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0河南省安阳市第一制药厂160m3/d制药废水治理设计方案安阳市环境科学研究所2005年11月1日1目录一、概况二、设计依据三、设计原则四、污水水质五、设计范围六、污水处理工艺七、工艺说明八、污水处理各项指标去除率九、污水处理主要设备及构筑物设计参数十、污水处理运行成本测算十一、电气控制十二、污水处理站布置十三、污水处理设备一览表十四、污水处理构筑物一览表十五、二次污染防治及环境效益分析十六、劳动定员十七、污水站投资估算十八、技术经济指标十九、工程总投资二十、其它说明2一、概况：河南省安阳市第一制药厂位于彰徳路中段路东。该厂以生物发酵方法生产硫氰酸红霉素原料药，年产量80吨，主要原材料为：淀粉、玉米浆、豆饼粉、豆油、硫酸锌、液碱等。在发酵生产过程中产生一定量的高浓度有机废水，同时，清洗瓶罐、冲冼地面亦会产生一定量的废水，必须对其进行处理。发酵工程制药是指利用微生物代谢产物生产药物。此类药物有抗菌素、维生素、氨基酸、核酸、有机酸、辅酶、酶抑制剂、激素以及其它生理活性物质。抗菌素工业属于发酵工业的范围。发酵是指某些物质（糖和蛋白质等）通过微生物代谢作用转化为其它物质的过程。抗菌素发酵是通过微生物在培养基中代谢产生具有抗菌或抑菌作用的药物。它一般都采用纯种在好氧条件下进行的。抗菌素的生产主要是以微生物发酵法进行生物合成，少数也可用化学合成方法生产。此外，还可将生物合成法制得的抗菌素用化学、生物或生化方法进行分子结构改造而制成各种衍生物，称为半合成抗菌素。生产工艺及废水来源抗菌素生产工艺主要包括菌种制备及菌种保藏、培养基制备（培养基的种类与成分、培养基原材料的质量和控制）与灭菌及空气除菌、发酵工艺（温度与通气搅拌等）与设备、发酵液的预处理和过滤、提取工艺（沉淀法、溶剂萃取法、离子交换法）和设备，干燥工艺与设备。硫氰酸红霉素生产工艺流程如下：种子制备→一级种子罐→二级种子罐→发酵罐→贮罐→板框压滤机→碱化罐→高速离心机→丁酯提纯→合成罐→结晶罐→离心机→烘箱→成品生产中主要废水来自以下3方面：①提取工艺的结晶母液。抗菌素生产的提取可采用沉淀法、萃取法、离子交换法等工艺，这些工艺提取抗菌素后的废母液，废流出液等污染负荷高，属高浓度有机废水。此类废水的CODcr高达（1.57—2.50）ｘ104mg/L。3②中浓度有机废水。主要是各种设备的洗涤水、地面冲洗水。此类废水的CODcr可高达（1-2）ｘ103mg/L。③冷却水。含发酵剩余的营养物。废水水质特征：从抗菌素制药的生产原料及工艺特点中可以看出，此类废水成分复杂，有机物浓度高，溶解性和胶体性固体浓度高，PH值经常变化，温度较高，带有颜色和气味，悬浮物含量高，含有难降解物质和有抑菌作用的抗菌素，并且有生物毒性等。其具体特征如下：①COD浓度高，其中主要为发酵余基质及营养物，溶媒提取过程的萃取余液，经溶媒回收后排出的蒸馏釜余液，离子交换过程排出的吸附废液，水中不溶性抗菌素的发酵滤液，以及染菌倒罐废液等。②废水中SS浓度高，其中主要为发酵培养基质和发酵产生的微生物丝菌体。③存在难生物降解和有抑菌作用的抗菌素等毒性物质，由于抗菌素得率较低，仅为0.1%-3%（质量分数），且分离提取率仅60%-70%（质量分数），因此废水中余留抗菌素含量较高。当浓度大于100mg/L时会抑制好氧污泥的活性，影响废水处理效果。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，但对厌氧生物处理有抑制。⑤水质成分复杂，中间代谢产物、表面活性剂和提取分离中余留的高浓度酸、碱、有机溶剂等原料成分复杂，易引起PH波动大，影响生物反应活性。⑥水量小且间歇排放，冲击负荷高。由于抗菌素分批生产，废水间歇排放，所以其废水成分和水力负荷随时间也有很大变化，这种冲击给生物处理带来极大的困难。特别是目前国家对污水排放的要求比较高，随意排放或不达标排放会造成严重的环境污染。考虑到上述诸多因素，故在制定处理方案工艺及设备选型时，根据该厂的实际情况，有针对性的采用高效处理流程，降低设备造价和同时达到规定的二级排放标准。4二、设计依据1、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）2、《室外排水设计规范》（GBJ14-87）3、《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）4、《城市污水处理厂附属设施和附属建筑设计标准》（GJJ31-89）5、《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）6、《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）7、厂方提供的相关资料三、设计原则1、贯彻执行国家现行的方针、政策，结合厂方的实际情况，充分利用现有的水电供应及企业管理、技术、维修与运输等条件，合理选定设计方案，降低工程造价，减少建设投资，降低运行费用。2、本着切合实际、技术先进、经济合理、安全适用的原则，积极采用经过实践考验的先进成熟的新工艺技术，提高技术含量，完善节能措施。3、选用国内外先进、可靠、高效、成熟的设备。4、因地制宜提高土地利用率，总平面布置做到合理、紧凑，美化环境，为企业今后发展留有有利条件。5、尽量采用先进的控制技术，减轻工人劳动强度，使废水处理工程易操作、易管理、易维护。6、根据该厂具体情况及厂方的要求，为降低固定资产投资额，各处理单元一般不考虑自动控制，主要为人工操作。7、合理布置各处理单元的高程,尽量减少提升次数,节省运行费用。8、充分利用原有设备、设施尽量减少投资。9、采取紧凑布局，尽量减少占地面积。5四、污水水质、水量及排放标准1、设计水量：根据业主要求，污水站处理量按照100m3/d（高浓度发酵废水）、60m3/d（低浓度冲洗废水）共计160m3/d考虑。2、污水设计进水水质及排放要求：项目进水水质（mg/L）《污水综合排放标准》二级（mg/L）BOD511000≤60CODcr25000≤300SS800≤200pH6.0-9.06.0-9.0五、设计范围1、本工程设计范围包括污水处理站的工艺设计、土建设计、设备、调试、电器等内容。2、污水入口由原储水池(调节池)始，排放口以处理站以外一米处为交接点。3、电线电缆等以污水处理站设备电控柜为交接点。六、污水处理工艺：发酵合成制药废水属于高浓度有机废水，废水浓度和水量波动较大，由于其易于生物降解，故首选采用生化处理工艺。我所在对国内外现行各种制药废水处理工艺的研究基础上，结合该厂有机废水的特点，确定采用预处理、两相厌氧/好氧（A2/O法）工艺。成套设备材质为钢、钢筋混凝土结构，且该地处北方，故采用露天与室内布置相结合的方式。污水处理工艺流程：6高浓度发酵废水↓调节池→事故旁通↓泵污泥←混凝反应沉淀池Ⅰ←中和剂、絮凝剂↓污泥←水解酸化池↓污泥←厌氧反应池───→沼气↓低浓度废水→吹脱调节池↓混凝反应沉淀池Ⅱ←絮凝剂↓鼓风机──→好氧池污泥回流↓污泥←二沉池→达标排放污泥处理工艺流程：混凝反应沉淀池水解、厌氧反应池二沉池↓↓↓化学污泥厌氧污泥剩余污泥↓↓↓污泥浓缩池污泥浓缩池污泥浓缩池↓泵加药────→反应罐↓高压泵框压滤机─────→滤后液回流至调节池↓干泥外运(或掺入锅炉焚烧)污泥浓缩池7七、污水处理工艺说明（一）流程简介来自发酵车间的高浓度有机废水，自流进入调节池，在调节池中进行均质和调节水量。再用泵提升进入反应沉淀池，在该池内先进行中和（碱或酸液）及化学絮凝（聚合氯化铝）反应，形成大颗粒矾花，通过平流式沉淀池把污水中大部分悬浮物（菌丝体）去掉，确保后级生化处理系统的平稳运行。经预处理去掉废水中残留的悬浮物和菌丝体，废水自流进入水解酸化池，控制反应器处于中温发酵条件，PH6.5-7.5，通过部分回流方式控制反应器的水力负荷和毒物浓度，将废水中的非溶解态有机物转变为溶解态有机物，将难生物降解物质转变为易生物降解物质，提高废水的可生化性，以利于后续处理。水解酸化池出水用泵送入厌氧反应池，借助甲烷菌的作用使废水中大部分有机物转为甲烷。厌氧反应池出水经过吹脱沉淀池除去有害气体，再经过一套好氧生物处理装置进一步处理，废水达到较好的处理效果。（二）废水预处理工艺说明1、调节池（集水池）：由于制药废水排放的不规则性与水质的不均匀性，故设置一个集水池来调节水量和均化水质。调节池设计水力停留时间28小时(原有)，设计有效容积为120m3，规格为4000х9000х3500mm，设备材质：钢混。池内设置二台潜污泵（一备一开）以提升污水进入后级污水处理站进一步处理。2、酸碱中和絮凝沉淀装置：因废水中PH值偏酸性，为保证后级生化系统顺利进行而设置。它采用碱液为中和剂，进沉淀池前依次投加中和剂和絮凝剂，通过管道混合器充分混合后进入平流沉淀池，规格为4310х7120х3300mm(分为两套系统,一套处理高浓度废水,一套处理加入低浓度废水后的混合废水)。8（三）发酵制药废水生物处理工艺A2O系统是在AO的基础上改进和发展而成的。其主要由3个单元组成，即水解酸化，甲烷化区及主曝气、沉淀反应区三个主体。沉淀池中废水通过自流进入酸化区，酸化区中的厌氧污泥吸附废水中的有机物同时把废水中的溶解性有机物质通过酶反应机理而迅速去除，酸化区设计水力停留时间14小时，设计有效容积60m3。酸化区的出水由泵提升进入甲烷化区，使污泥中的硝酸盐被微生物的自身氧化所消耗，同时防止污泥膨胀，甲烷化区设计水力停留时间80小时，设计有效容积为335m3。甲烷化区设计出水在吹脱调节池与低浓度废水相混合后经混凝沉淀处理，进入曝气区，氧化有机物，使有机物在此得到充分降解，曝气区设计水力停留时间为31.5小时，设计有效容积：210m3。好氧处理后进入二沉池，采用竖流式沉淀池，沉淀后废水达标排放。二沉池污泥部分回流进入曝气池，部分排入污泥浓缩池。厌氧处理采用两步和复合厌氧法，即厌氧酸化和上流式厌氧污泥床--厌氧滤池复合法，具有如下特点：第一，耐冲击负荷能力强，运行稳定，避免了一步法不耐高有机酸浓度的缺陷；第二，两阶段反应不在同一反应器中进行，互相影响小，可更好地控制工艺条件；第三，消化效率高，尤其适于处理含悬浮固体多、难消化降解的高浓度有机废水。1、水解酸化池：本设备内含酸化区一个部分。设计水力停留时间14小时，设计有效容积60m3，规格为3500х3500Х5300mm，设备材质:钢混。设备内部设置反冲系统，对设备内部污泥床实行定时反冲，以防止污泥堵塞池体。设备内部载体为弹性填料。高度：2000mm,一层。进水pH控制在6.5—7.5之间,以获得较高的水解(酸化)速率。水解酸化处理系统COD平均去除率：15%，最高去除率：18%。2、厌氧反应器：水解酸化池出水经自流进入复合厌气反应器，本设备内含甲烷区一个部分。设计水力停留时间80小时，设计有效容积为335m3。规格为5200Х5200Х7200mm，两座。设备材质：钢混。9利用瞬间加大进水量，对设备内部污泥床进行反冲，以防止污泥堵塞罐体。设备内部载体为弹性填料。高度：1500mm，一层。厌氧处理系统进水COD容积负荷5.3Kg/m3.d，COD平均去除率：85%，最高去除率：90%。每去除1KgCOD，产沼气0.35m3，沼气中含0.2%H2S。日产沼气500m3/d。3、甲烷气处理系统：为了节约运行成本，系统中能回收利用的物质必须尽可能回收：故在本工程中，我方建议厂方对沼气进行水洗脱硫处理后，直接进锅炉燃烧产生热水用以加热厌氧处理系统进水，或在厌氧反应器旁边树立一座燃烧火炬，以备应急使用。水洗脱硫塔采用Q235-B制作，环氧涂料防腐处理。系统中设置一套设备规格：Φ1200хH4500mm，采用螺旋喷雾喷嘴，循环清洗液由循环泵循环使用。目前建设方由于资金原因，暂时不考虑甲烷气回收利用问题。4、中间吹脱沉淀池（预曝沉淀池）经过厌氧处理后的高浓度污水与生产线中排出的低浓度清洗废水在此混合，经充分混合均质，同时鼓入空气吹脱厌氧出水中的有害气体，使进入后级好氧生化处理系统的水质稳定，确保后级系统运转正常。当厌氧系统运行出现问题，污泥流失时可作为沉淀池，回流污泥。本池总有效容积：100m3。规格为:8000х5000х2900mm，材质：钢混。5、好氧生化处理：采用活性