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1目 錄
1 前言…………………………………………………………………………………………1
1.1我國(guó)農(nóng)藥廢水處理現(xiàn)狀與發(fā)展前景……………………………………………………1
1.2 設(shè)計(jì)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(jì)原則：………………………………………………………………………………3
1.6設(shè)計(jì)構(gòu)筑物………………………………………………………………………………3
1.7設(shè)計(jì)方案的選擇、原理與特點(diǎn)……………………………………………………………3
2 唑磷廢水處理工藝設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)………………………………………………………………………………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(jì)……………………………………………………………………………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(jì)……………………………………………………………………………19
2.6.3曝氣系統(tǒng)……………………………………………………………………………19
2.6.4進(jìn)水系統(tǒng)……………………………………………………………………………20
2.6.5反沖水設(shè)計(jì)……………………………………………………………………………20
2.7儲(chǔ)水池 …………………………………………………………………………………21
2.7.1尺寸確定 ……………………………………………………………………………21
2.7.2注意事項(xiàng)及汲水泵選擇……………………………………………………………22
2.8生化反應(yīng)器…………………………………………………………………………22
2.8.1特點(diǎn)………………………………………………………………………………22
2.8.2、設(shè)計(jì)進(jìn)水的水質(zhì)水量……………………………………………………………22
2.8.3反應(yīng)池運(yùn)行周期各工序時(shí)間計(jì)算……………………………………………………23
2.8.4反應(yīng)池容積計(jì)算………………………………………………………………………24
2.8.5曝氣量計(jì)算……………………………………………………………………………25
2.8.6剩余污泥排放…………………………………………………………………………25
2.8.7潷水器…………………………………………………………………………………26
2.8.8自動(dòng)控制系統(tǒng)…………………………………………………………………………26
2.8.9設(shè)備選型………………………………………………………………………………26
2.9儲(chǔ)泥池 …………………………………………………………………………………26
2.10板框壓濾機(jī)……………………………………………………………………………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(jì)及社會(huì)效益說明……………………………………………………………………30
參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………31
致謝…………………………………………………………………………………………32
前言
1.1我國(guó)農(nóng)藥廢水處理現(xiàn)狀與發(fā)展前景
我國(guó)是農(nóng)藥生產(chǎn)大國(guó)，目前產(chǎn)量近40萬噸，我國(guó)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(guó)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(huì)造成環(huán)境污染。農(nóng)藥廢水不加處理，一旦排入水體，勢(shì)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(jìn)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(jìn)入水體，嚴(yán)重危害人體健康。
農(nóng)藥廢水的主要特點(diǎn)包括:1.排放量大，污染物濃度高。1986年化工部對(duì)全國(guó)53家農(nóng)藥生產(chǎn)廠進(jìn)行的化工污染源調(diào)查結(jié)果顯示:COD排放量達(dá)30436t/d，居全國(guó)化工各行業(yè)第五位，硫化物排放量為304. 2t/d，居全國(guó)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(dòng)，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(jī)硫磷化合物，生物降解性極差。3.有惡臭，對(duì)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(dòng)大。5.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(duì)敵敵畏、甲基1605廢水剖析鑒定出的9種有機(jī)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(diǎn)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(jī)磷農(nóng)藥廢水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀：有機(jī)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(huì)關(guān)注的重點(diǎn)。國(guó)外從20世紀(jì)40年代開始對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥生產(chǎn)廢水處理進(jìn)行了大量的研究工作，當(dāng)前國(guó)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(guó)在20世紀(jì)60年代至90年代，對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理技術(shù)進(jìn)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(duì)531個(gè)農(nóng)藥廠進(jìn)行的環(huán)保調(diào)查，生化處理占廢水總量的1/4.當(dāng)前，對(duì)有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理技術(shù)的研究，主要集中在以下兩個(gè)方面:有機(jī)磷農(nóng)藥生物降解的研究;有機(jī)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(jī)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(dòng)力效率不高。2.現(xiàn)有的活性污泥法進(jìn)水濃度均較低，需對(duì)高濃度廢水進(jìn)行大量稀釋，一方面浪費(fèi)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(jī)磷和磷酸鹽排放濃度普遍超高，極易對(duì)地表水體造成富營(yíng)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(gè)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(shí)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(shí)際工程中。
有機(jī)磷農(nóng)藥廢水處理的發(fā)展方向：1.有機(jī)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(jī)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(jī)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(qiáng)對(duì)難生物降解有機(jī)物的研究，提高難降解有機(jī)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(shí)際工程。4.加強(qiáng)處理高濃度有機(jī)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(fèi)。5.對(duì)現(xiàn)有處理工藝進(jìn)行技術(shù)改造或引進(jìn)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(jī)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(jī)磷農(nóng)藥的一種，是20世紀(jì)70年代德國(guó)Hoechst公司開發(fā)的一種高效、中毒、廣譜有機(jī)磷殺蟲殺螨劑，其生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有機(jī)磷廢水對(duì)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(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，必須對(duì)其進(jìn)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(diǎn),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(jìn)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(shí)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、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(diǎn)。目前直接針對(duì)三唑磷廢水處理的研究不是太多，已見報(bào)道的更少[4]。
本設(shè)計(jì)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(jī)磷廢水處理方法，各取所長(zhǎng)，避其所短，設(shè)計(jì)出一套廉價(jià)實(shí)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(shí)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(duì)于目前國(guó)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(jì)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(jì)背景，以小試研究報(bào)告提供的數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)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(jī)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(jì)處理量為18×(1+10%+20%)=23.4t/d，考慮到廢水處理是連續(xù)運(yùn)行的，三唑磷農(nóng)藥廢水的設(shè)計(jì)處理量即為1.0m3/h。
設(shè)計(jì)原水水質(zhì)見表1。
表1 設(shè)計(jì)廢水水質(zhì)水量
項(xiàng)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(duì)COD處理率30％左右，再經(jīng)催化氧化處理后，該單元對(duì)COD的處理率為75%左右，總的處理率達(dá)到93.8%；最后進(jìn)行生化處理，出水達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8987-1996）一級(jí)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(jì)原則：
A：保證處理效果。使之達(dá)到或優(yōu)于排放標(biāo)準(zhǔn)要求，
B：:保證處理系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。對(duì)自動(dòng)化的要求不宜過高。
C：盡量減少基建費(fèi)用及日常運(yùn)行開支。
中和池
1.6設(shè)計(jì)構(gòu)筑物
二氧化氯廢液 氫氧化鈉溶液 聚合硫酸鋁
清水池
調(diào)節(jié)池
儲(chǔ)水池
SBR生化反應(yīng)器
催化氧化塔
板框壓濾機(jī)
中間池
斜管沉淀池
混凝池
廢水
污泥
儲(chǔ)泥池
泥餅外運(yùn)
壓力過濾器
濾液池
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(jì)方案的選擇、原理與特點(diǎn)
從以上當(dāng)前有機(jī)磷廢水及三唑磷廢水見報(bào)道的資料來看，各種方法都有自己獨(dú)到的優(yōu)勢(shì)，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(jì)的污水水質(zhì)，大致設(shè)計(jì)思路為：根據(jù)設(shè)計(jì)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(dú)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(shí)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(qiáng)氧化性對(duì)廢水進(jìn)行預(yù)處理；預(yù)處理之后的廢水依然為強(qiáng)酸性，為使混凝劑產(chǎn)生作用，用氫氧化鈉溶液對(duì)其進(jìn)行中和調(diào)節(jié)，之后加混凝劑，混凝之后進(jìn)入斜管沉淀池進(jìn)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(shí)對(duì)其進(jìn)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(duì)廢液進(jìn)行生化處理，采用SBR法比較適合，因?yàn)槠涮赜械膮捬跖c好氧兼有的反應(yīng)對(duì)廢水中N、P的去除尤為適合。
2 唑磷廢水處理工藝設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1調(diào)節(jié)池
2.1.1調(diào)節(jié)池作用
所有進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)的廢水，其水量和水質(zhì)隨時(shí)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(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)，微生物對(duì)廢水中有毒物質(zhì)非常敏感，超過所能接受的濃度，微生物的代謝作用就會(huì)受到抑制，甚至?xí)斐晌⑸锏乃劳?，即使是短時(shí)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(dòng)對(duì)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(bǔ)缺，使后續(xù)處理構(gòu)筑物在運(yùn)行期間內(nèi)能夠得到均衡的進(jìn)水量和穩(wěn)定的水質(zhì)，并達(dá)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(jìn)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(dá)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(jìn)入處理裝置的水量達(dá)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(duì)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(shí)的廢水與濃度低時(shí)廢水相混合，使流入處理裝置的廢水濃度不超過某一個(gè)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(shí)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(jì)
（1）池體尺寸
對(duì)于本設(shè)計(jì)的實(shí)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(gè)方面：酸性廢水、堿性廢水、返回壓濾液。
設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)時(shí)間為8個(gè)小時(shí)，生產(chǎn)排出廢液體積為：
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：
設(shè)計(jì)池體為矩形，底面尺寸為：
則池高為：
取池體超高0.3m
則總的調(diào)節(jié)池尺寸為：
整個(gè)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(shí)池壁厚為20，池底厚為40 。兩股生產(chǎn)廢水采用暗溝形式進(jìn)入調(diào)節(jié)池，從生產(chǎn)廢水排出口向調(diào)節(jié)池流動(dòng)過程中即開始混合。
（2）預(yù)氧化設(shè)計(jì)
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(huì)產(chǎn)生一定量的廢液，廢液量大約二氧化氯，廢液的成分主要是二氧化氯、臭氧、氯氣、過氧化氫等，因此廢液具有較高的酸性及較強(qiáng)的氧化性。如若直接排放勢(shì)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(qiáng)的氧化性，因此將其回流到整個(gè)處理工藝之前的調(diào)節(jié)池，對(duì)調(diào)節(jié)池內(nèi)廢水進(jìn)行預(yù)氧化，農(nóng)藥中容易斷裂的化合鍵即被氧化斷裂，對(duì)COD的降低有一定的貢獻(xiàn)，大約能夠減少10％，減輕了后續(xù)處理的負(fù)荷，同時(shí)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(duì)催化氧化塔的正常運(yùn)行也大有裨益。
（3）曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)
直接在調(diào)節(jié)池進(jìn)行預(yù)氧化，會(huì)有一定的沉淀物生成，但對(duì)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(jìn)行處理。同時(shí)二氧化氯廢液需要與生產(chǎn)廢水進(jìn)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
采用II型曝氣頭：按照每個(gè)曝氣頭的曝氣能力
則需曝氣頭個(gè)數(shù)為個(gè)，即4個(gè)
若按照每個(gè)曝氣頭的服務(wù)面積0.75計(jì)算，則需曝氣頭個(gè)數(shù)為個(gè)。綜合考慮，需要安裝8個(gè)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(jì)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(shí)，最靠近汲水管口的兩個(gè)曝氣頭朝下安裝，以激起沉積物。調(diào)節(jié)池出口設(shè)測(cè)流裝置，以監(jiān)測(cè)調(diào)節(jié)的流量。
圖2 調(diào)節(jié)池剖面圖
圖3 調(diào)節(jié)池曝氣頭排布設(shè)計(jì)
選用曝氣頭相關(guān)參數(shù)如表3所示。
表3 II型曝氣頭參數(shù) [7]
型號(hào)
尺寸
服務(wù)面積
阻力損失
通氣量
II
0.75
100～150
0.3
16～24
調(diào)節(jié)污水提升泵選用型號(hào)為氣動(dòng)隔膜泵，其相關(guān)參數(shù)如表4所示：
表4 氣動(dòng)隔膜泵參數(shù)
型號(hào)
流量
揚(yáng)程
吸程
最大允許通過粒徑
功率
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(shí)工作一次，泵水0.5。擬選用水泵型號(hào)為型。
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(qiáng)酸性，為使混凝取得較好的效果，必須對(duì)廢水的酸堿性進(jìn)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(shí)混凝效果最好，因此選用堿性藥劑對(duì)廢水pH進(jìn)行調(diào)節(jié)，本設(shè)計(jì)選用氫氧化鈉作為中和藥劑，因?yàn)闅溲趸c具有組成均勻、雜質(zhì)少、易于投加、易于貯藏和運(yùn)輸、在水中溶解度高、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，雖然價(jià)格比較昂貴，相對(duì)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(gè)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(jì)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：
pH＝－
現(xiàn)預(yù)將pH調(diào)至8，則需加藥劑量為：
（設(shè)計(jì)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：
NaOH在水中的溶解度為300g/l，因此添加藥劑時(shí)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：
（算式中分母1.3為乳劑密度/約數(shù)）
實(shí)際購(gòu)買藥品純度為98％左右，因此溶藥時(shí)要比計(jì)算數(shù)值酌情添加。添加量由實(shí)際所購(gòu)買的氫氧化鈉的純度及廢水的變化量而定。
設(shè)計(jì)溶藥箱尺寸
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(jì)控制。
（2）中和池計(jì)算
機(jī)械混合是在混合池內(nèi)安裝機(jī)械攪拌裝置，用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)攪拌器，使水和藥劑混合，構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械混合池可以在要求的混合時(shí)間內(nèi)達(dá)到需要的混合強(qiáng)度，滿足混合要求。機(jī)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(diǎn)是維護(hù)管理較復(fù)雜，消耗動(dòng)能。機(jī)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(jiǎn)單，加工制造容易，只是效能較低，比較適合于較小的混合池。
①池體計(jì)算
以NaOH調(diào)節(jié)酸堿性，采用機(jī)械攪拌混合的方式
中和時(shí)間設(shè)為一個(gè)小時(shí)
中和池有效容積：
為提高漿板攪拌效率，中和池采用圓形。
直徑
則池深為：
若取超高
則中和池總高為：
②攪拌器計(jì)算
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
其上下緣均取0.2米
則擋板長(zhǎng)度為
由于H：D＝1.27：1>1.2，故攪拌器設(shè)兩層，即，
攪拌器層間距取0.4
攪拌器直徑
攪拌器距池底高度取
攪拌器葉面數(shù)＝2
攪拌器寬度
攪拌器外緣線速度采用
則攪拌器軸速：
攪拌器旋轉(zhuǎn)角速度：
計(jì)算軸功率：
上式中：
—— 水的相對(duì)密度，；
—— 攪拌器半徑；
—— 重力加速度，；
—— 阻力系數(shù)，0.2～0.5；
需要軸功率：
上式中：
——水的動(dòng)力黏度，；
——設(shè)計(jì)速度梯度 ，一般采用500～1000；
，滿足要求，可以使用該種攪拌器
傳動(dòng)效率取，則電動(dòng)機(jī)功率
2.2.2、混合池
（1）池體計(jì)算
混合池同樣采用機(jī)械攪拌的混合方式混合時(shí)間采用60秒。
以聚合硫酸鋁作混凝劑，采用機(jī)械攪拌混合的方式，混合池有效容積
為提高漿板攪拌效率，混合池采用圓形。
直徑
則池深為：
取超高0.26米
則混合池總高為：
（2）攪拌器計(jì)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
其上下緣均取0.05米
則擋板長(zhǎng)度為：
由于H：D＝0.34：0.25＝1.36>1.2，故攪拌器設(shè)兩層，即，
攪拌器層間距取0.12
攪拌器直徑
攪拌器距池底高度取
攪拌器葉面數(shù)＝2
攪拌器寬度
攪拌器外緣線速度采用
則攪拌器軸速：
攪拌器旋轉(zhuǎn)角速度：
計(jì)算軸功率：
上式中：
—— 水的相對(duì)密度，；
—— 攪拌器半徑；
—— 重力加速度，；
—— 阻力系數(shù)，0.2～0.5；
需要軸功率：
上式中：
——水的動(dòng)力黏度，；
——設(shè)計(jì)速度梯度 ，一般采用500～1000；
，滿足要求，可以使用該種攪拌器
傳動(dòng)效率取
則電動(dòng)機(jī)功率：
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(jìn)行凝聚，停留時(shí)間設(shè)為20分鐘，根據(jù)處理速率，20分鐘的水量為：
設(shè)計(jì)凝聚池尺寸為：
池子體積為
2.2.4加藥槽
混凝劑選用聚合硫酸鋁，根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)確定用量，用量極少，一般按照干污泥重量的0.5％計(jì)算。
假設(shè)廢水處理時(shí)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：
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(jì)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(jìn)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(jì)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(huì)影響沉淀池的沉淀效率，如斜管傾角、斜管長(zhǎng)度、管徑、進(jìn)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(jìn)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(shí)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(yùn)行，因此，傾角的確定也要根據(jù)水質(zhì)情況來分析?？傊?，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(jì)采用流速為0.15[8]。
各設(shè)計(jì)部分設(shè)計(jì)[7]：
（1）清水區(qū)
主要參數(shù)：水力停留時(shí)間
出水量
斜管材料選用塑料化熱壓六邊形蜂窩管
壁厚
邊距。
安裝傾角60°
選用管長(zhǎng)為固定值1.0
則沉淀池的清水區(qū)面積：
其中斜管結(jié)構(gòu)占用面積按3%計(jì)算
則實(shí)際清水區(qū)需要面積：
清水區(qū)采用方形結(jié)構(gòu)，則其邊長(zhǎng)為：
實(shí)際選用尺寸大小為。
（2）斜管長(zhǎng)校核
設(shè)上升流速
斜管內(nèi)水流速度為
顆粒物沉降速度
則管長(zhǎng)L為：
考慮到管端紊流，污泥等因素，過渡區(qū)采用250，因此斜管長(zhǎng)為1000足以滿足要求。
（3）沉淀池高度
清水區(qū)高度0.5
布水區(qū)高0.15
斜管高
排泥區(qū)高度0.87
過渡區(qū)高
斜管沉淀池總高：
為排泥方便，錐形污泥斗與地面距離采用，即斜管沉淀池整體抬高0.11，沉淀池最上端與地面相對(duì)高度為2.8。選用DN100的鑄鐵管道直接排入儲(chǔ)泥池或由人工用推車送入儲(chǔ)泥池。
（4）布水區(qū)
以穿孔花墻進(jìn)水，控制流速0.05
則進(jìn)水總面積：
，
為防止生成礬花破碎，必須保證進(jìn)水口徑不能太小，采用圓孔，則圓孔個(gè)數(shù)為：，即需要三個(gè)的圓孔進(jìn)水。沉淀池進(jìn)水采用大口經(jīng)斜管進(jìn)水的方式。從混合池直接以直管排出后分為三支管徑依然為的直管直接進(jìn)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(jìn)入沉淀池的流速控制在0.05。進(jìn)水斜管與沉淀池布水區(qū)保證一定的傾角，至少，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，共設(shè)一根出水管，設(shè)出水流速為，則需要管徑為：
實(shí)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(jì)每個(gè)小時(shí)排泥一次，則需要泥斗容積為：
泥斗上邊緣即采用
錐形泥斗傾角
泥斗下邊長(zhǎng)取
泥斗高：
錐形泥斗容積：
>0.2
整個(gè)排泥區(qū)高度即為。
污泥直接排入污泥儲(chǔ)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(jī)壓濾后外運(yùn)處理。
圖4 斜管沉淀池
2.3中間池
沉淀池出水儲(chǔ)存于中間池，因?yàn)楹罄m(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(jì)尺寸為，（以上尺寸為集水池內(nèi)壁尺寸，施工時(shí)池壁厚為20，池底厚為40）。同時(shí)集水池還有一作用：后續(xù)的催化氧化處理對(duì)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(jìn)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(shí)就可以在集水池設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，當(dāng)沉淀池出水堿性較高時(shí)，就可以在集水池對(duì)其進(jìn)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(jìn)入催化氧化塔的懸浮物。本設(shè)計(jì)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(gè)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(diǎn)是承受壓力，可利用過濾后的余壓將出水送到用水地點(diǎn)或遠(yuǎn)距離輸送。壓力過濾器過濾能力強(qiáng)，容積小，設(shè)備定型，使用機(jī)動(dòng)性大，單個(gè)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，濾層以下為厚度的卵石墊層（），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(jìn)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(shí)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(jì)
（1）設(shè)計(jì)參數(shù)確定及填料選擇
本次設(shè)計(jì)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(jì)。
設(shè)計(jì)處理量為
濾速取
則圓形立式壓力過濾器的直徑為：
濾料選用粒徑為的石英沙，厚度設(shè)計(jì)為，其工作時(shí)的水頭損失約為，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(shí)間后過濾器壓力會(huì)不斷增大，耗能增加，這時(shí)就需要對(duì)石英沙進(jìn)行反沖洗，洗掉黏附于沙?？p隙之間的沉積物。
設(shè)計(jì)每天反沖一次。
沖洗時(shí)間為
反沖洗強(qiáng)度設(shè)計(jì)為[9]
反沖時(shí)濾料的膨脹度為45％
由以上設(shè)計(jì)參數(shù)可以計(jì)算每一次反沖水量為：
（3）反沖水處理
反沖水含水率99.5％，直接排入污泥儲(chǔ)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(jī)壓濾后外運(yùn)處理。
（4）池體尺寸確定
根據(jù)反沖洗時(shí)的膨脹度，可知
反沖洗時(shí)濾料膨脹高度為：
；
取超高；
布水高度；
反沖水管布置高度；
卵石墊層；
壓力過濾器的總高為：
驗(yàn)證：，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(jìn)水管直徑設(shè)為，進(jìn)水口設(shè)擋板使布水較為均勻；出水管直徑設(shè)計(jì)與進(jìn)水管直徑相同。
（5）進(jìn)水泵與反沖水泵選擇
水泵型號(hào)根據(jù)實(shí)際需要泵水速率而進(jìn)行選擇。
進(jìn)水水泵進(jìn)水能力不小于，揚(yáng)程不小于。
選擇水泵型號(hào)為：型，其相關(guān)參數(shù)如下：
表5 型水泵相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
壓力
流量
功率
轉(zhuǎn)速
吸程
總揚(yáng)程
進(jìn)出口徑
0.4
2
2.2
960
4
44
25
反沖水泵泵水能力不小于，揚(yáng)程不小于。
選擇水泵型號(hào)為：型，其相關(guān)參數(shù)如下：
表6 型水泵相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
流量
功率
轉(zhuǎn)速
揚(yáng)程
效率
％
10
2.2
2900
20
55
進(jìn)水
出水
反沖進(jìn)水
反沖出水
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(gè)氯原子和兩個(gè)氧原子組成，氯原子以兩個(gè)配位鍵與兩個(gè)氧原子結(jié)合，其最外電子層上還存在一個(gè)不成對(duì)的自由電子，為活潑性自由基，具有很強(qiáng)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(jī)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(shí)釋放出初生態(tài)的氧及次氯酸分子，對(duì)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(dá)到抑制生長(zhǎng)和殺滅。二氧化氯對(duì)有機(jī)鐵、錳、硫的氧化作用可用來脫色除臭，改善原水預(yù)處理時(shí)的凝集性[10]。
所有的高級(jí)氧化技術(shù)都主要基于羥基自由基，它是有機(jī)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(jìn)分子的反應(yīng)活性要遠(yuǎn)低于羥基，羥基能與大部分有機(jī)物發(fā)生強(qiáng)烈反應(yīng)，使之失去氫或發(fā)生親電子的加成反應(yīng)，游離態(tài)的激進(jìn)分子能與分子態(tài)的氧氣進(jìn)一步反應(yīng)生成過氧化物，進(jìn)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(qiáng)活性基團(tuán)，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(jī)化工廢水一般色度高，有機(jī)成分難以降解，其值很低，所以實(shí)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(qiáng)氧化劑配以高效的表面催化劑，對(duì)廢水進(jìn)行強(qiáng)烈的化學(xué)氧化作用，則出水的色度已基本達(dá)標(biāo)，同時(shí)使值及值都達(dá)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（）的強(qiáng)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?yàn)槎趸扰c有機(jī)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(shí)不能達(dá)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(duì)廢水進(jìn)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(shí)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(yùn)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(guó)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(jī)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(dá)到額定值時(shí)在陽極室產(chǎn)生、、和協(xié)同消毒氣體[13]。
二氧化氯協(xié)同發(fā)生器產(chǎn)生的是、、、等綜合性氣體，具有極強(qiáng)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，適應(yīng)性強(qiáng)，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(jì)就是根據(jù)二氧化氯的用量，直接進(jìn)行二氧化氯協(xié)同發(fā)生器的選型。根據(jù)實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，對(duì)本設(shè)計(jì)的廢水，需要添加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(jì)的水量可知，需要二氧化氯用量為，直接進(jìn)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(jìn)行混合吸收再與廢水按1：1的比例進(jìn)行混合后進(jìn)入催化氧化塔，在催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)。
根據(jù)二氧化氯得實(shí)際用量選擇二氧化氯協(xié)同發(fā)生器的型號(hào)為：型。
其相關(guān)參數(shù)如下[15]：
表7 型二氧化氯發(fā)生器參數(shù)
型號(hào)
有效氯產(chǎn)量
裝機(jī)容量
動(dòng)力水
設(shè)備質(zhì)量
設(shè)備尺寸
管徑
壓力
1000
1.0
32
90
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(shí)際操作數(shù)據(jù)，廢水氧化達(dá)到理想效果所需氧化劑量是二氧化氯水溶液與保安器出水進(jìn)行1：1的混合，混合液在催化氧化塔的停留時(shí)間為1小時(shí)，所以催化氧化塔的進(jìn)出水量為，催化劑選用承載有效催化成分的專用活性炭（）。
2.6.2、塔身設(shè)計(jì)
以專用活性炭（）作為催化氧化塔的填料
其空隙率為0.5
所以催化氧化塔的有效體積為：
設(shè)計(jì)氧化塔直徑為，
則其有效高度為：
由于催化氧化塔中有曝氣頭曝氣，會(huì)引起濾料的上浮，取其上浮高度0.5，下部曝氣系統(tǒng)與布水系統(tǒng)管路安裝取總高0.9；
反沖時(shí)活性炭濾料的膨脹率為0.4
則膨脹高度為：
催化氧化塔的內(nèi)部總高為：
設(shè)備運(yùn)行時(shí)由下部進(jìn)水，上部出水，反沖時(shí)，也一樣下進(jìn)上出，因?yàn)槠貧庀到y(tǒng)的存在，沉積懸浮物總在填料的上方，只是正常工作時(shí)水流太小，不能完全沖出，而反沖時(shí)瞬時(shí)水量很大，出水速率相當(dāng)于正常工作時(shí)的30倍，沉積懸浮物都會(huì)隨反沖水的慣性而被沖出。
2.6.3曝氣系統(tǒng)
曝氣系統(tǒng)采用微孔曝氣頭，氣水比選用10：1
則曝氣量為：
選用II型曝氣頭，曝氣能力為
則需要曝氣頭個(gè)數(shù)為：
只
為安裝設(shè)計(jì)方便及實(shí)際狀況考慮，選用曝氣頭個(gè)數(shù)為8只。
根據(jù)曝氣量選擇鼓風(fēng)機(jī)型號(hào)為：，其相關(guān)參數(shù)如表8所示
表8 型鼓風(fēng)機(jī)參數(shù)
型號(hào)
頻率
功率
電壓
壓力
流量
正常工作壓力
噪聲
重量
50
0.09
220－240
7
25
50
5.3
60
8.4
30
52
2.6.4進(jìn)水系統(tǒng)
以水帽進(jìn)水，選用水帽進(jìn)水速率為0.25
需要水帽個(gè)數(shù)為：
只
2.6.5反沖水設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)每天反沖一次，每次反沖時(shí)間為5分鐘
反沖強(qiáng)度
則反沖水量為：
反沖水泵泵水能力不小于
根據(jù)需要選擇水泵型號(hào)為：，其相關(guān)參數(shù)如下：
表9 型水泵參數(shù)
型號(hào)
流量
功率
轉(zhuǎn)速
揚(yáng)程
效率
％
80
7.5
1450
20
65
圖7、催化氧化塔結(jié)構(gòu)圖
圖8、催化氧化塔曝氣頭（右）與水帽安裝布置圖
2.7儲(chǔ)水池
2.7.1尺寸確定
前面一段工藝過程均為連續(xù)性操作，而后面的生化處理為間歇性操作，所以需要設(shè)一儲(chǔ)水池對(duì)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)。的每個(gè)工作周期為8個(gè)小時(shí)，進(jìn)水時(shí)間為四個(gè)小時(shí)，
所以儲(chǔ)水池只需儲(chǔ)水催化氧化塔四個(gè)小時(shí)的出水量即可維持工藝處理的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，催化氧化塔的出水速率為，所以儲(chǔ)水池的有效體積不小于
設(shè)計(jì)儲(chǔ)水池為方形，尺寸為，取超高0.5，則儲(chǔ)水池整體尺寸為，以上尺寸為池體內(nèi)壁尺寸，施工時(shí)池壁厚為20，池底厚為40 。整池設(shè)于地下，上口設(shè)蓋板，與地面相平。
2.7.2注意事項(xiàng)及汲水泵選擇
池底汲水管喇叭口處要保證一定水深，一般不小于0.5米，否則會(huì)發(fā)生氣蝕而損壞水泵葉輪。
所設(shè)汲水泵，汲水能力不小于，揚(yáng)程不小于12。
選擇水泵為電動(dòng)隔膜泵，其相關(guān)參數(shù)如下：
表10 DBY—40型隔膜泵參數(shù)
型號(hào)
流量
揚(yáng)程
吸程
最大允許通過粒徑
功率
DBY—40
4.5
30
4
1
2.2
2.8生化反應(yīng)器
2.8.1特點(diǎn)
循環(huán)間歇式活性污泥法（）是一種厭氧與好氧相結(jié)合的生物處理技術(shù)，其主要特點(diǎn)是：A、集進(jìn)水、厭氧、好氧、沉淀于一池，可靈活的變換運(yùn)行方式，以適應(yīng)處理不同類型的有機(jī)廢水的要求；B、設(shè)備簡(jiǎn)單，一般不需設(shè)調(diào)節(jié)池，可省去初沉池，無二沉池和污泥回流系統(tǒng)，占地面積小，投資??；C、耐沖擊負(fù)荷，并能較好的防止污泥膨脹，處理能力強(qiáng)。這也是法備受中小型水處理工程青睞的主要原因。
2.8.2、設(shè)計(jì)進(jìn)水的水質(zhì)水量
（1）處理水量確定
本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)水量為24，運(yùn)行至生化處理階段，由于氧化劑溶液的添加，生化池需要處理的水量為48。
（2）進(jìn)水水質(zhì)
原始酸堿廢水水質(zhì)：
A：酸性廢水 ＝12000 水量10t/d
B：堿性廢水 ＝20000 水量 8t/d
C：壓濾液 ＝1500 水量 6t/d
三股廢水混合后的值為：
預(yù)氧化去除廢水的10％后值為：
混凝沉淀池去除的30％后值為：
二氧化氯的吸收液為處理達(dá)標(biāo)的出水，其值約為100
與斜管沉淀池出水混合后的值為：
催化氧化塔對(duì)的氧化效率為75％，其出水的值為：
催化氧化后，廢水色度已經(jīng)基本達(dá)標(biāo)，
所以的進(jìn)水水質(zhì)為：
水溫為10℃～30℃
要求出水水質(zhì)的指標(biāo)為：，
（3）設(shè)計(jì)參數(shù)擬定
—污泥負(fù)荷[9]
反應(yīng)池個(gè)數(shù)
排出比
活性污泥層面以上最小水深為：
濃度
反應(yīng)池深
2.8.3反應(yīng)池運(yùn)行周期各工序時(shí)間計(jì)算
（1）曝氣時(shí)間
實(shí)際控制曝氣時(shí)間。
（2）沉降時(shí)間
初期沉降速度：
水溫10℃時(shí)：
水溫30℃時(shí)：
必要的沉降時(shí)間為：
水溫10℃時(shí)：
水溫30℃時(shí)：
（3）排出時(shí)間
沉淀時(shí)間在0.55～1.65之間變化，排出時(shí)間取左右，加上排出后的靜置時(shí)間，則總的沉淀時(shí)間取。
（4）一個(gè)周期所需時(shí)間
每天處理周期數(shù)
實(shí)際操作取 ，
每個(gè)處理周期
（5）進(jìn)水時(shí)間
根據(jù)實(shí)際水質(zhì)，采取半限制性曝氣，即進(jìn)水一個(gè)小時(shí)后開始曝氣，進(jìn)水結(jié)束一個(gè)小時(shí)后曝氣停止，所以每個(gè)周期進(jìn)水時(shí)間與曝氣時(shí)間相同，為。從污水注入到注滿這一階段反應(yīng)器起到調(diào)節(jié)池的作用，對(duì)水質(zhì)水量變化有一定的適應(yīng)性。保留前面一個(gè)小時(shí)不曝氣主要是為起到脫氮釋放磷的作用。
2.8.4反應(yīng)池容積計(jì)算
（1）反應(yīng)池容量：
（2）進(jìn)水流量變動(dòng)的計(jì)算
根據(jù)進(jìn)水時(shí)間和進(jìn)水流量變化模式，一個(gè)周期的最大進(jìn)水量變化比為。超過一周期污水進(jìn)水量與的比值為：
/＝
考慮流量之變動(dòng)，，反應(yīng)池的修正容量為：
反應(yīng)池水深，則反應(yīng)池的表面積為：
若設(shè)反應(yīng)器為圓形，則反應(yīng)器直徑為：
實(shí)際取
此外，在沉淀排出工藝中可能接受污水進(jìn)水量的10％，則反應(yīng)池的必要安全容量為：
反應(yīng)池水深，則反應(yīng)池表面積為：
若設(shè)反應(yīng)器為圓形，則反應(yīng)器直徑為：
實(shí)際取
反應(yīng)池設(shè)計(jì)運(yùn)行水位
排水結(jié)束時(shí)水位：
基準(zhǔn)水位：
高峰水位：
溢流水位：
污泥界面：
2.8.5曝氣量計(jì)算
設(shè)計(jì)需氧量為
總需氧量為＝16.2
以鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣，空氣中氧氣的含量為：
（假設(shè)空氣中只有氧氣和氮?dú)猓?
以型微孔曝氣頭進(jìn)行曝氣，曝氣效率為20％
總的空氣需要量為：
每天曝氣總時(shí)間為：
需要曝氣速率為：
需要安裝II型微孔曝氣頭的個(gè)數(shù)為：
只
即在反應(yīng)池底安裝8只曝氣頭
2.8.6剩余污泥排放
反應(yīng)器的污泥產(chǎn)率約為0.8
計(jì)算可得，每天的污泥產(chǎn)量為：
剩余污泥的含水率為96％，則污泥體積為：
剩余污泥直接排入儲(chǔ)泥池，與反沖水混合后直接由板框壓濾機(jī)壓縮。
2.8.7潷水器
反應(yīng)器最根本的特點(diǎn)是單個(gè)反應(yīng)器采用靜止沉淀、集中排水的方式運(yùn)行，為了保證排水時(shí)不會(huì)擾動(dòng)池中各水層，使排出的上清液始終位于最上層，要求使用一種能隨水位變化調(diào)節(jié)的出水堰，即潷水器。
潷水器由收水裝置、連接裝置和傳動(dòng)裝置組成。收水裝置設(shè)有擋板、進(jìn)水口和浮子等，主要作用是把處理好的上清液收集到潷水器中。潷水時(shí)瞬時(shí)流量較大，既要保證處理水順利通過，又要使反應(yīng)器中污泥不受擾動(dòng)，更不能使污泥隨水流出。連接裝置也是潷水器的關(guān)鍵部位，在排水過程中要不斷的運(yùn)動(dòng)，既要保證運(yùn)轉(zhuǎn)自如，又要保證設(shè)備的密閉性能。傳動(dòng)裝置是保證潷水器正常工作的關(guān)鍵，無論采用何種傳動(dòng)方式，均需要與自動(dòng)控制系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)有機(jī)的結(jié)合，通過程序自動(dòng)控制潷水器動(dòng)作[7]。
2.8.8自動(dòng)控制系統(tǒng)
工藝采用自動(dòng)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)工藝的運(yùn)行和控制要求。由各種儀器儀表和、計(jì)算機(jī)等組成工藝的自動(dòng)控制系統(tǒng)。進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水和待機(jī)5個(gè)階段完全由控制系統(tǒng)自動(dòng)操作和控制，根據(jù)水質(zhì)水量的變化和反應(yīng)器中各種參數(shù)的變化情況由事先編制的軟件來控制SBR系統(tǒng)的運(yùn)行。
SBR生化反應(yīng)池在工程設(shè)計(jì)方面還缺乏科學(xué)、可靠的設(shè)計(jì)模式，運(yùn)行模式與設(shè)計(jì)方法之間會(huì)有所脫節(jié)，因此宜于直接選擇設(shè)備，然后再根據(jù)水質(zhì)進(jìn)行調(diào)試[16]。
2.8.9設(shè)備選型
由于處理污水量較小，也可以直接用設(shè)備處理，根據(jù)計(jì)算所得池體數(shù)據(jù)，直接進(jìn)行設(shè)備選型，經(jīng)查找資料，可知浙江紹興環(huán)保設(shè)備廠的型號(hào)為的生化反應(yīng)器符合要求，其相關(guān)參數(shù)如下：
表11 型生化反應(yīng)器相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
容積
尺寸
污水泵
羅茨鼓風(fēng)機(jī)
消
聲
器
配套總功率
占地面積
設(shè)備質(zhì)量
運(yùn)行質(zhì)量
60
5.5
與風(fēng)機(jī)配套
15.5
47
7.6
69
2.9儲(chǔ)泥池
由前面計(jì)算可知，每天產(chǎn)生的污泥來自幾個(gè)方面：
1、斜管沉淀池沉淀污泥泥量：0.2 含水率：98％
2、保安器反沖水泥量： 0.7 含水率：99.5％
3、催化氧化塔反沖水 泥量：5.3 含水率：99.8％
4、SBR剩余污泥 泥量：0.45 含水率：96％
由以上數(shù)據(jù)可以確定儲(chǔ)泥池的體積：
每天處理污泥總體積為：
板框壓濾機(jī)平均工作負(fù)荷為：
從上面的污泥排出速率可知，除保安器反沖水和催化氧化塔反沖水為瞬時(shí)排出的，沉淀污泥和剩余生物污泥都是陸續(xù)排出的，設(shè)計(jì)儲(chǔ)泥池體積主要是考慮存儲(chǔ)瞬時(shí)排出的反沖水體積6立方米，設(shè)計(jì)儲(chǔ)泥池體積為8立方米足以滿足要求。設(shè)計(jì)尺寸為。
根據(jù)污泥性質(zhì)，必要時(shí)可以再加入一些混凝劑對(duì)污泥進(jìn)行條理，使之容易壓濾，降低泥餅含水率。
2.10板框壓濾機(jī)
由于此次設(shè)計(jì)廢水量較小，產(chǎn)生污泥量也太小，沒有必要專門設(shè)計(jì)污泥濃縮池，因?yàn)橐话阄勰酀饪s池的污泥停留時(shí)間都比較長(zhǎng)，因此占地面積都比較大，另外由于化學(xué)混凝沉淀的污泥相對(duì)生活污泥來說黏性較小，比較容易沉淀濃縮，因此此次設(shè)計(jì)省缺卻了污泥濃縮池，而增設(shè)了儲(chǔ)泥池，反沖水的污泥量比較大，但含水率較高，沉淀污泥與SBR生化反應(yīng)池剩余污泥的污泥量較少而含水率較低，因此將幾項(xiàng)污泥混合之后，板框壓濾機(jī)處理污泥質(zhì)量就比較均勻了。
根據(jù)污泥量的產(chǎn)生量選擇適當(dāng)型號(hào)的板框壓濾機(jī)。
經(jīng)查找相關(guān)現(xiàn)有成型設(shè)備資料，確定選用板框壓濾機(jī)型號(hào)為：，其相關(guān)參數(shù)如下：
表12 型板框壓濾機(jī)設(shè)備參數(shù)
型號(hào)
過濾面積
板框
尺寸
板框數(shù)
濾餅厚
濾室容積
外形尺寸
質(zhì)量
板
框
10
26
25
25
127
2685
2900
板框壓濾機(jī)的濾餅含水率按照65%計(jì)算，則每天的泥餅產(chǎn)量為：
泥餅直接外運(yùn)處理，農(nóng)藥污泥為危險(xiǎn)性有毒物質(zhì)，需要特定部門來特別處理。
每天的濾液產(chǎn)量為（不考慮蒸發(fā)滲透等消耗）：
板框壓濾機(jī)壓濾污泥來自儲(chǔ)泥池，污泥泵選用氣動(dòng)隔膜泵，其相關(guān)參數(shù)如下：
表13 QBY—40型氣動(dòng)隔膜泵相關(guān)參數(shù)
型號(hào)
流量
揚(yáng)程
吸程
最大允許通過粒徑
功率
QBY—40
0.8
50
5
1
0.55
壓濾液隨板框壓濾機(jī)的工作進(jìn)行而逐漸泵回調(diào)節(jié)池，可以連續(xù)泵回，也可間歇操作，不過間歇時(shí)間不能超過一個(gè)小時(shí)，那樣對(duì)水質(zhì)的均衡就會(huì)產(chǎn)生影響。
2.11濾液池
濾液隨板框壓濾機(jī)的工作進(jìn)行而逐漸泵回調(diào)節(jié)池，如果采用間歇泵回的方式，就將濾液暫時(shí)存集于濾液池，設(shè)計(jì)存水量為兩個(gè)小時(shí)壓濾液，則濾液池的體積為，設(shè)計(jì)尺寸為：。以上尺寸為池體內(nèi)壁尺寸，施工時(shí)池壁厚為20，池底厚為40 。
2.12清水池
壓力過濾器和催化氧化塔反沖時(shí)瞬時(shí)用水量很大，根據(jù)工藝流程的設(shè)計(jì)，這兩個(gè)步驟一般是同時(shí)運(yùn)行的。壓力過濾器每次反沖用水量為，催化氧化塔每次反沖用水量為，二氧化氯發(fā)生器需要的水量為1，清水排出速率為所以清水池的容水量最小體積為：
設(shè)計(jì)清水池尺寸為：
清水池設(shè)于處理水排放口的下游，整個(gè)處理工藝的達(dá)標(biāo)水排