制药废水处理工程设计

0环境工程设计设计名称：制药废水处理工程设计学院：年级专业：姓名：学号：1SBR法处理制药废水摘要:对采用SBR法处理制药废水的调试运行作了详细说明。工程实践表明，该工艺对处理制药废水是切实可行的，出水水质可达到国家污水综合排放标准一级标准，剩余污泥也得到有效处理处置。该工艺结构简单，操作简便，占地面积小，运行效果稳定，具有推广应用价值。关键词:SBR；制药废水处理概述：随着我国制药产业的发展，对于制药废水的处理越来越受到重视。制药行业产生的废水含有大量有毒有机物，如侧链脂、石油醚、丙酮、甲醇、乙醇、二氯甲烷、甲苯和各类酸、碱物质，还带有头孢类抗生素残留物。此类废水成分复杂，有机物含量高，分子量大，水中的有毒物质和抗生素对生化处理的菌种有很强的抑制作用，是目前最难处理的废水之一。一、设计规模与进出水质污水处理规模：Q=6000m3/d该污水处理厂处理标准应达到《废水综合排放标准》GB8978－1996一级排放标准，具体要求、进水水质及处理程度见表1。表1进出水水质及主要污染物项目COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)进水450350350出水≤100≤20≤100二、废水处理工艺分析目前制药工业废水常用的处理方法大多为：物化法、化学法、生化法、其他2组合工艺等。物化法主要有混凝沉淀法、气浮法、吸附法、电解法和膜分离法；化学法主要有催化铁内电解法、臭氧氧化法和Fenton试剂法；生化法主要有序批式活性污泥法（SBR法）、普通活性污泥法、生物接触氧化法、上流式厌氧污泥床（UASB）法；其他组合工艺主要有电解＋水解酸化＋CASS工艺、微电解＋厌氧水解酸化＋序批式活性污泥法（SBR）、UASB＋兼氧＋接触氧化＋气浮工艺等。该工厂的生产废水按水质指标来看，其BOD/COD比值较低，在采用生化处理方法的时候需要对水质的可生化性进行改善，而且考虑到原始进水浓度较高，单一采用生物处理方法不能达到排放标准，所以需要采用物化和生物相结合的方法。首先用物化法先降低水中的SS及COD，再进入水解酸化池降低部分COD、色度，同时使废水的可生化性改善提高，然后进入主要的生化处理工序。由于该水质废染物浓度较高，采用单一的好氧工艺难以达到处理要求，拟采用厌氧和好氧相结合的组合工艺。经分析比较，SBR法工艺方案具有特别显著的特点：首先由于采用间歇运行，运行周期每一阶段有适应基质特征的优势菌群存在；污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效果优于一般活性污泥法。其次由于进水、曝气、沉淀、排水等工序在一个池内进行，省去了沉淀池和污泥回流设施，故而其工程和占地面积，均小于一般活性污泥法。SBR法方案在达到与传统活性污泥法同样的去除BOD效果时，还能有更充分的硝化和一定的反硝化效果。因此，本工程以SBR法废水处理厂工艺方案作为方案。三、SBR工艺详解SBR是序批式间歇活性污泥法（SeguencingBatchReactor）的简称。SBR是一种间歇运行的废水处理工艺，在一池中划分为进水、反应、沉淀、排水、闲置，在一座池子中用时间控制各期功能。由于废水来源是连续式，SBR需建几座平行池子组成一个处理单元轮换运转，保持进出水的连续性。3SBR比较适合中小规模废水厂，尤其适合小水量的废水处理。近年来SBR发展很快，并演变多种工艺，如循环式活性污泥法（CAST）、MSBR法、DAT-IAT法等。它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术泪前已有一些生产性装置在运行之中。1、SBR处理工艺基本流程SBR艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至闲置期结束为一个运行周期。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及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。工艺流程图：废水处理工艺流程说明：首先生产废水通过格栅，格栅能隔去水中含有的大颗粒固体物质，然后进入调节池匀质匀量。由厂方提供的数据可以看出其废水中BOD/COD比值较低，证明该废水比较难以进行生化处理。在池中水解产酸菌的作用下，废水中的大分子复酸化池SBR池调节池消毒池格栅进水加氯砂滤池排水反冲洗水回流集泥池污泥浓缩池压滤机房污泥外运上层滤液回流4杂有机物、不溶性有机物会被分解为小分子、溶解性的有机物，然后渗透到细胞体内分解产生挥发性有机酸、醇类物质，不仅可以去除部分COD，另外还可去除水中的部分色度，经过厌氧消化后的废水同时还提高了可生化性，有利于废水进入下一阶段进行处理。废水从水解酸化池出来后经由泵打入SBR处理系统。在SBR系统中在好氧微生物的作用下废水所含各类有机物能有效得到去除，同时色度也大大降低。废水从SBR系统出来后先在消毒池中进行消毒，然后由水泵抽入砂滤池中进行再度过滤掉悬浮杂质，而SBR系统中的污泥在自然重力的作用下沉于池底，通过污泥管排入污泥浓缩池。池中上层清水则通过溢流槽最终出水外排。由废水处理系统中各部分产生的污泥在污泥浓缩池中积累到一定程度的时候由污泥泵抽出送至板框压滤机压成干泥饼状态，可外运填埋或听从环保部门建议另行处理，由板框压滤机压滤出来的水则回流到调节池进入下一循环处理。四、工艺计算1.废水处理系统1.1格栅a、设计说明在废水进入主要处理设施之前由隔栅井中的隔栅过滤一次可以去除掉水中的大颗粒杂质或块状物体，以免在后续处理过程中出现堵塞现象。设计流量：平均日流量Qd=6000m3/d=250m3/h=0.0694m3/s最大日流量Qmax=Kz·Qd=1.3×6000m3/d=7800m3/d=325m3/h=0.09m3/sb、格栅计算设计参数：栅条间隙b=20.0mm，栅前水深h=0.3m，过栅流速v=0.6m/s，5安装倾角=60о。①、栅条数（n）为n=bhvQsinmax=603002060sin09.024(条)②、栅槽有效宽度（B）设计采用10圆钢为栅条，即S=0.01m。B=S（n-1）+bn=0.01×(24-1)+0.02×24=0.71m=710mm③、水渠道渐宽部分长度（L1）取进水渠宽B1=0.3m，渐宽部分展开角1=200L1=112tgBB＝02023.071.0tg=0.56m④、槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（L2）L2=21L=23.0=0.28m⑤、水头损失（h1）因栅条为矩形截面，取k=3,形状系数，栅条断面形状为锐边矩形，则取2.42h1=34bSkgvsin22＝3402.001.042.2360sin81.926.002=0.046m⑥、栅后渠总高度（H）取栅前渠道超高h2=0.3m6栅前渠高：H1=h+h2=0.3+0.3=0.6m栅后渠高：H=h+h1+h2=0.3+0.046+0.3=0.646m⑦、栅槽总长度（L）L=L1+L2+0.5+1.0+tgH10606.00.15.028.056.0tgm7.2⑧、每日栅渣量（W）对栅条间隙b=20.0mm的中格栅，单位体积废水拦截W1=0.07m3/103m3。每日栅渣量为W=10001maxzKWQ8.107.0623.0m3/d此栅渣量在0.2～0.3m3/d，故采用人工清渣的方式。c、格栅的确定通过计算，可知栅槽有效宽度B为0.7m,栅后槽总高度H为0.65m,栅槽总长度L为2.7m。1.2调节池a、设计说明由于该厂生产过程中产生的废水为间歇式排放，其水质水量都不是绝的，会随着时间的推移有所变化。如废水的酸碱度，由更换生产原料引起的水质变化以及流量的变化等，所以需要设置调节池用来均衡水质水量，以免对后续的处理工序产生较大的冲击负荷。b、调节池计算设计参数：调节池调节能力按一天4h计,进水采用双层环状穿孔管布水。7①、调节池设计尺寸计算调节池容纳水量Q=Qmax·T=325×4=1300m3取水深h1为5m,则调节池表面积S=260513001hQm2取长、宽分别为20m、13m，超高0.5m，则调节池的尺寸为20m×13m×5.5m。②、调节池附属设备调节池附属设备为污水提升泵，污水提升泵为常开，有效提升水量为325m3/h。在实际选择泵时，考虑到理论流量与实际流量有一定的差距，污水提升泵流量定为330m3/h,规格型号为IS150-125-400B（扬程50m,功率45KW）,数量为2台(一用一备)。1.3水解酸化池a、设计说明由于废水在该池内有较长的停留时间，在池中水解产酸菌的作用下，废水中的大分子复杂有机物、不溶性有机物会被分解为小分子、溶解性的有机物，然后渗透到细胞体内分解产生挥发性有机酸、醇类物质，不仅可以去除部分COD，另外还可去除水中的部分色度，经过厌氧消化后的废水同时还提高了可生化性，有利于废水进入下一阶段进行处理。b、水解酸化池计算设计参数：停留时间取8h,第一格池底布置有微孔曝气头，必要时可以进行曝气搅拌。①、有效池容和尺寸的计算8V0=Qmax×T=325×8=2600m3取池宽L=20m,有效水深h=5m,则池长BmLhV2652026000②、水解酸化池尺寸的确定通过计算，水解酸化池有效尺寸为26×20×5m,考虑超高0.5m,池体实际尺寸定为26×20×5.5m。③、填料量的确定使用半软性填料，填料层高h定为1.5m，则V=BLh=780m3,填料量定为780m3。c、处理效率从调节池出来的废水COD为450mg/L,BOD为350mg/L；在水解酸化池中废水处理的效率在5～10%以上，按8%计，则出水COD=450×92%=414mg/L；BOD=350×92%=322mg/L。1.4SBR生化池a、设计说明SBR生化池进水COD为414mg/L、BOD为322mg/L,设计处理流量Q=6000m3/d。BOD-污泥负荷Ls=0.3kgBOD/kgMLSS·d；反应池数N=2；反应池水深H=5m；排出比1/m=1/3；活性污泥界面以上最小水深为ε=0.5m；9MLSS浓度为CA=2000mg/L。b、反应池运行周期各工序时间计算①、曝气时间200033.03222424AssACmLCT=4.3h②、沉降时间设温度范围在10℃-20℃，则初期沉降速度7.14max104.7ACtV水温10℃时hmV/8.1200010104.77.14max水温20℃时hmV/6.3200020104.77.14max因此，必要的沉降时间为水温10℃时hVmHTs2.18.15.0)3/1(5)/1(max水温20℃时hVmHTs6.06.35.0)3/1(5)/1(max③、排出时间沉淀时间在0.6-1.2h之间变化，排出时间取2h左右，总的沉淀时间取3h。④、一个周期所需要的时间hTTTTDsAc6.733.4所以周期次数3.15=24/7.7=n故n以3计，则每一个周期为8h。⑤、进水时间10hNTTCF42/8/c、反应池容积计算①、反应池有效容量330006000233mQNnmVs②、进水流量变动的计算根据进水时间和进水流量变化模式，一个周期的最大进水量变化变化比为r=1.5。超过一周期污水进水量△Q与V比值为0.17=1)/3-(1.5=/m)1-r(=Q/V△如其他反应池尚未接纳容量，考虑流量之变动，各反应池的修正容量为3351017.013000)/1(mVQVV）（△反应池水深5m，超高0.5m，则反应池表面积（m2）为702=3510/5一般L：B=1:1～2:1,取L=30m，B=23.4m。则单个SBR生化池尺寸定为30×23.4×5.5m。d、需氧量计算①、