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(shuō)明書(shū)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(zhuān)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(lèi) 15 mg/l，ph58。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

2、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(jué)。由于車(chē)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(guò)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(lèi)制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb21906-2008）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。工程建設(shè)的基本條件：場(chǎng)址地勢(shì)較高，無(wú)洪水淹沒(méi)危險(xiǎn)；工程地質(zhì)良好，適

3、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。cod(mg/l) bod5(mg/l) ss(mg/l) 石油類(lèi)（mg/l） 進(jìn)水量（ m3/d）1200 500 1000 15 3500(+/-20%) ph cod（mg/l）bod(mg/l) 總氮(mg/l) 6-9 100 20 20 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)gb8978 1996（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） 污水處理廠采用的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)必須可

4、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濃度較高，水質(zhì)成分復(fù)雜水量較小但間歇排放

5、，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(lái)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/cod0.3，說(shuō)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(guò)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(kāi)始曝氣，污水中的有機(jī)物通過(guò)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、初次沉淀池、曝氣池及二次沉淀池。整體結(jié)構(gòu)緊

6、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?、高峰bod 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(guò)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(lái)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)水泵起保護(hù)作用，截去廢水中較大的懸浮物

7、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(chē)時(shí)間等運(yùn)行周期可自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有緊急停車(chē)和過(guò)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(guò)6 次?？紤]用 3 臺(tái)水泵（ 2 用 1 備），每臺(tái)水泵的容量為174/2=87 l。

8、集水井容積采用相當(dāng)于一臺(tái)水泵 6min 的容量，則 w=87606/1000=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12m6m，工作間占地面積8m3m。 起重機(jī)選 lsx 型手動(dòng)單梁懸掛起重機(jī)， 起重量 0.5t， 起升高度 2.5m

9、12m，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

10、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(chē)時(shí)間等運(yùn)行周期可自動(dòng)調(diào)節(jié)，具有緊急停車(chē)和過(guò)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(wú)機(jī)顆粒，主要包括無(wú)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(chē)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

11、.0kg/h，電動(dòng)機(jī)功率 3.7kw，外形尺寸 700mm50mm658mm，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(guò)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(guò)飽和空氣以微氣泡的形式釋放出來(lái)，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(lèi)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

12、能釋放溶氣量的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(guò)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

13、， 排水 （0.5h1.0h）取 1h。周期數(shù) :n=24/8= 23 sbr 處理污泥負(fù)荷設(shè)計(jì)為ns=0.4 kgbod/(kgmlssd) 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 si75.0vsvnssrqmlss36m6.777902.14.075.010)20500(4500vs（2）sbr反應(yīng)池容積v =vsi +v f+v b =3m4 .56946.77724484500（3）sbr反應(yīng)池尺寸水深為 5.0m，池深 4.5m，長(zhǎng)

14、16m,寬 8m,體積35768165.4mv 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rrxa q sb xv=rrsq sa q sbn=sr()ab n q s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)污泥性質(zhì)，參考類(lèi)似經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，設(shè)a=0.70，b=0.05,則有：dgx/k1242104804500)4.005.070.0(3假定排泥含水率為p=99%，則排泥量為：dmxqs/2.12401.0101242)99.01(10333取 128 4.4 需氧量及曝氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）需氧量計(jì)算sbr

15、反應(yīng)池需氧量 o2計(jì)算式為o2=ra q sb x v =rrs()a q sb q s n式中： a 微生物代謝有機(jī)物需氧率，kg/kgb 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：332104.04804500190.010480450050.0o =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(méi)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s(20)9.17mg/lc，s(

16、30)7.63mg/lc空氣擴(kuò)散器出口處的絕對(duì)壓力pb為：53b1.013 109.8 10ph5351.013 109.8 104.51.454 10 pa空氣離開(kāi)反應(yīng)池時(shí)，氧的百分比為：ot=aa21(1)7921(1)ee=21(1 8%)7921(1 8%)=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）btsb(30)s5()2.066 1042pocc=7.63(551.4541019.62.0661042)=1.17 7.63=8.93(mg/) （411）水溫 20時(shí)曝氣池中溶解氧平均飽和度為：sb(20)c=1.17 9.17=10.73(mg/l)（412

17、）20時(shí)脫氧清水充氧量為：sb(20)020sbj( ) 1.024tr crctc（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)=pp標(biāo)=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：20(3020)10.730.8(0.91.0 10.732.0)1.024or=121.1(kgo2/h) sbr 反應(yīng)池供氣量 gs為: min/84/m8.504508. 03.01 .1213 . 0330mhgsera5 .13375

18、8.5045fvgs(m3空氣/m3污水) 去除每千克 bod5的供氣量為 : 2848.03758.5045rfsvgs35m/kgbod空氣去除每千克 bod5的供氧量為 : 7.048.03751.121ffsvgs25kgo /kgbod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

19、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?chē)h(huán)境帶來(lái)非常積極的影響，降低了該生物制藥廠周?chē)欢娣e內(nèi)河流的污染程度，改善了周?chē)髿猸h(huán)境，也減少了固體廢物的排放量，改善了周?chē)藗兊纳瞽h(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(wèn)題，更