中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计.docx
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中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
中药制药厂每天300吨制药
废水处理工程设计
.
某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
1项目概况
随着制药工业的发展,制药废水已成为重要的污染源之一。
其
成分复杂、毒性大、色度深,而且废水水质、水量波动较大,是处
理难度较大的工业废水。
中药废水是在中药生产过程中产生的成分复杂的高浓度有机
废水。
废水主要来源于原材料的洗涤水,浸泡废水,各工段的冲洗
废水,其他废水来源于生产办公生活污水。
其中,水溶性污染物为
单宁、生物碱、有机酸、糖类、甙类、木质素、色素、蒽醌类物质
及其它水解产物等;水不溶性污染物来自清洗、煎煮等工序,主要
是泥沙、植物类悬浮物等。
此设计项目处理能力为300m3/d,根据该制药厂废水有机物浓
度高,毒性大,间歇性排放等特点,采用“水解酸化-生物氧化”
工艺对其处理,处理后出水水质要求符合《中药类制药工业水污染
物排放标准》(GB21906-2008)新建企业水污染排放限值。
废水
进出水水质见表1
表1-1进出水水质指标
Table1-1Indicatorsofaccesstowatertable
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
项目
COD(mg/l)
BOD(mg/l)
PH
SS(mg/l)
进水水质
1480
200
6-7
350
出水水质
100
20
6-9
50
2项目设计依据、原则
2.1项目设计设计依据
1)《中药类制药工业水污染物排放标准》(GB21906-2008)
2)《生物接触氧化法设计规程》(CECS128:
2001)
3)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)
4)《混凝土结构设计规范》(GB50010-2002)
5)《砌体结构设计规范》(GB50003-2001)
6)《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)
7)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)
.
某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
8)《建筑抗震设计规范》(GB50011-2001)
9)《构筑物抗震设计规范》(GBJ50191-93)
2.2项目设计原则
1)工艺可靠、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)电气设备尽可能采用简易半自动化控制、最大限度减轻劳动强度。
3)在设计中充分考虑二次污染的简易控制,采用简易隔噪防振脱臭等措施,保持良好的环境卫生。
3工艺流程设计
3.1处理工艺选择
3.1.1预处理工艺选择
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
预处理阶段的主要作用是将来水中的植物悬浮物和泥沙等去除,为后续生化处理创造条件。
其中,去除来水中的固体物是预处理阶段的最重要任务。
对预处理工艺选择如下:
格栅+调节池。
格栅的作用是格栅的作用是去除废水中的大粒径固体物质,如
悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质,以保证后续处理单元
和水泵的正常运行,减轻后续处理单元的处理负荷,防止管道阻塞。
调节池的作用是调节水量和水质,调节污水pH值。
设置调节
池的目的是调节水量、均衡水质、预水解酸化。
企业生产过程产生
的废水具有一定的波动幅度,为保证后续处理单元的稳态连续进
行,必须设置调节池,将波峰时大量来水存储起来,波谷时供给后
续处理单元,以避免水量波动对处理系统的影响。
生产过程产生的
废水水质同样存在波动幅度,调节池的另一个作用是将不同时间来
水水质进行均质调节。
调节池的水力停留时间应根据处理水量、水
质和波动幅度确定。
在处理过程中,废水进水ph在6-7之间,出
水ph为6-9。
在水解酸化阶段会产生大量有机酸导致ph降低,为
使系统稳定运行,故在调节池设加碱液装置,以保证后续处理废水
ph。
沉砂池的作用是去除药材清洗水中的泥沙,保证后续处理单元
正常运行,沉砂池分离出的泥沙单独运出。
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某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
3.1.2主处理工艺选择
中药废水的处理一般有以下几种工艺:
气浮+UASB+MBR
ABR+SBR,两相厌氧+好氧,水解酸化+接触氧化法等各种处理工
艺。
这些处理方法与工艺各有其特点和不足之处,但各自都有较为
成功的经验。
表3-1各工艺比较
Table3-1Comparisonofthevariousprocesses
主工艺名称
工艺特征
投资运行费用
适用范围
气浮
适宜建于地下,
投资居中,占地
适用于CODcr、
+UASB+MBR
能够连续出水
面积小,运行费
BOD5含量较高
且便于回用;运
用较高
的有机废水
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
行稳定
ABR+SBR
容积负荷率较
投资居中;占地适用于CODcr、
好;运行管理比
面积较大;运行
BOD5含量高的
较简单;需要时
费用低。
有机废水
沼气可回收利
用。
不宜建成地
埋式。
两相厌氧+好氧
可达很高的容
投资较高;占地适用于CODcr、
积负荷;比传统
面积较大;运行
BOD5含量比较
厌氧工艺有明
费用高。
高的有机废水
显高的有机物
去除率;工艺流
程长,运行稳
定。
水解酸化+接
容积负荷率较
投资居中;占地适用于CODcr、
触氧化法
高;工艺流程较
面积较小;运行
BOD5含量比较
短;运行稳定,
费用较低。
高的有机废水
脱氮效果差,运
行管理简单。
.
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综合以上处理工艺特点,并结合本工程污水处理的要求,将主处理工艺设计成水解酸化+接触氧化法,以实现降解有机物的设计目标。
即水解酸化+接触氧化的基本生化处理工艺。
综合以上常用的处理工艺,本设计所采用的处理工艺有以下方面优点:
(1)该厂废水可生化性较差,故用水解酸化提高可生化性
(2)生物接触氧化工艺有机负荷高,耐冲击负荷能力强,采用剩余污泥量少,处理出水水质稳定。
(4)不需要密闭的池,搅拌器,三相分离器,降低了造价和便于维护。
(5)出水无厌氧发酵的不良气味,改善处理厂的环境。
(6)水解池体积小,与初次沉淀池相当,节省基建投资。
(7)不需要污泥回流,无污泥膨胀问题,运行管理简单
3.2水解酸化接触氧化工艺简介
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,将废水中诸如单宁、甙类、蒽醌、生物碱等结构比较
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
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
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。
对固体有机物的降解可减少污泥量,
其功能与消化池
一样。
工艺仅产生很少的难厌氧降解的生物活性污泥,
故实现污水、
污泥一次性处理,不需要经常加热的中温消化池。
此工艺有三个显著的特点:
其一,水解池取代了传统的初沉池,
水解池对有机物的去除率远远高于传统的初沉池,
更为重要的是经
过水解处理,污水中的有机物不但在数量上发生了很大变化,
而且
在理化性质上发生了更大变化,使污水更适宜后继的好氧处理,
可
以用较少的气量在较短的停留时间内完成净化,
且有较好的抗有机
负荷冲击能力;其二,在低温条件下仍有较好的去除效果;其三,这种工艺在处理污水的同时,完成了对污泥的处理,使污水、污泥
.
某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
处理一元化,达到对剩余污泥的稳定,可以从传统的工艺过程种取消消化池。
作为一种替代的处理工艺,在总的停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥要有很大的优势。
生物接触氧化法的特点:
①生物接触氧化池内的生物固体浓度(10-20g/l)高于活性污
泥法和生物滤池,具有较高的容积负荷;②污泥产量略低于活性污泥法③对水量水质的波动有较强的适应能力。
3.3工艺流程设计
栅渣外运碱
废水格栅调节池水解酸化生物接触氧化
滤液
泥饼外运污泥压缩机污泥浓缩池二沉池
出水
图3-1污水处理工艺流程图
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
Figure3-1WastewaterTreatmentProcessFlow
Diagram
3.4工艺流程描述
混合废水经格栅后进入调节池,节水量和水质。
根据进水水质情况通过投加碱液控制进水pH值。
水解酸化池内设置专用水解填料。
通过厌氧菌、水解细菌、产酸菌等兼性菌的协同作用,降解有
机物,有效去除部分COD。
水解酸化池出水自流进入生化池。
生化池内设置专用填料和高效专用曝气装置,提高氧的利用率。
有效降低运行成本。
生化池出水自流进入二沉池进行固液分离。
清水溢流排放。
采用的工艺流程如图3-1所示。
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某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
3.5各阶段主要污染物去除率
表3-1水解酸化池进出水水质指标
Table3-1Indicatorsofhydrolyticacidification
table
水质指标
COD
BOD
SS
进水水质
1480
200
350
(mg/l)
去除率(%)
54
45
80
出水水质
666
110
70
(mg/l)
表3-2接触氧化池进出水水质指标
Table3-2Indicatorsofcontactoxidationtable
水质指标CODBODSS
进水水质
666
110
70
(mg/l)
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
去除率(%)
84
86
15
出水水质106.5615.459.5
(mg/l)
表3-3二沉池进出水水质指标
Table3-3Indicatorsofprecipitationtable
水质指标
COD
BOD
SS
进水水质
106.56
15.4
59.5
(mg/l)
去除率(%)
10
0
50
出水水质
96
15.4
29.75
(mg/l)
4工艺参数设计计算
.
某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
4.1基本设计参数
(1)最大设计小时水流量:
Q=12.5m3/h
(2)设计进出水指标:
表4-1进出水水质指标
Table4-1Indicatorsofaccesstowatertable
项目
COD(mg/g)
BOD(mg/g)
PH
SS(mg/g)
进水水质
1480
200
6-7
350
出水水质
100
20
6-9
50
4.2处理工艺参数设计及计算
4.2.1格栅间
(1)功能:
用于安装格栅,拦截水中大的悬浮物质。
并防止冬季格栅机结冰,影响运行。
(2)结构:
地下钢砼结构
(3)尺寸:
2.7m×0.8m×1.2m
(4)数量:
1座
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4.2.2不锈钢机械细格栅
(1)设计说明
设备与水平面呈60°安装在水渠中,污水通过栅网的栅缝流
出,固体垃圾被过滤在栅网垃圾筐内。
格栅由一组平行的金属栅
条或筛网制成,安装在废水渠道的进口处,用于截留较大的悬浮物
或漂浮物,主要对水泵起保护作用,另外可减轻后续构筑物的处理
负荷。
(2)主要特点
①全部零件有不锈钢制成,具有足够的耐腐蚀性和强度,即使在恶劣的环境中也能够长期使用
②采用栅杆固定,耙齿在栅杆中间运转,避免因垃圾粘在栅杆上而堵塞栅格
③栅杆尾部采用相对固定的结构,栅杆既能有一定的活动余地,又不会脱离开耙齿之间,使格栅运行更加可靠
④采用防水电机,电机绝缘性能好⑤工作性能稳定,运转平稳,噪声小⑥结构简单,操作方便,便于维护保养⑦所有滑动轴承均采用尼龙材料,耐磨损,耐腐蚀,且无油润
滑
(3)详细参数
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某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
格栅型号BG4820-2
有效垂直高度485mm
有效宽度200mm
栅杆间距2mm
安装角度°60o
耙齿速度5.5m/min
电机功率250W
电压380V
最大处理量20m3/h
水槽宽B315-475mm
水槽深H400mm
(4)设计计算
取细格栅;栅条间隙b=2mm;
栅前水深h=0.15m;过栅流速v=0.2m/s;
3
3
安装倾角α=60°;设计流量Q=300m/d=0.00347m
/s
①栅条间隙数(n)
n=Q
max
sina
bhv
式中:
Q-------------
3
设计流量,m/s
α-------------
格栅倾角,度
b-------------
栅条间隙,m
h-------------
栅前水深,m
v-------------
过栅流速,m/s
n=0.00347×0.93÷0.002÷0.15÷0.2=53.8=54
②栅槽有效宽度(B)
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
设计采用φ5圆钢为栅条,即s=0.01m
B=S(n-1)+bn
式中:
S--------------栅条宽度,m
n--------------格栅间隙数
b--------------栅条间隙,m
B=0.01×(54-1)+0.002×13=0.556m
③进水渠道渐宽部分长度(l1)
设进水渠道内流速为0.2m/s,则进水渠道宽B1=0.256m,
渐宽部分展开角取为20°
则l1=
B-B1
2
′
tga1
式中:
B--------------
栅槽宽度,m
B1--------------
进水渠道宽度,m
a1--------------
进水渠展开角,度
=0.41m
④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(l2)
l2=l1/2=0.41/2
=0.205m
⑤过栅水头损失(h1)
.
某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
取k=3,b=1.79(栅条断面为圆形),v=0.6m/s
h1=kb(s)4/3
v2
sina
d
2g
式中:
k--------
系数,水头损失增大倍数
b--------
系数,与断面形状有关
s--------
格条宽度,m
d--------
栅条净隙,mm
v--------
过栅流速,m/s
α--------
格栅倾角,度
=3×1.79×8.55×0.04÷19.6×0.866=0.08m
⑥栅槽总高度(H)
取栅前渠道超高h2=0.3m
栅前槽高H1=h+h2=0.15+0.072=0.222m
则总高度H=h+h1+h2=0.15+0.08+0.3=0.53m
⑦栅槽总长度(L)
L=l
1
+l
2
+0.5+1.0+
H1
tg20°
=0.401+0.205+0.5+1.0+0.222÷0.364
=1.86m
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
⑧每日栅渣量(W)
取W1=0.1m3/103m3K2=1
QW1
86400
则W=
21000
K
式中:
Q-----------
设计流量,m3/s
W1----------
栅渣量(m3/103m3污水),取0.1
W=
0.046
0.1
86400
1
1000
=0.0299808m3/d(可采用人工清渣)
4.2.3调节池
(1)设计说明
根据生产废水排放规律,后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求,调节池停留时间取4h,由于调节池内不安装工艺设备或管道,考虑考虑土建结构可靠性高时,故障少,只设一个调节池。
(2)材质:
钢砼结构
(3)尺寸:
5.0m×4.0m×3.0m
(4)有效高度:
2.5m
3
(5)有效容积:
50m
(6)水力停留时间:
4h
.
某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
(7)设计计算①池子的实际容积
设废水在池内停留时间为T=4h
则池内废水量Q1=Q/24×T=300/24×4=50m3
得出池的有效容积为50m3
设计用调节池的实际容积为
V=1.2V有效=1.2×50=60m3
②取池子的有效水深为h=2.5m
2
则调节池的平面面积是S=V/h=70=20m
取宽为B=4m,则长L=5m
取调节池超高为h=0.5m
4.2.4水解酸化池
(1)设计说明
主要是将其中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,以利于后续的好氧生物处理。
(2)结构:
钢砼结构
(3)尺寸:
5.0m×2.5m×4.5m
(4)有效高度:
4.0m
(5)水力停留时间:
4h
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
(6)设计计算①池表面积:
采用一个,则表面积A=Q/Nq=12.5÷1×1=12.5m2
②有效水深:
设停留时间t=4h
有效水深h=qt=4.0m.
③有效容积:
V=Ah=50m2.
④长度的确定:
设池长L为B的2倍
B=A/L=SQRT(f/2)=2.5
尺寸确定LB=5m2.5m.
3
则5×2.5×4=50m
⑤水解池上升流速核算
v=Q/A=H/t=4/4=1m/h
符合要求上升流速v=0.5-1.8m/h
⑥设计超高0.5m,酸化池的深度:
H=4.0+0.5=4.5m
⑦设计水解池规格:
5.0m×2.5m×4.5m(1座)
(7)水解池搅拌系统
.
某中药制药厂300吨/天制药废水处理工程设计
①功能:
定期搅拌池底污泥,使其与污水充分混合,高效分解
污染物
②数量:
1套
(8)水解池弹性填料①功能:
用于固定微生物,使其与污水充分混合,高效分解污
染物,选用立体弹性填料,立体弹性填料与硬性类蜂窝填料相比,
孔隙可变性大,不堵塞;与软性类填料相比,材质寿命长,不粘连
结团;与半软性填料相比,表面积大、挂膜迅速、造价低廉。
3
②数量:
25m
4.2.5生物接触氧化池
(1)功能:
用于降解有机污染物和实现硝化反应的主体构筑
物
(2)尺寸:
5.0m×3.0m×4.0m
(3)有效高度:
3.5m;
(4)水力停留时间:
4h
(5)材质:
钢砼结构
(7)池数:
1
(8)设计计算
中药制药厂每天300吨制药废水处理工程设计
①生物接触氧化池的填料容积按下式计算
V=24Lj
Q/1000/Fr
=24×110×12.5/1000/1.78
=18.54m3
式中:
V
----------生物接触氧化池的填料体积m3
Lj
----------生物接触氧化系统进水五日生化需氧量
mg/L
3
Q----------生物接触氧化池设计流量m/h
Fr----------生物接触氧化池BOD5填料容积负荷
kg/m3d
进入生物接触氧化系统的污水BOD5为60-180mg/L时,可按下
列公式计算填料负荷
Fr=0.2881L0.7246
式中:
L--------生物接触氧化系统出水BOD5
Fr=0.2881×15.4
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