街头配件最少，水头损失最小，并应考虑泵站有扩建的余地。所以泵站的选择在农药废水处理上也很重要。3.11.1吸水管路水头损失计算每根吸水管Q=360.9，选用DN600的管径，查得=1.26，i=3.30‰。喇叭口N=(1.3～1.5)d=1.3600=780,取800。（3-47）L=0.8D=0.8800=640，查得=0.1。（3-48）闸阀Dg=600,L=600，查得=0.06。（3-49）偏心减缩管选用，查得=0.20L=2（D-d）+150=2(600-300)+150=750（3-50）其中，得=3.994.0。直管部分为1.0，管道总长为（3-51）‰则沿程损失为（3-52）局部损失（3-53）吸水管路损失为：（3-54）3.11.2.出水管路水头损失计算：每根出水管Q=360.9，选用的管径，查得‰，从最不利点A为起算点，沿A﹑B﹑C﹑D线顺序计算水头损失。A-B段（1）的同心减扩管。（3-55）（2）单向止回阀。（3）闸阀。（4）局部损失为m（3-56）（3-57）B-C段（1）直管部分为2.7m。（2）90º弯头（3-58）C-D段（1）直管。（2）同心渐扩管（3-59）（3-60）（3）直管。（4）等径四通。沿程损失为（3-61）局部损失为（3-62）故压水管出水管路总损失为（3-63）则水泵所需扬程为（3-64）故选用4台型号为300TLW-540IB型无堵塞立式污水泵是合适的。3.11.3.泵座基础设计1．泵基础长度（3-65）取。2．泵基础的宽度（3-66）3．泵基础高度（3-67）取式中——混凝土基础的容重——每台水泵基础的个数，。3.11.4.泵站仪表1．泵站内应设置的控制仪表有以下几种：自灌式水泵吸水管上安装真空表。出水压力管上设置压力表。配电设备仪表有电流表，电压表，计量表。轴承润滑仪表：泵采用液体润滑轴承时，轴承内装置油位指示器。采用轴承循环润滑时，装置压力表及温度计。2.计量设备采用电磁量计，其特点是结构简单﹑工作可靠﹑电耗少﹑精度高﹑计量方便，但缺点是价格较高。3.12污泥系统设计农药废水处理过程产生的污泥来自以下四部分，具体见表3-4。表3-4农药废水污泥的性质和数量污泥种类污泥量(Kg/d)含水率(%)容重(Kg/m3)体积(m3/d)处置方法中和池污泥158.19810202.421进入污泥浓缩池浓缩隔油池污泥28098102014进入污泥浓缩池浓缩斜管沉淀污泥729810203.6进入污泥浓缩池浓缩鼓风机曝气池污泥342.0进入污泥浓缩池浓缩合计544294102022进入板框压滤机3.12.1化学污泥池化学污泥池选用重力式化学污泥池。(1)设计参数固体通量M=40kg/(m3·d)；水力负荷q=5m3/(m2·浓缩时间取T=16h；设计污泥量Q=20m3/d浓缩前污泥含水率97.5%。浓缩后污泥含水率96%。(2)表面积计算按固体通量计算化学污泥池表面积F1为：（3-68）按水力负荷计算化学污泥池表面积F2为：（3-69）因F1>F2，故选取化学污泥池表面积F为12.5m2(3)边长设计采用两座正方形化学污泥池，则每座化学污泥池的边长A为：（3-70）(4)高度污泥在池中的有效停留时间T取16h，则化学污泥池的有效高度h2为：（3-71）污泥斗下棱台边长d取0.3m，高度h4取1.4m，超高h1取0.43m，缓冲层高h3取0.5m，则化学污泥池总高度H为：H=h1+h2+h3+h4=0.43+1.07+0.5+1.4=3.4m（5）浓缩后污泥的体积污泥经浓缩后，其体积V为：（3-72）3.12.2污泥脱水设备（1）污泥泵浓缩后的污泥由污泥泵打入厢式压滤机进行脱水处理。污泥泵选用I－1B型螺杆泵两台，一用一备，其性能参数见表3-5。表3-5I－1B型螺杆泵技术性能参数表型号流量m3/h扬程m电机功率KW吸程m转速r/min进出口径mmI－1B2吋5.6803396050（2）厢式压滤机厢式压滤机的过滤面积A可用下式计算：（3-73）式中：A——压滤机过滤面积，m2；P——污泥含水率；Q——污泥量，m３/h；L——压滤机产率，一般为2～4kg/(m３·h)。本设计厢式压滤机每天运行8小时，压滤机产率取3kg/(m３·h)，则：（3-74）选用XMY25/630－UK型厢式压滤机一台。其主要性能参数见表3-11。第四章平面及高程布置4.1平面布置平面布置原则如下：（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。（2）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。（3）经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。（4）在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。（5）总图布置应考虑远近结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。（6）构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的布置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5到10米。（7）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。（8）变电站的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免厂内架空敷设。（9）污水厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾，污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。（10）如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管沟内，以利于维护和检修。（11）污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部筑物，进入下一级构筑物或事故溢流。总之，废水处理厂的平面设计，除应满足工艺设计上的要求外，还必须符合施工、运行上的要求。对于大中型处理厂，还应作多方案的比较，以便找出最佳方案。在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。依据上述原则对工艺进行平面布置，用autoCAD做图。4.2高程布置其主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。高程布置原则如下：（1）选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。（2）计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。（3）设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒退计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。（4）在作高程布置时还应注意污水流程与污逆流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。依据上述原则对工艺进行高程布置，用autoCAD做图。第五章工程概预算5.1主要处理构筑物及设备材料主要处理构筑物见表5-1，主要设备材料见表5-2。表5-1主要处理构筑物及设备外形尺寸一览表序号名称外形尺寸（m）数量1中和池10.7×8.95×412隔油沉淀池16.2×2×1.523臭氧氧化塔（光氧化塔）3114混合反应器5斜板沉淀池沉淀区2.62×2.62×4.99池前反应区1.0×3.0×4.936中间水箱1010817反渗透机组3.6212318鼓风机曝气池16.231.919石英砂过滤器31110活性炭过滤器31211清洗设备21112化学污泥池2.5×2.5×3.42表5-2主要设备材料一览表序号名称型号数量功率kw备注1提升泵KWQ65-25-15-2.222.2一用一备2污泥泵I－1B2吋23一用一备3罗茨鼓风机3L42WD222一用一备4空气压缩机Z－0.05/610.755刮泥机TQ－1型10.756厢式压滤机XMY25/630－UK137曝气器HWB－1408――8混合反应器5.2占地面积废水处理站总占地面积约1000m3，构筑物实际占地面积约为600m3，折合每立方米水占地面积为5.3总装机容量本废水处理站总装机容量为64.9KW。废水处理站的运转功率及耗电量见表5-3。表5-3运作功率及耗电量一览表设备名称型号容量KW运行台数工作时间h/d耗电量KWh/d提升泵KWQ65-25-15-2.22.212452.8污泥泵I－1B2吋31824回流泵TQL40－200(I)B312472罗茨鼓风机3L42WD22124528空气压缩机Z－0.05/60.75186刮泥机TQ－1型0.751129厢式压滤机XMY25/630－UK3113合计694.85.4劳动定员废水处理站共需人员5名，其中行政技术负责人1名，生产操作人员4名（三班运转）。5.5运行费用估算5.5.1电费(M1)工业用电以0.52元/(KW·h)计，工程日耗电694.8KWh，则：M1=(0.52×694.8)/1200=0.31元/m3(废水)5.5.2药剂费(M2)取药剂费M2=0.65元/m