制药厂废水处理完整

环境科学与工程学院

综合训练

300t/d抗生素制药废水处理工艺

设计

专业环境工程

班级B环工111

学号1111701125

学生姓名施永昊

指导教师闵敏金建祥

发放日期2015.1.25

300t/d抗生素制药废水处理工艺设计

摘要：近年来，随着经济不断发展，城市规模的扩大，水污染问题日益突出。水质恶化以及水量的减少，不仅严重影响人们的健康和生活，也限制了当地的经济发展。建设污水处理厂，对防治当地水污染起着非常重要的作用。

本设计主要任务是根据设计任务书中的原始数据和资料，完成对该污水设计和计算，并根据计算所得数据绘制相应的平面、高程图。另外，对该污水处理厂内的主要构筑物，应绘制平剖面图。

经过对各种工艺的优缺点的比较，先采取预处理,进水后调节ph,反渗透法除盐,再选用A/O工艺,以达到排放标准为目的。其特点是工艺流程简单、投资费用较低、沉淀效果好。

关键词：水污染；污水处理；预处理；A/O工艺

Process design of 300t/d antibiotic pharmaceutical

wastewater treatment

Abstract:in recent years, with the continuous development of economy, the enlargement of the scale of city, the water pollution problems have become increasingly prominent. The deterioration of water quality and water reduction, not only seriously affects people's health and life, but also limits the development of local economy. The construction of sewage treatment plants, plays a very important role in the prevention and control of the local water pollution.

The design of the main tasks is based on the original data of design task book and information, the completion of the design and calculation of the sewage, and according to the calculation and drawing the corresponding income data plane, elevation map. In addition, the main construction of the sewage treatment plant, should draw profile.

After comparing the advantages and disadvantages of various technology, take the first pretreatment, regulating PH after water, reverse osmosis desalination, then use A/O technology, to achieve the discharge standards for the purpose of. The characteristics of simple process, low investment cost, good sedimentation effect.

Key words: water pollution; sewage treatment; pretreatment; A/O process

目录

第一章综述????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1

1.1 项目概况??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2

1.2 工艺流程??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????2 第二章设计部分???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3

2.1 污水预处理??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3

2.1.1除盐?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????3

2.1.2生化处理?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????4 第三章主要构筑物及设计计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6

3.1主要构筑物及设计计算???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6

3.2 中格栅设计计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????6

3.3污水提升泵???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????7

3.4 调节池??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9

3.4.1调节池尺寸计算??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9

3.4.2调节池有效容积??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????9

3.4.3调节池水面面积????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10

3.4.4调节池的尺寸????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10

3.4.5 调节池的搅拌器?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????? 10

3.5反应池池体??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10

3.5.1A/O工艺设计规定??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10

3.5.2设计参数?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????10

3.5.3好氧区容积计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????11

3.5.4缺氧区容积计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????13

3.5.4A/O池进出水设计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16

3.6污泥回流泵房??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????16

3.7二沉池的设计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????17

3.7.1二沉池设计要求及依据?????????????????????????????????????????????????????????????????????????17

3.7.2设计计算?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????17

3.8污泥脱水机房??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20

3.8.1设计依据?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20

3.9接触消毒池加氯间的设计??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????20

3.10巴氏计量槽????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????21 第四章后续计算处理???????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23

4.1 水利损失计算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????23

?4.2污水处理高程计算????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????25参考文献??????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????26致谢????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????27

第一章综述

1.1 项目概况:

某药业有限公司生产的产品为美罗培南系列医药中间体和西司他丁，产量分别为20、1.5t/a，生产废水中污染物主要有: 有机溶剂、酸、碱、盐(氯化钠、碳酸氢钠、亚硫酸钠、硫酸钠、单羧酯钾盐、溴化钾、氯化钾等)以及磷酸盐等，厂区还会排放地面冲洗废水、循环冷却外排水和一定量的生活污水。化学合成抗生素制药废水具有成分复杂、有机物和含盐量高的特点，因此，对这些废水必须处理达标后排放，从而减少对环境的污染。

原水水质见表1。

表1 原水水质、水量

废水来源

水量

（m3·d-

1）

pH CODcr

（mg·L-1）

BOD5

（mg·L-1）

全盐

量（mg·L-1）

生产废水

生活污水

其它废水80

150

70

5～6

7～8

6～7

50000

250

1000

19300

100

400

60000

处理后水质：符合《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)的二级标准，主要指标如下：pH：6～9，COD Cr≤300mg/L，BOD5≤100mg/L，SS≤150 mg/L，全盐量≤50 0mg/L。

处理达标后排放，从而减少对环境的污染。

研究内容：设计处理量300m3/d的废水处理工艺流程及平面布置并画图，设计主要构筑物并画图。

设计遵循的主要标准、规范：

1. 中华人民共和国国家标准《地面水环境质量标准》；

2. 中华人民共和国国家标准《室外排水设计规范》；

3. 给水排水设计手册；

4. 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）。

1.2 工艺流程:

/CODCr为0.386,属于较难生化处理废水,同时废水中含有大量经测定BOD

5

的悬浮物和对微生物生长有害的物质,如氯仿醇类等，更增加了处理的难度。故采用缺氧——好氧工艺，同时以进水50%回流污水以减少进水的污水浓度。并先对污水进行预处理，较少ss和有害物，以及将剩余污泥回流至前段，增强微生物的生长繁殖能力。基本流程图如下：

第二章设计

2.1 污水预处理:

生产废水 80（m3·d-1）=0.0222（m3·s-1）

生活污水 150（m3·d-1）=0.0417（m3·s-1）

其它废水 70（m3·d-1）=0.0194（m3·s-1）

①低浓度废水贮池。贮存除生产废水以外来水,可不进行预处理。废水水量为150+70=220（m3·d-1）。

②生产废水贮水池。污水COD

Cr 高达50000mg /L, BOD

5

高达19300,且

含大量未提取抗生素,须加药剂压滤后才能少量分批进入预曝调节池。生产废水的ph值为5-6,所以应该加碱调节pH值至6. 5- 7. 0。废水水量为80（m3·d-1）。

2.1.1、除盐:

此外，废水中盐度比较高，当前处理的方法主要有：电渗析法，反渗透法，蒸馏法以及比较新的工艺组合。目前,反渗透和电渗析法投资为528～793美元/(m3?d),运行费用为0.26～0.52美元/(m3?d);反渗透投资相对较省,运行

费用稍高,而电渗析则投资稍高,运行费用相对低一些;蒸馏法投资为1321～2268美元/(m3?d),运行费用为1.06～2.11美元(m3?d)见高含盐废水处理技术费用居高不下,经济效益差,虽已有许多研究尝试提高其应用

价值,但效果并不显著，尚无良好的应用前景。[1]对于此设计，采用反渗透法，此法由于氨具有较强的挥发性,可采汽提来分离氨和水。汽提是借废水通入汽的接接触,使废中的发性质按一定比例散到气相中,因而挥发的污物从水中离出去。据以往的汽提塔运行数据,可把氨的质量浓度降50m g/L。此时氨溶属于浓度液。进一步的处方法用离交换法、生物脱氮法、硝化反硝化法、折点氯化法、催化湿式氧化法等。如下图

在1 atm和20 ℃时, 1 体积的水可以溶解700体积的氨气,按1mol气体等于22. 4L 计算,则1mol水至少可以溶解30mol氨气。氨水为非电解质,则近似饱和的氨水溶液的渗透压约等于30R T 。在相同的温度下,假设强电解质溶液的i值是氨水的4倍,则近似饱和的氨水溶液的渗透压至少大于7mol/L的强电解质溶液。故理论上用氨水作为设计溶液是符合要求的,即在常温下具有很高的摩尔浓度。由于氨具有较强的挥发性,可采用汽提法来分离氨和水。汽提法是借助废水与通入蒸汽的直接接触,使废水中的挥发性物质按照一定的比例扩散到气相中,因而把挥发性的污染物从废水中分离出去。据以往的汽提塔运行数据,可把氨的质量浓度降至50mg/L。此时的氨溶液属于低浓度溶液。进一步的处理方法可用离子交换法、生物脱氮法、硝化—反硝化法、折点氯化法、催化湿式氧化法等。[2]

2.1.2、生化处理:

缺氧——好氧。

A/O工艺由缺氧和好氧两段组成，两段可以分建也可以合建，合建要求两段挡板隔开；缺氧段水力停留时间0.5-1h，溶解氧小于0.5mg/l,同时加强搅拌混合，

防止污泥沉积，应设置搅拌器或水下推动器。好氧段结构和普通活性污泥法相同，要保证溶解氧1-2mg/l,水力停留时间2.5-6h。

第三章构筑物计算

3.1 主要构筑物及设计参数:

由于生产废水进水水量不大，可以不设集水井，直接进行预处理。

3.2 中格栅设计计算:

1 此设计在生产废水前采用一个筛，过滤掉大部分浮渣。格栅则设计在调节池前。可只设一道。

（1）设计参数：最大流量Q

m ax = Q*K

z

=（0.0222+0.0417+0.0194）*1.2=0.5503

m3·s-1

栅前水深：h=0.4m

栅前流速：V1=0.4m/s(0.4m/s-0.9m/s)

过栅流速：v2=0.4m/s(0.4m/s-1.0m/s)

栅条宽度：s=0.01m，栅条间隙宽度d=0.04m 格栅倾角α0°

2 设计计算

设一座中格栅n=80根

（2）栅槽宽度：设栅条宽度s=0.01m

B=s（n

1-1）+b n

1

=0.01（80-1）+0.04*80=3.99m

（3）进水渠道渐宽部分宽度

设进水渠道宽B

1=Q

m ax

/4vh=0.5503/(4*0.4*0.4)=0.8598m

渐宽部分展开角度为20°。

L 1=（B-B

1

）/(2tanα

1

)=(3.99-0.8598)/(2tan20)=4.3 m

(4)栅槽与出水渠道链接处渐宽部分长：

L 2= L 1/2=4.3/2=2.15m (5)通过格栅水头损失： H 2=k*h 0

H 0=§g

2V 2

2sin α§=β

s/b

3

4

h 0——计算水头损失 g ——重力加速度

k ——格栅收污染使水头损失增大的倍数，一般取3；

ξ——阻力系数，其数值与格栅条断面几何形状有关，对于锐边矩形断面，形状系数β；

h 2=3*2.42*（0.01/0.04）3

4*(8

.9*24.02

)sin60°= 0.008m

(6)栅槽总高度：设栅前渠道超高h 1=0.3m H=h+h 1+h 2=0.4+0.3+0.008=0.708m （7）栅槽总长度： L=L 1+L 2+0.5+1.0+

tan60

H 1

=0.124+0.062+1.5+0.404 =2.09m

8)每日栅渣量格栅间隙40mm 情况下，每1000m 3污水产0.03m 3。 W=

z

max

1K 1000Q W 86400=1.18 m 3大于0.2m 3每天。采用机械清渣。

（9）格栅选择

选择XHG-16400回转格栅污泥机一台

3.3 污水提升泵房:

流量小于2 m 3/s,常采用下圆上方型泵站，泵选用自潜污泵。理论上次设计需要在生产废水前设一个提升泵站，在其他废水收集处设一个提升泵站。

设计计算：

1 生产废水污水提升泵站：

（1）污水平均流量为0.0222m3/s

污水最大流量为0.0222*1.2=0.02664 m3/s

（2）集水池容积，采用相当于一台泵6min的容量。采用两台泵（一用一备），则w=0.02664*6*60=9.59 m3，有效水深2m，则集水池面积F为4.792m2（3）选泵前扬程估算:

H=H

+2.0+1.8

式中：

2.0 —污水泵及泵站管道的水头损失，m；

1.5～

2.0 —自由水头的估算值，m，取1.8m；

H

0—水泵集水池的最低水位H

1

与水泵出水水位H

2

之差；

单管出水井的最高水位与地面的高差估计为 7.0m

则水泵扬程为：

H= H

+2.0+1.8=10.8m取15米。

选用2台泵（1用一备）,则每台泵的流量为79.92 m3/h。

（4）选泵:

可以选用250QW520-22系列的流量为676 m3/h，扬程18m，转速950，功率55kw，重1395kg。

2 同理计算其他废水所需的污水提升泵站:

（1）污水平均流量为0.0417+0.0194=0.4364m3/s

污水最大流量为0.4364*1.2=0.5237 m3/s

（2）集水池容积，采用相当于一台泵6min的容量。采用两台泵（一用一备），则w=0.5237*6*60=188.5 m3，有效水深2m，则集水池面积F为94.26m2（3）选泵前扬程估算:

H=H

+2.0+1.8

式中：

2.0 —污水泵及泵站管道的水头损失，m ； 1.5～2.0 —自由水头的估算值，m ，取1.8m ； H 0—水泵集水池的最低水位H 1与水泵出水水位H 2 之差； 单管出水井的最高水位与地面的高差估计为 7.0m 则水泵扬程为：

H= H 0 +2.0+1.8=10.8m 取15米。

选用4台泵（3用一备）,则每台泵的流量为1185.32/3=628.44m 3/h （4）选泵:

可以选用250QW520-22系列的流量为676 m 3/h ，扬程18m ，转速950，功率55kw ，重1395kg 。

3.4 调节池:

由于来水不均匀，水质、水量存在波动，因此只 有足够的调节容量才能使进入后续处理工艺的水 质、水量稳定，故设置均质调节池。 3.4.1 、调节池的尺寸计算:

此时，污水的流量为 Q=0.0222+0.0417+0.0194=0.0833 m 3/s ， 最大流量:

Q m ax =0.0833*1.2=0.09996 m 3/s=359.856 m 3/h=8636.544 m 3/d 水力停留时间T = 6h ；

调节水量一般为处理水量的10%-15%可满足要求，调节池设置一用一备，便于检修和清泥。为防止池底污泥沉淀，可压缩空气搅拌污水。空气用量为1.5-3.0h m m 23/，取2.0h m m 23/。则所需空气量为

2*359.86 m 3/h=719.72 m 3/h=11.995 m 3/min

3.4.2、调节池有效容积:

V = QT = 359.856×6 = 2159.136 m 3 3.4.3、调节池水面面积:

取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m,有效水深h=5m ，则池面积为 A = V/h = 37502159.136/5 = 431.8 m 2 3.4.4、调节池的尺寸:

池长取L = 21m ,池宽取B = 21 m ，则池子总尺寸为 L ×B ×H = 21m ×21m ×5.5m=2425.5 m 3。 3.4.5、调节池的搅拌器:

使废水混合均匀，调节池下设两台LFJ-350反应搅拌机。

3.5 反应池池池体 :

3.5.1、A/O 工艺设计规定[3]：

1、污泥负荷率()5N /kgBOD kgMLSS d δ??在0-0.18之间；

2、总氮负荷：[]kgTN (kgMLSS d)??小于等于0.05； 4、污泥龄：d 大于10h ； 5、混合液回流比N R 50-100%； 6、污泥回流比R ：50-100﹪；

7、污泥浓度X ：(mg/l)3000-5000(≥3000)； 8、溶解氧DO/()-1mg l ?A 段约为0.5mg/l, O 段=1-2； 9、温度/0C : 20-30； 11、反硝化池

5

3S-BOD NO -N

≥4。

3.5.2、设计参数[4] （1）BOD 污泥负荷：

5

kgBOD N =0.15

kgMLSS d

δ?[ N δ≤0.18利于消化反应进行]

（2）污泥指数：SVI=150 （3）回流污泥浓度

()66

1010 Xr=r r=1 Xr=6600mg/l SVI 150

?≈

(4)污泥回流比:R=100% (5)曝气池内混合液污泥浓度： X=

1R R +Xr=1

11+6600=3300mg/L （6）、TN 去除率：

N η=

O TN TN TNo δ-==-140

30

14078.6

（7）、内回流比： R 内=

rN

rN

-1ηη=0.786/0.214=367% 3.5.3、好氧区容积计算[5]

：

a.出水溶解性BOD 5,要求降到20mg/L ，出水溶解性BOD 5的浓度S 为：

kt 0.23?5VSS

S=20-1.42TSS(1-e )

TSS

=20-1.420.520(1-e )=10.29mg/l

-?

???? b.计算污泥龄 确定消化速率：

()

[]2N O 20.098(-5)=0.47e 10.833(7.2)k +O pH 2(0.05T-1.158)T ??

O N ??μ-- ? ? ?N +10????

式中：

NH 3-N ——的浓度100mg/L O2 k ——氧的半数常数mg/L O 2——反应池中溶解氧的浓度mg/L T ——取为15℃≤19℃

PH ——取7.2

(

)

[]2N O 20.098(-5)

=0.47e

10.833(7.2)k +O pH 2(0.05T-1.158)T ??

O N ??μ-- ? ? ?N +10????

(0.47e

5-15098.0)(

158.1-15*05.010140140+)(2

3.12

+)=0.733d c.计算最小泥龄m c θ

m c θ=

N

1

μ=1/0.733=1.364d 安全系数K=3 设计污泥龄：

c θ =m c θ*3=1.364*3=4.09d

d.好氧池容积计算(动力学计算方法）

()

()011c v d c Y S S V X K θ-=

+θ 式中：

1v ——好氧池容积m 3，

S 0——进水溶解性BOD 5的浓度mg/L,

(19300*80+100*150+400*70)/(80+150+70)=5290mg/L So=5290-1.42*0.5*5290(1-e k t )=1942.12 mg/L S ——出水溶解性BOD 5的浓度100mg/L ， Y ——污泥产率系数：0.5-0.7取0.6， c θ——固体停留时间d ， Kd ——内源代谢系数取0.05；

Xv ——混合溶液挥发性悬浮固体浓度（MLSS ）mg/L ：

Xv=fX

式中：

f ——混合溶液中VSS 与SS 之比取0.75 X ——曝气池内混合液悬浮固体浓度 ：

R

X=

Xr=3300 mg/l 1+R

? Xv=fX=0.753300=2475mg/l ?

V1=

4.09}

*0.05{1247510.29}

-942.128636.544{1*09.4*6.0+=13734.1m 3

好氧池污水停留时间：

t=V/Q=13734.1/8636.544=1.59d=38.16h 3.5.4、缺氧池容积的计算:

0()0.124

1w d c Y S S N K θ-=+

0()0.124

1w d c

Y S S N K θ-=+ =0.124

4.09

*0.0510.29}

-{1942.126.0=702.83mg/L

被氧化NH 3-N=进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量 140-8-10.53=121.47mg/L

所需脱硝量=进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量 140-15-10.53=114.47mg/L 需还原硝酸盐氮量：

NT=8636.544*(114.47/1000)=988.625kg/d a.反硝化速率:

20,,20T dn T dn q q θ-=

式中：

,20dn q —20℃时反硝化速率为：0.07kgNO 3- N/(kgMLVSS ?d) θ—温度系数为θ=1.08 20,,20T dn T dn q q θ-= =0.07×1.08（14-20）

=0.048gNO 3-N/(gMLVSS ?d)

b.缺氧池容积为:

2,1000

T dn T v

N V q X ?=

式中：

N T ——需还原硝酸盐氮量kg/d ，

,dn T q ——反硝化速率kgNO 3-N/(kgMLVSS ?d) V 2——出水溶解性BOD 5的浓度mg/L

V 2=(988.625*1000)/(0.048*2475)=8321.76m 3 缺氧池污水停留时间

t=V/Q=8321.75/8636.544=0.96d=23.1h (1)曝气池的总容积：

V 总=8321.75+13734.1=22055.85 m 3 系统总设计泥龄=好氧池泥龄+缺氧池泥龄 =4.09+4.09

1

.1373475

.8321=6.57d

计算污泥回流比R

()66

1010 Xr=r r=1 Xr=6600mg/l SVI 150

?≈

曝气池内混合液污泥浓度：

()R

X MLSS =

Xr=3300 mg/l 1+R

? (2)混合液回流比 R 内:

X 3300

R=

%= =100%Xr-X 6600-3300

N η=

O TN TN TNo δ-==-140

30

14078.6

R 内=

rN

rN

-1ηη=0.786/0.214=367% (3)剩余污泥量: 生物污泥量: P X =

c

θd 0K 1S}

-Y Q{S +

=

1000

}09.4*05.01{}

29.1012.1942{544.8636*6.0+-=8311kg/d

对存在的惰性物质和沉淀池的固体流失计算：

Ps=Q(X-X)

1e

式中：

——进水中悬浮固体中惰性部分（TSS-VSS)kg/m3 X

1

——出水TSSkg/m3

X

e

Ps——非生物污泥含量kg/d

Ps=8636.544*(0.29-0.02-0.2175)=453.42kg/d

剩余污泥量：

W=Px+Ps=8311+453.42=8764.42kg/d

(4)每日生成的活性污泥量Xw：

内源呼吸分解泥量：

Xv=fX=0.753300=2475mg/l

W2=bVXv=0.03*22055.85* 2.475=1637.65kg/d

Xw=Px-W2=8311-1637.65=6673.35kg/d

(5)反应池主要尺寸:

A.好氧反应池

总容积13734.1m3设计反应池为2池4组。

a.单池容积

/4=3433.53 m3

V单=V

1

b.有效水深h=4.0m单池的有效面积：

S单=V单/h=858.38m2

c.采用3廊道式廊道宽b=6反应池长度：

=S单/B=858.38/(3*6)=47.69m

L

1

d.校核

b/h=6/4=1.5(满足1-2)

L/b=47.69/6=7.9（满足5-10）

e.反应池的总高度：