南昌大学水污染课设

NANCHANGUNIVERSITY水污染控制工程课程设计学院：环境与化学工程学院班级：环境工程112班学号：5802111053姓名：王硕指导老师：刘雷完成日期：2014年6月24日仲丁灵农药生产企业污水处理工艺课题某化工厂是农药生产企业,主要生产仲丁灵(地乐胺)原药及制剂;原始数据:Q=400t/d胺化废水12t/d进水水质(以综合废水记):COD=970mg/l色度=850倍pH=3-4出水水质:BOD530mg/lCOD100mg/l色度50倍pH=6-9技术要求:根据以上水量水质条件和设计资料,设计一套污水处理工艺,出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准一、课程设计的目的1、通过课程设计掌握水处理工艺选择、工艺计算的方法，掌握平面布置图、高程图及主要构筑物的绘制方法，掌握设计说明书的写作规范。2、课程设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的相关知识，在设计中掌握实际工程问题的能力，并进一步掌握和提高所学知识。三、设计标准要使出水水质出水水质良好,处理效果稳定，出水达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准一级标准出水水质：污染物适用范围一级标准二级标准三级标准PH一切排污单位6-96-96-9色度(稀释倍数)染料工业50180--其他单位5080--BOD5（mg/l）甘蔗制糖、湿法纤维板工业30100600甜菜制糖、味精、酒精、皮革化纤30150600城镇二级污水处理厂2030--其他3060300化学需氧量COD（mg/l）甜菜制糖、焦化、合成脂肪酸、染料，湿法纤维版、有机磷农药1002001000味精、酒精、医药原料、生物化工、皮革化纤1003001000石油化工100150--城镇二级污水处理厂60120--其他100150500出水水质确定：PHCOD（mg/l）BOD5（mg/l）色度6-91003050四、仲丁灵生产工艺及废水1、生产工艺仲丁灵属于二硝基苯胺类化学除草剂。现仲丁灵工业化的生产工艺一般为：烃化反应、硝化反应和胺化反应。化学除草剂仲丁灵制备过程中的胺化工艺，包括对2，6-二硝基对特丁基氯苯的处理工艺和胺化反应工艺。对二硝的处理工艺：在胺化釜中，加入清水，并加热至85-100℃，继续搅拌，将硝化釜中带混酸的熔融的二硝，在2-10min内投入沸水中进行热水洗涤3-8min，再滴加30％NaOH溶液进行中和；用pH试纸测试，控制到pH为7-8，停止滴加；继续搅拌，迅速冷却，使其碎粒化；停止搅拌，将上层废水真空吸除；此时排出的废水为淡红色，无刺鼻气味，pH为7-8；胺化反应工艺中采用NaHCO3为缓冲剂。所述胺化反应工艺为：一次性投入NaHCO3固体至胺化釜内的2，6—二硝基对特丁基氯苯中，搅拌过程中，投入清水；打开仲丁胺计量罐的阀门，开始向胺化釜中滴加99％仲丁胺；2-5min后，打开30％NaOH计量罐中的阀门，开始向胺化釜中滴加30％NaOH，两种滴加速度保持平衡，控制反应温度50±2℃，投料时间85-95min；当烧碱和仲丁胺投加完毕后，仍然保持50±2℃，继续搅拌，反应30min，升温到95-100℃间保温30min；反应完毕，停止搅拌；静止分层后，将下层水相排出，此时废水颜色为红色，PH＝9，无刺鼻气味；上层熔融的仲丁灵排出用沸水水洗一次，得仲丁灵原药。五、仲丁灵农药废水处理方法——Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理1、Fenton试剂的氧化机理和影响因素1849年，化学家Fenton首次发现有机物在H2O2与Fe2+组成的混合溶液中能迅速被氧化，并把这种体系称为标准Fenton试剂。在催化剂作用下，过氧化氢能产生两种活泼的氢氧自由基，从而引发和传播自由基链反应，加快有机物和还原物质的氧化（1）氧化机理：Fe2++H2O2——Fe3++OH-+·OHFe2++·OH——Fe3++OH-HO2·+H2O2——O2+H2O+·OHFe3++H2O2——O2+H2O+·OHRH+·OH——R·+H2OR·+Fe3+——R++Fe2+R·+O2+ROO+——CO2+H2O（2）Fent试剂发的影响因素根据Fenton试剂反应机理可知，OH·是氧化有机物的有效因子，而[Fe2+]、[H2O2]、[OH-]决定了OH·的产量，因而决定了与有机物的反应程度。影响该系统的因素包括：溶液pH值（2-4）、Fenton试剂的配比（亚铁离子：过氧化氢）、反应温度、H2O2投加量和投加方式、催化剂种类、催化剂与H2O2投加量之比（3）Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理选择理由及处理条件仲丁灵农药废水具有高色度、高COD、高盐度、强碱性、难生物降解等特点。对此类废水的处理目前采用较多的是经Fenton氧化预处理后与其他废水混合进行生化处理[1]。受北方低温因素的影响,生化处理的效率低、成本高。Fe/C微电解是20世纪70年代发展起来的一种废水处理方法,其工艺简单、操作方便、运行费用低、处理效果好。因而,Fe/C微电解、超声波/Fenton氧化和活性炭吸附技术耦合,具有很大的发展潜力。采用Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理高色度、高COD、高盐分、高毒性的仲丁灵农药废水。试验结果表明:·Fe/C微电解处理仲丁灵农药废水的最佳条件:pH为4,铁屑投加量为0.5mol/L,Fe与C摩尔比为2：1,反应时间为4h。·Fenton氧化的最佳条件:pH为4,FeSO4#7H2O投加量为0.03mol/L,H2O2投加量为0.4mol/L,反应时间为2h。·在Fenton氧化的最佳条件下,超声波/Fenton氧化对COD去除率最高(平均约为80%)。·当吸附时间为2h，pH为6，活性炭投加量为20g/L时,COD去除率可达90.5%。·采用Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理后,COD、色度均可达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准六、处理工艺流程介绍：·流程介绍：仲丁灵生产企业中，生产过程中主要废水是制药过程中产生的氨化废水，用集水池对其进行集中收集。由于仲丁灵农药废水具有高色度、高COD、高盐度、强碱性、难生物降解等特点，要对其进行优先处理。在Fenton氧化池中达到脱色、去除废水中有机物，降低废水的毒害性和改善废水可生化性的目的。经过pH调节沉淀池使处理水质稳定。农药厂厂区废水中还包括员工生活污水和农药生产中的冷却水（厂区综合污水），这些废水与处理的氨化废水在调节池中混合，经过沉淀池，上层清水进入水解酸化反应池进行厌氧生物处理，去COD,色度。再经过BIOFOR生物滤池做好氧生物处理，去COD，SS,氨氮，强化预处理。流程中格栅池的作用是格挡入流废水中的大块颗粒物和水厂综合废水中的各种生活杂质，保障整个操作流程正常运行。最后的处理废水经过消毒池进行外排。整个处理流程中的沉淀物和活性污泥进入污泥浓缩池，压缩，除水，外运。七、厂区构筑物设计及费用估测：·设计水量：日平均污水量400t/d，总变化系数K=1.3所以Qmax=400*1.3=520t/d·集水井设计:根据，此农药厂胺化量很小，采用间歇式处理，闲置期间，废水存储于集水井，水力停留时间为24小时。所以V有效=12/24*24=12m3所以池子规格长3m，宽2m，高2m·调节池设计说明：调节池是作为废水水量调节和均质的构筑物。由于生产废水在白天与夜晚具有不均匀性、时段变化系数大的特点。要使后续处理系统均衡运行，尽量减少生产废水冲击负荷的影响，已达到理想效果。设计流量Q=400/24=16.67t/h停留时间t=6h取调节池水面超高0.5m取集水坑深度0.5m气水比：X=15：1调节池理论调节容积：V有效=Q*t=16.67*6=100M3一般考虑增加调节池容积的10%-20%所以调节池容积按100*1.5=150m3取水深3m，则池子表面积A=50m3若长和宽相等，所以池子长=宽=7.01m池子深度H=3+0.5+0.5=4m·污泥浓缩池设计：本工艺中，污泥量不是很大，约为处理水量的10%，污泥主要来自沉淀池和pH调节池池形：圆形一个污泥量Q=40m3/d污泥含水率P=99%污泥固体浓度C=10kg/m3污泥固体通量M=50kg/（m2·d）污泥浓缩时间T=12h浓缩污泥含水率P=98%污泥池表面积A=QC/M=40*10/50=8m2浓缩池直径D=3.2m浓缩池工作部分高度h=3.2m取超高0.5m缓冲高度0.3m锥底直径0.5m倾角60h=2.25m1、建筑物尺寸及费用：建筑及设备尺寸（m*m*m）价格（万元）格栅3.5*0.8*1.51*2=2集水池3*2*2.31Fenton池3*2*2.35pH调节沉淀池3*2*2.35调节池7.1*7.1*43沉淀池7.1*7.1*43.5水解酸化反应池7.1*7.1*44BIOFOR生物滤池3.5*2.5*65清水池3*3*33控制值班室4*3*33污泥浓缩池D=3.2*5.455总计39.52、设备型号及费用名称型号价钱（万元）在线PH测定仪pH85780.3在线DO测定仪8400.3污水提升泵0.5*2=1电线电缆1生物滤料15罗茨鼓风机HSR100型1.6*2=3.2反冲洗罗茨风机HSR150型3加药泵J系列0.3*3=0.9反冲洗水泵SLS150-2001.2配电设施2管道10总计37.93、设备运行费用：项目报价（万元）药剂消耗费用20用水用电费用15人工工资5*3=15设备维修费用7运行总费用574、土地购买：总建筑面积320m2*1000=32万元5、总预估费用项目费用构筑物费用39.5设备运行费用57设备选择15土地32总计143.5参考文献：1、朱乐辉,邱俊,等.Fenton氧化+气浮+厌氧+好氧工艺处理仲丁灵农药生产废水[J],环境工程,2009,27(161):11,13.2、Fenton氧化一生化组合工艺处理仲丁灵废水：朱乐辉，戚伟峰，徐星，王榕，蔡晓鸣3、杨新萍，王世和．Fenton试剂处理有机伸丁灵废水的研究【J】环境污染治理技术与设备。2006，7(6)：60-64．4、陈忠林;朱洪平;邹洪波Fenton试剂处理水中有机物的特性及其应用[期刊论文]-黑龙江大学自然科学学报2005(02)5、Fe/C微电解-超声波/Fenton氧化-活性炭吸附处理仲丁灵农药废水邱俊朱乐辉裴浩言孙娟（南昌大学环境与化学工程学院,江西南昌330031)6、刘勇弟、徐寿昌几种Fenton试剂的氧化特性及在工业废水处理中的应用上海环境科学，1994,13（3）；26-287、乌锡康《有机化工废水处理技术》8、《水污染控制工程》第三版高廷耀、顾国维、周琪，高等教育出版社9、中华人民共和国国家标准污水综合排放标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准