制藥廢水處理 課程設(shè)計(jì)

1、湘潭大學(xué)綜合工程設(shè)計(jì)說明書題 目： 株洲某廠3500t/d制藥廢水處理初步設(shè)計(jì) 學(xué) 院： 化工學(xué)院 專 業(yè)： 環(huán)境科學(xué) 學(xué) 號(hào)： 2011650113 姓 名： 汪 娟 指導(dǎo)教師： 汪形艷 時(shí) 間：2015.03.11 一、工程概況 1.1設(shè)計(jì)的背景資料： 株洲某制藥廢水廠日排水量約為3500m3 / d，小時(shí)排放廢水波動(dòng)為±20%。廢水主要污染物濃度（平均值）：COD 1200 mg/L，BOD5500mg/L，SS1000mg/L，石油類15 mg/L，pH58。 COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)石油類（mg/L）進(jìn)水量（m3/d）1200500100015

2、3500(+/-20%)污水的特征： 中藥生產(chǎn)的原材料主要為中藥材，在生產(chǎn)中有時(shí)需使用一些媒質(zhì)、溶劑或輔料，因此，有機(jī)物濃度高，水質(zhì)成分比較復(fù)雜； 廢水中COD濃度高，有些濃渣水甚至更高；廢水中SS濃度高，主要是動(dòng)植物的碎片、微細(xì)顆粒及膠體； 水量間歇排放，瞬時(shí)排放量較大；波動(dòng)較大，色度較高 ；由于采用煮煉或熬制工藝，排放廢水溫度較高，帶有顏色和中藥氣味。其氣味人體嗅感比較明顯，人體會(huì)有不適感覺。由于車間設(shè)備和容器清洗廢水含表面活性洗滌劑等溶劑，極易在工藝處理過程中產(chǎn)生泡沫，造成周邊環(huán)境污染。1.2設(shè)計(jì)排放指標(biāo) ： 執(zhí)行中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB2190

3、6-2008）規(guī)定的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)?？刂浦笜?biāo)為：pH6-9，COD 100 mg/L，BOD520mg/L，總氮20 mg/L。 pHCOD（mg/L）BOD(mg/L)總氮(mg/L)6-91002020 工程建設(shè)的基本條件：場(chǎng)址地勢(shì)較高，無洪水淹沒危險(xiǎn)；工程地質(zhì)良好，適于工程建設(shè)；場(chǎng)區(qū)地形平坦，面積足夠；要求本著節(jié)約用地的原則合理使用。 1.3設(shè)計(jì)依據(jù)（1）中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法和水污染防治法 （2）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB89781996 （3）給水排水工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范（GBJ69-84）（4）中藥制藥廢水排放標(biāo)準(zhǔn) 1.4設(shè)計(jì)原則（1） 必須確保污水廠處理后達(dá)到排放要求。 （2） 污水處

4、理廠采用的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)必須可靠。在設(shè)計(jì)中一定要遵守現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，保證必要的安全系數(shù)。對(duì)新工藝、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新材料的采用積極慎重的態(tài)度。 （3） 污水處理廠設(shè)計(jì)必須符合經(jīng)濟(jì)的要求。（4） 污水廠設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)力求技術(shù)合理。在經(jīng)濟(jì)合理的原則下，必須根據(jù)需要，盡可能采用先進(jìn)的工藝、機(jī)械和自控技術(shù)，但要確保安全可靠。 （5） 污水廠設(shè)計(jì)必須注意近遠(yuǎn)期的結(jié)合，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為今后發(fā)展留有挖潛和擴(kuò)建的條件。 （6） 污水廠設(shè)計(jì)必須考慮安全運(yùn)行的條件。（7） 污水廠的設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，場(chǎng)內(nèi)布局、構(gòu)（建）筑物外觀、環(huán) 境及衛(wèi)生等可以適當(dāng)注意美觀和綠化。二、工藝選擇 2.1水質(zhì)特征 ：COD濃度高，SS濃度較

5、高，水質(zhì)成分復(fù)雜 水量較小但間歇排放，沖擊負(fù)荷較高 。廢水的可生化降解能力取決于BOD/COD的比值 BOD采用微生物來降解有機(jī)物，而降解率僅為14.478.6% COD采用的是強(qiáng)氧化劑，對(duì)大多數(shù)的有機(jī)物可以氧化到8595% 而此廢水BOD/COD>0.3，說明廢水中有機(jī)物可生化降解。 2.2處理工藝：序批式活性污泥法（SBR） 工作過程 :一個(gè)周期內(nèi)把污水加入反應(yīng)器中，并在反應(yīng)器充滿水后開始曝氣，污水中的有機(jī)物通過生物降解達(dá)到排放要求后停止曝氣，沉淀一定時(shí)間將上清液排出，如此反復(fù)循環(huán)。 五個(gè)處理程序:進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水、待機(jī) 。SBR法的優(yōu)點(diǎn) ：以一個(gè)反應(yīng)池取代了傳統(tǒng)方法中的調(diào)節(jié)池

6、、初次沉淀池、曝氣池及二次沉淀池 。整體結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單 ，具有靈活性，運(yùn)行費(fèi)用低 ?？勺畲笙薅鹊爻惺芨叻辶髁俊⒏叻錌OD濃度及有毒化學(xué)物質(zhì)對(duì)系統(tǒng)的影響。SBR在固液分離時(shí)水體接近完全靜止?fàn)顟B(tài)，不會(huì)發(fā)生短流現(xiàn)象，同時(shí)，在沉淀階段整個(gè)SBR反應(yīng)池容積都用于固液分離，擴(kuò)散系數(shù)低。系統(tǒng)通過好氧/厭氧交替運(yùn)行，能夠在去除有機(jī)物的同時(shí)達(dá)到較好的脫氮除磷效果。 缺點(diǎn)：對(duì)自動(dòng)控制水平要求較高 ，自控系統(tǒng)必須質(zhì)量好，運(yùn)行可靠 。對(duì)操作人員技術(shù)水平要求較高 。間歇周期運(yùn)行帶來曝氣、攪拌、排水、排泥等設(shè)備利用律較低，增大了設(shè)備投資和裝機(jī)容量。 工藝流程圖三、設(shè)備選型及計(jì)算3.1中格柵： 一般斜置在進(jìn)水泵站之前，主要對(duì)

7、水泵起保護(hù)作用，截去廢水中較大的懸浮物和漂浮物。 本工藝流程首先采用中格柵，柵條間隙取20mm。 選HG-800型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率0.55kw，柵條間距為10-50 mm。隔單柵傾斜角度為：60 -70 。該格柵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)方便，可實(shí)行手動(dòng)間斷運(yùn)行、自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，對(duì)工作時(shí)間和停車時(shí)間等運(yùn)行周期可自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有緊急停車和過載保護(hù)裝置 。3.2集水井和污水提升泵房： 本工藝采用自灌式污水提升泵站，與集水井合建，集水池容積不應(yīng)小于最大一臺(tái)水泵5min的出水量，如水泵機(jī)組為自動(dòng)控制時(shí)，每小時(shí)啟動(dòng)水泵不得超過6次?？紤]用3臺(tái)水泵（2用1備），每臺(tái)水泵的容量為174

8、/2=87 L。集水井容積采用相當(dāng)于一臺(tái)水泵6min的容量，則W=87×60×6/1000=31.32 m3，有效水深取2m，則集水池面積為F=31.32/2=15.66 m2。 采用SBR工藝，污水處理系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，工藝管線可以充分優(yōu)化，故污水只考慮一次提升。污水經(jīng)提升后入曝氣沉砂池，然后自流到SBR池。曝氣沉砂池、SBR池的相對(duì)于地面的高度分別為5m、5.5m。 提升泵房：泵房?jī)?nèi)設(shè)有維修間，機(jī)電室，操作室。泵，電機(jī)等在室內(nèi)安裝，電控柜、顯示器在操作室內(nèi)安裝。提升泵房占地面積為12m×6m，工作間占地面積8m×3m。起重機(jī)選LSX型手動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)，

9、起重量0.5t，起升高度2.5m12m，跨度6m。泵機(jī)選型： 采用IF型離心耐蝕泵，考慮設(shè)計(jì)提升高度，設(shè)計(jì)流量Q最大值。 采用65-50-160型離心耐蝕泵1臺(tái)。該泵流量為12.5m3/h，揚(yáng)程8m，轉(zhuǎn)速1450 r/min，軸功率0.56kw，電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y802-4，功率0.75kw，效率=60% 。3.3細(xì)格柵： 在沉砂池前設(shè)置細(xì)格柵主要作用是減少浮渣，避免污水中含大量雜物堵塞管道，為污水處理廠提供良好的運(yùn)行條件 。選HG-800型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，電動(dòng)機(jī)功率0.55kw，柵條間距為10-50mm。隔單柵傾斜角度為：60 70 。該格柵結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、運(yùn)行平穩(wěn)、維護(hù)方便，可實(shí)行手

10、動(dòng)間斷運(yùn)行、自動(dòng)連續(xù)運(yùn)行，對(duì)工作時(shí)間和停車時(shí)間等運(yùn)行周期可自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有緊急停車和過載保護(hù)裝置。調(diào)節(jié)池：為適應(yīng)水質(zhì)的變化，設(shè)置沉渣斗。沉渣斗傾角為45。3.4曝氣沉沙池： 沉砂池功能是利用物理原理去除污水中比重較大的無機(jī)顆粒，主要包括無機(jī)性的砂粒、礫石和少量較重的有機(jī)物質(zhì)。污水經(jīng)污水泵提升后進(jìn)入曝氣沉砂池，共兩座，一用一備。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離器，砂水分離器通入壓縮空氣洗砂，污水回至提升泵前，凈砂直接卸入汽車外運(yùn)。選SBQ-I型水下曝氣機(jī)，1臺(tái)。型號(hào)：SBQ-I/4，葉輪直徑1240 mm，轉(zhuǎn)速1450r/min，供氧量3.5kg/h5.0kg/h，電動(dòng)機(jī)功率

11、3.7kw，外形尺寸700mm×50mm×658mm，重量180kg。主要特點(diǎn)：充氧效率高、建設(shè)投資省、運(yùn)轉(zhuǎn)維修方便 。3.5氣浮池： 通過空氣在加壓條件下溶于水中，再使壓力降至常壓，把溶解的過飽和空氣以微氣泡的形式釋放出來，產(chǎn)生大量的微氣泡，使廢水中密度接近與水的固體或液體污染物微粒粘附，形成密度小于水的氣浮體。在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，進(jìn)行固液或液液分離。氣浮法用于從廢水中去除比重小于1的懸浮物、油類和脂肪，并用與污泥的濃縮。選用TS-I型溶氣釋放器，規(guī)格8 m，溶氣水支管接口直徑25mm，流量0.4 。主要特點(diǎn)：釋氣完全，在0.15MPa以上即能釋放溶氣量的

12、99%左右，可在較低的壓力下工作，在0.2MPa以上時(shí)即能取得良好的凈水效果，節(jié)約能耗，釋出的氣泡微細(xì)，氣泡平均直徑為20-40 ，氣泡密集，附著性能良好 。 四、SBR反應(yīng)池及計(jì)算：4.1工藝操作過程： 進(jìn)水期： 回流污泥吸附、氧化作用 反應(yīng)期： 厭氧缺氧好氧的交替 沉淀期： 沉降時(shí)間短，效率高 排水期： 排出污泥占總污泥的30% 閑置期： 微生物恢復(fù)活性，反硝化進(jìn)行脫水4.2SBR反應(yīng)池容積計(jì)算： 設(shè)計(jì)處理流量Q=3500(m3/d)，BOD/COD=0.42 屬高濃度易生化有機(jī)廢水設(shè)SBR運(yùn)行每一周期時(shí)間為8h，進(jìn)水1.0h，反應(yīng)(曝氣)取4h，沉淀2.0h，排水（0.5h1.0h）取1

13、h。周期數(shù):n=24/8= 23SBR 處理污泥負(fù)荷設(shè)計(jì)為 Ns=0.4 kgBOD/(kgMLSS·d)運(yùn)行周期時(shí)間安排和自動(dòng)控制特點(diǎn)，SBR反應(yīng)池設(shè)置4個(gè)。SVi取90ml/g,f取0.75(1) SBR反應(yīng)池所需污泥最大進(jìn)水量Q=3500/0.8=4375 取4500 （2） SBR反應(yīng)池容積 V =Vsi +V F+V b =（3）SBR反應(yīng)池尺寸水深為5.0m，池深4.5m，長(zhǎng)16m,寬8m,體積569.44.3排泥量及排泥系統(tǒng) (1) SBR產(chǎn)泥量SBR生物代謝產(chǎn)泥量為= = 式中: a 微生物代謝增系數(shù)，kgVSS/kgBOD; b 微生物自身氧化率，l/d 根據(jù)污泥性

14、質(zhì)，參考類似經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)a=0.70，b=0.05,則有：假定排泥含水率為P=99%，則排泥量為： 取1284.4需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）需氧量計(jì)算SBR反應(yīng)池需氧量O2計(jì)算式為O2= 式中：a微生物代謝有機(jī)物需氧率，kg/kg b微生物自氧需氧率，l/dSr去除的BOD5(kg/m3)經(jīng)查有關(guān)資料表，取a=0.50，b=0.190,需氧量為： =2106kg/d=87.75kg/h（2）供氣量計(jì)算設(shè)計(jì)采用塑料SX-1型空氣擴(kuò)散器，敷設(shè)SBR反應(yīng)池池底，淹沒深度H=4.5m。SX-1型空氣擴(kuò)散器的氧轉(zhuǎn)移效率為EA=8%。查表知20，30時(shí)溶解氧飽和度分別為， 空氣擴(kuò)散器出口處的絕對(duì)壓力P

15、b為： 空氣離開反應(yīng)池時(shí)，氧的百分比為：Ot= =19.6%反應(yīng)池中溶解氧平均飽和度為：（按最不利溫度條件計(jì)算）=7.63()=1.177.63=8.93(mg/) （411）水溫20時(shí)曝氣池中溶解氧平均飽和度為：=1.179.17=10.73(mg/L) （412）20時(shí)脫氧清水充氧量為： （413） 式中： 污水中雜質(zhì)影響修正系數(shù)，取0.8(0.780.99) 污水含鹽量影響修正系數(shù)，取0.9(0.90.97) Cj混合液溶解氧濃度，取c=4.0 最小為2 氣壓修正系數(shù)=1反應(yīng)池中溶解氧在最大流量時(shí)不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，計(jì)算得：=121.1(kgO2/h)SBR反應(yīng)池供氣

16、量Gs為:(m3空氣/m3污水) 去除每千克BOD5的供氣量為:去除每千克BOD5的供氧量為:其他部分：集泥井、 污泥濃縮池、 污泥貯柜、 污泥脫水機(jī)房、 污泥棚略。五、污水處理廠的總平面布置5.1布置原則：可能利用地形坡度，使污水按處理流程在構(gòu)筑物之間能自流，盡量減少提升次數(shù)和水泵所需揚(yáng)程。協(xié)調(diào)好站區(qū)平面布置與單體埋深，以免工程投資增大、施工困難和污水多次提升。注意污水流程和污泥流程的配合，盡量減少提升高度。協(xié)調(diào)好單體構(gòu)造設(shè)計(jì)與各構(gòu)筑物埋深，便于正常排放，又利于檢修排空。5.2布置圖 平面布置圖 高程圖六、工程效益6.1工程的環(huán)境效益 污水處理廠的建設(shè)是一項(xiàng)改善生態(tài)環(huán)境、保障人民身體健康、造

17、福社會(huì)的重要工程 ，主要工程效益就是環(huán)境效益。 我國(guó)環(huán)境保護(hù)已成為一項(xiàng)基本國(guó)策，受到全社會(huì)的關(guān)注和重視。污水處理工程是環(huán)境保護(hù)的重要措施之一，對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、改善當(dāng)?shù)赝顿Y環(huán)境、吸引外資是極其重要的。該污水處理廠的建成，將會(huì)對(duì)周圍環(huán)境帶來非常積極的影響，降低了該生物制藥廠周圍一定面積內(nèi)河流的污染程度，改善了周圍大氣環(huán)境，也減少了固體廢物的排放量，改善了周圍人們的生活環(huán)境。 廢水處理設(shè)備投產(chǎn)后，處理廢水已達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，有利于保護(hù)環(huán)境。6.2工程的社會(huì)效益 （1）污水處理廠的建成將對(duì)提高城市基礎(chǔ)建設(shè)水平，改善和提高環(huán)境質(zhì)量水平，美化城市起到重要作用。 （2）處理廠投產(chǎn)后，不僅解決了污染問題，更有

18、利地保護(hù)了自然環(huán)境，同時(shí)安排就業(yè)，社會(huì)效益也十分顯著。 （3）經(jīng)本工藝處理后的出水，已經(jīng)完全符合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放到附近河流。6.3工程的經(jīng)濟(jì)效益 污水處理廠作為城市基礎(chǔ)建設(shè)的重要組成部分，本身并不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟(jì)效益。其效益主要體現(xiàn)在環(huán)境效益和社會(huì)效益上。污水處理廠建設(shè)通過改善環(huán)境，提高環(huán)境質(zhì)量水平，改善水質(zhì)，避免和減輕污水排放對(duì)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展所造成的經(jīng)濟(jì)損失等方面所產(chǎn)生的間接經(jīng)濟(jì)效益是巨大的。具體體現(xiàn)在：有利于改善投資環(huán)境、吸引外資、發(fā)展城市經(jīng)濟(jì)增加農(nóng)漁業(yè)的產(chǎn)量，提高農(nóng)副產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。 結(jié)論 通過對(duì)生物制藥廠污水處理廠各個(gè)構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)得出，經(jīng)過處理后，出水中的污染物含量均符合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，可以直接排放。通過上面的生化處理可使河流