制药废水处理 课程设计汇总

湘潭大学

综合工程设计说明书题目：株洲某厂3500t/d制药废水处理初步设计

学院：化工学院

专业：环境科学

学号： 2011650113

姓名：汪娟

指导教师：汪形艳

时间：2015.03.11

一、工程概况

1.1设计的背景资料：

①株洲某制药废水厂日排水量约为3500m3 / d，小时排放废水波动为±20%。②废水主要污染物浓度（平均值）：COD 1200 mg/L，BOD5500mg/L，SS1000mg/L，石油类15 mg/L，pH5—8。

COD(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) 石油类（mg/L）进水量（m3/d）1200 500 1000 15 3500(+/-20%) 污水的特征：

中药生产的原材料主要为中药材，在生产中有时需使用一些媒质、溶剂或辅料，因此，有机物浓度高，水质成分比较复杂；废水中COD浓度高，有些浓渣水甚至更高；废水中SS浓度高，主要是动植物的碎片、微细颗粒及胶体；水量间歇排放，瞬时排放量较大；波动较大，色度较高；由于采用煮炼或熬制工艺，排放废水温度较高，带有颜色和中药气味。其气味人体嗅感比较明显，人体会有不适感觉。由于车间设备和容器清洗废水含表面活性洗涤剂等溶剂，极易在工艺处理过程中产生泡沫，造成周边环境污染。

1.2设计排放指标：

执行《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906-2008）规定的一级标准的B标准。控制指标为：pH6-9，COD 100 mg/L，BOD520mg/L，总氮20 mg/L。

pH COD（mg/L）BOD(mg/L) 总氮(mg/L)

6--9 100 20 20

工程建设的基本条件：场址地势较高，无洪水淹没危险；工程地质良好，适于工程建设；场区地形平坦，面积足够；要求本着节约用地的原则合理使用。

1.3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）

（4）中药制药废水排放标准

1.4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。

二、工艺选择

2.1水质特征：COD浓度高，SS浓度较高，水质成分复杂水量较小但间歇排放，冲击负荷较高。废水的可生化降解能力取决于BOD/COD的比值BOD采用微生物来降解有机物，而降解率仅为14.4～78.6% COD采用的是强氧化剂，对大多数的有机物可以氧化到85～95% 而此废水BOD/COD>0.3，说明废水中有机物可生化降解。

2.2处理工艺：序批式活性污泥法（SBR）

工作过程: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。

五个处理程序:进水、反应、沉淀、出水、待机。

SBR法的优点：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，具有灵活性，运行费用低。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，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。

缺点：对自动控制水平要求较高，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。

工艺流程图

三、设备选型及计算

3.1中格栅：

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。本工艺流程首先采用中格栅，栅条间隙取20mm。选HG-800型回转式格栅除污机，电动机功率0.55kw，栅条间距为10-50 mm。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。

3.2集水井和污水提升泵房：

本工艺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=87 L。集水井容积采用相当于一台水泵6min的容量，则W=87×60×6/1000=31.32 m3，有效水深取2m，则集水池面积为F=31.32/2=15.66 m2。

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。

提升泵房：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。

泵机选型：

采用IF型离心耐蚀泵，考虑设计提升高度，设计流量Q最大值。

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1450 r/min，轴功率0.56kw，电动机型号Y802-4，功率0.75kw，效率η=60% 。

3.3细格栅：

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。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。

调节池：为适应水质的变化，设置沉渣斗。沉渣斗倾角为45。

3.4曝气沉沙池：

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。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。

选SBQ-I型水下曝气机，1台。型号：SBQ-I/4，叶轮直径1240 mm，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。

3.5气浮池：

通过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，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。

选用TS-I型溶气释放器，规格8 m，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。

四、SBR反应池及计算：

4.1工艺操作过程：

①进水期：回流污泥吸附、氧化作用

②反应期：厌氧—缺氧—好氧的交替

③沉淀期：沉降时间短，效率高

④排水期：排出污泥占总污泥的30%

⑤闲置期：微生物恢复活性，反硝化进行脱水

4.2SBR反应池容积计算：

设计处理流量Q=3500(m3/d)，BOD/COD=0.42 属高浓度易生化有机废水

设SBR运行每一周期时间为8h，进水1.0h，反应(曝气)取4h，沉淀2.0h，排水（0.5h～1.0h）取1h。

周期数:n=24/8= 23

SBR 处理污泥负荷设计为Ns=0.4 kgBOD/(kgMLSS·d)

运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置4个。SVi取90ml/g,f取0.75 (1)SBR反应池所需污泥

最大进水量Q=3500/0.8=4375 取4500㎡

s

i 75.0V SV Ns

Sr

Q MLSS ????=

36

m 6.777902.14

.075.010)20500(4500=????-?=-Vs （2）SBR 反应池容积 V =Vsi +V F+V b =

3m 4.5694

6

.77724484500=+??

（3）SBR 反应池尺寸

水深为5.0m ，池深4.5m ，长16m,宽8m,体积35768165.4m V =??=≥569.4 4.3排泥量及排泥系统 (1) SBR 产泥量 SBR 生物代谢产泥量为

r r x a Q S b X V ?=??-??=r

r s Q S a Q S b N ???-?

=

s r ()a b N Q S -?

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：

d

g X /k 1242104804500)4

.005

.070.0(3=???-

=?- 假定排泥含水率为P =99%，则排泥量为：

d m X Qs /2.12401

.0101242

)99.01(1033

3=?=-??=

取128 4.4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 2计算式为 O 2=r 'a Q S b X V ??+??=r r s ''()a Q S b Q S N ??+?

式中：a ’——微生物代谢有机物需氧率，kg/kg b ’——微生物自氧需氧率，l/d

S r ——去除的BOD 5(kg/m 3)

经查有关资料表，取a ’=0.50，b ’=0.190,需氧量为：

33

2104

.0480

4500190.010*********.0--???+

???=o

=2106kg/d=87.75kg/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E A =8%。

查表知20℃，30℃时溶解氧饱和度分别为s(20)9.17mg/L C =， s(30)7.63mg/L C = 空气扩散器出口处的绝对压力P b 为：

53

b 1.013109.810P H =?+??

5351.013109.810 4.5 1.45410Pa =?+??=?

空气离开反应池时，氧的百分比为： O t =

A A 21(1)

7921(1)E E -+-=

21(18%)7921(18%)-+-

=19.6% 反应池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算）

b t

sb(30)s 5

(

)2.0661042

P O C C =+? =7.63(55

1.4541019.6

2.0661042

?+?)=1.17?7.63=8.93(mg/) （4—11） 水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为：

sb(20)C =1.17?9.17=10.73(mg/L) （4—12）

20℃时脱氧清水充氧量为：

sb(20)

020

sb j [()] 1.024

T R C R C T C αβρ-?=

??-? （4—13）

式中： α——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) C j ——混合液溶解氧浓度，取c =4.0 最小为2 ρ——气压修正系数ρ=

P

P 标

=1 反应池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L ,即取C j =2.0，计算得：

20(3020)

10.73

0.8(0.9 1.010.73 2.0) 1.024

O R -?=

???-?=121.1(kgO 2/h) SBR 反应池供气量G s 为:

min /84/m 8.504508

.03.01

.1213.0330

m h Gs E

R A

==?=

=

5.13375

8.5045f ==V Gs (m 3空气/m 3污水)

去除每千克BOD 5的供气量为:

2848

.03758

.5045r f =?=?S V Gs 35

m /kgBOD 空气 去除每千克BOD 5的供氧量为:

7.048

.03751

.121f f =?=?S V Gs 25kgO /kgBOD

其他部分：集泥井、 污泥浓缩池、 污泥贮柜、 污泥脱水机房、 污泥棚略。

五、污水处理厂的总平面布置

5.1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。

5.2布置图

平面布置图

高程图

六、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

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。