某制药厂废水处理工程设计.docx

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中南民族大学

环境工程课程设计书

设计题目：

某制药厂废水处理工程设计

姓名：

?

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学院：

化学与材料科学学院

专业：

2010级环境工程

学号：

?

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指导老师：

?

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设计日期：

2013.07.01-2013.09.06

环境工程专业《课程设计》评审表

评价内容

具体要求

调查论证

能独立查阅文献和调研；能提出并论证课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力

方案设计与理论计算

能正确设计方案，独立进行相应计算

分析与解决问题的能力

能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论

工作量、工作态度

按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实

质量

综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨实验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写规范，图表完整、整洁、正确

制图能力

能规范的进行图形绘制

指导教师签名：

日期：

第一章绪论

1.1设计基础资料

江西省某制药有限公司生产废水的最大排放量为850m3/d，拟定设计处理水量为850m3/d，处理系统按每天24h连续运行设计，即设计处理水量为35.42m3/h。

根据该项目的环境评价报告书及初步设计文件等技术资料并参照类似工程需要进行治理的水污染物为CODcr、BOD5、NH3-N等，水质如下：

CODcr=800mg/L，BOD5=380mg/L，SS=220mg/L，NH3-N＝30mg/L。

BOD5/CODcr>0.45，属于易生化废水，为了确保达标排放的要求，并兼顾工程投资、运行费用等，在采用废水处理工艺时，设计进水水质考虑留有一定的富余量，设计进水水质为：

项目

CODcr（mg/L）

BOD5（mg/L）

NH3-N（mg/L）

SS（mg/L）

pH值

进水水质

<1200

<600

<35

<350

4.6～5.2

根据该项目的环境评价报告书及初步设计文件等资料，废水经废水处理站处理后，需达到国家《污水综合排放标准》（GB8978—1996）中一级标准。

项目

CODcr（mg/L）

BOD5（mg/L）

NH3-N（mg/L）

SS（mg/L）

pH值

出水水质

排放标准

≤100

100

≤20

20

≤15

15

≤70

70

6～9

6～9

1.2设计依据

（1）《污水综合排放标准》（GB8978—1996）

（2）《给水排水设计手册》

（3）《给排水设计规范》

（4）《实用环境工程设计手册》

（5）相关的环境保护法规和技术政策

1.3设计范围

本工程设计范围包括该制药公司生产废水处理区内的废水处理工艺、土建工程、管道工程、设备购置等。

设计包括：

（1）废水处理站的工艺流程选择；

（2）废水处理站主要构筑物的设计；

（3）管道水力损失计算；

（4）废水处理站的平面布置图设计；

（5）废水处理站的高程布置设计；

（6）废水处理站运行费用分析。

1.4设计原则

工艺方案的选择对于废水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。

在废水处理设施的总体工艺方案确定中，遵循以下原则：

（1）所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保证出水水质达到工厂使用标准及国家废水排放标准的要求。

（2）所选工艺应减少基建投资和运行费用，节省占地面积和降低能耗。

（3）所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。

根据进水水质、水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整。

（4）所选工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平。

（5）所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响（气味、噪声、气雾等）。

第二章处理工艺的设计

2.1工艺流程的确定

生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术，包括好氧生物法、厌氧生物法、好氧－厌氧等组合方法。

1.好氧生物处理法

常用的好氧生物处理方法包括活性污泥法、深井曝气法、吸附生物降解法（AB法）、接触氧化法、氧化沟、序批式间歇活性污泥法（SBR法）、循环式活性污泥法（CASS法）等。

（1）深井曝气法

深井曝气是一种高速活性污泥系统，该法具有氧利用率高、占地面积小、处理效果佳、投资少、运行费用低、不存在污泥膨胀、产泥量低等优点。

此外，其保温效果好，处理不受气候条件影响，可保证北方地区冬天废水处理的效果。

（2）AB法

AB法属超高负荷活性污泥法。

AB工艺对BOD5、COD、SS、磷和氨氮的去除率一般均高于常规活性污泥法。

其突出的优点是A段负荷高，抗冲击负荷能力强，对pH和有毒物质具有较大的缓冲作用，特别适用于处理浓度较高、水质水量变化较大的废水。

（3）生物接触氧化法

该技术集活性污泥和生物膜法的优势于一体，具有容积负荷高、污泥产量少、抗冲击能力强、工艺运行稳定、管理方便等优点。

很多工程采用两段法，目的在于驯化不同阶段的优势菌种，充分发挥不同微生物种群间的协同作用，提高生化效果和抗冲击能力。

在工程中常以厌氧消化、酸化作为预处理工序，采用接触氧化法处理制药废水。

该工艺处理效果稳定、工艺组合合理。

（4）SBR法

SBR法具有耐冲击负荷强、污泥活性高、结构简单、无需回流、操作灵活、占地少、投资省、运行稳定、基质去除率高、脱氮除磷效果好等优点，适合处理水量水质波动大的废水。

其曝气时间对该工艺的处理效果有很大影响；设置缺氧段，尤其是缺氧与好氧交替重复设计，可明显提高处理效果；反应池中投加PAC的SBR强化处理工艺，可明显提高系统的去除效果。

近年来该工艺日趋完善，在制药废水处理中应用也较多。

（5）氧化沟

优点：

工艺流程简单，运行管理方便；占地小，布置紧凑；处理效果稳定，出水水质好；基建费用低；泥龄较长，污泥量少，污泥性质稳定，可省去污泥消化处理，节省运行费用，且便于管理；在水质、水量发生变化时，该工艺的调节适应性强，耐冲击负荷；可除磷。

缺点：

容易发生污泥膨胀、上浮、产生泡沫以及流速不均及污泥沉积问题。

2.厌氧生物处理法

目前国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，但经单独的厌氧方法处理后出水COD仍较高，一般需要进行后处理（如好氧生物处理）。

目前仍需加强高效厌氧反应器的开发设计及进行深入的运行条件研究。

在处理制药废水中应用较成功的有上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧复合床（UBF）、厌氧折流板反应器（ABR）、水解法等。

（1）UASB法

UASB反应器具有厌氧消化效率高、结构简单、水力停留时间短、无需另设污泥回流装置等优点。

采用UASB法处理卡那霉素、氯酶素、VC、SD和葡萄糖等制药生产废水时，通常要求SS含量不能过高，以保证COD去除率在85%～90%以上。

二级串联UASB的COD去除率可达90%以上。

（2）水解酸化法

水解池全称为水解升流式污泥床（HUSB），它是改进的UASB。

水解池较之全过程厌氧池有以下优点：

不需密闭、搅拌，不设三相分离器，降低了造价并利于维护；可将废水中的大分子、不易生物降解的有机物降解为小分子、易生物降解的有机物，改善原水的可生化性；反应迅速、池子体积小，基建投资少，并能减少污泥量。

近年来，水解－好氧工艺在制药废水处理中得到了广泛的应用，如某生物制药厂采用水解酸化－二段式生物接触氧化工艺处理制药废水，运行稳定，有机物去除效果显著，COD、BOD5和SS的去除率分别为90.7%、92.4%和87.6%。

3.厌氧－好氧及其他组合处理技术

由于单独的好氧处理或厌氧处理往往不能满足要求，而厌氧－好氧、水解酸化－好氧等组合工艺在改善废水的可生化性、耐冲击性、投资成本、处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能，因而在工程实践中得到了广泛应用。

（1）A/O工艺

优点：

工艺效率高；流程简单，投资省，操作费用低；缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率；容积负荷高；缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。

缺点：

由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。

另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％。

影响因素有：

水力停留时间（硝化＞6h，反硝化＜2h）污泥浓度MLSS（＞3000mg/L）污泥龄（＞30d）N/MLSS负荷率（＜0.03）进水总氮浓度（＜30mg/L）。

（2）A2/O工艺

优点：

污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷；污泥沉降性能好；厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能；脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高；在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺；在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀；污泥中磷含量高，一般为2.5％以上。

缺点：

反应池容积比A/O脱氮工艺还要大；污泥内回流量大，能耗较高；用于中小型污水处理费用偏高；沼气回收利用经济效益差；污泥渗出液需化学除磷。

本方案的处理对象为制药废水，废水的主要特征为：

污染物浓度较高，易生化降解，悬浮物含量高。

该废水BOD/COD≥0.45，属于易生化废水，适合生化处理。

对于此种污水采用厌氧预处理技术，在国内尚无成功的经验，故本方案主体思路是不采用厌氧工艺，而采用好氧工艺作为生化处理系统的主体工艺。

好氧处理系统的能耗虽然较高，但对进水水质要求不高，出水水质较好的显著特点，比较适合制药废水的处理。

经过多种方案的比较，及对已建成制药厂污水处理厂经验的总结，本方案采用SBR工艺，实践证明SBR工艺对处理制药污水具有处理效果高、操作简单、运行稳定、费用低、污泥产量少的特点，适合本工程污水处理。

鼓风机

该工艺流程如图：

出水

接触消毒池

SBR反应池

提升泵

调节池

格栅

进水

（上清液和脱出水）

污泥浓缩池

剩余污泥

泥饼外运

污泥脱水

图2.1制药厂生产废水处理工艺流程

2.2工艺流程设计说明

制药厂生产废水通过格栅进入污水处理段调节池，调节水质水量，在絮凝剂的作用下，去除废水中的悬浮物和胶体物质等污染物，降低后续处理单元的工作负荷。

经泵定量提升到SBR反应池，在SBR运行工序中，通过曝气推流及沉淀滗水，完成硝化反硝化反应，从而去除污水中NH3-N。

反应池出水经接触消毒池去除病原性微生物后排出，污泥进入浓缩池，剩余污泥经脱水，泥饼外运。

污泥浓缩池的上清液和污泥的脱出水回流至调节池。

2.3各构筑物单元设计说明

①格栅：

格栅主要用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。

②调节池：

调节池的主要作用是调节水质水量，调节污水PH、水温，有预曝气作用。

可

③提升泵：

将调节池出水输送到后续污水处理反应池。

④鼓风机：

提供曝气，输送SBR反应池内所需的氧气。

⑤SBR反应池：

注水-反应-排水的反应器，在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、滗水、闲置五个阶段，能去除制药废水