500t每天中药制药废水处理工程设计大学本科毕业论文 40页

广东工业大学毕业设计―――设计总说明随着我国医药工业的快速发展，制药废水的污染与治理己引起人们的高度重视和关注。制药废水具有排放量小、成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大等特点，属于难降解高浓度有机废水，特别是其中的“三致”有机污染物，易造成水环境污染，威胁人们的健康。实践表明,在废水处理工程上,SBR工艺具有设计合理、运行稳定、靠、抗冲击负荷能力强、运行维护简便、投资少等优点。本设计为500m3/d的造纸废水的工程设计。关键词：制药废水，高浓度，SBR40n广东工业大学毕业设计AbstractWiththedevelopmentofthepharmaceuticalindustryinouratentionhasbeenpaidtothepollutionofthewastewatertreatmentcountry,Muchandtherelevantsolutions.Themedicinewastewaterhavelittlecapacity，compositioncomplications，highconcentrationandsalts，italsohavehighcolordegreeandtoxicityetc．Itbelongstodificultdegradationorganicwastewaterwithhighconcentration，especiallyorganicpollutantof“threewiththeresult”.Thepracticeshowsthatintreatmentofpharmaceuticalwastewater,SBRprocesshasadvantages,includingrationaldesign,stableandreliableoperation,strongabilityinresistingloadingshock,simpleoperationandmaintenance,smallinvestment,etc.assentisthedesignofthetreatmentprojectofpaperwastewaterwiththeamountof500m3/d.Keywords:Themedicinewastewater,highconcentration，SBR40n广东工业大学毕业设计一、概述5二、废水水质、水量:62.1设计水量62.2设计水质和排水标准：6三、常用的中药制药废水处理工艺63.1物化法在中药废水处理中的应用63.2生物法在中药废水处理中的应用83.3物化－生物法在中药废水处理中的应用10四、方案的选择124.1物化法的选择124.2生物法的选择12五、流程图及说明135.1艺流程说明135.2水解酸化工艺的原理145.3水解酸化池有三个作用:145.4水解酸化工艺的优点155.5SBR工艺的发展155.6SBR处理工艺基本流程165.7SBR工艺的主要性能特点165.8添加药剂的SBR强化处理工艺17六、处理工艺构筑物设计186.1格栅186.1.1设计说明186.1.2设计计算186.2集水池206.2.1设计说明：206.3水解酸化池216.3.1设计说明216.3.2设计计算216.3.3排泥设备2240n广东工业大学毕业设计6.2.4计算示意图226.4SBR反应池设计计算226.4.1设计说明226.4.2设计计算236.5污泥浓缩池设计计算296.5.1设计说明296.5.2设计计算306.5.3工艺构造尺寸306.5.4排水和排泥306.6压滤机316.6.1设计说明316.6.2设计计算：316.7标高31七、污水处理长构筑物总体布置327.1处理构筑物平面布置327.1.1平面布置原则327.1.2管线设计327.2处理构筑物高程布置337.2.1高程布置原则33八、投资估算348.1估算范围及估算依据348.1.1估算范围348.1.2编辑依据348.2估算348.2.1材料价格348.2.2投资估算348.2.3运行费用358.2.4年估算运行成本37参考文献38致谢4040n广东工业大学毕业设计1、概述随着我国医药工业的快速发展，制药废水的污染与治理己引起人们的高度重视和关注。制药废水具有排放量小、成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大等特点，属于难降解高浓度有机废水，特别是其中的“三致”有机污染物，易造成水环境污染，威胁人们的健康［1］。制药废水可分为：有机合成废水、无机合成废水、抗生素废水、中草药废水。其年排放量较小，但水质浓度高、含有一定的有毒物质，因此各国在做好清洁生产的同时，努力探索一种经济合理的污水处理工艺，以减少对人类的危害［2］。吉林敖东药业集团口服液生产车间主要生产安神补脑液，其废水主要为提取工段废水、精制工段废水和地面清洗水。提取工段废水其COD浓度为500～800mg/L,BOD5为350mg/L左右，SS为400mg/L左右。因为精制工段加入大量乙醇，从而使废水有机污染物浓度大为提高。各股废水汇流后，其混合废水COD浓度平均为2500mg/L左右，BOD5为1500mg/L，SS为200mg/L左右，pH值为6.6～7.7，混合废水呈黄褐色。　　该车间每天排水500m3/d左右，其间废水COD浓度变化很大，当精制罐清洗时，COD浓度通常超过10000mg/L，水质非常不稳定。污水处理后剖排到附近的城市污水处理厂。　　目前国内对于中药废水的处理方法多采用水解酸化＋活性污泥法的工艺。水解酸化即利用水解酸化菌类将水中的复杂的大分子有机物水解成为小分子物质，以利于微生物的吸收，提高水质的可生化性。对于该公司的生产工艺所产生的废水，其可生化性较好，因此设计采用了SBR法。通过调节SBR池的运行周期来创造缺氧、好氧甚至厌氧的环境，大大节省了占地。40n广东工业大学毕业设计2、废水水质、水量2.1设计水量：根据近远期生产规模确定污水系统的处理能力为500t/d2.2设计水质和排水标准：设计厂的出水水质和排放标准［3］如表2.1表2.1出水水质和排放标准项目COD(mg/L)BOD(mg/L)氨氮(mg/L)SS(mg/L)pH进水水质250015002002005－7排放水质1003030306－93、常用的中药制药废水处理工艺3.1物化法在中药废水处理中的应用物化法处理制药废水可作为单独的处理工序又可作生物法的预处理或后处理工序。根据水质的不同，采用的物理化学法有:混凝法、吸附法、电解法、气浮法等［4－5］。吸附法：是利用多孔性固体吸附水中某种或几种污染物，以除区或者回收污染物，从而使污水净化的方法。常用的吸附剂有活性炭，活性煤，腐殖酸类，吸附树脂等。在制药废水的处理中常用煤灰或活性炭吸附预处理生产中的成药，洁霉素，扑热息痛等产生的废水。除了上述几种常用的物化处理方法外，某些制药废水还采用反渗透法和吹脱氨氮法等。反渗透法可实现废水浓缩和净化等目的，吹脱氨氮法可降低氨氮含量。也可用离子交换，膜分离，蒸发与结晶，磁分离等。微电解法：采用微电解法处理有机废水已经有多项研究成果。制药废水经微电解处理后可以提高其可生化性，使其有利于生物处理。浙江工业大学环境工程系的许炉生宁波市环境保护监测中心站朱靖的研究成果表明，铁碳曝气池是处理抗生素废水有效的预处理手段。池中投加生产中废弃铸铁粉,40n广东工业大学毕业设计既中和了废水的酸性,又利用铸铁粉中的铁和活性碳组成的微电池对有机污染进行还原反应,破坏生物毒性的结构,并可提高废水的可生化性。通过中和、絮凝等预处理手段,去除了部分有机物,减小了有毒物质的生物毒性,提高了废水的pH值,有利于下一步的生化处理。混凝法:是在加入凝聚剂后通过搅拌使失去电荷的颗粒相互接触而絮凝形成絮状体，便于其沉淀或过滤而达到分离的目的。采用凝聚处理后，不仅能有效地降低污染物的浓度，而且废水的生物降解性能也得到改善。在抗生素制药工业废水处理中常用的凝聚剂有：聚合硫酸铁、氯化铁、亚铁盐、聚合氯化硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化硫酸铝铁、聚丙烯酰胺(PAM)等。刘明华等咧利用有机／无机复合型改性木质素絮凝剂MLF处理抗生素类化学制药废水，当抗生素制药废水的pH值为6．10时，絮凝剂的用量为120mg／L，废水中COD、SS和色度的去除率分别达至061．2％、96．7％和91．6％。气浮法：气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面实现固液或者液液分离到过程。通常包括充气气浮，溶气气浮，化学气浮和电解气浮等多种形式。化学气浮适用于悬浮物含量较高的废水的预处理，具有投资少，能耗低，工艺简单，维修方便等优点，但不能有效去除废液中的可溶性有机物。在制药废水的处理中，如大霉素,土霉素等废水的处理，常采用化学气浮法。水解酸化法：水解酸化法作为制药废水的预处理方法，它能将不溶性的有机物水解为溶解性的有机物，将难生物降解的大分子物质分解为容易降解的小分子有机物，从而提供废水的可生化性，还有去除生物抑制物的作用。它由于不需要曝气而大大降低了生产运行成本，同时由于提高了污水的可生化性而降低了后续生物处理的负荷，大量减少了后续好氧生物处理的曝气量，从而广泛地应用在难生物降解的制药，化工，造纸及有机物浓度高的废水处理中。Fenton试剂法：由硫酸亚铁和双氧水两部分组成，处理效果主要取决于氧化条件。西咪替丁制药废水COD-高，成分复杂。采用Fenton试剂预处理，COD_去除率达50%以上。小试确定了Fenton法预处理西味替丁废水的最佳反应条件:H2O:质量浓度为3000mg/L,FeS0。质量浓度为750mg/L，氧化时间为3h,pH为3。工程调试结果与小试结果具有良好的相关性‘22]以Ti40n广东工业大学毕业设计仇为催化剂，并将其制膜固定在不锈钢质反应器内壁上，以9W低压汞灯为光源，引入Fenton试剂，对武汉市某制药厂的制药废水进行了处理实验。取得了脱色率100%,COD-去除率92.3%的效果。硝基苯类化合物含量从8.05mg/L降至0.41mg/L1221.反渗透法:反渗透法是利用半透膜将浓、稀溶液隔开，以压力差作为推动力，施加超过溶液渗透压的压力，使其改变自然渗透方向，将浓溶液中的水压渗到稀溶液一侧，可实现废水浓缩和净化目的。刘国信等在微孑L管表面预涂助滤剂，利用反渗透浓缩技术从抗生素厂废水中回收金霉素的研究，取得了较好的效果，从而为抗生素厂金霉素废水提供一种新的治理途径。朱安娜等采用纳滤膜对洁霉素废水进行的分离实验，发现既减少了废水中洁霉素对微生物的抑制作用，又可回收洁霉素，增加企业经济效益与社会效益。以上不同的预处理方法，对高浓度、难降解对制药废水的预处理效果是不同的。厌氧水解酸化由于反应条件温和，反应速度快，且能有效地提高废水的可生化性，对难生物降解和抑制作用的抗生素等毒性物质也能进行水解酸化而破坏。这样对后续的生物处理提供了有利的条件而越来越受到人们的重视。3.2生物法在中药废水处理中的应用生物法广泛用于生活污水和工业废水的处理，技术成熟，处理设备简单，运行理方便，费用低廉。中药废水处理工艺也以生物法为主。厌氧生物法是中药废水最常用的处理工艺，能够去除有机废水中的大部分污染物。现有研究多利用两相厌氧消化中的产酸相将大分子有机物分解成小分子物质，改善中药废水的可生物降解性之后，再进行厌氧或好氧处理。有研究人员对高效产酸发酵反应器、两相厌氧消化法、复合式厌氧反应器处理医药原料废水的效果进行了实验论证，当进水COD不超过16000mg/L时，出水水质接近医药废水排放标准。但是出水COD仍然普遍高于《污水综合排放标准》(GB8978-96)制药工业一级排放标准所要求的150mg/L,需要进一步处理。近年来，有研究者通过改进反应器结构来提高厌氧消化的处理效率。修光利等采用加压上流式厌氧污泥床PUASB(pressuredupflowanaerobicsludgeblanket)处理制药废水"31oPTJASB40n广东工业大学毕业设计通过压力的变化提高溶解氧的浓度。溶解氧浓度高时，菌胶团中心的厌氧中心缩小，参加生化反应的微生物数量增加，从而加快了基质降解速率，提高了处理效率。当p=0.2MPa，进水COD=500-800mg/L，回流比R=6时，COD去除率可以达到60%-90%;p=0.3MPa，进水COD=1000-1500mg/L，回流比R=6时，去除率可以达到60%^-70%。但是采用厌氧法处理废水，进水COD浓度和SS含量不宜过高，预处理要求严格，设备比较复杂，运行操作条件严格，适用范围受抑制性物质限制。与厌氧生物法相比，好氧生物法处理有机废水反应周期短，运行操作条件易控制，管理简单。尤其是序批式间歇反应器SBR法，其结构简单，操作灵活，对水质、水量变化适应能力强.耐冲击负荷，污泥活性高。使用SBR法处理中药材、四环素、庆大霉素等制药废水，当进水COD浓度介于1000-2500mg/L时，曝气8-14h，出水COD可以低于200mg/L。生物接触氧化法也是好氧生物法中常用的一种方法，可用于四环素、麦迪毒素、维生素C,幽体类激素等制药废水的处理。但要保证生物接触氧化对COD有良好的去除效果，进水COD浓度不宜超过1000mg/L,否则会增长曝气时间增加能耗，最终导致处理费用增加。由于生物流化床载体表面积大，单位体积微生物数量大，可在高容积负荷〔4.5kgCOD/d"m3)的条件下处理高浓度的麦迪霉素废水(进水COD15000-20000mg/L)。厌氧生物法和好氧生物法处理废水各有优缺点，将这两种工艺进行组合，利用各自的工艺优点实现制药废水净化，是究的热点。对于高浓度有机废水，厌氧水解酸化具有把大分子及不溶性有机物水解为小分子可溶性有机物的作用口通过此种途径，废水可生物降解性得以改善，有利于后续的生物处理。而好氧法则可以为微生物提供较好的外部环境，促使微生物有效地去除污染物。因此，制药废水的主体处理工艺以水解酸化一好氧工艺最为常见。中药废水当其流量为为。.30-0.38m3/d，进水COD控制在20000mg/L以下时，经水解酸化后可以去除18%-23%的COD，再通过产甲烷阶段及接触氧化处理，COD去除率能够达到制药废水二级排放标准的要求[(11)。负荷增高时，出水COD普遍高于200m留L。宁天禄、姚重阳等应用水解一好氧生物法处理中药废水，进水COD值为20003000mg/L,溶解氧浓度大于56mg/L,COD总去除率可以达到80%-90%(22)0近年来40n广东工业大学毕业设计，为提高生物法的处理效率，利用优势菌种处理高浓度有机废水的技术得以迅速发展。优势菌株生物膜法、光合细菌处理法(photosynthesisbacteria,简称PSB)及固定化微生物法处理制药废水屡有报道。相对而言，固定化微生物法运用较多。该方法是通过筛选分离出高效菌株，或通过生物工程技术培养出特异菌株，将其固定在载体上或定位于限定的空间区域内，保持其生物功能而去除废水中的特定底物·杨意东·赵丽君应用固定化生物法处理含阿苯哒哇、扑尔敏和布洛芬的废水，认为固定化的优势菌在降解过程中不断生长出新的菌体，老化菌体随出水不断排出，自然形成交替过程，较之游离的优势菌种，有更高的负荷能力及更好的去除效果。3.3物化－生物法在中药废水处理中的应用以生物法为主体处理工艺，以物化法为预处理或后处理工艺的物化一生物法在中药废水治理中有着广泛的应用。物化一生物法一般按照前处理，厌氧处理~好氧处理~后处理的途径来组合。节、前处理的目的是使物料的理化性状适合于后续生物法处理的要求，稳定水量与水质(如COD,SS,碱度、除调除生物抑制物质，提高废水可生化性的作用试验结果而定，pH、物料营养比例等)，还有去。前处理方法应根据废水特点及以沉淀、絮凝、过滤等方法为主。加量大时，处理成本高且有污泥生成。常用好氧工艺有生物接触氧化、生物流化床和SBR。这些工艺的优点是污泥不回流且剩余污泥少，基建投资和占地面积少，运行稳定且成本低于其它好氧工艺。当废水经好氧生物法处理后仍不能达标时，还会在其后布置后处理工序，一般以砂滤、沉淀法为主。常见中药废水处理工艺如图3.1所示:原水微电解厌氧酸化混凝SBR原水稀释高效产酸发酵反应器复合式高效厌氧反器交叉流耗氧反应器沉淀接触过滤原水厌氧折流反应器厌氧复合床活性污泥法图3.1工艺流程比较40n广东工业大学毕业设计废水经过物化一生物法处理，出水水质一般可以达到制药废水二级排放标准的要求，甚至满足一级排放标准。但物化一生物法在实际应用中，存在工艺流程复杂，投资及运行成本较高的问题。40n广东工业大学毕业设计4、方案的选择实践表明单独的物化处理或生物处理往往不能满足废水处理要求，而物化一生物处理方法及其与其他方法的组合处理工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性，降低投资成本，提高处理效果等方面明显优于单独处理方法。4.1物化法的选择根据设计的污水出水水质，废水中成分较复杂的水溶性污染物，主要是糖类、纤维素、蛋白质、木质素、淀粉、有机酸、甙类、黄酮和萜类等杂环大分子等有机物。选择物化法的最主要目的是把难生物降解的大分子物质分解为容易降解的小分子有机物，初步降低COD和SS。通过对物化法的几种方法的比较可得出水解酸化法最合适本次设计。水解酸化法不仅把难生物降解的大分子物质分解为容易降解的小分子有机物，达到了预处理的目的，而且由于水解酸化法不需要曝气而大大降低了生产运行成本，同时由于提高了污水的可生化性而降低了后续生物处理的负荷，大量减少了后续好氧生物处理的曝气量。其他方法不能全面的满足这次设计的要求，因此物化法选择水解酸化法［6］。4.2生物法的选择采用厌氧法处理废水，进水COD浓度和SS含量不宜过高，预处理要求严格，设备比较复杂，运行操作条件严格，适用范围受抑制性物质限制。因此生物法的选择上我们首先排除了厌氧法。选择生物接触氧化法进行污水处理是，若要保证生物接触氧化对COD有良好的去除效果，进水COD浓度不宜超过1000mg/L,否则会增长曝气时间增加能耗，最终导致处理费用增加，而SBR法则没有这样的要求，并且　SBR处理工艺是集生物降解和终沉排水等功能于一体的污水生化处理工艺,与传统的连续式活性污泥法(CFS)相比,可以省去沉淀池和污泥回流设备,并具有运行效果稳定、净化效率高、出水水质好、耐水量和水质冲击,可避免污泥膨胀的发生,便于操作和维护管理等特点。这一工艺已成功地应用于制药废水、食品加工废水及化工废水等工业废水处理中[7-8]。因此生物法选择SBR法。40n广东工业大学毕业设计5、流程图及说明中药制药废水采用水解酸化法与SBR法串联，根据中药制药废水污染物性质和含量，结合制药生产用水和排放标准要求，以实现生产废水治理成本低、废水排放最小化。其治理工艺流程图如下图5.1：格栅集水池水解酸化池SBR池出水污泥废水上层清滤液污泥浓缩池板框压滤机贮泥池泥饼外运图5.1污水处理工艺流程图5.1艺流程说明1、废水先经过格栅拦截较大杂物后进入集水池。栅渣定时外运。2、在集水池里混和均匀后进入水解酸化池。3、在水解酸化池中进行水质水量调节和水解酸化。将大分子物质、难以降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质，提高了废水的可生化，使废水在后续的好氧池以较小的能耗和较短的停留时间得到处理，从而提高了废水的处理效率，并减少了污泥生成量。水解酸化池模仿UASB/AF工艺，池中安装弹性立体填料，防止污泥流失。并辅以机械搅拌，使布水均匀，增加冲击力，有利于提高水解酸化池的效率。废水自流进入SBR池。4、废水进入SBR池后，经过①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期阶段后，排除达到排放标准的废水。同时产生的污泥排到污泥浓缩池进行后续工作。5、污泥进入污泥浓缩池，经过浓缩池浓缩后污泥进入板框压滤机进行污泥脱水处理。上层清液则从新进入调节池。40n广东工业大学毕业设计6、污泥进板框压滤机压缩后制成泥饼外运。5.2水解酸化工艺的原理水解酸化是厌氧生物消化过程的第一、二阶段,即水解发酵阶段和产乙酸阶段。即依靠水解、产酸细菌在缺氧条件下,把复杂大子有机物、不溶性有机物先在细胞外酶的作用下解为小分子和溶解性有机物,然后渗入细胞体内解产生挥发性有机酸、醇类、醛类等。(1)水解发酵阶段水解是有机污染物进入水体环境中首先发生的重要反应，水与机污染物反应，这些复杂的不溶性的聚合物转化为简单的溶解性的单体或二聚体化合物的过程。(2)产乙酸反应在发酵阶段，已经有一部分乙酸生成，单色由于反应底物的结构和性质特点，在酸化的过程中还会生成丁酸、丙酸、乳酸等。这些在酸化酸化过程中产生的低分子酸都可以进一步降解形成乙酸。另外，碳酸和甲醇也可以转化为乙酸。水解酸化工艺主要是通控制水解酸化池的水力停留时间和选育的细菌种属达到其目的。5.3水解酸化池有三个作用(1)调节水量,均衡水质(2)进行中低温厌氧生物催化水解酸化预处理,即将反应控制在厌氧四阶段(水解、酸化、产酸、产甲烷)的第一、二阶段,使制剂及酒精回收废水中的大分子及难生物降解的有机物分解成有机酸和小分子化合物,为SBR生化处理提供可生化性良好的有机酸基质,缩短SBR运行周期,提高生化处理效率。(3)厌氧消化SBR池剩余活性污泥。废水经水解酸化后中部清液进入SBR池，SBR池是间歇运行的活性污泥反应器，一般按进水－曝气－沉淀－排水－休闲5个工序顺序运行，兼具水质均化、生化反应和沉淀三种功能,其生化反应实质是厌氧－好氧－厌氧反复交替发生，丝状菌被充分抑制，不易发生污泥膨胀，剩余污泥量也较传统活性污泥法少。SBR池清液经滗水器外排,剩余活性污泥直排入水解酸化池厌氧消化后,40n广东工业大学毕业设计定期经污泥泵抽出，投加絮凝剂经管道混合后排至污泥干化场，经过滤和自然干化后作厂区花圃园艺肥料，彻底消除二次污染。大量的研究成果表明，将厌氧水解处理作为各种生化处理的预处理，可提高污水生化性能，降低后续生物处理的负荷。因而被广泛运用在难生物降解的化工、造纸及有机物浓度高的食品废水处理中。5.4水解酸化工艺的优点水解酸化工艺与单独的厌氧工艺相比，具有以下优点:(1)水解、酸化阶段所产生的产物主要为小分子有机物，可生物降解性一般比较好。故水解池可以改变原污水的可生化性，从而减少反应时间和处理能耗。(2)对降解固体有机物的降解可以减少污泥量，其功能完全和消化池一样。工艺仅产生很少的难厌氧降解的剩余活性污泥，故实现了污水、污泥一次处理，不需要经常加热的中温消化池。(3)不需要密闭的池，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。由于这些特点，可以设计出适应大、中、小型污水厂所需的构筑物。(4)由于反应控制在第二阶段完成之前，故出水无厌氧发酵所具有的不良气味，改善污水处理厂的环境。(5)由于第一阶段，第二阶段反应进行迅速，故水解池的体积小，与一般初次沉淀池相当，可节省基建投资。由于水解酸化工艺可为好氧工艺提高优良的进水水质(即提高废水的可生化性)条件，提高好氧处理的效能；同时可利用产酸菌种类多、生长快及对环境条件适应性强的特点，以利于运行条件的控制和缩小处理设施的容积。5.5SBR工艺的发展SBR是序批式间歇活性污泥法(SeguencingBatchReactor)的简称，近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术。已有一些生产性装置在运行之中。在1985年，上海市政设计院为上海吴淞肉联厂设计投产了中国第一座SBR污水处理站，设计处理水量为2400t／d40n广东工业大学毕业设计。经几年的实际运行表明了良好的处理效果。5.6SBR处理工艺基本流程SBR工艺的一个完整的操作过程，即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段［9］：①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期⑤闲置期。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。5.7SBR工艺的主要性能特点(1)混合液能完全混合，呈推流式进行，反应速度快。(2)工艺流程简单，构筑物少，占地省，造价低，设备费、运行管理费用低。(3)静止沉淀，分离效果好，出水水质高。(4)运行方式灵活，可形成多种工艺路线。同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同性质的废水。(5)由于进水结束后，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化对反应器不再有任何影响，因此工艺的耐冲击负荷能力高(6)间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2／3左右，其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。(7)SBR法能够有效地控制丝状菌的过量繁殖，原因在于处理中缺氧好氧并存、反应底物浓度较大、泥龄短、比增长速率大。5.8添加药剂的SBR强化处理工艺除了上述优点之外，SBR40n广东工业大学毕业设计法也有其缺点，那就是污泥沉降、泥水分离时间较长。在处理高浓度废水时，要求维持较高的污泥浓度，同时，还易发生高粘性膨胀。因此，常考虑投加粉末活性炭，以减少曝气池泡沫，改善污泥沉降性能、液固分离性能、污泥脱水性能等，以获得较高的去除率。6、处理工艺构筑物设计6.1格栅6.1.1设计说明格栅主要是拦截废水中较大悬浮物、漂浮物和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管。40n广东工业大学毕业设计针对中药制药废水的特点，在进水口设置格栅是必要的。但较大漂浮物及较大颗粒物少，格栅拦截的污染物不多［10］。本设计处理能力为日处理工业污水500t/d，约500m3/d，由公式(6.1)可得，Kz=2.2，(6.1)式中Qd——平均日污水流量，L/s。设计流量：平日流量Qd＝500m3/d＝20.8m3/h=0.0058m3/s最大日流量Qmax=KzQd=2.2×20.8m3/h＝45.76m3/h＝0.012m3/s设计参数：栅条间隙e＝0.02m，过栅流速v=0.5m/s,栅前水深h＝0.3m，安装倾角δ＝60°。6.1.2设计计算1、栅条的间隙数n＝＝＝4条（6.2）式中n——栅条数目；α——格栅的放置倾角；e——栅条间距h——栅前水深v——过栅流速则栅条的数目为n-12、栅槽宽度设计采用φ10圆钢的栅条，即S＝0.01m.b=S(n-1)+en=0.01(4-1)+0.02×6＝0.15m（6.3）式中——格栅的建筑宽度，ms——栅条的宽度，m40n广东工业大学毕业设计原污水来水埋深为-0.5m,槽深度2m。采用人工格栅。渣的格栅，其设计面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水管渠有效面积的2倍，以免清渣过于频繁。在污水泵站前集水井中的格栅，应特别注重有害气体对操作人员的危害，并应采取有效的防范措施。格栅间应设置操作平台。水槽宽度0.5m，有效栅宽0.5m，栅槽长度4m3、过栅水力损失h1=ξsinα.×k=β4/3sinα.×k（6.4）＝1.79×（0.01/0.02）4/3××sin60°×3＝0.024m式中ξ——阻力系数；α——格栅的放置倾角；k——考虑到格栅受污染物堵塞后，格栅的阻力增大的系数，k取3。取h1＝50m=0.05m4、每日栅渣量在e＝20mm时，设栅渣量为每1000m3污水产0.05m3渣[7，8]W＝＝＝0.024m3/d（6.8）拦截污物量小于0.2m3/d，采用人工格栅。格栅计算示意图如下图6.1：40n广东工业大学毕业设计6.2集水池6.2.1设计说明因为中药制药废水的日变化量基本不变，但时变化量很大，有必要建一个集水池，使得后续工序能正常运行；同时，中药制药废水的浓度变化大，集水池同时具有调节污水浓度的作用。6.2.2设计计算一天的集水量500t,日变化系数2.2。则池的设计体积为1100m3集水池的设计尺寸为：11m×10m×10m集水池安装两台100WQ污水泵于集水池一侧地面上，平均流量时相当一用一备。40n广东工业大学毕业设计6.3水解酸化池6.3.1设计说明水解酸化池实际上是水解和酸化两个过程在一个池内完成的沉淀池。从工程上划分为水解阶段和酸化阶段。在水解阶段，固体物质降解为溶解性物质，打分子物质降解为小分子物质；在酸化阶段，碳水化合物降解为脂肪酸，主要产物是醋酸、丁酸和丙酸。另外，有机酸和溶解的含氮分解成氨、胺、碳酸盐和少量的CO2、N2和H2。水解和酸化进行得较快，难于不它们分开，此阶段的主要微生物是水解菌和产酸菌。在此阶段中，由于产氨细菌的活动使氨浓度增加，氧化还原电势降低，PH上升，酸性阶段后期的副产物还有H2S、吲哚、粪臭速和硫醇等带有不良气味的产物。水解池是把反应控制在第二阶段完成之前。水解酸化池球形填料的挂膜采用快速挂膜法[11]。6.3.2设计计算：①单池表面积（A）设池子数n=1，水力停留时间HRT=4h，表面负荷q=1.0m3/(m3·h)。A===45.76(m2)②池子有效水深（h）h==1.0×4=4.0(m)③单池有效容积（V）V==45.76×4=184(m3)设池子保护高度为0.5m，则单池的设计规格为L×B×H=12m×4m×4.5m。④反应池的升流速度（v）v==4/4=1(m/h)介于0.5－1.8m/h，符合40n广东工业大学毕业设计6.3.3排泥设备①日排泥2次②有中药制药废水水质决定了产生的污泥不多，1～2m3.6.2.4计算示意图图6.2水解酸化池示意图根据所给的废水水质，设计进水COD为2400mg/L,BOD5为1400mg/L，根据相关工程实践经验，预计COD去除效率为30％，BOD5去除效率为20％，因此，出水COD为2500×（1－30％）＝1750mg/L,BOD5为1500×（1－20％）＝1200mg/L6.4SBR反应池6.4.1设计说明SBR即间歇式活性污泥法，是现行活性污泥法的一个变法!自从美国的以R.Irvine为首的研究小组在70年代末期开发以来,SBR法在世界各国得到了普遍重视,被广泛应用于中小型企业的废水处理!但是随着污水处理所要求的简易、高效、节能、灵活的一体化工艺流程的发展，越来越多的新型SBR工艺被研制并在水处理中逐渐占有优势，并将成为今后中小型企业污水处理的优选工艺。［9］根根据工艺流程论证，SBR40n广东工业大学毕业设计法具有比其他好氧处理法处理效果好、占地面积小、投资省的特点，因而选用SBR法。SBR法的处理效果为进水CODCr=1750mg/L、BOD5=1200mg/L、SS=200mg/L，出水标准：CODCr=100mg/L、BOD5=30mg/L、SS=30mg/L为充分发挥SBR的特性，以处理水量为设计基础，即设定SBR池的有效处理污水体积，当进水体积等于有效污水体积时才进行后续工艺，而药厂继续排出的污水则流入另一SBR池，如此周期循环。每天周期数为=3。6.4.2设计计算1、SBR反应池容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置2个以上。（1）污泥量计算出水BOD5由溶解性BOD5和悬浮性BOD5组成，其中只有溶解性BOD5与工艺计算有关。出水溶解性BOD5可用下式估算[12]：(6.13)式中Se——出水溶解性BOD5；Sz——沉淀出水总BOD5，取Sz=30mg/L；Kd——活性污泥自身氧化系数，典型值为；f——沉淀出水SS中VSS所占比例，取；Ce——沉淀池出水SS，取Ce=３0mg/L。代入上式计算得：Se＝30－7.10.060.7530=20.41(mg/L)(6.14)2、SBR反应池所需污泥量为：（6.15）式中——混合液悬浮固体，mg/L；——混合液挥发性悬浮固体，mg/L。NS——SBR处理污泥负荷设计参数，取NS=0.25kgBOD5/(kgVSSd)。代入上式计算得：40n广东工业大学毕业设计MLSS＝＝＝＝3145.57kg（干）设计沉淀后污泥的SVI＝100mL/g则污泥体积为VS＝1.2SVI×MLSS(6.16)＝1.2×100×10－3×3145.57＝377.5（m3）3.SBR反应容积SBR反应池容积V＝Vsi＋VFi(6.17)式中Vsi——代谢反应所需污泥容积，m3；VF——反应池换水容积，m3；VF为SBR反应池每周期的进水容积，即(m3)Vs＝377.5m3，单池污泥容积Vsi＝Vs/2＝189m3则V＝167/2＋189=273m34、SBR反应池构造尺寸SBR反应池容积可由下式计算：V＝Vsi＋VFi＋Vb(6.18)式中Vb——保护容积，避免排水时对沉淀及排泥的影响，m3。SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。SBR反应池单池平面（净）尺寸为(9×6)m2，水深为5m，池深为5.5m。单池容积为V=9×6×5.5=297(m3)40n广东工业大学毕业设计则保护容积为Vb=24m35、池总容积∑V=594m36、进水管管径进水管管径可由下式求得：(6.19)满足最大流量时的管径要求，即Qmax=0.012m3/s，流速m/s，则==0.130m取DN130mm。7、SBR反应池运行时间与水位控制SBR反应池总水深m。按平均流量考虑，则进水前水深为m，进水结束后m。排水时水深为m，排水结束后m。m水深中，换水水深为m，存泥水深m，保护水深m。保护水深的设置时为避免排水时对沉淀及排泥的影响。表6.3SBR反应池水位与时间控制关系表阶段时间水位曝气量备注进水阶段TF≥3h2.9m490m3，满足要求。6.5.4排水和排泥1、排水浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管道排入水解酸化池。浓缩池设四根排水管于池壁，管径DN150mm。于浓缩池最高水位处置一根，向下每隔1.0m，0.6m，0.4m处设置一根排水管，下面三根安装蝶阀。2、排泥浓缩后污泥泵抽送入污泥贮柜。污泥泵抽升流量100m3/h。6.6压滤机6.6.1设计说明40n广东工业大学毕业设计污泥压滤脱水采用板框压滤机，为间歇操作。压滤脱水虽然投资较大，但脱水效果好，泥饼含水率在65％以下，适合于运输或泥饼做进一步的处置。6.6.2设计计算⑴面积计算：过滤能力取L=3kg/(m2.h),含水率P=95.5%，则A=1000(1-P)Q/L=1000×（1-0.955）×151/(24×3)=95m2⑵选用BMS27/635－45板框压滤机，板框厚d为45mm，板框个说为34个，每日工作8h。则过滤面积为：95×24÷8=297m2⑶每小时处理污泥干重①每日处理污泥干重：W=(1-P)Q×103=(1-0.955)×151×103=6795kg②每小时处理污泥量3795/8=850kg6.7标高根据高程图和相关的设计计算可以得出各个池的标高，具体可见高程图40n广东工业大学毕业设计7、污水处理厂构筑物总体布置7.1处理构筑物平面布置7.1.1平面布置原则1、处理站构建筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。①池形的选择应考虑减少占地，利于构建筑物之间的协调；①建筑物单体数量除按计算要求确定外，亦应利于互相间的协调和总图的协调；②构建筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。2、构建筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础施工和运行管理需要考虑。3、管线布置尽量沿道路与构建筑物平行布置，便于施工与检修。4、做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全方便，又使站区环境美观，向外界展现优美的形象。5、具体做好以下布置。①污水调节池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离；②配电应靠近引入点或耗电量大的构建筑物，并便于管理；③沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域；④重力流管线应尽量避免迂回曲折。7.1.2管线设计1、污水管①进水渠原污水沟上截流闸板的设计和进站控制闸板的设置由啤酒厂决定；②出水管DN200铸铁管或陶瓷管，q17.4L/s，v0.90m/s，i0.006。③超越管考虑运行故障或进水严重超过设计水量水质时废水的出路，在UASB之前及预曝气沉淀池之前设置超越管，规格DN200铸铁管或陶瓷管。④溢流管浓缩池上清液及脱水机压滤水含微生物有机物0.5％～1.040n广东工业大学毕业设计％，需进一步处理，排入调节池。设置溢流管，DN200铸铁管，i0.004。2、污泥管水解酸化池、SBR反应池污泥均为零力排入集泥井，站区排泥管均选用DN130钢铁管。集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力输送污泥管。集泥井排泥管DN150，钢管，v0.9m/s。浓缩池排泥管，贮泥柜排泥管，DN150，钢管，v1.0m/s。3、给水管沿主干道设置供水干管DN50，镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支管DN50，镀锌钢管。引入办公综合楼、泵房及各池均为DN40，镀锌钢管。4、雨水外排依靠道路边坡排向厂区主干道雨水管。5、管道埋深①压力管道在车行道之下，埋深0.7～0.9m，不得小于0.7m；在其他位置0.5～0.7m，不宜大于0.7m。②重力流管道由设计计算决定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一般区域）。7.2处理构筑物高程布置7.2.1高程布置原则1、充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。2、协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。3、做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。4、协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。5、应尽量使污水处理工程的出水管渠高程能自流。40n广东工业大学毕业设计8、投资估算8.1估算范围及估算依据8.1.1估算范围污水处理工程、污泥处理工程8.1.2编辑依据本工程依据《广东省市政工程费用定额》的标准，及《广东省市政工程费用定额的补充规定》中给水工程费率来估算的。套用《全国市政工程预算定额广东省市政工程单位估价表》中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数为15.34％。土方工程计取地区材料基价系数，按《广东省市政工程费用定额》中土石方工程费率计算。8.2估算8.2.1材料价格构筑物材料价格根据市场现在价格，经调查分析综合测算后确定，土建材料为钢筋混凝土的池体等按400元/m3，材料为砖混的按300元/m3计。国内设备按厂家出厂价格另外加运杂费用，引进设备按到岸价另加国内运杂费用。40n广东工业大学毕业设计8.2.2投资估算本工程的投资估算见下表工程名称估算价格/（万元）土建规格（m3）土建费用构造物费用（含管道）安装和其它费用格栅3.0×1.0×1.00.06020.09.0集水井5.5×2.5×3.50.90一次污水泵房5.0×2.0×3.50.900水解酸化池12×4×4.56.20SBR反应池9×6×5.5×216.30鼓风机房10.8×5.4×4.81.60集泥井4.4×3.5×4.50.400污泥浓缩池π/4×1123.8污泥泵房3×0.5×3.00.04污泥贮柜罐π/4×4×4×60.670板框压滤机房12×9×5.42.8污泥棚2.0×6.0×3.90.240水封罐π/4×1.82×2.50.2×2综合楼15×5.4×7.212小计——46.3120.09.0工程总费用75.3140n广东工业大学毕业设计8.2.3运行费用：吉林工业用电价格为1.00元/度；工业用水价格为1.70元/度。维修及大修费率：大修提成率2.1％；维修综合费率1.0％。1、运行成本估算：①动力费污水提升泵用电量：24h运转用电量＝2×3×24＝144度；鼓风机用电量：24h运行用电量＝3×1×24＝72度；污泥提升泵用电量：24h运行用电量＝2×1×24＝48度；污泥脱水机用电量：工作时间为7h用电量＝8×5＝40度污泥进料泵用电量：工作时间为4.5h用电量＝3×4.5＝13.5度清洗水泵用电量：工作时间为6h用电量＝4×6＝24度其它用电量和照明合计30度合计每天用电量371.5度用电总额为371.5×1.00＝2371.5元每年用电总额为371.5×365＝13.56万元水费：按每日用水10m3来计算，每年的用水费为1.70×20×365＝1.24万元②维护（修理）费：维修费率按3.8％计，则年费用为75.31×3.8％＝2.86万元③工程年折旧费：折旧率按5.0％计，则年费用为75.31×5.0％＝3.76万元④管理费：（13.56＋1.24＋2.86＋3.76）×10％＝2.14万元40n广东工业大学毕业设计⑤运费：每天外运含水65％的湿泥17.5t，自备汽车运输，运价2.0元/（t·km），费用为17.5×2.0=35.0元，即每年为12775元，约1.28万元。8.2.4年估算运行成本合计年运行费用为13.56＋1.24＋2.86＋3.76＋2.14＋1.28＝24.84万元，则处理每立方米的制药废水成本为1.36元。40n广东工业大学毕业设计参考文献[1]杨雪，SBR工艺处理在制药废水中的运用[J].中国期刊网,2002，11(1):5—12；[2]成家庞等，纳米技术在医药领域的应用研究进展[D].中国给水排水,2001.1－2:5－8；[3]唐国建等，城镇污水处理厂污染物排放标准［S］。中华人民共和国国家标准；2002；[4]李亚峰陈立杰峰，实用废水处理技术[M]，北京：化学工业出版社，2007，1：63－138；[5]王良均吴孟周，污水处理技术与工程实例[M]。北京：中国石化出版社，2006，1－4；[6]张森林，刘林．酸化一序列活性污泥工艺处理屠宰废水[J]．湘潭大学自然科学学报，1992,14(4):132-138.[7]胡晓东等，SBR处理高浓度土霉素废水的试验研究[J]，给水排水；2002：23－31[8]日本下水道事业团.序批式活性污泥法设计指南[M]．东京：化学出版社，1990：10-25.；[9]周正立张悦，污水生物处理应用技术及工程实例[M].北京：化工出版社，2005，7：54－76；[10]高延耀顾国维，水污染控制工程[M]，北京：高等教育出版社，1999，11－18；[11]俞汉清等，生物膜反应器挂膜方式的试验研究[J].中国给水排水，1992（2），3－5；[12]周雹，周丹.推荐一种新的SBR工艺设计计算方法[J]．中国给水排水2005,31(4):20-25；[13]曾科，卜秋平，陆少鸣．污水处理厂设计与运行[M]．北京：化学工业出版社，2001：113－142；[14]CarvalhoG,PaulE,NovaisJM,PinheiroHM.Studiesonactivatedsludgeresponsetovariationsinthecompositionofasyntheticsurfactant-containing40n广东工业大学毕业设计feedeffluent[J].WatSciTech,2000,42:135–143.[15]ChenCY,HuangJB,ChenSD.Assessmentofthemicrobialtoxicitytestanditsapplicationforindustrialwastewaters[J].WatSciTech,1997,36:375–382.40n广东工业大学毕业设计致谢本次设计是在汤兵老师的悉心指导下完成的，他在设计过程中给予了我很大的帮助，帮助我解决了许多实际问题，在此首先对汤老师致以诚挚的谢意。我在做设计的过程中遇到了许多难题，汤老师不仅都一一给予解释并耐心指导，并且细心地找出设计中的错误和指出设计中的不足之处，使我能够顺利的完成本次设计，并使我们能做到精益求精。可以说本次设计是老师和我们共同完成的，老师经验丰富，给我们很多指导，使我们在设计过程中少走了很多弯路。设计的过程就是一个知识不断积累的过程。在设计过程中，我们感到指导老师们的知识是那么的丰富，而我们与之比较真是相差甚远，这更加激励我们要不断的学习。只有不断学习才能不断的进步。本次设计中，我们得到了老师的指导和帮助，学到了很多课本中学习不到的知识，提高了自己的动手能力，得到了巨大的收获。今后，我将继续努力，争取把在本次设计中学到的知识运用到工作和学习当中，努力发扬吃苦耐劳的精神，取得更大的进步。由于自己水平有限，本次设计中难免存在很多不足之处，恳请各位老师批评指正。最后，我再一次向我的指导老师—汤兵老师，表示衷心的感谢！40