制药废水课程设计

天津工业大学环境工程课程设计天津工业大学环境工程课程设计题目：制药废水处理姓名王幼殊苌城曹斌袁野学院环境与化学工程学院专业环境工程＿＿＿指导教师赵学辉＿＿＿＿职称讲师＿＿＿＿＿2014年10月20日天津工业大学环境工程课程设计目录第一章概述……………………………………………………………11.1设计任务………………………………………………………………………11.2设计依据………………………………………………………………………21.3设计范围………………………………………………………………………21.4设计原则………………………………………………………………………2第二章处理工艺的设计………………………………………………42.1处理工艺的选择………………………………………………………………42.2处理工艺的确定………………………………………………………………42.2.1厌氧生物处理法…………………………………………………………42.2.2好氧生物处理法…………………………………………………………52.3工艺流程设计说明……………………………………………………………6第三章工艺流程的计算………………………………………………73.1格栅……………………………………………………………………………73.1.1设计说明…………………………………………………………………73.1.2设计参数…………………………………………………………………73.1.3设计计算…………………………………………………………………73.2调节池…………………………………………………………………………93.2.1设计说明…………………………………………………………………93.2.2设计参数…………………………………………………………………93.2.3设计计算…………………………………………………………………93.3UASB反应器…………………………………………………………………103.3.1设计说明…………………………………………………………………103.3.2设计参数…………………………………………………………………103.3.3设计计算…………………………………………………………………103.4SBR反应器……………………………………………………………………16天津工业大学环境工程课程设计3.4.1设计说明…………………………………………………………………173.4.2设计参数…………………………………………………………………183.4.3设计计算…………………………………………………………………183.5污泥浓缩池……………………………………………………………………213.5.1设计说明…………………………………………………………………213.5.2设计参数…………………………………………………………………223.5.3设计计算…………………………………………………………………223.6污泥脱水机房…………………………………………………………………233.6.1污泥产量…………………………………………………………………233.6.2污泥脱水…………………………………………………………………233.7主要构筑物及设备……………………………………………………………23第四章污水处理厂的总体布置……………………………………244.1平面布置………………………………………………………………………244.2高程布置………………………………………………………………………24参考文献………………………………………………………………25天津工业大学环境工程课程设计1第一章概述1.1设计任务某制药厂计划在武清开发区三期北区内投资3亿元人民币，新建原料药生产车间3个，最大生产能力为72.1t/a，产品包括阿托伐他汀钙、咪唑斯汀、盐酸曲美他嗪、门冬氨酸钾、门冬氨酸镁、葡萄糖酸镁和富马酸卢帕他定共7种，以阿托伐他汀钙为主打产品。本项目废水主要为工艺废水、设备地面冲洗水、纯水系统排浓水、循环水系统定期排放水、锅炉房酸碱废水和职工生活污水等，日排放污水量为93.05m3/d，通过厂内自建污水站处理后再排入武清开发区三期北区污水处理厂进行深度处理。考虑到企业今后的生产发展，废水排放量也会有较大的增加，因此，企业确定厂内废水处理站的处理能力为240m3/d。其进水水质如表1-1：表1-1废水进水水质序号指标单位废水数据1CODcrmg/l≤400002BOD5mg/l≥60003SSmg/l≤3004氨氮mg/l≤105总磷mg/l16pH/7.0~8.5要求废水出水水质达到《污水综合排放标准》（8978-1996）中三级标准，如表1-2：表1-2废水出水水质序号污染物或项目名称三级标准1悬浮物（SS）4002五日生化需氧量（BOD5）3003化学需氧量（COD）5004氨氮（以N计）355总磷3.0根据上述情况完成制药厂污水处理工艺方案的设计；根据拟定的处理工艺画出工艺流程(或PID图)、高程布置图；根据拟定的处理工艺完成主体各工艺段外形尺寸的计算，并完成污水厂的平面布置图。1.2设计依据天津工业大学环境工程课程设计2（1）《污水综合排放标准》（8978-1996）（2）《给水排水设计手册》（3）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）（4）《全国通用给水排水标准图集》（S1～S2）1.3设计范围本工程设计范围包括该制药厂生产废水处理站内的废水处理工艺、构筑物设计、设备成本等。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）。天津工业大学环境工程课程设计3第二章处理工艺的设计2.1处理工艺的选择制药废水是较难处理的工业废水之一。传统的处理方法为化学方法，由于化学药品昂贵，处理费用较高，企业难以承受，而且方法又容易对环境造成二次污染。目前较为理想的处理方法是物理化学和生物相结合的方法。本项目中水主要为工艺废水、设备地面冲洗水、纯水系统排浓水、循环水系统定期排放水、锅炉房酸碱废水和职工生活污水。根据废水水质进行分析，废水分为浓水和稀水进水；间歇排放、水质水量变化大；浓水中有机物浓度高，成分复杂；稀水主要是循环水、生活污水、冲洗水、酸碱废水，其中酸碱废水影响整个废水的pH值。废水中BOD5/CODcr值低，可生化性差，必须使用厌氧处理法先行处理；稀水可与浓水混合进入调节池进行水量和pH的调节，再进行后续处理。由于制药废水有机物浓度高，单独进行厌氧处理后出水水质仍不达标，所以采用厌氧—好氧组合工艺进行处理。2.2处理工艺的确定本项目中对水质情况进行分析后决定采用厌氧-好氧组合工艺，下面对几种厌氧、好氧处理法进行说明：2.2.1厌氧生物处理法（1）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。（2）厌氧折流板反应器(ABR)厌氧折流板反应器(ABR)具有独特结构，是一种理想的多段分相、混合流态的处理工艺。它具有良好的生物分布和生物固体截流能力，对有毒物质适应性强，抗冲击负荷能力强，并且具有启动较快、运行稳定等多种优良性能。（3）上流式厌氧污泥床法(UASB)天津工业大学环境工程课程设计4UASB法是目前研究较多，应用日趋广泛的废水厌氧生物处理工艺，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，工艺成熟等优点，可实现污泥的颗粒化，气、固、液的分离实现了一体化，通常情况下不发生堵塞，但其要求SS含量不能过高。2.2.2好氧生物处理法（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。（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）序批式活性污泥法（SBR）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。经过比较，UASB在国内高浓度有机物废水处理中应用广泛，工艺成熟，较一般厌氧装置的效率更高,同时还节省了投资与占地面积，SBR法不仅使一种应用广泛，技术成熟，还能通过计算机进行自动化管理，节省人力、物力。而将UASB和SBR两种处理单元进行组合，所形成的处理工艺突出了各自处理单元的优点，使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个处理单元，在降低废水浓度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。天津工业大学环境工程课程设计5因此，本案例中采用UASB-SBR工艺，既能满足出水要求，又能节省投资和运行费用。工艺流程如图2-1。图2-1废水处理工艺流程图2.3工艺流程设计说明制药厂生产的废水通过细格栅去除悬浮固体，然后进入调节池，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，其中稀水单独进行预处理，经调节池后直接进入SBR反应器处理，浓水经过预处理后进入UASB反应器，有机污染物在厌氧条件下被微生物降解，转化为二氧化碳、甲烷等经三相分离器收集利用，COD去除率可达80%以上。随后污水进入SBR反应器，通过曝气推流及沉淀滗水，去除有机物，同时完成硝化反硝化反应，从而去除污水中的氮、磷。反应池出水经消毒后排出，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UASB反应器。天津工业大学环境工程课程设计6第三章工艺流程的计算3.1格栅3.1.1设计说明本项目处理对象为制药厂废水，大型悬浮固体较少，故选用细格栅去除废水中的细小悬浮物、漂浮物。格栅示意图如图3-1：图3-1格栅3.1.2设计参数设计流量Q=240m3/d=0.0028m3/s栅前流速v1=0.4m/s过栅流速v=0.6m/s栅条间隙宽度b=0.005m格栅倾角α=60o栅条宽度S=0.01m3.1.3设计计算根据最优水力断面公式21211vBQ计算得:天津工业大学环境工程课程设计7①栅前槽宽mvQB12.04.