农药厂废水处理的工艺设计 19页

洛阳理工学院毕业设计（论文）农药废水厂污水处理的工艺设计摘要农药生产中的废水成分复杂、有害、有毒，大多有机磷含量较高，生物降解性较差，生化处理效率比较低。近来，针对农药废水的处理，进行了试验，研究提出物化与生化相结合的治理工艺，使处理后水满足标准排放要求。随着工业的发展，废水中有毒或难降解的有物质成分越来越多，传统的物理和生物处理方法难以达到理想的处理效果，该如何处理废水中有机物，并提高处理效果的成为废水处理行业中的一项重要课题。Fenton（芬顿试剂）氧化法是一种高级氧化技术，既可以作废水的预处理，又可以为废水处理做最终深度处理。其反应的实质是Fe2+和H2O2的链反应催化生成氧化性很强的·OH自由基。在传统废水的处理技术和难生物降解的废水处理中，此种方法具有操作简单、反应速度快、费用便宜等优点，已被广泛应用于焦化、印染、农药等废水处理。所以Fenton试剂在废水处理中有着较为广阔的应用前景，日益受到国内外专家的广泛关注。关键词：农药厂废水，Fenton（芬顿试剂），工艺，设计1\n洛阳理工学院毕业设计（论文）ProcessdesignofpesticidewastewaterwastewatertreatmentplantAbstractThecompositionofthewastewaterofpesticideproductioncomplex,toxic,harmful,mostoforganicphosphoruscontentishigh,poorbiodegradability,lowefficiencyofbiochemicaltreatment.Recently,thetreatmentforpesticidewastewater,experiments,researchthemanagementprocessofbiochemicalcombination,sothatthetreatedwatermeettheemissionrequirements.Withthedevelopmentofindustry,containingtoxicorrefractoryorganiccompoundsinmoreandmoreManytraditional,physicalandbiologicaltreatmentmethodstoachievetheidealprocessingeffect,howtodealwiththeorganicmatterinwastewater,improvethetreatmenteffecthasbecomeanimportantsubjectofwastewatertreatmentindustry.Fentonoxidationmethodisanadvancedoxidationtechnology,whichcanbeusedasapretreatmentofwastewatertreatment,andcanbeusedasthefinalwastewatertreatment.ThereactionistheessenceofchainreactioncatalyzedoxidationofFe2+andH2O2strongOHradical.Inthetraditionalwastewatertreatmenttechnologyandhardbiodegradationofwastewatertreatment,thismethodhassimpleoperation,fastreactionspeed,lowcostandotheradvantages,hasbeenwidelyusedinprintinganddyeing,coking,pesticidewastewatertreatment.SoFentonreagenthasabroadapplicationprospectinwastewatertreatment,moreandmoreattentionfromhomeandabroad.Keywords:wastewater,pesticideplantinFenton,process,design1\n洛阳理工学院毕业设计（论文）目　录前　言1第1章试验基本原理方法21.1芬顿试剂的处理原理1.2重铬酸钾法测COD的原理步骤第2章测定芬顿试剂的最优配比和投加量52.1芬顿试剂pH的测定2.2FeSO4.7H20用量2.3H202用量2.4搅拌时间2.5本章小结第3章农药厂废水处理的工艺设计93.1工艺选择的原则3.2工艺流程的选用思路3.3工艺流程3.4工艺流程说明3.5各处理单元简要说明3.6本章小结结　论14谢辞15参考文献16外文资料翻译17外文资料译文221\n洛阳理工学院毕业设计（论文）前　言高级氧化工艺(AOPs)是污水处理中的一种重要的处理方法，特别是在处理有毒有害废水。在众多的AOPs中Fenton法其氧化反应机理简单、速度快、可以产生絮凝沉淀等其他一般的化学工艺所无法比拟的优点而备受人们的青睐。Fenton法是1894年法国科学家Fenton发现的，在酸性条件下，H2O2在Fe2+离子的催化作用下可以有效的将酒石酸氧化。后人将H2O2和Fe2+的混合处理液命名为Fenton试剂。该法既可作废水的预处理，又可以作废水的最终深度处理，所以受到国内外的广泛关注。随着科技的发展与进步，各种水处理方法层出不穷，科学家们在Fenton试剂的基础上衍生出很多类Fenton法，如光（电）-Fenton，超声波-Fenton等。1\n洛阳理工学院毕业设计（论文）第1章试验基本原理方法1.1芬顿试剂的处理原理芬顿试剂是以Fe2+为催化剂然后用H2O2进行氧化污水处理方法。由Fe2+与H2O2组成的体系，也可以称为芬顿试剂，它生成的羟基自由基具有强氧化性，在水溶液中与难降解的有机物反应生成有机自由基使之结构破坏，最终被氧化分解。1.2处理后的废水COD含量的测定1.2.1重铬酸钾法测COD的原理在强酸溶液中，精确加入过量的重铬酸钾标准溶液，加热回流一定时间，将水样中的还原性物质（主要是有机物）氧化，过量的重铬酸钾则以试亚铁灵作指示剂，用硫酸亚铁铵标准溶液滴定，根据所消耗的重铬酸钾标准溶液的量来计算水样的化学需氧量。1.2.2仪器  1、回流装置（500ml）。  2、加热装置（电炉或酒精灯）。  3、酸式滴定管（50ml）、锥形瓶、移液管、容量瓶等。1.2.3试剂  1、重铬酸钾标准溶液（C1/6K2Cr2O7）：称取在120℃烘干两小时的基准重铬酸钾12.25g溶于烧杯中，移入1L的容量瓶，稀释至标准线，摇匀。  2、试亚铁灵指示液：称取邻菲啰啉试剂1.48g（C12H8N2•H2O）、0.694g硫酸亚铁（FeSO4•7H2O）溶于水中，稀释至100ml，储存在棕色小瓶内。  3、硫酸亚铁铵的标准溶液（C(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O）：称取39.5g硫酸亚铁铵溶于烧杯中，缓慢加入20ml浓硫酸，冷却后移入1L容量瓶中，加水稀释至标线，然后摇匀。使用前，用标准得重铬酸钾溶液标定。  标定方法：准确吸取10.00ml重铬酸钾标准溶液于500ml14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）锥形瓶中，加水稀释至110ml左右，再缓慢加入30ml浓硫酸，混匀。冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液（约0.15ml），用硫酸亚铁铵溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点。  C=0.2500×10.00/V  式中：C-----硫酸亚铁铵标准溶液的浓度（mol/L）；     V-----硫酸亚铁铵标准溶液的用量（ml）。  4、硫酸-硫酸银溶液：于500ml浓硫酸中加入5g硫酸银。放置1~2天，不时摇动使其充分溶解。  5、硫酸汞：结晶或粉末。1.2.4测定步骤  1、取20ml处理后的废液（或适量废样稀释至20ml）置于250ml磨口锥形瓶中，准确加入10ml重铬酸钾标液和数粒沸石连接磨口回流冷凝管，从冷凝管上口缓慢加入30ml硫酸硫酸银溶液，轻轻摇动冷凝管使溶液混合均匀，加热回流两小时(自沸腾起计时)2、冷却后，用90ml蒸馏水清洗冷凝管的管壁，然后拿下锥形瓶，溶液的总体积尽量大于于140ml，不然就会因为酸度太大而使滴定终点不太明显。3、待溶液再度冷却后，加入3滴试亚铁灵指示液，用标准（NH4)2SO4·FeSO4·6H2O溶液滴定，溶液的颜色由黄色经蓝绿色至红褐色即为终点，记录下（NH4)2SO4·FeSO4·6H2O标液的用量。4、测定废样的同时，取20ml重蒸馏水按同样操作做空白试验。记录空白试验硫酸亚铁铵用量。1.2.5计算c——硫酸亚铁铵溶液浓度，mol/LV0——滴定空白样量,mLV1——滴定水样量,mLV——水样体积，5mL14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）1.2.6注意事项1、本方法测定COD的范围为50—500mg/L。对于那些化学需氧量小于50mg/L的水样，应改用0.025mol/L标准重铬酸钾溶液。回流滴定时用0.01mol/L标准硫酸亚铁铵溶液。对于COD大于500mg/L的水样应稀释后再来测定。2、样品加热回流之后重铬酸钾的最终剩余量最好控制在五分之一到五分之四为宜。3、用邻苯二甲酸氢钾标准溶液检查试剂的质量和操作技术时，理论上每克邻苯二甲酸氢钾的CODCr为1.176g,所以将0.4251g邻苯二甲酸氢钾溶解于蒸馏水中，然后移入1L的容量瓶，加水稀释至标线，制成500mg/L的标液。4、CODCr最终的测定结果保留三位有效的数字。5、每次实验时，应对标准（NH4)2SO4·FeSO4·6H2O溶液进行标准滴定，在室温较高的时候应尤为注意它的浓度的变化。第二章芬顿试剂配比测定14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）2.1芬顿试剂pH的测定取400mL草甘膦废水加入2.5gFeSO4.7H20和40mL30%的H2O2，分别用H2SO4调节溶液至不同的pH值，室温条件下搅拌20min,静沉后取上清液测其COD值，如下图不同pH值废水的COD去除率Fenton试剂在酸性条件下才能发生作用，随着pH值的增加，草甘膦废水COD的去除率呈现出先增加后减少的趋势，在pH=4时到达最高峰。因为pH过高可能会抑制H2O2的分解，使氢氧根离子的产生减少;.pH过低则会抑制铁离子还原为Fe2+。在pH>4时，COD去除率大部分来自与氢氧化铁沉淀的絮凝作用，所以后边的实验应选泽pH为4。2.2FeSO4.7H20用量用400mL草甘膦废水加入40mL30%的H2O2，用H2SO4溶液调节pH值至4，观察不同的硫酸亚铁的投加量下草甘膦废水COD的去除率变化的大致趋势。14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）FeSO4.7H20用量对废水COD的去除率不同上清液所测得的COD值由表可知，在硫酸亚铁用量比较少的时候，废水COD的去除率随着硫酸亚铁用量的增加而增大，在1.30g左右的时候达到最大值，接着增加硫酸亚铁的用量反而使COD有些降低。随着Fe2+浓度的增加，产生的氢氧根来不及和水中的有机物反应，自己本身发生了反应，就起不到催化氧化的作用了。所以大致决定硫酸亚铁的最优用量为1.30g2.3H202用量分别取400mL草甘膦废水于4个烧杯中，加入1.30g硫酸亚铁，调节溶液pH值至4，再分别加入25,37.5,50,62.5mL百分之三十的双氧水，观察H2O2的用量对COD去除率的影响14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）H2O2用量对废水COD的去除率结果显示，在H2O2用量为45mL时，COD的去除率最好。当双阳贺岁的浓度较低的时候氢氧根离子的量随着双氧水的浓度的增加而增大，当双氧水的浓度过于高的时候，过量的双氧水不但不能通过分解产生更多的羟基自由基，反而会在反应初期的就把亚铁离子迅速的氧化成Fe3+，宠儿使氧化反应在铁离子的催化作用下进行，这不但消耗了H202，还抑制了氢氧根的产生，并且过量的双氧水的还原性在一定程度上增大了出水中的COD值。故选用40mL百分之三十的双氧水作为400mL草甘膦水样的最优用量。2.4搅拌时间用上面试验确定的最优反应条件，测试搅拌时间对草甘膦废水COD去除率有何影响。分别取400mL草甘膦废水分别加入1.30g硫酸亚铁加40ml百分之三十的双氧水用H2S04调节pH值到4，在室温的条件下进项搅拌不同时间之后静沉，取上清液测COD值，如下表搅拌时间对模拟废水COD去除率的影响14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）随着搅拌时间的增加去除率COD去除率明显增加，当搅拌时间为90min时，COD值小于200mg/L，达到《污水综合排放标准（GB8978–1996）》因此，选用90min作为最佳搅拌时间。常温常压下，草甘膦农药模拟废水处理的最佳条件(每500mL废水)是:pH为4,FeSO4.7H20为1.2sg,30%H20250mL、搅拌时间为90mino分别比较图表可知，pH值、FeSO4.7H20用量、H202用量、搅拌时间对草甘膦农药废水的影响很大，图中的COD去除率不超过50%，而最佳条件下的COD去除率超过了96%因此，在实际Fenton处理草甘膦废水工艺中，必须严格控制反应条件，才能达到较好的处理效果。2.5本章小结常温常压下，Fenton试剂处理草甘膦农药废水的最佳条件(每500mL废水)是pH为4，FeSO4.7H201.25g,30%H20250mL、搅拌时间为90min,COD去除率可达96%以上。14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）第三章农药厂废水处理的工艺流程3.1处理工艺的选择废水处理工艺的选择会直接关系到很多方面。例如建设投资的大小，运行所需要的成本，管理运行时候方便快捷以及出水水质手否良好等。所以，废水的处理工艺主要按以下的原则来确定：（1）针对各种废水水质特点的不同，来选取那些技术先进的、处理效率较高、工艺较为成熟的、运行成本比较低的、管理操作比较方便的处理工艺，来确保出水能够达到标准排放；（2）尽量选用本国行业之内行之有效的先进的技术和设备，尽可能的避免选用那些高能耗或者已经淘汰了的产品，硬件设施应选择那些抗冲击力较强的，并预留发展空间；（3）尽量朝着全自动控制要求，降低工作人员的劳动强度，确保系统能够稳定运行；运转的方式灵活，最大限度地来发挥处理装置和构筑物的应变处理能力；（4）根据初步预测的水量、水质的数据来确定工艺的选择，必须执行国家的关于环保方面的政策法规，符合规范和标准；（5）选用那些合理的工艺和设备，在保证达标的前提下，减少运行成本和工程投资；有利于实现处理工艺运转的自动控制，用最少的投资获得最大的收益；（6）尽量减小对周围环境所造成的影响，合理的控制噪声、气味，妥善处理好固体废弃物的后续处理工作。3.2工艺流程的选择14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）由于废水排放的间歇性，为确保废水充分的混合，避免COD过量，避免固体杂质对设备的损耗，应该设置一个集水池和调节池。调节池可以增强设备对有机物负荷的缓冲，防止生物处理系统负荷的变化；可以控制pH值，来以减少中和反应所需化学品的用量；可以缓冲对生物处理系统的波动，保证后边生物处理系统的流量一定，保证处理效果；当车间停产的时候，能够对生物的处理系统继续送入废水。当废水中有机物的浓度较高BOD5/CODCr较小时，其可生化性比较较差。所以应该采用采用预氧化和好氧生物处理为知道的处理工艺，以Fenton氧化＋CASS法作为主要工艺。Fenton氧化可以将那些难生物降解的有机物转变为溶解状态和易于降解的有机物，用来提高废水处理的可生化性，便于后续好氧生物的处理；同时可以通过调节反应的运行条件，来去除大部分COD。活性污泥循环处理法，是近几年来国际上所公认的处理工业污水和生活污水的胡奥为先进的工艺。它的基本结构是：在SBR的基础上，设计的反应池方向分为三个部分，前班部是生物选择区，中间为缺氧区域，后半部分为主要反应区，这当中主反应区域的后部应安装可升降式自动的撇水装置。全哥工艺的曝气过程、沉淀过程、排水过程等在同一个池子里周期的循环运行。这与传统的活性污泥法相比，具有建设成本低；运行费用少；杂质去除率较高，出水的水质较好；设备的安装比较简便，施工的周期比较短；工艺流程相对较短，占地面积少；具有较好的防腐的能力，设备使用寿命长等优点。产生的污泥经浓缩压滤脱水后，外运填埋处置。3.3工艺流程根据处理废水的试验结果，提出采用“Fenton氧化＋CASS法”的联合的处理工艺。工艺的流程如下图14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）草甘膦废水处理工艺流程3.4工艺流程说明各车间排出的草甘膦农药废水由集水池进入调节池，加药调节，并进行曝气，调节废水水质和水量，利于后续处理。出水用泵压入Fenton氧化池，根据试验结果，按照最优的试验条件，加入适当的Fenton试剂，进行氧化。Fenton氧化单元能够去除大部分的COD。经过Fenton处理后的废水使其进入到沉淀池中静沉一段时间后用泵压入CASS处理池当中，到这就完成了生化处理前的那些个预处理。沉淀池的出水进入到CASS处理池以后，进行进一步的降解有机物。CASS池出水基本符合《污水综合排放标准》（GB8978－96）二级排放标准。3.5简要说明个处理单元1．集水池14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）功能：各个车间的废水都是间歇排放的，都需要用集水池来均衡、稳定水质和水量。一般要求集水池的体积能够存放一天的生产废水。设计参数：单元的停留时间：t＝24h池体的有效体积：V＝300m2．调节池功能：调节水质，为后续Fenton反应提供了最佳工艺条件。设计参数：单元的停留时间：t＝2h池体的有效体积：V＝25m3．Fenton氧化反应池（2个池可以间歇的使用）功能：降低滤液中的COD的值和有机磷农药的含量。稀硫酸、H2O2加料管由底部导入。曝气管铺设在底部。设计参数：单元的停留时间：t＝1.5h池体的有效体积（两池）：V＝40m4．沉淀池（2个池可以间歇使用）功能：根据后边生化处理的需要，来选择加药剂进行混凝沉淀，去除Fenton氧化所带来的铁离子。设计参数：单元得停留时间：t＝2h池体的有效体积（两池）：V＝60m5．CASS池功能：经预处理，废水中的COD值若还没有达到标准要求，则必须进行深度氧化处理，来确保处理后的出水达到《污水综合排放标准》（GB8978－96）二级排放标准。反应池应该分为2格，采用旋转式滗水器排水，用罗茨鼓风机曝气。设计参数：单元的停留时间：t＝16h14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）运行周期4h曝气2h沉淀1h滗水1h池体的有效体积：V＝240m旋转式滗水器数量1台滗水量Q=50-100m3/h滗水深度h=1.5m3.6本章小结运行的费用主要来自于Fenton试剂等泵提升、曝气所耗电费，工作人员的工资，设备的保养维修。其中，试剂的费用主要根据进水有机污染物的浓度、种类以及有机磷农药的含量的波动而变化。预计的运行成本大约为1.6～2.5元/(吨·水)。采用Fenton—CASS工艺处理草甘膦农药废水的方法是可行的，此项工艺处理效果较好，运行较为稳定，经处理后的废水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978－96）二级标准。14\n洛阳理工学院毕业设计（论文）结论草甘膦农药废水的毒性较大，有机污染物的浓度高。用Fenton氧化法可以达到较好的去除效果。在常温和常压下，Fenton试剂草甘膦农药废水的最优配比（每400mL的废水）是：pH为4、硫酸亚铁的用量1.30g、百分之三十双氧水40mL、搅拌的时间是90min，COD的去除率可以达到95%以上。Fenton试剂处理草甘膦农药废水和工厂废水的最优配比（每400mL废水）是：pH为4、硫酸亚铁2.60g、百分之三十的双氧水40mlmL、搅拌的时间为90min。Fenton法能够有效的降解有机磷的农药废水，处理候的水质可以达到《污水综合排放标准（GB8978–1996）》的三级标准。可是，纯粹的Fenton法处理草甘膦农药废水还是不能够满足人们日趋严重的环境标准和人们对环境质量的超高要求。因此，Fenton法可以作为一级处理工艺，而后则可以加入生化处理的工艺，来得到更好的出水水质。采用Fenton—CASS工艺法处理草甘膦废水是可行的，此项工艺运行稳定水质处理效果较好，经处理后的废水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978－96）二级标准。运行额费用主要来自于Fenton试剂和其他组成的药剂的费用加上泵提升、曝气所耗电费工作人员工资加上设备损耗和检修的费等所构成。其中，药剂得费用受进水的有机污物的浓度、种类及有机磷农药的含量的波动性而变化。运行成本大约在1.6～3元/(吨·水)。14\n洛阳理工学院毕业设计论文谢辞本文是在原怀保导师的谆谆教诲和悉心指导下完成，原老师在学术上有着严谨的科研作风，实事求是的治学态度，并时刻能够把握最新科技的前沿，让我受益匪浅，原老师生活上平易近人，和蔼可亲，令我钦佩不已，是我学习和生活中的榜样。在毕业设计研究之中，原老师给了我最及时和最有效的指导，这使得我最终克服各种困难，顺利地完成了论文。原老师一直鼓励我提高自己的综合素质，并给我创造了许多锻炼的机会，让我在实际锻炼中不断进步。在此，谨向我的导师表示最崇高的敬意和最衷心的感谢。在此还要感谢毕业的师姐，感谢她不厌其烦的指导我学习遗传算法，感谢她为我推荐参考书籍、论文。同时，我还要感谢环境工程与化学系实验室的所有老师，感谢他们在我进行毕业设计过程中不断给我无私的关怀和帮助。最后我还要感谢我的家人在我大学期间对我的支持与鼓励，千言万语只能化为一句话：谢谢。15\n洛阳理工学院毕业设计论文参考文献　1黄燕梅，芬顿氧化-钠镁沉淀法处理草甘膦废水，20072　华东旭，中空球型催化剂湿式氧化高浓度苯酚废水研究，中国石油大学，20113　吴钦钦，垃圾渗滤液的高级氧化工艺研究，东华大学，学术论文，20064　代琛，草本植物纤维素提取，溶解及成膜性能的研究，20115　胡学伟，昆明理工大学，超声-催化氧化-生物组合技术处理垃圾渗滤液的研究，20046　孔维芳，青岛科技大学，厌氧流化床微生物燃料电池处理邮寄污水的研究。20127　吴国娟，昆明理工大学，二级混凝-沉淀强化垃圾渗滤液预处理研究，200416