制药废水厂的污水处理设计.docx

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制药废水厂的污水处理设计

毕业论文

题目：

制药废水厂的污水处理设计

学

说明

一、指导教师评语根据学生实习及撰写论文情况进行评定：

1、对待实习的态度及实习纪律的遵守情况；

2、能否准确熟练地进行观察记载、搜集整理、查阅资料及运用数据的水平；

3、能否准确熟练地进行各项操作，并运用所学知识解决实际问题；

4、能否很好地完成任务书规定的工作量。

二、评阅教师意见参照以下几方面进行评定：

1、论文选题的实用性、分析的科学性和体系的完整性；

2、获取资料是否丰富，处理资料是否科学、严谨；

3、综合运用基础理论和专业知识的深度、归纳、概括及运算的能力；

4、文字表达能力，文章的逻辑性。

三、论文答辩成绩由答辩小组根据学生语言表达能力及回答问题的准确性进行评定。

四、论文答辩成绩和论文综合评定成绩按优秀、良好、中等、及格和不及格五级计分。

五、毕业论文的综合评定成绩按照《毕业论文评分标准》综合评定。

六、论文由学生本人按照《毕业论文（设计）规范》用计算机排版、打印，一律使用统一封面。

七、学生的论文文本（含任务书、图片等）由学院按学校规定存档。

目录

摘要………………………………………………………………………………………1

关键词……………………………………………………………………………………1

Abstract…………………………………………………………………………………1

Keywords………………………………………………………………………………1

1绪论……………………………………………………………………………………2

1.1研究制药废水处理方法的背景……………………………………………………2

1.2制药废水的分类及特性……………………………………………………………2

1.3本设计将要解决的问题…………………………………………………………….2

1.3.1水质水量及排放标准…………………………………………………………2

1.3.2污水处理工艺计算依据……………………………………………………….3

1.4处理方案的选定…………………………………………………………………….3

1.4.1处理方法简介………………………………………………………………….3

1.4.2方案选择………………………………………………………………………4

1.4.3本设计的工艺流程图..........................................................................................5

2预处理过程设计………………………………………………………………………5

2.1格栅的设计…………………………………………………………………………5

2.1.1一般说明………………………………………………………………………5

2.1.2设计参数………………………………………………………………………5

2.1.3设计计算………………………………………………………………………5

2.2调节池………………………………………………………………………………7

2.2.1一般说明………………………………………………………………………7

2.2.2设计参数………………………………………………………………………7

2.2.3设备选型………………………………………………………………………7

2.3平流式沉淀池………………………………………………………………………8

2.3.1一般说明………………………………………………………………………8

2.3.2设计参数………………………………………………………………………8

2.3.3设计计算………………………………………………………………………8

2.4配水井………………………………………………………………………………9

2.4.1一般说明………………………………………………………………………9

2.4.2设计参数………………………………………………………………………9

2.4.3设计计算………………………………………………………………………9

3主体构筑物的设计……………………………………………………………………10

3.1UASB反应器……………………………………………………………………10

3.1.1一般说明……………………………………………………………………10

3.1.2设计参数………………………………………………………………………10

3.1.3设计计算………………………………………………………………………11

3.2配水井………………………………………………………………………………16

3.2.1设计参数………………………………………………………………………16

3.2.2设计计…………………………………………………………………………16

3.3SBR反应池………………………………………………………………………17

3.3.1一般说明………………………………………………………………………17

3.3.2设计参数………………………………………………………………………17

3.3.3设计计算………………………………………………………………………17

4污泥处理系统的设计计算……………………………………………………………21

4.1贮泥池………………………………………………………………………………21

4.1.1一般说明……………………………………………………………………21

4.1.2设计参数………………………………………………………………………21

4.1.3设计计算………………………………………………………………………21

4.2污泥浓缩池的设计计算……………………………………………………………21

4.2.1一般说明………………………………………………………………………21

4.2.2设计参数………………………………………………………………………21

4.2.3设计计算………………………………………………………………………21

4.3污泥脱水系统的设计………………………………………………………………22

4.3.1一般说明………………………………………………………………………22

4.3.2设计计算………………………………………………………………………22

5污水处理厂的平面布置………………………………………………………………23

5.1布置原则……………………………………………………………………………23

5.2平面布置……………………………………………………………………………23

6总结………………………………………………………………………………………………23

参考文献………………………………………………………………………………….24

致谢………………………………………………………………………………………25

制药废水厂的污水处理设计

学生姓名：

徐婷婷专业：

环境工程

指导教师：

孙淑娟职称：

（山东农业大学资源与环境学院，泰安271018）

中文摘要：

本文在全面分析了制药废水的水质、水量性质的基础之上，通过对现实中比较常用的处理方法进行分析并加以比较，最终提出了SBR法处理制药废水的现实可行性。

在本工艺设计中，UASB反应器是又一关键性的设备，采用UASB＋SBR工艺处理制药废水，效果稳定，运行管理简单，适应性较强，投资运行费用较低，占地小，出水水质好，且脱氮除磷效果好。

本文针对制药废水的水质水量情况，详细设计了包含SBR反应池在内的整个处理流程，并在此基础上，针对每一环节所涉及到的构筑物，从工艺方面给予了详细的计算和设计，对每个环节涉及到的机械设备进行了严密的选型。

本工艺产生的剩余污泥连续排入污泥浓缩池，经过浓缩后，污泥体积大大减小，再经过带式压滤机进行压滤后外运。

关键词：

制药废水，SBR，UASB，滗水器

Abstract

Thecharactersofpharmaceuticalwastewaterarecompletelyanalyzed,andallkindsoftraditionalmethodsarecomparedinthispaper,andthenthepaperreferstotherealisticpossibilityoftheSBRprocessusedinthesystemofpharmaceuticalwastewater.

Inthistechnologicaldesign,thereactorofUASBisanotherdecisiveequipmentsbesidesSBR,theUASB+SBRprocessusedtotreatpharmaceuticalwastewaterhasadvantagessuchasstabletreatmentresult,easymanagement,strongadaptability,lowinvestigating,smallcoverings,highqualityofeffluentandhighremovalofnitrogenandphosphorus.

ThewholeprocessincludingSBRisdesignedindetailinthefoundationofthequalityandquantityofthepharmaceuticalwastewaterandforeachbuildingreferredintheprocess,itgivesdetaileddesign,foreachmachineandequipment,itprovidestypechoosingproperly.

Thesludgegeneratediscontinuousledintoaconcentratedpond,afterwhich,thesludgevolumereducessharplyanditpassesthroughapressurefilter,lateritiscarriedout.

Keyword:

pharmaceuticalwastewater,SBR,UASB,waterdecanter

1绪论

1.1研究制药废水处理方法的背景

制药废水是国内外较难处理的高浓度有机污水之一,也是我国污染最严重、最难处理的工业废水之一。

制药废水属于难处理的工业废水之一，因药物种类不同、生产工艺不同，废水的成分差异较大，且制药厂的废水通常为间歇排放，产品的种类和数量变化较大，导致废水的水质、水量及污染物的种类变化较大，给治理带来困难

（1）。

1.2制药废水的分类及特性

制药工业按生产工艺过程可分为生物制药和化学制药两种。

其中生物制药是指通过微生物的生命活动，将粮食等有机原料进行发酵、过滤，将药品提炼而成的工艺。

化学制药是采取化学方法使有机物质或无机物质发生化学反应而生成其他物质的合成制药方法。

制药废水的特点

①排水点多，包括主生产过程排水（废母液、废滤液等），辅助过程排水（工艺冷却水、工艺设备冷却水、水环真空设备排水等），冲洗水，生活污水。

高低污水单独排放，有利于分流。

②高浓度废水间歇排放，PH和温度变化大。

③污染物浓度高，含氮量高，色度高，固体悬浮物ss浓度高。

1.3本设计将要解决的问题

设计的制药厂污水处理位于泰安某地区，该地区地势北高南低，西高东低，地形坡度在1-2%之间。

城区中的河流均从西北流向东南，最终流入城区南部大汶河，这是城区雨水和污水的最终排水出路。

由于单独的好氧处理和厌氧处理都有一定的弊端，而厌氧—好氧的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，本文设计利用升流式厌氧污泥床反应器（UASB）和序批式活性污泥法（SBR）两者相结合，即厌氧好氧结合，来处理某制药厂的废水。

1.3.1水质水量及排放标准

气象资料：

1气温：

年平均12.9℃，夏季平均26.3℃，冬季平均-2.7℃。

2非采暖季节主导风向：

东北

3年平均降雨量：

697毫米

4最大冻土深度为460mm,冻土常呈现时冻时化

进水水质

出水水质

CODcr（mg/L）

1800

300

BOD（mg/L）

600

30

SS（mg/L）

≤300

150

pH

6~9

6~9

（1）设计日处理污水量：

2154m3·d

设计水量的总变化系数Kz=2.7/Q^0.11=1.16

污水设计流量Qd=（qd×N×Kz）/（24×3600）=（2154×1000×1.16）/（24×3600）=28.94L/s

=2154×1.16=2500m3/d

（2）污水生化处理的相关计算

可生化性：

BOD/COD=0.33，根据废水可生化性评价参考数据可知，处于0.3—0.45，可生化性较好

1.3.2污水处理工艺计算依据

（1）《国家污水综合排放标准》（GB8978-1996）；

（2）《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》；

（3）《污水综合排放标准》（GB8978—1996）；

（4）《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）；

（5）《毕业设计任务书》；

（6）《毕业设计大纲》。

1.4处理方案的选定

1.4.1处理方法简介

在工艺选择和设计时充分考虑该厂废水的特点，近期、远期的可调性，并用两级处理，即物化处理与生化处理相结合。

该厂废水属于比较难处理的工业制药废水。

根据该厂原有设施运行经验及同类厂家运转经验，采用物化和生化相结合处理工艺。

一级物化处理采用格栅、调节池、澄清池等，主要去除废水沉淀物，调节水质、水量。

整体配备先进可靠的系统设备，降低系统的维护工作量，以保证系统的长期正常运转。

采用适当的自动化控制系统，以保证处理效果和减少劳动力需求。

工程设计采用针对该厂水质特点的工艺方案。

工艺可靠，设备配备先进，运行费用合理，工程整体档次高。

1.4.1.1方案一

主工艺为UASB+SBR工艺，由于制药废水中含有大量浮渣，需在各处理单元之前设格栅，格栅出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水经泵提升进入UASB反应器进行厌氧处理，再经竖配水井，进行泥水分离后，上清液进入SBR反应器，在SBR反应器中进行好氧处理，其出水达到国家一级排放标准，可直接排放到受纳水体。

由于废水SS含量高，产泥量较大，因此需对污泥进行后续处理：

各反应器出来的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泵提升至污泥脱水间脱水，脱水后的污泥可直接外运。

浓缩池的上清液及脱水间的滤液返回至澄清池继续处理。

1.4.1.2方案二

氧化沟是一种活性污泥法工艺，但曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”，它也属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺，一般不需要初沉池，并且通常采用延时曝气。

氧化沟工艺具有以下特点：

（1）污水进入氧化沟，可以得到快速有效地混合，对水量、水质的冲击负荷影响小；

（2）由于污泥龄较长，污泥趋于好氧稳定；

（3）可以通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度和转盘、转刷、转碟的安装个数等，以调节整体的供氧能力和电耗，使池内溶解氧值控制在最佳工况。

但有以下缺点：

（1）循环式，运行工况可以调节，管理相对复杂；

（2）表曝法供氧，设备养管量大；

（3）污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高

1.4.1.3方案三

SBR处理工艺包括五个处理程序，分别为：

进水、反应、沉淀、出水、待机。

在该处理工艺中，处理构筑物少，可省去初沉池，无二沉池和污泥处理系统。

与标准活性污泥法相比，基建费用低，主要适用于小型污水处理厂。

运行灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。

SBR法有以下优点：

（1）SBR系统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，系统操作简单且更具有灵活性。

投资省，运行费用低，它比传统活性污泥法节省基建投资额30%左右。

（2）SBR反应池具有调节池的作用，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。

（3）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。

（4）SBR反应过程基质浓度变化规律与推流式反应器是一致的，扩散系数低。

（5）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。

（6）处理流程短，控制灵活，可根据进水水质和出水水质控制指标处理水量，改变运行周期及工艺处理方法，适应性很强。

（7）系统处理构筑物少、布置紧凑、节省占地。

SBR的缺点是：

对自动控制水平要求较高，人工操作基本上不能实行正常运行，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。

由于具有以上优点，SBR近年来在国内外得到了较广泛的应用。

但也有一些不足之处，如在实际工作中，废水排放规律和SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，特别是水量较大时，需多套反应池并联运行，增加了控制系统的复杂性。

1.4.2方案选择

与氧化沟比较，在基建投资和站地上氧化沟基本不占优势，耗电量和运营成本也是SBR略占优势，二者的去除率也基本持平，相对比较SBR工艺比较经济切效率高。

经过对各种厌氧工艺的比较，本设计选用UASB反应器，因为该工艺技术成熟，耐冲击负荷好，处理能力大，能去除大部分的有机物，可以回收沼气，降低能源消耗，占地面积较小，可以降低建设费用和运行费用，由于应用较广泛，所以实际运行经验较多。

因此，本设计处理方案采用UASB-SBR（厌氧—好氧相结合）工艺，既满足出水要求，又尽可能的节约了投资，节省了运行费用。

主工艺为UASB+SBR工艺，由于生物制药生产废水中含有大量浮渣，需在各处理单元之前设格栅，格栅出水收集到集水井，再用泵提升至澄清池，澄清池的出水经泵提升进入UASB反应器进行厌氧处理，再经竖配水井，进行泥水分离后，上清液进入SBR反应器，在SBR反应器中进行好氧处理，其出水达到国家二级排放标准。

由于生物制药废水SS含量高，产泥量较大，因此需对污泥进行后续处理：

各反应器出来的污泥收集至集泥井，再由污泥泵提升至污泥浓缩池浓缩，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泵提升至污泥脱水间脱水，脱水后的污泥可直接外运。

浓缩池的上清液及脱水间的滤液返回至澄清池继续处理。

1.4.3本设计的工艺流程图：

工艺流程图

2预处理过程设计

2.1格栅的设计

2.1.1格栅的一般说明：

格栅是一种简单的过滤设备，由一组或多组平行的金属条制成的框架，斜置于废水流经的渠道中。

格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前，或设在泵站前，用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。

按栅条间隙，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（3-10mm）三种，按清渣方式可分为人工清渣格栅和机械清渣格栅两种。

2.1.2设计参数：

过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；

格栅倾角一般采用45°-75°；

通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m；

栅前渠道内水流速度一般为0.4-0.9m/s；

格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和商品冲洗设施；

工作台两侧过道宽不小于0.7m。

工作台正面过道宽度：

人工清渣，不小于1.2m；

机械清渣，不小于1.5m。

参数选择：

⑴中格栅

栅条间隙b=0.015m栅条间隙数n=10个栅条宽度S=0.01m

栅槽宽B=0.35m栅前水深h=0.3m格栅安装角

栅后槽总高度H=0.645m栅槽总长度L=1.95m

2.1.3设计计算

2.1.2.1中格栅

采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用，格栅安装倾角为60°。

栅前流速v1=0.6m/s，过栅流速v2=0.7m/s

设栅前水深h=0.3m，栅前部分长度0.5m,格栅倾角α=

，单位栅渣量

（1）栅条间隙数n

n=Q（sina）^0.5/（bh·v2）

式中：

n————栅条间隙数，个；

Qmax————最大设计流量，m3/s；

a————格栅倾角度；

b————栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm；中格栅b取15mm。

h————栅前水深，m

v————过栅流速，m/s。

将数值代入上式：

n=0.02894（sin60）^0.5/0.015×0.6×0.3=10（个）

（2）栅槽宽度B

B=S（n-1）+bn

式中：

B————栅槽宽度，m；

S————栅条宽度，m,取0.01m；

n————栅条间隙数，个；

b————栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm。

将数值代入上式：

B=S（n-1）+bn＝0.01×（10-1）+0.015×10=0.24m

（3）过栅水头损失h1

式中：

h1————过栅水头损失，m；

h0————计算水头损失，m；

g————重力加速度，9.81m/s2；

k————系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；

ξ————阻力系数，与栅条断面形状有关

当为矩形断面（锐边矩形）时，ξ

=0.96

h1=kh0=k

=3×0.96×0.6^2×sin60°/（2×9.81）=0.045m

（4）栅后槽总高度H：

设栅前渠道超高h2=0.3m，

H=h+h1+h2=0.3+0.045+0.3=0.645

（5）进水渠道渐宽部分的长度L1=B-B1/2tana°

B1————进水渠道宽，0.30m，

a————渐宽部分展开角，20°，

则进水渠道渐宽部分长度：

L1=0.24-0.20/2tan20°=0.055m

栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：

L2=L1/2=0.027m

格栅总长度:

L=L1+L2+0.5+1.0+h1/tan60°=1.6m

（6）每日栅渣量W:

W=QW1×86400/Kz×1000=0.02894×0.05×86400/1.86×1000=0.07m3/d﹤0.2m3/d

易采用机械清渣。

式中：

W————每日栅渣量，m3/d；

W1————栅渣量，（m3/103m3污水）取0.1～0.01；粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值

（7）提升泵房，污水经提升后进入平流式沉淀池。

泵房设计计算

设计参数选定

设计流量：

Qmax=2500m3/d，泵房工程结构按远期流量设计,考虑选取4台潜水排污泵（