1000吨每日红霉素制药废水处理工程（本科 ）优秀完整版

1、目录目录 摘 要 .2 第一章 概论 .3 1.1 废水水质 .3 1.2 废水处理方法概要.5 1.3 主要制药废水处理工艺.5 1.4 总结.9 第二章 工艺选择 .10 2.1 设计材料.10 2.2 设计要求.10 2.3 处理方案选择.10 2.4 工艺流程.11 第三章 主体工艺设计计算 .13 3.1 格栅设计 .13 3.2 集水井设计.14 3.3 均质沉淀池设计.15 3.4 水解池设计.17 3.5 UASB 反应器设计.18 3.6 内循环好氧三相流化床设计.23 3.7 二沉池设计.25 第四章 污泥部分设计计算 .28 4.1 集泥井设计.28 4.2 污泥浓缩池设

2、计.28 4.3 污泥脱水机械选型.29 第五章 主要反应设备强度设计计算 .30 5.1 UASB 反应器强度设计.30 5.2 BASR 反应器强度计算 .31 第六章 结论 .35 致谢 .36 参考文献 .37 1000t/d1000t/d 红霉素废水处理工程红霉素废水处理工程 （环境工程专业） 学生 指导教师 反应器的工作原理、设计要求，并进行了大量的设计计算，确定了其结构尺寸和运行 条件，为了使本设计更具实用性，还对主反应器进行了有关强度、结构方面的尝试。经过 完整的摘摘 要要：简述了目前制药行业的生产状况、废水来源及水质特点，介绍了国内制药废 水处理领域常用的工艺及发展现状。针对

3、本设计给出的红霉素生产废水水质水量变化大， 悬浮物浓度高，含有难生物降解及有毒物质的特点，提出了采用上流式厌氧污泥床反应器 加内循环好氧生物流化床进行处理的组合工艺。分析了处理工艺中各主要工艺处理，出水 水质将会得到明显改善，并可达到污水综合排放标准一级标准。 主题词主题词：制药废水 上流式厌氧污泥床反应器 内循环好氧生物流化床 强度 Abstract: this paper introduces the productive status, sources of wastewater and characteristics of wastewater in the pharmacy at p

4、resent, summarises the common process and the progress in the field of pharmaceutical wastewater treatment. Because the erythromycin wastewater characteristics and flow varies greatly, often has a high SS concentration, contains substances which is toxic and difficult to biological degradation, this

5、 paper introduces a combination process of an Upflow Anaerobic Sludge Blanket and an Internal Circulation Aerobic Biological Fluidized Bed. The author Analyses principles of the main reactor and design requirements, and confirms the reactor sizes of configuration and work conditions through a lot of

6、 calculation. In order to make this paper practicable, we design intensity and configuration of the main reactors, too. Through this process, we think the effluent would be purified and may achieve the first criterion. Key words: Pharmaceutical wastewater Upflow Anaerobic Sludge Blanket Internal Cir

7、culation Aerobic Biological Fluidized Bed Intensity 第一章第一章 概论概论 随着医药工业的发展，制药废水已经成为严重的污染源之一。制药工业废水主要包 括四种：抗生素工业废水；合成药物生产废水；中成药生产废水；各类制剂生产过程的 洗涤水和冲洗废水。由于药物品种繁多，在药物生产过程中，需使用多种原料，生产工 艺又比较复杂，因而废水组成也十分复杂，其处理难度也比较大。 我国抗生素的研究从 20 世纪 20 年代开始，而生产则于 50 年代初。近年来，逐渐采 用电脑控制发酵以及基因技术，来提高发酵效果。但是，目前在抗生素的筛选和生产， 菌种选育等方面

8、仍存在许多难点，出现原料利用率低提炼纯度低，废水中残留抗生素含 量高等诸多问题，造成严重的环境污染和不必要的浪费。 环境问题已经成为世界性的难题之一，严重的环境问题已经构成了对人类生存的威 胁，人们已开始认识到经济发展和环境保护是不可分割的整体，只有切实有效地保护环 境，才能确保可持续发展。水是地球上唯一不可替代地自然资源，我国人均水资源占有 量仅为世界平均水平的四分之一，水源不足、水体污染和水环境恶化已成为经济发展的 制约因素，保护水资源，防治水污染、改善水环境是实施可持续发展的必由之路。 本设计针对目前水污染中严重的污染源之一的抗生素废水悬浮物高、毒性大，不易处理的特点， 先介绍了抗生素生

9、产的一般工艺流程，产生抗生素废水的生产环节，以及抗生素废水的水质特征。熟 悉其特点是我们对其进行针对性处理的第一步。接着回顾和展望了国内外处理抗生素废水常用的工艺 流程，以及其该工艺的原理、优缺点，最后针对本设计的原废水具体特点和相关水质参数，提出本设 计的工艺流程，并进行相关工艺计算、主要设备强度计算，根据要求做出工艺流程图、平面布置图及 主要设备详图。 1.1 废水水质废水水质 1.1.11.1.1 抗生素废水：抗生素废水：主要包括发酵废水、酸碱废水、有机溶剂及洗涤废水等。微生物发酵 法生产抗生素的一般工艺流程及排污点见图 1-1。 种子罐发酵罐 发酵废液预处理 冲洗废水冷却废水 冲洗废水

10、废菌丝体 （加酸碱、预处理） 分离提取抗生素（离子交换、 萃取、吸附、结晶、沉淀等） 精制提纯（脱色、 结晶、干燥等） 成品 废水浓溶液（废母液） 冲洗（罐）废水 倒罐废液 图 1-1 抗生素发酵生产一般工艺流程及其排污点示意图 发酵废水：经提取有用物质后的发酵残液，含有大量未被利用的有机组分及其分解 产物，为该类废水的主要污染源。 洗涤废水：来源于发酵罐的清洗、分离机的清洗及其它清洗工段和洗地面，水质一 般与发酵废水相似，但浓度低。 其它废水：生物制药厂大多有冷却水排放。一般浓度不大，可直接排放，但最好回 用。 1.1.1.1 抗生素废水的水质特征1 （1）COD 浓度高（500080000

11、mg/L） 。其中主要为发酵残余基质及营养物、溶媒提 取过程得萃余液、经溶媒回收后排出得蒸馏釜残液、离子交换过程排出得吸附废液、水 中不溶性抗生素得发酵滤液以及染菌倒罐液等。 （2）废水中 SS 浓度高（50025000mg/L）.其中主要为发酵的残余培养基质和发酵 产生的微生物丝菌体。 （3）存在难生物降解物质和有抑菌作用的抗生素等毒性物质。由于发酵中抗生素得 率较低，仅为 0.10.3，且分离提取率仅 6070，因此大部分废水中残留抗生素含 量均较高，而结晶母液中更高。会抑制好氧污泥活性，降低处理效果。 （4）硫酸盐浓度高。一般认为，好氧条件下硫酸盐得存在对生物处理没有影响，但 也有报到硫

12、酸盐达 1000mg/L 以上对好氧生物处理有抑制。 （5）水质成分复杂。中间代谢产物、表面活性剂（破乳剂、消沫剂等）和提取分离 中残留的高浓度酸、碱、有机溶剂等化工原料含量高。该类成分易引起 PH 值波动大、色 度高和气味重等不利因素，影响厌氧反应器中甲烷菌正常的活性。 （6）水量小但间歇排放，冲击负荷较高，给生物处理带来极大的困难。 1.1.21.1.2 化学合成制药废水化学合成制药废水 化学制药主要是采用化学方法，使有机物质或无机物质发生化学反应生成所需的合 成制药。这类生产废水中含有种类繁多的有机物、金属及废酸废碱等。生产过程本身大 量使用各种化学原料，但由于多步反应，原料利用率低，导

13、致废水 COD 浓度高，含盐量 大，大部分随废水排放，对环境造成相当恶劣的影响。废水中主要为有机物，如脂肪、 醇、酯、苯、苯酚、甲苯、二甲苯、硝基苯、石油类及氨氮、硫化物和各种金属离子等。 该类废水的水质、水量变化大，大多含有生物降解物和微生物生长抑制剂。 1.1.31.1.3 中成药生产废水中成药生产废水 中成药废水对于不同产品的生产都有其特殊的产生工段，但大多都包含洗药、提取 与制药、洗瓶等工段。中成药废水主要含有各种天然有机污染物，其主要成分为糖类、 有机酸、蒽醌、木质素、生物碱、单宁、鞣质、蛋白质、淀粉及它们的水解产物等。中 成药废水的水质波动很大，其 COD 最高含量可达 6000m

14、g/L,BOD 最高可达 2500mg/L。 1.1.41.1.4 生产过程中的洗涤水及冲洗水生产过程中的洗涤水及冲洗水 主要包括生产过程中各工段的冷却水、制剂冲洗水、净化水等工艺泄漏废水，同时还有相当一部 分为卫生清洁的地面冲洗废水。一般污染程度不大，经简单处理可达标排放。 1.2 废水处理方法概要废水处理方法概要 随着抗生素大规模的生产，人们就开始对抗生素生产废水的处理进行研究。从 20 世 纪 40 年代开始至今人们对抗生素生产废水的处理研究不断深入细致，处理技术也从以好 氧生物处理为主过渡为以厌氧生物处理技术为主。 制药废水水质水量波动较大，是处理难度较大的工业废水之一。所采用的处理方

15、法 应根据具体情况进行选择。具体处理方法主要是生化工艺和物化工艺及其组合。 物化方法有：混凝法、气浮法、吸附法、焚烧法等。多用作预处理。 生化处理有：活性污泥法、SBR 法、UASB、两相厌氧处理工艺、生物流化床、生物接 触氧化法、生物活性炭、光催化法等。一般采用组合工艺。 制药废水的基本工艺流程工艺见图 1-2。 废水调节池预处理 投药 厌氧反应器 好氧沉淀 污泥 投药 后处理出水达标排放 生活污水 预处理污泥处理曝气 回流水或稀释水 图 1-2 制药废水处理基本工艺流程 1.31.3 主要制药废水处理工艺主要制药废水处理工艺 1.3.11.3.1 焚烧法焚烧法 哈高科白天鹅药业集团有限公司

16、，哈医药集团制药总厂联合开发的用于处理高浓度 有机制药废水的焚烧法工艺2如下： 柴油贮槽燃烧机 风机 炉本体 压缩空气 G-G热交换器 雾化器管路区 管路区贮槽废液 排放气体 图 1-3 焚烧法工艺流程图 高浓度有机废水由中间槽经管路通过废液喷雾器送人炉本体内，燃料油经燃烧装置 自动点火，喷人焚烧废液，焚化燃烧 3d，可将废液内有机物充分氧化，使其焚化效率与 去除率达 95以上，产生的废气达到无异味、无恶臭、无烟的完全燃烧的效果，经喷淋 洗涤装置去除 10m 以上的粉尘，将符合排放标准的废气排放至大气。该焚烧处理系统 处理能力 600kg/h，废水水质 COD 高达 mg/L。 使用废液专用焚

17、烧炉，可将高浓度有机废液用焚烧的方法处理掉，不仅可以大大削 减废水中高浓度有机污染物的含量，而且对提高厂区及周边地区环境污染的控制具有重 要意义。由于焚烧法具有高温分解和深度氧化的特性，对有毒、有害废物的处理是其它 方法无法取代的。用焚烧方法处理高浓度有机废水具有投资少、占地面积少、见效快及 操作不受气候影响的优点。如果用废溶媒及废酒精做辅助燃料以废烧废，可以降低运行 成本。其热能还可以回收利用。 1.3.21.3.2 厌氧好氧两级生化法处理制药废水厌氧好氧两级生化法处理制药废水 1.3.2.1 工艺原理 由于该种类废水的CODcr浓度比较高，且好氧法处理高浓度有机废水有其自身的缺陷， 因而仅

18、用单一的好氧处理很难实现达标排放，但是厌氧法却对处理高浓度有机废水有一 定优势。制药废水中含有抗生素，对好氧菌种有毒性，能抑制好氧菌的活性。然而厌氧 菌却能进行好氧菌所不能进行的解毒反应，能将废水中的抗生素有效地降解。从厌氧降 解三阶段理论来分析，在降解过程中，主要发生抑制作用的是在产甲烷阶段，酸化阶段 细菌的适应能力强，能耐很高的毒物浓度，能充分利用第一阶段水解菌的产物，使抗生 素及其代谢中间产物得以降解，有利于最后阶段产甲烷过程和后续处理。虽然厌氧法能 直接处理高浓度有机废水，但是厌氧法出水的CODcr，BOD浓度仍很高，且带有臭味，不 能直接徘放，因而考虑增加好氧处理来克服厌氧处理的缺点

19、。另外，利用厌氧法处理高 浓度有机废水不仅最大限度的净化水质，同时还可回收生物能沼气3。厌氧多采用 UASB或两相厌氧（ABR-UBF）等,好氧多采用SBR法、生物接触氧化法、CASS以及流化床等 工艺。有的还在好氧工艺之后加上气浮或混凝等物化工艺，进一步提高出水水质。具体 工艺各排污单位可能有所细微差别。 1.3.2.2 应用实例 河南省平顶山市某制药厂土霉素生产采用微生物发酵法，在生产过程中要产生一定 量的高浓度有机废水外排入湛河，给当地的水环境造成一定影响。该厂废水出水水质及 排放标准如下： 表 1-1 平顶山某制药厂原废水出水水质及排放标准 项目BOD/mg/lCOD/mg/lSS/m

20、g/lPH 废水水质21004500550010005.06.0 排放标准60 150200 69 该厂污水处理工艺如下： 高浓度废水 收 集 沉 淀 池 节 池 调 UASB 罐 气 池 预 曝 脱硫器沼气柜 泥饼外运 机 水 脱 浓 池 缩 污 泥 池 SBR 泥 池 集 离 水 分 液 清 上 于 泥 污 剩 稀释水 剩余泥 排放 沼气 图 1-4 平顶山某制药厂废水处理流程 1.3.31.3.3 水解酸化水解酸化好氧法好氧法 1.3.3.1 水解酸化-好氧工艺原理 水解好氧工艺是我国独立自主开发的污水处理工艺，为我国的水污染控制作出了 积极的贡献。 水解酸化工艺是考虑到产甲烷菌与水解产

21、酸菌生长速率不同，在反应器中利用水流 动的淘洗作用造成甲烷菌在反应器中难于繁殖，将厌氧处理控制在反应时间短的厌氧处 理第一阶段即在大量水解细菌、产酸菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，难 于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质。将厌氧水解处理作为各种生化处 理的预处理，由于不需曝气从而大大降低了生产运行成本，可提高污水的可生化性，降 低后续生物处理的负荷，大量削减后续好氧处理工艺的曝气量，降低工程投资和运行费 用，因而广泛的应用于难生物降解的化工、造纸、制药等高浓度有机工业废水处理中。 作为好氧处理的预处理。 好氧处理一般可以采用传统活性污泥法、接触氧化法、周期循环延时曝气活性污

22、泥 系统（ICEAS）、氧化塘及土地处理等工艺。进一步改善水质，使达标排放。 1.3.3.2 应用实例 黑龙江省某制药厂的主要生产车间是制剂车间和提取车间。厂区废水主要由生产废 水和生活污水组成。污水主要来源于职工食堂和浴池。废水中主要污染物有中药渣、草 根纤维、树皮纤维及洗涤用碱等。废水的BODCOD约为0.35，可生化性一般。该厂采用 水解酸化生物接触氧化法处理4。生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物膜法 之间的工艺。接触氧化池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面， 部分则是絮状悬浮生长于水中，因此它兼有活性污泥法与生物膜法二者的特点。 该厂工艺流程如下图： 原水调节

23、池水解酸化池初沉池 生物接触氧化法二沉池达标水排放 图图1-51-5 黑龙江某制药厂工艺流程黑龙江某制药厂工艺流程 生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物膜法之间的工艺。接触氧化池内设有 填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长于填料表面，部分则是絮状悬浮生长于水中， 因此它兼有活性污泥法与生物膜法二者的特点。 该厂废水水质及排放标准如下： 项目 BOD/mg/lCOD/mg/lSS/mg/lPH 废水水质35045010001200 4007.72 排放要求 60150100 69 多次采样监测结果表明，该厂二沉池出水CODcr浓度基本在85mg/l。达到国家污水 综合排放标准(GB8978

24、1996)一级标准。 上述几种工艺是制药废水中广泛应用的比较成熟的技术。下面简单介绍几种研究中 的工艺。 1.3.41.3.4 光催化降解制药废水光催化降解制药废水5 有人设计了一种流化床光催化反应器与过滤预处理相组合的中试系统，制备了一种 以30一40目耐火砖颗粒为载体的负载型TiO2光催化剂，以高压汞灯为光源，分别在不同工 艺条件下对三类典型难降解有机工业废水(实际印染废水、制药废水以及配制的农药废水)的 光催化降解效果进行了考察。结果表明，该系统对这三类废水均有较好的处理效果。 1.3.51.3.5 超声波超声波处理硝基苯类制药废水处理硝基苯类制药废水6 用不同频率和强度的超声波以多种方

25、式对模拟和实际硝基苯废水进行处理。结果表 明： (1)功率在100 w，时间为60 s条件下，其硝基苯降解率可达809； (2)加入适量的H2O2及少量的Fe2+，不仅可使COD去除率及硝基苯降解率分别提高到 87和92，而且反应时间大大缩短，超声波强度也可减半。 实验证明光催化降解为此类废水的工程处理提供了高效、经济的方法。 1.4 总结总结 针对不同制药废水的水质特点，厂家的要求及排放标准的不同，可以选用不同的处 理工艺。针对较难处理的抗生素废水、化学合成制药废水一般采用组合工艺如：厌氧 好氧两级生化法， （微电解）水解酸化好氧法。这都是比较成熟稳定高效的工艺，应用 广泛。对于易降解中低浓

26、度制药废水可采用单级生化法如UASB、SBR等。当然一些新工艺 也需要大胆尝试。 第二章第二章 工艺选择工艺选择 2.1 设计材料设计材料 某制药厂生产红霉素及淀粉，其生产工艺及排放的废水如下： 发酵过滤提取沉盐结晶回收 冲 洗 板 框 废 水 重液（大） 萃取后下层水 回收丁脂后排放 丁脂 蒸馏 废水 废 水 图 2-1 某制药厂生产工艺及废水排放点示意图 1红霉素废水（原料 30100t 玉米，用水 30100530500t，其他 100t，共 600t） 。 2淀粉废水：淀粉原水、淀白粉沉清水（自然沉降） 、含渣水、玉米输送水。 a.玉米浸泡水 20t（糖、氨基酸、） 2 SO b.输送

27、玉米水50t（泥沙质、有机物） c.蛋白粉澄清水 100t（淀粉、蛋白质、糖） d.玉米浆蒸发冷却水 100t（蛋白质、糖） 在生产过程中有三种废水：红霉素废水、压滤废水、淀粉废水，三种废水的水质见 表 2-1。 表 2-12-1 三种废水的基本水质情况 废水 项目 红梅素压滤淀粉 CODCr(mg/L)20800284001500180017502800 SS(mg/L)300050004000600015003000 pH67676.67.3 2.22.2 设计要求设计要求 该厂红霉素生产废水水质变化幅度大，冲击力强，硫酸根、金属离子、悬浮物含量均较高，为处 理难度较大的制药废水，设计时按

28、三种废水混合后处理。综合废水基本参数为： CODCr=55007900mg/L、SS=35004500mg/L、pH=67.5，设计水量为 1000m3/d。要求出水达到污 水综合排放标准 （GB89781996）一级排放标准。 2.32.3 处理方案选择处理方案选择 取设计参数如下： 表表 2-22-2 工艺设计参数工艺设计参数 项目 COD(mg/l)SS(mg/l) 流量 Q(m3/d) 设计水质 670040001000 达标水质 100701000 2.3.12.3.1 工艺选择分析工艺选择分析 该废水属于高有机物，高悬浮物，毒性大废水，而水量不大。主体工艺拟采用 UASB 反应器，

29、但是其对进水悬浮物含量要求较严格，这是其与其他厌氧处理工艺的明显不同 之处，一般以不大于 1000mg/l 为宜，否则不利于颗粒污泥与进水中有机污染物的充分接 触而影响产气量，另一方面容易造成反应器的堵塞问题。此外，进水中 SS 的种类对颗粒 污泥的形成也有较大的影响。故在 UASB 前降低 SS 含量是必要的，因此在 UASB 工艺前设 置均质沉淀池，一方面利用固液分离去除废水中的杂质及悬浮物，同时还可以降低废水 中有机物含量，使进水达到 UASB 进水要求；另一方面，由于该红霉素生产废水水质变化 幅度大，冲击负荷强，不利于废水处理设施的正常运行，因此利用均质沉淀池池沿的沿 程进水，使同时进

30、池的废水转变为前后出水，达到与不同时序的废水混合的目的。 由于废水中含有硫酸根、金属离子及残存的抗生素，这对微生物尤其是 UASB 中产甲 烷菌来说具有相当大的毒害作用，甚至可以引起生物处理工艺的失效。因此 UASB 前设置 一个水解池，利用产酸菌的不敏感性，改变毒物的结构或将其分解，使毒性减弱甚至消 失，同时大量产酸菌在水解作用下，还可以大大降低悬浮固体浓度。经过水解池预处理 的酸化液进入产甲烷器（UASB）就能进行正常的产甲烷反应，并能得到快速、高效的处 理。 但是 UASB 出水的 CODcr，BOD 浓度仍很高，且带有臭味，不能直接徘放，因而考虑 增加好氧处理来克服厌氧处理的缺点。三相

31、好氧流化床作为一种新型高效的好氧工艺， 近三十年来其应用范围和规模都日益扩展，尤其是其可以达到很高的污泥负荷，使其进 水有机物浓度可以较高，且其反应器高径比较大，节约占地。对于用地紧张的企业很适 合。经三相流化床处理后，废水再经二沉池就基本可以达到处理目标。 2.42.4 工艺流程工艺流程 进 水 格 栅 均 质 沉 淀 池 水 井 集水 池 解 应 器 反 UASB 缓 池 冲 二 池 沉 BASR 器 应 反 水 出 泥 集 井 污 泥 浓 缩 池 水 间 泥 脱 污 运 外 饼 泥 图 2-2 本工艺流程图 第三章第三章 主体工艺设计计算主体工艺设计计算 3.13.1 格栅设计格栅设计

32、格栅一般安置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤 维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的 处理负荷。 由于本设计中废水悬浮物很大，但水量相对较小，故采用细格栅，用人工清除格渣。 3.1.13.1.1 设计说明设计说明 （1）水泵前格栅条间隙，应根据水泵要求确定； （2）格渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有 关。格渣的含水率一般为 80，容重为 960kg/； 3 m （3）格栅的过栅流速一般采用 0.61.0m/s； （4）栅前渠道内水流速度一般采用 0.40.9m/s； （5）格栅倾角一般采用

33、4575。人工清除格栅倾角小时，较省力，但占地面积大； （6）通过格栅的水头损失一般采用 0.080.15m； （7）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位 0.5m。工作台上应有安全和 冲洗设施； （8）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于 0.7m。工作台正面过道宽度，当采用人工清除 格渣时，不应小于 1.2m； （9）设置格栅装置的构筑物，必须考虑有良好的通风设施。 图 3-1 格栅计算图7（单位：cm） 3.1.23.1.2 参数选取参数选取 由于本设计水量小，为了格栅的加工、安装方便，将格栅进行了一定程度的放大。格 栅间隙 b=0.01m,格栅倾角，栅前水深 h=0.4m,进水

34、渠道宽：，过栅流速60 1 0.2Bm 0.15m/s. 3.1.33.1.3 设计计算设计计算 (1)栅条间隙数 sin 18 Q n bhv (2)设计采用10 圆钢为栅条，即 s=0.01m，则栅槽宽度为 2 (1) 0.01(18 1)0.01 18 0.35 Bs nbn m (3)过水渠道渐宽部分长度，展开角取=20 1 21 1 1 0.350.2 0.21 2220 BB Lm tgtg (4)渐窄部分长度： 21/2 0.11LLm (5)过栅水头损失 2 4/3 1 2 4/3 ( )sin 2 0.010.15 3 1.79()sin600.0053 0.012 9.81

35、 sv hk bg m (6)栅前渠道超高取=0.3m 2 h 则栅前槽高为 h+=0.7m 2 h 栅槽总高度为：H=h+=0.705m 1 h 2 h (7)栅槽总长度 L= 1 12 0.5 1.02.23 60 H LLm tg 3.23.2 集水井设计集水井设计 3.2.13.2.1 设计说明设计说明 集水井是汇集准备输送到调节池或其他处理构筑物去的污水或污泥的一种小型贮水 池。由于工业废水排放的不连续性，为了避免处理的难度，所以在格栅和均质沉淀池之 间设置一个集水井。 3.2.23.2.2 设计计算设计计算 取水力停留时间 HRT=2h,集水井有效深度 h=4.5m,水面超高 0.

36、5m。 （1）集水井有效容积 3 /1000/24 283.3VQ Tm （2）集水井水面面积 2 /83.3/4.518.5AV hm 取集水井长、宽分别为 5m,4m 其尺寸为 545 3 m 3.2.33.2.3 提升泵的选取提升泵的选取 选用 QW 型潜水排污泵，它适用于所有污水、泥浆水、雨水及工艺用水的抽送、排放。 QW 型泵排污性能强，具有独特设计的“高效、无堵、防缠绕”性能的特种水泵。与传统 水泵相比，该泵叶轮的独到之处在于单叶片或双叶片、大流道，有非常好的过流特性， 避免了水流在低速情况下可能造成的堵塞和缠绕，这种独特的叶轮流道设计，再配合合 理的涡体设计，使污水中的纸、纺织物

37、、垃圾袋及其他物料能自由通过。其性能参数如 下表： 表 3-1 QW 型提升泵的性能参数8 型号 出水口径 /mm 流量 /(/ 3 m h) 扬程 /m 转速 /(r/min) 轴功率 /kW 泵效率 /% 重量 /kg 80QW50-1080501014304.8372.3100 3.33.3 均质沉淀池设计均质沉淀池设计 3.3.13.3.1 设计说明设计说明 无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水质水量在 24 小时之内都有波动。一 般来说，工业废水的波动大，中小型工厂的波动就更大，甚至一日之内或 班产之间都有 很大的变化。这种变化对污水处理设备，特别是生物处理设备正常发挥其净化功

38、能是不 利的，甚至还可能是遭到破坏。同样对于物化处理设备，水量和水质的波动越大，过程 参数难以控制，处理效果不稳定；反之，波动越小，效果就越稳定。在这种情况下，在 废水处理系统之前，设置均化调节池，用以进行水量的调节和水质的均化，以保证后续 处理的正常。 由于本设计中制药废水中悬浮物（SS）浓度很高，此均质池也兼具沉淀池的功能。 该池设计有沉淀池的污泥斗，有足够的水力停留时间保证后续处理构筑物能够连续进行。 其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水变为前后出水，以达到与不同 时序的废水相混合的目的。由于其均质及沉淀双重功能，故名均质沉淀池。 3.3.23.3.2 参数选取参数选取 水

39、力停留时间 T=8h，设计流量 Q=1000 333 /41.67/0.0116/mdmhms 表 3-2 均质沉淀池设计参数 CODSS 进水水质 mg/l 67004000 去除率% 2570 出水水质 mg/l 50251200 3.3.33.3.3 设计计算设计计算 600 40 30050340 100600600600 图 3-2 均质沉淀池计算图（单位：cm） （1）池子尺寸 均质沉淀池有效容积 3 41.67 8333.4VQTm 取池有效水深 h=3m 则池表面积 2 333.4 111.1 3 V Fm h 取池长 L=19m，池宽 B=6m，超高=0.5m 1 h 则池子

40、尺寸为：1963.5() 2 m （2）理论每日污泥量 3 12 0 ()1000(4000 1200) 93.3/ 1000 (1)1000 1000(1 0.97) Q CC Wmd rP （3）污泥斗尺寸 沿池长方向设三个污泥斗，泥斗上口尺寸为 60006000，下口尺寸为 400400， 2 m 2 m 污泥斗倾角取 55。 则污泥斗高度为 2 60.4 553.4 2 htgm 均质沉淀池总高：， 12 30.53.46.9Hhhhm 每个污泥斗容积： 2 21212 22 3 () 3 3.4 (60.46 0.4) 3 43.7 h Vfff f m 污泥斗总容积，符合设计要求。

41、43.7 3131.1VW 总 3.43.4 水解池设计水解池设计 3.4.13.4.1 设计说明设计说明 本设计中该厂红霉素生产废水水质变化幅度大，冲击力强，硫酸根、金属离子、悬 浮物含量均较高，并且抗生素对微生物具有一定的毒性，为处理难度较大的制药废水。 由于后续 UASB 工艺中产甲烷菌对毒性物质较敏感，且悬浮物浓度也不宜太大，为了能 充分发挥 UASB 工艺的处理能力，达到良好的处理效果，在 UASB 前设置水解池，作为 预处理，利用水解菌、产酸菌充分去除或改变有毒或抑制性化合物的结构，同时有效的 去除悬浮性 COD，使出水主要为溶解性小分子 COD，利于后续处理。 从工程上讲，厌氧发

42、酵产生沼气的过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段等 三个阶段。水解池是把反应过程控制在第二格阶段之前完成，不进入第三个阶段。它实 际上完成水解和酸化两个过程（酸化也可能不十分彻底） ，但为了简化，简称为水解。 水解池具有以下优点： （1）不需要密闭的池子，不需要搅拌器，不需要水、气、固三相分离器，降低了造价和 便于维护。 （2）水解、产酸阶段的产物主要是小分子的有机物，可生化性一般较好，故水解可改变 原污水的可生化性，从而减少反应时间和处理的能耗。 （3）由于反应控制在第二阶段完成前，出水无厌氧发酵的不良气味，改善了处理厂环境。 （4）由于第一、第二阶段反应迅速，故水解池体积小，与初沉池相

43、当，节省基建投资， （5）由于水解池对固体有机物的降解，减少了污泥量，具有消化池功能。 3.4.23.4.2 设计计算设计计算 表 3-3 水解池设计参数 CODSS 进水水质 mg/l 51001200 去除率% 3050 出水水质 mg/l 3570600 （1）取表面负荷 q=0.5，水力停留时间 t=6h 32 /mmh 则池表面积 A=Q/q=41.67/0.5=83.34 2 m 将水解池设计成方行，边长为 9m，则实际水解池表面积为=81 A 2 m 有效水深 h=qt=0.56=3m 则水解池的有效容积 V=h=813=243 A 3 m 超高取 0.5m，则水解池的尺寸为 9

44、93.5 3 m 实际表面负荷 32 41.67/810.51/qmmh 停留时间 =V/Q=0.243d=5.8h t （2）进水装置位于池底部，采用竖管布水或者穿孔管布水。每个布水孔口的服务面积 0.5-2，每个孔口的流向不同，流速采用 0.4-1.5m/s，并尽量避免孔口的堵塞和短流。 2 m 出水堰间距 2-3m，出水堰设置挡渣板，排泥装置位于池中部。 3.53.5 UASBUASB 反应器设计反应器设计 3.5.13.5.1 设计说明设计说明 UASB（上流式厌氧污泥床）反应器是 Lettinga 等人于 19721978 年间开发研制的 一项有机废水厌氧生物处理技术，这种反应器于

45、20 实际 80 年代开始在高浓度有机工业 废水的处理中得到日趋广泛的应用。 UASB 反应器的基本构造主要包括：污泥床、悬浮污泥层、布水器、三相分离器。 污泥床位于整个 UASB 反应器的底部，污泥床内具有很高的污泥生物量，其污泥浓度 一般为 4080MLSSg/L，污泥床中的污泥由活性生物量占 7080以上的高度发展的 颗粒污泥组成，正常运行的 UASB 中的颗粒污泥的粒径一般在 0.55mm 之间，具有优良 的沉降性能，其沉降速度一般为 1.21.4cm/s，其典型的污泥容积指数(SVI)为 1020ml/g。污泥床容积一般占 UASB 反应区容积的 30左右，但它对 UASB 反应器的

46、整 体处理效率起着极为重要的作用，它对反应器中有机物的降解量一般可占到整个反应器 全部降解量的 7090。 悬浮污泥层位于污泥床上部，它占据 UASB 反应区容积的 70左右，其中的污泥浓度 要低于污泥床，通常为 1030MLSSg/L，由高度絮凝的污泥组成，一般为非颗粒污泥，其 沉速明显小于颗粒污泥的沉速。这一层污泥担负着整个 UASB 反应器有机物降解量的 1030。 布水器主要功能是将进入反应器的原废水均匀的分配到反应器整个横断面并均匀上 升，起到搅拌作用，这是反应器高效运行的关键环节。 三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将气体、污泥在沉淀区进行分 离，污泥经回流缝回流到反应

47、区，沉淀澄清后的处理水均匀的加以收集排出系统。具有 三相分离器是 UASB 反应器处理工艺的主要特点之一，它相当于传统废水处理工艺中的二 沉池，并同时具有污泥回流的功能。因而三相分离器的合理设计是保证其正常运行的一 个重要因素。 3.5.23.5.2 UASBUASB 工作原理工作原理 UASB 反应器在运行工程中，废水通过进水配水系统以一定的流速自反应器底部进入， 水流依次流经污泥床、悬浮污泥层至三相分离器。UASB 反应器中的水流呈推流形式，进 水与污泥床及悬浮污泥层中的微生物充分混合接触并进行厌氧分解，厌氧分解过程中产 生的沼气在上升过程中将污泥颗粒托起，由于大量气泡的产生，引起污泥床的

48、膨胀。在 反应器上部由于气泡的破裂，绝大部分污泥颗粒又回到污泥床区。随着反应器产气量的 不断增加，由气泡产生的搅拌作用变得日趋剧烈，气体变从污泥床内突发的逸出，引起 污泥床表面呈沸腾和流化状态。反应器中沉淀性能较差的絮状污泥则在气体的搅拌作用 下，在反应器上部形成悬浮污泥层；沉淀性能良好的颗粒污泥则处于反应器下部形成高 浓度的污泥床。随着水流的上升流动，气、水、泥三相混合液上升至三相分离器中，气 体遇到挡板后折向集气室而被有效的分离排出；污泥和水进入上部的沉淀区，在重力作 用下泥和水发生分离。由于三相分离器的作用，使得反应器混合液中的污泥有一个良好 的沉淀、分离和再絮凝的环境，有利于提高污泥的

49、沉降性能。在一定的水力负荷下，绝 大部分污泥能在反应器中保持很长的停留时间，使反应器中具有足够的污泥量1。 3.5.33.5.3 参数选取参数选取 容积负荷(Nv)取，污泥产率取 0.1kgMLSS/kgCOD,产气率 0.5 3 4/kgCOD md 。 3 /mkgCOD 表 3-4 UASB 设计处理效果 CODSS 进水水质 mg/l 3600600 去除率% 8050 出水水质 mg/l 720300 设计水量 Q=1000 =41.67 =0.0116。 3 /md 3 /mh 3 /ms 3.5.43.5.4 池体设计计算池体设计计算 反应器有效容积 3 0 1000 3.75

50、937.5 4.0 V QS Vm N 有效 取水力负荷 q=0.4 32 /mmh 则反应器表面积 A=Q/q=41.67/0.4=104.2。 2 m 将 UASB 设计成方行，取边长为 10m，分为两格（座） ，实际表面积为=100， A 2 m 实际表面水力负荷。 32 /0.421.0/qQ Amm h 则反应器有效高度 h=9.4m /VA 有效 3.5.53.5.5 三相分离器设计三相分离器设计 3.5.5.1 设计说明 三相分离器的主要功能是进行固体（反应器中的污泥） 、气体（反应过程产生的沼气） 和液体（被处理的废水）等三相加以分离，将沼气引入集气室，将固体颗粒导入反应区，

51、将处理后的废水引入排水渠。 三相分离器中，气液分离功能主要由合理配置的倾斜导流板和有斜面的倒流块完成； 固液分离功能则主要由斜板以上的沉淀室完成。三相分离器的设计包括沉淀区,回流缝, 气液分离器的设计。 由于沉淀区的厌氧污泥及有机物可以发生一定的生化反应,产生少量气体,这对固液 分离不利,故设计三相分离器时应满足以下要求： 沉淀区水力负荷小于 1.0m/h； 沉淀区斜壁角度应该在 4560之间,使污泥不致积聚,尽快落入反应区内； 沉淀区总水深应大于等于 1.5 米； 沉淀区水力停留时间介于 1.52h； 进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速2m/l； 在集气室内应保持气液界面，以释放和收集气体，阻

52、止浮渣层的形成； 导流体（板）与缝隙自己的遮盖部分应该在 100200mm，以避免上升的气体进入沉淀区； 在出水堰之间应该设置浮渣挡板； 出气管的直管应该足够大，以保证从集气室引出沼气，特别是有泡沫的情况 3.5.5.2 设计计算 设计三相分离器与短边平行，沿长边每池布置 4 个，构成 4 个分离单元。其结构见 图 3-3。 下三角集气罩之间的污泥回流缝中混合液的上升流速可用下式计算： 1 v 11 41.67 /1.582/ (5 0.66) 8 vQ Sm s 其中：-下三角形集气罩的面积， 1 S 2 m 上下三角形集气罩之间的回流缝宽度取 0.5m 则上下三角形集气罩之间回流缝中的上升

53、流速为： 221 41.67 /1.042/ (5 0.5) 16 vQ Svm s 其中-上下三角形集气罩之间回流缝的面积， 2 S 2 m 又可由三角形的比例关系，求的 BC=1.0m，AB=0.34m。 图 3-3 单元三相分离器计算图（单位：cm） 3.5.5.3 沼气分离效果验证 设能分离的最小气泡直径为 d=0.01cm，常温下清水的运动粘滞系数为： ，清水密度，沼气密度，碰撞系数 22 1.01 10/cms 3 1 1.01 /g cm 33 2 1.2 10/g cm ，则0.95 清水的动力粘度，由于废水的粘度一般大于清水的粘度，可取 2 1 1.02 10/g cm s

54、2 2.0 10/g cm s 废水 则气泡上升速度： 2 12 () 18 0.261/9.4/ b gd v cm sm h 废水 =1.04m/h a v 2 v 则有：，故满足要求。 9.41.0 9.042.94 1.040.34 b a vBC vAB 3.5.63.5.6 布水系统设计布水系统设计 3.5.6.1 设计说明 进水配水系统兼有配水与水力搅拌功能，所以必须满足以下原则： 进水必须在反应器底部均匀分配，确保各单位面积进水量基本相等，以防止短路和表 面负荷不均匀现象发生； 应满足污泥床水力搅拌的需要，要同时考虑水力搅拌与产生的沼气搅拌，使污泥区达 到完全混合的效果，确保促

55、进有机物与污泥迅速混合，防止产生局部酸化现象； 易于观察进水管的堵塞现象，如发生堵塞应易于消除。 3.5.6.2 常用布水系统910 （1）连续进水布水方式 一管一孔配水方式：为了确保进水可以等量的分布在反应器，每个进水管线仅仅与一 个进水点相连接是最理想的情况，为了保证每一个进水点达到其应得的进水流量，一般 采用高于反应器的水箱式进水分配系统。其一个好处是可以用肉眼观察堵塞情况。 一管多孔配水方式（又名穿孔管配水系统）：为了配水均匀，配水管中心距采用 1.02.0m，出口孔距也可采用 1.02.0m，孔径一般 1020mm，常采用 15mm。孔口向下 或与垂线呈 45方向，每个出水孔服务面积

56、一般为 24。配水管的孔径最好不少于 2 m 100mm，常用 150mm。配水管中心距池底一般为 2025cm。为了使穿孔管各孔出水均匀， 要求出口流速不小于 2m/s，使出水孔阻力损失大于穿孔管的沿程阻力损失。 分枝式配水方式（又名树枝式管式配水系统）：采用对称布置，各支管出水口向下距 池底约 20cm，位于所服务面积的中心。管口对准池底所设的反射锥体，使射流向四周散 开，均布于池底，一般出水口直径采用 1520mm，每个出水口服务面积 24。 2 m （2）间歇式布水方式 脉冲进水：采用间歇式的脉冲方式进水，使底层污泥交替进行收缩和膨胀，有助于底 层污泥的混合。一般来说，一定的布水强度能

57、促进反应区污泥床层底部颗粒污泥的混合， 促进污染物与污泥的充分接触，强化反应速率。 连续进水间歇布水：这是德国的一种布水系统。在反应器底部设置许多布水点(布水点 高度各不相同)从水泵送来的废水经一根旋转的配水管配入一个环状配水槽，槽分许多隔 间，每一隔间有一布水管连通布水管，并在固定的布水点通过管嘴将废水布入池内。 3.5.6.3 布水系统选取及计算 由于分枝式配水系统比较简单，只要施工安装正确，配水能够基本达到均匀分布的 要求。因此本设计采用此种配水系统。 设布水点服务面积 S=1.5/个，则每个池子布水点个数为： 2 m n=50/1.5=33.3 个，为了便于布置取 n=32 个。 3.

58、5.73.5.7 出水系统出水系统 出水的均匀排出也是保证反应器均匀稳定运行的关键，尤其对固液分离的影响较大。 UASB 反应器的出水槽布置与三相分离器沉淀区设计有关，通常每个单元三相分离器设一 个出水槽。出水槽位于三相分离器集气罩顶部，二者连成一体。 本设计采用 90三角堰。 （1）堰上水头（即三角堰底至上游水面的高度）取 h=0.03m，槽高 0.06m。 2 h o （2）每个三角堰流量： （h 在 0.021-0.200 时） 2.53 1.40.000218/qhms （3）三角堰个数 n n=Q/q=0.0116/0.=54 个，为便于计算及加工取为 n64 个。 （4）三角堰中心

59、距（双侧出水） ，出水槽宽度取 0.2m L=108/641.25m。 3.5.83.5.8 水封水封 在 UASB 反应器中，控制三相分离器的集气室中气液两相界面高度是重要的如前所述， 集气室气液表面可能形成浮渣或泡沫，这些浮渣或泡沫可能妨碍气泡的释放。在液面太 高或波动时，有时浮渣或气泡会引起气管的堵塞或使气体部分进入沉淀区。这种现象在 含脂肪或蛋白质废水处理时，或产气量太小时会趋于严重。因此要保证气液界面高度稳 定，而这一高度常用水封来控制9。 3.63.6 内循环好氧三相流化床设计内循环好氧三相流化床设计 3.6.13.6.1 设计说明设计说明 流化床是利用流态化的概念进行传质或传热操

60、作的一类反应器。生物流化床是生物 膜法的一种。在原理上，它是通过载体表面的生物膜发挥去除作用，在生物流化床中， 生物膜随载体颗粒在水中呈悬浮态，加之反应器中同时存在或多或少的游离生物膜和菌 胶团，因此它同时具备有悬浮生长法（活性污泥法）的一些特征。从本质上讲，生物流 化床是一类既有固定生长法特征又有悬浮生长法特征的反应器，这使得它在微生物浓度、 传质条件、生化反应速率等方面有一些优点7。 （1）生物流化床中小粒径的载体提供了微生物附栖生长的巨大比表面积，使反应器内能 维持高的微生物浓度(可达 4050g/l)，因而提高了反应器的容积负荷。 （2）流态化的操作方式创造了反应器内良好的传质条件，无