生物制药厂废水处理方案毕业设计.docx

1、生物制药厂废水处理方案毕业设计1000m/d生物制药厂废水处理方案引 言水是人类的生命之源，它孕育和滋养了地球上的一切生物。与我们人类密切相关的是淡水。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53%。因此，保护和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。在我国，淡水资源人均不超过2545立方米，不到世界人均的1/4，因此我们更应该保护和珍惜水资源。20世纪以来，医药工业的迅速发展，给人类文明带来了飞跃。与此同时，在其生产过程中所排放出来的废水对环境的污染也日益加剧，给人类健康带来了严重的威胁。据文献报道，医药废水成分复杂、浓度和盐分高、色度和毒性大，往往含有种类繁多的有机污染物质，这些物质中有不

2、少属于难生化降解的物质，可在相当长的时间内存留于环境中。采用传统的处理工艺很难达标排放。对于这些种类繁多、成分复杂的有机废水的处理，仍然是目前国内外水处理的难点和热点。结合某生物制药厂污水特点，通过调查收集资料和查阅文献，以SBR法处理该制药厂所排放的污水，处理后可以达标排放，有利于当地水环境的良性循环。 第一章 概 论1.1设计任务及依据1.1.1设计任务本设计方案的编制范围是某生物制药厂废水处理工艺，处理能力为1000 ,内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算、经济技术分析。完成绘制处理工艺流程组图、各构筑物设计计算图、处理工艺组合平面布置及高程布置图。1

3、.1.2设计依据（1）中华人民共和国环境保护法和水污染防治法 （2）污水综合排放标准GB89781996 （3）给水排水工程结构设计规范（GBJ69-84）（4）毕业设计任务书 （5）毕业设计大纲 1.2 设计要求1.2.1设计原则（1） 必须确保污水厂处理后达到排放要求。 （2） 污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。 （3） 污水处理厂设计必须符合经济的要求。（4） 污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。

4、 （5） 污水厂设计必须注意近远期的结合，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。 （6） 污水厂设计必须考虑安全运行的条件。（7） 污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环 境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.2.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则 在确保污水处理效果同时，还应合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。同时应当合理设计、合理布局，作到技术可行、运行可靠、经济合理。第二章 水质分析2.1水质组成生物制药废水可分为冲洗废水、提取废水和其他废水。其中冲洗废水和提取废水含有未被利用的有机组分及染菌体，也含有一定的酸碱有机溶剂，需要处理后排放，而其他废

5、水主要为冷却水排放，一般污染物浓度不大，可以回用。2.1.1进水水质某制药厂用生物法生产庆大霉素及土霉素，进水水量及水质情况情况： 表2-1 进水及水质废水种类水量（m3/d）COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)庆大霉素+土霉素10002000110084002.1.2 出水水质污水处理厂污水水质排放标准执行城镇污水处理厂污染物排放国家三级标准，具体水质如表2-2所示。 表2-2 处理要求废水种类水量（m3/d）COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)庆大霉素+土霉素100012030302.2废水种类其中含有庆大霉素及土霉素抗生素，属于抗生素类废水。2.2.1抗生

6、素废水的水质特征 (1)COD浓度高，是抗生素废水污染物的主要来源。(2)废水中SS浓度较高。其中主要为发酵的残余培养基质和发酵产生的微生物丝菌体。对厌氧UASB工艺处理极为不利。(3)存在难生物降解物质和有抑菌作用的抗生素等毒性物质。对于有毒性作用的 抑制物质，厌氧生物处理比好氧处理具有一定的优势。(4)硫酸盐浓度高。一般认为，好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有影响。(5)水质成分复杂。中间代谢产物和提取分离中残留的高浓度酸、碱、有机溶剂等化工原料含量高。该类成分易引起PH值波动大、色度高和气味重等不利因素，影响厌氧反应器中甲烷菌正常的活性。(6)水量较小但间歇排放，冲击负荷较高，由于抗生

7、素分批发酵生产，废水间歇排放，所以其废水成分和水力负荷随时间有很大的变化，这种冲击给生物处理带来极大的困难。2.2.2抗生素废水的可生化降解性废水的可生化降解能力取决于BOD/COD的比值，BOD是指在好氧条件下，微生物分解有机物质所需要消耗的溶解氧量，而COD是指在酸性条件下，用强氧化剂氧化水样中有机物和无机还原性物质所消耗的氧化剂的量，以氧的毫克每升表示。由于BOD采用微生物来降解有机物，而降解率仅为14.478.6%，而COD采用的是强氧化剂，对大多数的有机物可以氧化到8595%，因此以重铬酸钾作为强氧化剂来测定COD时，BOD/COD的比值小于1。根据资料介绍，当废水BOD/COD0.

8、3时，说明废水中有机物可生化降解。但一般说来抗生素废水的BOD/COD大于0.3，因此抗生素废水可生化性比较好。第三章 方案选择3.1 选择方案原则在工艺选择和设计时应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、沉砂池、气浮池，主要去除废水沉淀物，中和废水PH值，调节水质、水量。生化处理拟采用SBR工艺系统。处理规模和原污水水质水量变化规律。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

9、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。污泥处理也是关键。由于污泥量很大，本方案采用高品质带式压滤机，提高污泥处理自动化程度，同时也避免采用板框牙滤机所带来的人力多、环境差、处理能力低等缺陷。3 .2 工艺比较分析近年来，废水处理工艺主要有：活性污泥法、SBR法及氧化沟法。下面就这几种工艺加以比较。3.2.1活性污泥法传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，是早期开始使用并一直沿用至今的运行方式。它是当前国内外大型污水处理厂普遍采用的方法。工艺流程简图见图3-1。活性污泥法自20世纪

10、初发明以来，得到飞速的发展。除普通活性污泥法以外，近年来国内外应用较多的还有SBR法及氧化沟法。传统活性污泥法的特点是 ：（1）曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。（2）对悬浮物和BOD 的去除率较高。（3）运行较稳定。（4）推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。 传统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。氧化沟是一种活

11、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。工艺流程见图3-2。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

12、大；（3） 污水停留时间长，泥龄长，电耗相对较高。3.2.3 SBR法序批式活性污泥法（SBR）是从充排式反应器发展而来的，其工作过程是：一个周期内把污水加入反应器中，并在反应器充满水后开始曝气，污水中的有机物通过生物降解达到排放要求后停止曝气，沉淀一定时间将上清液排出，如此反复循环3。SBR法是近年来在国内外被引起广泛应用重视和日趋增多的一种污水生物处理技术。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

13、磷的功能。SBR法有以下优点。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。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。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。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。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。处理流程短，控制灵活，可根据进水

14、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。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4。3.2.4三种工艺的经济比较美国EPA在对SBR技术评估的基础上，比

15、较分析了传统活性污泥法、SBR工艺、氧化沟工艺的基建投资和运行费用，见表3-1（以相对值表示）。比较结果说明在一定的流量范围内，当污水处理厂的规模增加时，单位造价降低。表3-1 基建投资和运行费用污水处理流程基建投资/元运行费用/元3785m /d 18925m /d3785m /d18975m /d传统活性法SBR氧化沟1007883100758110083831009393以上两种规模的SBR污水处理厂的基建投资分别为传统活性污泥法的基建投资的78%和75%。而SBR工艺投资与氧化沟是相当的，略低于氧化沟，其两者的运行费用是一样的。当污水处理厂的规模较小时，与传统的活性污泥法工艺相比，SB

16、R的运行费用也较省。如处理规模分别为3785 m /d和18925 m /d，其年度运行费用约为传统活性污泥法污水厂的83%和93%，可见SBR在中、小规模的处理厂是有优越性的，所以本设计采用SBR工艺。第四章 设计计算4.1原始设计参数原水水量 Q=1000 =41.67m /h （4-1）取流量总变化系数为 Kz=2.0设计流量 Qmax=Kz.Q=2.00.01157=0.023m/s （4-2）4.2 格栅4.2.1 设计说明格栅（见图4-1）一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用 ，截去废水中较大的悬浮物和漂浮物。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格

17、栅（50100mm），中格栅（1040mm），细格栅（310mm）三种。本设计采用中格栅，栅条间隙取20mm。4.2.2 中格栅计算（1）栅条的间隙数设栅前水深h=0.3m，栅前水深与栅前流速v1之间关系v1=Qmax/Bh（B为渠道宽度），过栅流速v=0.5m/s，栅条间隙宽度b=0.010m，格栅倾角=60。n=Qmax(sin)0.5/bhv=0.023(sin60)0.5/(0.0100.30.5)=14.315个 （4-3）（2）栅槽宽度设栅条宽度S=0.01B=S（n1bn=0.01(151)0.0115=0.29m （4-4）（3）进水渠道渐宽部分的长度设进水宽度B1=0.20m

18、，其渐宽部分展开角度1=20，进水渠道内的流速为0.45 m/s。l1=(BB1)/2tg1=(0.290.20)/2tg20=0.12m （4-5）（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2=l1/2=0.12/2=0.06m（5）通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面h1=(s/b) sinkv2/2g=2.42(0.01/0.010) sin6030.5 2/19.6=0.033m （4-6） k=3（6）栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m，则有H=hh1h2=0.30.0330.3=0.633m （4-7）（7）栅槽的总长度L=l1l20.51.0（h+h ）/tg=0.1

19、80.51.0(0.30.3)/tg60=2.03m （4-8）（8）每日栅渣量在格栅间隙10mm时，设栅渣量为每1000m 污水0.23m3，有W=86400Q W1/1000K =86400 0.0230.23/10002.0=0.23 m3/d0.2 m3/d （4-9）采用机械清渣。4.2.3格栅选型选HG-800型回转式格栅除污机，电动机功率0.55kw，栅条间距为10-50 mm。隔单栅倾斜角度为：60 -70 。该格栅结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、维护 方便，可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时间和停车时间等运行周期可自动调节，具有紧急停车和过载保护装置 。4.3集水

20、井和污水提升泵房4.3.1设计说明本设计采用自灌式污水提升泵站，与集水井合建，集水池容积不应小于最大一台水泵5min的出水量，如水泵机组为自动控制时，每小时启动水泵不得超过6次。考虑用3台水泵（2用1备），每台水泵的容量为174/2=87 L。集水井容积采用相当于一台水泵6min的容量，则W=87606/1000=31.32 m3，有效水深取2m，则集水池面积为F=31.32/2=15.66 m2。采用SBR工艺，污水处理系统比较简单，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入曝气沉砂池，然后自流到SBR池。曝气沉砂池、SBR池的相对于地面的高度分别为5m、5.5m。4.3.2

21、设计选型污水提升前水位为-2.00m，污水总提升流程7.5m，采用IF型离心耐蚀泵，设计提升高度为H=8m，设计流量Qmax=41.67m3/h。 采用65-50-160型离心耐蚀泵1台。该泵流量为12.5m3/h，扬程8m，转速1450 r/min，轴功率0.56kw，电动机型号Y802-4，功率0.75kw，效率=60% 。4.3.3提升泵房泵房内设有维修间，机电室，操作室。泵，电机等在室内安装，电控柜、显示器在操作室内安装。提升泵房占地面积为12m6m，工作间占地面积8m3m。起重机选LSX型手动单梁悬挂起重机，起重量0.5t，起升高度2.5m12m，跨度6m。4.4 细格栅4.4.1

22、设计说明在沉砂池前设置细格栅主要作用是减少浮渣，避免污水中含大量杂物堵塞管道，为污水处理厂提供良好的运行条件 。计算过程与中格栅相同。设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙b=0.003m，栅渣量为0.3m3/1000m3污水。4.4.2 计算结果（1）栅条的间隙数：n20个（2）栅槽宽度：B=S（n1）bn=0.01(201)0.00320=0.25m（3）进水渠道渐宽部分长度：进水宽度取B =0.15m，L =(0.250.15)/2tg20=0.14m（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度l2=l1/2=0.14/2=0.07m（5）通过格栅的水头损失：h1=0.1

23、4 m（6）栅后槽总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m，H=hh1h2=0.40.140.3=0.84 m（7）栅槽总长度：L=0.140.070.51.0(0.40.3)/tg60=2.11m（8）每日栅渣量：W=864000.0230.3/（1 0002）=0.29m3/d0.2m3/d（9）采用机械除渣。4.4.3 格栅选型选HG-800型回转式格栅除污机，电动机功率0.55kw，栅条间距为10-50mm。隔单栅倾斜角度为：60 70 。该格栅结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、维护方便，可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时间和停车时间等运行周期可自动调节，具有紧急停车和过载保护装

24、置 。4.5 调节池4.5.1设计说明废水其水质水量都会随时变化，且波动较大。废水水质水量的变化对废水处理设备的功能发挥是不利的。为解决这一问题，设置了调节池，以调节水质和水量。4.5.2 设计计算（1）池子的实际容积：设废水在池内的停留时间T=4h根据流量Q=1000m3/d T=4h则池内的废水量为Q1=Q/24T=1000/244=166.7m3/h （4-10）得出调节池的有效容积为167m3设计用调节池的实际容积为V=1.4V =1.4167=233.8m3 （4-11）取V =235m3（2）池子的长宽取池子的有效水深为h1=1.5m，纵向隔板间距为1m则调节池的平面面积S=V/

25、h1=235/1.5 157m2 （4-12）取宽为11m，则长L=S/B=324/16=14.3m （4-13）纵向隔板间距为1m，所以隔板数为13个取调节池的超高h=0.3 m4.5.3 设备为适应水质的变化，设置沉渣斗。沉渣斗倾角为45。4.6 曝气沉沙池4.6.1 设计说明沉砂池功能是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，主要包括无机性的砂粒、砾石和少量较重的有机物质。沉砂池按流态分为：平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、涡流式沉砂池等。由于曝气沉砂池曝气的作用附着在砂粒上的有机污染物和污水中的油脂类物质会被去除，这也是选择曝气沉砂池的目的。污水经污水泵提升后进入曝气沉砂池，共

26、两座，一用一备。沉砂池池底采用多斗集砂，沉砂由砂泵自斗底抽送到砂水分离器，砂水分离器通入压缩空气洗砂，污水回至提升泵前，净砂直接卸入汽车外运。设计流量为Qmax=0.023 m3/s，水力停留时间t=3.0min，水平流速取v=0.06m/s，有效水深h2=2m.4.6.2沉砂池计算池子总有效容积：V=Qmaxt60=0.023360=4.14m3 （4-14）水流断面积：A=Qmax/v1=0.023/0.06=0.38m2 （4-15）（1）池总宽度：B=A/h2=0.38/2=0.19 m，取B:h2=1.5，则B为3m。 （4-16）（2）每个池子宽度：设两座沉砂池n=2格，b=3/2

27、=1.5m。 （4-17）（3）池长：L=v/A=4.14/0.38=10.9m （4-18）（4）每小时所需空气量：设每m3污水所需空气量d=0.2 m3/m3污水，空气密度1.293 kg/m3，其中氧气占的质量含量为23.3%，则有q=dQmax3600=0.20.0233 600=16.56 m3/h （4-19）需要的空气量：16.561.2930.233=4.99kgO2/h（5）沉砂室设计计算：设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为 Vo=(aa1)h3L/2，沉砂室坡向沉砂斗的坡度为I=0.10.5，沉砂斗侧壁与水平面的夹角55，a1=0.5m，h3=0.4m，=55

28、，则砂斗上口宽a=2h3/tg55=20.4/tg55=1.06。VO=(1.06+0.5)0.410.8/2=3.37m3 （4-20） 超高h1取0.3m，则h3=(ba1)tg55/2=(1.50.5)tg55/2=0.71m （4-21）H=h1h2h3=0.320.71=3.01m，取3.0m （4-22）4.6.3曝气设备选SBQ-I型水下曝气机，1台。型号：SBQ-I/4，叶轮直径1240 mm，转速1450r/min，供氧量3.5kg/h5.0kg/h，电动机功率3.7kw，外形尺寸700mm50mm658mm，重量180kg。主要特点：充氧效率高、建设投资省、运转维修方便 。4.7气浮池4.7.1设计说明气浮法是固液分离或液液分离的一种技术。它是通过某种方法产生大量的微气泡，使废水中密度接近与水的固体或液体污染物微粒粘附，形成密度小于水的气浮体。在浮力的作用下，上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离。气浮法用于从废水中去除比重小于1的悬浮物、油类和脂肪，并用与污泥的浓缩。本设计采用加压溶气气浮法。空气在加压条件下溶于水中，再使压力降至常