农药废水处理毕业设计1 前言1.1概述毒死蜱[1]是美国陶氏化学公司（Dow. Chemical Co.）于1965年首先开发的一种广谱性有机磷酸酯类杀虫剂，其高效、广谱、低残留和低抗药性，具有触杀、胃毒和熏蒸作用，能有效防治水稻、麦类、玉米、棉花、甘蔗、茶叶、果树、花卉和牧畜等方面的螟虫、卷叶虫、粘虫、介壳虫、蚜虫、叶蝉和害螨等百余种害虫。

研究和开发毒死蜱对调整我国农药产品结构，取代甲胺磷、对硫磷等高毒农药，防止农作物病虫害和家畜体外寄生虫均有重要意义。

浙江新安化工集团股份有限公司引进沈阳化工研究院技术，先以三氯乙酰氯和丙烯腈为原料、氯化亚铜为催化剂的常压——锅法生产合成毒死蜱的中间体三氯吡啶酚钠，再用双溶剂法合成毒死蜱。

毒死蜱合成工艺[1]如下：（1）三氯乙酰氯法合成三氯吡啶酚钠将三氯乙酰氯和丙烯腈按摩尔比1:0.9-1:1.3加入装有搅拌器、温度计、回流冷凝管的反应釜中，于120-140℃下加热、搅拌，加入1:1的铜粉和氯化亚铜催化剂，在氮气的保护下反应8-16h，催化剂总量与三氯乙酰氯的摩尔比为0.1:1左右，溶剂为硝基苯、二氯苯或二甲苯。

得到褐色的混合物，过滤除去固体催化剂，得到浅黄色透明液体(加成产物)。

减压蒸出未反应的原料和溶剂，然后转入带搅拌器、通气管和回流冷凝装置的反应釜中，在30-50℃下通入干燥的氯化氢气体，并搅拌3-10h。

减压排出过量的氯化氢气体，得到环合产物吡啶酮。

缓慢滴加氢氧化钠溶液，便可看到大量的浅黄色粉末出现，继续搅拌并控制温度在室温，搅拌5-12h，过滤、干燥得到三氯吡啶酚钠。

（2）双溶剂法合成毒死蜱将三氯吡啶酚钠、二氯甲烷、水、三乙烯二胺和三乙基苄基氯化物混合后，加到氢氧化钠、硼酸钠组成的缓冲溶液中，搅拌滴加乙基氯化物，40℃左右反应1-3 h后，冷却至室温，分离出水相，用水洗涤，减压脱除溶剂，得到毒死蜱，收率97%，含量96%以上。

从上述工艺可知：毒死蜱生产废水中含有吡啶酚钠、邻二氯苯、甲苯、腈化物、硫化物、氯化物及重金属离子等，很难生物降解。

1.2设计依据以浙江新安化工集团股份有限公司提供的毒死蜱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。

1.2.1废水水质、水量毒死蜱农药废水每天排放50吨，考虑到处理能力裕度10%；还考虑到处理的废水不仅仅是毒死蜱农药废水，还包括污泥浓缩池上清液、污泥压滤液，取这部分的水量为毒死蜱农药废水量的10%。

故毒死蜱农药废水的设计处理量为50×(1+10%+10%)=60t/d，考虑到废水处理是连续运行的，毒死蜱农药废水的设计处理量即为2.5m3/h。

废水水质见表1。

表1 废水水质项目COD(mg/L) 色度(倍) pH上清液入调节池压滤液入调节池空气鼓风机ClO 2溶液PAM NaOH H 2SO 4出水进水清水 池两级生物接触氧化池 催化氧化塔保安 器中间水池 斜板沉淀池混凝 池微电解 塔调节 池数值 35000 20000 5-61.2.2小试研究报告毒死蜱农药废水小试试验[2]处理分为二步：第一步：Fe/C 微电解，最佳工艺条件为：pH 值为1，停留时间为45min ，COD 去除率为49.6%，色度去除率为90.6%；第二步：ClO 2催化氧化，最佳工艺条件为：pH 值为6~7，ClO 2投加量为0.5g/L ，停留时间为60min ，COD 去除为97.8%，色度去除率为99.7%。

微电解法对毒死蜱农药废水有很高的色度去除率，对COD 也有一定的去除效果。

ClO 2与水中有机物的反应速度很快，在60min 内可达到良好的去除效果。

1.2.3处理要求废水经微电解处理后，COD 处理率50%左右，色度去除90%；再经催化氧化处理后，COD 处理率98%左右，色度去除99%；最后进行生化处理，出水达到《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）一级排放标准[3]，见表2。

表2 出水水质控制指标 COD(mg/L) 色度(倍) pH 指标值≤100≤506-91.3设计原则（1）在确保实现治理目标的同时，应尽可能地投资少，效率高，运转费用低。

（2）尽量清污分流、分质处理和综合深度处理相结合，以实现高效低成本运作。

（3）为了系统的运转可靠、操作维修方便，对自动化程度及相关设备的设计作适当选择。

1.4处理工艺1.4.1工艺流程选择毒死蜱农药废水处理技术有：电极电解法、特殊菌种生化处理法、Fenton 试剂氧化法、减压蒸馏与焚烧[4]、微电解—ClO 2催化氧化法[2]、超临界二氧化碳萃取法[5]等。

毒死蜱农药废水很复杂，含有吡啶酚钠、邻二氯苯、甲苯、腈化物、硫化物、氯化物及重金属离子等，COD 达35000mg/L ，色度达20000倍，很难生物降解。

根据小试试验，采用“微电解—ClO 2催化氧化”对废水预处理，降低COD 和色度、提高B/C 比后，再对废水生化处理，生化部分采用“两级生物接触氧化”工艺。

毒死蜱农药废水处理工艺流程如图1所示。

图1 毒死蜱农药废水处理工艺流程图1.4.2工艺流程说明（1）水系统废水处理系统采用连续处理工艺，废水经两次提升，一次提升从调节池到中间水池，二次提升从中间水池到清水池。

毒死蜱废水首先进入调节池；调节池中的废水泵入微电解塔后，以重力流方式依次流经混凝池、斜板沉淀池和中间水池，完成微电解、混凝和沉淀分离过程；中间水池的水则泵入保安器过滤，其出水与二氧化氯水溶液在管式静态混合器中混合后进入催化氧化塔，然后以重力流依次流经第一生物接触氧化池（一氧池）、第一沉淀池（一沉池）、第二生物接触氧化池（二氧池）、第二沉淀池（二沉池）和清水池，完成催化氧化、生物接触氧化和沉淀分离过程；清水池的水用作微电解塔、保安器、催化氧化塔的冲洗水，还用来配制H2SO4、NaOH、PAM以及ClO2溶液，或达标排放。

（2）曝气系统用罗茨鼓风机鼓风，再用分气罐分配气量，分别对调节池、微电解塔、混凝池、催化氧化塔、一氧池和二氧池进行曝气，完成混合搅拌、供氧过程。

（3）冲洗系统用清水泵将清水池中的清水泵出，对微电解塔铁炭填料或催化氧化塔填料的表面进行冲洗，或对保安器滤料底部进行反冲洗。

（4）药剂投配系统用清水池中的清水配制H2SO4、NaOH、PAM以及ClO2溶液。

H2SO4、NaOH、PAM溶液周期性配制，利用高位槽、计量泵进行药剂投加。

H2SO4投加至调节池使出水pH由5-6降至4；NaOH、PAM投加至混凝池，使废水pH升至8，并完成混凝过程。

ClO2溶液实时配制，将清水自清水池不停泵出，利用管式静态混合器配制ClO2溶液，制得的ClO2溶液在下一个管式静态混合器中与废水混合，再进入催化氧化塔反应。

（5）污泥系统斜板沉淀池、一沉池、二沉池的污泥由吸泥泵排至污泥浓缩池浓缩，浓缩污泥经板框压滤机脱水后外运填埋。

浓缩池上清液、板框压滤机压滤液返回调节池重新处理。

1.4.3工艺条件控制根据小试实验，铁炭微电解的最佳工艺条件[2]为：pH值为1，停留时间为45min，COD去除率为49.6%，色度去除率为90.6%，但为了避免对微电解塔腐蚀性太强，设计时选择pH值为4，停留时间为1h，故在调节池中加稀H2SO4溶液使pH由5-6降至4；微电解出水含有亚铁离子，会干扰COD的测定，还会带来返色，故投加NaOH、PAM进行中和沉降，使废水pH升至8，混凝时间30min；ClO2催化氧化的最佳工艺条件为：pH值为6~7，ClO2投加量为0.5g/L，停留时间为60min，COD去除为97.8%，色度去除率为99.7%，设计中，pH值为6~7，ClO2投加量为1.0g/L，停留时间为1h；生物接触氧空气出水H 2SO 4废水h 1h 2h 3化选用工程菌，一氧池停留时间为16h ，一氧池停留时间为8h 。

2 构筑物（设备）的计算2.1调节池2.1.1一般说明调节池用于均匀水量和水质，从而使整个污水处理系统稳定、高效地运行。

毒死蜱生产废水重力流进水，进水管为硬聚氯乙烯管，由布水槽的单侧淹没孔口堰溢流布水。

调节池内设液位计，通过最高水位与最低水位差进行水量调节；池底设穿孔曝气管，对废水曝气搅拌，不仅能使废水混合均匀、避免悬浮物沉淀，还能提高水中溶解氧，使调节池内生长一定数量的活性污泥，降解部分污染物，有效抑制废水腐败发臭，但运行费用略高[6]。

池尾设集水坑，池底以01.0 i 的坡度坡向集水坑。

出水由自吸式离心泵提升，提升泵安于地面上，其吸水喇叭口伸入集水坑内。

污泥浓缩池的上清液、污泥压滤液、二氧化氯发生器的ClO 2残液也排入调节池，ClO 2残液还对废水起了一定的预氧化作用，能降解部分污染物。

为了使废水的pH 有利于微电解，用计量泵将高位槽中的稀硫酸溶液加入到布水槽中，使废水的pH 由5-6降至4。

调节池计算草图见图2。

调节池为钢筋混凝土结构，地下式。

为防雨水进入，上口高出地面15㎝，四周防护铁栏杆高1m ，栏杆高出地面1.15m 。

内壁有铁爬梯至池底，以便安装、检修。

图2 调节池计算草图2.1.2参数选取池型：方形 个数n ：1设计流量Q ：h m 35.2 水力停留时间HRT ：h 6 气水比x ：15:1设计进水水质：COD=35000mg/L ，色度=20000倍，pH=5-6 设计出水水质：COD=33250mg/L ，色度=20000倍，pH=4设计去除率：COD 为5%，色度为0% 2.1.3工艺尺寸有效容积31565.2m HRT Q V =⨯=⨯=有效 取调节池水面超高m h 7.01=取池子边长m a 5.2=，则最高水位与最低水位差m V h 4.22.515a 222===有效，考虑到曝气会引起废水体积膨胀而使水位升高，取水位升高量m h 5.0=∆，则校正后的最高水位与最低水位差m h 9.25.04.22=+=取集水坑深度m h 5.03=，即最低水位为0.5m调节池总深度m h h h H 1.45.09.27.0321=++=++=调节池尺寸mm mm mm H B L 410025002500⨯⨯=⨯⨯ 2.1.4细部结构 （1）布水槽布水槽尺寸mm mm mm H B L 10002500800⨯⨯=⨯⨯ 进水管口距槽底200㎜ （2）单侧淹没孔口堰[7]取淹没水深m h 05.0=，跌落水深m h 3.0=∆堰流量s m N Q q 300007.0136005.2===，取安全系数为1.5，则校正后的堰流量s m q q 30000084.00007.05.12.1=⨯==' 由gh q 20μω='得 ghq 20μω'=式中 μ——流量系数，取0.62；h ——孔口淹没水深，此处为0.05m ； ω——孔眼总面积，㎡；则 ()2000137.005.081.9262.000084.02m ghq =⨯⨯⨯='=μω取孔眼直径d=15㎜，则单孔面积()2220000177.0015.044m d =⨯==ππω孔眼个数74.7000177.000137.00===ωωn ，取8=n 出水堰长L=2.5m ，则相邻孔眼间距277.0185.21=+=+=n L S ，取270㎜，靠近两端各留出305㎜。