制药废水MBR设计说明.docx
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制药废水MBR设计说明
阿胶制药有限公司
废水治理工程
设
计
方
案
建设单位：
阿胶制药有限公司
设计单位：
二〇一四年六月
目录
1概述2
2编制依据2
3设计范围2
4设计依据2
5污水处理工艺确定3
5.1污水水质水量3
5.2工艺技术路线选择4
5.3预处理工艺介绍4
5.4主体工艺——MBR工艺简述4
5.4.1膜生物反应器（MBR）的工作原理及特点4
5.4.2本项目生化——MBR工艺的工作原理及特点5
5.4.3MBR与传统生化在废水处理中的实际应用情况对比7
5.5各工艺去除率分析表8
6工艺设计9
6.1预处理工艺9
6.2生化+MBR工艺10
6.3污泥处理系统11
6.4气体供应系统11
6.5加药系统12
6.6生活污水处理12
7构筑物及设备材料一览表13
8技术经济分析（供参考）14
8.1基本数据14
8.2经济技术分析表14
9.工程投资概算16
1概述
阿胶制药有限公司位于湖南省株洲市攸县。
在生产过程用到的原料有：
驴皮、龟甲、鹿角，前处理车间生产工艺为：
挑选——浸泡——切块——洗皮清洗——漂洗——掸水——提取车间。
在此过程中会产生一定量的废水。
为保护环境，根据相关的环保法律法规，车间产生的废水需要经过有效处理后再外排。
受业主方委托，本公司公司提供废水处理设计方案。
2编制依据
1、遵循国家对环境保护、污水治理的相关政策、法规、标准和规范，严格保证设计质量；
2、严格执行国家有关环境保护的各项规定,确保排放水的各项出水指标达到国家和地方规定的排放标准；
3、采用目前国内成熟、实用的处理工艺,稳定可靠地达到治理目标和回用的要求；
4、工艺技术条件控制实现自动化,保证工艺的稳定性，减轻工人劳动强度；
5、技术路线简单明了、操作管理方便、工艺流程抗冲击能力强；
6、在上述前提下，做到投资少、运行费用低。
3设计范围
本方案设计范围为：
废水处理站从废水调节池到达标排放口的整套工程的设计,包括工艺、土建、电气、自动控制及工程预算。
本工程需要的自来水和动力电源由业主提供。
自来水源由业主引到废水处理站范围，并负责将电源线接到主电源柜中。
4设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》；
（2）《中华人民共和国水污染防治法》；
（3）《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978-1996）；
（4）《中药类制药工业水污染物排放标准》（新建）；
（5）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；
（6）《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）；
（7）《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）；
（8）《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）；
5污水处理工艺确定
5.1污水水质水量
根据环评提供的水量数据，每天产生的废水量为220m3。
废水处理站为24小时运行，每小时处理量为10m3。
废水的水质如下：
表5-1废水水质表
序号
项目
单位
指标
1
PH
--
6-11
2
CODcr
mg/l
2000
3
BOD5
mg/l
600
4
SS
mg/l
900
5
氨氮
mg/l
50
6
动植物油
mg/l
30
经过处理后的废水排放水质须符合《中药类制药工业水污染排放标准》（新建）标准，具体如下：
表5-2达标排放水水质
序号
项目
单位
指标
1
PH
--
6-9
2
CODcr
mg/l
100
3
BOD5
mg/l
20
4
SS
mg/l
50
5
氨氮
mg/l
8
6
动植物油
mg/l
5
5.2工艺技术路线选择
从表中数据可以看出，废水中的主要污染成分为COD和氨氮，并且BOD/COD的值在0.3左右，可以用生物处理法进行处理。
根据出水水质的要求，以及相关的工程案例，本废水处理站采用预处理+一级生化+MBR（膜生物反应器）处理工艺。
具体的废水处理流程如下：
废水――隔渣调节池――混凝反应池――混凝沉淀池――水解池――一级好氧池――一级沉淀池――MBR（二级好氧池+膜区）――排放。
5.3预处理工艺介绍
预处理工艺包括废水隔渣、废水的均量均质和混凝反应沉淀。
废水中含有大量的悬浮物及生产过程带出来的杂质，先通过隔渣井隔除。
在格栅井中设置两道格栅，分别可以拦截不同大小的杂物。
经过隔渣之后的废水进入调节池储存，并通过空气的搅拌、起到均衡水质的作用。
调节池配置两台提升泵，在固定的流量情况下，通过水位控制水泵的运行，将调节池中的废水提升到下一个处理工艺。
混凝反应沉淀工艺为废水进入生化处理前的一道预处理工序，将废水中的SS通过沉淀的作用大部分去除，同时降低废水中的COD值、降低后继生化工艺的负荷。
混凝反应池中加入酸、混凝剂和聚丙烯酰胺，通过PH控制仪控制废水的PH值。
5.4主体工艺——MBR工艺简述
5.4.1膜生物反应器（MBR）的工作原理及特点
污水的生化处理技术目前是被普遍采用、比较经济的处理方法，但传统生化处理工艺由于其工艺机理上的限制，普遍存在COD、氨氮和石油去除效果差，耐冲击负荷能力弱等缺点。
近年来，将膜分离技术与传统的生物处理技术相结合的污水处理技术——膜生物反应器（MembraneBioReactor，MBR）技术得到了长足的发展。
它在解决了膜寿命、膜污染控制、膜通量维持等关键技术的基础上，充分利用膜的选择透过性和生物处理的多样性和彻底性，进行有效的污水净化处理，被逐步应用于市政、炼油、化工、医药、纺织印染等行业的污水处理与回用领域。
下图为膜生物反应器（MBR）的工艺原理示意图：
膜生物反应器（MBR）技术以超、微滤膜分离过程取代传统活性污泥处理过程中的泥水重力沉降分离过程进行固液分离，由于采用膜分离，因此可以保持很高的生物相浓度和非常优异的出水效果。
可有效去除水中的有机物与氨氮等污染物质，具有许多其他生物处理技术无法比拟的明显优势，主要具有以下特点：
●能够高效地进行固液分离，分离效果远好于传统的沉淀池，出水水质良好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用，实现了污水资源化。
●膜的高效截留作用，使微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。
●反应器内微生物浓度高、耐冲击负荷。
●有利于增殖生长缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。
通过运行方式的改变可具有脱氮和除磷功能。
●泥龄长。
膜分离使污水中的大分子难降解成分在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。
反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，剩余污泥排放量少。
●自动化程度高，运行管理简便；
●占地面积小，工艺设备集中。
模块化，易于扩建。
5.4.2本项目生化——MBR工艺的工作原理及特点
针对本项目排放废水COD浓度高、氨氮浓度高的特点，本项目采用多段生化MBR技术处理工艺。
该工艺可适应各种复杂的来水水质，同时根据处理程度要求可灵活的将多种生化工艺结合，保证各项污染物质的有效去除。
其具体工艺组合过程如下：
来水→水解酸化→一级好氧→中间沉淀→二级好氧→膜分离→出水
多段生化MBR工艺
各段特点如下：
1）水解酸化
●可将污水中的难降解长链或环状有机物分解成易降解短链或直链有机物，改善污水的可生化性，提高后续好氧处理的效率。
●根据处理水质及处理程度的不同，与相应的好氧工艺结合进行硝化-反硝化作用，可以提高COD、总氮及氨氮的去除效果。
2）好氧一段
●高负荷活性污泥工艺，控制活性污泥处于对数生长期，保持较高的生物活性，提高生化处理效率。
●培养驯化专性细菌，可提前有效的去除水中的有毒有害物质，保证好氧二段的处理效果。
●维持适当的污泥浓度，有效面对来水水质的变化。
当来水水质发生重大变化时，可有效保护二段好氧生化免受冲击，保证最终处理效果。
3）好氧二段
●通过高污泥浓度、低污泥负荷运行的方式，可以有效地提高污水的生物去除效率，降解水中的氨氮，改善出水水质。
●作为好氧一段生物菌种储备，可在一段好氧受冲击的情况下，为其接种污泥，使其尽快恢复，达到提高整个系统抗冲击负荷能力的目的。
●采用膜分离的方式，根据处理水质的不同，能灵活地控制污泥浓度，改变污泥负荷，保证污泥活性，使生化装置始终处于较高效率下运行。
●由于硝化菌得到绝大部分的截留，好氧二段中硝化功能得到大大的加强，对氨氮去除有非常良好的作用。
4）膜分离区
●采用独立的膜区设计，可以直接得到高质量的产水，出水清澈透明，细菌、悬浮物和浊度等指标接近于零。
●采用聚偏氟乙烯（PVDF）进口膜材料，具有通量大、机械强度高、抗氧化性强、化学稳定性好，耐有机污染等特点。
5.4.3MBR与传统生化在废水处理中的实际应用情况对比
表5.4MP-MBR技术与传统生化处理技术的对比
膜生物反应器技术
传统生化处理技术
主要工艺过程
生化处理+膜分离
生化处理+沉淀
污泥浓度
8000mg/l
可根据生化处理需要进行调整，确保高浓度、高活性；可有效抑制丝状菌生长，控制污泥膨胀和生物泡沫。
3000mg/l
受沉淀池表面负荷影响，污泥浓度不能过高。
经常受到丝状菌繁殖、污泥上浮和生物泡沫的影响。
生物种群
由于采用膜分离，因此几乎所有微生物都被截留在反应器内，生物种群非常丰富，因此生化处理效率很高。
由于采用重力沉淀分离，因此一些弱势微生物或世代周期较长的微生物很难在存留，而这些微生物常常是高效生化处理所必须的。
生化处理效果
生物相启动快，生物降解彻底，处理效率高，可达95%以上，出水水质好。
BOD小于5mg/l。
COD可小于60mg/l。
存在生物流失，处理效率一般在85%左右，出水BOD小于20mg/l。
COD可小于150mg/l。
要达到更好的效果，必须增加深度处理设施，而深度处理设施失效较快。
抗冲击负荷能力
由于具有较高的污泥浓度和丰富的生物种群，且活性高，因此抗冲击能力高。
抗冲击负荷能力一般，很容易受外界条件变化的影响。
占地面积
运行费用
处理设施紧凑，占地面积小；运行费用低。
处理设施多，占地面积大，运行费用较高。
自控程度
运行管理
自动化控制程度高，可最大限度地减少人为因素的影响。
由于处理构筑多，实现高度的自动化控制很难，操作效果，受人员素质影响较大。
5.5各工艺去除率分析表
处理工艺段
项目
进水水质mg/L
出水水质mg/L
去除率
调节池
COD
2000
2000
0%
BOD
600
600
0%
SS
900
720
20%
氨氮
50
50
0%
动植物油
30
30
0%
混凝反应沉淀池
COD
2000
1000
50%
BOD
600
360
40%
SS
720
72
90%
氨氮
50
45
10%
动植物油
30
24
20%
水解、一级氧化及沉淀池
COD
1000
400
60%
BOD
360
108
70%
SS
--
--
--
氨氮
45
27
40%
动植物油
24
12
50%
MBR段
COD
400
≤60
85%
BOD
108
≤10.8
90%
SS
--
≤5
--
氨氮
27
≤7
75%
动植物油
12
≤4
67%
整个系统
COD
2000
≤60
97%
BOD
600
≤10.8
92%
SS
900
≤5
99.5%
氨氮
50
≤7
86%
动植物油
30
≤4
87%
6工艺设计
6.1预处理工艺
〖1〗格栅井
规格:
2.0m×0.6m×0.8m
结构:
砖混
附属设备：
格栅2两道
〖2〗调节池
设计水量：
600m3/d（25m3/h）
规格（内部尺寸）:
6.75m×5m×3.5m
停留时间:
10h
有效容积：
100m3
结构:
钢筋混凝土
附属设备：
提升泵两台（Q=12m3/h，H=10m，N=1.1Kw）
〖3〗混凝反应池（三格）
规格:
4.0m×1.0m×4.5m
总水力停留时间：
1.4h
有效容积：
14m3
结构:
钢筋混凝土
附属设备：
空气搅拌器三套
PH控制仪一套
〖4〗混凝沉淀池
规格:
4m×4m×4.5m
水力表面负荷：
0.65m3/m2.h
结构:
钢筋混凝土
6.2生化+MBR工艺
〖1〗水解池
规格:
7.5m×4m×4.5m
结构:
钢筋混凝土
有效容积：
120m3
停留时间：
12h
附属设备：
潜水搅拌机一台（N=0.75Kw）
〖2〗一级好氧池
规格（内部尺寸）:
5m×4m×4.5m
结构:
钢筋混凝土
有效容积：
80m3
停留时间:
8h
污泥负荷：
0.50kgCOD/kgMLSS.d
附属设备：
微孔曝气器80套（φ210mm）
〖3〗一级沉淀池
规格（内部尺寸）:
4m×3.25m×4.5m
结构:
钢筋混凝土
表面负荷：
1m3/m2.h
附属设备：
中心导流装置一套
污泥回流泵一台（Q=30m3/h，H=10m，N=2.2Kw）
〖4〗二级好氧池
规格（内部尺寸）:
10.5m×4.25m×4.5m
结构:
钢筋混凝土
有效容积：
178.5m3
停留时间:
17.8h
污泥浓度：
6000mg/L
污泥负荷：
0.07KgCOD/KgMLSS.d
附属设备：
微孔曝气器150套（φ210mm）
循环泵一台（Q=40m3/h，H=10m，N=3.0Kw）
〖5〗膜分离区
膜分离区为膜组件安置处，在此进行混合液与水的分离。
规格（内部尺寸）:
2m×2m×4.5m（两座）
结构:
钢筋混凝土
有效容积：
35m3
停留时间:
1.4h
附属设备：
膜组件两组（通量共10m3/h，中空纤维膜）
抽吸泵两台（Q=12m3/h，H=18m，N=1.5Kw）
污泥泵一台（Q=10m3/h，H=15m，N=1.1Kw）
6.3污泥处理系统
废水处理产生的污泥来自混凝沉淀池、一级沉淀池和膜区的剩余污泥。
污泥排到污泥储池，通过隔膜泵压送到板框压滤机进行脱水处理。
污泥在板框压滤机压缩完毕，再通入压缩气体挤压板框内的污泥，进一步降低泥饼的含水率。
〖1〗污泥储池
规格:
2.3m×1.5m×3.5m
结构:
钢筋混凝土
有效体积：
11m3
附属设备：
气动隔膜泵两台（QBY-40）
板框压滤机一台（压滤面积25m2）
6.4气体供应系统
气体的供应主要有两方面，一是给生化池提供氧气和膜组吹扫，另一种是给隔膜泵、气动阀门等提供压缩空气。
〖1〗罗茨鼓风机两台
参数：
Q=5.5m3/min，H=5.0m，N=11Kw
〖2〗空压机
参数：
Q=0.55m3/min，P=0.80MPa，N=3.7Kw
6.5加药系统
加药系统包括混凝反应药剂和膜清洗药剂的投加。
混凝反应使用到的药剂有混凝剂、氯丙烯酰胺和酸；膜清洗所用到的药剂有聚合次氯酸钠、氢氧化钠和柠檬酸。
〖1〗药罐
数量：
6个
参数：
V=0.5m3
〖2〗加药泵
数量：
9台
参数：
Q=100L/H，H=10m，N=0.25Kw
6.6生活污水处理
〖1〗集水池
规格（内部尺寸）:
2.3m×1.5m×3.5m
结构:
钢筋混凝土
附属设备：
提升泵两台（Q=3m3/h，H=12m，N=0.25Kw）
7构筑物及设备材料一览表
表7-1构筑物一览表
序号
项目
内部尺寸
数量
备注
1
隔渣井
2.0m×0.6m×0.8m
1座
砖混
2
调节池
6.75m×5.0m×3.5m
1座
钢混
3
混凝反应池
4.0m×1.0m×4.5m
1座
钢混
4
一级沉淀池
4.0m×4.0m×4.5m
1座
钢混
5
水解酸化池
7.5m×4.0m×4.5m
1座
钢混
6
一级好氧池
5.0m×4.0m×4.5m
1座
钢混
7
一级沉淀池
4.0m×3.2m×4.5m
1座
钢混
8
二级好氧池
10.5m×4.2m×4.5m
1座
钢混
9
膜分离区
2.0m×2.0m×4.5m
2座
钢混
10
污泥储池
1.5m×2.3m×3.5m
1座
钢混
11
污水集水池
1.5m×2.3m×3.5m
1座
钢混
12
设备基础、楼梯走道、地面
---
1项
表7-2设备材料一览表
序号
产品名称
规格型号
数量
备注
1
隔渣井
1.1
格栅1
栅距10mm
1个
1.2
格栅2
栅距5mm
1个
2
调节池
2.1
提升泵
Q=12m3/h，H=10m，N=1.1Kw
2台
3.
混凝反应池
3.1
空气搅拌器
PVC穿孔管
3套
3.2
PH控制仪
测量范围：
0-14
1台
4
一级沉淀池
5
水解池
5.1
搅拌器
N=0.75Kw
1台
6
一级好氧池
6.1
曝气器
D=210mm
80套
7
中间沉淀池
7.1
导流管
不锈钢
1套
7.2
污泥回流泵
Q=30m3/hr，H=10m，N=2.2Kw
1台
8
二级好氧池
8.1
曝气器
D=210mm
150套
8.2
循环泵
Q=40m3/hr，H=10m，N=3.0Kw
1台
9
膜分离区
9.1
膜组件
Q=5m3/hr，膜材质：
PVDF
膜架材质：
304不锈钢
2套
9.2
抽吸泵
Q=12m3/hr，H=18m，N=1.5Kw
2台
9.3
污泥泵
Q=10m3/hr，H=15m，N=1.1Kw
1台
10
污泥处理系统
10.1
隔膜泵
QBY-40，气动隔膜
2台
10.2
板框压滤机
25m2
1台
11
气体供应系统
11.1
空压机
Q=0.55m3/min，P=0.8MPa，N=3.7Kw
1台
11.2
罗茨鼓风机
Q=5.5m3/min，H=5m，N=11Kw
2台
12
加药系统
12.1
药槽
容积：
500L；材质：
PE
6个
12.2
加药泵
9台
13
生活污水处理系统
13.1
提升泵
Q=3m3/hr，H=12m，N=0.25Kw
2台
14
其他辅助系统
14.1
电气控制柜
1套
14.2
自控柜
含电磁流量计、压力控制表等
1个
14.3
电缆、桥架、线管等
1批
14.4
管路系统
1套
14.5
阀门配件
1批
14.6
栏杆扶手、五金附件
1批
8技术经济分析（供参考）
8.1基本数据
经济分析的计算方法如下：
1）自来水价格：
2元/吨水；
2）电：
0.9元/度；
3）人工工资3000元/人.月；
4）运行时间按照350天/年计算。
8.2经济技术分析表
1）、各药剂的费用
药剂费用根据水质的实际情况不同而有所不同，大概费用为1.8元/吨水。
2）、电耗费用
表8-1主要设备用电及费用一览表
序号
设备名称
安装数量
使用数量
单机
负荷
安装负荷
使用
负荷
运行
时间
电耗kw.h
1
调节池废水提升泵
2
1
1.1
2.2
1.1
20
22
2
水解池搅拌机
1
1
0.75
0.75
0.75
24
18
3
一级沉淀池回流泵
1
1
2.2
2.2
2.2
24
52.8
4
二级好氧池循环泵
1
1
3.0
3.0
3.0
24
72
5
膜池抽吸泵
2
1
1.5
3.0
1.5
24
36
6
膜区污泥泵
1
1
1.1
1.1
1.1
0.2
0.22
7
板框压滤机
1
1
1.5
1.5
1.5
0.2
0.3
8
罗茨鼓风机
2
1
11
22
11
24
264
9
空压机
1
1
3.7
3.7
3.7
4
14.8
10
加药泵
9
3
0.25
22.5
0.75
20
15
合计：
495.12Kw.h
取电机实际运行功率折减因数为0.80，实际每天用电为396kw.h。
电费为396×0.9=356元，折合每吨水处理费用为：
1.6元/吨水。
3）、操作人员费用
操作人员编制3人，每个月的人工费用为：
3000×3=9000元，折合每吨水处理费用为：
1.36元/吨水。
4）、直接运行总费用为4.76元/吨水
说明：
以上计算不含工程的折旧费用。
9.工程投资概算
序号
项目内容
说明
投资费用（元）
备注
1
土建工程投资
详见附件
587800
不含特殊地基处理费用
2
设备材料投资
详见附件
498950
3
小计
A=（1+2）项
1086750
4
设计费
B=A×2%
21735
5
安装费用
C=2项×8%
74843
6
管理、调试费
D=A×2%
21735
7
总工程投资费用
A+B+C+D
1205063
大写：
人民币壹佰贰拾万零伍仟零陆拾叁元整。
以上预算不含税收及检测验收等相关费用。
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