奔達制藥污水處理工程設(shè)計

1、武漢大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計學(xué)院： 專業(yè)： 年級： 07 題目： 奔達制藥污水處理工程設(shè)計 學(xué)生姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師： 職稱: 教授 2011年5月2日武漢大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計）原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日 摘 要隨著我國社會和經(jīng)濟的高速發(fā)展，環(huán)境問題日益突出，尤其是城市水環(huán)境的惡化，加劇了水資源的短缺，影響著人民群眾的身心健康，已經(jīng)成為城市可持續(xù)發(fā)展的嚴重制約因素。特別在制藥行業(yè)中，

2、其生產(chǎn)過程產(chǎn)生大量的廢水，造成嚴重的環(huán)境污染，使得一些制藥企業(yè)的發(fā)展受到制約。因為制藥行業(yè)的生產(chǎn)廢水與其它類型的工業(yè)污水廢水在水質(zhì)和污染物質(zhì)成分方面有很大的差異，采用常規(guī)技術(shù)進行處理效果不好，很難達標。本方案根據(jù)前人的研究成果綜述了制藥廢水處理和利用的現(xiàn)狀，有針對性的對制藥廢水自身的特性，選擇物化與生化單元相結(jié)合的“三效蒸發(fā)+氨氮吹脫+uasb+a/o法”處理工藝。其生化處理單元“uasb+a/o ”處理高濃度有機廢水時，關(guān)鍵是培養(yǎng)出沉降性能良好的厭氧顆粒污泥。采用此工藝，不但使處理流程簡潔，也節(jié)省了運行費用；在降低廢水濃度的同時，還可以回收在處理過程中所產(chǎn)沼氣作為能源的利用。以便我們?yōu)檫M一步

3、探討效益資源型處理技術(shù)提供借鑒。關(guān)建詞：制藥行業(yè) 廢水處理 uasb a/o 沼氣回收abstractwith chinese rapid social and economic development, environmental problem become increasingly prominent, especially the deterioration of urban water environment, has exacerbated the shortage of water resources, and makes effect on peoples physical a

4、nd mental health, and has become a serious constraint of urban development. particularly in the pharmaceutical industry, the production process produces a lot of wastewater, causing serious environmental pollution, which makes the development of a number of pharmaceutical companies be restricted. be

5、cause the wastewater of pharmaceutical industry is very different from other types of industrial wastewater and pollutants in the water has very different ingredients, the treatment effect of using conventional techniques is poor, which doesnt reach standards.this design bases on the results of prev

6、ious studies and reviews the status that the treatment and the use of pharmaceutical wastewater, targeted pharmaceutical wastewate its own properties, selectes the treatment process which combines physicochemical and biochemical units, the "three-effect evaporation + ammonia stripping+uasb + a

7、/ o law ". when the biological treatment units,"uasb + a / o", dispose the high concentration organic wastewater, the key is to cultivate anaerobic granular sludge with excellent sedimentation performance. use of this technology not only makes processes simple, but also saves operatin

8、g costs, while reducing the concentration of waste water can also reclaim the methane as the energy in the process, so that we can provide reference for further research of the effectiveness of resource-based processing techniques.keywords: pharmaceutical industry, wastewater treatment, uasb, a/o, m

9、ethane recovery 目 錄i摘要 iiabstract 1第一章 概述 11.1企業(yè)概況 11.2自然條件 11.3設(shè)計依據(jù)、原則和內(nèi)容 31.4相關(guān)環(huán)境1標準 3第二章 工藝設(shè)計 32.1工程設(shè)計規(guī)模 42.2工程分析 72.3工藝說明 10第三章 主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計計算 103.11#集水池 113.2三效蒸發(fā)器（設(shè)備） 113.3調(diào)節(jié)池 133.4氨氮吹脫塔（設(shè)備） 133.52#集水池 143.6uasb反應(yīng)池 293.7a/o反應(yīng)池 403.8二沉池 443.9污泥濃縮池 473.10污泥脫水間 483.11鼓風(fēng)機房及中控室 50第四章 高程計算及水泵選型 504.1主

10、要建（構(gòu)）筑物水頭損失 514.2管渠水力計算及水泵選型 544.3處理站高程布置 56第五章 建筑和結(jié)構(gòu)設(shè)計 565.1建筑設(shè)計 565.2結(jié)構(gòu)設(shè)計 565.3防滲設(shè)計 575.4施工技術(shù)及安全措施 58第六章 電氣控制及過程控制 586.1設(shè)計依據(jù) 586.2設(shè)計范圍 586.3供配電系統(tǒng) 596.4照明設(shè)計 596.5自控系統(tǒng)與在線測量儀表 60第七章 環(huán)境保護、安全衛(wèi)生、消防與節(jié)能 607.1環(huán)境保護和安全衛(wèi)生 607.2消防與節(jié)能 607.3安全管理 62第八章 管理機構(gòu)與勞動0定員 628.1管理機構(gòu) 628.2勞動定員 64第九章 工程概算 649.1主要建（構(gòu)）筑物投資估算 6

11、59.2主要設(shè)備材料投資估算 669.3投資估算表 679.4綜合技術(shù)經(jīng)濟指標 69第十章 結(jié)論 70致 謝 71參考文獻 第一章 概 述企業(yè)概況江陵奔達制藥有限公司原名江陵第二制藥廠，2002年由湖北奔達藥業(yè)集團整體收購。公司坐落在人文薈萃的歷史名城荊州市灘橋鎮(zhèn)。2006年企業(yè)投資5000多萬元進行g(shù)mp改造，現(xiàn)有廠區(qū)總占地面積30000平方米，總建筑面積12056平方米。目前公司生產(chǎn)的產(chǎn)品有：四乙酰核糖，生產(chǎn)規(guī)?？蛇_年產(chǎn)800噸；利巴韋林，生產(chǎn)規(guī)模可達年產(chǎn)400噸；細辛腦年產(chǎn)1噸；甲磺酸左氧氟沙星年產(chǎn)20噸。 藥用輔料氫氧化鈉年產(chǎn)100噸，無水碳酸鈉年產(chǎn)80噸，無水亞硫酸鈉年產(chǎn)80噸。 江

12、陵奔達制藥有限公司生產(chǎn)工藝以化學(xué)制藥為主，主要采用聚合、氧化、硝化等化學(xué)方法，使有機原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)所需的醫(yī)藥中間體及合成原料藥。因生產(chǎn)過程中大量使用各類有機原料，經(jīng)多步反應(yīng)，綜合了物理、化學(xué)等諸多工藝，因而造成生產(chǎn)廢水水質(zhì)十分復(fù)雜，水量波動大。其中主要污染物為有機物、氨氮、鹽類等難生物降解物質(zhì)和微生物抑制劑。鑒于可持續(xù)發(fā)展和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量要求，江陵奔達制藥有限公司決定新建一污水處理設(shè)施，以解決該公司面臨的污水污染問題。根據(jù)該公司的要求，本設(shè)計方案設(shè)計污水處理設(shè)施日處理規(guī)模為100 m3。廢水排放執(zhí)行污水綜合排放標準(gb8978-1996)中的一級排放標準。自然條件江陵奔達制藥有限公司坐落

13、在荊州市江陵縣灘橋鎮(zhèn)，該地屬于揚子準地臺江漢沉降區(qū)江漢盆地西南部的凹陷構(gòu)造帶，地勢平坦，屬長江沖積平源和四湖濱湖平原并列地帶。全縣海拔高程在2540m之間，相對高差14.7m。江陵縣屬北亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，具有四季分明，熱量豐富，光照適宜，雨水充沛，雨熱同季，無霜期長等特點。全年平均氣溫1616.4，全年平均降雨量9001100mm。設(shè)計依據(jù)、原則和內(nèi)容1.3.1設(shè)計依據(jù)1.3.1.1江陵奔達制藥有限公司污水處理工程的要求1.3.1.2 江陵奔達制藥有限公司提供的水量和水樣狀況1.3.1.3 江陵奔達制藥有限公司提供的區(qū)域環(huán)境資料1.3.1.4污水綜合排放標準gb8978-19961.3.1

14、.5中華人民共和國環(huán)境保護法1.3.1.6地表水環(huán)境質(zhì)量標準gb 3838-20021.3.1.7建筑結(jié)構(gòu)制圖標準gb 50014-20061.3.1.8給排水工程鋼筋混凝土水池結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范cecs 138-20021.3.1.9工業(yè)企業(yè)噪聲控制設(shè)計規(guī)范gbj 87-851.3.1.10混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gb 50010-20021.3.1.11建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范gb 50009-20011.3.1.12砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范gb 50009-20011.3.1.13建筑結(jié)構(gòu)制圖標準gb/t 50105-2001 1.3.1.14建筑設(shè)計防火規(guī)范gb 50016-2006 1.3.1.15建筑照明設(shè)計

15、規(guī)范gb 50034-20041.3.1.16 其它專業(yè)規(guī)范及標準1.3.2設(shè)計原則1.3.2.1符合國家、地方的法律、法規(guī)以及業(yè)主的要求。采用先進成熟的污水處理工藝，保證經(jīng)處理的污水達到污水綜合排放標準（gb8978-1996）一級標準；1.3.2.2采用高效節(jié)能和簡便易行的工藝方法，力求污水處理站達到能耗低、投資省、占地少、運行管理方便、出水水質(zhì)好的目的；1.3.2.3設(shè)備、器材及電氣部分采用名牌廠家產(chǎn)品，質(zhì)量可靠；1.3.2.4采用切實可行的技術(shù)手段，提高裝備水平，使污水處理站的生產(chǎn)盡可能實現(xiàn)自動化操作，以保證污水處理站運行可靠、經(jīng)濟合理；1.3.2.5遵循國家和地方的政策、法規(guī)，污水處

16、理站在建設(shè)過程中和投產(chǎn)運行后，對環(huán)境不產(chǎn)生二次污染；1.3.2.6污水處理站整體環(huán)境與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。1.3.3設(shè)計內(nèi)容污水處理工藝流程設(shè)計說明及污染物去除的基本原理；污水處理系統(tǒng)中構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù)；設(shè)備、儀表的選型；工程造價估算及運行成本分析；施工圖設(shè)計。相關(guān)環(huán)境標準1.4.1 符合國家、地方的法律、法規(guī)以及業(yè)主的要求。采用先進成熟的污水處理工藝，保證經(jīng)處理的污水達到污水綜合排放標準gb8978-1996一級標準。1.4.2 污水處理站噪聲執(zhí)行國家城市區(qū)域環(huán)境噪聲標準gb3096-93晝間60db，夜間50db。1.4.3 污水處理時產(chǎn)生的固體殘渣不造成二次污染。1.4.4 排出的惡臭類物質(zhì)

17、執(zhí)行g(shù)b14551-93惡臭污染物排放標準。第二章 工藝設(shè)計工程設(shè)計規(guī)模根據(jù)業(yè)主提供的相關(guān)資料，經(jīng)過實地考察，本方案設(shè)計該污水處理設(shè)施最大日處理水量應(yīng)達到100m3/d，取工程設(shè)計系數(shù)為1.2，則設(shè)計污水總處能力應(yīng)達到120m3/d，即5 m3/h。污水排放標準執(zhí)行污水綜合排放標準gb8978-1996一級標準。2.1.1 設(shè)計規(guī)模根據(jù)湖北江陵奔達制藥有限公司提供的相關(guān)資料及要求，污水站按最大日處理能力120m3設(shè)計，即5m3/h。2.1.2 廢水水質(zhì)和排放要求根據(jù)湖北江陵奔達制藥有限公司提供的相關(guān)資料，參考同行業(yè)及化驗數(shù)據(jù)，確定污水處理站設(shè)計污水水質(zhì)及排放標準如下：表2-1 污水水質(zhì)及排放標

18、準 (單位：mg/l，色度、ph除外)codcrbod5鹽分氨氮ph原水170000680001030006500045排放標準10020-1569工程分析工程分析江陵奔達制藥有限公司生產(chǎn)工藝以化學(xué)制藥為主，主要采用聚合、氧化、硝化等化學(xué)方法，使有機原料經(jīng)化學(xué)反應(yīng)生產(chǎn)所需的醫(yī)藥中間體及合成原料藥。因生產(chǎn)過程中大量使用各類有機原料，經(jīng)多步反應(yīng)，綜合了物理、化學(xué)等諸多工藝，因而造成生產(chǎn)廢水水質(zhì)十分復(fù)雜，水量波動大。其中主要污染物為有機物、氨氮、鹽類等難生物降解物質(zhì)和微生物抑制劑。本工程中為該公司經(jīng)過膜處理后的濃縮廢水，其特點為codcr濃度高，含有大量微生物抑制劑，且鹽分含量很高，不利于后續(xù)生化處

19、理，因此出廠廢水首先經(jīng)過三效蒸發(fā)器，去除大部分對微生物具有毒性，且難于生物降解的污染物，再進入氨氮吹脫及生化處理單元，最終達標排放。工藝流程根據(jù)該公司生產(chǎn)情況及廢水水質(zhì)特性，本工程首先對廢水進行多效蒸發(fā)處理，去除大部分難于生物降解的污染物并結(jié)晶析出大部分鹽分，再進入調(diào)節(jié)池將廢水調(diào)至堿性后進入氨氮吹脫及及后續(xù)生化處理單元。廢水經(jīng)廠區(qū)管道收集后進入1#集水池進行水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，再經(jīng)提升泵提升至三效蒸發(fā)器進行固液的分離濃縮處理，二次蒸汽經(jīng)過熱交換器冷卻后返回調(diào)節(jié)池。經(jīng)三效蒸發(fā)后的廢水溫度偏高，因此采取適當(dāng)延長調(diào)節(jié)池的水力停留時間的辦法，對高溫廢水進行自然降溫處理。利用ph在線系統(tǒng)調(diào)節(jié)混合調(diào)節(jié)池出水p

20、h在1011之間，再利用提升泵將廢水提升至氨氮吹脫塔，有針對性地將廢水中的游離氨吹脫出來，同時在鼓風(fēng)吹脫過程中對廢水進行強制降溫處理，保證進入生化系統(tǒng)的廢水溫度在40以下，避免廢水對后續(xù)生化系統(tǒng)中的微生物的抑制和毒害作用。氨氮吹脫后的廢水自流入2#集水池對水質(zhì)水量再進行調(diào)節(jié)，在ph控制為6.57.8范圍的條件下經(jīng)提升泵提升到生化處理單元。生化處理工藝采用“uasb+a/o法”工藝。uasb即升流式厭氧污泥床，作為厭氧生物處理過程其具有能耗低；有機容積負荷高；剩余污泥量少；厭氧菌對營養(yǎng)需求低、耐毒性強、可降解的有機物分子量高；耐沖擊負荷能力強；產(chǎn)出的沼氣是一種清潔能源等諸多優(yōu)勢。a/o工藝即“缺

21、氧+好氧”處理工藝，是目前應(yīng)用較為廣泛的一種生物脫氮工藝，該工藝將缺氧反硝化反應(yīng)池置于好氧池之前，使脫氮過程一方面能直接利用進水中的有機碳源而省去外加碳源，另一方面通過曝氣池的混合液回流，使其中的no3-在脫氮池內(nèi)反硝化，使氮得以去除。同時該工藝對cod也有較高的去除能力。生化處理單元出水自流入二沉池，泥水分離后，上清液達標排放，生化污泥除部分回流外，其余排放到該廠的污泥處理系統(tǒng)。污泥處理系統(tǒng)包括污泥濃縮池和壓濾系統(tǒng)，該廠污泥主要為生化污泥，經(jīng)重力濃縮后進行機械脫水，干泥外運。濃縮池上清液及污泥壓濾產(chǎn)生的污水均返回調(diào)節(jié)池再處理。工藝流程如下圖2-1 圖2-1 （三效蒸發(fā)+氨氮吹脫+uasb+a

22、/o）工藝流程圖主要污染物去除效果分析進水水質(zhì)可知該廢水成分復(fù)雜，水中codcr濃度高，并含有對微生物具有毒性、且不易降解的有機污染物，此外廢水中的氨氮及鹽分含量也很高。本設(shè)計方案經(jīng)綜合分析，有針對性的選擇處理工藝對廢水進行處理。主要構(gòu)筑物及設(shè)備對污染物的去除率如表2-2所示：表2-2 主要污染物去除效果一覽表 (單位：mg/l ph除外)codbod5nh3-n鹽份ph值三效蒸發(fā)器進水170000680006500010300045出水13600620011700103045去除率92%91%82%99%調(diào)節(jié)池進水13600620011700103045出水13600620011700103

23、01011去除率氨氮吹脫塔進水1360062001170010301011出水13600620035110301011去除率97%uasb反應(yīng)池進水13600620035110306.57.8出水68049658.52066.57.8去除率95%93%77%80%a/o反應(yīng)池+二沉進水68043480.72066.57.8出水4817135269去除率93%96%84%75%排放標準（gb8978-1996）一級排放標準10020157069工藝說明污水處理是一個系統(tǒng)工程，高效的反應(yīng)器設(shè)計、合理的流程組合體現(xiàn)了工程的技術(shù)先進性和經(jīng)濟合理性。本工程工藝為高效“物化+生化”組合污水處理工藝。物化處

24、理單元說明污水常用的物化處理方法很多，針對江陵奔達制藥有限公司生產(chǎn)廢水的特點，對于鹽分及codcr含量高的特點，首先選用多效蒸發(fā)工藝去除大部分對微生物具有毒性，且難于生物降解的污染物，并去除鹽分，再進行氨氮吹脫，將廢水中的游離氨吹脫掉。一、多效蒸發(fā)工藝蒸發(fā)是采用加熱的方法，使含有不揮發(fā)性雜質(zhì)（如鹽類）的溶液沸騰，除去其中被汽化單位部分雜質(zhì)，使溶液得以濃縮的單元操作過程。蒸發(fā)操作廣泛用于濃縮各種不揮發(fā)性物質(zhì)的水溶液，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中較為常見的單元操作?；どa(chǎn)中蒸發(fā)主要用于以下幾種目的：1、獲得濃縮的溶液產(chǎn)品；2、將溶液蒸發(fā)增濃后，冷卻結(jié)晶，用以獲得固體產(chǎn)品，如燒堿、抗生素、糖等產(chǎn)品；

25、3、脫除雜質(zhì)，獲得純凈的溶劑或半成品，如海水淡化。進行蒸發(fā)操作的設(shè)備叫做蒸發(fā)器。蒸發(fā)器內(nèi)要有足夠的加熱面積，使溶液受熱沸騰。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。蒸發(fā)器內(nèi)備有足夠的分離空間，以除去汽化的蒸汽夾帶的霧沫和液滴，或裝有適當(dāng)形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽如不再利用，應(yīng)將其在冷凝器中加以冷凝。蒸發(fā)過程中經(jīng)常采用飽和蒸汽間壁加熱的方法，通常把作熱源用的蒸汽稱做一次蒸汽，從溶液蒸發(fā)出來的蒸汽叫做二次蒸汽。按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，若產(chǎn)生的二次蒸汽不加利用，直接經(jīng)冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。若把二次蒸汽引至另一

26、操作壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，并把若干個蒸發(fā)器串聯(lián)組合使用，這種操作稱為多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，二次蒸汽的潛熱得到了較為充分的利用，提高了加熱蒸汽的利用率。二、氨氮吹脫工藝經(jīng)過多效蒸發(fā)的廢選用氨氮吹脫塔對其進行氨氮吹脫。該方法是利用鼓風(fēng)機使水作為不連續(xù)相與空氣接觸，利用水中組分的實際濃度與平衡濃度之間的差異，使氨氮轉(zhuǎn)移至氣相而去除。廢水中的氨氮通常以氨離子（nh4+）和游離氨（nh3）的狀態(tài)保持平衡而存在（nh4+oh-nh3+h2o）。將廢水ph值調(diào)節(jié)至堿性時，離子態(tài)氨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨，然后通入空氣將氨吹脫出。該法需不斷鼓氣、加堿。實踐證明這種方法運行穩(wěn)定，脫氮率高，技術(shù)成熟，操作靈活，占地

27、面積也小。此外由于多效蒸發(fā)后廢水的溫度會有所升高，為了不影響后續(xù)生物處理單元的穩(wěn)定運行，必須對廢水進行降溫處理，氨氮吹脫工藝，正是能夠利用鼓風(fēng)吹脫工藝實現(xiàn)廢水與空氣的熱交換作用，達到廢水降溫的目的。因此本設(shè)計方案選用氨氮吹脫工藝不僅實現(xiàn)了廢水中離子態(tài)氨轉(zhuǎn)化為分子態(tài)氨并與水分離，同時達到廢水降溫的目的。生化處理單元說明污水的生化處理是在適宜的環(huán)境下，利用微生物，吸附降解廢水中污染物的一種生物處理方法。根據(jù)所利用的細菌對氧的需求不同，可以把生化處理分為好氧處理和厭氧處理兩大類。好氧生物處理需要源源不斷的供給氧氣，處理速度快，污泥負荷相對低，出水水質(zhì)好。厭氧生物處理不需要供給氧氣，污泥負荷相對較高，

28、能處理較難生物降解的物質(zhì)，但所需時間長，出水一般需要后續(xù)處理才能達到排放標準。對于本廢水處理工程，由于其成分復(fù)雜以及濃度相當(dāng)高，含有部分難降解并對厭氧菌有抑制作用的物質(zhì)，因此首先將廢水進行多效蒸發(fā)和氨氮吹脫后，再進行生化處理。生化處理單元工藝選用“uasb+a/o法”。一、uasb反應(yīng)器uasb即“升流式厭氧污泥床”。uasb由污泥反應(yīng)區(qū)、氣液固三相分離器（包括沉淀區(qū)）和氣室三部分組成。在底部反應(yīng)區(qū)內(nèi)存留大量厭氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥層。要處理的污水從厭氧污泥床底部流入與污泥層中污泥進行混合接觸，污泥中的微生物分解污水中的有機物，把它轉(zhuǎn)化為沼氣。沼氣以微小氣泡形

29、式不斷放出，微小氣泡在上升過程中，不斷合并，逐漸形成較大的氣泡，在污泥床上部由于沼氣的攪動形成一個污泥濃度較稀薄的污泥和水一起上升進入三相分離器，沼氣碰到分離器下部的反射板時，折向反射板的四周，然后穿過水層進入氣室，集中在氣室沼氣，用導(dǎo)管導(dǎo)出，固液混合液經(jīng)過反射進入三相分離器的沉淀區(qū)，污水中的污泥發(fā)生絮凝，顆粒逐漸增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿著斜壁滑回厭氧反應(yīng)區(qū)內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)內(nèi)積累大量的污泥，與污泥分離后的處理出水從沉淀區(qū)溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。在運行過程中適時對池中送入少量的空氣，使之交替在微氧的狀態(tài)下，更能利用兼性菌的新陳代謝，達到高分子及難降解物質(zhì)分解為小分子有機

30、物，提高廢水的可生化性，以得于后續(xù)生物處理；同時，送入少量空氣還可以達到防止h2s的大量產(chǎn)生和保證不到厭氧甲烷發(fā)酵階段，不產(chǎn)生甲烷氣體，確保廢水處理過程安全運行的目的。uasb的主要優(yōu)點是：1、uasb內(nèi)污泥濃度高，平均污泥濃度為2040gvss/1； 2、有機負荷高，水力停留時間長，采用中溫發(fā)酵時，容積負荷一般為10kgcod/m3.d左右； 3、無混合攪拌設(shè)備，靠發(fā)酵過程中產(chǎn)生的沼氣的上升運動，使污泥床上部的污泥處于懸浮狀態(tài)，對下部的污泥層也有一定程度的攪動； 4、污泥床不填載體，節(jié)省造價及避免因填料發(fā)生堵賽問題； 5、uasb內(nèi)設(shè)三相分離器，通常不設(shè)沉淀池，被沉淀區(qū)分離出來的污泥重新回到

31、污泥床反應(yīng)區(qū)內(nèi)，通?？梢圆辉O(shè)污泥回流設(shè)備。 主要缺點是：1、進水中懸浮物需要適當(dāng)控制，不宜過高，一般控制在100mg/l以下； 2、污泥床內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力； 3、對水質(zhì)和負荷突然變化較敏感，耐沖擊力稍差。升流式厭氧污泥床工藝由于具有厭氧過濾及厭氧活性污泥法的雙重特點，作為能夠?qū)⑽鬯械奈廴疚镛D(zhuǎn)化成再生清潔能源沼氣的一項技術(shù)。對于不同含固量污水的適應(yīng)性也強，且其結(jié)構(gòu)、運行操作維護管理相對簡單，造價也相對較低，技術(shù)已經(jīng)成熟，正日益受到污水處理業(yè)界的重視，得到廣泛的歡迎和應(yīng)用。二、a/o工藝傳統(tǒng)的生物硝化反硝化，即a/o工藝處理過程包括硝化和反硝化兩個階段。在將有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮的基礎(chǔ)上，硝

32、化階段是將污水中的氨氮氧化為亞硝酸鹽氮或硝酸鹽氮的過程；反硝化階段是將硝化過程中產(chǎn)生的硝酸鹽或亞硝酸鹽還原成氮氣的過程。該工藝是目前應(yīng)用比較廣泛，技術(shù)比較成熟的一種生物脫氮處理工藝，特點是將缺氧反硝化反應(yīng)池置于好氧池之前，使脫氮過程一方面能直接利用進水中的有機碳源而省去外加碳源，另一方面通過曝氣池的混合液回流，使其中的no3在脫氮池內(nèi)反硝化，使氮得以去除?；瘜W(xué)方程式為：2nh4+3o22no2+4h+2h2o+q2no2+ o22no3+q6no3+5ch3oh5co2+3n2+7h2o+6oh在該工藝的好氧段選用不停產(chǎn)檢修功能的曝氣裝置及管狀微孔曝氣管，改進了傳統(tǒng)好氧池布氣方式，提高了傳統(tǒng)工

33、藝的處理效率，降低了能耗。 第三章 主要建（構(gòu)）筑物設(shè)計計算1#集水池（1）功能：濃縮廢水經(jīng)廠區(qū)管道收集到集水池后由泵提升到三效蒸發(fā)器。（2）設(shè)計參數(shù)：設(shè)計水量：q=120 m3/d=5 m3/h尺 寸：l(m)b(m)h(m) =3.03.03.0m3（滿足提升泵組最大小時流量的15min流量）停留時間：hrt=3.8 h結(jié)構(gòu)形式：鋼砼無蓋結(jié)構(gòu) 三效蒸發(fā)器（設(shè)備）（1）功能：廢水經(jīng)過三效蒸發(fā)器后去除大部分對微生物具有毒性，且難于生物降解的污染物，同時析出鹽分，蒸發(fā)后除鹽分固體外其余都自流進入調(diào)節(jié)池進行水質(zhì)調(diào)節(jié)。（2）設(shè)計參數(shù)：設(shè)計水量：q=120 m3/d=5 m3/h調(diào)節(jié)池（1）功能：制藥

34、廢水的水量和水質(zhì)隨時間的變化幅度較大，為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常運行，需對廢水的水量和水質(zhì)進行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)池還可用來均衡調(diào)節(jié)污水水質(zhì)、水溫和ph值，降低對生物處理設(shè)施的沖擊，另外，當(dāng)車間發(fā)生染菌事故時兼作事故池。經(jīng)三效蒸發(fā)器處理后收集的廢水進入調(diào)節(jié)池，考慮到經(jīng)三效蒸發(fā)后廢水溫度會有所升高，因此適當(dāng)延長停留時間對廢水進行自然降溫處理。出水調(diào)節(jié)ph在1011之間，泵送入氨氮吹脫塔。（2）設(shè)計參數(shù)：設(shè)計水量：q=100 m3/d=4.2 m3/h(經(jīng)三效蒸發(fā)后水量損失以20%計算，剩余水量為96 m3/d，本設(shè)計按100 m3/d計算)尺 寸：l(m)b(m)h(m) =5.03.04.5m3

35、結(jié)構(gòu)形式：機械攪拌式鋼砼結(jié)構(gòu)停留時間：hrt=12h（3）設(shè)計計算池子有效容積v= q*t=4.212=50.4m3取池子總高度h=4.5m,其中超高0.5m,有效水深h=4.0m; 則 池底面積a=v/h=50.4/4.0=12.6m2 池長取l=5.0m，寬b=3.0m, 則 池子總尺寸為lbh=534.5=67.5 m3調(diào)節(jié)池內(nèi)壁作防腐處理,擬建為地下式矩形鋼砼結(jié)構(gòu),無蓋。調(diào)節(jié)池設(shè)計計算簡圖見圖3-1。圖3-1 調(diào)節(jié)池設(shè)計計算簡圖藥劑量的估算：進水ph=45，設(shè)計中取進水ph值為4.5，則廢水中【h+】=10-4.5mol/l,要求出水ph=11，則出水廢水中【h+】=10-11mol/

36、l，需中和的【h+】=10-6.5mol/l，采用投加石灰乳方式中和，取安全系數(shù)取1.1。ca(oh)2 + 2h+ = ca2+ + h2o1 2x 10000010-6.5x =cao + h2o = ca(oh)2 1 1 y 0.0158mol/d y =每天需要90%的cao的劑量為：560.0174/0.9=1.110-3 kg/d投加時石灰乳稀釋濃度3%，經(jīng)微型計量泵計量后投加到調(diào)節(jié)池，故投加石灰乳溶液量為 kg/d=0.0017l/h氨氮吹脫塔（設(shè)備）（1）功能：ph經(jīng)過調(diào)節(jié)后的廢水由調(diào)節(jié)池提升至氨氮吹脫塔進行氨氮吹脫。（2）設(shè)計參數(shù)：設(shè)計水量：q=100 m3/d=4.2 m

37、3/h設(shè)計氣水比：98：1（3）設(shè)計計算根據(jù)設(shè)計氣水比并考慮安全系數(shù)1.2，求得鼓風(fēng)機的風(fēng)量為：1.24.298=493.92 m3/h=8.2 m3/min2#集水池（1）功能：經(jīng)過氨氮吹脫后的廢水自流進入2#集水池，泵提升送入生化處理單元。（2）設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計水量：q=100 m3/d=4.2 m3/h尺 寸：l(m)b(m)h(m) =3.03.03.0m3（滿足提升泵組最大小時流量的15min流量）停留時間：hrt4.0h藥劑量的估算：設(shè)進水ph值為11，則廢水中【oh-】=10-4mol/l,要求出水中和至7，則廢水中【oh-】=10-7mol/l，若廢水中含有的堿性物質(zhì)為ca(o

38、h)2,則cca(oh)2=10-474=0.0074g/l，廢水中共有ca(oh)2含量為1000.0074=0.74kg/d, 中和至7，則廢水中【oh-】=10-7mol/l，此時ca(oh)2=10-774=7.410-6g/l，廢水中ca(oh)2含量為1007.410-6=0.00074kg/d，則需中和的naoh為0.0074-0.00074=0.00666 kg/d，采用投酸中和法，選用96%的工業(yè)硫酸，藥劑不能完全反應(yīng)的加大系數(shù)取1.1，則 ca(oh)2 + h2so4 caso4 + 2h2o74 980.00666 kg/d 0.00882 kg/d所以實際的硫酸用量=

39、0.01 kg/d。投加藥劑時，將硫酸稀釋到3%的濃度，經(jīng)微形計量泵計量后投加到集水池，故投加酸溶液量為 kg/d=0.014l/huasb反應(yīng)池（1）功能：通過uasb反應(yīng)池對水進行厭氧生物處理，降解各種有機物的同進產(chǎn)生沼氣能源。uasb反應(yīng)池的布水系統(tǒng)至關(guān)重要，因為池內(nèi)的布水死區(qū)易引起局部產(chǎn)生酸化現(xiàn)象使污泥腐敗上浮從而影響處理效果。本設(shè)計中uasb池設(shè)置脈沖布水器，底部采用穿孔布水管，布水均勻，可使泥水充分混合，提高處理效率。（2）設(shè)計參數(shù)： 設(shè)計水量：q=100 m3/d=4.2 m3/h容積負荷：nv=10.0kgcod/(m3d)污泥產(chǎn)率：0.08kgmlss/kgcodcr(0.0

40、50.10 kgmlss/kgcodcr)沼氣產(chǎn)率：= 0.45m3/kgcodcr (0.350.45 m3/kgcodcr)（3）設(shè)計計算uasb反應(yīng)器示意圖見圖3-2圖3-2 uasb反應(yīng)器示意圖1、uasb有效容積及主要尺寸的確定1）uasb反應(yīng)器的有效容積 式中： v反應(yīng)器有效容積，m3； q廢水流量，m3/d； nv容積負荷，kgcodcr/(m3d)； s0進水有機物濃度，kgcodcr/ m3。2）uasb反應(yīng)器的形狀和尺寸uasb反應(yīng)器的最經(jīng)濟水深為46m，由于建造圓形反應(yīng)器的三相分離器比矩形復(fù)雜，所以本設(shè)計采用矩形。設(shè)計反應(yīng)器有效高度h=5m；則橫截面積： 共設(shè)2座uasb

41、反應(yīng)器。每池的面積為：矩形長寬比為較2:1以下較為合適；本設(shè)計取為l=5m，b=3m；則單池的截面積為：si =15一般應(yīng)用是反應(yīng)器的裝液量為7090；設(shè)計反應(yīng)器總高度為6.5m，其中超高為0.5m。單池容積：總?cè)莘e：總有效容積：有效容積為150m?，則體積有效系數(shù)為83.3，符合有機負荷要求。3）水力停留時間hrt和水力負荷率vr=0.14m3/(m2h)對于顆粒污泥，其水力負荷率=0.10.9 m3/(m2h)，故符合要求。2、進水分配系統(tǒng)的設(shè)計單格uasb池配水系統(tǒng)布置圖見圖3-3圖3-3 單格uasb池配水系統(tǒng)布置圖進水方式采用脈沖間歇進水方式，布水點的數(shù)量與每次進水水量、進水濃度、容

42、積負荷等因素有關(guān)。脈沖布水器工作周期為6min，每次布水時間為7s，則反應(yīng)池的實際布水強度為：1）布水干管布水干管強度q=2l/(m2s),每周期布水時間為7s。干管流量：qg= siq=152=30l/s采用管徑dg=200mm,則干管起端流速為vg =0.96m/s（基本符合1.01.5m/s的標準）。2）布水支管支管的中心距離：采用aj=0. 50m每池的支管數(shù)：nj=2l/aj=25/0. 50=20根每根支管的進口流量：qj= qg / nj =30/20=1.5l/s支管采用dj=50mm，則支管起端流速為vj =0.76m/s3）孔眼布置支管孔眼總面積與uasb反應(yīng)池面積之比k采

43、用0.10%，則孔眼總面積為： fk=kf=0.10%15=0.015 m2=15000mm2 采用孔眼直徑為10mm，每個孔眼面積為fk=78.5 mm2，則孔眼總數(shù)為： nk= fk /fk=15000/78.5191個，設(shè)計取200個。 每根支管孔眼數(shù)：nk= nk /nk=200/20=10個 每根支管孔眼布置成兩排，與垂線成45夾角向下交錯排列，如圖3-4所示。圖3-4 支管上配水孔眼的位置每根支管長度： lj= =1.4m 每排孔眼中心距為： ak= =0.28m4）配水系統(tǒng)校核對大阻力配水系統(tǒng)，要求其支管長度與直徑之比不大于60。 =2860(符合要求) 校核孔口流速：配水支管上

44、孔眼總面積與所有支管橫截面積之和的比值為 =0.38則孔口流速為：vk=vj /0.38=0.76/0.38=2.0m/s，滿足孔口流速不小于2m/s的規(guī)定。5）孔眼水頭損失（大阻力配水系統(tǒng)）支管壁厚采用5，則孔眼直徑與壁厚之比為2，流量系數(shù)為=0.67?？籽鬯^損失為：;6）配水支管水頭損失（短管模式）每根支管長1.4m,每池共20根,則取支管總長28m, 采用管徑dn50鑄鐵管,干管與支管銜接處接口=0.5,共20個接口. 支管流速vj=0.76m/s,查表得知1000i=32.52m,則 沿程損失為: hf=28=0.911m局部損失為: hm=0.520 =0.295m h支= hk+

45、 hf + hm=0.45+0.911+0.295=1.656m即進水裝置與主體池中有效水位的高差不能小于1.656m，故將進水裝置安裝在主體池頂部0.5 m處，即時進水裝置水面與主體池中有效水位的高差為1+0.5=2.0m，符合要求。7）上升水流速度和氣流速度本設(shè)計容積負荷nv=10.0kgcod/(m?d)，沼氣產(chǎn)率=0.45m?/kgcod；本設(shè)計采用厭氧消化污泥接種，需滿足空塔水流速度和空塔沼氣上升速度均小于1.0m/h?？账魉俣龋? 0.14m/h1.0m/h, 滿足要求；空塔上升氣流速度：=0.81 m/h <1.0m/h，滿足要求。式中： c0進水cod濃度，mg/l；

46、 cod去除率，95%。每個反應(yīng)器設(shè)置一根進水總管dn=200mm，20根進水支管dn=50mm，每根支管長度為1.4m。支管分布在總管的兩側(cè)，同側(cè)每兩根支管中心間距為0.5m，孔距為0.28m，每根水管有10個孔，孔口向下并與垂線成45夾角交錯排列。3、三相分離器設(shè)計三相分離器有三個主要功能和3個組成部分：氣液分離、固液分離和污泥回流三個功能以及氣封、沉淀區(qū)和回流縫3個組成部分。三相分離器設(shè)計計算簡圖見圖3-5圖3-5 三相分離器設(shè)計計算簡圖1）沉淀區(qū)設(shè)計沉淀室內(nèi)設(shè)計日平均表面負荷率小于0.7m?/m?h；沉淀區(qū)進水口的水流上升速度小于2m/h。本工程設(shè)計中，集氣罩與短邊平行，沿池邊布設(shè)5個

47、集氣罩，構(gòu)成兩個分離單元。三相分離器的長度 b=3m，每個單元的寬度 ；沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)區(qū)的水平面積，即15m?。沉淀區(qū)的表面負荷率：=0.14 m?/m?h<0.7m?/m?h，符合要求。2）回流縫設(shè)計設(shè)上下三角形集氣罩斜面水平夾角為55；??；式中：b1下三角形集氣罩罩底的寬度，m；b2相鄰兩個三角形集氣罩之間的水平距離，m；h3下三角形集氣罩的垂直高度，m。下三角形集氣罩之間污泥回流縫中混合液的上升流速：，滿足要求。式中：下三角形集氣罩回流縫總面積，m?。為使回流縫水流穩(wěn)定，固液分離效果良好，污泥能順利回流，一般v1< 2m/h。上三角形集氣罩下端與下三角斜面之間的水平

48、距離的回流縫中的水流流速：設(shè)；假定為控制斷面，那么v2就是最大流速，同時滿足。3）氣液分離設(shè)計ce=cdsin55?=0.3sin55?=0.24m設(shè)ab=0.5m，則： 校核氣液分離：假定氣泡上升流速和水流速度不變，根據(jù)平行四邊形法則，要使氣泡分離不進入沉淀區(qū)的必要條件是。沿ab方向的水流速度：式中：b三相分離器的長度； n每池三相分離器的數(shù)量。氣泡上升速度：， 式中：d氣泡的直徑，cm；液體密度，g/cm?；沼氣密度，g/cm?；碰撞系數(shù)，取0.95；廢水的動力粘滯系數(shù)，g/cms；廢水的運動粘滯系數(shù)，cm?/s。設(shè)氣泡直徑d=0.01 cm；35下，=0.95；由于廢水的動力粘滯系數(shù)值比

49、凈水的大，取0.2g/cms。由斯托克斯公式可得氣體上升速度為：； 即 ， 滿足要求。4）三相分離器與uasb總高度設(shè)計三相分離器總高度： 式中：h2集氣罩以上的覆蓋水深，取0.3m； =0.26muasb總高度h=6.5m，有效高度h=5.0m。其中沉淀區(qū)高2.2m，污泥床高1.5m，懸浮區(qū)高1.3m。4、出水系統(tǒng)設(shè)計計算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻地收集并排放。1)出水槽設(shè)計 對于每個反應(yīng)池，有兩個單元三相分離器，出水槽共有2條，槽寬0.20m。 單個反應(yīng)器流量 5.810-4 m3/s 設(shè)出水槽口附近水流速度為0.10 m/s，則 槽口附近水深 取槽口附近水深為0.2 m，出水槽坡度為0.01，則距離出水槽口最遠處槽底跟槽口處槽底相對標高為0.05m；出水槽設(shè)計尺寸5 m0.20 m0.20 m。在實際施工中出水槽底部建成三角錐形。2）溢流堰設(shè)計 每個單池出水槽溢流堰共設(shè)6條，每條長0.87m(除去出水槽寬度)，設(shè)計90?三角堰，堰高50mm，堰口寬100mm，堰口水面寬50mm。每個u