莱英医药污水处理工程工艺设计毕业设计

- 1 - 莱英医药污水处理工程工艺设计 摘要摘要 医药中间体实际上是一些用于药品合成工艺过程中的一些化工原料或化工产 品。本设计为敦化莱英医药中间体化工废水处理设计。设计程度为初步设计。医 药中间体废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，含有残 余的生成物、反应物、催化物等，具有生物毒性，可生化性差。该医药中间体废 水的处理水量为 352m3/d,不考虑远期发展。原污水中各项指标为： COD 浓度为 3286mg/L ，BOD 浓度为 1238mg/L ,SS 浓度为 132mg/L，氨氮浓度为 2.272 mg/L。 因该废水 COD ，BOD 值较大,不经处理会对环境造成巨大的污染，故要求处理后的 排放水标准要严格达到污水处理站出水要求,即：COD 500mg/L ，BOD 150mg/L ， SS 34mg/L。然后进入敦化市污水处理厂，由其处理达标排放。 本文分析了医药中间体生产中废水产生的步骤，污染物及主要污染源，并从 好氧、厌氧生物处理两方面来考虑了废水治理工艺，提出了 UASB+接触氧化组合工 艺流程。可将废水 COD 由 3286mg/L 降至 500mg/L ，BOD 从 1238mg/L 降至 150mg/L 以下，SS 由 132 mg/L 降到 34mg/L 以下，出水符合标准。 该工艺具有 BOD 容积负荷高，抗冲击负荷，污泥产率低，处理时间短，占地 面积小的特点。从实际出发，该工艺投资、能耗和资源消耗最低、技术成熟。对 于医药中间体工业废水的处理十分有效，可行。所以该工艺具有良好的经济效益 和社会效益。 关键词：医药中间体废水；UASB；接触氧化。 - 2 - Abstract Pharmaceutical intermediates is, in fact, some for drug synthesis process of some chemical raw materials and chemical products.This design for the city dongbao pharmaceutical intermediates chemical wastewater treatment design.Design degree for preliminary design.Pharmaceutical intermediates wastewater quality characteristics are mainly contains large amounts of organic matter, high concentration organic wastewater, containing residual products, such as reactant, catalytic material, biological toxicity, biological sex difference.The disposal of wastewater from pharmaceutical intermediates of water is 352 m3 / d, regardless of the long-term development.In the raw sewage indicators: COD concentration of 2920 mg/L, BOD concentration of 1090 mg/L, SS concentration of 118 mg/L.Because of the waste water COD, BOD value is bigger, without treatment may cause great pollution to the environment, so the water discharge standard after treatment are required to strictly meet the national level 3 emission standards, namely: COD acuities were 500 mg/L, BOD acuities were 300 mg/L, SS 34 mg/L or less. This paper analyzes the wastewater produced in the production of pharmaceutical intermediates steps, pollutant and the main pollution sources, and from two aspects of aerobic, anaerobic biological treatment for the wastewater treatment process, put forward the combination of UASB + contact oxidation process.Waste water COD can be decreased from 2920 mg/L to 107 mg/L, BOD from 1090 mg/L under reduced to 40 mg/L, SS by 118 mg/L to below 24 mg/L, the water up to the standard. The process has high BOD volumetric load, impact load, low sludge production rate, short processing time, cover an area of an area small features.Realistically, the technology investment, the lowest energy consumption and resource consumption, mature technology.For pharmaceutical intermediates industry wastewater treatment is very effective, feasible.So the technology has good economic and social benefits. Keywords：pharmaceutical intermediate wastewater ；UASB；biological contact oxidation - 3 - 目录目录 第一部分 设计说明书.- 6 - 第一章概述.- 6 - 1.1设计依据.- 6 - 1.2设计原则.- 6 - 1.3设计范围.- 7 - 第二章 项目背景及水质.- 8 - 2.1 项目简介.- 8 - 2.1.1 项目背景.- 8 - 2.1.2 项目规模.- 8 - 2.2 设计资料.- 8 - 2.2.1 设计原水水质.- 11 - 2.2.2 设计出水水质.- 11 - 第三章 污水处理厂处理工艺.- 12 - 3.1 污水处理厂厂址选择原则.- 12 - 3.2 污水处理工艺论证.- 12 - 3.3 污泥处理工艺论证.- 16 - 3.3.1 污泥处理原则.- 16 - 3.3.2 污泥最终处置.- 17 - 第四章 工程设计.- 18 - 4.1 总平面布置.- 18 - 4.2 高程设计.- 18 - 4.3 功能分区.- 19 - 4.4 道路设计.- 19 - 4.5 绿化设计.- 19 - 4.6 工艺流程.- 20 - 4.7 主要构筑物简介.- 21 - 第二部分 设计计算书.- 30 - 第五章 工艺计算书.- 30 - 5.1 设计流量的确定.- 30 - 5.2 单体进出水水质表.- 30 - 5.3 粗格栅及调节池.- 31 - 5.4 铁碳微电解.- 33 - 5.5 混凝沉淀池.- 34 - 5.6 UASB 反应器.- 35 - 5.7 竖流沉淀池.- 43 - 5.8 接触氧化池.- 45 - 5.9 竖流式沉淀池（2）.- 47 - 5.10 贮水池及接触消毒池.- 48 - - 4 - 5.11 集泥池.- 49 - 5.12 污泥浓缩池.- 50 - 5.13 脱水机房设计.- 51 - 第六章 建筑设计.- 53 - 6.1 总体布局.- 53 - 6.2 建构筑物设计.- 53 - 6.3 建筑节能设计.- 53 - 6.4 建筑做法.- 54 - 第七章 结构设计.- 55 - 7.1 设计原则.- 55 - 7.2 抗震设计.- 55 - 7.3 主要建筑材料.- 55 - 7.4 设计标准.- 56 - 第八章 污水处理站电气设计.- 57 - 8.1 设计范围及原则.- 57 - 8.1.1 设计范围.- 57 - 8.1.2 设计原则.- 57 - 8.2 执行的标准、规范.- 57 - 8.3 照明.- 58 - 8.4 线路敷设.- 58 - 8.5 防雷接地系统.- 58 - 8.6 继电保护及控制.- 58 - 第九章 污水处理站仪表自控设计. - 59 - 9.1 设计范围.- 59 - 9.2 设计原则.- 59 - 9.3 计算机监控系统.- 59 - 9.3.1 系统组成.- 59 - 9.3.2 系统的控制方式.- 60 - 9.3.3 仪表系统.- 60 - 第十章 环境保护.- 61 - 10.1 本项目对环境可能的影响及对策.- 61 - 10.2 环境保护措施.- 63 - 第十一章 劳动保护、职业安全与卫生. - 64 - 11.1 劳动保护.- 64 - 11.2 职业安全与卫生.- 64 - 11.2.1 编制原则.- 64 - 11.2.2 生产过程中的职业危险及主要防范措施.- 65 - 第三部分 工程概算书.- 69 - - 5 - 第十二章 工程投资估算.- 69 - 12.1 主要设备及投资估算表.- 69 - 12.2 主要建构筑物投资估算.- 71 - 12.3 总投资概算表.- 72 - 致谢.- 73 - 参考文献.- 74 - - 6 - 第一部分 设计说明书 第一章概述 第一部分 设计说明书 第一章概述 1.1设计依据1.1设计依据 （1）甲方提供的水量、水质、用地等有关设计原始资料 （2）室外排水设计规范 （3）给水排水设计手册 （4）城镇污水治理工程技术规范 （5）城镇污水处理厂污染物排放标准 （6）国家及地区颁发的其它有关设计规范及规定 （7）室外给水设计规范（GB50013-2006） （8）污水排入城市下水道水质标准（CJ30821999） 1.2设计原则1.2设计原则 （1）严格执行国家和工程当地现行有效的有关规范和标准。在设计中，充分 考虑新的国家规范及出水水质标准的提高，选择适合工艺以满足要求。 （2）在满足工程建设目标的前提下，方案设计不仅要考虑建设的技术经济合 理性，更应结合当地的生产条件、习惯和管理经验，考虑生产运行的安全、可靠、 便捷和低成本。 （3）方案设计充分考虑节约天然资源、能耗和尽量减少工程建成后对周边环 境的影响，积极响应最新技术规范，积极稳妥的利用新技术。 （4）设计方案的总体布局与区域现状格局及规划合理衔接，并充分考虑现状 进场污水管及电力进线管，方便将来远期建设预留用地。 （5）在设备选型中，充分考虑性价比的情况下，尽可能选用国内同行业中节 能效果好的新设备。 污水泵采用高效不堵塞污水泵， 其工作效率大多达到 82%以上， 大大降低了常年运转电耗。 （6）在工艺设计中尽可能做到各构建筑物、各工段流程合理、布局紧凑，尽 量减少各物料周转的距离，降低能耗。总图布置中，能耗大的构筑物尽可能靠近 各动力站房，以降低实际生产中不必要的能源消耗。 - 7 - （7）在工艺高程布置上，尽量做到合理紧凑，减少构筑物之间的水头损失， 使泵的能耗降低，各构筑物之间尽量利用重力自流形式。处理构筑物进行合理分 组，适应水质、水量的变化。 （8）建筑外观设计要体现时代风貌，简洁、美观、大方，注重环保意识和景 观设计，力求污水厂厂区景观与周边环境和谐。 1.3设计范围1.3设计范围 该医药废水污水处理厂设计范围包括污水厂厂区内的污水处理系统和污水处 理过程中产生的污泥处理系统。 - 8 - 第二章项目背景及水质第二章项目背景及水质 2.1 项目简介2.1 项目简介 2.1.1 项目背景2.1.1 项目背景 吉林莱英医药化学有限公司目前的工程内容为建设医药中间体项目一期工 程，拟建项目位于敦化经济开发区工业园区内。 敦化莱英医药中间体化工公司是敦化市感冒类药品中间体的大型生产企业。 本项目属化学制药，由于其生产过程中使用的化学原料种类多，且需经多步反应， 因此废水中 COD 浓度高，含盐量大。企业废水排放应达到敦化市污水进水指标， 然后经敦化市污水处理厂处理达到 GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标 准中一级 B 标准。 2.1.2 项目规模2.1.2 项目规模 该污水处理厂工程为 352 t/d 2.2 设计资料2.2 设计资料 1）企业排放水量 本项目废水产生情况主要包括： (1)废水 由以上工程分析可知，废水产生环节包括清洁废水、生活污水、纯水制备车 间和锅炉房排污水等。 (2)地面及设备冲洗水 - 9 - 头孢呋辛酸车间和氯磺酰异氰酸脂车间污水排放量约为 225m3/d， 废水污染物 为 COD：4500mg/L、BOD5：1700mg/L、SS：150mg/L。 (3)吸收废水 N-甲基吡咯烷车间污水为无泵水幕自动补水装置吸收过程中产生的废水，其 排水量约为 95m3/d，污染物约为 COD：1400mg/L、BOD5：500mg/L、SS：80mg/L。 (4)污水排放量约为 32m3/d， 呋喃胺盐车间废水污染物为 COD： 350mg/L、 BOD5： 180mg/L、SS：160mg/L、氨氮：30mg/L。 (5)锅炉排污水 锅炉排污水排放量约为 4m3/d，其水质为 COD：30mg/L、BOD5：10mg/L、SS： 50mg/L。此部分水直接排放。 (6)循环冷却排污水 排放量为 23m3/d，其中 COD 约 50mg/L、BOD5 约 20mg/L、SS 约 20mg/L。此部 分水直接排放。2.2 污水处理厂水质分析 2）企业排水情况 中低浓度废水进入厂区污水处理站，经处理后出水达到敦化市污水进水指标 后，并入敦化市污水处理厂，再经敦化市污水处理厂处理达到 GB18918-2002城 镇污水处理厂污染物排放标准中一级 B 标准后，通过排水管线排入小石河，流 经约 2km 后汇入牡丹江。 纯水制备车间、锅炉排污水、冷却循环排污水、脱盐水站等清净下水部分用 于冲灰渣，部分直接排入城市污水管网。 - 10 - 表 1-1 拟建项目废水排放情况表 水质 类别 污染物浓度(mg/L)污染物量（t/a） CODBOD5氨氮SSCODBOD5氨氮SS 污水处 理 站出水 中低浓度 废水 500v 时，则颗 粒将以 u-v 的差值向下沉淀，颗粒得以去除；当 u=v 时，颗粒处于随机状态， 不下沉亦不上升；当 uv 时，颗粒将不能沉淀下来，而会被上升水流带走。 接触氧化池接触氧化池 结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。工作原理为：在曝气池中设置 填料，将其作为生物膜的载体。待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与 生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用，达到净化废水的作用。 - 28 - 在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用 鼓风机在填料底部曝气充氧，这种方式称为鼓风曝气；空气能自下而上，夹带待 处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上 向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气 流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。 优点： （1）容积负荷高，耐冲击负荷能力强，处理时间短，节约占地面积； （2）生物活性高，有较高的微生物浓度； （3）污泥产量低，不需污泥回流； （4）出水水质好而且稳定； （5）动力消耗低，节约能源及运行费； （6）挂膜方便，可以间歇运行； （7）不存在污泥膨胀问题。 缺点： （1）填料上的生物膜储量视 BOD 负荷而异； （2）生物膜只能自行脱落，剩余污泥不易排走，滞留在滤料之间易引起水质 恶化，影响处理效果； （3）当采用蜂窝填料时，如果负荷过高，则生物膜较厚，易堵塞填料； （4）大量产生后生动物（如轮虫类）； （5）组合状的接触填料有时会影响曝气与搅拌。 污泥浓缩池污泥浓缩池 污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩 污泥的间隙水。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。适用于含水率较高的 污泥。例如活性污泥，其含水率高达 99%左右。当污泥含水率由 99%降至 96%时, 污泥的体积可缩小到原来的 1/4。为了对污泥有效地、经济地进一步处理，须先进 行浓缩。浓缩后的污泥含水率一般为 9597%。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大 量有机物质，一般混入原污水一起处理；不能直接排放，以免污染环境。 污泥脱水间污泥脱水间 将流态的原生、浓缩或消化污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块的一种 - 29 - 污泥处理方法。经过脱水后，污泥含水率可降低到百分之五十五至百分之八十， 视污泥和沉渣的性质和脱水设备的效能而定。污泥的进一步脱水则称污泥干化， 干化污泥的含水率低于百分之十。脱水的方法，主要有自然干化法、机械脱水法 和造粒法。自然干化法和机械脱水法适用于污水污泥。造粒法适用于混凝沉淀的 污泥。 附属构筑物 鼓风机房 附属构筑物 鼓风机房 作用保护鼓风机，减少噪音。接触氧化池需要氧气所以需要进行鼓风曝气。 鼓风机是由空压机、空气扩散装置和一系列联通管道组成。空压机将空气通过一 系列管道输送到安装在曝气池底部的空气扩散装置，经过扩散装置，使空气形成 不同尺寸的气泡。气泡在扩散装置出口处形成，尺寸则取决于空气扩散装置的形 成，气泡经过上升和随水循环流动，最后在液面处破裂，在这一过程中产生氧向 混合液中转移的作用。 加药间加药间 加药间是水处理中常见的处理建筑物，在各种设计行业中都有着广泛的应用。 在市政行业中，加药间主要为给水厂、污水厂、再生水厂的混凝沉淀服务，具有 配药、加药及计量的功能；其中的药剂分为混凝剂、絮凝剂和助凝剂，混凝剂包 括各种低分子和高分子的铝盐和铁盐，絮凝剂主要指聚丙烯酰胺(PAM)，助凝剂主 要来调节水中的 pH 值，如氯气、氢氧化钠、生石灰等。加药间的投药方式主要有 三种，重力式投加、水射器投加和计量泵投加，要为给水厂、污水厂、再生水厂 杀菌消毒服务，具有投加及计量的功能。 - 30 - 第二部分 设计计算书 第五章 工艺计算书 第二部分 设计计算书 第五章 工艺计算书 5.1 设计流量的确定5.1 设计流量的确定 333 352 /14.67 /0.0041 / d Qmdmhms 5.2 单体进出水水质表5.2 单体进出水水质表 根据所选工艺流程，查相关设计规范。确定各构筑物去除率如下表 5.2 所示 表 5.2 各构筑物去除率表 COD(mg/l) BOD(mg/l) SS(mg/l) 氨氮 (mg/l) 总氮 (mg/l) 总磷 (mg/l) 调节池 进水水质3286.001238.00132.000.000.000.00 出水水质3286.001238.0039.600.000.000.00 去除率0%0%70%0%0%0% 铁碳微电解 进水水质3286.001238.0039.600.000.000.00 出水水质2628.801238.0031.680.000.000.00 去除率20%0%20%0%0%0% 混凝沉淀池 进水水质2628.801238.0031.680.000.000.00 出水水质2628.801238.0031.680.000.000.00 去除率0%0%0%0%0%0% UASB 进水水质2628.801238.0039.600.000.000.00 出水水质788.64371.4023.760.000.000.00 去除率70%70%40%0%50%60% 竖流式沉淀池 进水水质788.64371.4031.680.000.000.00 出水水质788.64371.4026.930.000.000.00 去除率0%0%15%80%0%0% 接触氧化池 进水水质788.64371.4026.930.000.000.00 出水水质236.59111.4216.160.000.000.00 去除率70%70%40%0%70%70% 竖流式沉淀池 进水水质236.59111.4216.160.000.000.00 出水水质236.59111.4213.730.000.000.00 去除率0%0%15%80%0%0% 出水水质50015034 - 31 - 5.3 粗格栅及调节池5.3 粗格栅及调节池 粗格栅是污水处理厂内第一道构筑物，其主要功能是拦截直径大于 20mm 的 杂物，保证污水提升泵的正常运行。采用粗格栅间与调节池合建的方式，设计规 模 352 m3/d， 1、格栅的设计要求、格栅的设计要求 水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求： 1）人工清除 2540mm 2）机械清除 1625mm 3）最大间隙 40mm 4) 过栅流速一般采用 0.61.0m/s. 5) 格栅倾角一般取 60-75 6) 格栅前渠道内的水流速度一般采用 0.40.9m/s. 7) 通过格栅的水头损失一般采用 0.080.15m。 2、格栅设计、格栅设计 沟渠数量取 1 条，则单条流量为： 3 0max /10.0041/10.0041 m /QQs (1)栅条间隙数 max sin/nQehv 式中 -格栅倾角,取=75 e-栅条间距,取 0.015 m h-栅前水深,取 0.8m v-过栅流速,取 0.8m/s 则 nmaxsin/0.0041/1sin75 /(0.015 0.8 0.8)0.42Qehv，取 1 个 (2) 栅槽宽度 (1)BS nen S-格栅栅条宽度 取 0.01 则栅槽宽度为 0.01 m （3）过栅水头损失 2 10 sin 2 v hkhk g 式中h1过栅水头损失（m）； h0计算水头损失（m）； - 32 - k水头损失增大系数，k=3； 阻力系数， 3 4 )(e s ； 栅条为矩形断面42 . 2 ，栅条为圆形断面79 . 1 ； 计算可得 4 3 0.01 1.79 ()1.04 0.015 则 2 1 0.8 3 1.04sin600.088 2 9.8 hm （4）栅槽总高： 21 hhhH 式中：H-栅槽总高度 h2-栅前渠道超高，取 0.3 m 则 H=0.8+0.088+0.3=1.188 m （6）栅渣量 1 86400 1000 QW W K 式中 W栅渣量（m 3/d）； W1栅渣量标准（m 3/d 或 m3/103m3），取 0.08m3 渣/103m3污水）； K总总变化系数，取 K总=1.5。 W=0.00410.0886400/1.5/1000=0.02 m/d 考虑到格栅的施工以及实际安装，选取 SHG500 格栅除污机。 格栅部分计算草图如下： LH/tgaL B B 图 5.3 格栅部分计算草图 3、调节池设计、调节池设计 - 33 - 调节池停留时间取 8h 则调节池的有效容积为：V=QT=0.004183600=117.33 m 调节池有效水深取 4m 则调节池表面积为：A=V/H=117.33/4=29.33 长取 5.4 m，则宽 B=A/L=29.33/5.4=5.43 m，取 5.5 m 潜水排污泵数量取 2 台，一用一备。 流量为：Q1=Q/(2-1)=14.67 m/h 曝气量计算： 单位曝气量按 3 m/（.h）计算，调节池污水的曝气量为： W= BLq/60=5.45.53/60=1.485 m/min 5.4 铁碳微电解5.4 铁碳微电解 铁炭微电解是利用金属腐蚀原理，形成原电池对废水进行处理的良好工 艺， 它是在不通电的情况下,利用填充在废水中的微电解材料自身产生 1.2V 电 位差对废水进行电解处理，以达到降解有机污染物的目的。 本设计采用山东英科林川环保科技有限公司的英科林川微电解反应器。设 备参数如下： 反应器流量：Q=352 m/d 数量：2 套 单套处理流量：10 m/h 填料成分：铁：75%-85% 碳：10%-20% 催化剂：5% 设备规格：22004000 - 34 - 5.5 混凝沉淀池5.5 混凝沉淀池 在混凝剂的作用下，使废水中的胶体和细微悬浮物凝聚成絮凝体，然后予以 分离除去的水处理法。混凝沉淀池在水处理中的应用是非常广泛的，它既可以降 低原水的浊度、色度等水质的感观指标，又可以去除多种有毒有害污染物。 1、设计参数确定1、设计参数确定 混凝沉淀池数量：1 座 单组处理量：352 m/d 有效水深：2.5 m 内墙厚度：0.2 m 单格长度：1.2 单格宽度：1.2 格数：3 个 2、池体主要尺寸设计计算2、池体主要尺寸设计计算 根据设计参数，池体设计一座，则单组流量为： Q1=Q/1=352/1=352 m/d=14.67 m/h=0.0041 m/s 混凝区计算混凝区计算 混凝区有效容积如下：V=BLHN=1.21.22.53=10.8 m 混凝时间：T=V/Q=10.8/3522460=44.18 min 池子总宽度为：B0=3B+2内墙厚度=31.2+20.2=4 m 沉淀区计算沉淀区计算 中心管流速按 0.03 m/s 选取。 根据流量流速公式计算出中心管面积为：A=Q/V=0.0041/0.03=0.42 , 则管径取 400 沉淀段表面负荷取 1 m/（.h） 上升流速 V=1/3600=0.000278 m/s 沉淀段表面积为 A=Q/V=0.0041/0.000278=14.67 沉淀段边长取 4 m - 35 - 加药量计算加药量计算 混凝区投加药剂分别为 PAC，PAM。 PAC 按 50 mg/l 计算，PAM 按 2 mg/l 计算 则 PAC 的投加量为 W=Q=35250/1000=17.6 kg/d PAC 加药浓度按 5%考虑，则加药量为=17.6/0.05/1000=0.352 m/d 同理：PAM 投加量为 W=Q=3522/1000=0.704 kg/d PAM 加药浓度按 0.30%考虑，则加药量=0.704/0.3%/1000=0.235 m/d 混凝沉淀池计算草图如下所示： 图 5.5 混凝沉淀池平面尺寸计算草图 5.6 UASB 反应器5.6 UASB 反应器 UASB 又叫上流式厌氧污泥床反应器，是一种处理污水的厌氧生物方法， UASB 反应