制药废水处理课程设计

1、湘潭大学综合工程设计说明书题 目：株洲某厂 3500t/d制药废水处理初步设计学院：化工学院专业：环境科学学号： 2011650113 姓名：汪娟指导教师：汪形艳时间： 2015.03.11 一、工程概况1.1 设计的背景资料：株洲某制药废水厂日排水量约为3500m3 / d，小时排放废水波动为 20%。废水主要污染物浓度（平均值）：cod 1200 mg/l，bod5500mg/l，ss1000mg/l，石油类 15 mg/l，ph58。污水的特征：中药生产的原材料主要为中药材， 在生产中有时需使用一些媒质、 溶剂或辅料，因此，有机物浓度高，水质成分比较复杂；废水中 cod 浓度高，有些浓渣

2、水甚至更高；废水中 ss 浓度高，主要是动植物的碎片、 微细颗粒及胶体； 水量间歇排放，瞬时排放量较大；波动较大，色度较高；由于采用煮炼或熬制工艺，排放废水温度较高，带有颜色和中药气味。其气味人体嗅感比较明显，人体会有不适感觉。由于车间设备和容器清洗废水含表面活性洗涤剂等溶剂，极易在工艺处理过程中产生泡沫，造成周边环境污染。1.2 设计排放指标：执行中药类制药工业水污染物排放标准（gb21906-2008）规定的一级标准的 b 标准。控制指标为： ph6-9，cod 100 mg/l，bod520mg/l，总氮 20 mg/l。工程建设的基本条件：场址地势较高，无洪水淹没危险；工程地质良好，适

3、于工程建设；场区地形平坦，面积足够；要求本着节约用地的原则合理使用。cod(mg/l) bod5(mg/l) ss(mg/l) 石油类（mg/l） 进水量（ m3/d）1200 500 1000 15 3500(+/-20%) ph cod（mg/l）bod(mg/l) 总氮(mg/l) 6-9 100 20 20 1.3 设计依据（1）中华人民共和国环境保护法和水污染防治法（2）污水综合排放标准gb8978 1996（3）给水排水工程结构设计规范（gbj69-84 ）（4）中药制药废水排放标准1.4 设计原则（1） 必须确保污水厂处理后达到排放要求。（2） 污水处理厂采用的各项设计参数必须可

4、靠。在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。（3） 污水处理厂设计必须符合经济的要求。（4） 污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。（5） 污水厂设计必须注意近远期的结合，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。（6） 污水厂设计必须考虑安全运行的条件。（7） 污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。二、工艺选择2.1 水质特征：cod 浓度高， ss浓度较高，水质成分复杂水量较小但间歇排放

5、，冲击负荷较高。废水的可生化降解能力取决于bod/cod 的比值 bod 采用微生物来降解有机物，而降解率仅为14.478.6% cod 采用的是强氧化剂，对大多数的有机物可以氧化到8595% 而此废水 bod/cod0.3，说明废水中有机物可生化降解。2.2 处理工艺：序批式活性污泥法（sbr）工作过程:一个周期内把污水加入反应器中，并在反应器充满水后开始曝气，污水中的有机物通过生物降解达到排放要求后停止曝气，沉淀一定时间将上清液排出，如此反复循环。五个处理程序 :进水、反应、沉淀、出水、待机。sbr 法的优点：以一个反应池取代了传统方法中的调节池、初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池。整体结构紧

6、凑简单，具有灵活性， 运行费用低。可最大限度地承受高峰流量、高峰bod 浓度及有毒化学物质对系统的影响。sbr 在固液分离时水体接近完全静止状态， 不会发生短流现象， 同时，在沉淀阶段整个 sbr 反应池容积都用于固液分离，扩散系数低。系统通过好氧/厌氧交替运行，能够在去除有机物的同时达到较好的脱氮除磷效果。缺点：对自动控制水平要求较高，自控系统必须质量好， 运行可靠 。对操作人员技术水平要求较高。间歇周期运行带来曝气、 搅拌、排水、排泥等设备利用律较低，增大了设备投资和装机容量。工艺流程图三、设备选型及计算3.1 中格栅 ：一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去废水中较大的悬浮物

7、和漂浮物。本工艺流程首先采用中格栅，栅条间隙取20mm。 选 hg-800 型回转式格栅除污机，电动机功率0.55kw，栅条间距为 10-50 mm。隔单栅倾斜角度为：60 -70 。该格栅结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、维护方便，可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时间和停车时间等运行周期可自动调节，具有紧急停车和过载保护装置。3.2 集水井和污水提升泵房 ：本工艺采用自灌式污水提升泵站，与集水井合建，集水池容积不应小于最大一台水泵 5min 的出水量，如水泵机组为自动控制时，每小时启动水泵不得超过6 次。考虑用 3 台水泵（ 2 用 1 备），每台水泵的容量为174/2=87 l。

8、集水井容积采用相当于一台水泵 6min 的容量，则 w=87606/1000=31.32 m3，有效水深取 2m，则集水池面积为 f=31.32/2=15.66 m2。采用 sbr 工艺，污水处理系统比较简单， 工艺管线可以充分优化， 故污水只考虑一次提升。污水经提升后入曝气沉砂池，然后自流到sbr 池。曝气沉砂池、 sbr池的相对于地面的高度分别为5m、5.5m。提升泵房：泵房内设有维修间，机电室，操作室。泵，电机等在室内安装，电控柜、显示器在操作室内安装。提升泵房占地面积为12m6m，工作间占地面积8m3m。 起重机选 lsx 型手动单梁悬挂起重机， 起重量 0.5t， 起升高度 2.5m

9、12m，跨度 6m。泵机选型：采用 if 型离心耐蚀泵，考虑设计提升高度，设计流量q 最大值。采用 65-50-160型离心耐蚀泵 1 台。 该泵流量为 12.5m3/h， 扬程 8m， 转速 1450 r/min，轴功率 0.56kw，电动机型号 y802-4，功率 0.75kw，效率 =60% 。3.3 细格栅：在沉砂池前设置细格栅主要作用是减少浮渣，避免污水中含大量杂物堵塞管道，为污水处理厂提供良好的运行条件。选 hg-800 型回转式格栅除污机， 电动机功率0.55kw，栅条间距为 10-50mm。隔单栅倾斜角度为： 60 70 。该格栅结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、维护方便，可

10、实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时间和停车时间等运行周期可自动调节，具有紧急停车和过载保护装置。调节池：为适应水质的变化，设置沉渣斗。沉渣斗倾角为45。3.4 曝气沉沙池：沉砂池功能是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，主要包括无机性的砂粒、砾石和少量较重的有机物质。污水经污水泵提升后进入曝气沉砂池，共两座，一用一备。沉砂池池底采用多斗集砂，沉砂由砂泵自斗底抽送到砂水分离器，砂水分离器通入压缩空气洗砂，污水回至提升泵前，净砂直接卸入汽车外运。选 sbq-i 型水下曝气机， 1 台。型号：sbq-i/4， 叶轮直径 1240 mm， 转速 1450r/min，供氧量 3.5kg/h5

11、.0kg/h，电动机功率 3.7kw，外形尺寸 700mm50mm658mm，重量 180kg。主要特点：充氧效率高、建设投资省、运转维修方便。3.5 气浮池 ：通过空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常压，把溶解的过饱和空气以微气泡的形式释放出来，产生大量的微气泡，使废水中密度接近与水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮体。在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离。气浮法用于从废水中去除比重小于1 的悬浮物、油类和脂肪，并用与污泥的浓缩。选用 ts-i 型溶气释放器，规格8 m，溶气水支管接口直径25mm，流量 0.4 。主要特点：释气完全，在0.15mpa以上即

12、能释放溶气量的99%左右，可在较低的压力下工作，在 0.2mpa 以上时即能取得良好的净水效果，节约能耗，释出的气泡微细，气泡平均直径为20-40 ，气泡密集，附着性能良好。四、 sbr 反应池及计算：4.1 工艺操作过程 ： 进水期：回流污泥吸附、氧化作用 反应期：厌氧缺氧好氧的交替 沉淀期：沉降时间短，效率高 排水期：排出污泥占总污泥的30% 闲置期：微生物恢复活性，反硝化进行脱水4.2sbr 反应池容积计算：设计处理流量 q=3500(m3/d)，bod/cod=0.42 属高浓度易生化有机废水设 sbr 运行每一周期时间为8h， 进水 1.0h， 反应(曝气)取 4h， 沉淀 2.0h

13、， 排水 （0.5h1.0h）取 1h。周期数 :n=24/8= 23 sbr 处理污泥负荷设计为ns=0.4 kgbod/(kgmlssd) 运行周期时间安排和自动控制特点，sbr 反应池设置 4 个。svi 取 90ml/g,f 取 0.75 (1)sbr 反应池所需污泥最大进水量 q=3500/0.8=4375 取 4500 si75.0vsvnssrqmlss36m6.777902.14.075.010)20500(4500vs（2）sbr反应池容积v =vsi +v f+v b =3m4 .56946.77724484500（3）sbr反应池尺寸水深为 5.0m，池深 4.5m，长

14、16m,宽 8m,体积35768165.4mv 569.44.3 排泥量及排泥系统(1) sbr 产泥量sbr 生物代谢产泥量为rrxa q sb xv=rrsq sa q sbn=sr()ab n q s式中: a 微生物代谢增系数，kgvss/kgbod; b 微生物自身氧化率， l/d 根据污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有：dgx/k1242104804500)4.005.070.0(3假定排泥含水率为p=99%，则排泥量为：dmxqs/2.12401.0101242)99.01(10333取 128 4.4 需氧量及曝气系统设计计算（1）需氧量计算sbr

15、反应池需氧量 o2计算式为o2=ra q sb x v =rrs()a q sb q s n式中： a 微生物代谢有机物需氧率，kg/kgb 微生物自氧需氧率，l/dsr去除的 bod5(kg/m3)经查有关资料表，取a=0.50，b=0.190 , 需氧量为：332104.04804500190.010480450050.0o =2106kg/d=87.75kg/h （2）供气量计算设计采用塑料 sx-1 型空气扩散器， 敷设 sbr 反应池池底， 淹没深度 h=4.5m。sx-1 型空气扩散器的氧转移效率为ea=8%。查表知 20，30时溶解氧饱和度分别为s(20)9.17mg/lc，s(

16、30)7.63mg/lc空气扩散器出口处的绝对压力pb为：53b1.013 109.8 10ph5351.013 109.8 104.51.454 10 pa空气离开反应池时，氧的百分比为：ot=aa21(1)7921(1)ee=21(1 8%)7921(1 8%)=19.6% 反应池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算）btsb(30)s5()2.066 1042pocc=7.63(551.4541019.62.0661042)=1.17 7.63=8.93(mg/) （411）水温 20时曝气池中溶解氧平均饱和度为：sb(20)c=1.17 9.17=10.73(mg/l)（412

17、）20时脱氧清水充氧量为：sb(20)020sbj( ) 1.024tr crctc（413）式中： 污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.780.99) 污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.90.97)cj混合液溶解氧浓度，取c=4.0 最小为 2 气压修正系数=pp标=1反应池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/l, 即取 cj=2.0，计算得：20(3020)10.730.8(0.91.0 10.732.0)1.024or=121.1(kgo2/h) sbr 反应池供气量 gs为: min/84/m8.504508. 03.01 .1213 . 0330mhgsera5 .13375

18、8.5045fvgs(m3空气/m3污水) 去除每千克 bod5的供气量为 : 2848.03758.5045rfsvgs35m/kgbod空气去除每千克 bod5的供氧量为 : 7.048.03751.121ffsvgs25kgo /kgbod其他部分：集泥井、污泥浓缩池、污泥贮柜、污泥脱水机房、污泥棚略。五、污水处理厂的总平面布置5.1 布置原则 ：可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，尽量减少提升次数和水泵所需扬程。协调好站区平面布置与单体埋深，以免工程投资增大、 施工困难和污水多次提升。注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便

19、于正常排放，又利于检修排空。5.2 布置图平面布置图高程图六、工程效益6.1 工程的环境效益污水处理厂的建设是一项改善生态环境、保障人民身体健康、造福社会的重要工程 ，主要工程效益就是环境效益。我国环境保护已成为一项基本国策，受到全社会的关注和重视。污水处理工程是环境保护的重要措施之一，对国民经济持续发展、改善当地投资环境、吸引外资是极其重要的。该污水处理厂的建成，将会对周围环境带来非常积极的影响，降低了该生物制药厂周围一定面积内河流的污染程度，改善了周围大气环境，也减少了固体废物的排放量，改善了周围人们的生活环境。废水处理设备投产后，处理废水已达到排放标准，有利于保护环境。6.2 工程的社会效益（1） 污水处理厂的建成将对提高城市基础建设水平，改善和提高环境质量水平，美化城市起到重要作用。（2）处理厂投产后，不仅解决了污染问题，更