生物制药厂废水处理方案1000t 29页

WORD格式可编辑1000m³/d生物制药厂废水处理方案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。与我们人类密切相关的是淡水。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53%。因此，保护和珍惜水资源，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，因此我们更应该保护和珍惜水资源。20世纪以来，医药工业的迅速发展，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重的威胁。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，这些物质中有不少属于难生化降解的物质，可在相当长的时间内存留于环境中。采用传统的处理工艺很难达标排放。对于这些种类繁多、成分复杂的有机废水的处理，仍然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，处理后可以达标排放，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围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、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算、经济技术分析。完成绘制处理工艺流程组图、各构筑物设计计算图、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）专业知识整理分享nWORD格式可编辑（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）污水处理厂采用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。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效果同时，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，而其他废水主要为冷却水排放，一般污染物浓度不大，可以回用。2.1.1进水水质专业知识整理分享nWORD格式可编辑某制药厂用生物法生产庆大霉素及土霉素，进水水量及水质情况情况：                       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10002000110084002.1.2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100012030302.2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征(1)COD浓度高，是抗生素废水污染物的主要来源。(2)废水中SS浓度较高。其中主要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。对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。一般认为，好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有影响。(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，影响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，所以其废水成分和水力负荷随时间有很大的变化，这种冲击给生物处理带来极大的困难。专业知识整理分享nWORD格式可编辑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采用微生物来降解有机物，而降解率仅为14.4～78.6%，而COD采用的是强氧化剂，对大多数的有机物可以氧化到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。根据资料介绍，当废水BOD/COD>0.3时，说明废水中有机物可生化降解。但一般说来抗生素废水的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。根据该厂原有设施运行经验及同类厂家运转经验，采用物化和生化相结合处理工艺。一级物化处理采用格栅、调节池、沉砂池、气浮池，主要去除废水沉淀物，中和废水PH值，调节水质、水量。生化处理拟采用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，降低系统的维护工作量，以保证系统的长期正常运转。采用适当的自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力需求。工程设计采用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。由于污泥量很大，本方案采用高品质带式压滤机，提高污泥处理自动化程度，同时也避免采用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工艺比较分析专业知识整理分享nWORD格式可编辑 近年来，废水处理工艺主要有：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，又称普通活性污泥法，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用的方法。工艺流程简图见图3-1。活性污泥法自20世纪初发明以来，得到飞速的发展。除普通活性污泥法以外，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渐下降的，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）运行较稳定。（4）推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，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，常必须采用二级或多级处理。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动，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，一般不需要初沉池，并且通常采用延时曝气。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，可以得到快速有效地混合，对水量、水质的冲击负荷影响小；（2）由于污泥龄较长，污泥趋于好氧稳定；（3）可以通过改变转盘、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，以调节整体的供氧能力和电耗，使池内溶解氧值控制在最佳工况。但有以下缺点：（1）   循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂；专业知识整理分享nWORD格式可编辑（2）表曝法供氧，设备养管量大；（3）污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高。 3.2.3SBR法 序批式活性污泥法（SBR）是从充排式反应器发展而来的，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，沉淀一定时间将上清液排出，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，主要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节池、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省基建投资额30%左右。SBR反应池具有调节池的作用，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。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效果。处理流程短，控制灵活，可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量，改变运行周期及工艺处理方法，适应性很强。系统处理构筑物少、布置紧凑、节省占地。SBR的缺点是：对自动控制水平要求较高，人工操作基本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。专业知识整理分享nWORD格式可编辑由于具有以上优点，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，特别是水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性[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围内，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/d18925m/d3785m/d18975m/d传统活性法SBR氧化沟1007883100758110083831009393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，所以本设计采用SBR工艺。 第四章设计计算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设计说明专业知识整理分享nWORD格式可编辑格栅（见图4-1）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。本设计采用中格栅，栅条间隙取20mm。4.2.2中格栅计算（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=0.01B=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）通过格栅的水头损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）专业知识整理分享nWORD格式可编辑（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）采用机械清渣。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、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。4.3集水井和污水提升泵房4.3.1设计说明 本设计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=87L。集水井容积采用相当于一台水泵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。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，采用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提升泵房专业知识整理分享nWORD格式可编辑泵房内设有维修间，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。计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计算结果（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）通过格栅的水头损失：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）采用机械除渣。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、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。专业知识整理分享nWORD格式可编辑4.5调节池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，设置了调节池，以调节水质和水量。4.5.2 设计计算（1）池子的实际容积：设废水在池内的停留时间T=4h根据流量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）得出调节池的有效容积为167m3设计用调节池的实际容积为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则调节池的平面面积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，所以隔板数为13个取调节池的超高h=0.3m4.5.3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，主要包括无机性的砂粒、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。专业知识整理分享nWORD格式可编辑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。设计流量为Qmax=0.023m3/s，水力停留时间t=3.0min，水平流速取v=0.06m/s，有效水深h2=2m.4.6.2沉砂池计算池子总有效容积：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）沉砂室设计计算：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。主要特点：充氧效率高、建设投资省、运转维修方便。专业知识整理分享nWORD格式可编辑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。本设计采用加压溶气气浮法。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。4.7.2气浮池计算（1）气浮池的有效水深取2.5m，长为11m，宽为11m。（2）接触区下端水流上升流速取为20mm/s，上端水流的上升速度为8mm/s，水力停留时间为15min。4.7.3气浮设备选用TS-I型溶气释放器，规格8m，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 4.8SBR反应池4.8.1设计说明4.8.1.1SBR说明设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法，本工艺采用负荷设计法。根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间专业知识整理分享nWORD格式可编辑歇操作运行的反应器组成。其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。污水连续按顺序进入每个池，SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段，如图4-3。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反应器来说,在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。4.8.1.2SBR工艺特点(1)工程简单，造价低；(2)时间上有理想推流式反应器的特性；(3)运行方式灵活，脱N除P效果好；(4)良好的污泥沉降性能；(5)对进水水质水量波动适应性好；(6)易于维护管理。4.8.1.3工艺操作过程 ①进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。②反应期在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程。虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。③沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。专业知识整理分享nWORD格式可编辑④排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。⑤闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。4.8.2SBR反应池容积计算进水粗格栅``````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````````进泵房细格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池栅渣压榨鼓风机房加氯间回流污泥泵污泥浓缩池污泥消化池脱水机房剩余污泥泥饼外运回流污泥Cl2专业知识整理分享nWORD格式可编辑渣外运  设计处理流量Q=41.67(m3/h)                                     （4-23）                 BOD/COD=0.55    属高浓度易生化有机废水设SBR运行每一周期时间为12h，进水1.0h，反应(曝气)（6.0～7.0h）取7h，沉淀3.0h，排水（0.5h～1.0h）取1h。周期数:         ,             n==2SBR处理污泥负荷设计为 Ns=0.4kgBOD/(kgMLSS·d)根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置3个。(1)污泥量计算SBR反应池所需污泥量为                 MLSS==                    ==）                    =3.6(t)                                      （4-24）（SBR工艺中一般取90～150）设计沉淀后污泥的SVI（污泥容积指数）=90ml/g，SVI在100以下沉降性能良好。则污泥体积为：Vs=1.2﹒SVI﹒MLSS=1.2                 （4-25）SBR反应池容积V=V +V +V                                     （4-26）式中V ——代谢反应所需污泥容积mV ——反应池换水容积（进水容积）mV——保护容积mV=(m)V=V/3=128.4(m)则V=128.4+41.67+V=170.07+V                                （4-27）(2)SBR反应池构造尺寸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12×6m（长比宽在1/1～2/1）水深为3.0m池深3.5m专业知识整理分享nWORD格式可编辑单池容积为V=12×6×3=216(m)                               （4-28）则保护容积为V=216-170.1=45.9(m)                           （4-29）3个池总容积=3V=3×216=648(m)                          （4-30）4.8.3 SBR反应池运行时间与水位控制SBR池总水深3.0m,按平均流量考虑，则进水前水深为1.5m，进水结束后3.0m,排水时水深3.0m,排水结束后1.5m。3.0m水深中，换水水深为1.5m,存泥水深2.0m,保护水深1.2m,保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。4.8.4排泥量及排泥系统(1)SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为        Δx=a﹒Q﹒Sr−b﹒Xr﹒V            =a=()Q                     （4-31） 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：          (kg/d)假定排泥含水率为98%，则排泥量为          Q=             = (P=98%)                 （4-32） 或，Q=(m/d) (P=99.2%)              （4-33）考虑一定安全系数，则每天排泥量为90m/d(2)排泥系统剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。专业知识整理分享nWORD格式可编辑4.8.5需氧量及曝气系统设计计算(1)需氧量计算SBR反应池需氧量O计算式为O=a                     （4-34）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/dS ——去除的BOD(kg/m)S=-经查有关资料表，取a′=0.50，b′=0.190,需氧量为：R=O=535+508.25=1043.25（kgO/d）=43.5（kgO/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C=9.17mg/L，C=7.63mg/L，空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：P          =1.01                 （4-35）空气离开曝气池时，氧的百分比为O                 （4-36）曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算）         C              =7.63（        （4-37）水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：                      B                   （4-38）20℃时脱氧清水充氧量为：             R                     （4-39）式中:——污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.78~0.99)β——污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.9~0.97) 专业知识整理分享nWORD格式可编辑C——混合液溶解氧浓度，取c=4.0最小为2——气压修正系数 ==1曝气池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/l，取C=2.0，则计算得：R=            =1.3O=1.3（kgO/h）SBR反应池供氧量G为：          G=（m/min）       （4-40） 每立方污水供气量为：           G/=                    （4-41）             ——反应池进水容积（m）去除每千克BOD的供氧量为：           =              （4-42）              S——去除的BOD（kg/m）去除每千克BOD的供氧量为                           （4-43）4.8.6滗水器现在的SBR工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度。目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器，套筒式滗水器和虹吸式滗水器三种。本工艺采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛。本工艺采用XB-1800型旋转式滗水器。设计滗水量：Q=20m/h，滗水深度：H=2m；滗水时间t取1h。滗水所需时间T=h4.9接触消毒池  4.9.1设计说明专业知识整理分享nWORD格式可编辑工业污水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒。目前，用消毒剂消毒能产生有害物质，影响人们的身体健康已广为人知，氯化是当今消毒采用的普遍方法。氯与水中有机物作用，同时有氧化和取代作用，前者促使去除有机物或称降解有机物，而后者则是氯与有机物结合，氯取代后形成的卤化物是有致突变或致癌活性的。所以，目前污水消毒一是要控制恰当的投剂量，二是采用其他消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。消毒设备应按连续工作设置。消毒设备的工作时间、消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。目前常用的污水消毒剂是液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸钠、氯片、氯氨、二氧化氯和紫外线等。其中液氯效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。其他消毒剂如漂白粉投量不准确，溶解调制不便。臭氧投资大，成本高，设备管理复杂。其他几种消毒剂也有很明显的缺点，所以目前液氯仍然是消毒剂首选。4.9.2设计参数（1）水力停留时间T=0.5h（2）设计投氯量一般为3.0～5.0mg/l本工艺取最大投氯量为ρmax=5.0mg/l4.9.3设计计算（1）设计消毒池一座，池体容积V=Q﹒T=41.67×0.5=20.84(m )                         （4-44）设消毒池池长L=5.0m，池宽B=2.1m，设有效水深H=2m，超高0.3m。实际消毒池容积 V=BLH=4×3×2=24m 。满足有效停留时间的要求。（2）加氯量的计算最大投氯量为=5.0mg/l则每日投加氯量为：W=ρQ=5.0×1000×10=5kg/d                        （4-45）4.10污泥处理系统4.10.1污泥水分去除的意义和方法污水处理厂的污泥是由液体和固体两部分组成的悬浮液。污泥处理最重要的步骤就是分离污泥中的水分以减少污泥体积，否则其他污泥处理步骤必须承担过量不必要的污泥体积负荷。专业知识整理分享nWORD格式可编辑污泥中的水分和污泥固体颗粒是紧密结合在一起的，一般按照污泥水的存在形式可分为外部水和内部水，其中外部水包括孔隙水、附着水、毛细水、吸附水。污泥颗粒间的孔隙水占污泥水分的绝大部分（一般约为70%～80%），其与污泥颗粒之间的结合力相对较小，一般通过浓缩在重力的作用下即可分离。附着水（污泥颗粒表面上的水膜）和毛细水（约10%～22%）与污泥颗粒之间的结合力强，则需要借助外力，比如采用机械脱水装置进行分离。吸附水（5%～8%，含内部水）则由于非常牢固的吸附在污泥颗粒表面上，通常只能采用干燥或者焚烧的方法来去除。内部水必须事先破坏细胞，将内部水变成外部水后，才能被分离。4.10.2各个部分设计计算4.10.2.1集泥井    (1)根据前面计算所知，SBR产泥量为：90m/d  P=99%       则每日的总排泥量为V=90m（2）集泥井尺寸设计         设有效泥深为4m，设计尺寸L×B=6×4=24m ，集泥井为地下式，池顶加盖，有潜污泵抽送污泥，池底相对标高-4.5m，最高泥位-0.5m，最低泥位-4.0m。   （3）污泥提升泵的选择选择QW型排泥泵功率：15kW型号：200QW400-7口径：200mm质量：200kg流量：10m3/h最大流量：15m3/h扬程：7m效率：82.1%4.10.2.2污泥浓缩池专业知识整理分享nWORD格式可编辑   降低污泥中的含水率，可以采用污泥浓缩的方法来降低污泥中的含水率，减少污泥体积，能够减少池容积和处理所需的投药量，减小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸。具有一定规模的污水处理工程中常用的污泥浓缩方法主要有重力浓缩.溶气气浮浓缩和离心浓缩。（1）设计说明运行周期22h，其中进泥2.0h，浓缩15.0h，排水和排泥3.0h，闲置2.0h。浓缩前污泥量为90m ，含水率P=99.0%。（2）设计计算①容积计算浓缩15.0h后，污泥含水率为96.5%，则浓缩后污泥体积为 V=V×(C/C)=90×(1−99%)/(1−96.5%)=25.7m         （4-46）则污泥浓缩池所需要的容积应不小于25.7+90=115.7m 。②工艺构造尺寸设计平面尺寸为(5×5)m ，则净面积为25m。设计浓缩池上部柱体高度为4.0m，其中泥深为3.0m，柱体部分污泥容积为75m 。浓缩池下部为锥斗，上口尺寸(5×5)m2，下口尺寸为(1×1)m2，锥斗高为4.0m，则污泥斗容积       。污泥浓缩池总容积为75+164.3=239.3m>115.7m满足要求。（3）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调节池。浓缩池设4根排水管于池壁，管径DN100mm。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污泥贮柜。污泥泵抽升流量10m/h。浓缩池最低泥位−0.5m,污泥贮柜最高泥位为4.5m，则污泥泵所需静扬程为5.0m。（4）设备选择选用150QW100-7型潜水式污泥泵1台，该泵工作流量30m/h，扬程H=7m，转速n=1430r/min，电动机功率N=3kW，质量W=100kg。4.10.2.3污泥贮柜专业知识整理分享nWORD格式可编辑浓缩后需排出污泥25.7m/d，污泥贮柜容积应≥25.7m ，设污泥贮柜为φ4m，H=3.0m，则贮泥有效容积为V=可满足污泥贮存要求。4.10.2.4污泥脱水机房（1）污泥产量经过浓缩处理后，产生含水量为96.5%的干污泥25.7m/d。（2）污泥脱水机选用DYQ300型带式压滤机1台，购买2台，使用1台，备用1台。该脱水机参数：处理量22m3/h，滤带有效宽度3000mm，滤带运行速度0.5~4.0m/min，主机功率1.5kW，外型尺寸6.4×3.5×2.0m，设备质量600kg。（3）干污泥饼体积V设泥饼的含水率为75%V=V×(C/C)=25.7×(1−96.5%)/(1−75%)=3.6m                          （4-47）4.10.2.5污泥棚堆放浓缩后的污泥,设计污泥厚度为4m,覆盖面积：L×B=8×8=64                                        （4-48）即占地面积取64 。       第五章 污水处理厂的平面布置和高程布置5.1构筑物及设备的重要设计参数（1）主要构筑物见表5-1表5-1 主要构筑物名称规格备注专业知识整理分享nWORD格式可编辑序号数量1集水井Ф4.5m，H=3m1座钢混2提升泵房12m×6m×5m1间砖混3曝气沉砂池10.9m×3m×2m1座钢混4滤池2.05m×3.08mm1座钢混5SBR池12m×6m×3.5m3座钢混6气浮池11m×11m×2.5m1座砖混7调节池14.3m×10m×1.5m1座钢混8集泥井6m×4m×4m1座钢混9污泥浓缩池Ф5m，H=4m1座钢混10污泥脱水机房12m×9m×3m1座砖混11剩余污泥泵房      8m×4m×3m1座砖混12提升污泥泵房9m×6m×3m1座砖混13回流污泥泵房8m×4m×3m1座砖混14储水池20m×10m×3m1座钢混专业知识整理分享nWORD格式可编辑15机修车间及配电室20m×10m×4m1座砖混16办公楼2层，300m21座砖混（2）主要设备见表5-2表5-2 主要设备序号名称型号数量备注1中格栅e=10mm,α=60º1台不锈钢2提升泵Q=12.5m3/h,H=8m1台耐腐蚀3细格栅e=3mm,α=60º1台不锈钢4SBQ-I水下曝气机SBQ-I/4，平台尺寸700×50mm1台 5旋转式滗水器XB-1800型，Q=20m3/h,2台 6滚压带式压滤机DY500-N，2980×850×1980mm1台 7空压机Z-0.3/7，Q=0.3m3/min1台 8污泥提升泵200QW400-7，Q=10m3/h,H=7m1台 9潜水式污泥泵150QW100-7，Q=30m3/h,H=7m1台 5.2污水处理厂的总平面布置专业知识整理分享nWORD格式可编辑5.2.1布置原则①按功能分区，配置得当。②充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。③功能明确，布置紧凑。④顺流排列，流程简捷。⑤必要时应预留适当余地。⑥构（建）筑物应注意风向和朝向。5.2.2平面布置平面布置见附图15.3污水处理厂的高程布置5.3.1布置原则①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。②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。③注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少提升高度。④协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利于检修排空。5.3.2高程布置高程布置见附图25.3工程投资估算5.3.1工程投资污水处理厂工程投资估算表见表5-3 表5-3 污水处理厂工程投资估算表序号费用估算价值/万元合计/万元专业知识整理分享nWORD格式可编辑名称土建工程安装工程设备购置工具购置其他费用1格栅5.00.85.0  10.82提升泵房10.02.010.0  22.03曝气沉砂池3.01.010.0  14.04配水井0.50.050.2  0.755气浮池0.50.050.10.5 1.155SBR反应池601590  1656调节池0.50.050.1  0.657集泥井0.50.050.1  0.658污泥浓缩池5.00.56.0  11.59污泥脱水机房3.00.78.0  11.710提升污泥泵房2.00.810.0  12.811回流污泥泵房3.01.012.0  16.012剩余污泥泵房2.00.510.0  12.513污泥加药设备 0.10.2  0.314计量槽内设备0.50.11.0  1.6 续表5-3 污水处理厂工程投资估算表序号费用名称估算价值/万元 合计/万元土建工程安装工程设备购置工具购置其他费用15综合楼205.05.0  30.016机修车间及仓库5.0  1.0 6.017生产辅助设备2.01.010.010.0 23.018厂内建筑400.050.0100.0  55019厂外配套工程1.00.5   1.520泥饼外运  1.010.0 11.021建设期贷款利息    200.0200.0专业知识整理分享nWORD格式可编辑22合计/万元533.579.88281.121.0200.01115.98             第六章   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，更有利地保护了自然环境，同时安排就业，社会效益也十分显著。（3）经本工艺处理后的出水，已经完全符合《城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准》，可以直接排放到附近河流。6.3工程的经济效益污水处理厂作为城市基础建设的重要组成部分，本身并不产生直接的经济效益。其效益主要体现在环境效益和社会效益上。污水处理厂建设通过改善环境，提高环境质量水平，改善水质，避免和减轻污水排放对工农业生产及国民经济发展所造成的经济损失等方面所产生的间接经济效益是巨大的。具体体现在：有利于改善投资环境、吸引外资、发展城市经济增加农渔业的产量，提高农副产品和工业产品的质量。结论专业知识整理分享nWORD格式可编辑通过对生物制药厂污水处理厂各个构筑物的设计得出，经过处理后，出水中的污染物含量均符合《城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准》，可以直接排放。通过上面的生化处理可使河流的污染大大降低，有利于河流流域水体功能的恢复，地下水化学成分被恢复，更重要的是，污水经过处理后对整个生态环境的污染大大地降低，不但能够保护人民的身体健康，同时也可以为某间接带来改善投资环境、吸引外资、增加农副产品和工业产品的质量，减少城市自来水厂的净化处理成本。污水处理厂运行后，每年产生的干污泥含有大量有利于植物生长的肥分，将污泥作为农作物或园林绿化用的肥料，除可获得一定的增产效果外还可改良土壤结构。建设这座污水处理厂不但能够切实有效的保护水资源，并能够促进水资源的可持续发展进而带动经济的可持续发展。兴建某污水处理厂是一件功在当代，利在千秋，利国利民的事情，势在必行。专业知识整理分享