2000m3d高浓度中药废水处理工艺设计 32页

'齐齐哈尔大学毕业设计(论文)摘要水污染是世界环境污染的重要方面，中药废水是工业水污染的重要组成部分。本文探讨了我国中药废水处理的现状。中药废水有机污染物浓度高、废水的可生化性较强、色度比较高、多为间歇排放、污水成分复杂。根据这些特征和资料分析，本文运用气浮技术、生物厌氧技术和好氧技术，选用气浮--厌氧折板反应器反应器--序批式活性污泥反应器的处理工艺，以达到对中药废水生物处理的目的。加压溶气气浮法是以微小气泡为载体，粘附水中的杂质颗粒，颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分分离去除的方法。能有效的去除中药废水中木质素等比重较小，极难重力沉降的悬浮物。厌氧折板反应器是在反应器内设置一系列垂直放置的折流挡板使废水在反应器内沿折流挡板上下折流运动，依次通过每个格室的污泥床直至出口，在此过程中废水中的有机物质与厌氧活性污泥充分接触而得到去除。序批式活性污泥法是在单一反应器内，按时间顺序进水、曝气、沉淀、出水、待机等基本操作，在池内交替形成厌氧、缺氧、好氧、厌氧的环境，在不同阶段，相应的微生物分解有机物，进行硝化、反硝化反应以及释磷、吸磷过程，达到去除有机物，脱氮除磷的目的。经过上述处理工艺的处理，拟使废水的COD由15000mg/L降至100mg/L；BOD由6000mg/L降至20mg/L，达到国家污水综合排放标准一级水平。关键词：中药废水；加压溶气气浮法；折板式厌氧反应器；序批式活性污泥法30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)AbstractWaterpollutionisaverysignificantaspectofglobalenvironmentpollution,andChinesetraditionalmedicinewastewateristheimportantconstituentofindustrialwasterpollution.ThispaperdiscussesthepresentstatusofChinesetraditionalmedicinewastewatertreatment.TheconcentrationoforganiccontaminantinChinesetraditionalmedicinewastewaterishigh,sodoitsbetterbiodegradabilityandtheChinesetraditionalmedicinewastewaterisalwaysdischargedinbatchanditscomponentsarecomplex.Accordingtothesefeatureanddataanalysis,thispaperchoosesdissolved-airflotation(DAF)technology,biologicalanaerobictechnologyandaerobictechnology.ToachievetheobjectiveofbiologicaltreatmentofChinesetraditionalmedicinewastewater,atechnologycombinedbyDAF,anaerobictable-flapreactorandSBRisadopted.Asacarrier,themicro-bubblecanconglutinateimpuritysolidsinthewater.Thesolidsaretakentothesurfacebybubblessotheycanbeseparatedfromthewater.ThisisthemethodofpressurizationdissolutionDAFtechnology.Itcanremovesuspendedsubstancewithlowspecificgravityandhardtosedimentary,suchaslignin.AnaerobicBaffledReactor(ABR)setsaseriesofverticalbafflessothatthewastewatermovesupanddownalongthebaffles.Thewastewaterpassessludgebedsineveryroomuntiltheexit,andinthisprocesstheorganismiscontactedwithanaerobicactivatedsludgetotallysotoberemoved.AsforSBRsystem,fill,react,settle,decantandidleoperationsactinsequenceinsinglereactor.Anaerobic,anoxic,aerobicandanaerobicenvironmentisformedalternately.Indifferentstages,specificmicroorganismdecomposesdifferentprocesses,sodonitrogenandremovedthroughnitrationandde-nitrationprocesses,sodonitrogenandphosphor.Throughthetreatmenttechnologyabove,theconcentrationofCOD15000mg/Lto100mg/L;andBODcanbereducedfrom6000mg/Lto20mg/L.Sothatthedisposedwatercanreachthefirstdegreeofnationalwastewaterdischargestandard.Keywords：Chinesetraditionalmedicinewastewater;pressurizationdissolutiondissolved-airflotationtechnology;AnaerobicBaffledReactor;SequencingBatchReactor30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第1章绪论1.1选题的意义水污染是我国环境污染的首要问题，其具有广阔性、普遍性、多样性等特征。在污染控制上难度大、技术复杂、投入多、运行困难。随着社会的经济的发展和人们对良好环境日益增强的渴望，投入大量的人力物力从事水污染治理是十分必要的。我国的水环境污染，特别是流域性水环境污染问题已经称为当前我国环境污染最具代表性的问题之一。根据国家环境保护总局对我国水环境污染现状调查统计表明：我国的江河、湖泊以及近海流域已经普遍受到不同程度的污染，总体上呈现加重的趋势，造成污染加重的主要因素是工业废水和生活污水的超标排放。中药是我们中华民族几千年灿烂文化的瑰宝,它以自己独到的功效,在世界医学上占有重要的地位,随着科学和社会的发展,我国中药制药生产得到长足发展,现在国内中药生产厂家达到2000多家,而中药废水产生的污染也凸现出来。在中药的生产提取过程中，生产工艺产生大量的废水，造成环境污染，使得中药产业的发展受到制约。因为中药的生产废水，与其它类的工业污水、废水在水质和污染物成分方面有很大的差异，采用常规的技术进行处理，效果不好，很难达标。在现阶段，水环境问题主要是有机废水的污染问题。而中药废水是有机废水的主要来源之一,因此,中药废水的治理是环保工作的重点之一。中药废水就是一种典型的工业有机废水，在中药制药工业领域，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用水。污染物主要是从药材中煎出的各种成分，主要成分为：糖类、木质素、生物碱、蛋白质、色素及它们的水解产物[1]。中药废水的特点是：有机污染物浓度高；悬浮物，尤其是木质素等比重较轻、难于沉淀的有机物质含量高；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。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)中药废水的上述特点决定了其处理难度较大。因此，很有必要对中药废水进行处理，使其达到排放标准，不污染其它水质，使水环境得到一些改善。1.2国内外的应用研究状况制药废水水质成分复杂、处理难度大，尤其是中药废水的处理，更是难解决。国外普遍采用稀释进水浓度进行好氧生物处理的方法，其投资大、运行费用高。发达国家更是即将污染大的原料药生产转移到发展中国家。国内用于制药废水处理的主导工艺主要有深井曝气、厌氧发酵、SBR。深井曝气的方法有污染地下的可能性，已经走入低谷。厌氧发酵法虽有众多研究者，但是面对水质成分复杂的制药废水，仍然成为可推广使用的实用技术。SBR法已经逐步成为制药废水处理的主流工艺。与一般工业废水相似，中药废水也采用物化法和生物法进行处理。物化法包括化学凝聚、强氧化剂氧化、阳极射线辐射、反渗透、焚烧、电解、萃取和离子交换等，主要用于废水中可利用组分的回收、废污泥的焚烧等。生物法包括好氧法和厌氧法。修光利、吴生等对哈尔滨中药二厂的废水进行处理技术研究，采用“两相厌氧消化→兼性/好氧接触氧化→混凝沉淀→过滤”工艺处理高浓度中药废水，并进行了中间试验研究。试验证明，该工艺对难生物降解的高浓度中药有机废水可进行有效的治理，在流量为3000m3/d，进水浓度为12000~20000mgCOD/L时，COD总去除率可达99%以上[2]。韩红军等采用微电解--生物接触氧化处理扬州中药厂的废水，出水水质达到国家一级排放标准。程汉林、林晓生等采用零价铁强化活性污泥法处理广州某中药厂的高浓度中药废水，在曝气池内安装零价铁复合填料，进行强化处理试验研究，研究结果表明，进水COD为2600~3500mg/L，出水COD为64.3mg/L[3]。王宝贞采用二氧化氯氧化法对中药废水进行了氧化降解试验研究，初步发现了二氧化氯处理中药废水的氧化规律。使用稳定性二氧化氯溶液氧化降解中药废水，以废水COD变化作为评价氧化效率的中药指标，考察了常温常压下二氧化氯的起始浓度、HP值、氧化反应时间等主要因素对中药制药废水处理效果的影响，对中药废水的处理提供了新思路。美国、日本等生物技术发达国家于20世纪50、60年代试验和建设处理设施，几乎全部是采用好氧生物处理技术。1949年美国一位科学家报道中药废水的厌氧处理研究结果，对HP值、负荷、搅拌效果等因素的影响做了具体研究，BOD5去除率为81%。1952年赫威等进行的中药废水厌氧生物处理试验，容积负荷达到1.2kgBOD5/(m3.d)[4]。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)新的污水处理核心是处理工艺简单、处理效率高、投资运行费用省等。目前，国内外尚有许多处理效率高的工艺，但投资运行费用都相当高，也有许多投资运行费用低的工艺，但其处理效率都很低，甚至操作复杂。所以目前需要一种处理效率高、投资运行省、操作简单的工艺。1.3中药废水现有处理工艺分析有关中药废水治理技术的报道在国内外都不多见，根据已有的报道，中药废水现有的治理方法依然沿用了目前常用的制药废水的处理方法，即：物化法、生物法和物化--生物法。下面简单的对这三种方法做以具体的分析。1.3.1物化法在中药废水处理中的应用物化法处理中药废水可作为单独的处理工序，又可作生物法的预处理或后处理工序。根据水质的不同，采用的物理化学法有：混凝法、吸附法、电解法、气浮法等。混凝法是制药废水处理中常用的物化法，通过投加凝聚剂来降低污染物浓度，改善废水的可生物降解性能。常用凝聚剂有聚合硫酸铁，氯化铁，亚铁盐类，聚合氯化硫酸铝，聚合氯化铝，聚丙烯酰胺(PAM)等，有研究表明投加硫酸亚铁等凝聚剂，可改善小诺霉素等抗生素废水中胶体物质的沉降性能，激活废水中降解微生物的某些酶的活性，从而实现COD的去除。使用氯化铁处理中药废水不但有着良好的COD去除效果，还能除去废水中的氟。吸附法是利用多孔性固相物质吸附废水中某种或几种污染物以达到废水净化的目的。制药废水处理中，常用活性碳处理维生素、双氯灭痛、中药等生产中产生的废水。受吸附剂的粒径、表面以及结构等的影响，径吸附处理的废水COD去除率一般在20%~40%，色度的去除率则可以达到80%左右。气浮法也是制药废水处理工艺中常用的一种方法，包括充气气浮、溶气气浮，化学气浮和电解气浮等多种形式。其中化学气浮法应用较多，使用于悬浮物含量较高的废水预处理。而中药废水采用化学气浮的方法处理之后，COD的去除率可达50%，固体悬浮物的去除率达70%以上。尽管气浮法投资少，能耗底，工艺简单，维修方便，但不能有效地去除废水中可溶性有机物，需要用其他方法进一步处理[6]。除了上述物化法，还可用反渗透法、吹脱法、电解法等处理制药废水。这些物化法能去除部分COD、SS、NH3-N，改善废水的物理化学性状，常作为生物处理方法的预处理工序。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)1.3.2生物法在中药废水处理中的应用生物法广泛用于生活污水和工业废水的处理，技术成热，处理设备简单，运行管理方便，费用低廉。中药废水处理工艺也以生物法为主。厌氧生物法是中药废水最常用的处理工艺，能够去除有机废水中的大部分污染物。现有研究多利用两相厌氧消化中的产酸相将大分子有机物分解成小分子物质，改善中药废水的可生物降解性之后，再进行厌氧或好氧处理。有研究人员对高效产酸发酵反应器、两相厌氧消化法、复合式厌氧反应器处理医药原料废水的效果进行了实验论证，当进水COD不超过16000mg/L时，出水水质接近医药废水排放标准。但是出水COD仍然普遍高于《污水综合排放标准》(GB8978-96)制药工业一级排放标准所要求的150mg/L，需要进一步处理[7]。近年来，有研究者通过改进反应器结构来提高厌氧消化的处理效率。修光利等利用加压上流式厌氧污泥床PUASB处理制药废水。PUASB通过压力的变化，提高溶解氧的浓度。溶解氧浓度高时，菌胶团中心的厌氧范围缩小，参加生化反应的微生物数量增加，从而加快了基质降解速率，提高了处理效率。当P=0.2MPa，进水COD=500~800mg/L，回流比R=6时，COD去除率可以达到60%~90%；P=0.3MPa，进水COD=1000~1500mg/L，回流比R=6时，去除率可以达60%~70%[8]。但是采用厌氧法处理废水，进水COD浓度和SS含量不宜过高，预处理要求严格，设备比较复杂，运行操作条件严格，适用范围受抑制性物质限制。与厌氧生物法相比，好氧生物法处理有机废水反应周期短，运行操作条件易控制，管理简单。尤其是序批式间歇反应器SBR法，其结构简单，操作灵活，对水质、水量变化适应能力强，耐冲击负荷，污泥活性高。使用SBR法处理中药材、四环素、庆大霉素等制药废水，当进水COD浓度介于1000~2500mg/L时，曝气8~14h，出水COD可以低于200mg/L[9]。生物接触氧化法也是好氧生物法中常用的一种方法，可用于四环素、麦迪霉素、维生素等制药废水的处理。但要保证生物接触氧化对COD有良好的去除效果，进水COD浓度不宜超过l000mg/L，否则会增长曝气时间增加能耗，最终导致处理费用增加。由于生物流化床载体表面积大，单位体积微生物数量大，可在高容积负荷(4.5kgCOD/d.m3)条件下处理高浓度的中药废水。厌氧生物法和好氧生物法处理中药废水各有优缺点，将这两种工艺进行组合，利用各自的工艺特点实现中药废水净化，是本次设计的创新之处。对于高浓度有机废水，厌氧水解酸具有把大分子及不溶性有机物分解为小分子可溶性有机物的作用。通过此种途径，废水可生物降解性得以改善，有利于后续的生物处理。而好氧法则可以为微生物提供较好的外部环境，促使微生物有效地去除污染物。因此，中药废水的主体处理工艺以水解酸化--30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)好氧工艺最为常见。中药废水当其流量为0.30~0.38m3/d，进水COD控制在2000m3/d以下时，经水解酸化后可以去除18%~23%的COD，再通过产甲烷阶段及接触氧化处理，COD去除率能够达到制药废水二级排放标准的要求。负荷增高时，出水COD普遍高于200mg/L。宁天禄、姚重阳等应用水解--好氧生物法处理中药废水，进水COD值为2000~3000mg/L，溶解氧浓度大于5~6mg/L，COD总去除率可以达到80%~90%。近年来，为提高生物法的处理效率，利用优势菌种处理高浓度有机废水的技术得以迅速发展。优势菌株生物膜法、光合细菌处理法及固定化微生物法处理制药废水都有报道。该方法是通过筛选分离出高效菌株，或通过生物工程技术培养出特异菌株，将其固定在载体上或定位于限定的空间区域内，保持其生物功能而去除废水中的特定底物。相对而言，固定物化生物法运用较多。1.3.3物化--生物法在中药废水处理中的应用以生物法为主体处理工艺，以物化法为预处理或后处理工艺的物化--生物法在中药废水治理中有着广泛的应用。物化--生物法一般按照前处理--厌氧处理--好氧生物处理--后续处理的途径来组合。前处理的目的是使物料的理化性状适合于后续生物法处理的要求，除调节、稳定水量与水质(如COD、SS、碱度、PH、物料营养比例等)。还有去除生物抑制物质，提高废水可生化性的作用。前处理方法应根据废水特点及试验结果而定，以沉淀、絮凝、过滤等方法为主。但从实践看，化学药品投加量大时，处理成本高且有污泥生成。生物厌氧水解法通常也因为是提高废水可生物降解性的有效方法而用于废水的预处理。厌氧处理的目的是利用高效厌氧工艺容积负荷高、COD去除率高、耐冲击负荷的优点，减少稀释水量并且大幅度地削减COD。优先采用的厌氧工艺是升流式厌氧污泥床反应器UASB和上流式厌氧污泥床过滤器UASB+AF。好氧生物处理的目的是保证厌氧出水经处理后达标排放。常用好氧工艺有生物接触氧化、生物流化床和SBR。这些工艺的优点是污泥不用回流且剩余污泥少，基建投资低且占地面积少，运行稳定且成本低于其他好氧工艺。当废水经好氧生物法处理后仍不能达标时，还会在其后布置后处理工序，一般以砂滤沉淀法为主。废水经过物化--生物法处理，出水水质一般可以达到制药废水二级排放标准的要求，甚至满足一级排放标准。1.4现有处理方法比较30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)目前中药废水的处理方法主要有物化法和生物法。物化法包括絮凝、强氧化剂氧化、反渗透、电解、离子交换等，物化法运行成本高，处理问题单一，国外使用较多，国内较少使用。生物法包括好氧法和厌氧法，处理效果好，无二次污染，运行费用低，广为使用。现将现有的处理工艺做比较如下：物化法：物化法耗费大量药剂、能源，若单纯使用物化法，经济上不合算，处理成本过高。好氧生化法：好氧生化法主要有活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘、生物滤池等，其中生物接触氧化法填料昂贵，需要更换，投资大，运行成本高；生物滤池和生物转盘卫生条件差，不符合制药企业对厂区卫生条件的要求；传统活性污泥法采用连续进水方式，反应器中基质浓度低，反应速率低，且抗冲击能力差，不适应水量、水质的较大变化，易发生污泥膨胀等问题，均不宜采用[9]。厌氧生化法：厌氧生化法能将复杂大分子有机物水解为小分子溶解性有机物，在兼性菌和厌氧菌的作用下，有机物被转化为无机物等，并产生甲烷等气体。厌氧生化法适合处理高浓度有机废水。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第2章新组合工艺的提出与分析2.1组合工艺的提出在实际生产过程中，很多中药厂的污水处理设施因处理效果不理想、运行费用高、管理难度大、技术不合格等多种不利因素，迫使企业停运，造成废水不能得到有效的处理，直接或不达标向水体排放，造成了水体环境的日益恶化。进而造成了严重的社会影响。针对制药废水的污染特点，为解决该类废水对环境的危害，研究一种新的组合工艺，来降低投资运行成本。因此，经过认真研究众多的中药企业的典型处理流程，并结合中药废水的实际特点，从而提出了中药废水处理的新工艺。2.2水质分析及处理思路2.2.1水质分析中药废水有机污染物浓度高；SS含量高，尤其是木质素等比重较轻、难于沉淀的悬浮物含量高；色度较高；废水的可生化性较强；多为间歇排放，污水成分复杂。中药废水的主要特点如下：（1）废水可生化性较好，中药废水BOD/COD的比值较高，大于0.3，适宜采用生物处理工艺。（2）废水有机物成分较高生化性较好，单纯的厌氧或好氧工艺去除率无法达到处理要求，因此采用厌氧+好氧的处理方法。（3）对比几种厌氧处理工艺，水解酸化削减量有限，无法满足后续处理要求；UASB结构复杂，施工困难；最后选择结构简单，易于施工，去除率较高的ABR反应器。（4）由于厌氧反应器要求SS较低，一般小于300mg/L，而中药废水SS较高，且SS中密度较小、不易重力沉淀的木质素等含量较高，因此在厌氧反应器前设置气浮池以去除大部分悬浮物。（5）中药废水水质、水量变化较大，多为间歇排放，因此要求好氧反应器的抗冲击负荷能力较强，基于此特点，选择SBR反应器。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)几种典型厌氧反应器情况对比见表[10]2-1表2-1典型厌氧反应器情况对比表反应器名称特点不足厌氧滤器负荷比厌氧法高2~3倍，COD去除率高容易堵塞，需要大量填料，成本增加厌氧流化床惰性填料附着微生物来保持污泥，克服AF易堵塞的缺点能耗大，成本高UASB水力停留时间短，无填料和污泥回流，无需搅拌装置，成本低反应器内存在短流现象，初次启动时间长，三相分离器复杂ABR多次折流，水力条件好；构造设计简单，能在高负荷条件下有效地截留生物固体和SS，启动容易容易酸化2.2.2处理流程根据以上分析，针对中药废水的水质特点，本设计选用气浮+ABR+SBR的工艺组合进行处理，现将具体设施的作用做以具体的分析：（1）格栅的目的是去除粗大固体物，以保护各种类型厌氧反应器的布水管免于堵塞。（2）经过格栅处理的废水进入调节池，调节池的作用是均质和均量。（3）从调节池流出的废水进入气浮池，去除木质素等悬浮物。（4）经过前处理的废水进入ABR反应池进行厌氧反应，在此过程中，大分子有机物分解为小分子有机物，废水在ABR反应池中与厌氧活性污泥充分接触，经过酸化及甲烷化过程，产生CH4等气体，有机物浓度大大降低。（5）经过ABR反应池处理的废水进入SBR反应池，与反应池内的活性污泥充分接触，经过厌氧、缺氧、好氧等过程，有机物浓度大大降低，基本达到排放标准。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)（6）气浮池、SBR反应池产生的污泥先排入集泥井，再由污泥泵抽至污泥干化床。（7）ABR反应池产生的污泥直接排入污泥干化床。（8）污泥干化床渗出液回流至格栅前，与原水混合后处理。工艺流程图如图2-1所示。进水格栅调节池气浮池ABRSBR出水曝气集泥井污泥干化床图2-1处理工艺流程图30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)第3章工艺设计3.1进水水量与水质水量Q=2000m3／d，变化系数K=1.8，进水水质表见3-1表3-1进水水质表指标CODcrSSBOD5PH单位(mg/L)15000300060006.53.2处理要求处理水需达到污水综合排放标准(GB8978-96)一级标准，排放标准见表3-2[11]所示。表3-2排放标准表指标CODcrSSBOD5PH单位(mg/L)10070206~9污染物去除率满足以下要求：△CODcr≥99.3%△BOD5≥99.6%△SS≥97.2%污染物削减量：CODcr：44700kg/dBOD5：17940kg/dSS：6900kg/d3.3可生化性分析原污水能否采用生物处理，特别是是否适用于生物脱氮除磷工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量以及比例能否满足生物生长的需要，因此首先应判断相关指标能否满足要求。污水的BOD530 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)/CODcr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODcr＞0.3时，可生化性较好；BOD5/CODcr＜0.3时，较难生化；BOD5/CODcr＜0.2时，不易生化。分析该处理工程的进水水质：BOD5=6000mg/L，COD=15000mg/L，BOD5/CODcr=0.4其生化性属于比较好的类型的有机废水，因此本工程适宜采用生物处理[12]。3.4工艺设计3.4.1格栅格栅一般设置在泵房集水井的进口处，或者污水处理系统前的污水渠道中，用以截留污水中的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等。以防止水泵磨损或堵塞，使后续处理流程可以顺利进行，同时还可以减轻后续处理构筑物的处理负荷。按栅条运行状态，可以分为固定格栅与回转格栅，由于本次设计水量较小，所以采用固定尺寸。设置格栅的渠道，其宽度要适当，应使水流速度保持适当的流速，一方面泥沙不至于沉积在渠道底部，另一方面截留的污染物又不至于冲过格栅这一流速通常采用0.4~0.9m/s。过栅流速一般取0.6~1.0m/s。格栅的设计内容包括尺寸计算，水力计算，栅渣量计算及清渣机械的选用等。3.4.1.1参数选择格栅前面的渠道水深h=0.5m，过栅流速v=0.9m/s格栅间隙净宽度e=10mm中格栅，倾角变化系数k取1.8，格栅宽度S取0.01m。3.4.1.2计算（1）格栅间隙数nn=（3-1）式中Qmax——最大设计流量，m3/sS——栅条宽度,mb——栅条间隙，m30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)n——栅条间隙数，mh——栅前水深，mv——过栅流速，m/s——格栅倾角，（°）由公式（3-1）得n===8.4，n取8。（2）格栅总宽度BB=S(n-1)+en=0.01(8-1)+0.018=0.07+0.08=0.15m（3）过栅水头损失h1栅条断面采用矩形断面，形状系数=2.42，取水头损失增大倍数k=3。则：h1=kh0=ksin=32.42（）4/3sin=7.260.0410.87=0.259mh1取0.26m，即将格栅后渠底降低0.26m，以格栅前渠道涌水。（4）格栅渠道总高度H取格栅渠道超高h2=0.3m，则栅前的渠道高度H1=0.5+0.3=0.8m则格栅渠道总高度H=h+h1+h2=0.5+0.26+0.3=1.06m（5）格栅渠道总长度L若B1为0.09m，进水渠道展开角1为，进水渠道渐宽部分的长度l1为30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)l1===0.084m进水渠道渐缩长度l2==0.042m格栅渠道总长度L=l1+l2+1.0+0.5+=0.084+0.042+1.5+=2.087m（6）每日栅渣量WW1取0.07m3/(103.m3污水)则W===0.08m3/d可以采用机械清渣格栅。3.4.2调节池为了给后续处理过程中提供一个最优的条件，要尽可能减小或控制进入处理设施的废水水质和水量的波动，需在废水处理系统之前设均和调节池，调节池的作用是均质和均量。根据调节池的功能一般可以分为四种：均量池，均质池，均化池，事故池。调节池的水力停留时间t取2小时，底部坡度取0.04，调节池有效容积V为842=168m3，取180m3。有效水深取为2m，则单池面积S=90m2超高取0.5m，取长为10.0m，则宽为9.0m则调节池尺寸为10.09.02.5m采用半地埋的方式。3.4.3气浮池气浮池有平流式和竖流式，其中平流式的应用最广，废水从池下部进入气浮接触区，保证气泡与废水有一定的接触时间，废水经隔板进入气浮分离室进行分离后，从池底集水管排出，气浮池的作用是去除木质素等悬浮物。而30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)加压溶气气浮法是以微小气泡为载体，粘附水中的杂质颗粒，颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分分离去除的方法。能有效的去除中药废水中木质素等比重较小，极难重力沉降的悬浮物[13]。优点：池子浅，造价低，构造简单，管理方便。缺点：分离室容积利用率不高。3.4.3.1参数选择COD：15000mg/L去除率：45%水量：84m3/h加药量(聚合铝)：100mg/L反应池HTR：6minBOD5：6000mg/L池数：1座回流比：50%水温：20℃接触室HRT：3min分离室HRT：20min3.4.3.2计算（1）反应池设一座气浮池，停留时间t=6min，则有效容积W===8.4m3采用三级搅拌反应池，将每个反应池划分为3格，有效水深为2.0m，池长和池宽分别为L、B，做成方型池子，则有：L=B==1.2m则水深为h==1.944m取过孔流速0.1m/s，则孔的面积A=Q/V=84/0.13600=0.233m2孔的高度为0.6m，孔宽0.6m阻力损失h==3.0=0.0015m取0.002m故三格水深分别为1.944m，1.942m，1.940m所以，实际有效容积为1.44(1.944+1.942+1.940)=8.39m3实际反应时间为t=8.3960/84=5.99min反应池搅拌机选用JBL型螺旋桨式搅拌机[14]，JBL型螺旋桨式搅拌机型号特性见表3-3。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)表3-3JBL型螺旋桨式搅拌机型号特性表型号直径(mm)转速(r/min)功率（KW）桨叶数JBL800-2000800-20004-1344.5-223（2）整流墙取集水区宽500mm，过孔流速0.1m/s水深h=1.940-0.002=1.938m长(即气浮池的宽)为4.0m，所以整流墙的面积A=4.0×1.938=7.8m2开孔率为6%-20%，取开孔面积A=1.2m2小孔尺寸300×500mm则开孔数为n==8个即开1排孔，每排8个，开孔面积1.2m2(开孔率9.7%，符合要求)，水头损失取5mm。（3）接触区接触室的宽度为4m，水深h=1.938-0.005=1.933m，上升流速Vc取10mm/s则t==3.22min取t=4min＞2min合理。底面积A==2.3m2取2.4m2，则长为0.6m。（4）分离室水平流速取3mm/s，停留时间t=20min取宽B=4.0m则有效容积：W===28m3有效水深取2.0m，则分离室长L==3.5m排泥周期为3h污泥体积V=Qmax(C1-C2)24T100/Kzr(100-P0)n=84(3000-300)10-63100/1.51(100-85)1=3.01m3，取为3.6m330 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)做成3个斗，每斗容积V1==1.2m3污泥斗的上部尺寸f上：1.21.2m，下部尺寸f下：0.80.8m，污泥斗为方斗，池底边坡为则污泥斗的高h4=tan=1.904m则污泥斗体积V=h4（f上+f下+）=1.904(1.22+0.82+1.20.8)=1.93m31.933=5.79＞3.6m3，污泥斗体积合适。分离室池底坡度为0.02分离室集水管采用穿孔管，每个池子用3根，则每根管集水量q==37.4m3/h选用DN200的管子则管中流速v==0.33m/s取集水孔口流速=1.2m/s每根集水管的孔口总面积A===0.014m2设孔口直径为20mm则每孔面积A0=0.012=0.000314m2孔口数n==45个每个集水管上的开孔数为15个，分离室长为3.5m，穿孔管有效长度为3.0m，每个集水管上有15个孔，分别在管的两端交错布置，单边相邻两孔间距为0.2m。（5）投药量的计算每小时投药量：G=MQ103=100mg/L84m3/h103=8.4kg/h溶药池：浓度为10%，每小时投加药量G1=G/c=8.4/0.1=84kg/h30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)按每天配一次，则溶药池容积W1=24kG1103=1.18424103=2.2m3有效水深取0.48m，做成两个正方形池子长（宽）==1.5m水深h==0.48m尺寸大小1.51.5溶液池：按5%比例计算每小时投加溶液量G2=G/c=8.4/0.05=168kg/h按每班配一次，两池交替使用则容积W2=8kG2×103=1.11688103=1.5m3有效水深取0.8m做成两个正方形的池子超高0.3m，长（宽）==1.4m则尺寸为1.41.4m聚合铝年耗量=8.424365=73.6t/a加药池及溶液池的搅拌机选用：溶药池搅拌机选用ZJ-470型号折桨式搅拌机，溶液池搅拌机选用ZJ-700型号折桨式搅拌机[9]。（6）溶气罐的计算每间气浮池配置一个溶气罐：废水在容器罐内停留时间取5min容器罐进水量q=0.0884=6.72m3/h容器罐容积为W=qt/60=6.725/60=0.56m3容器罐直径：设容器罐的高H=2.0mD===0.6mH/D=3.3在2~4范围内，合适。溶气量：已知废水温度为20℃查表得736KT=17.8830 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)溶气罐的工作压力取0.5MPa(表压)，即相当于5个大气压溶气量C=736KTp=17.885=89.4ml空气/L水容器罐所需空气量：Q1===1.0m3/h=0.017m3/min取0.02m3/min供气量：Q2=1.5Q1=1.50.02=0.03m3/min空压机压力：P=p阻+p=0.1+0.5=0.6Mpa3.4.4ABR厌氧池ABR反应器内设置若干竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统(简称UASB)。废水进入反应器后沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物充分的接触而得到去除。借助于废水流动和沼气上升的作用,反应室中的污泥上下运动，但是由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能，污泥在水平方向的流速极其缓慢，从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中[15]。经过前处理的废水进入ABR反应池进行厌氧反应，在此过程中，大分子有机物分解为小分子有机物，废水在ABR反应池中与厌氧活性污泥充分接触，经过酸化及甲烷化过程，产生CH4等气体，有机物浓度大大降低。3.4.4.1参数选择COD：8250mg/LBOD5：3300mg/L去除率：85%容积负荷：4kgCOD/m3.dABR池一座，分10格上升室与下降室宽度比取3：1，各格等宽3.4.4.2计算ABR池有效容积：V==3506m3取3500m3有效水深取为5m，超高及集气区取0.5m则单池A==700m2长取20m，则宽为35mABR池尺寸为20355.5m横向分两格30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)每格尺寸为10355.5m纵向分10格，则每格的宽为3.5m,上升室宽2.625m，下降室宽0.875mHRT=V/Q=3506/84=41.7h进水孔计算：过孔流速v=0.1m/s,水深0.6m，池长20m总面积A=0.620=12m2取开孔面积为1.6m2，小孔尺寸为300×200mm则开孔数n==26个开一排孔，每格开孔13个，孔间距为0.614m，开孔面积为1.56m2开孔率7.8%，符合6%～20%的要求水头损失约为0.05m。ABR产气量：设1kgBOD5产沼气0.7m3（标准状况下），去除率为85%则ABR池的产气量Q=8433001030.850.7=164.9m3/h分两支管，则每个支管产气量为82.45m3/h管中流速为1.0m/s则支管管径为20mm考虑到堵塞等问题，支管管径取为DN50，总管管径为DN80。3.4.5SBR反应池SBR工艺由曝气池（SBR反应器），曝气装置，上清液，排出装置（滗水器）等组成。经过ABR反应池处理的废水进入SBR反应池，与反应池内的活性污泥充分接触，过厌氧、缺氧、好氧等过程，有机物浓度大大降低，基本达到排放标准。运行模式分为5格阶段：进水→反应→沉淀→排放→待机。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。比如在进水阶段，可按只进水不曝气(搅拌或不搅拌)的限制性曝气运行，也可按边进水边曝气的非限制性曝气方式运行；在反应阶段，可以始终曝气，为了生物脱氮也可曝气后搅拌，或者曝气搅拌交替进行；其剩余污泥量可以在闲置阶段排放，也可在排水阶段或反应阶段后期排放。可见，对于某单一SBR30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)来说，不存在空间上控制的障碍，只在时间上进行有效地控制与变换，即能达到多种功能的要求，非常灵活[16]。3.4.5.1参数选择COD：1238mg/LBOD5：S0=495mg/L去除率：96%MLSS浓度：X=3000mg/L反应池数：N=4排水比：m=1/3污泥负荷：Ns=0.35kgBOD/kgMLSS.d3.4.5.2计算（1）曝气池运行周期各工序时间计算曝气时间TATA==≈4h沉降时间TS有效水深H取4.0m，安全高度取0.5m。初期沉降速度Vmax=7.4104tX-1.7水温10时Vmax=7.4104103000-1.7=0.91m/h水温20时Vmax=7.4104203000-1.7=1.82m/h因此，必要的沉降时间为水温10时TS===2.01h水温20时TS===1.0h排出时间TD沉淀时间在1.0h~2.01之间变化，排出(含闲置)时间TD为2h与沉淀时间合计为4h。一个周期所需要的时间为TCTC≥TA+TS+TD=8h，在5~16h之间，合理。所以周期数n为n===3，n以3计。则每个周期为8h。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)进水时间TFTF=TC/N=8/4=2h，在1~4之间，合理。（2）反应池容积计算一个反应池容量V=Q=2000=500m3进水变动的讨论：根据进水时间为2h（4池3周期的场合）和进水量模式，一个周期最大进水量变化比为r=1.5[17]。超过一个周期污水进水量△Q与V的对比△Q/V=(r-1)/m=(1.5-1)/3=0.2如其它的反应池，尚未接纳容量，考虑流量的变动各反应池的修正容量为V′=v(1+△Q/V)=500(1+0.2)=600m3则单池水面积为600/4=150m2此外，在沉淀、排出工艺中可能接受污水进水量V的10%则反应池的必要安全容量△V为△V=△Q-△Q′=(0.2-0.1)500=50m3△V′=V+△V=500+50=550m3反应池水深4m，必要水面积为550/4=137.5m2结合以上考虑，反应池的尺寸为10154.5m.（3）需氧量的计算需氧量需氧量OD=a′QS0+b′VX=0.35200049510-3+0.354500300010-3=877.5kgO2/d每个池子每周期需氧量OD′=877.5/(3×4)=73.1kgO2/周期以曝气时间4h计每小时所需的氧量为OD′′==18.3kgO2/h曝气装置：A选用微孔曝气，曝气器选BYW-1.2型，BYW-1.2型曝气器性能指数见表3-4[18]所示。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)表3-4BYW-1.2型曝气器性能指数表适应水深基本性能氧利用率标准充氧动力效率污水动力效率H=4.8mS=0.5m2/个Q=1m/h26%EP=5.6KgO2/KwhEp=2.8KgO2/Kwh则每个池子所需曝气器个数n==300个求所需供氧能力：设混合液水温为20℃，混合液DO为1.5mg/l，池子水深4m根据需氧量，污水温度以及大气压力进行换算，供氧能力为RO=（3-2）式中RO——在标准条件下转移到曝气池混合液中的总氧量，kg/h——在实际条件下转移到曝气池混合液中的总氧量，kg/h——水质修正系数——氧饱和度修正系数——水温为T时溶解氧饱和度，mg/L——压力修正系数由（3-2）式得出RO==31.4kgO2/hB鼓风曝气由供氧能力，求曝气供气量为GS==100=7.2m3/min4池合用一台鼓风机，2个反应池可同时曝气。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)此外，另外设备用鼓风机1台。则1台鼓风机的空气曝气量为G=2Gs=27.2=14.4m3/min，取1.4的系数，则空气量为14.4l.4=20.16m3/min=1209.6m3/h.（4）上清液的排出设备污水进水量Q=2000m3/d，池的个数N=4，周期数n=3每个池的排出负荷为QD==1.4m3/min。1池设1台排出设备，则每台排出设备的负荷量为Q=QD/1=1.4/1=1.4m3/min。排出装置的排水能力在最大流量比(r=1.5)时，能够排出所以排出能力为1.4l.5=2.1m3/min=126m3/h。采用滗水器出水，滗水器选用BFR200型浮动滗水器，滗水1.5小时，闲置0.5小时。滗水器的各种性能见表3-5表3-5BFR200型浮动洋水器性能指数表型号出水管直径（mm）排水量（m3/h）BFR2002002003.4.6泥路计算3.4.6.1气浮池气浮池半天的产泥量为12.84m3，每半天(12小时)打开阀门排泥至集泥井一次，再由污泥泵送到污泥干化床。3.4.6.2ABR池ABR池的污泥龄较长，且ABR池水头较高，利用水头差可直接将污泥排至污泥干化床。3.4.6.3SBR池排泥周期T=8h污泥体积V=Qmax(C1-C2)24.T.100/Kzr(100-P0)n30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)=85(300-30)10-6×8100/1.51(100-87)1=4.08m3取4.5m3每8小时打开阀门一次，将污泥排至污泥井，再由污泥泵送至污泥干化床。排泥与滗水同时进行。3.4.6.4污泥泵的选择根据气浮池、SBR池的产泥量，排泥l小时，污泥流量Q=3.6m3，扬程约10m。选QW型无堵塞潜水排污泵。QW型无堵塞潜水排污泵特性指数见表3-6[19]所示。表3-6QW型无堵塞潜水排污泵特性指数表型号排出口径(mm)流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kw)效率(%)50WQ10-10-0.7550101028500.75403.5平面布置平面布置就是按一定原则进行污水处理厂各组成部分的平面定位。平面布置的两大要素：（1）污水处理厂的组成（2）布置原则生产构筑物：如沉淀池、沉砂池、曝气池等。   辅助构筑物：泵房，鼓风机，办公楼、化验室、变电机修，仓库等。   连接各构筑物之间的生产管线及其它管线。   道路、绿地、围墙等。平面布置时，应考虑的一般原则是：（1）布置紧凑，以减少占地和连接管长度，但构筑物之间应保持一定的间距，一般5-10m，特殊要求如消化池，贮气柜在20m左右。（2）充分利用地形，使挖、填土方量平衡。（3）各构筑物之间连接管渠应简单、短捷、避免迂回交叉。30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)（4）设超越管。（5）功能分区，将生产区雨生活区分开，污水区与污泥区分开。（6）辅助建筑物的位置应按方便、安全原则确定。如鼓风机房应靠近曝气池，回流污泥泵房应靠近二沉淀池。变电所应靠近耗电量大的构筑物附近。机修间宜在修量大，方便的地方。（7）合理布置道路和进行绿化美化，花园式，改复“不卫生”传统看法。（8）考虑扩建可能性，留有适当的扩建余地[20]。3.6高程布置高程布置的任务：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定连接管渠尺寸标高，确定各部位的水面标高。高程布置的原则：污水处理流程在各构筑物之间靠重力自流。相邻两构筑物之间的高差即为流程中水头损失。水头损失包括：（1）各处理构筑物的水头损失。      （2）相邻两构筑物间的连接管渠的水头损失（沿十局）。      （3）流计量水设备的水头损失。高程布置时，应注意事项：（1）选择一条距离最大，水头事实最大流程计算。（2）计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大水量）作为设计流量（3）污水流程与泥流程的配合。尽量减少抽升污泥量。高程布置的方法：实质上讲，进行高程计算，以接受水体的最高水位（设计洪水位）为起点，逆污水处理流程向上推计算，最后确定出提升泵站的扬程[21]。3.7技术经济分析3.7.1设备管理劳动定员本设计中SBR自控程度较高，可大大减少操作人员，但维护人员应适当增加，结合实际情况，人员编制如下：厂长1人工程师1人操作人员2人化验室人员1人30 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)3.7.2运行费用核算3.7.2.1能耗核算本设计设备总容量为290kw，折算成24小时全运行的电机容量为160kw，则每天用电量为3510kw/h。电费按.050元/(kwh)计，则本中药废水处理站的能耗为：F1=3510kw/h0.50元/(kwh)=1755元/天。3.7.2.2人工费用污水站员工的平均工资以1000元/(月.人)计算，则：F2=5人1000元/(月.人)÷30天=167元/天。3.7.2.3设备维修费用按照一般运行经验，维修费用可估算为F3=20元/天3.7.2.4投药费聚合铝年耗量73.6吨，则每天消耗量为0.2吨/天，每吨聚合铝价格为2000元，则日需聚合铝的费用为F4=0.2吨/天2000元/吨=400元/天。3.7.2.5运行成本运行费用主要由电费、人员工资、维修费、投药费等组成，每天污水站总的运行费用为F5=F1+F2+F3+F4=2342元/天处理废水的运行成本为1.1元/m3。3.7.3环境效益中药废水进水污染物浓度与处理后的排放浓度见表3-7与3-8所示。表3-7中药废水进水污染物浓度表CODcrSSBOD5PH15000mg/L3000mg/L6000mg/L6.5表3-8处理后排放浓度表CODcrSSBOD5PH100mg/L70mg/L20mg/L6~930 齐齐哈尔大学毕业设计(论文)结论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用水。污染物主要是从药材中煎出的各种成分，主要成分为：糖类、葱酮、木质素、生物碱、蛋白质、色素及它们的水解产物，水质水量变化较大。本设计正是针对中药废水以上特点进行设计，以达到通过相应工艺处理后该废水能够达标排放的目的。在设计过程中，为了去除中药废水中木质素等比重较小的有机污染物，采用了加压溶气气浮法；为了达到去除较高浓度有机物的目的，采用了折板厌氧反应器(ABR)，容积负荷取5KgCOD/m3.d，HRT为50个小时。针对中药废水水质、水量变化较大的特点，选用技术较为成熟的序批式活性污泥反应器(SBR)，污泥负荷0.35kgBOD/kgMLSS.d,排水比为3：1，每个池每天运行3个周期。在此次设计过程中SBR池运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。工艺流程简单、造价低、合理。主体设备为ABR和SBR，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。经过气浮+ABR+SBR组合工艺的处理，每年可去除CODcr：15330吨、BOD：6548.1吨、悬浮物SS：3208.35吨。经过上述处理工艺的处理，拟使废水的COD由15000mg/L降到100mg/L；BOD由6000mg/L降至20mg/L，达到国家污水综合排放标准一级水平。使水环境得到改善，环境效益巨大。30 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