中药废水处理方案3.docx
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中药废水处理方案3
GROUPCO.,LTD.
中药废水
设
计
方
案
编制：
二零一三年十月
第四章工艺选择7
4.1废水特点分析8
4.2预处理工艺选择8
4.3综合废水处理工艺选择11
4.4污泥脱水工艺选择12
第5章工艺设计12
5.1设计规范和标准12
5.2工艺确定13
5.3废水处理站工艺流程图13
5.4工艺流程说明15
5.5预去除率表17
第六章构筑物和配套设备说明18
HYPERLINK\l"_Toc310837045"6.1工程设计规模18
HYPERLINK\l"_Toc310837046"6.2主要处理构筑物工艺设计18
HYPERLINK\l"_Toc310837047"6.3主要构筑物、配套设备一览表26
HYPERLINK\l"_Toc310837067"第七章运行费用分析28
HYPERLINK\l"_Toc310837073"7.1运行费用28
HYPERLINK\l"_Toc310837074"HYPERLINK\l"_Toc310837072"第八章电气与自控30
HYPERLINK\l"_Toc310837068"8.1设计依据、标准、施工规范30
8.2电气设备技术性能说明………………………………………………………………30
工程概算35
HYPERLINK\l"_Toc310837081"11.1土建工程投资估算35
HYPERLINK\l"_Toc310837082"11.2设备投资估算35
HYPERLINK\l"_Toc310837083"11.3HYPERLINK\l"_Toc310837082"设备投资估算37
第十二章服务承诺HYPERLINK\l"_Toc310837082"37
附件
1.平面布置图
2.工艺流程图
第一章项目概况
水污染是世界环境污染的重要方面，中药废水是工业水污染的重要组成部分。
中药废水有机污染物浓度高、废水的可生化性较强、色度比较高、多为间歇排放、污水成分复杂本企业生产过程中产生高浓度、高污染的中药废水。
为提升企业环保工作水平和环保基础设施建设水平，提高企业抗环保风险能力，促进企业可持续发展和园区生态工业发展，企业决定自建污水处理站对企业生产的废水进行预处理，企业废水经处理达到接管标准后排入园区集中污水处理厂，预计设计规模为400吨/d。
受建设单位委托，我方根据本项目的特点，以及从事类似废水处理工程设计、施工的成熟经验，编制本设计方案供建设方和有关主管部门审查。
第二章设计依据、原则及设计范围
2.1设计依据
（1）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
（2）《水处理设备技术条件》JB2932-1999
（3）《橡胶衬里设备设计技术规定》CD130A.16-85
（4）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
（5）《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2009）
（6）《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）
（7）《城市污水处理厂废水、污泥排放标准》CJ3025-93
（8）《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-89
（9）《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》CJJ60-94
（10）《城市污水处理工程项目建设标准》（修订）2001年
（11）《泵站设计规范》（GB/T50265-1997）
（12）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
（13）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
（14）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
（15）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
（16）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2008）
（17）《构筑物抗震设计规范》（GB50191-1993）
（18）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）
（19）《建筑地面设计规范》（GB50037-1996）
（20）《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）
（21）《建筑内部装修设计防火规范》（GB50222-1995）
（22）《动力机器基础设计规范》（GB50040-1996）
（23）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
（24）《建筑采光设计标准》（GB/T50033-2001）
（25）《低压配电设计规范》（GB50054-2009）
（26）《供配电系统设计规范》（GB50052-1995）
（27）《电力工程电缆设计规范》（GB50217-2007）
（28）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-1992）
（29）《建筑照明设计标准》（GB50034-2004）
（30）《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994（2000版）
（31）《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-1983）
（32）《自动化仪表选型规定》（HG20507-1992）
（33）《仪表供电设计规定》（HG/T20509-2000）
（34）《仪表系统接地设计规定》（HG/T20513-2000）
（35）建设单位提供的建设项目环境影响报告书报批稿等相关资料
2.2设计原则
（1）对高、低浓度废水实行“清污分流”，在理论和实践的基础上选择切实可行的预处理技术，既有效去除COD，又降低废水生物毒性，提高废水的可生化性，减轻后续生化处理的负荷，增强生化处理系统运行稳定性；
（2）针对本工程的具体情况和特点，采用适合于处理高浓度废水生物处理技术作为全厂综合废水处理手段，以实用可靠为主，废水经处理后各项指标均可以达到设计标准，并避免二次污染；
（3）处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化；
（4）严格执行环境保护的各项规定，确保污水达标排放；
（5）采用成熟且先进的处理工艺，降低工程造价和运行费用；
（6）选用适合我国国情、品质优良的设备和仪表，并对处理区合理布局，使系统的运行稳定可靠，操作管理方便；
（7）整个处理工艺合理、经济可行；
（8）尽量采用PLC自控，减小操作人员的工作强度。
2.3设计范围
本污水处理方案包括污水站内处理工艺、土建工程、设备、管道及电气工程。
污水及给水进口从处理站区边线开始计算，动力线从污水处理站配电柜进线开始，所需蒸汽等均从设备第一个接口开始；排水至处理站界区边线止。
设计内容分为以下几个部分：
1）界区内的生产系统设计，包括界区内污水处理工艺、土建、设备、管道及电气、自控仪表工程设计。
2）界区内公用工程系统设计，包括道路、给排水系统等设计。
3）界区内办公室、分析化验室、设备间等辅助用房设计。
污水处理站外部的内容如企业生产、生活废水收集系统、污水处理后尾水排放系统以及污水处理站内采暖系统、高低压变电站、消防工程等不在本设计范围。
第三章污水处理
3.1设计水量、水质及废水污染物产生情况
本工程设计污水处理能力为400m³/d，设计水量为Qh=17m³/h，按每天运行24小时设计。
根据业主提供的环评资料，本工程污水处理站设计进水水质如下：
序号
项目
单位
指标
1
CODcr
mg/l
13000
2
BOD5
mg/l
6000
3
SS
mg/l
1500
4
氨氮
mg/l
40
5
色度
倍
110
3.2处理出水要求
本项目投产后，如临邛工业园区污水处理厂（邛崃市第二污水处理厂）已运营，则由企业与临邛工业园区污水处理厂商定相关标准后，排入临邛工业园区污水处理厂，处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。
序号
项目
单位
指标
1
PH
-
6~9
2
SS
mg/l
30
3
色度
倍
50
4
CODcr
mg/l
60
5
BOD5
mg/l
20
6
氨氮
mg/l
8
第四章工艺选择
4.1废水特点分析
中药生产废水主要来自生产车间，在洗泡蒸煮药材、冲洗、制剂等过程中产生。
废水包括生产过程中的原药洗涤水、原药药汁残液、过滤、蒸馏、萃取等单元操作中产生的污水；生产设备洗涤和地板冲洗用水。
污染物主要是从药材中煎出的各种成分，主要成分为：
糖类、木质素、生物碱、蛋白质、色素、水解产物及溶剂。
中药废水的特点是：
有机污染物浓度高；悬浮物，尤其是木质素等比重较轻、难于沉淀的有机物质含量高；色度较高；废水的可生化性较好；多为间歇排放，污水成分复杂，水质水量变化较大。
中药废水的上述特点决定了其处理难度较大。
因此，很有必要对中药废水进行处理，使其达到排放标准，不污染其它水质，使水环境得到一些改善。
本项目废水的特点主要为：
（1）废水COD较高，可生化性较好，中药废水BOD/COD的比值较高，大于0.3，适宜采用生物处理工艺。
（2）废水有机物成分较高生化性较好，但对于高浓度的污染物采用单纯的厌氧或好氧工艺去除率无法达到处理要求，因此采用厌氧+好氧的处理方法。
（3）对比几种厌氧处理工艺，水解酸化削减量有限，无法满足后续处理要求；因此采用预处理水解酸化+成熟处理效率高，设备占地少的UASB复合工艺结构。
（4）由于厌氧反应器要求SS较低，一般小于300mg/L，而中药废水SS较高，且SS中密度较小、不易重力沉淀的木质素等含量较高，因此在厌氧反应器前设置气浮池以去除大部分悬浮物。
（5）中药废水水质、水量变化较大，多为间歇排放，因此要求好氧反应器的抗冲击负荷能力较强，基于此特点，选择接触氧化反应器。
（6）基于以上工艺处理后出水还不能达到排放标准，只能达到接管标准，为了进一步的去除污染物，采用适宜间歇运行的CASS工艺，并能去除氨氮指标。
4.2现有处理方法比较
目前中药废水的处理方法主要有物化法和生物法。
物化法包括絮凝、强氧化剂氧化、反渗透、电解、离子交换等，物化法运行成本较高，处理问题单一，国外使用较多，国内较少使用。
生物法包括厌氧法和好氧法，处理效果好，无二次污染，运行费用低，广为使用。
现将现有的处理工艺做比较如下：
物化法：
物化法耗费大量药剂、能源，若单纯使用物化法，经济上不合算，处理成本过高。
但本项目的废水成分复杂，存在难降解的有机物分子，综合比较选用芬顿预氧化法对废水进行预处理，将难降解的有机物分子分解可生化的小分子，有利于后续生化的正常进行。
厌氧生化法：
厌氧生化法能将复杂大分子有机物水解为小分子溶解性有机物，在兼性菌和厌氧菌的作用下，有机物被转化为无机物等，并产生甲烷等气体。
厌氧生化法适合处理高浓度有机废水。
几种典型厌氧反应器情况对比见表4-2
表4-2典型厌氧反应器情况对比表
反应器名称
特点
不足
厌氧滤器
负荷比厌氧法高2~3倍，COD去除率高
容易堵塞，需要大量填料，成本增加
厌氧流化床
惰性填料附着微生物来保持污泥，克服AF易堵塞的缺点
能耗大，成本高
UASB
水力停留时间短，无填料和污泥回流，无需搅拌装置，成本低
反应器内存在短流现象，初次启动时间长，三相分离器复杂
ABR
多次折流，水力条件好；构造设计简单，能在高负荷条件下有效地截留生物固体和SS，启动容易
容易酸化
对比几种厌氧处理工艺，水解酸化削减量有限，无法满足后续处理要求；UASB结构复杂，施工困难；最后选择结构简单，易于施工，去除率较高的ABR反应器。
好氧生化法：
随着人口的不断膨胀和经济的飞速发展，废水排放量急速增长，全球性水污染问题已对人类生存和社会经济的发展构成严重的威胁，因此各国对污水处理要求也越来越严格，使得传统活性污泥法工艺在多功能性、稳定性和经济性等方面已难以满足不断提高的要求。
20世纪90年代以来污水生物处理新工艺、新技术的研究、开发、应用取得了长足的进步，许多新工艺应运而生，这些新工艺的共同特点是：
高效、稳定、节能，并具有脱氮除磷等多种功能。
各种生化处理工艺法比较如下：
方法
优点
缺点
适用对象
SBR法
稳定的脱氮除磷功能；池内水质均匀，具有完全混合的水力特征；处理构筑物简单，不易产生污泥膨胀；自动化水平高，运行稳妥可靠，单位电耗低；国内工程实例较多，容易获得工程管理经验。
机械设备较多；曝气易堵塞；
操作、管理、维护较复杂，要求管理人员具有较高素质；要求间歇式运行则不适合于低温运行
间歇进水，间歇出水，悬浮性低有脱氮要求的中小型污水厂
氧化沟法
去除率95%以上；
有效高脱氮效果；
系统简单管理方便；
产泥少且稳定。
曝气池占地多投资高；
运行费用较高；
不适合于低温运行；
悬浮性低有脱氮要求的中小型污水厂
生物
接触
氧化法
处理能力较大；
占地省，抗冲击；
不发生污泥膨胀，
产泥少且稳定，
出水水质好
布水、布气不均匀；
填料价格高；
运行不当易堵塞；
悬浮性有机物浓度低的中小型污水厂
生物滤池
比较省电，进水悬浮性有机物浓度低时管理简单的优点
占地面积大；
卫生差，易堵塞；
不适合低温环境运行；
低浓度、低悬浮物的小型污水厂
生物转盘
构造简单，动力消耗低；抗冲击负荷强；
操作管理简单；污泥少且稳定；不发生污泥膨胀；具有脱氮和除磷功能。
缺点是盘片数量多、材料贵、占地面积大，基建投资大，处理效果易受环境条件影响，卫生条件差。
适合于气候温和的地区水量小的污水厂
CASS工艺
无需设初沉池及二沉池，占地面积小，基建费用低；曝气为间歇式，节能效果显著，运行费用可节省；运行灵活，抗冲击负荷能力强，出水稳定，沉淀效果好；反应池除COD同时，兼具脱氮除磷作用，效果良好；能有效的抑制污泥膨胀；污泥稳定性好，脱水性能好，产生剩余污泥量少。
生物的脱氮效果很难提高；自动化程度高，对自控系统可靠性能要求高；进水阀门/启闭机及曝气阀门频繁开启，质量要求较高。
连续进水，间歇出水，悬浮性低有脱氮要求的中小型污水厂
综上所述，以上的工艺都比较成熟，但是对于工业污水处理水量水质变化较大等特点，相对而言，生物接触氧化法具有停留时间短，易挂膜，抗冲击负荷能力强，污泥生成量小，不存在污泥膨胀问题，还具有脱氮和脱磷功能，易管理，出水水质稳定，工程投资省，占地面积少，运行管理费用低等优点，发展前途广阔，所以本设计优先选用生物接触氧化法方案。
废水经过预处理、厌氧+接触氧化后，COD、BOD负荷虽已大大降低，但是还达不到排放标准。
CASS工艺是在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。
整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。
基于此生化工艺采用CASS工艺进行后续生化处理，处理完毕后的废水除色度外其他指标均已接近排放指标。
CASS出水经碳过滤器吸附脱色后达标排放。
若特殊情况（事故状态下）未达标，投加氧化剂（双氧水等）进一步氧化达标后排放。
4.3废水生化处理工艺选择
经预处理的废水在进废水的主体生化工艺之前，若有易生化性的低浓度废水则与其它低浓度废水或生活污水进行水质水量的调节，有利于后续生化的进行。
对于含难降解有机污染物的工业废水，目前国内外大多采用“物化预处理－厌氧－好氧生物处理”工艺。
该工艺的出发点在于通过预处理和厌氧尽可能地降低废水有机物浓度，同时提高废水的可生化性，使后续的好氧生物处理稳定地运行，实现废水的达标排放。
（1）厌氧生物处理技术
厌氧生物处理技术主要是利用厌氧的水解发酵细菌、产乙酸细菌等微生物在不需氧参加的条件下分解污水中的有机污染物，甚至某些难降解化合物如甲苯、卤代芳烃等。
近年来，不仅在厌氧微生物学和生物化学等基础方面取得了很大的进展，也成功开发了一批厌氧生物处理工艺，它们不仅可处理高浓度的有机废水，还可以处理中、低浓度的有机废水。
其中，厌氧水解池反应器具有工艺结构紧凑、处理负荷高、无机械搅拌装置、运行稳定、处理效果好及投资小等优点，是目前研究较多、应用日趋广泛的新型废水厌氧处理设备。
将厌氧串联于A/O工艺之前，提高废水可生化性、改善处理效果的同时，还可以将废水中的有机氮转化成氨氮，为后续A/O系统的脱氮提供良好条件。
（2）A/O工艺
A/O工艺将缺氧段和好氧段串联在一起，在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性，提高氧的效率，实现污水的无害化处理。
（3）CASS工艺
CASS在序批式活性污泥法（SBR）的基础上，反应池沿池长方向设计为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，其主反应区后部安装了可升降的自动撇水装置。
整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统；同时可连续进水，间断排水。
CASS工艺的主要技术特征
连续进水，间断排水
传统SBR工艺为间断进水，间断排水，而实际污水排放大都是连续或半连续的，CASS工艺可连续进水，克服了SBR工艺的不足，比较适合实际排水的特点，拓宽了SBR工艺的应用领域。
虽然CASS工艺设计时均考虑为连续进水，但在实际运行中即使有间断进水，也不影响处理系统的运行。
运行上的时序性
CASS反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。
运行过程的非稳态性
每个工作周期内排水开始时CASS池内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。
反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。
溶解氧周期性变化，浓度梯度高
CASS在反应阶段是曝气的，微生物处于好氧状态，在沉淀和排水阶段不曝气，微生物处于缺氧甚至厌氧状态。
因此，反应池中溶解氧是周期性变化的，氧浓度梯度大、转移效率高，这对于提高脱氮除磷效率、防止污泥膨胀及节约能耗都是有利的。
实践证实对同样的曝气设备而言，CASS工艺与传统活性污泥法相比有较高的氧利用率。
工艺流程
CASS工艺集反应、沉淀、排水于一体，对污染物质的降解是一个时间上的推流过程，微生物处于好氧—缺氧—厌氧周期性变化之中。
完整的CASS周期可分为以下四个步骤：
曝气阶段沉淀阶段滗水阶段闲置阶段
CASS池分预反应区和主反应区。
在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。
CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。
CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，最早产生于美国，90年代初引入中国，目前，由于该工艺的高效和经济性，应用势头迅猛，受到环保部门及拥护的广泛关注和一致好评。
经过模拟试验研究，已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，取得了良好的处理效果，为CASS法在我国的推广应用奠定了良好的基础。
CASS法是在间歇式活性污泥法（SBR法）的基础上演变而来的，其
工作原理如下图所示：
在反应器的前部设置了生物选择区，后部设置了可升降的自动滗水装置。
其工作过程可分为曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段，周期循环进行。
污水连续进入预反应区，经过隔墙底部进入主反应区，在保证供氧的条件下，使有机物被池中的微生物降解。
根据进水水质可对运行参数进行调整。
因此，根据我院在同类废水设计中的经验，并综合考虑到本项目的工程实际和运行费用，主体生化工艺采用“厌氧水解池＋UASB+A/O+二沉池+CASS”具有较好的去除有机物的处理效果和较高耐负荷冲击的稳定性。
4.4污泥脱水工艺选择
废水预处理产生的剩余污泥产量为危险固废，必须得到妥善安全处理，生化系统产生的污泥进行脱水后处置。
污泥常用脱水方法有板框压滤、带式压滤以及卧式螺旋脱水机。
本项目产生的污泥采用板框压滤机作为脱水工艺。
污泥脱水采用板框压滤机，污泥经过加药混合后，进入板框压滤机压滤脱水，其具有占地面积小、处理性能良好、运行较稳定、自动化程度高等优点，脱水后污泥含水率在80％左右。
经过脱水之后的污泥根据当地环保部门要求合理处置。
第五章工艺设计
5.1工艺确定
根据本设计待处理废水的水质特点，采用废水先进行物化预处理，再进行混合调节水质后采用水解酸化+UASB+A/O+二沉池+CASS废水处理工艺具有较好的去除有机物及氨氮的处理效果和较高的稳定性。
5.2废水处理站工艺流程图
5.4工艺流程说明
（1）废水与其它废水混合后进入综合废水调节池，水量水质调节均匀后通过泵打入微电解池。
（2）
（3）中和反应+混凝沉淀
即废水经过Fenton试剂氧化后自流进入中和反应池，调节pH至7-8，投加混凝剂，废水中的小颗粒悬浮物产生聚凝作用，并逐渐形成易沉降的较大絮凝体，经沉淀池泥水分离后进入水解酸化池。
（4）水解酸化是污水生物处理厌氧三阶段理论的第一、二阶段，水解是微生物通过释放自由胞外酶和连接在细胞外壁上的固定酶完成生物催化氧化反应，将悬浮性固体有机质转变为溶解性有机底物，将难降解大分子物质转化为小分子物质的过程。
酸化则是在胞内酶作用下将进入发酵菌的细胞内的小分子物质，分解为各种挥发性脂肪酸（VFA），如乙酸、丙酸、丁酸以及乳酸等。
通过池中兼氧菌的分解，使污水中的大分子难降解的有机物降解为小分子易生化的物质，不溶性物质水解为可溶性物质，提高废水的B/C比，既有利于后续好氧处理，又可去除部分COD及SS。
（5）水解后废水进入A/O生化池，废水中的有机物得以去除。
BOD的去除主要在强氧化（O）池中进行。
池中溶解氧需控制在2mg/L以上。
氧化池充氧方式为膜式曝气器与风机组合，通过控制曝气量使池内保持高的溶解氧和优良的生物菌群与有机污染物接触反应环境，为有机污染物的降除，创造了最适应环境，污水中的有机污染物质被各类生物菌群氧化分解为二氧化碳和水，得到彻底去除。
（6）若特殊情况（事故状态下）未达标，投加氧化剂（双氧水等）进一步氧化达标后排放。
除了上述特征污染物外，生产废水中还含有其它难降解有机污染物，难降解有机污染物具有化学结构稳定和难生物降解的特性，能够在环境及生物体内中长时间存在和富集，进而对人类健康造成严重威胁。
高级氧化法（Advancedoxidationprocesses，AOPs）是近年来在化学氧化法基础上发展起来的处理难降解有机污染物的新技术，其机理是通过氧化剂、催化剂与电、光及超声等技术相结合，产生活性极强的自由基（如·OH），再通过自由基与有机污染物之间的加合、取代、电子转移、断键等反应，使水体中的大分子难降解有机污染物氧化降解成低毒或无毒的小分子物质，甚至直接矿化为CO2和H2O的工艺过程。
AOPs主要有化学催化氧化法、电催化氧化法、光化学氧化法、超声氧化法和湿式氧化法等
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