某生物公司污水处理工程设计课程设计 (1) 17页

'某生物公司污水处理工程设计方案 目录1概述31.1国内外制药类加工行业废水处理技术分析31.2废水来源；31.3中药生产污水的特点42废水水量水质及治理目标42.1废水水量42.2废水水质52.3排放标准53设计依据、原则和范围53.1设计依据53.2设计原则53.3设计范围和内容64治理工艺的选择、特点及说明64.1工艺流程选择64.2工艺特点74.3工艺流程说明85工艺单元选择的成熟性和先进性85.1水解酸化85.2SBR生化工艺86处理构建筑物设计及主要设备选型96.1格栅池96.2除渣机池96.3隔油池106.4调节水解酸化池106.5SBR池10 6.6沉淀过滤池106.7污泥浓缩池116.8处理站设备操作用房117处理效果118劳动定员129供电1210经济效益分析1310.1工程投资1310.2运行费用1510.2.1污水处理运行成本1511售后服务1512结论15 1概述1.1国内外制药类加工行业废水处理技术分析制药废水的处理方法可归纳为以下几种：物化处理、化学处理、生化处理以及多种方法的组合处理等。1）目前应用的物化处理方法主要包括混凝、气浮、吸附、氨吹脱、电解、离子交换和膜分离法等；化学法包括铁炭法、化学氧化还原法（fenton试剂、H2O2、O3）、深度氧化技术等；生化处理技术是目前制药废水广泛采用的处理技术，包括好氧生物法、厌氧生物法、好氧－厌氧等组合方法。2）由于制药废水大多是高浓度有机废水，进行好氧生物处理时一般需对原液进行稀释，因此动力消耗大，且废水可生化性较差，很难直接生化处理后达标排放，所以单独使用好氧处理的不多，一般需进行预处理。常用的好氧生物处理方法包括活性污泥法、深井曝气法、吸附生物降解法(AB法)、接触氧化法、序批式间歇活性污泥法(SBR法)、循环式活性污泥法（CASS法）等。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。3）目前国内外处理高浓度有机废水主要是以厌氧法为主，但经单独的厌氧方法处理后出水COD仍较高，一般需要进行后处理（如好氧生物处理）。目前仍需加强高效厌氧反应器的开发设计及进行深入的运行条件研究。在处理制药废水中应用较成功的有上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧复合床(UBF)、厌氧折流板反应器（ABR）、水解法等。1.2废水来源；根据业主方所提供的资料，生物公司主要从事各类天然植物提取生产，从生产过程来看，其生产性废水的主要来源有随提取废渣带出的残液，提纯后余留不要的废弃液，提纯载体用处理剂再生过程中的处理废液，各工序卫生清洗水，生产过程中其它途径导致物料流失随水进入污水体系的各种废水，以及生产辅助装置废水（如纯水系统产生的少量酸碱废液等），机械设备润滑油泄漏流入污水系统等。依据天然植物提取工艺特点，其生产流程如下： 1.3中药生产污水的特点根据业主提供的部分产品特性，预计本项目废水中污染因子大致有轻质悬浮物（轻质浮渣及机械油）、沉淀物（泥料及重渣）、淀粉、低聚糖、各种蛋白质（包括酶、果胶在内）、多肽、有机酸或生物碱、皂甙、色素物质、以及生产过程中加入的的辅料乙醇、无机酸或碱等。中药生产的前处理车间将经过洗、淘、漂、切、干燥等过程的合格原药送入提取车间进行水提或醇提，提取液经蒸发浓缩得浸膏半制品再送至各有关剂型车间。由此产生的生产废水包括洗涤水、药汁流失液以及变更药物品种易生产的冲洗生产设备废水。主要由药材煎出的各种成分及酒精等有机溶剂引起的污染。每一味中草药的有机成分相当复杂，生产过程又多为间歇式操作，从而造成了浓度较高、成分复杂且多变的有机废水，特别是CODCr的浓度超高，这是中药生产废水的一个特点。2废水水量水质及治理目标2.1废水水量根据业主方提供的技术数据，本方案废水处理量按500m3/d设计，废水量平均21m3/h。 2.2废水水质污水水质指标：CODCr=15000～20000mg/L2.3排放标准治理后的废水排放标准执行国家规定的《国家污水综合排放排放标准》（GB8978—1996）三级排放标准：CODCr≤1000mg/LBOD5≤300mg/LPH=6～93设计依据、原则和范围3.1设计依据1）某生物工程有限公司污水处理招标要求；2）《国家污水综合排放标准》（GB8978-1996）；3）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）；4）《地面水环境质量标准》（GHZB1-1999）；5）《建筑结构设计标准》（BGJ9—89）；6）《建筑抗震设计规范》（GBJ11—89）；7）《建筑地基基础设计规范》（GBJ17—89）；8）《建筑设计防火规范》（GBJ16—87）；9）《城市建设各行业编制定员试行标准》（<86>城劳字第5号文）；10）《工业与民用供电系统设计规范》（GB50052—92）；11）《工业企业厂界噪声标准》（GB3069—93）；12）《工业企业设计卫生标准》（TJ36—79）。3.2设计原则1）污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优选确定。工艺应遵循可靠、灵活、卫生、安全、节能、综合运行成本低廉，操作管理方便、节省投资且能保证长期稳定运行的原则。2)工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。3) 应切合实际地确定污水进水水质，优化工艺设计参数。必须对污水的现状水质特性、污染物构成进行详细调查或测定，作出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时，应进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究。4)积极审慎地采用高效经济的新工艺。对在国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产性试验，提供可靠设计参数后再进行应用。3.3设计范围和内容1）本工程设计范围为500m3/d的废水处理站的工艺、设备、建筑、结构及公用工程。设计内容包括：500m3/d废水处理站一座。包括构筑物、建筑物和非标设备等的设计；管道、水泵、空压机、仪器仪表等标准设备的选型与设计；处理站电力和电气系统的设计；本工程设计范围自污水汇至处理厂的进水检查井开始，经各处理单元处理后的总排放口检查井为止。。2）废水处理站站址的地质勘察、“三通一平”及供水、供电系统由厂方解决。4治理工艺的选择、特点及说明4.1工艺流程选择该公司是以生产中成药为主的制药厂，根据该公司提供的生产废水水质，属有机废水，采用生化法处理该废水是行之有效的。但是制药废水的水质特点使得多数制药废水单独采用生化法处理根本无法达标，所以在生化处理前必须进行必要的预处理。一般应设调节池，调节水质水量和pH，且根据实际情况采用某种物化或化学法作为预处理工序，以降低水中的SS、盐度及部分COD，减少废水中的生物抑制性物质，并提高废水的可降解性，以利于废水的后续生化。因为中药生产所排废水中除含有一般有机物外，还含有多肽、有机酸或生物碱、皂甙、色素物质等结构比较复杂、以及生产过程中加入的的辅料乙醇、无机酸或碱等难于被好氧生物降解的有机物。实践证明，废水中好氧法难于降解的有机物可在某种厌氧菌作用下降解，本方案选择以厌氧法+好氧法相结合的处理工艺，即水解酸化+SBR(简称ASBR法)。它结合了厌氧处理工艺能耗低、污泥产量低，好氧处理工艺出水水质好的优点，避免了单纯厌氧工艺出水达不到排放标准，单纯好氧工艺能耗大、污泥产量高、运行费用高等缺点，在投资、处理成本和效果方面都具有较大的优越性。设计处理工艺流程见图1。 废水格栅池栅渣外运除渣机池隔油池废油集中处理调节水解酸化池污泥泵水泵剩余污泥风机SBR池加药装置污泥泵沉淀过滤池污泥浓缩池达标排放用槽车外运图1工艺流程图4.2工艺特点本设计工艺与其他工艺相比，具有以下优点：1)工艺简明，处理效果稳定可靠，运行成本低；2)污泥产生量少，小水量情况下几乎为零，污泥处理费用低；3)操作管理方便，装置可实现半自动化控制，污水站定员少，劳动强度低；4)处理水量可在100～750m3/d范围内任意调节，不影响处理水质。 4.3工艺流程说明制药混合废水经管道（沟渠）收集，经格栅除去大漂浮物后，再经机械除渣机除去小颗粒的悬渣，之后废水经隔油池刮除机械油，而后自流入调节水解酸化池（该池对水质水量冲击负荷能起调节作用；池中设置某种生物催化剂，该催化剂为某种工业废料，价廉易得，它可以促进大分子难降解有机物的分解，改善废水可生化性），用泵将其送入SBR池进行生物好氧反应，SBR池出水经沉淀过滤池过滤然后排放。沉淀过滤池中的沉渣经泵打入污泥浓缩池浓缩，SBR池剩余污泥（一般很少）回流入调节水解酸化池，调节水解酸化池设一污泥泵（起搅拌及排泥作用,少量的剩余污泥排入污泥浓缩池）。经污泥浓缩池浓缩后的污泥，用槽车不定期运走。低噪音罗茨风机提供气源，由可变微孔曝气器曝气供氧，大幅度提高氧气的传质效率。系统配置有加药装置，在水质波动的情况下，可在沉淀过滤池前采取加药混凝，以强化处理效果，保证水质达标；当进水水质正常时，可不加药，以节约药费。5工艺单元选择的成熟性和先进性5.1水解酸化水解酸化是兼氧厌氧技术，兼性菌（主要是产酸菌）在缺氧或厌氧条件下，将废水中诸如多肽、有机酸或生物碱、皂甙、色素物质等结构比较复杂的大分子有机物分解成小分子中间产物。同时，部分有毒物质及一些带色基团的分子键被打开，降低了废水中有毒物质的浓度。厌氧生物反应分为水解、酸化、产乙酸、产甲烷四个阶段，完成整个厌氧过程需时很长，但其中水解、酸化阶段反应条件温和、速率快，本方案即将厌氧过程控制在此阶段，作为一种预处理手段，水解酸化并没有很大程度降低废水中的CODCr和BOD5，而是使废水中结构复杂的大分子有机物，在生物催化剂作用下降解转变为结构简单的小分子有机物，即废水中的不溶性的复杂大分子有机物降解成小分子溶解性底物，溶解性有机物再转化为有机酸、醇、二氧化碳、各种低级有机酸及氢等，废水的毒性得以降低，可生化性得以提高，为后续生物接触氧化反应器提供了优质底物，给好氧过程创造了条件。5.2SBR生化工艺SBR法可有效地克服普通好氧活性污泥的缺点，它在一个反应池内完成进水－曝气－沉淀－排放等所有的反应操作过程，在不同时间里完成有机物氧化、硝化、脱氮、磷的吸收和释放等生化过程，不需设置二次沉淀池。SBR是一种简易高效低能耗的污水生化处理法。SBR法的运行工艺是以间歇操作为主要特征。所谓序列间歇式有两种含义：一是运行操作在空间上是按序排列，间歇的。由于污水大都连续排放且流量波动很大， SBR生化池一般采用两个或多个并联运行。污水按序列进入每个反应器，它们运行时的相对关系是有次序排列的，也是间歇的；二是每个SBR的运行操作，在时间上也是按次序排列的，间歇的，一般可分为进水、反应、沉淀、排水、闲置五个阶段，称为一个运行周期。在一个运行周期内，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污水水质、出水水质与运行功能要求灵活掌握。比如在进水阶段，根据进水时间和曝气时间的关系进行划分，可分为：（1）限制曝气：进水阶段不曝气；（2）非限制曝气：进水和曝气同步；（3）半限制曝气：进水一定时间后开始曝气；（4）脉冲曝气：按一定规律间断或脉冲方式曝气。不论何种方式，为了生物脱氮，也可曝气后搅拌、沉淀以后再次曝气或曝气与搅拌交替运行。剩余污泥可以在闲置阶段排放，也可以在排水阶段或反应阶段后期排放。对单一SBR池来说，不存在空间上控制的限制，只要在时间上进行有效的控制与变换，便能达到多功能的要求，非常灵活。SBR池是典型的完全混合反应器，器内混合液呈完全混合状态，但底物与微生物浓度在时间上则呈现较理想的推流过程，生化反应推动力大、效率高、水力停留时间（HRT）短、运行方式灵活，容易实现好氧(DO=2～6)—缺氧(DO=0，NOx>0)—厌氧（DO=0，NOx=0）状态交替的环境；又能在好氧期加大曝气量，延长HRT和污泥龄,强化硝化反应和聚磷菌过量摄磷的过程；也可在缺氧期投加碳源（原污水）加快反硝化过程；还可在充水期维持厌氧状态，促使聚磷菌释放磷等，同时实现除磷脱氮。SBR池本身就是一个生物选择器，其高浓度进水、同一池中不同的运行工序及灵活多变的运行方式，对池中的微生物进行了选择，使引起膨胀的丝状菌处于劣势，而且耐冲击负荷的菌胶团得到了优化。调试好的SBR池中活性污泥相当稳定，无污泥膨胀之虞。6处理构建筑物设计及主要设备选型6.1格栅池尺寸为3.0m×2.0m×1.4m格栅采用回转机械格栅，截留较粗悬浮物。主要设备：HG型回转机械格栅，0.75kw，栅条间隙10mm6.2除渣机池尺寸为3.0m×2.0m×1.4m除毛除渣机用于去除细小悬浮物，减小后续处理负荷。主要设备： CM2000-800型除毛除渣机，0.75kw，梯形不锈钢筛条，间距1mm6.3隔油池尺寸为3.0m×2.0m×1.4m用于分离去除废水中悬浮状态的油品和乳化油品，以便进行后续处理。主要设备：JF钢带式油水分离机，JF-100型，40W,刮油量：75L/h,钢带宽：100mm6.4调节水解酸化池尺寸为15.6m×5.0m×4.5m池体为砼结构，1座(分3格)，平均停留时间为14.4h。配有鼓风曝气系统和污泥泵，对废水进行预曝气和搅拌。均化废水水质和水量，确保处理装置连续平稳运行。在调节池中适当部位设置独特的生物水解酸化系统，在生物催化剂的作用下，对大分子的有机物进行水解和酸化作用。主要设备和材料：生物催化剂（某种工业废料）：75m3；污泥泵40QW12-15-1.5，1.5kw，2台(带自耦装置，1用1备)；提升泵：100WQ100-15-7.5，7.5KW，2台（带自耦装置，1用1备）；曝气器：DYW-Ⅲ型，数量：50个。6.5SBR池尺寸为10.0m×6.0m×4.5m采用可变微孔曝气器曝气供氧，氧利用率为20%以上；排水装置为虹吸式滗水器。钢筋砼结构，数量2座(共壁)；单池有效容积:240m3。主要设备和材料:曝气器：DYW-Ⅲ型，数量：240个；虹吸式滗水器：2台，最大排水能力125m3/h；罗茨风机：BK5009，风量9.27m3/min，风压4.0m水柱，功率9千瓦，数量2台(1用1备)。6.6沉淀过滤池尺寸为4.0m×4.0m×5.0m 利用重力沉淀和加药混凝和过滤去除出水中和悬浮物。当废水水质波动时，投加混凝剂，吸附未彻底生物降解的有机物，再经沉淀和过滤处理，保证出水达标排放，还可保证达到回用水水质要求，当进水水质正常时，可不加药，以节约药费。钢砼结构，1座。主要材料：支撑架和碳钢底板：2m×2m,δ=8mm，4块，防腐；滤料：石英砂6m3；排污泵：ZW50-20-12，2.2KW，2台(1用1备)；中心布水装置：1套，DN300，碳钢防腐。6.7污泥浓缩池尺寸为4.0m×3m.0×4.0m钢砼结构，1座。本工程采用的水解酸化工艺本身就具有使污泥减量化的功能，系统剩余污泥产量较少，再经进一步消化浓缩后，泥量更少，可不定期联系市政环卫槽车外运处理。污泥浓缩池中的污泥通过泵输送到槽车内。这样既可减免污泥脱水需要配备的设备、场地和操作人员，还可避免因此带来的环境卫生问题。6.8处理站设备操作用房A.罗茨鼓风机房：砖混结构，内空尺寸：长×宽×高=4m×4m×4m；B.加药装置、消毒机房：砖混结构，长×宽×高=4m×4m×4m；安装加药装置1套，投加混凝剂用。C.药品储取间：砖混结构，长×宽×高=4m×4m×4m。D.操作间、配电室:砖混结构，长×宽×高=4m×4m×4m。7处理效果废水经以上工艺处理后，预期取得良好效果，能达到国家排放标准的要求。处理效果预测见表1。表1处理效果预测表 8劳动定员本处理工艺为半自动运行，集中控制，操作管理工作量较小,配备操作人员2人。操作人员主要按运行程序要求控制风机、泵、阀门、格栅、除渣机及刮油机等设备的启动按钮的启闭，监视整个系统的运行情况。9供电1）动力电源由建设方负责接到污水处理站动力配电柜；2）废水处理工程用电按三类电负荷设计，单回路供电380V，4线制；3）在处理站的总控制房内设置低压配电箱，对用电设备采用放射式供电。4）主要机泵均交替使用，互用互备，以达到保证正常运行的目的；5）各类电器设备的启动、关闭和切换可通过可编程序控制器自动按序实行联动，同时，在控制柜的面板上设有自动—手动转换开关，必要时也可以切换成手动控制；6）各类电器设备均设置电路短路和过载保护装置。 10经济效益分析10.1工程投资1）土建费：土建费（不含地基处理费）见表2表2污水处理系统土建费用估算表单位:万元序号名称内空尺寸（m）(L×B×H)单位数量单价总额备注1格栅池3.0×2.0×1.4个11.01.2钢砼结构2除渣机池3.0×2.0×1.4个11.01.2钢砼结构3隔油池3.0×2.0×1.4个11.01.2钢砼结构4调节水解酸化池15.6×5.0×4.5个110.612.7钢砼结构5SBR池10.0×6.0×4.5个26.615.8钢砼结构6沉淀过滤池4.0×4.0×5.0个12.82.8钢砼结构7污泥浓缩池4.0×3.0×4.0个11.41.4钢砼结构8风机等用房4.0×4.0×4.0间40.83.2砖混结构98盖板4.24.2钢筋现浇10土方等配套工程3.2合计46.92）设备材料费：设备材料费见表3。表3污水处理系统设备材料费价格单位：万元 3）工程总投资估算:工程总投资见表4。表4污水处理系统总投资估算单位：万元 10.2运行费用10.2.1污水处理运行成本1）电费：设备每天电耗情况见表7。设备用电量200.00KWh/d，电费价格按0.7795元/KWh计。则每m3污水电费:200.00×0.7795÷500=0.32元/m3表5主要设备电耗一览表序号名称功率(KW)运行数量(台)运行时间(h/d)小计(KWh)1机械格栅0.7512115.752除渣机0.7512115.753刮油机0.042210.084污泥泵1.5123.05提升泵7.514306排污泵2.2124.47罗茨鼓风机9.01141268其它5.015.0总计199.982）药剂费用：药剂费用取0.15元/m3。3）工资：污水站定员人数2人，月工资1500元/人，则工资为：2×1500÷30÷500=0.20元/m3。4）污水处理运行成本：为0.67元/吨水（不含大修费用）11售后服务污水处理站投入正常运行后，系统免费服务期即保质期为一年，终身提供技术咨询和技术支持。12结论r本方案采用“水解酸化+SBR(简称ASBR法)”组合工艺对该生物公司日排放量为500m3的制药加工生产废水进行处理，工程建设完成后水质达到国家规定的《国家 污水综合排放标准》(GB8978－1996)三级排放标准。r全部工程总投资124.75万元。工程运行后，废水处理费用为0.67元/m3废水，可取得良好的社会效益和环境效益。r基于制药加工过程为大量耗水过程，建议根据工艺过程的要求，开展资源水回用，如外加投资建造一个回用水系统，对达标外排水进一步处理使其达到车间用水水质标准，以减少整体生产过程的用水定额。'