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四川农业大学本科生毕业论文(设计)开题报告
毕业论文(设汁)题目临海化学原料药基地污水处理厂一期工程设讣一SBR工艺
1立题依拯
改革开放以来,我国经济快速增长,人民生活水平不断提高,但环境的破坏也日益严重,
同时环境问题也逐渐得到重视。
现在,人们所食用的食品种类越来越多,但食品质量却越来
越让人担忧。
食品质量、空气质量・水环境质量都与人的健康息息相关。
当这些受到污染进而影响人类的健康时,人们就把关注点转移到药品上,希望借助药物可以保证身体的健康。
因此,药品行业逐渐发展壮大,并受到国家、业内人士的普遍关注。
随着其发展所产生的污染问题也是受到了很大的关注。
浙江省化学原料药基地临海区块是由国家讣委、国家经贸委批准设立的国家级浙江省化学原料药基地的核心区块,是国内化学原料药和医药中间体产业的唯一集聚区。
按照两委规划,基地将于10年内达到500亿元销售规模,将占世界化学原料药和医药中间体市场份额的25-30乱基地按照“高起点、龙出去、规模化”和“统一规划、分步实施、滚动开发”的方针,配套提供一体化的公用工程、一体化的服务设施、一体化的物料配送体系,最终将建设成为"规模大、质疑髙、品种全、成本低”的国际化学原料药生产岀口基地,成为国际化学原料药的制造中心,贸易中心.价格形成中心、开发中心和信息中心。
现相关部门决左在园区建设一座污水处理厂,园区内工业企业生产废水经适当处理后排入污水处理厂集中处理,实行集中建设、集中治污,逐步实现污染控制由分散治理向集中控制的转变。
2设计的基础资料
2.1基础数据
设计水量为1.25xl(yW/d,本污水处理厂的主要进出水水质指标如表1、表2所示。
污水进水水质:
表1污水进水水质
指标
CODCr
B0D5
NHlN
SS
TX
TP
pH
色度
单位(mg/L)
700
350
40
300
50
4.0
6〜9
500倍
污水出水水质:
表2岀水指标
指标
CODCr
bod5
NHo-N
SS
T?
pH
色度
单位(mg/L)
120
25
25
50
1.0
6〜9
50倍
注:
出水执行《化学介成类制药工业水污染物排放标准》(GB21904—2008)中的新建企业水污染排放标准。
2.2设计依据
(1)《中华人民共和国水污染防治法》(2008)
(2)《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008);
表3《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB21904—2008)(部分)
项
目
COD
(mg/L)
B0D5
(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
TP(mg
/L)
(倍)
PH
现有企
业
200
40
70
40
2.0
50
6—9
新建企
业
120
25
50
25
1.0
50
6—9
(3)《中华人民共和国环境保护法》
当上述标准和文件被修订时,使用英最新版本。
(4)污水处理工艺手册(2003)[1:
(5)环境工程设计手册(2006)
2・3当地的自然环境状况
基地临海区块位于国家级历史文化名城临海市境内、台州湾的北岸,规划总而积20平方公里,启动区规划而积3.94平方公里,基地紧靠华东电网发电枢纽之一的台州发电厂,距台州市区10公里,黄岩机场20公里,海门港8公里,并距温州、宁波、杭州机场2-3小时车程,同时基地紧邻104国道、甬台温、上三高速公路.并与建设中的台缙髙速公路、
甬台温髙速公路复线,规划中的甬台温铁路相连接,具有较明显的区位优势。
3方案比选和方案的确左
3.1色度去除法的比选
3.1.1吸附法
吸附法是利用吸附剂特有的物理、化学性质对色度进行吸附去除的一种方法,选取活性炭作为吸附剂巨。
活性炭是最早应用的脱色吸附剂,由于其具有发达的细孔结构和巨大的比表面积,因而对水中溶解的有机污染物具有很强的吸附能力,能有效脱除废水中的颜色。
使用活性炭去除色度的最佳控制条件:
(1)活性炭最佳用量为5mg/L;
(2)活性炭与污染物最佳接触时间为3.5h;
(3)温度选择室温,可以适当增加活性炭量的方法来达到相同的脱色效果。
在最佳控制条件下对色度的去除率可达到90.8%。
但活性炭价格昂贵,再生困难且损失率髙,因此一般只用于浓度较低的废水处理或深度处理,通常进行活性炭处理前,要先经物理法、生物法等处理。
3.1.2絮凝沉淀法
絮凝沉淀法是利用混凝剂的压缩双电层吸附电中和、吸附架桥、网捕卷扫作用,去除水中胶体悬浮物的化学处理方法。
可选用PAFM、聚合硫酸铁、PAC+PAM、FeSOi・7H20、壳聚糖、MgCh-6H20等脱色性能较好的混凝剂。
影响絮凝效果的因素有:
PH、温度、混凝剂投加量、搅拌时间和速度。
几种因素必须控制在最佳条件,否则水体中色度的去除率将不能达到预期的值。
从表可以得岀,PAFM.聚合硫酸铁、壳聚糖、FeS0i・7H20、MgCh・6业0的脱色率较高,均能达到90$左右,苴中PAFM的脱色率最高。
PAFM是一种含有铁、铝、镁等多种金属离子的新型复合混凝剂-PAFM不仅对工业废水具有良好的脱色效果且对COD有一泄的去除能力龙。
PAC+PAM相对来说脱色率不高,只有50.6%。
表4各种混凝剂的最佳反应条件及其脱色率
混凝剂
PH
投加量
6g/L)
搅拌速度
(rmin)
搅拌时间mh
温度
°C
去除率
%
PAFM
7
5
90
5
25
95.7
聚合硫酸铁
8
120
100
6
25
91.4
PAC+PAM
8
20.5
80
4
25
50.6
FeSOi•7H20
7
30
120
6
25
89.7
壳聚糖
8
3
120
4
25
89.3
MgCh-6H2O
11
6
110
7
25
94.8
3.1.3氧化法
氧化法脱色是指利用氧化剂的强氧化性,在一上条件下使废水中的发色基团发生断裂或改变英化学结构,从而达到废水脱色的目的。
常用的氧化剂有臭氧、液氯、二氧化氯、漂白粉、次氯酸钠等。
臭氧脱色成本较髙,对于大型污水处理厂不适用。
液氯、二氧化氯、漂白粉、次氯酸钠脱色的有效成分均为次氯酸。
氧化法的一个严重不足之处是处理费用较髙,从而限制了它的广泛使用。
3.1.4几种方法的比选
表58种脱色剂在最佳反应条件下及性价比对照
脱色剂
投加量
6g/L)
去除率
%
单价(万元
A)
单方水体
成本(元/t)
是否需要
增加构筑
物设施
性价比
PAFM
5.0
95.7
0.80
0.0400
否
2393
氯气
12.0
65.3
0.25
0.0300
否
2177
PAC+PAM
20.5
50.6
0.30
0.0615
否
823
FeSOi•7H20
30.0
89.7
2・00
0.6000
否
150
壳聚糖
3.0
89.3
18.00
0.5400
否
165
MgCh•6H2O
6.0
94.8
2.00
0.1200
否
790
聚合硫酸铁
120.0
91.4
3.00
3.6000
否
25
活性炭
5.0
90.8
1.50
0.075
是
1211
注:
1.表中的性价比仅用来作为各种脫色剂性能的比,不代表英他任何意义:
2.性价比二去除率/单方水量陈本。
在8中脱色剂中,PAFM的性价比最髙,最佳反应条件下的去除率也最髙。
氯气虽然性价比也较高,但苴脱色能力相对差一些,最髙为65.3%。
PAC+PAM性价比相对低一些,且去除率较低为50.6%。
MgCE・6HzO、FeS04・7H20、聚合硫酸铁、壳聚糖性价比较低且对反应条件要求太髙。
活性炭性价比比较髙,对色度的去除率也较髙,但英吸附时间需3.5h且活性炭分离需专门的过滤装巻,对上建设施要求太高。
该污水中,进水色度为500倍,出水需达到50倍,去除率至少应为90%。
所以采用絮凝沉淀法,选取PAFM为脱色剂较适合。
3.2常见污水处理工艺
3.2.1改良型氧化沟工艺
氧化沟(oxidationditch)又名连续循环曝气池(Continuousloopreactor)»是活性污泥法的一种变形,也是延时曝气法的一种特殊形式。
最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。
表而曝气机使混合液中溶解氧D0的浓度增加到大约2〜3mg/L。
在这种充分掺氧的条件下,微生物得到足够的溶解氧来去除B0D:
同时,氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐,此时,混合液处于有氧状态。
在曝气机下游,水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态,水流维持在最小流速,保证活性污泥处于悬浮状态(平均流速>0.3m/s)o微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧,直到D0值降为零,混合液呈缺氧状态。
经过缺氧区的反硝化作用,混合液进入有氧区,完成一次循环。
该系统中,BOD降解是一个连续过程,硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。
由于结构的限制,这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD,但除磷脱氮的能力有限⑸。
为了取得更好的除磷脱氮的效果固,Carrousel2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区(又称前反硝化区)。
全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区,可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化,为以后的绝氧池创造绝氧条件。
同时,厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA,聚磷菌获得YFA将其同化成PHB,所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。
厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区,所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧,也无化合物氧(硝酸根),在此绝氧环境下,70-90%的污水可提供足够的碳源,使聚磷菌能充分释磷。
绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统,进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。
最后,混合液在氧化沟富氧区排出,在富氧环境下聚磷菌过量吸磷,将磷从水中转移到污泥中,随剩余污泥排出系统。
这样,在Carrousel2000系统内,较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷。
氧化沟的技术特点:
(1)氧化沟具有推流式和完全混合式的特点,可有力地克服短流和提高缓冲能力⑺,通常在氧化沟曝气区上游安排入流,在入流点的再上游点安排出流。
该系统具有很强的耐冲击负荷能力,对不易降解的有机物也有较好的处理能力:
(2)氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度,特别适用于硝化一反硝化生物处理工艺:
(3)氧化沟沟内功率密度的不均匀配备,有利于氧的传质,液体混合和污泥絮凝:
(4)氧化沟的整体功率密度较低,可节约能源。
3.2.2SBR法尺
SBR是序批式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术⑼。
SBR反应器的运行通常包括5个阶段:
进水阶段一一加入基质;曝气反应阶段一一基质降解:
沉淀阶段一一泥水分离:
排水阶段一一排上清液;闲置阶段一一活性恢复。
这5个阶段都在曝气池内完成,从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。
与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。
通过时间顺序上的控制,SBR工艺具有同时脱氮除磷的功能。
进水后进行一左时间的缺氧搅拌,好氧菌利用进水中携带的有机物和溶解氧进行好氧分解,此时水中的溶解氧将迅速降低甚至达到零,这时厌氧发酵菌进行厌氧发酵,反硝化菌进行脱氮;然后池体进入厌氧状态,聚磷菌释放磷:
接着进行曝气,硝化菌进行硝化反应,聚磷菌进行磷吸收;经一立反应时间后,停止曝气,进行静宜沉淀:
当污泥沉淀下来后,溼出上部淸水,而后再进入原污水进行下一个周期循环,如此周而复始。
SBR工艺的特点叫
(1)工艺简单、投资少,SBR系统无需二沉池及污泥回流系统,因此工艺流程简单,布置紧凑,占地而积小,节省基建投资:
(2)耐冲击负荷,在一般情况下(包括工艺废水处理)无需设宜调节池:
(3)反应推动力大,易于得到优于连续流系统的出水水质:
(4)运行操作灵活,通过适当调节各阶段操作状态可达到脱氮除磷的效果;
(5)活性污泥在一个运行周期内,经过不同的运行环境条件,污泥沉降性能好,SVI值较低,能有效地防止丝状菌膨胀;
(6)该工艺可通过计算机进行自动控制,易于维护管理;
(7)该工艺在时间上呈推流式,具有较好的脱氮除磷效果。
3.2.3方案比选
两种工艺的比较如表6、7和8所示
表6SBR工艺和氧化沟工艺运行和管理比较
方案一(SBR工艺)
方案二(氧化沟)
反应池间枇进水
连续进水.连续出水。
有机物降解与沉淀在一个池子完成,无需设独立的沉淀池及其刮泥系统。
在氧化沟中完成有机物降解.在沉淀池中进行泥水分离,需设独立的沉淀池和刮泥系统。
对氮和磷有很好的去除效果。
氧化沟系统三个沟道内的DO值呈0-1-2的梯次变化.脱氮效果好,除磷效果一般汎。
固体停留时间较长,可抵抗较强的冲击负荷。
较长的固体停留时间,可抵抗冲击负荷。
污泥有一定的稳定性。
污泥有一定的稳定性。
采用鼓风曝气,曝气器均布池底,动力效率高,能耗较低:
何歇运转须采用岛质虽:
的膜式曝气器.设备的闲宜率较高•曝气器寿命较短.维修及维护址大朋。
采用表血曝气.设有转碟曝气设备,转碟分
点布置:
设备少,管理简单.维护虽小.但能耗
较高网。
自动化水平高,对电动阀门等设备的可靠性需求较高.控制管理较复杂。
设备少且经久耐用.控制管理简单。
耗电虽较小.运行费用低。
耗电址较大,运行费用较高。
自控系统编程工作虽较大.PLC换件费用臥自动化水平较高,劳动强度较低•对操作人员的素质要求较拓.总设备费用较高刚。
自控系统编程工作址较小,PLC砚件费用低.
自动化水平较低,劳动强度较商.对操作人员的
素质耍求较低•总设备费用较低波。
表7SBR工艺和氧化沟工艺经济指标比较
规模类型(万
吨/天)
基础投资
(元/吨)
单位耗能
(度/吨)
直接成本
(元/吨)
总成本(元/
吨)
0-2(SBR)
3251.74
0.30
0.95
2.32
2-5(SBR)
1914.25
0.34
0.67
1.68
5-10(SBR)
1715.76
0.32
0.54
0.97
0-2(氧化沟)
3940.98
0.46
0.83
2.35
2-5(氧化沟)
1984.78
0.36
0.67
1.44
5-10(氧化沟)
1810.33
0.33
0.47
0.92
表8SBR工艺和氧化沟工艺技术指标比较
规模类型(万
BOD去
COD去
SS去除
氨氮去
磷去除
吨/天)
除率(%)
除率(%)
率(%)
除率(%)
率(%)
0-2(SBR)
90.30
84.18
85.68
81.14
74.87
2-5(SBR)
91.02
83.14
87.29
6&68
75.76
5-10(SBR)
92.01
82.99
89.52
56.46
72.56
0-2(氧化沟)
91.94
81.43
92.28
75.12
81.16
2-5(氧化沟)
87.84
82.09
87.89
67.92
68.22
5-10(氧化沟)
86.82
80.53
8&98
70.60
68.22
3.3拟采取的工艺路线
拟采取的工艺路线如下图所示:
图1拟采取的工艺路线
废水经过粗格栅,除去水中较粗大的漂浮物和悬浮物,进入泵房,在经过细格栅,进一步去除水中漂浮物和悬浮物,减少后续处理产生的浮渣,保证后续处理设施的正常运行。
之后水流入沉砂池,再进入絮凝沉淀池,进行色度的去除,再进入SBR池,主要的反应就在SBR池里而进行。
然后由溼水器排出经消毒池消毒到达标出水水质排放。
沉砂池、絮凝沉淀池、SBR池中排出的污泥排入浓缩池浓缩,然后脱水泥饼外运或用做肥料。
4设讣内容及预期目标
4.1设计内容
(1)确左污水处理工艺流程及处理构筑物(或设备)的类型和数量:
(2)进行构筑物及设备的工艺设计计算:
(3)进行各构筑物、建筑物以及各种管渠等总体布巻。
(4)设计图纸包括:
1平而布置图:
2工艺流程、高程布宜图;
3单体构筑物的工艺构图。
(5)投资、运行费用及处理成本的核算
4.2预期目标
(1)完成对基地排出污水的处理,使之达到《化学合成类制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)中的新建企业水污染排放标准的要求,实行集中建设、集中治污,逐步实现污染控制由分散治理向集中控制的转变:
(2)通过本次设计,熟悉并掌握污水处理工程的设汁内容、设计原理、方法和步骤,能根据设计原始设汁资料正确地选左设讣方案,掌握污水处理设讣的基本流程及各构筑物的设il•方法,熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法,并绘制工程图纸。
5设计思路
设il•的技术路线如下图所示:
图2设计的技术路线
设计的前期收集各方面关于化学原料药基地污水处理的案例,将各种方案进行对比,选岀最适合的方案,然后初步确左设计流程,进行经济预算,分析其中岀现的问题,讨论结果。
然后用AutoCAD画出主要构筑物图,最后检查,完成设计。
6时间安排
2014年3月:
资料收集,确定设汁方案、设计流程:
2014年4月:
完成开题报告,开题答辩:
2014年5月一2014年10月:
计算个单体构筑物,完成总平而布置、高程布置,完成绘制设计图纸,并对其投资、运行费用和成本进行核算:
2014年11月一2014年12月:
资料整理,完成论文,答辩。
参考文献
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指导教师意见
指导教师签名:
年月日
开题小组意见
负责人及成员签名:
答辩时间:
年月曰
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