500吨某制药厂中药生产废水处理设计

****大学20**届***学院学士学位设计1某制药厂中药生产废水处理设计1.概述1.1工程基本情况简介该制药厂是一中小企业，中药生产废水的最大排放量为500m3/d，拟定设计处理水量为500m3/d，处理系统按每天24h连续运行设计，即设计处理水量为20.83m3/h。确定本污水处理工程的设计进水水质如下表：表1-1污水水质情况项目CODBOD5pHSSNH3-NTP色度进水600028005.5-6.53502015300除pH值外其它单位为:mg/L设计处理后要求出水水质达到《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906–2008）的一级排放标准，出水水质各个参数情况见表二：表1-2污水排放标准项目CODBOD5pHSSNH3-NTP色度出水70186.0-9.050100.540除pH值外其它单位为：mg/L1.2设计依据（1）《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB21906–2008）（2）《给排水设计规范》（3）《实用环境工程设计手册》（4）《环境工程设计手册》（5）相关的环境保护法规和技术政策1.3设计范围****大学20**届***学院学士学位设计2本工程设计范围包括该制药厂中药生产废水处理区内的废水处理工艺、土建工程、管道工程、设备购置等。设计包括：（1）废水处理工艺流程设计；（2）废水处理站平面布置图设计；（3）废水处理站高程图设计；（4）废水处理站管线图设计；（5）部分构筑物的设计；（6）投资估算；（7）工程经济和环境效益分析。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总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）。2.处理工艺设计[2]2.1工艺流程确定根据处理的废水水量、水质及处理要求，结合工程经验，确定废水处理工艺，工艺流程如图：****大学20**届***学院学士学位设计3图2.1制药厂中药生产废水处理工艺流程2.2工艺流程设计说明中药生产废水通过格栅进入污水处理段调节池，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。经泵定量提升到二相厌氧反应器，在厌氧微生物的作用下，将废水中的各种复杂有机物分解转化成小分子有机物，甲烷和二氧化碳等物质，剩余污泥进入污泥浓缩池[3]。该流程的产酸反应器采用厌氧反应器，其污泥的回流比可使产酸反应中保持较高浓度的产酸污泥，以加快悬浮物质或难降解物质的水解酸化，为后续的产甲烷反应创造有利条件[4]。而工程采用的高负荷厌氧反应器(UASB)，在池底甲布水系统与三相分离器之间留有一定空间，以便悬浮悬浮状态的絮状污泥和颗粒污泥在其中生长、积累，具有良好的污泥滞留效果[5]。在厌氧微生物作用下，将废水中大分子有机物降解为小分子有机物、甲烷和CO2等。两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的协同作用，不但使废水的可生化性大大提高，而且去除了大部分子有机物质，降低了废水的浓度[6]。氧化沟作为一种完全混合且不需要初沉池的延时曝气活性污泥法工艺，是一种出水水质好、运行可靠、基建投资费用和运行费用低的污水处理方法[3]。氧化沟不仅满足BOD5和SS的去除，而且氧化沟中还能进行充分的硝化和一定的反硝化作用，有效的去除废水中的氮和磷[7]。将氧中药废水格栅调节池两相厌氧反应器污泥浓缩池板框压缩机二沉池混凝沉淀池达标排放氧化沟泥饼外运污泥回流****大学20**届***学院学士学位设计4化沟处理排出的废水中加入微量絮凝剂，使废水中的悬浮物在絮凝剂的作用下经斜管填料进行沉淀。由于中药提取的废水中含有较高浓度的磷酸盐，除在预处理阶段利用钙盐沉淀，以及后续生化系统除去部分的磷酸盐以外，仍需在氧化沟处理完成后进行加药混凝处理，以保证磷处理效果达标[5]。厌氧反应器、氧化沟、二沉池及混凝沉淀池中的剩余污泥通过污泥泵进入浓缩池，加入絮凝剂后，经板框压缩机脱水后运走[3]。2.3各单元预期处理效果物料衡算（拟定废水量500m3/d）①废水经过格栅、调节池。调节池的主要作用是调节水质水量，水量没有发生很大的变化，仍然为500m3/d。②废水经过两相厌氧反应器反应器，由于厌氧部分产生污泥量与废水量比起来非常小，可以忽略不计，进入氧化沟的废水水量基本不变，依旧为500m3/d。③氧化沟系统中的水量衡算应包括整个反应器里的进出水量，反应池中的污泥产量以及污泥回流，但是污泥回流是一个内循环系统，对于整个氧化沟系统，变化不大。④废水经过混凝沉淀池，主要是除去上述工艺未能完全去除的含磷污染物，所产生的污泥量与废水量相比非常小，可以忽略不计，水量依旧为500m3/d。⑤污泥处理系统中携带有水，但这部分水在脱水后又被送回调节池，因此水量损失也不大。所以，整个过程水量基本恒定不变。各主要构筑物对BOD5、COD、NH3-N、SS、TP、pH、色度的预期处理效果见表2.1。****大学20**届***学院学士学位设计5表2.1各主要构筑物预期去除效果处理单元项目BOD5(mg/L)COD(mg/L)NH3—N(mg/L)TP(mg/L)pH色度SS(mg/L)格栅进水2800600020155.5-6.5300350去除率1%7%00-5%35%调节池进水2772558020155.5-6.5285227.5去除率2%2%00-5%55%厌氧池进水2717546820155.5-6.5271102.5去除率20%60%25%15%-30%5%UASB池进水217321871512.755.0-6.0189.797.38去除率85%80%18%15%-41%10%氧化沟进水326415.612.311．084.5-5.5111.287.64去除率96%85%70%48.2%-45%25%二沉池进水13.0462.343.695.65.0-6.061.5665.73去除率11%15%6%10%-40%20%混凝沉淀池进水11.6523.475.045.0-6.036.952.6去除率15%17%3%93%-35%80%预计效果9.86443.380.356.0-9.02410.5总去除率99.9%99.3%77.5%97.7%100%93.1%97%排放标准1870100.5100%40503.工艺单元设计3.1格栅(地埋式)3.1.1设计说明[4]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水[8]。格栅主要用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行[4]。3.1.2设计计算3.1.2.1设计参数[4]栅前流速v1=0.3m/s****大学20**届***学院学士学位设计6过栅流速V=0.1m/s栅条间隙宽度b=0.01m格栅倾角α=60°格栅数为N=1个栅条宽度S=0.02m3.1.2.2设计计算[2]设计流量Q=500m3/d=0.006m3/s根据最优水力断面公式21211vBQ计算得:栅前槽宽mvQB2.03.0006.022111，则栅前水深mBh1.022.021取栅前水深h=0.1m，过栅流速V=0.2m/s，栅条间隙宽度b=0.01m，格栅倾角α=60º，格栅数N=1个，则栅条间隙数n为：）个（取35n302.01.001.0160sin006.0sin0maxNbhVQn栅槽有效宽度B2=s（n-1）+en=0.02×（35-1）+0.01×35=1.02m进水渠道渐宽部分长度mBBL12.120tan22.002.1tan2111（其中α1为进水渠展开角）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mLL56.0212过栅水头损失（h1）因栅条边为矩形截面，取k=3，则mgvkkhh1.060sin81.922.0)01.002.0(42.23sin2234201式中：ε=β（s/e）4/3h0：计算水头损失k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42****大学20**届***学院学士学位设计7栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.1+0.3=0.4m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.10+0.1+0.3=0.5m格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.4/tanα=1.12+0.56+0.5+1.0+0.4/tan60°=3.41m每日栅渣量ω=Q平均日ω1=1.0105.15003=0.03m3/d＜0.2m3/d所以宜采用人工格栅清渣3.2调节池(地埋式)3.2.1设计说明[2]中药材废水污染主要变现为高浓度有机废水的污染，对于中药制药工业，由于药物生产过程中不同药物品种和生产工艺不同，所产生的废水水质及水量有很大的差别，而且由于产品更换周期短，随着产品的更换，废水水质、水量经常波动，极不稳定。中药废水的另一个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。综上中药废水特点，需设调节池。调节池的作用是集水缓冲、均匀调节兼水解酸化、中和水质。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。3.2.2设计计算[4]3.2.2.1设计参数水力停留时间t取2.5h该厂最大排水量Qmax取500m3/d,即为20.83m3/h有效水深取H=2.5m3.2.2.2计算调节池有效容积为：V容积=Qmaxt=20.83×2.5=52.5m3H=2.5m，超高0.5m，则池面积：****大学20**届***学院学士学位设计8A=V/H=52.5÷2.5=21m2取池长L=5.3m,则池宽B=4.0m即调节池的实际尺寸为：L·B·H=5.3m×4.0m×（2.5+0.5）m附属设施:选用二台潜水排污泵（一用一备），型号为WQ27-15-2.2，参数如下表：泵流量m3/h扬程m转速r/min电机功率kW效率﹪排出口径mmWQ27-15-2.2271529002.2702403.3两相厌氧工艺(半地埋式)3.3.1设计说明[3]经物理处理后的废水，流入两相厌氧反应器中，进行厌氧反应处理。废水中有机污染物结构比较复杂，不宜生物降解。两相厌氧工艺的产酸反应器采用厌氧反应器，其污泥的回流可使产酸反应中保持较高浓度的产酸污泥，以加快悬浮物质或难降解物质的水解酸化，为后续的产甲烷反应创造有利条件。而工程采用的高负荷厌氧反应器(UASB)，在池底布水系统与三相分离器之间留出一定空间，以便悬浮状态的絮状污泥和颗粒污泥在其中生长、积累，具有良好的污泥滞留效果。在厌氧微生物作用下，将废水中的大分子有机物降解为小分子有机物、甲烷和CO2等。两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的协同作用，不但使废水的可生化性大大提高，而且去除了大部分有机物质，极大降低了废水的浓度。3.3.2设计计算3.3.2.1设计参数[9]产酸反应器与产甲烷反应器容积比为1:4容积负荷Nv为6kgCOD/(m3·d)产酸反