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1、-制药厂废水处理完整-第 22 页环 境 科 学 与 工 程 学 院综合训练300t/d抗生素制药废水处理工艺设计专 业环境工程班 级B环工111学 号1111701125学生姓名施永昊指导教师闵敏 金建祥发放日期2015.1.25300t/d抗生素制药废水处理工艺设计摘要：近年来，随着经济不断发展，城市规模的扩大，水污染问题日益突出。水质恶化以及水量的减少，不仅严重影响人们的健康和生活，也限制了当地的经济发展。建设污水处理厂，对防治当地水污染起着非常重要的作用。本设计主要任务是根据设计任务书中的原始数据和资料，完成对该污水设计和计算，并根据计算所得数据绘制相应的平面、高程图。另外，对该污水处
2、理厂内的主要构筑物，应绘制平剖面图。经过对各种工艺的优缺点的比较，先采取预处理,进水后调节ph,反渗透法除盐,再选用A/O工艺,以达到排放标准为目的。其特点是工艺流程简单、投资费用较低、沉淀效果好。关键词：水污染；污水处理 ；预处理；A/O工艺Process design of 300t/d antibiotic pharmaceutical wastewater treatmentAbstract: in recent years, with the continuous development of economy, the enlargement of the scale of city
3、, the water pollution problems have become increasingly prominent. The deterioration of water quality and water reduction, not only seriously affects peoples health and life, but also limits the development of local economy. The construction of sewage treatment plants, plays a very important role in
4、 the prevention and control of the local water pollution.The design of the main tasks is based on the original data of design task book and information, the completion of the design and calculation of the sewage, and according to the calculation and drawing the corresponding income data plane, eleva
5、tion map. In addition, the main construction of the sewage treatment plant, should draw profile.After comparing the advantages and disadvantages of various technology, take the first pretreatment, regulating PH after water, reverse osmosis desalination, then use A/O technology, to achieve the discha
6、rge standards for the purpose of. The characteristics of simple process, low investment cost, good sedimentation effect.Key words: water pollution; sewage treatment; pretreatment; A/O process目 录第一章 综述11.1 项目概况21.2 工艺流程2第二章 设计部分32.1 污水预处理32.1.1除盐32.1.2生化处理4第三章 主要构筑物及设计计63.1主要构筑物及设计计算63.2 中格栅设计计算63.3污
7、水提升泵73.4 调节池9 3.4.1调节池尺寸计算9 3.4.2调节池有效容积9 3.4.3调节池水面面积10 3.4.4调节池的尺寸103.4.5 调节池的搅拌器 10 3.5反应池池体10 3.5.1A/O工艺设计规定10 3.5.2设计参数10 3.5.3好氧区容积计算11 3.5.4缺氧区容积计算13 3.5.4A/O池进出水设计16 3.6污泥回流泵房16 3.7二沉池的设计17 3.7.1二沉池设计要求及依据17 3.7.2设计计算17 3.8污泥脱水机房20 3.8.1设计依据20 3.9接触消毒池加氯间的设计20 3.10巴氏计量槽21第四章 后续计算处理234.1 水利损失
8、计算234.2污水处理高程计算25参考文献26致谢27第一章 综述1.1 项目概况:某药业有限公司生产的产品为美罗培南系列医药中间体和西司他丁，产量分别为20、1.5t/a，生产废水中污染物主要有: 有机溶剂、酸、碱、盐(氯化钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、硫酸钠、单羧酯钾盐、溴化钾、氯化钾等)以及磷酸盐等，厂区还会排放地面冲洗废水、循环冷却外排水和一定量的生活污水。化学合成抗生素制药废水具有成分复杂、有机物和含盐量高的特点，因此，对这些废水必须处理达标后排放，从而减少对环境的污染。原水水质见表1。表1 原水水质、水量废水来源水量（m3d-1）pHCODcr（mgL-1）BOD5（mgL-1）全盐量（
9、mgL-1）生产废水生活污水其它废水80150705678675000025010001930010040060000处理后水质：符合污水综合排放标准(GB 8978-1996)的二级标准，主要指标如下：pH：69，CODCr300mg/L，BOD5100mg/L，SS150 mg/L，全盐量50 0mg/L。处理达标后排放，从而减少对环境的污染。研究内容：设计处理量300m3/d的废水处理工艺流程及平面布置并画图，设计主要构筑物并画图。设计遵循的主要标准、规范：1. 中华人民共和国国家标准地面水环境质量标准；2. 中华人民共和国国家标准室外排水设计规范；3. 给水排水设计手册；4. 污水综合
10、排放标准（GB8978-1996）。1.2 工艺流程:经测定BOD5/CODCr为0.386,属于较难生化处理废水,同时废水中含有大量的悬浮物和对微生物生长有害的物质,如氯仿醇类等，更增加了处理的难度。故采用缺氧好氧工艺，同时以进水50%回流污水以减少进水的污水浓度。并先对污水进行预处理，较少ss和有害物，以及将剩余污泥回流至前段，增强微生物的生长繁殖能力。基本流程图如下：第二章 设计2.1 污水预处理:生产废水 80（m3d-1）=0.0222（m3s-1）生活污水 150（m3d-1）=0.0417（m3s-1）其它废水 70（m3d-1）=0.0194（m3s-1）低浓度废水贮池。贮存除
11、生产废水以外来水,可不进行预处理。废水水量为150+70=220（m3d-1）。生产废水贮水池。污水COD高达50000mg /L, BOD5高达19300,且含大量未提取抗生素,须加药剂压滤后才能少量分批进入预曝调节池。生产废水的ph值为5-6,所以应该加碱调节pH值至6. 5- 7. 0。废水水量为80（m3d-1）。2.1.1、除盐:此外，废水中盐度比较高，当前处理的方法主要有：电渗析法，反渗透法，蒸馏法以及比较新的工艺组合。目前,反渗透和电渗析法投资为528793美元/(m3d),运行费用为0.260.52美元/(m3d);反渗透投资相对较省,运行费用稍高,而电渗析则投资稍高,运行费用
12、相对低一些;蒸馏法投资为13212268美元/(m3d),运行费用为1.062.11美元(m3d)见高含盐废水处理技术费用居高不下,经济效益差,虽已有许多研究尝试提高其应用价值,但效果并不显著，尚无良好的应用前景。1对于此设计，采用反渗透法，此法由于氨具有较强的挥发性,可采汽提来分离氨和水。汽提是借废水通入汽的接接触,使废中的发性质按一定比例散到气相中,因而挥发的污物从水中离出去。据以往的汽提塔运行数据,可把氨的质量浓度降50mg/L。此时氨溶属于浓度液。进一步的处方法用离交换法、生物脱氮法、硝化反硝化法、折点氯化法、催化湿式氧化法等。如下图在1 atm和20 时, 1 体积的水可以溶解700
13、体积的氨气,按1mol气体等于22. 4L计算,则1mol水至少可以溶解30mol氨气。氨水为非电解质,则近似饱和的氨水溶液的渗透压约等于30R T 。在相同的温度下,假设强电解质溶液的i值是氨水的4倍,则近似饱和的氨水溶液的渗透压至少大于7mol/L的强电解质溶液。故理论上用氨水作为设计溶液是符合要求的,即在常温下具有很高的摩尔浓度。由于氨具有较强的挥发性,可采用汽提法来分离氨和水。汽提法是借助废水与通入蒸汽的直接接触,使废水中的挥发性物质按照一定的比例扩散到气相中,因而把挥发性的污染物从废水中分离出去。据以往的汽提塔运行数据,可把氨的质量浓度降至50mg/L。此时的氨溶液属于低浓度溶液。进
14、一步的处理方法可用离子交换法、生物脱氮法、硝化反硝化法、折点氯化法、催化湿式氧化法等。22.1.2、生化处理: 缺氧 好氧。A/O工艺由缺氧和好氧两段组成，两段可以分建也可以合建，合建要求两段挡板隔开；缺氧段水力停留时间，溶解氧小于同时加强搅拌混合，防止污泥沉积，应设置搅拌器或水下推动器。好氧段结构和普通活性污泥法相同，要保证溶解氧,水力停留时间。第三章 构筑物计算3.1 主要构筑物及设计参数:由于生产废水进水水量不大，可以不设集水井，直接进行预处理。3.2 中格栅设计计算:1 此设计在生产废水前采用一个筛，过滤掉大部分浮渣。格栅则设计在调节池前。可只设一道。（1）设计参数：最大流量Q= Q*
15、K=（0.0222+0.0417+0.0194）*1.2=0.5503 m3s-1栅前水深：h=0.4m栅前流速：V1=0.4m/s(0.4m/s-0.9m/s)过栅流速：v2=0.4m/s(0.4m/s-1.0m/s)栅条宽度：s=0.01m，栅条间隙宽度d=0.04m格栅倾角a=602 设计计算（1）栅条间隙数：n=（Q*）/（bhv）=(0.5503*)/(0.04*0.4*0.4)=80设一座中格栅n=80根（2）栅槽宽度：设栅条宽度s=0.01mB=s（n-1）+b n =0.01（80-1）+0.04*80=3.99m（3）进水渠道渐宽部分宽度设进水渠道宽B=Q/4vh=0.550
16、3/(4*0.4*0.4)=0.8598m渐宽部分展开角度为20。L=（B-B）/(2tana)=(3.99-0.8598)/(2tan20)=4.3 m(4)栅槽与出水渠道链接处渐宽部分长：L= L/2=4.3/2=2.15m(5)通过格栅水头损失：H=k*hH=sina,=b(s/b)h计算水头损失g重力加速度k格栅收污染使水头损失增大的倍数，一般取3；阻力系数，其数值与格栅条断面几何形状有关，对于锐边矩形断面，形状系数b；h=3*2.42*（0.01/0.04）*()sin60= 0.008m(6)栅槽总高度：设栅前渠道超高h=0.3mH=h+h+h=0.4+0.3+0.008=0.70
17、8m（7）栅槽总长度：L=L+L+0.5+1.0+ =0.124+0.062+1.5+0.404 =2.09m8)每日栅渣量格栅间隙40mm情况下，每1000m污水产0.03m。W=1.18 m大于0.2m每天。采用机械清渣。（9）格栅选择选择XHG-16400回转格栅污泥机一台3.3 污水提升泵房:流量小于2 m/s,常采用下圆上方型泵站，泵选用自潜污泵。理论上次设计需要在生产废水前设一个提升泵站，在其他废水收集处设一个提升泵站。设计计算：1 生产废水污水提升泵站：（1）污水平均流量为0.0222m/s污水最大流量为0.0222*1.2=0.02664 m/s（2）集水池容积，采用相当于一台
18、泵6min的容量。采用两台泵（一用一备），则w=0.02664*6*60=9.59 m，有效水深2m，则集水池面积F为4.792m（3）选泵前扬程估算:H=H+2.0+1.8式中： 2.0 污水泵及泵站管道的水头损失，m； 1.52.0 自由水头的估算值，m，取1.8m； H0水泵集水池的最低水位H1与水泵出水水位H2 之差； 单管出水井的最高水位与地面的高差估计为 7.0m则水泵扬程为：H= H+2.0+1.8=10.8m取15米。选用2台泵（1用一备）,则每台泵的流量为79.92 m/h。（4）选泵:可以选用250QW520-22系列的流量为676 m/h，扬程18m，转速950，功率55
19、kw，重1395kg。2 同理计算其他废水所需的污水提升泵站:（1）污水平均流量为0.0417+0.0194=0.4364m/s污水最大流量为0.4364*1.2=0.5237 m/s（2）集水池容积，采用相当于一台泵6min的容量。采用两台泵（一用一备），则w=0.5237*6*60=188.5 m，有效水深2m，则集水池面积F为94.26m（3）选泵前扬程估算:H=H+2.0+1.8式中： 2.0 污水泵及泵站管道的水头损失，m； 1.52.0 自由水头的估算值，m，取1.8m； H0水泵集水池的最低水位H1与水泵出水水位H2 之差； 单管出水井的最高水位与地面的高差估计为 7.0m则水泵
20、扬程为：H= H+2.0+1.8=10.8m取15米。选用4台泵（3用一备）,则每台泵的流量为1185.32/3=628.44m/h（4）选泵:可以选用250QW520-22系列的流量为676 m/h，扬程18m，转速950，功率55kw，重1395kg。3.4 调节池:由于来水不均匀，水质、水量存在波动，因此只有足够的调节容量才能使进入后续处理工艺的水质、水量稳定，故设置均质调节池。3.4.1 、调节池的尺寸计算:此时，污水的流量为 Q=0.0222+0.0417+0.0194=0.0833 m/s，最大流量:Q=0.0833*1.2=0.09996 m/s=359.856 m/h=8636
21、.544 m/d水力停留时间T = 6h ；调节水量一般为处理水量的10%-15%可满足要求，调节池设置一用一备，便于检修和清泥。为防止池底污泥沉淀，可压缩空气搅拌污水。空气用量为1.5-3.0，取2.0。则所需空气量为2*359.86 m/h=719.72 m/h=11.995 m/min3.4.2、调节池有效容积:V = QT = 359.8566 = 2159.136 m33.4.3、调节池水面面积:取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m，则池面积为 A = V/h = 37502159.136/5 = 431.8 m23.4.4、调节池的尺寸:池长取L = 21m
22、 ,池宽取B = 21 m ，则池子总尺寸为 LBH = 21m21m5.5m=2425.5 m3。3.4.5、调节池的搅拌器:使废水混合均匀，调节池下设两台LFJ-350反应搅拌机。3.5 反应池池池体 :3.5.1、A/O工艺设计规定3：1、污泥负荷率在0-0.18之间；2、总氮负荷：小于等于0.05；4、污泥龄：d大于10h；5、混合液回流比 50-100%；6、污泥回流比R：50-100；7、污泥浓度X：(mg/l)3000-5000(3000)；8、溶解氧DO/A段约为0.5mg/l, O段=1-2；9、温度/: 20-30；11、反硝化池4。3.5.2、设计参数4（1） BOD污泥
23、负荷： 0.18利于消化反应进行（2）污泥指数：SVI=150（3）回流污泥浓度 (4)污泥回流比:R=100%(5)曝气池内混合液污泥浓度：X=Xr=6600=3300mg/L（6）、TN去除率：=78.6（7）、内回流比：R内=0.786/0.214=367%3.5.3、好氧区容积计算5：a.出水溶解性BOD5,要求降到20mg/L，出水溶解性BOD5的浓度S为：b.计算污泥龄 确定消化速率：式中： NH3-N的浓度100mg/L 氧的半数常数mg/L O2反应池中溶解氧的浓度mg/L T取为1519 PH取7.2(0.47e)()()=0.733dc.计算最小泥龄=1/0.733=1.3
24、64d 安全系数K=3 设计污泥龄： =*3=1.364*3=4.09dd.好氧池容积计算(动力学计算方法）式中： 好氧池容积m3， S0进水溶解性BOD5的浓度mg/L, (19300*80+100*150+400*70)/(80+150+70)=5290mg/LSo=5290-1.42*0.5*5290(1-e)=1942.12 mg/L S出水溶解性BOD5的浓度100mg/L， Y污泥产率系数：0.5-0.7取0.6， 固体停留时间d， Kd内源代谢系数取0.05； Xv混合溶液挥发性悬浮固体浓度（MLSS）mg/L： 式中： f混合溶液中VSS与SS之比取0.75 X曝气池内混合液悬
25、浮固体浓度 ：V1=13734.1m 好氧池污水停留时间：t=V/Q=13734.1/8636.544=1.59d=38.16h3.5.4、缺氧池容积的计算: =0.124=702.83mg/L 被氧化NH3-N=进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量 140-8-10.53=121.47mg/L 所需脱硝量=进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量 140-15-10.53=114.47mg/L 需还原硝酸盐氮量：NT=8636.544*(114.47/1000)=988.625kg/da.反硝化速率:式中： 20时反硝化速率为：0.07kgNO3- N/(kgMLVSSd) 温度系数为=
26、1.08 =0.071.08（14-20） =0.048gNO3-N/(gMLVSSd)b.缺氧池容积为:式中： NT需还原硝酸盐氮量kg/d， 反硝化速率kgNO3-N/(kgMLVSSd)V2出水溶解性BOD5的浓度mg/LV2=(988.625*1000)/(0.048*2475)=8321.76m缺氧池污水停留时间t=V/Q=8321.75/8636.544=0.96d=23.1h(1)曝气池的总容积：V总=8321.75+13734.1=22055.85 m系统总设计泥龄=好氧池泥龄+缺氧池泥龄=4.09+4.09=6.57d计算污泥回流比R曝气池内混合液污泥浓度：(2)混合液回流比
27、 R内:=78.6R内=0.786/0.214=367%(3)剩余污泥量: 生物污泥量:P=8311kg/d 对存在的惰性物质和沉淀池的固体流失计算：式中： X1进水中悬浮固体中惰性部分（TSS-VSS)kg/m3 Xe出水TSSkg/m3 非生物污泥含量kg/d=8636.544*(0.29-0.02-0.2175)=453.42kg/d 剩余污泥量：W=Px+Ps=8311+453.42=8764.42kg/d(4)每日生成的活性污泥量Xw： 内源呼吸分解泥量：W2=bVXv=0.03*22055.85* 2.475=1637.65kg/dXw=Px-W2=8311-1637.65=667
28、3.35kg/d (5)反应池主要尺寸:A.好氧反应池总容积13734.1m设计反应池为2池4组。a.单池容积V单=V/4=3433.53 mb.有效水深h=4.0m单池的有效面积：S单=V单/h=858.38mc.采用3廊道式廊道宽b=6反应池长度：L=S单/B=858.38/(3*6)=47.69md.校核 b/h=6/4=1.5(满足1-2)L/b=47.69/6=7.9（满足5-10）e.反应池的总高度：，超高取1mB.缺氧反应池a.总容积V2=8321.76m设计反应池为2池4组。b.单池容积：V单=V/4=8321.76/4=2080.44 mc.有效水深h=4.1m单池的有效面积
29、：S单=V单/h=2080.44/4.1=507.42md.长度与好氧池的宽度相同为L=18m池宽=507.42/18=28.19me.反应池的总高度： 3.5.5、A/O池进出水设计:(1) A/O池进水:A/O池采用配水渠，来水由调节池直接进入A/O池配水渠，配水渠尺寸为：BLH=1.8m182.25m=72.9m3，其中槽宽B取1.8m。H=1.25B=2.25m，L与池体同宽取18m。为避免异重流影响，采用潜孔入水，过孔流速控制在0.2-0.4m/s之间，本设计取0.4m/s。则单个池子配水孔面积为： F=Q/nv=0.6212/20.4 =0.13m2取0.15m2设计孔口尺寸为：0
30、.5m0.3m，查给水排水设计手册（第二版）第一册知水流径口的局部阻力系数；则水头损失：3.6 污泥回流泵房 污泥泵房的设计如下：污泥回流泵房尺寸12m20m，地下埋深3.6-5.1m，一个系列A/O池的回流污泥量为 6673.35kg/d=834.17 m3/d =34.75 m3/h,回流污泥泵所需的扬程6m，故用3台KWPK50-200 回流污泥泵，2用1备。剩余污泥泵选择污：泥量为1个浓缩池446.4m3/d=18.6m3/h=5.2L/s，选用 KWPK65-200回流污泥泵2用1备选3台。3.7 二沉池的设计: 在本次设计中为了提高沉淀效率，节约土地资源，降低筹建成本，采用机械刮泥
31、吸泥机的辐流沉淀池，进出水采用中心进水，周边出水，以获得较高的容积利用率和较好的沉淀效果。3.7.1、设计要求及参数6 :1.沉淀池的直径一般不小于 ，当直径小于 时，可采用多斗排泥；当直径大于 时，应采用机械排泥；2.沉淀池有效水深大于，池子直径与有效水深比值不小于；.3.池子超高至少应采用 ；4.池底坡度不小于 ； 5.表面负荷取 ，沉淀效率 ；6.池子直径一般大于 ，有效水深大于 ；7.池底坡度一般采用 ；8.排泥管设于池底，管径大于 ，管内流速大于，排泥静水压力，排泥时间大于 。 3.7.2、设计计算:1.设计选用 2座辐流式沉淀池二沉池主要尺寸的计算Qi=Qmax/2=0.5503/
32、2=0.2752 m3/s=990.54 m3/h2.单个二沉池的表面积为:式中： Fi 池表面积 m2 Qi 设计流量 m3/h q 表面负荷，本设计取 0.75m3/m2hFi=990.54/0.75=1320.72 m23.二沉池直径为 ：D=()=41m本设计取45m4.二沉池池边水深的计算: 清水区高度为： h1=0.8m 分离区高度为: 缓冲区高度为：h3=0.5m 池边超高为： h5=0.3m 污泥浓缩区高度为： 则二沉池的池边水深为： 校核沉淀时间 ：=1.5/0.75=2h(合格）5、二沉池刮泥设备的选择和池底高度的计算 池底坡度选择为: i=0.07 池底高度为 ：=0.0
33、745/2=1.575m 刮泥设备选择由给水排水设计手册（第2版），选择 ZBG-50周边传动刮泥机； 设备参数如下： ZBG-50 周边传动刮泥机设备参数表型号池径（m）驱动功率（kW）周边线速（m/min）ZBG-50450.75*21-36、二沉池总水深及径深比校核 二沉池总水深： 校核径深比：=45/1.5=306合格 7、二沉池出水堰的设计本设计二沉池的出水堰采用90三角锯齿堰双边出流，处理水经过出水堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。单个二沉池处理水的出流量为：Qi=Q/4=0.5503/40.1376 出水堰周长：C=3.14(D1+D2)=(44.6+44.3)3.14=279.146式中： 环形出水槽外圈直径44.6m 环形出水槽内圈直径44.3m 出水堰采用双侧900 三角出水堰，三角形顶宽0.20m,堰顶的间距为0.05m,每个二沉池有三角堰n=1116.58个，取1120个。每个三角堰的流量为Qa=Qi/n=0.5503/1120=0.000491 m3/s 由得，三角出水堰的堰上水头为：Ha=(Qa/1.4)=0.0415m 8）二沉池环形出水槽的设计：式中： Qa环形出水槽一侧的流m3/s，本设计取Qa= Qi/2=0.5503/2=0.27515 m3/s B环形出水槽的设计宽度，为方