毕业论文设计-120m3d制药废水处理工艺设计

'本科毕业设计（论文）120m3/d制药废水处理工艺设计学院：环境科学与工程学院专业：环境工程年级班别：2004级班学号：学生姓名:指导教师：2008年6月 设计总说明制药废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，可牛化性很差，且间歇排放，属难处理的工业废水。制药废水同时也很难降解，可长期存在于环境中。其中的某些有机污染物，易造成水环境污染，已经对人体健康构成巨大威胁。随着我国医药工业的发展，制药废水已逐渐成为重要的污染源2—，如何处理该类废水成为环境保护的一个难题。木文以金霉素制药废水为处理对象，经研究查阅了大量的国内外文献，通过比较分析各种处理方法，最后选择了水解酸化一SBR法的处理工艺，并通过计算设计出日处理120吨制药废水的详细工艺路线。关键词：制药废水，工艺设计，SBRGeneralSpecificationofDesignPharmaceuticalwastewaterischaracterizedbyitscomplexcomponents,highconcentrationsoforganicmatter,hightoxicity,deepcolorandhighsaltcontents,poorbiodegradability,andintermittentemissions,whichmakeitindustrialwastewaterhardtodealwith•Itisalsoverydifficulttodegrade,andcanexistintheenvironmentforalongtime.Someoftheorganicpollutantsexistinpharmaceuticalwastewaterareeasytocausewaterpollution,andhaveposedahugethreattohumenthealth・WiththedevelopmentofChinesepharmaceuticalindustry,pharmaceuticalwastewaterhasgraduallybecomeoneofthemajorsourcesofpollution.AndhowtohandlethepharmaceuticalwastewaterbecomesadifficultprobleminEnvironmentalProtection.Inthispaper,theobjectofthetreamentischlortetracyclinepharmaceuticalwastewater.Afterstudyingalargenumberofdomesticandforeignliterature,analyzingandcomparingvariousapproaches,wechoosethehydrolysisacidificationandtheSBRprocess.Thenwedesignthedetailprocessingofthewastewaterbycalculating,withitscapacityof120tons/day.Keywords：Pharmaceuticalwastewater,Technicaldesign,SBR 目录1.绪论11.1制药废水概述11.2设计水量、水质及治理目标11.2.1设计水量11.2.2设计水质21.2.3治理目标22.常用的制药废水处理工艺22」废水的预处理方法22.2制药废水的生化处理5221化学处理方法52.2.2生物处理法52.2.3光合细菌处理法(PSB)73.废水处理工艺的选用83.1工艺的确定83.2工艺流程图83.3工艺流程说明93.3.1预处理：93.3.2SBR生化处理工艺的概述113.3.3后处理123.3.4污泥处理123.4工艺预期治理效果124.处理构筑物计算134.1格栅134.1.1设计说明134.1.2设计计算134.2调节池15421设计说明15 4.2.2废水处理设施中调节作用的目的164.2.3调节池概况164.2.4设计计算174.2.5提升泵184.3水解酸化池194.4SBR曝气池204.4.1设计计算说明204.4.2参数的正确选定204.4.3SBR反应池容积计算224.4.4SBR反应池运行时间与水位控制234.4.5排水口高度和排水管管径234.4.6排泥量及排泥量系统244.4.7需氧量设计计算254.4.8风机的选择264.5污泥浓缩池264.5.1设计参数264.52.设计计算274.5.3污泥泵选型284.6脱水间及压滤机294.6.1设计说明295•污水处理构筑物总体布置305」构筑物和建筑物主要设计参数30TSC-10030CPF-750S5315.2处理构筑物平面布置315.21平面布置原则315.2.2平面布置图315.3处理构筑物高程布置32 5.3.1布置原则325.3.2高程布置326.投资估算326.1估算范围及编制依据326.2工艺设备、电气及材料326.3土建部分346.4其他费用部分346.5运行成本估算34参考文献36致谢36 1・绪论1.1制药废水概述制药工业废水主要包括抗牛素牛产废水、合成药物生产废水、中成药牛产废水以及各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水四大类。废水的特点是成分复杂、有机物含量高、毒性大、色度深和含盐量高，特别是生化性很差，且间歇排放，属难处理的工业废水。制药废水同时也是难降解高浓度有机废水,可长期存在于环境中，特别是其中的“三致"有机污染物，易造成水环境污染，对人体健康构成巨大威胁。随着我国医药工业的发展，制药废水己逐渐成为重要的污染源之一，如何处理该类废水是当今环境保护的一个难题。其中抗生素生产工艺包括微生物发酵、过滤、萃取结品、化学方法提取、精制等过程。废水来源主要有：①提取工艺的结晶液、废母液，属高浓度有机废水；②洗涤废水，属中浓度有机废水；③冷却水。该类废水成分复杂，有机物、溶解性和胶体性固体、悬浮物含量高，含有难降解物质和有抑制菌作用的抗菌素。其特征为:来自发酵残余营养物的高COD(10000〜80000mg/L)和高SS(500〜25000mg/L);存在生物毒性物质，如残留抗生素、高浓度硫酸盐及高浓度酸、碱、有机溶剂等;pH值波动较大，温度较高，色度和气味重;间歇牛产还会造成水质、水量波动。1.2设计水量、水质及治理目标1.2.1设计水量本方案处理能力为日处理量120n?/d,按24小吋运行设计，平均时流量约为5m3/ho 1.2.2设计水质本方案所用废水为某制药厂生产金霉素后排放的废水，设计进出水水质参数见表1.1,废水中的BOD5/CODCr为0.3,为难生化工业废水，并且废水中还含有难降解污染物和有毒化台物，废水有机物浓度很高。本方案设计水质如下：表1」设计进水水质参数CODcrbod5SS氨氮PH5000mg/L1500mg/L800mg/L100mg/L5-71•2.3治理目标经过处理后的排放水质要求具体如下：表1.2处理后排放废水的水质参数CODcrbod5SS氨氮pH<150mg/L<30mg/L<150mg/L<25mg/L6〜92.常用的制药废水处理工艺目前国内外对抗生素类工业废水的处理主要采用好氧、厌氧或厌氧加好氧的生物处理方法。由于废水中含有的大量牛物毒性物质，单纯依靠牛物处理，成木高，处理效果不稳定，出水很难达到行业排放标准。随着人们对抗生素废水成分的逐渐了解以及对高效反应器的深入研究，已有越来越多的成熟工艺运用到抗生素废水的处理中。直接应用好氧法处理抗生素废水仍需考虑废水屮残留的抗生素对好氧菌存在的毒性，所以一般需对废水进行预处理。山2」废水的预处理方法 (1)吸附法 吸附法是利用多孔性I古I体吸附水中某种或几种污染物，以除区或者回收污染物，从而使污水净化的方法。常用的吸附剂有活性炭，活性煤，腐殖酸类，吸附树脂等。在制药废水的处理中常用煤灰或活性炭吸附预处理生产中的成药，洁霉素，扑热息痛等产生的废水。除了上述几种常用的物化处理方法外，某些制药废水还采用反渗透法和吹脱氨氮法等。反渗透法可实现废水浓缩和净化等目的，吹脱氨氮法可降低氨氮含量。也可用离子交换，膜分离，蒸发与结品，磁分离等。(1)微电解法采用微电解法处理有机废水已经有多项研究成果⑵。制药废水经微电解处理后可以提高其可牛化性，使其有利于牛物处理。浙江工业大学环境工程系的许炉生宁波市环境保护监测中心站朱靖的研究成果表明，铁碳曝气池是处理抗生素废水有效的预处理手段。池中投加生产中废弃铸铁粉，既中和了废水的酸性，又利用铸铁粉屮的铁和活性碳组成的微电池对有机污染进行还原反应，破坏生物壽性的结构，并可提高废水的可生化性。抗生素废水含有大量的生物毒性物质，对厌氧发酵微牛物有强烈的抑制作用。通过中和、絮凝等预处理手段，去除了部分有机物，减小了有毒物质的生物毒性，提高了废水的pH值，有利于下一步的生化处理。(2)混凝法混凝法是在加入凝聚剂后通过搅拌使失去电荷的颗粒相互接触而絮凝形成絮状体，便于其沉淀或过滤而达到分离的目的。采用凝聚处理后，不仅能有效地降低污染物的浓度，而且废水的生物降解性能也得到改善。在抗生素制药工业废水处理中常用的凝聚剂有：聚合硫酸铁、氯化铁、亚铁盐、聚合氯化硫酸铝、聚合氯化铝、聚合氯化硫酸铝铁、聚丙烯酰胺(PAM)等。刘明华等⑶利用有机/无机复合型改性木质素絮凝剂MLF处理抗生素类化学制药废水，当抗生素制药废水的pH值为6.10时，絮凝剂的用量为120mg/L时，废水中CODCr,SS和色度的去除率分别达至61.2%、96.7%和91.6%。(3)气浮法气浮法是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面实现固液或者液液分离到过程。 气浮法通常包括充气气浮，溶气气浮，化学气浮和电解气浮等多种形式。化学气浮适用于悬浮物含量较高的废水的预处理，具有投资少，能耗低，工艺简单，维修方便等优点，但不能有效去除废液中的可溶性有机物。在制药废水的处理屮，如大霉素,土霉素等废水的处理，常采用化学气浮法。(1)臭氧氧化法由于臭氧具有极其强大的氧化能力，其氧化产物一般对环境污染很小，因此臭氧氧化法及其联合技术在废水处理中得到广泛应用，对许多难溶物质有较好对降解功效。臭氧氧化法在制药污水预处理屮有着广泛的应用价值。(2)水解酸化法水解酸化法作为制药废水的预处理方法，它能将不溶性的有机物水解为溶解性的有机物，将难生物降解的大分子物质分解为容易降解的小分子有机物，从而提供废水的可生化性，还有去除生物抑制物的作用。水解酸化法由于不需要曝气而大大降低了生产运行成本，同时由于提高了污水的可生化性而降低了后续生物处理的负荷，人量减少了后续好氧生物处理的曝气量，从而广泛地应用在难牛物降解的制药，化工，造纸及有机物浓度高的废水处理中。⑷(3)Fenton试剂法:Fenton试剂法由硫酸亚铁和双氧水两部分组成，处理效果主要取决于氧化条件。以Ti仇为催化剂，并将其制膜固定在不锈钢质反应器内壁上，以9W低压汞灯为光源，引入Fenton试剂，对武汉市某制药厂的制药废水进行了处理实验。取得了脱色率100%,COD-去除率92.3%的效果。硝基苯类化合物含量从8.05mg/L降至0.41mg/L⑸(4)反渗透法反渗透法是利用半透膜将浓、稀溶液隔开，以压力差作为推动力，施加超过溶液渗透压的压力，使其改变自然渗透方向，将浓溶液屮的水压渗到稀溶液一侧，可实现废水浓缩和净化目的。以上不同的预处理方法，对高浓度、难降解对制药废水的预处理效果是不同的。厌氧水解酸化由于反应条件温和，反应速度快，且能有效地提高废水的可生化性，对难生物降解和抑制作用的抗生素等毒性物质也能进行水解酸化而破坏。这样对后续的生物处理提供了有利的条件而越来越受到人们的重视。 2.2制药废水的生化处理2.2.1化学处理方法1.光催化氧化法该技术可有效地降解制药废水中的有机物浓度，且具有性能稳定、对废水无选择性、反应条件温和、无二次污染等优点，具有很好的应用前景。李耀中⑹等以TiO作催化剂，利用流化床光催化反应器处理制药废水，考察了在不同工艺条件下的光催化效果，结果表明：进水COD分别为596、861mg/L时，采用不同的试验条件，光照150min后光催化氧化阶段出水COD分别为113、124mg/L去除率分别为81.0%、85.6%,MBOD5/CODCr值也可由0.2增至0.5,提高了废水的可牛化性。但是，光催化氧化法仍然存在不足，目前应用最多的TiO催化剂具有较高的选择性且难于分离回收。因此，制备高效的光催化剂是该方法广泛应用于环保领域的前提。2.Fe—C处理法Fe一C技术是被广泛研究与应用的一项废水处理技术。此法以充人的pH值3〜6的废水为电解质溶液，铁屑与炭粒形成无数微小原电池,释放出活性极强的［H］,新生态的［H］能与溶液中的许多组分发牛氧化还原反应，同时产生新生态的亚铁离子，新生态的亚铁离子具有较高的活性，生成铁离子，随着水解反应进行，形成以铁离子为中心的胶凝体，从而达到对有机废水的降解效果。邹振扬等⑺在常温常压下利用管长比固定的浸滤柱内加装活性炭一铁屑为滤层，以Mn2CJ+作催化剂，对四环素制药厂综合废水的处理结果表明，活性炭具有较大的吸附作用，同时在管中形成的Fe—C微电池，将铁氧化成氢氧化铁絮凝剂，使固液分离、浊度降低：化学处理方法在实际应用过程中，试剂的过量使用易导致水体二次污染的产生，因此在设计前应做好相关的调研工作。2.2.2生物处理法牛物处理法己成为处理高浓度有机废水的主要选择，应用牛物处理法显箸地降低了污水处理的运行费用，为制药废水处理技术开辟了经济、有效的新途径。牛物处理技术一般包括：好氧处理法、厌氧处理法、光合细菌处理法等。 1.好氧处理法常用丁•制药废水的好氧生物法主要包括：普通活性污泥法、加压生化法、深井曝气法、生物接触氧化法、生物流化床法、序批式间歇活性污泥法等。目前，国内外处理抗生素废水比较成熟的方法是活性污泥法。由于加强了预处理，改进了曝气方法，使装置运行稳定，到20世纪70年代已成为一些工业发达国家的制药厂普遍采用的方法。但是普通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。因此近年來，改进曝气方法和微生物固定技术以提高废水的处理效果已成为活性污泥法研究和发展的垂要内容。加压牛化法相对于普通活性污泥法提高了溶解氧的浓度，供氧充足，既有利于加速生物降解，乂有利于提高生物耐冲击负荷能力。深井曝气法是高速活性污泥系统。和普通活性污泥法相比，深井曝气法具有以下优点：氧利用率高，相当于普通曝气的10倍；污泥负荷高，比普通活性污泥法高2.5〜4倍；占地面积小、投资少、运转费用低、效率高、COD的平均去除率可达到70%以上;耐水力和有机负荷冲击能力强；不存在污泥膨胀问题；保温效果好。生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的特点，具有较高的处理负荷，能够处理容易引起污泥膨胀的有机废水。在制药工业生产废水的处理屮，常常直接采用生物接触氧化法，或用厌氧消化、酸化作为预处理工序来处理制药生产废水。但是用接触氧化法处理制药废水吋，如果进水浓度高，池内易出现大量泡沫，运行时应采取防治和应对措施。生物流化床将普通的活性污泥法和生物滤池法两者的优点融为一体，因而具有容积负荷高、反应速度快、占地面积小等优点。序批式间歇活性污泥法(SBR)具有均化水质、无需污泥回流、耐冲击、污泥活性高、结构简单、操作灵活、占地少、投资省、运行稳定、基质去除率高于普通的活性污泥法等优点，比较适合于处理间歇排放和水量水质波动大的废水。但SBR法具有污泥沉降泥水分离时间较长的缺点。在处理高浓度废水时，要求维持较高的污泥浓度，同时，还易发生高粘性膨胀。因此，常考虑投加粉末活性炭，以减少曝气池泡沫，改善污泥沉降性能、液固分离性能、污泥脫水性能等，以获得较高的去除率。2.厌氧处理法 厌氧生物处理是指在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼性微生物)的作用将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程，也称厌氧消化。由于厌氧处理过程中起主要代谢作用的产酸菌和产甲烷菌具有相对不同的生物学特征，因此可以分別构造适合其牛长的不同环境条件，利用产酸菌牛长快，对毒物敏感性差的特点将其作为厌氧过程的首段，以提高废水的可生化性，减少废水的复杂成分及毒性对产甲烷菌的抑制作用，提高处理系统的抗冲击负荷能力，进而保证后续复合厌氧处理系统的产甲烷阶段处理效果的稳定性。用于抗生素废水处理的厌氧工艺包括：上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧复合床(UBF)等。UASB能否高效和稳定运行的关键在于反应器内能否形成微生物适宜、产甲烷活性高、沉降性能良好的颗粒污泥。UASB反应器具有厌氧消化效率高结构简单等优点。但在采用UASB法处理制药生产废水时，通常要求SS含量不能过高，以保证COD去除率。上流式厌氧污泥床过滤器(UASB+AF)是近年来发展起来的一种新型复合式厌氧反应器，它结合了UASB和厌氧滤池(AF)的优点，使反应器的性能有了改善。该复合反应器在启动运行期间，可有效地截留污泥，加速污泥颗粒化，对容积负荷、温度pH值的波动有较好的承受能力。采用加压上流式厌氧污泥床(PUASB)处理废水时，氧浓度显著升高，加快了基质降解速率，能够提高处理效果。UBF法兼有污泥和膜反应器的双重特性。反应器下部具有污泥床的特征，单位容积内具有巨大的表面积，能够维持高浓度的微生物量，反应速度快，污泥负荷高。反应器上部挂有纤维组合填料，微生物主要以附着的生物膜形式存在，另一方面，产气的气泡上升与填料接触并附着在生物膜上，使四周纤维素浮起，当气泡变大脱离时，纤维又下垂，既起到搅拌作用又可稳定水流。经单独的厌氧方法处理后的出水COD仍较高，难以实现出水达标，一般采用好氧处理以进一步去除剩余CODo2.2.3光合细菌处理法(PSB)光合细菌(PhotosynthesisBacteria,简称PSB)中红假单胞菌属的许多菌株能以小分子有机物作为供氢体和碳源，具有分解和去除有机物的能力。因此，光合细菌处理法可用来处理某些食品加工、化工和发酵等工业的废水。PSB可在好氧微好氧和厌氧条件下代谢有机物，采用厌氧酸化预处理常可以提高PSB的处理效果。PSB处理工艺具有承受较高的有机负荷、不产生沼气、受温度影响小、有除氮能力、 设备占地小、动力消耗少、投资低、处理过程中产生的菌体可冋收利用等优点2.废水处理工艺的选用3.1工艺的确定实践表明单独的好氧处理或厌氧处理往往不能满足废水处理要求，而厌氧一好氧处理方法及其与其他方法的组合处理工艺在改善废水的可牛化性、耐冲击性，降低投资成木,提高处理效果等方面明显优于单独处理方法。本设计中金霉素制药废水的BOD5/CODcr取冲条exhxv0.01x0.2x0.22、栅槽的有效宽度(B)：B=5(/z-l)+exA?=0.01x(7-l)+0.01x7=0.13m3、进水渠道渐宽部分长度（LJ：设进水渠道宽B^O.lm，渐宽部分展开角度a|=20°"參=曙芳"如取L,=0（）5m4、击水渠道渐窄部分长度（L?）：0.05亍=O.O25m5、通过格栅的水头损失（h2）： 其中7h2=g——•sina•k2g因栅条为矩形截面，取k=3,0=1.83,代入数值计算/i2=1.83x(^Vx0,1xsin6(Tx3=0.0024??,取h°=0.003m0.012x9.816、栅后槽总高（H）：格栅前渠道超高取h|=0.2mH=h+h}+h2=0.2+0.2+0.03=0.43=0.5m7、栅前槽高（Hi）：H}=/z+ZZj=0.2+0.2=0.4m8、格栅总建筑长度（L）：厶=厶+厶.+1.0+0.5+—=0.05+0.025+1.0+0.5+°，?=1.97^tan«tan60°9、每日栅渣量（W）：在格栅间隙为e=10mm的情况下，设栅渣量为W^0.07（m3/103.m3污水），有ajW|X86400二K2x1000W=0.0085m3/d<0.20m3/d故采用人工清渣。4.2调节池2.2.1设计说明无论是工业废水，还是城市污水或生活污水，水量和水质在24小时之内都有波动。 这种变化对污水处理设备，特别是生物处理设备止常发挥其净化功能都是不利的，英至还可能遭到破坏。同样对于物化处理设备，水量和水质的波动越大，过程参数难于控制，处理效果越不稳定；反之，波动越小，效果就越稳定。在这种情况下，应在废水处理系统之前，设置均化调节池，用于进行水量的调节和水质的均化，以保证废水处理的正常进行。此外，酸性废水和碱性废水可以在调节池内中和；短期排出的高温废水也可通过调节以平衡水温。根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留吋间取8ho[8]调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑到土建结构可靠性高，故障少，只设一个调节池。1.2.2废水处理设施中调节作用的目的废水处理设施中调节作用的目的是(1)提供对有机物负荷的缓冲能力，防止生物处理系统负荷的急剧变化；(2)控制pH值，以减少中和作用中化学品的用量；(3)减少对物理化学处理系统的流量波动，使化学品添加速率适合加料设备的定额;(4)当工厂停产时，仍能对生物处理系统继续输入废水；(5)控制向市政系统的废水排放，以缓解废水负荷分布的变化；(6)防止高浓度有毒物质进入生物处理系统。2.2.3调节池概况(1)作用：对水质、水量的均衡调节。(2)数量：1座。(3)有效停留时间：8ho(4)有效水深:2m；超高0.5m。 (1)有效容积:40nA(2)容积：50nA(3)尺寸:5mx4mx2.5mo(4)混砖结构。a-j4FTpz/卜//€J///////////////////////////////////////图4.2调节池形式及结构4.2.4设计计算设停留时间为8h,则有效容积为5m3/hx8h=40m3有效水深为2m,池面积为20m3,池宽取4m,则池长为5m。最终定池体规格5mx4mx2.5mSS去除率为30%,则出水SS浓度为：800*(1-30%)=560污泥部分所需的容积V,m3 y二QwC_C2)24T100K/(100—CM 式中：V——污泥部分所需的容积，m3；T——污泥室储泥周期，d；取T=10dq——进水悬浮物浓度，t/m3；c2岀水悬浮物浓度，t/m3；Kz——污水量总变化数；2.4Y污泥密度，t/m3,取7=1.0P.——污泥含水率，%;取£)=96%q=100mg/L=1OxW5t/m3,c2=60mg/L=6x10-5t/m3Y710x(80x105—56x10—5)x24x2x1007.2x1.0x(100-98)x1V==2.88m3=3m34.2.5提升泵台湾川源股份有限公司生产的SSP型沉水式不锈钢排水泵采取不锈钢及工程塑料为材质，具有质量轻以及耐磨、不腐蚀、坚固等特点。适用于提升制药废水的运用。本设计选用提升泵技术参数如下：型号功率/kw电压/V转数/r-min1电频/Hz出口扬程/m流量/m3-h_I质量/kg血/mm径SSP-50.75-500.75220/380300050501013.810.5准备2台，1台运行1台备用，2台交替使用。 4.3水解酸化池采用水解酸化池，通过时间控制，将厌氧消化过程控制在第一，二阶段，使复杂的大分子，不容性有机物及难生物降解有机物在细胞外酶的作用下水解为小分子，溶解性有机物及可牛物降解的有机物质，形成有机酸，醇类等；使溶液酸度增加，pH值下降,从而调节废水的pH值，并提高废水的可生化性。设停留时间为HRT=8小时，池的有效水深为h=2m水解池的有效容积v：V=QxHRT=5x8=40m3水解池的面积S:S=V/h=40/2=20n?水解池的尺寸：取宽度B=4m,则长度L:L=S/B=20/4=5m水解池的总高度H：设池的保护高度hi为0.5m,贝IJ：H=h+h]=2+0.5=2.5m水解池的填料：在离池底0.5米的地方加入高1米的塑料填料，填料的支撑板采用多孔板。填料容积为V二1x5x4=2011?水解池的布水装置的选择水分配系统的考虑采用穿孔管配水，水解酸化池设7根dl50mm长4m的穿管。每两根管之间的中心距为1.4m,配水孔径采用孔距为1.4m,每个孔的服务面积为1.4x1.4=1.96m2,孔径向下，穿孔管中心距池底0.25m,共有个91出水孔，若采用连续进水，每个孔的流速为2.18m/so水渠的设计考虑 釆用锯齿型出水渠，渠宽0.2m,渠高0.2m,设4条出水渠，基本可保持出水均匀。 4.4SBR曝气池4.4.1设计计算说明根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法处理效果好、占地面积小、投资省的特点，因而选用SBR法。设计预期水解酸化池去除了30%的CODa，以及15%的BOD5,SS去除率为70%。所以SBR法的进水水质及处理效果为SBR池进水水质CODcrBODSS氨氮pH2800121516822.56〜9SBR池出水水质1403014322.56〜9去除率95%97.5%15%0%/设计处理流量Qh=120m3/h水温T=20SBR处理污泥负荷设计为7V3=0.25kgBOD5/(kgVSS.d)4.4.2参数的正确选定(1)运行周期参数运行周期参数包括周期长(Tc),周期数(N),—个周期中的反应时间(Tf，沉淀时间(TJ和淳水时间(TA)[9]国内外已建成的SBR反应池一天之内的周期数都采用整数，最常用的周期数是4(1-5d-6d-f,对应的周期长为6h,4.8h,4ho 在选定周期参数时主要看设计泥龄长短，当长泥龄时宜选用较长周期，即一天4个周期，一个周期6h.当短泥龄时宜选用较短周期，即一天6个周期，一个周期4ho泥龄的长短取决于处理要求，如果只要求去除含碳有机物，泥龄很短;要求脱氮吋，泥龄较长;要求污泥同步稳定时，泥龄最长U0U,Jo在一个周期中有反应、沉淀和溼水时间。一般情况下，沉淀和淳水时间都选取lh就足以达到污泥沉降和出水达标的要求，其余时间就是反应时间。只有当情况特殊时才改变尾水时间:如果SVI和MLSS都很低，污泥沉降性能很好，可将滝水时间改为0.5h,相应增加反应时间;如果SVI和MLSS都很高，污泥沉降性能不好，则应延长至1.5到2h,相应减小反应时间，或选用较长的周期。本设计选取Tc=6hN=4TK=4hTs=lhTch=lh(1)池水深与分建式活性污泥工艺的反应池不同，SBR反应池的水深将影响池容的大小，这是因为SBR反应池还要满足二沉池的功能。我国一般反应池的水深H取4一6m,本设计取中间值5m。(2)安全高度安全高度Hf是SBR反应池特有的参数，它相当于分建式活性污泥工艺二沉池的清水层深度，其作用是将污泥层和出水溢流垠分隔开，以免污泥被带入出水中影响出水水质。“指南方法"规定Hf最小不小于0.5m,但参考德国的资料和国内情况，在此选用0.6m.安全高度比对池容的影响有限，选定时不必过于为难。比如Hf增大0.1m,意味着安全水深多占0・lm,与池总深相比只占几十分之一，对工程投资影响不大。⑷池数选取池数为2(5)设计水量按最高日流量120t/d计算 (6)变化系数总变化系数KT=2日变化系数Kd=24.4.3SBR反应池容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置2个。(1)污泥量计算SBR反应池所需污泥量为MLSS=MLVSS0.75QSr_120x(1215-30)xlQ-30.75NV0.75x0.25=758.4kg/d=0.7584t/d设计沉淀后污泥的SV7=150mL/g则污泥体积为Vs=1.2SVIxMLSS=1.2x150x10_3x758.4=137(m3)(2)SBR反应容积SBR反应池容积卩=必汁W+%式(1)中J一代谢反应所需污泥容积，m3VF反应池换水容积，m3必——保护容积，nAVf为SBR反应池的进水容积，即(1)VF=(120/4/)/2=15(m3) Vv=137m3,单池污泥容积Vv/=V/2=68.5m3贝ijV=6S.5+5+Vb(1)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(7.0X3.0)m2,水深为5.0m,池深为5.6m。单池容积为7=7x3x5=105(m3)则保护容积为V/?=105-68.5-15=21.5m3两个池总容积Xr=2V=210m3SBR反应池尺寸(外形)(7.0x3.0x5.6)m34.4.4SBR反应池运行时间与水位控制SBR反应池总水深5.0m。按平均流量考虑，则进水前水深为3.2m,进水结束后5.0m。排水时水深为5.0m,排水结束后3.2m。5.0m水深中，换水水深为1.8m,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。4.4.5排水口高度和排水管管径(1).排水口高度为保证每次换水68.5m3的水量及时快速排出，以及排水装置运行的需要，排水口应在反应池最低水位之下约0.5〜0.7m,设计排水口在最高水位之下2.5m,设计池内底埋深1.5m,则排水口相对地面高为1.0m,最低水位相对地面标高为1.7m。 (1).排水管管径每池设浮动排水装置一套，出水口两个，排水管一根；I古I定设于SBR墙上。浮动排水装置规格DN200mm,排水管管径DN300mmo设排水管排水平均流速为l.lm/s,则排水量为q=—d2-v=—x0.32xl.l=0.078(m3/s)=280(m3/h)44则每周(平均流量时)所需排水时间为V_68.5q280=0.245(h)4.4.6排泥量及排泥量系统(1)、SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来源于微生代谢的增殖污泥，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ZX=aQSr-bXrV=aQSr~bQSr=(a-h/Ns)QSr式中a——微生物代谢增殖系数，kgVSS/kgBOD；b——物自身氧化率，1/d。据废水的性质，参考类似经验数据，设计6/=0,83,*0.05,贝0有AX=(0.83-0.05/0.25)xl20xl.185=90(kg/d)假定排泥含水率为96%,则排泥量为 或ft=0.09/(1-98%)=4.5(m3/d)(P=98%)考虑一定安全系数，则每天排泥量为7m3/do(1)・排泥系统每池池底坡向排泥坑坡度z-0.01.池出水端池底设(1.Ox1.0x0.5)n?排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200—根,排泥管安装高程相对地面为0.4m,相对最低水位为1.3m。剩余污泥在重力作用下排入集泥井。4.4.7需氧量设计计算(1)、需氧量计算SBR反应池需氧02计算式为O2=a^Sr+bfXV=a，QSr+bf(QSr/Ns)式中川—微生物代谢有机物需氧率，kg/kg；bf——微生物自养需氧率，1/d。根据类似工程经验数据，取q-0.55,夕=0.15,需氧量为02=0.55x120x1.185+0.15X(1/0.25)xl20xl.l85=164(kgO2/d)=6.8(kgO2/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4.5m。SX・1型空气扩散器的氧转移效率为E=8%。若空气密度为1.201kg/m3,空气中含有氧量为23.2%，则所需的理论空气量为： 顾窗"88.6荷/d)实际所需的空气量为：^^=7357.5(m3/d)=5.11(m3/min)0.08(1)、空气管计算鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为两SBR池供气。在每根支管上设5条配气竖管，为SBR池配气，两池共两根供气支管，10条配气竖管。每条配气管安装SX・1扩散器2个，每池共10个扩散器，全池共20个扩散器。每个扩散器的服务面积为45m2/10个=4.5m2/个。4.4.8风机的选择综合以上计算，风机总供风量(Qs)及风压(ps)为：Qs=7357.5n?/d=5.11m3/min,ps=5.5mH?。拟选用TSC-125罗茨式鼓风机两台，一用一备。该鼓风机技术性能如下:表4.3TSC-100罗茨式鼓风机的技术性能型号转速(r/min)升压(kpa)流暈(m3/min)配套电机机组最大重量(kg)型号功率(kW)TSC-1007205&85.40Y200L1-61&55604.5污泥浓缩池4.5.1设计参数1•剩余活性污泥量Q=3x3+7=16m3/d, 2.含水率p)=98%3.污泥浓度6g/L,4.设浓缩池的有效深度m=3m4.52•设计计算1.浓缩池的面积F:F=V/hi=16/3=5.3m2.池的直径D:3.污泥斗尺寸设污泥斗底部的半径r=0.2m污泥斗上部的半径R=1.38m污泥斗侧壁倾角a=60°则污泥斗的高度：h2=tga(R-r)=(1.38-0.2)tg60°=2.04(m)取2.1m4.浓缩池总高度取超咼h3=0・3m,缓冲层咼度为h4=0.3m,则总咼为H=h|+h2+h3+h4=3+2.1+0・3+0・3=5.7(m)(1)浓缩后污泥体积浓缩污泥的含水率P2=96%,则浓缩后污泥体积 V2=Q(1-P1)/(1-P2)=16(1-0.98)/(l-0.96)=8(m3) ■1污泥入流槽：2-中心筒；3-出流堰；4-上清液排出口;5-闸门；6-吸泥管；7-排泥管4.5.3污泥泵选型1.调节池和水解酸化池的污泥泵由于调节池到污泥浓缩池的高程为H=1.50m,污泥量为Q=7.84m3/d,而斜板沉淀池到污泥浓缩池的高程为H二1.6m,污泥量为Q=7.62m3/do两者流量与高程相近，故选用同一类型污泥泵。根据设计流量和所需扬程，选择型号为1PN的污泥泵共三台，两用一备。流量：12m3/h,扬程：13m,转速1430r/min,效率30%,轴功率1・41kw,电机功率3kw。2.浓缩池的污泥泵污泥泵吸泥口到出泥口Z间的垂直距离：H!=2.7m设计流量污泥量为Q二7.84m3/d,所需扬程H,二2.7m选用2台QW型系列潜水排泥泵，一用一备，型号为50QW-25-10-1.5具体技术参数如下：流量Q扬程H转速n泵效率r|功率Pmd/m3.h_1/m/r.min1/%/kW/mm25102840651.515 4.6脱水间及压滤机4.6.1设计说明脱水间采用带式压滤机压滤脱水，虽然压滤机脱水投资较大，但脱水效果好，泥饼含水率可达70%-80%,适合于运输或泥饼作进一步的处置。查《环境工程设计手册》中废水治理设计部分，相应选用CPF型-750S5带式压滤机进行污泥脱水。”"I立式带式压滤机主要特点：(1)、独特的整体布局和配置，将污泥浓缩脱水合为一体。(2)、系统配套工艺稳定、可靠，采用动、静态絮凝反应相结合，使药剂充分利用，药消耗大幅低于同类产品。(3)、机架主体部分采用当今先进的热喷涂处理，其高强度、高抗酸、碱腐饰能力可达十年以上。(4)、压力辘和导向辘以及主传动辘、张紧辗和调偏辗支撑轴承采用钢座密封，保用五年以上。辘体表面包耐磨、耐酸碱优质橡胶。(5)、滤带调偏、张紧装置先进可靠，釆用气压进行自动控制。(6)、喷水管、接水管、挡泥板、筛车昆、全部采用优质耐酸碱不锈钢螺丝。(7)、浓缩重力脱水区长达6米，保证了浓缩预脱水时间超过1分钟，压力脱水辗有8至10条，使得处理量大，滤饼含水率低。(8)、结构紧凑、安装方便、占地而积小。 5.污水处理构筑物总体布置5」构筑物和建筑物主要设计参数制药废水处理构筑物和建筑物及其技术参数见表5—1。表5—1废水处理构筑物一览表序号名称规格型号（m）单位数量备注1格栅2x0.13x0.7个1不锈钢2调节池5x4x2.5个1混砖结构3水解酸化池5x4x2.5个1钢筋混凝土4SBR池7x3x5.6个2钢筋混凝土5污泥浓缩池D二2.76H=h,+h2+h3+h4=3+2」+0.3+0.3=5.7m个1钢筋混凝土6脱水间1x1x2个1混砖结构污水处理诂主要动力设备见表5-2表5・2、污水处理站主要动力设备一览表序号设备名称规格型号配电机厶数备注1污水泵SSP-50.75-50流量：13.8m3.h扬程:10m0.75KW2一用一备2污泥泵50QW-25-10-1.5流量:25m3.h_1>扬程:10m1.5KW2一用一备每次运行1小时3罗茨风机TSC-1008KW2一用一备 4压滤机CPF-750S51.5KW1一用5.2处理构筑物平面布置5.21平面布置原则该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平而布置时应遵从以下原则：1、处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）；2、构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方而的要求；3、管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护；4、协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行,保证安全畅道，美化厂区环境；5、合理布局，力求与厂区周围环境协调统一；6、符合城市规划的要求；7、充分结合利用地形、地质及水文等条件，选择合理的结构类型和基础处理，力求经济合理；8、合理地确定设计地而形式和设计标高，做好场地平整、排水和防洪处理。5.2.2平面布置图参见附录附图1平面布置图。 5.3处理构筑物高程布置5.3.1布置原则(1)尽可能利用地形坡度，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)协调好平面布置与各单位埋深，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)协调好单位构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修排空。5.3.2高程布置结果参见附录图污水处理高程布置图。6,投资估算6.1估算范围及编制依据工程投资估算范围包括污水处理工程、污泥处理工程、其他附属建筑工程、公用工程等。另外包括供电线路、临时道路等。本依据《广东省市政工程费用定额》，及《广东省市政工程费用定额的补充规定》中给水工程费率。套用《全国市政工程预算定额广东省市政工程单位估价表》中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数为15.34%。土方工程计取地区材料基价系数，按《广东省市政工程费用定额》中土石方工程费率计算。构筑物所用的材料的价格根据市场现在价格，经调查分析后综合测算后确定，如钢筋(02O-25mm)2650元/吨;水泥(425#)360元/吨；锯材2250元/吨；碎石80元/吨;中粗砂85元/吨 6.2工艺设备、电气及材料 表6・1工艺设备及材料费用表序号名称数量单价（万元）总价（万元）1细格栅1台0.450.452水解酸化池填料20m30.0110.223水解酸化池填料支架1套1.871.874污水泵2台2.004.005污泥泵2台1.003.006带式压滤机1套7.508.507罗茨风机1台1.501.508微孔曝气器336个0.00973.269曝气系统（不含曝气器）1套4.744.7410电气仪表材料1批2.082.0811配套电缆1批1.661.6612线管及线槽支架1批0.530.5313管道、管件1批7.217.2114阀门、法兰1批3.673.6715其他辅助材料1批3.523.5216油漆、防腐1批1.281.2817菌种费1项3318小计T150.49 6.3土建部分表6・2土建费用表序号名称结构类型造价（万元）1格栅井砖混0.0962调节池砖混3.003水解酸化池钢筋混凝土3.004SBR池钢筋混凝土8.005污泥浓缩池钢筋混凝土4.256鼓风机房砖混27脱水间砖混1.28维修室砖混29变配电室砖混210小计T225.5466.4其他费用部分编号内容金额（元）T3运输费、安装费T3=Tlx8%40392T4调试费二Tlx2%10098小计T550490工程总投资：T1+T2+T5=81.085万元6.5运行成本估算（1）动力费污水泵、污泥泵等用电设备以及其它用电量与照明共计200度/d,则每天电费为 200x0.8=160元/天(2)工资福利费三班制，每班1人，共3人，则工资福利费为1200x3230二120元/天⑶运费每天外运污泥It,自备汽车运输，运价5元/(吨-km),费用为1x5=5元/天在不计折I口费的情况下，处理每立方污水的成本为(160+120+5)/120=2.375元/n? 参考文献rn刘明星.制药废水的处理[J].中国给水排水,2002,11(1):9-12・[2]崔淑兰，王峰云.铁屑一双氧水氧化法处理染料废水[J].环境保护,1990,12:10-11.[3]刘明华，杨林，詹怀宇.复合型改性木质素絮凝剂处理抗生素类化学制药废水的研究[J]・中国造纸学报,2006,21(2):47-50.[4]张森林，刘林.酸化一序列活性污泥工艺处理屠宰废水[J]・湘潭大学自然科学学报,1992,14(4):132-138.⑸程沧沧，肖忠海.UV/TiO2-Fenton试剂系统处理制药废水的研究[J].环境科学研究,2001,14(20):33-35.⑹李耀屮等.光催化降解三类难降解有机工业废水[J].屮国给水排水,2003,19(1):5-8.[7]邹振扬等.Fe-C层加催化剂治理制药废水中有机污染物新方法研究[J]•化学研究与应用，1999,11(1):91-95.[8]曾科，卜秋平，陆少鸣.污水处理厂设计与运行[M].北京：化学工业出版社,2001.[9]周雹，周丹.推荐一种新的SBR工艺设计计算方法[J].中国给水排水，2005,31(4):20-25.[10]德国ATV标准A131E.单段活性污泥污水处理厂的设计[M]・柏林：斯普林格出版社,2000:1-12.[11]日本下水道事业团.序批式活性污泥法设计指南[M].东京：化学出版社，1990:10-25.[12]魏先勋.环境工程设计手册[M].湖南：湖南科学技术出版社，1990.[13|CarvalhoG,PaulE,NovaisJM,PinheiroHM.Studiesonactivatedsludgeresponsetovariationsinthecompositionofasyntheticsurfactant-containingfeedeffluent[J].WatSciTech,2000,42:135-143.[14]ChenCY,HuangJB,ChenSD.Assessmentofthemicrobialtoxicitytestanditsapplicationforindustrialwastewaters[J].WatSciTech,1997,36:375-382. 毕业设计是木科毕业牛必须进行的工作课题，是对木科毕业牛四年来学习到的知识的一次大总结。本设计是在付丰连老师的悉心指导下完成的。值设计付梓之际，首先向我的导师致以最诚挚的敬意和衷心的感谢！在整个毕业设计编写期间，从课题的确立，工艺设计，技术经济分析到设计的编写等方面，付老师对本设计提供了很多宝贵意见和建议，给了我很大的帮助，使我能顺利的完成任务。同时，我也得到了陈康发、冯灿荣等同学的宝贵建议与帮助。感谢同窗学友们在设计的编写过程中给予我的理解和方便，感谢已逝岁刀中朝夕相处的每一位朋友，愿真挚的友谊和无私的情怀永驻心间！最后，我还要感谢我的家人、亲戚朋友，他们一直在背后支持着我。'