某农药厂废水处理工艺设计(上)

'WORD格式可编辑目录1绪论11.1农药厂废水现状11.2农药厂废水分类及其处理方法21.3有机磷农药废水的含污情况21.4有机磷农药废水的特点21.5有机磷农药的危害22工程概况42.1项目名称42.2设计任务42.3设计依据和设计原则42.3.1设计依据42.3.2设计原则53污水处理工艺选择73.1选择依据73.2污水处理工艺比选73.2.1各工艺流程83.2.2方案比较93.2.3曝气生物滤池的缺点：113.2.4传统SBR法及CASS法113.3SBR工艺概述123.4设计方案124主要构筑物的设计与计算144.1格栅144.1.1格栅说明144.1.2设计参数144.1.3设计计算154.2细格栅16专业技术知识共享 WORD格式可编辑4.3曝气沉砂池184.3.1设计说明184.3.2设计参数184.3.3设计计算194.4SBR反应池214.4.1设计说明214.4.2设计参数224.4.2设计计算234.4.3SBR反应池运行时间与水位控制254.4.4排水口高度和排水管管径254.5过滤池264.5.1设计说明264.5.2设计参数264.5.3设计计算264.6消毒池274.6.1设计说明274.6.2设计参数274.6.3设计计算274.7中水池284.7.1设计说明284.7.2设计参数284.7.3设计计算284.7.4设备选型284.8污泥浓缩罐295投资估算及成本分析305.1投资估算内容305.2编制依据305.3各构筑物费用概算305.4运行成本估算30专业技术知识共享 WORD格式可编辑5.5项目总投资326总结33参考文献34致谢36专业技术知识共享 WORD格式可编辑1绪论1.1农药厂废水现状我国农药生产单位分布很广，大部分省、市、县都有农药生产、加工及研究单位。总的农药产量已达到五十万吨左右，农药品种近百种。排出的毒物和有害物质浓度高的废液约有二百二十万吨每年，全年总废水量约为五千万吨左右，其中有机磷农药废水占二千万吨之多。这些废水中的有机物总数约为二万四千吨，平均每天排废水，为十四万吨，如果要把这些废水完全处理，则全国应建造二百八十个日处理量为500m3的污水处理可见，农药废水处理的任务还是十分艰巨和繁重[1]。有机磷农药在与广虫草害作斗争中曾发挥了重要的作用。并且也是现在和今后一段时间内主要的农用药剂之一。有机磷农药对环境的危害包括二个方面：一是药剂应用时造成的危害；二是药剂生产时排出大务剧毒的工业“三废”，前者可以通过加强管理。开展综合防治，合理用药，控制农药残留劳，改变剂型如控制释放技术，提高使用效果等方法加以控制。后者则需通过工艺改革和三废治理的途径给予解[2]。1.2农药厂废水分类及其处理方法表1.1农药厂废水分类及处理方法专业技术知识共享 WORD格式可编辑来源分类代表品种处理方法化学农药有机农药(有机磷、有机氯、有机氟有机硫)无机农药①乐果、敌百虫②六六六③氟乐灵④氟镁锌砷酸钙、砷酸铅波尔多液催化氧化法、臭氧高级氧化技术、辐照技术SBR处理法用重量法和滴定法物理处理法、化学处理法、生物农药微生物农药农用抗生素和活体微生物农药生物处理法植物农药印楝素原药1.5%除虫菊素水乳剂1.3有机磷农药废水的含污情况农药废水中的BOD5和COD一般都超过几万PPm有机氯农药废水以含有机氯为主。还含有氯、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，不易降解，期沉积在土壤和水体中，集于动物和植物体内，危害人类。有机磷农药废水的BOD5和COD都可达一万PPm左右[3]。1.4有机磷农药废水的特点有机磷农药废水的共同特点是COD值高、毒性大、可生化处理性差[4]。某农药厂排出的废水。主要来自久效磷、亚磷酸三甲酯、双乙烯酮等车间。混合废水的COD高，BOD5/COD小于0.1，不能直接生化，故必须先进行预处理，降低废水的毒性和提高废水的BOD5/COD值[5]。1.5有机磷农药的危害有机磷农药是当今农药中的主要类别，因其对于防治农业虫害具有经济、高效、方便等特点，一直在国内外大量生产和广泛使用。农药施用后会不断从施药区向四周扩散，进入土壤、水、空气和植物等系统，对水环境、土壤环境、大气环境、植物造成污染，同时通过食物链的富集，会引发食品安全问题，而且成为制约我国农产品出口的一个瓶颈。有机磷农药对生物体内胆碱酯酶有抑制作用，使其失去分解乙酰胆碱的能力，造成乙酰胆碱积累，引起神经功能紊乱，从而导致肌体的损害，如痉挛、瘫痪，严重者可死亡[6]。专业技术知识共享 WORD格式可编辑2工程概况2.1项目名称敌百虫农药厂含磷废水处理工艺设计2.2设计任务（1）某农药厂含磷废水处理工艺选择及各工艺单元的设计，包括废水处理量的确定、中水用水量的确定、工艺流程确定、各单体构筑物的工艺设计。要求绘制部分主要构筑物的工艺施工图。专业技术知识共享 WORD格式可编辑（2）废水泵站的工艺设计。包括选泵、泵站工艺设计计算和泵站工艺图的绘制。（3）某农药厂有机磷废水处理的平面布置，包括废水处理构筑物和辅助构筑物的平面布置及工艺平面图绘制。（4）某农药厂有机磷废水竖向布置及高程计算。（5）工程投资及处理成本计算。2.3设计依据和设计原则2.3.1设计依据（一）法律法规1)《中华人民共和国环境保护法》(1989年)2)《中华人民共和国水污染防治法》(1996年)3)《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（2000年3月)4)《建设项目环境保护管理办法》（1986年3月）（二）主要规范1)《建筑中水设计规范》（GB50336—2002）2)《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）3)《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；（三）主要标准1)《污水综合排放标准》（GB8978-1996）2)《地表水环境质量标准》（GHZB1-1999）3)《生活杂用水水质标准》（cj25.1—89）4)《城市污水处理工程项目建设标准》（建标[1994]574号）5)《给水排水制图标准》（GBJ106-87）（四）设计手册1)《给水排水设计手册》，建工版，2000年或1985年版2)《给水排水快速设计手册》，建工版，1996年3)《环境工程手册》（水污染防治卷），高教版，19964)《建设项目经济评价方法与参数》国家计委、建设部，19935)《投资项目经济评估指南》中咨公司编，经济出版社，19986)《全国统一建筑工程预算工程量计算规则》建设部，计划出版社，1995专业技术知识共享 WORD格式可编辑1)《环境工程专业毕业设计指南》，张林生，水利水电出版社，20022)《给水排水工程专业毕业设计指南》，李亚峰等，化工出版社，2003（五）其他1)孙慧修、张自杰等，《排水工程》（上、下册，第四版），建工版2)郑兴灿等，《污水除磷脱氮技术》，建工版，19983)姜乃昌，《水泵及水泵站》（第四版），建工版4)《中水处理与回用技术问答》（化学工业出版社）5)《中水工程实例及评析》（中国建筑工业出版社）2.3.2设计原则1)严格遵守国家及地方的环保法规，认真执行有关的技术规范。对该建筑中水进行综合治理，力求获得最大的环境效益、社会效益和经济效益；2)充分考虑建筑物内的实际情况和客观条件，全面规划、合理布局、整体协调，使工程的设计、运行管理都达到预期目标；3)废水处理流程要简单、可靠、先进、能耗低、投资少，占地面积小。积极慎重采用新技术、新材料、新设备，在保证出水达标的情况下，尽量减少工程投资与运行费用；4)要充分考虑气候条件，采用安全可靠的工艺路线和设计参数，确保中水处理的达标和投资的安全性；5)采用目前国内成熟先进技术，尽量力求建造简单、降低工程投资、缩短施工周期、降低运行费用、便于运行管理；6)选用质量可靠的自动化仪表，以提高工程的自动化水平，使运行管理简单、方便，尽量减少操作人员，并保证处理效果；7)中水处理设施不影响周围景观，合理布局，一次性设计、施工完善，布局及色调上与营区整体环境保持协调统一；8)建筑构筑物质量等级要求较高，严格施工，严格要求，力创优质工程；9)设计出水水质达到（GB/T18920-2002）《城市污水再生利用城市杂用水水质》。专业技术知识共享 WORD格式可编辑3污水处理工艺选择3.1选择依据污水处理级别的确定选择污水处理工艺流程时首先应按受纳水体的性质确定出水水质要求,并依此确定处理级别,排水应达到国家排放标准(GB8978-1996)。设市城市和重点流域及水资源保护区的建制镇必须建设二级污水处理设施;受纳水体为封闭或半封闭水体时,为防治富营养化,城市污水应进行二级强化处理,增强除磷脱氮的效果;非重点流域和非水源保护区的建制镇,根据当地的经济条件和水污染控制要求,可先行一级强化处理,分期实现二级处理。工艺流程选择应考虑的技术因素处理规模,进水水质特性,重点考虑有机物负荷氮磷含量,出水水质要求,重点考虑对氮磷的要求以及回用要求,各种污染物的去除率;工程选择应考虑的技术经济因素、批准的占地面积、征地价格、基建投资、运行成本、自动化水平、操作难易程度、当地运行管理能力。专业技术知识共享 WORD格式可编辑3.2污水处理工艺比选目前，农药厂废水处理工艺众多，主要有：普通活性污泥法（采用推流式曝气池，只能去除BOD和SS），氧化沟系列（比较常用的有P型、C型、O型、IOD型等），SBR系列（传统SBR、ICEAS、CASS、MSBR等），UNITANK，AB法，A/O法（厌/好或缺/好，只好单独除P或脱N），A2/O法（厌/缺/好），自然净化法，生物膜法等。农药厂废水处理技术发展已近百年，大都采用的是以活性污泥为主体的工艺。近20－30年人们注意到了提高出水水质标准，开发出大量考虑C、N、P同时去除的工艺，而且已经付诸工程实践。这里主要介绍SBR、CASS、曝气生物滤池。3.2.1各工艺流程(1)SBR工艺进口污水预处理配水井SBR池鼓风机污泥浓缩水出水泥饼外送上清液回流(2)CASS工艺专业技术知识共享 WORD格式可编辑格栅集水池提升泵沉砂池CASS池曝气池消毒池污泥浓缩污泥干化污泥外送(3)曝气生物滤池工艺预处理初沉曝气生物滤池出水槽污泥浓缩脱水反冲洗水反冲洗排水槽3.2.2方案比较专业技术知识共享 WORD格式可编辑如上图所示有3种不同的处理工艺，各工艺在处理污水中各具有一定的优势，其中有相同点，也有不同点，为了选择一个适合该污水处理的最佳工艺方案，故要对这三种工艺进行比较，选择一个处理工艺成熟、可靠、流程简单、所需设备及管道少，能够适应水质、水量变化较大的冲击；占地面积少、操作简单，运行费用低；处理工艺产生的污泥量少的工艺。操作简单，运行费用低；处理工艺产生的污泥量少的工艺。表3.1三种工艺比较表专业技术知识共享 WORD格式可编辑项目传统SBRCASS曝气生物滤池土建工程无须二沉池，池深一般在5m左右，较传统活性污泥法省，无须调节池，可不设初沉池。同传统SBR法，但增加了预反应区主反应池土建量最小，但须增加调节池以及反冲洗设备，且初沉池不能省略。机电设备及仪表设备闲置率高，仪表较传统活性污泥法多。基本同传统SBR法，增加了污泥回流泵。设备量比前两者大，增加了反冲洗设备。曝气设备水下曝气机及鼓风机均可，采用水下曝气机可不设鼓风机房，也可避免曝气管堵塞。同传统SBR只能使用鼓风机，须建鼓风机房，噪音较大，且曝气管容易堵塞。药剂量较低较低基本上不用较两者高，主要用于预处理。电耗较传统活性污泥法低。较传统活性污泥法低。最小总运行成本较传统活性污泥法低。较传统活性污泥法低。比前两者低有无污泥膨胀容易产生。没有，污泥沉降性最好。没有。冲击负荷的影响池容决定的承受冲击负荷的能力，较强。同传统SBR法。可承受日常的冲击负荷。无论何种规模的处理厂，在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，同时还要降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小，对于小区污水处理工艺的设计，噪音和除臭的要求也是一个决定性的因素，噪音太大的处理工艺不能作为小区污水处理的工艺。要做到满足以上各个要求，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。专业技术知识共享 WORD格式可编辑3.2.3曝气生物滤池的缺点：（1）曝气生物处理过的水能达到国家排放标准，造价也最低，但由于其噪音太大无法满足居住小区对噪音极为苛刻的要求；（2）曝气生物滤池产泥量太大，并且稳定性不好；（3）曝气生物滤池曝气管极易堵塞且维修困难；（4）曝气生物滤池为保证出水效果，须增加调节池，和反冲洗设备，增加了管理难度3.2.4传统SBR法及CASS法传统SBR法及CASS法虽然造价比曝气生物滤池要高，但能很好地克服曝气生物滤池的上述缺点，并且出水水质也较好，运行管理也较简单。所以对于小型城市污水厂，传统SBR法及CASS法为首先考虑的工艺方案。这两种工艺都具有以下优点：（1）都属完全混合型，具有较高的耐冲击负荷的能力；　　（2）一般不设初沉池，工艺简化，节省占地；　　（3）一般采用低负荷延时曝气方式运行，处理效果好，污泥好氧稳定，同时可减少污泥产量，不易发生污泥膨胀。（如果污泥出路可靠，也可适当提高负荷）；（4）可采用水下曝气机降低噪音满足居住小区对噪音极为苛刻的要求；（5）除臭方面可采用加盖的方法来臭味外泄，可将臭气收集起来集中处理。（6）SBR池池深也不受限制，必要时可适当加深；（7）可采用水下曝气机来取代鼓风机对反应池供气，可有效防止曝气管堵塞，降低维修和管理难度。尽管二者都有生物滤池无可拟的优点，对于CASS工艺来说，SBR工艺还具有以下特点：1)SBR工艺集曝气、沉淀于一池，不需设置初沉池、二沉池及污泥回流设备，大大地减少了水处理构筑物，因此，占地面积少，基建费用低。2)SBR工艺由于无需混合液回流，明显降低了动力消耗，因此，运转费用低。3)SBR工艺自动化程度高，可以全面实现集中显示、集中控制，自动化操作，管理人员少，劳动强度低。4)SBR工艺可通过改变时间顺序，非常灵活地进行多种工艺组合，从而适用于不同的水质变化，这是SBR污水处理工艺不可比拟的优点。专业技术知识共享 WORD格式可编辑1)SBR工艺产生的污泥量比普通活性污泥法少。而且污泥沉降性能好，易于污泥脱水处理，因此，剩余污泥处理简单，成本低廉。2)SBR耐有机冲击负荷和水力冲击负荷能力强，易于操作管理。3)SBR反应器不易发生污泥膨胀，易于操作控制综上所述，SBR工艺占地面积小，运行方便，噪声低，有一定的生物除磷和脱氮效果，在进水污染物浓度很低的情况下，可有效防止污泥膨胀，而且污泥量小，污泥相对稳定。因此，当处理污水量小时，SBR工艺成为污水处理的最佳方案。故本设计选用SBR工艺。3.3SBR工艺概述SBR(sequencingbatchreactor)是一种利用微生物在反应器中按照一定的时间顺序间歇操作的污水处理技术。这种技术集曝气、沉淀于一池，而不需要设置二沉池及污泥回流设备，也无需初沉池。在该系统中，反应池在一定时间间隔内充满污水，以间歇曝气方式运行，用于再次与原水混合处理污水，这样依次反复运行，则构成了序批式处理工艺，即SBR处理工艺。SBR工艺过程极为简单，一个SBR反应池可取代A/O工艺中的厌氧、反应池、曝气池、二沉池、污泥回流泵房（包括污泥泵）、内回流泵房（包括污泥泵）。在一个SBR池内依靠需要进行污泥回流或混合液回流，这就是SBR法处理污水极为简单的原因。3.4设计方案该农药厂出水以农药生产所产生的工业废水为主，出水水质要经处理后的废水达到《污水综合排放标准》(GB8978．96)--级标准。其废水主要水质指标：CODcr为11200mg／L，色度为300倍，磷含量约为500mg／L，主要以含磷类为主。根据进出水水质要求，SBR具体工艺流程为：污水经格栅去除粗大悬浮物后，进入曝气沉砂池，除去污水中的泥沙，之后进入SBR反应池，去除有机物后，到达过滤池，进一步除去细微杂质，在消毒池消毒后进入中水池，储存及回用。其工艺流程图如图3.4所示：专业技术知识共享 WORD格式可编辑格栅沉砂池SBR池过滤池消毒池中水池污泥浓缩罐曝气池反冲洗设备图3.4工艺流程图4主要构筑物的设计与计算4.1格栅4.1.1格栅说明考虑到实际使用时废水回用水量比较集中，以及本工程的远期发展，则本工程中废水处理量按最不利情况计算，取单个周期处理水量为400m3/d。专业技术知识共享 WORD格式可编辑根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）：1)格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：（1）粗格栅：机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm；（2）细格栅：宜为1.5～10mm；（3）水泵前，应根据水泵要求确定。2)污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s。机械清除格栅的安装角度宜为。人工清除格栅的安装角度宜为。3)格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于1.5m；链动刮板除污机或回转式固液分离机应大于1.0m。4)格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。5)格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。6)粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。7)格栅除污机、输送机和压榨脱水机的进出料口宜采用密封形式，根据周围环境情况，可设置除臭处理装置。8)格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置。9)在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3)，一般应采用机械清渣。4.1.2设计参数(1)变化系数:平均日流量：=2000=0.0231(m3/s)（2）最大日流量：=1.240.0231=0.0286(m3/s)（3）设过栅流速：=0.8m/s(取0.6-1.0m/s)（4）通过格栅的水头损失：(取0.08-0.25m)（5）栅前水深：h=0.4(取0.3-0.5m)（6）格栅安装倾角：(取-)（7）机械清渣设备：采用链条式格栅除污机专业技术知识共享 WORD格式可编辑4.1.3设计计算（1）中格栅（3个）格栅间隙数(个)(4-1)Qmax——最大废水设计流量m3/s——格栅安装倾角取h——栅前水深0.4mb——栅条间隙宽度取30mm——过栅流速m/s验算平均水量流速=0.80m/s符合(0.65-1.0)（2）栅渠尺寸B2=s(n-1)+nb=0.02(21-1)+0.0321=1.03(m)(4-2)圆整取B2=1.5ms——栅条宽度取0.02mB2——格栅宽度m(m)(4-3)B1——进水渠宽m栅前渐扩部分：(m)(4-4)——渐宽部分的展开角，一般采用栅后渐缩段L2=0.5L1=0.535(m)(4-5)栅条总长度L=L1+0.5++1.0+L2=1.07+0.5++1.0+0.535=3.51(m)(4-6)——栅前渠道超高，采用0.3m（3）水通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面专业技术知识共享 WORD格式可编辑=2.42k=3(4-7)(4-8)（4）栅渣量（总）W===1.44(m3/d)(4-9)W1取0.03,宜采用机械清渣。选用NC—400型机械格栅三台。设备宽度400mm,有效栅宽250mm，有效栅隙30mm，运动速度3m/min,水流速度≤1m/s,安装角度，电机功率0.25kw,支座长度960mm，格栅槽深度500mm,格栅地面高度360mm；4.2细格栅（1）格栅间隙数=4（个）（4-10）其中b取5mm取0.9m/sh取0.4m反带验算得=1.0m/s符合(0.6-1.0m/s)（2）栅渠尺寸B2=s(n-1)+nb=0.01(4-1)+0.0054=0.05(m)（4-11）圆整1.0m栅条宽度s取0.01m专业技术知识共享 WORD格式可编辑进水渠宽B1===0.35(m)栅前渐扩段L1==0.606(m)取栅后渐缩段L2=0.5L1=0.303m栅条总长度=2.87(m)（4-12）（3）水通过格栅的水头损失设栅条断面为圆形断面=1.83=0.50m（4-13）（4）每日栅渣量W：在b=5mm情况下，设栅渣量为0.05m3/103m3污水>0.2(m3/d)采用机械清渣。选用NC—300型机械格栅三台。设备宽度300mm,有效栅宽200mm，有效栅隙5mm，运动速度3m/min,水流速度≤1m/s,安装角度，电机功率0.18kw,支座长度960mm，格栅槽深度500mm,格栅地面高度360mm；生产厂：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。专业技术知识共享 WORD格式可编辑4.3曝气沉砂池4.3.1设计说明沉砂池有4种：平流式、竖流式、曝气式、钟式和多尔式。普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池（见图4.1）可以克服这一缺点。图4.1曝气沉砂池4.3.2设计参数（1）旋流速度应保持：0.25-0.3m/s（2）水平流速为0.06-0.12m/s（3）最大流量时停留时间为1-3min（4）有效水深应为2-3m，宽深比一般采用1-2（5）长宽比可达5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板（6）1m3污水的曝气量为0.2m3空气（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6-0.9m,送气管应设置调节气量的闸门（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板（9）池子的进口和出口布置应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板（10）池内应考虑设消泡装置专业技术知识共享 WORD格式可编辑4.3.3设计计算（1）池子总有效容积（V）设t=2min，则(m3)(4-14)（2）水流断面积（A）设=0.1m/s（水平流速），则A===0.286()(4-15)（3）池总宽度（B）设（设计有效水深），则B===0.114(m)(4-16)（4）每格池子宽度（b）设n=2格，则=(m)(4-17)（5）池长（L）L===12(m)(4-18)（6）每小时所需空气量(q)设d=0.2（1污水所需空气量），则=0.20.2863600=20.592()(4-19)（7）沉砂室所需容积（V）设T=2d（清除沉砂的间隔时间），则V==(m3)(4-20)式中，X——城市污水沉砂量[(污水)]取30——生活污水流量总变化系数专业技术知识共享 WORD格式可编辑（8）每个沉砂斗容积（）设每一分格有2个沉砂斗，则==1.5()(4-21)（9）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽=0.5m，斗壁与水平面的倾角为斗高=0.35m，沉砂斗上口宽：+=+0.5=1.0(m)(4-22)最终沉砂斗容积：===0.2()(4-23)（10）沉砂室高度()采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，则，=+0.062.65=0.35+0.159=0.5(m)(4-24)（11）池总高度(H)设超高=0.3m,则H=++=0.3+2.5+0.5=3.3(m)(4-25)专业技术知识共享'