生物制药厂废水处理方案1000t.docx
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生物制药厂废水处理方案1000t
生物制药厂废水处理方案1000t
引言
水是人类的生命之源，它孕育和滋养了地球上的一切生物。
与我们人类紧密相关的是淡水。
然而，水环境中的淡水资源却专门少，仅占总量的2.53%。
因此，爱护和珍爱水资源，是整个社会的共同职责。
在我国，淡水资源人均不超过2545立方米，不到世界人均的1/4，因此我们更应该爱护和珍爱水资源。
20世纪以来，医药工业的迅速进展，给人类文明带来了飞跃。
与此同时，在其生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧，给人类健康带来了严峻的威逼。
据文献报道，医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有种类繁多的有机污染物质，这些物质中有许多属于难生化降解的物质，可在相当长的时刻内存留于环境中。
采纳传统的处理工艺专门难达标排放。
关于这些种类繁多、成分复杂的有机废水的处理，仍旧是目前国内外水处理的难点和热点。
结合某生物制药厂污水特点，通过调查收集资料和查阅文献，以SBR法处理该制药厂所排放的污水，处理后能够达标排放，有利于当地水环境的良性循环。
第一章 概论
1.1设计任务及依据
1.1.1设计任务
本设计方案的编制范畴是某生物制药厂废水处理工艺，处理能力为1000,内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计运算、设备选型、平面布置、高程运算、经济技术分析。
完成绘制处理工艺流程组图、各构筑物设计运算图、处理工艺组合平面布置及高程布置图。
1.1.2设计依据
（1）《中华人民共和国环境爱护法》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）《毕业设计任务书》
（5）《毕业设计大纲》
1.2设计要求
1.2.1设计原则
（1）必须确保污水厂处理后达到排放要求。
（2）污水处理厂采纳的各项设计参数必须可靠。
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纳积极慎重的态度。
（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，必须依照需要，尽可能采纳先进的工艺、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，设计时应为今后进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承诺情形下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等能够适当注意美观和绿化。
1.2.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则
在确保污水处理成效同时，还应合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。
同时应当合理设计、合理布局，作到技术可行、运行可靠、经济合理。
第二章 水质分析
2.1水质组成
生物制药废水可分为冲洗废水、提取废水和其他废水。
其中冲洗废水和提取废水含有未被利用的有机组分及染菌体，也含有一定的酸碱有机溶剂，需要处理后排放，而其他废水要紧为冷却水排放，一样污染物浓度不大，能够回用。
2.1.1进水水质
某制药厂用生物法生产庆大霉素及土霉素，进水水量及水质情形情形：
表2-1进水及水质
废水种类
水量（m3/d）
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
庆大霉素+土霉素
1000
2000
1100
8400
2.1.2出水水质
污水处理厂污水水质排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准》，具体水质如表2-2所示。
表2-2处理要求
废水种类
水量（m3/d）
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
庆大霉素+土霉素
1000
120
30
30
2.2废水种类
其中含有庆大霉素及土霉素抗生素，属于抗生素类废水。
2.2.1抗生素废水的水质特点
（1）COD浓度高，是抗生素废水污染物的要紧来源。
（2）废水中SS浓度较高。
其中要紧为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物丝菌体。
对厌氧UASB工艺处理极为不利。
（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。
关于有毒性作用的抑制物质，厌氧生物处理比好氧处理具有一定的优势。
（4）硫酸盐浓度高。
一样认为，好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有阻碍。
（5）水质成分复杂。
中间代谢产物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，阻碍厌氧反应器中甲烷菌正常的活性。
（6）水量较小但间歇排放，冲击负荷较高，由于抗生素分批发酵生产，废水间歇排放，因此其废水成分和水力负荷随时刻有专门大的变化，这种冲击给生物处理带来极大的困难。
2.2.2抗生素废水的可生化降解性
废水的可生化降解能力取决于BOD/COD的比值，BOD是指在好氧条件下，微生物分解有机物质所需要消耗的溶解氧量，而COD是指在酸性条件下，用强氧化剂氧化水样中有机物和无机还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的毫克每升表示。
由于BOD采纳微生物来降解有机物，而降解率仅为14.4～78.6%，而COD采纳的是强氧化剂，对大多数的有机物能够氧化到85～95%，因此以重铬酸钾作为强氧化剂来测定COD时，BOD/COD的比值小于1。
依照资料介绍，当废水BOD/COD>0.3时，说明废水中有机物可生化降解。
但一样说来抗生素废水的BOD/COD大于0.3，因此抗生素废水可生化性比较好。
第三章方案选择
3.1选择方案原则
在工艺选择和设计时应充分考虑该厂废水的特点，近期、远期的可调性，并用两级处理，即物化处理与生化处理相结合。
该厂废水属于比较难处理的工业制药废水。
依照该厂原有设施运行体会及同类厂家运转体会，采纳物化和生化相结合处理工艺。
一级物化处理采纳格栅、调剂池、沉砂池、气浮池，要紧去除废水沉淀物，中和废水PH值，调剂水质、水量。
生化处理拟采纳SBR工艺系统。
处理规模和原污水水质水量变化规律。
整体配备先进可靠的系统设备，降低系统的爱护工作量，以保证系统的长期正常运转。
采纳适当的自动化操纵系统，以保证处理成效和减少劳动力需求。
工程设计采纳针对该厂水质特点的工艺方案。
工艺可靠，设备配备先进，运行费用合理，工程整体档次高。
污泥处理也是关键。
由于污泥量专门大，本方案采纳高品质带式压滤机，提高污泥处理自动化程度，同时也幸免采纳板框牙滤机所带来的人力多、环境差、处理能力低等缺陷。
3.2工艺比较分析
近年来，废水处理工艺要紧有：
活性污泥法、SBR法及氧化沟法。
下面就这几种工艺加以比较。
3.2.1活性污泥法
传统活性污泥法，又称一般活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至今的运行方式。
它是当前国内外大型污水处理厂普遍采纳的方法。
工艺流程简图见图3-1。
活性污泥法自20世纪初发明以来，得到飞速的进展。
除一般活性污泥法以外，近年来国内外应用较多的还有SBR法及氧化沟法。
传统活性污泥法的特点是：
（1）曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐步下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。
（2）对悬浮物和BOD的去除率较高。
（3）运行较稳固。
（4）推流式曝气池沿池长平均供氧，会显现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且依照设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。
传统活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释，运行中泡沫多，易发生污泥膨胀，剩余污泥量大，去除率不高，常必须采纳二级或多级处理。
氧化沟是一种活性污泥法工艺，但曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流淌，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”，它也属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺，一样不需要初沉池，同时通常采纳延时曝气。
工艺流程见图3-2。
氧化沟工艺具有以下特点：
（1）污水进入氧化沟，能够得到快速有效地混合，对水量、水质的冲击负荷阻碍小；
（2）由于污泥龄较长，污泥趋于好氧稳固；
（3）能够通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度和转盘、转刷、转碟的安装个数等，以调剂整体的供氧能力和电耗，使池内溶解氧值操纵在最佳工况。
但有以下缺点：
（1） 循环式，运行工况能够调剂，治理相对复杂；
（2）表曝法供氧，设备养管量大；
（3）污水停留时刻长，泥龄长，电耗相对较高。
3.2.3SBR法
序批式活性污泥法（SBR）是从充排式反应器进展而来的，其工作过程是：
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，沉淀一定时刻将上清液排出，如此反复循环[3]。
SBR法是近年来在国内外被引起广泛应用重视和日趋增多的一种污水生物处理技术。
SBR处理工艺包括五个处理程序，分别为：
进水、反应、沉淀、出水、待机。
在该处理工艺中，处理构筑物少，可省去初沉池，无二沉池和污泥处理系统。
与标准活性污泥法相比，基建费用低，要紧适用于小型污水处理厂。
运行灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。
SBR法有以下优点。
SBR系统以一个反应池取代了传统方法中的调剂池、初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池，整体结构紧凑简单，系统操作简单且更具有灵活性。
投资省，运行费用低，它比传统活性污泥法节约基建投资额30%左右。
SBR反应池具有调剂池的作用，可最大限度地承担高峰流量、高峰BOD浓度及有毒化学物质对系统的阻碍。
SBR在固液分离时水体接近完全静止状态，可不能发生短流现象，同时，在沉淀时期整个SBR反应池容积都用于固液分离。
SBR反应过程基质浓度变化规律与推流式反应器是一致的，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成效。
处理流程短，操纵灵活，可依照进水水质和出水水质操纵指标处理水量，改变运行周期及工艺处理方法，适应性专门强。
系统处理构筑物少、布置紧凑、节约占地。
SBR的缺点是：
对自动操纵水平要求较高，人工操作差不多上不能实行正常运行，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。
由于具有以上优点，SBR近年来在国内外得到了较广泛的应用。
但也有一些不足之处，如在实际工作中，废水排放规律和SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，专门是水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了操纵系统的复杂性[4]。
3.2.4三种工艺的经济比较
美国EPA在对SBR技术评估的基础上，比较分析了传统活性污泥法、SBR工艺、氧化沟工艺的基建投资和运行费用，见表3-1（以相对值表示）。
比较结果说明在一定的流量范畴内，当污水处理厂的规模增加时，单位造价降低。
表3-1 基建投资和运行费用
污水处理流程
基建投资/元
运行费用/元
3785m/d
18925m/d
3785m/d
18975m/d
传统活性法
SBR
氧化沟
100
78
83
100
75
81
100
83
83
100
93
93
以上两种规模的SBR污水处理厂的基建投资分别为传统活性污泥法的基建投资的78%和75%。
而SBR工艺投资与氧化沟是相当的，略低于氧化沟，其两者的运行费用是一样的。
当污水处理厂的规模较小时，与传统的活性污泥法工艺相比，SBR的运行费用也较省。
如处理规模分别为3785m/d和18925m/d，其年度运行费用约为传统活性污泥法污水厂的83%和93%，可见SBR在中、小规模的处理厂是有优越性的，因此本设计采纳SBR工艺。
第四章设计运算
4.1原始设计参数
原水水量 Q=1000=41.67m/h （4-1）
取流量总变化系数为 Kz=2.0
设计流量 Qmax=Kz.Q=2.0×0.01157=0.023m/s （4-2）
4.2格栅
4.2.1设计说明
格栅（见图4-1）一样斜置在进水泵站之前，要紧对水泵起爱护作用，截去废水中较大的悬浮物和漂浮物。
格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50～100mm），中格栅（10～40mm），细格栅（3～10mm）三种。
本设计采纳中格栅，栅条间隙取20mm。
4.2.2中格栅运算
（1）栅条的间隙数
设栅前水深h=0.3m，栅前水深与栅前流速v1之间关系v1=Qmax/Bh（B为渠道宽度），过栅流速v=0.5m/s，栅条间隙宽度b=0.010m，格栅倾角α=60º。
n=Qmax（sinα）0.5/bhv=0.023×（sin60º）0.5/（0.010×0.3×0.5）=14.3≈15个 （4-3）
（2）栅槽宽度
设栅条宽度S=0.01
B=S（n－1＋bn=0.01×（15－1）＋0.01×15=0.29m （4-4）
（3）进水渠道渐宽部分的长度
设进水宽度B1=0.20m，其渐宽部分展开角度α1=20º，进水渠道内的流速为0.45m/s。
l1=（B－B1）/2tgα1=（0.29－0.20）/2×tg20º=0.12m （4-5）
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
l2=l1/2=0.12/2=0.06m
（5）通过格栅的水头缺失
设栅条断面为锐边矩形断面
h1=β（s/b）sinαkv2/2g=2.42×（0.01/0.010）×sin60º×3×0.52/19.6=0.033m （4-6）
k=3
（6）栅后槽总高度
设栅前渠道超高h2=0.3m，则有H=h＋h1＋h2=0.3＋0.033＋0.3=0.633m （4-7）
（7）栅槽的总长度
L=l1＋l2＋0.5＋1.0＋（h+h）/tgα=0.18＋0.5＋1.0＋（0.3＋0.3）/tg60º=2.03m （4-8）
（8）每日栅渣量
在格栅间隙10mm时，设栅渣量为每1000m污水0.23m3，有
W=86400QW1/1000K=864000.023×0.23/1000×2.0=0.23m3/d>0.2m3/d （4-9）
采纳机械清渣。
4.2.3格栅选型
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、爱护方便，可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时刻和停车时刻等运行周期可自动调剂，具有紧急停车和过载爱护装置。
4.3集水井和污水提升泵房
4.3.1设计说明
本设计采纳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，如水泵机组为自动操纵时，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=87L。
集水井容积采纳相当于一台水泵6min的容量，则W=87×60×6/1000=31.32m3，有效水深取2m，则集水池面积为F=31.32/2=15.66m2。
采纳SBR工艺，污水处理系统比较简单，工艺管线能够充分优化，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池的相关于地面的高度分别为5m、5.5m。
4.3.2设计选型
污水提升前水位为-2.00m，污水总提升流程7.5m，采纳IF型离心耐蚀泵，设计提升高度为H=8m，设计流量Qmax=41.67m3/h。
采纳65-50-160型离心耐蚀泵1台。
该泵流量为12.5m3/h，扬程8m，转速1450r/min，轴功率0.56kw，电动机型号Y802-4，功率0.75kw，效率η=60%。
4.3.3提升泵房
泵房内设有修理间，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12m×6m，工作间占地面积8m×3m。
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～12m，跨度6m。
4.4细格栅
4.4.1设计说明
在沉砂池前设置细格栅要紧作用是减少浮渣，幸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。
运算过程与中格栅相同。
设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙b=0.003m，栅渣量为0.3m3/1000m3污水。
4.4.2运算结果
（1）栅条的间隙数：
n≈20个
（2）栅槽宽度：
B=S（n－1）＋bn=0.01×（20－1）＋0.003×20=0.25m
（3）进水渠道渐宽部分长度：
进水宽度取B=0.15m，L=（0.25－0.15）/2×tg20º=0.14m
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度
l2=l1/2=0.14/2=0.07m
（5）通过格栅的水头缺失：
h1=0.14m
（6）栅后槽总高度：
取栅前渠道超高h2=0.3m，H=h＋h1＋h2=0.4＋0.14＋0.3=0.84m
（7）栅槽总长度：
L=0.14＋0.07＋0.5＋1.0＋（0.4＋0.3）/tg60º=2.11m
（8）每日栅渣量：
W=86400×0.023×0.3/（1000×2）=0.29m3/d>0.2m3/d
（9）采纳机械除渣。
4.4.3格栅选型
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、爱护方便，可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时刻和停车时刻等运行周期可自动调剂，具有紧急停车和过载爱护装置。
4.5调剂池
4.5.1设计说明
废水其水质水量都会随时变化，且波动较大。
废水水质水量的变化对废水处理设备的功能发挥是不利的。
为解决这一问题，设置了调剂池，以调剂水质和水量。
4.5.2 设计运算
（1）池子的实际容积：
设废水在池内的停留时刻T=4h
依照流量Q=1000m3/d T=4h
则池内的废水量为Q1=Q/24×T=1000/24×4=166.7m3/h （4-10）
得出调剂池的有效容积为167m3
设计用调剂池的实际容积为V=1.4×V=1.4×167=233.8m3 （4-11）
取V=235m3
（2）池子的长宽
取池子的有效水深为h1=1.5m，纵向隔板间距为1m
则调剂池的平面面积S=V/h1=235/1.5157m2 （4-12）
取宽为11m，则长L=S/B=324/16=14.3m （4-13）
纵向隔板间距为1m，因此隔板数为13个
取调剂池的超高h=0.3m
4.5.3设备
为适应水质的变化，设置沉渣斗。
沉渣斗倾角为45。
。
4.6曝气沉沙池
4.6.1设计说明
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，要紧包括无机性的砂粒、砾石和少量较重的有机物质。
沉砂池按流态分为：
平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、涡流式沉砂池等。
由于曝气沉砂池曝气的作用附着在砂粒上的有机污染物和污水中的油脂类物质会被去除，这也是选择曝气沉砂池的目的。
污水经污水泵提升后进入曝气沉砂池，共两座，一用一备。
沉砂池池底采纳多斗集砂，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，净砂直截了当卸入汽车外运。
设计流量为Qmax=0.023m3/s，水力停留时刻t=3.0min，水平流速取v=0.06m/s，有效水深h2=2m.
4.6.2沉砂池运算
池子总有效容积：
V=Qmaxt×60=0.023×3×60=4.14m3 （4-14）
水流断面积：
A=Qmax/v1=0.023/0.06=0.38m2 （4-15）
（1）池总宽度：
B=A/h2=0.38/2=0.19m，取B:
h2=1.5，则B为3m。
（4-16）
（2）每个池子宽度：
设两座沉砂池n=2格，b=3/2=1.5m。
（4-17）
（3）池长：
L=v/A=4.14/0.38=10.9m （4-18）
（4）每小时所需空气量：
设每m3污水所需空气量d=0.2m3/m3污水，空气密度1.293kg/m3，其中氧气占的质量含量为23.3%，则有q=dQmax3600=0.2×0.023×3600=16.56m3/h （4-19）
需要的空气量：
16.56×1.293×0.233=4.99kgO2/h
（5）沉砂室设计运算：
设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为Vo=（a＋a1）×h3¹×L/2，沉砂室坡向沉砂斗的坡度为I=0.1～0.5，沉砂斗侧壁与水平面的夹角α≤55º，a1=0.5m，h3¹=0.4m，α=55º，则砂斗上口宽a=2h3/tg55º=2×0.4/tg55°=1.06。
VO=（1.06+0.5）×0.4×10.8/2=3.37m3 （4-20）
超高h1取0.3m，则h3=（b－a1）tg55º/2=（1.5－0.5）×tg55º/2=0.71m （4-21）
H=h1＋h2＋h3=0.3＋2＋0.71=3.01m，取3.0m （4-22）
4.6.3曝气设备
选SBQ-I型水下曝气机，1台。
型号：
SBQ-I/4，叶轮直径1240mm，转速1450r/min，供氧量3.5kg/h～5.0kg/h，电动机功率3.7kw，外形尺寸700mm×50mm×658mm，重量180kg。
要紧特点：
充氧效率高、建设投资省、运转修理方便。
4.7气浮池
4.7.1设计说明
气浮法是固液分离或液液分离的一种技术。
它是通过某种方法产生大量的微气泡，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。
本设计采纳加压溶气气浮法。
空气在加压条件下溶于水中，
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