湖北芳通药业股份有限公司污水处理设计方案

湖北芳通药业股份有限公司湖北芳通药业股份有限公司 污水处理站污水处理站 设设 计计 方方 案案 武汉秦汉电气电子技术有限公司 二零一五年三月 目录目录 第一章 概 述.1 第二章 设计特点、依据和规模.1 第一节 设计特点1 第二节 设计依据2 第三节 设计规模2 第四节 设计原则3 第三章 污水水量水质及排放标准.4 3.1 设计水量.4 3.2 进水水质.4 3.3 出水水质.4 第四章 工艺设计及说明.5 4.1 确定工艺原则.5 4.2 工艺的选择.6 4.3 工艺流程简图.8 4.4 主要处理设施及设备10 4.1.1 格栅10 4.1.2 调节池10 4.1.3 微电解反应器11 4.1.4 生化工艺11 4.1.4.1 产酸相反应池12 4.1.4.2 产甲烷相反应器12 4.1.4.3 EGSB 反应器 .12 4.1.4.4 射流曝气池13 4.1.5 沉淀池.13 4.1.6 污泥池13 第五章 电气控制.14 第六章 运行成本测算.15 第七章 工程投资预算.16 1 第一章第一章 概概 述述 湖北芳通药业股份有限公司成立于一九九七年， 是一家专业从事甾体激 素药及其中间体开发，生产与销售并具有自营进出口权的科技型企业，位于湖 北省黄石市，地处长江中下游，公司总资产 2 亿余元，年销售额收入 3 亿元， 毗邻长江南岸，公路、铁路、水路四通八达，余京珠、广大瑞高速公路相邻、 沪蓉高速途经黄石，交通十分便利。 湖北芳通药业股份有限公司主要生产甾体激素药中间体及原料药研发与生 产，并且公司将建设全球最大的皂素生产基地，。在药物家族中,甾体激素药物 是仅次于抗生素的第二大类药物。目前用黄姜生产皂素的方法有酸水解法和预 发酵法，由于黄姜加工需要大量用水，所以大部分企业建在靠近水源的地方。 但黄姜内含有大量淀粉，酸水解后产生大量酸性高浓度有机废水及废渣，其处 理难度极大，造成环境及水源严重污染，也造成资源严重浪费。治理皂素产生 的废水关系到水源地水质安全和周围生态环境的保护, 因此具有十分重大的意 义。该废水硫酸盐、COD、氨氮浓度及温度均高，处理难度大，难以用普通的生 化及化学法处理， ，我公司在充分地掌握了该药厂水质水量情况后，本着从工程 角度出发，尽可能降低运行成本，出水达标的原则，设计研究了物化预处理 +EGSB+两相厌氧+人工湿地的组合工艺，编制了该方案，使污水能够达标排放。 第二章第二章 设计特点、依据和规模设计特点、依据和规模 第一节第一节 设计特点设计特点 根据医疗废水的水质特性，查阅大量国内外文献，并且结合我们多年废水 处理的经验和研究，预处理部分采用内电解+混凝沉淀工艺，主体工艺采用两相 厌氧和射流曝气。与常规工艺相比，具有水质好、适应性强、处理效率高、运 行效果稳定、占地小、运行费用低的特点，处理后出水达到皂素工业水污染 物排放标准GB20425-2006 排放标准。 第二节第二节 设计依据设计依据 1、 中华人民共和国环境保护法(1989.12.26)； 2、 中华人民共和国水污染防治法(1996.5.15)； 3、 皂素工业水污染物排放标准 （GB20425-2006） ； 4、业主提供的污水水量、水质资料； 5、 室外给水设计规范 （GB50013-2006） ； 6、 厌氧颗粒污泥膨胀床反应器废水处理工程技术规范 （HJ 2023-2012） ； 7、 污水管道工程施工安装规范 （GB50268-97） ； 8、 给水排水管道工程施工及验收规范 ； 9、 工业企业设计卫生标准 （TJ36-79） ； 10、 低压配电装置及线路设计规范 （GB50054-92） ； 11、 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 （GB50062-92） ； 12、 地下工程防水技术规范 （GBJ16-87） ； 13、 给排水管道施工及验收标准 （GB50286-97） ； 14、 供配电系统设计规范 （GB5005295） ； 15、 酿造工业废水治理工程技术规范 （HJ 575-2010） 16、 环境噪声标准 （GB509693） 。 业主提供的废水参数及我方勘察了解的实际情况 第三节第三节 设计规模设计规模 本污水处理站的污水来源主要是：1）皂素生产过程中产生的废水；5）其 他生活杂用水。 根据现场调研，综合考虑突发事故以及各方面引起的水量波动，并考虑到 长远的发展，确定本工程设计水量为 50T/d，设计水量为 2.5T/h。 本设计范围仅限于厂区的工艺设备、构筑物及土建等，各处接管路线均 由甲方送到处理站接管点。 进水以由总体直接接入污水处理系统调节池。其他接口以污水处理设备 外 1 米为交接点。 3 电气以电控柜的上接线柱为交接点。 具体设计范围另行协商。 第四节第四节 设计原则设计原则 严格执行国家和地方相关环保法律、法规的要求，对该项目酿造废水进行 合理、有效的处理，从而保护周围环境和受纳水体；另一方面，在保证环境效 益和社会效益的同时，尽量节省投资、降低运行成本，这也是促进环境保护工 作走向良性循环的必经之路，因此，该套工艺方案的设计原则是： 1）本设计方案严格执行有关环境保护各项规定，确保各项出水水质指标均 稳定达标； 2）设备及器材采用优质材料，保证质量可靠，操作安全，管理方便，自动 化程度高，便于维护； 3）针对本工程的具体情况和特点，采用简单、成熟、稳定、实用、经济、 合理的处理工艺，以达到节省投资和运行管理费用的目的； 4）避免和减少二次污染，要求改善劳动卫生条件，贯彻安全生产和清洁文 明生产的方针； 5）管理、运行、维修方便，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。设 备选型采用通用产品，选购的产品在国内应是技术先进、性能稳定、工作效率 高，管理方便、维修维护工作量少； 6）合理选用优质配件，降低能耗，提高工作效益和使用寿命，降低系统运 行成本； 7）处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化； 8）采用“两相厌氧+射流曝气”工艺以应对皂素加工废水的处理难问题； 9）因地制宜，合理布局，有效地利用空间和场地,在保证处理效率的同时 工程设计紧凑合理，以节省占地，节省工程费用，考虑污水站周边环境要求， 处理设施采用合理的设置方式，基本不对周围环境产生影响。 第三章第三章 污水水量水质及排放标准污水水量水质及排放标准 3.1 设计水量设计水量 依据湖北黄姜皂素加工企业提供的资料，工业废水量为 50t/d，平均小时处 理量为 2.5t/h。 3.2 进水水质进水水质 表 3-1 黄姜皂素加工废水质情况表 污染物单位经验值设计值 pH 0.52.51.0 色度 300040003500 CODcrmg/L42001280090000 BOD5mg/L110032002000 SSmg/L300450380 NH3-Nmg/L300-500350 3.3 出水水质出水水质 该项目污水排放浓度执行皂素工业水污染物排放标准 （GB20425-2006） 表 2 排放限值，达标后方外排。 表 3-2 设计污水站出水水质表 5 CODcrmg/L300 BOD5mg/L50 SSmg/L70 NH3-Nmg/L80 第四章第四章 工艺设计及说明工艺设计及说明 4.1 确定工艺原则确定工艺原则 原则要求：在确保处理后污水能够满足达标排放的要求的同时，做到技术 先进、投资省、占地少、运行可靠、管理方便。针对黄姜皂素企业废水水质水 量的特点，处理方案的选择遵循以下原则： 1、严格遵循国家及各级环保部门有关环境保护法规和排放标准的要求， 必须达到皂素工业水污染物排放标准 （GB20425-2006）表 2 排放限值，在此 基础上考虑投资少，运行费用低，操作安全，管理方便等原则。 2、采用成熟可靠的实用处理技术，使污水得以优化处理，简化工艺、降 低投资。 3、尽量选用定型设备，保证设备运行可靠，减少设备故障，确保污水处 理装置的稳定运行。 4、平面布置和工程设计时，布局合理畅通，尽量节省占地，同时考虑整 个污水处理站美观。 5、妥善处理污水处理过程中产生的污泥，避免产生二次污染。 6、处理工艺流程力求简单，易于管理、操作简单、维护管理方便。 7、注意劳动安全卫生，设计应符合国家有关劳动安全、消防卫生等标准 规范要求。 4.2 工艺的选择工艺的选择 黄姜皂素废水是一种强酸性、高盐分(盐酸盐) 、高浓度的有机废水,可生化 性差。废水主要来源于泡料、发酵、过滤和洗酸 4 个生产环节。皂素生产工艺 排放的废水属含酸高浓度有机废水，污染严重，其特点： （1）可生化性差：BOD/COD 约 0.27； （2）糖分含量高：综合废水总含糖质量分数约 2%，其中大部分为单糖； （3）污染负荷重：综合废水的 COD 值：8000090000 /L，其中第一次 洗出液（俗称头道液，约占废水量 20%，COD 值 80000/L） ； （4）酸度高：pH=0.52.5； （5）盐分高：在 pH 1.0 的废水中，Cl-9600 /L（HCl 水解工艺） ，中和以 后这些盐分仍然大量存留。 目前皂素废水处理由于皂素生产废水中含有大量有机物、酸、无机盐类， 使得污水处理难度大，常规废水末端处理工艺很难达到国家污水排放标准，且 运行费用极高。实践证明，仅用某一种方法不能形成满足地表水需要的废水末 端治理。 根据上述黄姜皂素生产废水水质的情况、特点，我公司考虑在工艺的选择 上注重以下几点： 1）采用成熟可靠的处理工艺； 2）选着高效处理工艺，以保证处理效果，降低设备量，减少基建规模； 3）运行稳定可靠，对冲击负荷和温度变化适应能力强； 4）管理方便、维修更换方便； 5）工艺流程简捷、工程造价低、运行经济； 6）尽量减少工人劳动强度； 7）处理后满足达标排放要求。 设计时考虑到黄姜皂素生产废水 pH=12、高盐分(盐酸盐) 、高浓度的 有机废水,可生化性差的特点，拟采用“内电解+混凝沉淀+两相厌氧+射流曝 气”污水处理工艺。其中两相厌氧工艺的产酸反应器采用常规上向流反应器， 产甲烷反应器采用激波厌氧反应器。 物化预处理(内电解+混凝沉淀)：由于该厂制药废水含有大量难生物降解的 7 有机物和有生物毒性的物质，是制药废水中较难处理的，不适于直接用生物 法来处理，且生产过程中排放的各废水水质、水量不同，因此必须进行预处 理。预处理采用物化法，目的是去除其中的生化毒性物质，比如 S2-、S2O32- 等无机离子，同时还破坏了含有难降解的邻（对）硝基苯甲醚、邻硝基氯苯 以及含偶氮类有机化合物的硝基、偶氮键，提高可生化性。同时降解部分的 COD，色 度，嗅味，TN，在这样一个前提下，本着经济有效的原则，经过多种预处理 方法的比较与小试，最后选择的物化预处理法为内电解+混凝沉淀。 两相厌氧是把原先的厌氧工艺过程中的水解过程和产甲烷过程进行了分离， 这样使得两个不同相中主导菌种可以更有效的降解有机物。相对于单相的厌氧 发酵过程的优越性体现在：可对产酸相有关运行参数进行单独控制, 使之为产 甲烷相提供最佳末端发酵产物组成, 提高产酸发酵的相对收率, 使产甲烷相的处 理能力得到相应提高。因此, 整个二相厌氧生物处理系统的处理能力与运行稳 定性也因之有大幅度提高。 相分离不仅没有破坏厌氧发酵各类菌群之间的协同作用, 而且, 由于人为 地创造了产酸相微生物和产甲烷相微生物生存需要的最佳环境, 控制产酸相使 之发酵产物更加适合产甲烷菌的转化, 从而使二相微生物之间的协同作用大大 加强, 而彼此之间的制约作用却得到削弱。这样, 不仅增加了厌氧生物处理系统 的处理能力, 而且使厌氧生物处理系统具有较强的抗冲击负荷能力, 使运行更加 稳定。两相厌氧理论也就基于此将厌氧消化分成两个阶段：第一阶段中主要起 作用的是水解与发酵细菌，它们能将复杂的含碳大分子有机物水解为简单的小 分子单糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等，然后再进一步发酵为各种有机酸。这一 阶段细菌的种类很多，它们的主要特点是：代谢能力强、繁殖速度快、对环境 条件的适应性很强等。在第二阶段中细菌则主要是产甲烷菌，它们的种类相对 较少，能利用的基质也非常有限，繁殖速度很慢，受环境因素的影响较大。 表表 4-1 各阶段各阶段 COD 去除率设计值去除率设计值 处理单元 进水 出水 去除率 （%） 调节池 90000 82800 8 物化预处理 82800 41400 50 产酸相反应池 41400 37260 10 产甲烷相反应池 37260 14904 60 EGSB 14904 2235.6 85 射流曝气池 2235.6 335 85 人工湿地 335 117.4 65 4.3 工艺流程简图工艺流程简图 1. 污水处理的工艺流程为： 加药 污水格栅井调节池内电解反应器絮凝沉淀池 EGSB 污泥池 水解酸化池 污泥干化外运 换热罐 产甲烷相反应池 射流曝气池 排 泥 排 泥 压缩 循环水箱 热水 冷水 废气净化器 废气外排 9 2 工艺流程简述 一、污水处理可分为四个部分： (1) 前物理段：格栅、调节池组成，其中调节池兼有事故池的作用。污水通 过机械格栅后自流至调节池，在调节池内完成均质、同时调节水量以满足后续 工艺连续运行，使综合废水为后续处理单元提供良好的条件，同时兼有事故池 的作用，当后续工艺检修或者停运时能够暂储水量，避免污水外排污染环境或 被迫停产而因此影响企业正常运转； (2) 物化段：该部分采用内电解和絮凝沉淀，目的是去除制黄姜水中有毒 有害物质，以及部分 COD、色度，完成对废水较好的预处理，为后面的生化 试验做准备，控制不同的参数条件，达到预处理的目的与效果；铁屑内电解-混 凝沉淀物化预处理废水是将铁屑内电解法作为了混凝法的预处理，以强化絮凝 处理过程，这样既可以提高废水的处理效果，又可减少絮凝剂的投加量，所以 将这两种方法结合起来处理废水是可行而有效的。 。 (3) 生化段：采用两相厌氧+射流曝气+人工湿地工艺，硫酸还原相与产甲烷 相反应器：均为 UASB 反应器，有机玻璃质地，温度均控制在 351。反应 器核心部分外观呈圆柱形，分内层和外层，外层装保温水。内层是反应部位。 第一相反应器中主要进行硫酸盐还原并且抑制甲烷化反应。废水从第一相出来 以后，要经过一个简单的除硫装置脱除其中高浓度的以硫化氢形式存在的硫化 物，之后的出水部分回流入硫酸盐相反应器，部分进入第二相。两相反应器可 以有效解决高浓度硫酸根对产甲烷反应器的影响。而射流曝气又具有耐冲击负 荷能力强；使污水便于控制在最佳状态程度，适用于处理工业废水，特别是浓 度较高的工业废水。人工湿地的显著特点之一是对有机污染物具有较强的降解 去除能力，可以去除一定量的 COD，并且在脱氮除磷方面也有一定的效果。 (4) 后物理段：后物处理段主要供应为二沉池。二沉池主要是处理好氧段 产生的生物膜，使生物膜等悬浮物在其内得以沉降去除，使水质清澈。 二、污泥处置部分 达标排放 人工湿地 沉淀池 污水治理过程中产生的污泥统一汇集至污泥池进行污泥浓缩，污泥池内上 清液回流至调节池，浓缩污泥经带式压滤机压滤成泥饼定期外运。 3 工艺流程特点 (1)总体投资省； (2)低运行费用； (3)工艺流程简单，占地面积小，美观； (4)抗冲击性能好，受气候、水量和水质变化影响小；运行简单。 4.4 主要处理设施及设备主要处理设施及设备 4.1.1 格栅格栅 黄姜皂素废水含有较多细小悬浮物质，首先需进行固液分离 通常是用设 置离心或气浮分离装置和初沉池，或是用格栅过滤。本工艺采用机械格栅截留 污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕后续构筑物，减少浮渣，降 低后续处理工艺负荷，保证污水处理设施正常运行。 型 号：GSHZ300； 栅 隙：1.0mm； 材 质：不锈钢； 形 式 ：回转式机械格栅； 安装角度：75 4.1.2 调节池调节池 调节池能够调节水量、均匀水质，使污水后能比较均匀、连续的的进入后 续处理单元，提高整个系统的抗冲击性能，增强后续处理的稳定性、可操作性 和可生化性，有利于降低运行成本和水质波动带来的影响。在调节池内进行鼓 风曝气不仅起到搅拌防止发生沉降，使水质得以均衡的目的，还能有效避免臭 气的产生，使产生的有毒、有害的气体及时得以稀释外排。另外，合理设计调 节池尺寸亦可当事故池使用，当后续工艺检修、维护时暂储水量。 水力停留时间：HRT=12 小时； 11 有效容积：30m3； 材 质：砼钢结构； 尺 寸：3*2.5*4 配套设备：提升泵两台，一备一用；浮球液位控制器一套。 4.1.3 微电解反应器微电解反应器 电解法处理黄姜皂素生产废水的作用机理是基于电化学氧化还原反应、 电解反应、电解絮凝、电解气浮、新生絮体吸附等综合作用完成水质的净化。 通过电解预处理，能提高废水的可生化性，且具有适应能力强、处理效果好、 操作方便、设备化程度高等优点，是近年来黄姜皂素生产废水处理研究的新领 域。克服了静态铁屑床微电解废水处理技术铁屑结块、换料困难等问题，超强 氧化还原电解处理工艺为皂素废水治理提供新途径，避免了皂素废水因厌氧反 省产生硫化氢、甲烷等气体，有效避免了臭气、可燃气体和有毒气体的产生。 材质：UPVC； 类别：高频； 附属设备：电控柜等 。 4.1.4 生化工艺生化工艺 两相厌氧工艺示意图两相厌氧工艺示意图 4.1.4.1 产酸相反应池产酸相反应池 酸化池为通过水解酸化作用对有机物浓度较高、SS 较高的污水进行生物 预处理处理的工艺，是一个比较重要的工艺。能够起到以下几方面的作用： 酸化池可将大分子物质转化为小分子物质，将环状结构转化为链状结构， 进一步提高了废水的 BOD/COD 比，增加了废水的可生化性，为后续的好氧生化 处 理创造了良好的环境; 水解酸化处理有机废水，为取自厌氧处理的前两个阶段（水解阶段、 酸化阶段） ，不需密封、曝气，在常温下进行即可提高废水的可生化性； 由于水解酸化反应迅速，故酸化池的池容小，水力停留时间短； 水解酸化反应能适应较大的水质范围，出水水质稳定； 水解酸化可降低色度。 水力停留时间：HRT=16h; 有效容积：40m； 工艺尺寸： 42.54 m； 材 质：碳钢防腐； 4.1.4.2 产甲烷相反应器产甲烷相反应器 产甲烷相反应器为 UASB 反应器，有机玻璃质地，温度均控制在 351。反应器核心部分外观呈圆柱形，分内层和外层，外层装保温水。内层 是反应部位。有效容积 60 m。内外层间距 5cm。 水力停留时间：HRT=24h; 有效容积：60m； 材 质：碳钢防腐； 4.1.4.3 EGSB 反应器反应器 颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触，强化了传质 效果，提高了反应器的生化反应速度，从而大大提高了反应器的处理效能。 水力停留时间：HRT=10h; 有效容积：25m； 材 质：碳钢结构 13 4.1.4.4 射流曝气池射流曝气池 在曝气池中利用射流式扩散器充氧。其优点是搅动混合能力强，氧转递效 率高，活性污泥沉降性能好，适宜于中等规模的曝气池，费用中等。射流曝气 器混合搅拌效果强，具有较高的充氧能力、氧利用率和氧动力转移效率。提高 了污泥的活性，基质降解常数较其它活性污泥法高。 水力停留时间：HRT=16h; 有效容积：40m； 材 质：砼钢结构 4.1. 5 沉淀池沉淀池 污水曝气池后，夹带氧化过程中产生的少量的活性污泥及新陈代谢的生物 膜，以及不能进行生物降解的少量固形物，进入二沉池进行固液分离，使水得 到澄清排出。沉淀池采用斜管式沉淀池，总停留时间 2.0 小时，沉淀的污泥全 部回流至污泥池作进一步消化减少剩余污泥。 水力停留时间：HRT=2 小时； 有效容积：10m3； 工艺尺寸：222.5m; 表面负荷：1.7m3/m2.h 材 质：砼钢结构； 配套设备：排污泵一台；配套耦合器一套，含导轨，绳索； 50mm 斜管填料 3.5m。 4.1.6 污泥池污泥池 污泥池上清液回流至调节池内进行再处理，污泥定时清理，一般一天排泥 两次，每次两个小时。由螺杆泵提升至带式压滤机进行脱水，使污泥呈泥饼状， 然后运至垃圾站或砖厂等。. 有效容积：30 m3； 工艺尺寸：42.54 m； 材 质：砼钢结构； 配套设备：污泥螺杆泵两台，一备一用：型号 G30-1；带式压滤机一 台：DY1000。 第五章第五章 电气控制电气控制 （1）采用全自动可编程序控制，设手动、自动两种控制方式。 （2）调节池提升泵由浮球液位器控制，低水位停止，高水位启动，超警戒 水位二台同时启动，正常工作为一台水泵，且能自动切换，切换时间每 4 小时 切换一次； （3）回流泵与调节池提升泵联动； （4）风机与调节池潜污泵联动，当污水断流时，风机能自动间歇运行，保 证生物膜的活性，间歇运行时间：工作 20min，停机 20min。好氧曝气风机为 一备一用，自动切换时间为：每 8 小时切换一次。 （5）沉淀池排泥采用气提时序控制，周期性运行，当污水断流时，4 小时 运行 5 分钟。 （6）过滤泵受中间水池液位计控制，低水位停止，高水位启动，超警戒水 位二台同时启动，正常工作为一台水泵，且能自动切换，切换时间每 4 小时切 换一次； （7）反冲泵手动控制； （8）控制时序均可任意调节，并备有过流、缺相、过压、欠压等故障情况 自动保护声光报警功能。 （9）污水处理设备 24 小时运行，控制系统自动化程度较高，污水处理站 需设值班人员一名。 （10）为保证污水站正常运行，有必要设置双电源，电源采用三相五线制。 15 第六章第六章 运行成本测算运行成本测算 1电费电费 装机功率 23. 4kw，运行功率为 19.9KW，按每度电 0.5 元计，开机率为 80%。 则电费：19.90.580%=7.96 元/小时24=191.04 元/天 2污泥清运费污泥清运费 污泥清运按每年 2 次，每次 800 元计 则清运费：8002/365=2.2 元/天 3人工费人工费 需操作工 1 人，按工资 12000 元/人年计 则人工费：12000/365=32.9 元/天 4药剂费药剂费 本污水处理系统加药成本 E2=0.30 元/吨水