河南省安阳市第一制药厂制药废水处理设计说明书.doc

1 47 河南安阳市第一制药厂制药废水处理设计河南安阳市第一制药厂制药废水处理设计 THE DESIGN ON TREATMENT OF PHARMACEUTICAL WASTEWATER ABOUT ANYANG CITY HENAN PROVINCE 专专 业 环境工程业 环境工程 姓姓 名 名 指指 导导 教教 师 师 申请学位级别 学申请学位级别 学 士士 论文提交日期 论文提交日期 20122012 年年 6 6 月月 1010 学位授予单位 学位授予单位 2 47 摘 要 制药废水是较难处理的工业废水 由于制药厂不同生产车间生产的产品不 同 废水的污染物大不相同 抗菌素生产过程中产生的发酵废水其有机物浓度 较高 COD 每升几万毫克 ss 较高 色度高而且废水中的残余抗生素对微生物 具有抑制作用 且可生化性一般 一般需选用组合工艺处理西药废水 河南安阳第一制药厂主要产生抗生素以及发酵制药废水 其 BOD COD 分别达 到 11000mg L 25000mg L 可生化性较差 因此采用 UASB 活性污泥法 采用 预处理 水解酸化 厌氧 好氧工艺处理含有硫酸盐成分的发酵制药废水 COD BOD SS 的去除达到 99 45 98 8 75 出水达到国家二级标准 UASB 工艺具有建设费用低 高浓度有机物去除率良好 出水水质好 污泥 产量低 且适于间接排水的特点 且能负荷越来越严格的污水处理要求 较其 他传统的池工艺 反应器可大大缩短水力停留时间 节省土地 特别适用于处 理高浓度的有机废水 其通过三相分离器使水 泥 气得到良好分离 其中的 产生的甲烷气体可以很好地回收利用 活性污泥法是具有较长历史的污水处理 工艺 其运行方式简单灵活 体积负荷率低 但同时要求进水浓度 有毒物质 不能过高 这就要求在曝气池之前需要一种较强的去除高浓度有机废水的工艺 与之相结合使用方能起到良好的效果 关键词 制药废水 UASB 工艺 活性污泥法 工艺流程 3 47 ABSTRACT Pharmaceutical wastewater is more difficult to deal with industrial waste water waste water pollutants to differ materially different products for pharmaceutical factory production workshop and higher antibiotic production process of fermentation wastewater concentration of organic matter COD per liter of tens of thousands ofmg ss high color high and wastewater residual antibiotics can inhibit microbial biodegradability general the general should be chosen combined process of western medicine wastewater The first pharmaceutical factory in Anyang Henan produce antibiotics and fermentation pharmaceutical wastewater its the BOD COD respectively 11000mg L 25000mg L poor biodegradability so the use of the UASB activated sludge the use of pretreatment hydrolytic acidification and anaerobic aerobic process fermentation pharmaceutical wastewater containing sulfate composition of COD BOD SS removal reached 99 45 98 8 75 The effluent can meet the national secondary standard UASB process has a low construction cost high concentrations of organic matter removal water quality low sludge production and is suitable for indirect drainage characteristics and can load more and more stringent wastewater treatment requirements Than other traditional pool process the reactor can greatly shorten the hydraulic retention time and save the land especially suitable for the treatment of high concentration organic wastewater Three phase separation allows water mud gas well separated one of the methane gas produced can be a good recycling Activated sludge wastewater treatment process has a long history it works is simple flexible low volume loading but also asked the influent concentration toxic substances can not be too high which requires prior to the aeration tanks need a more strong removal of high concentration organic wastewater technology with the combination to use in order to play good results Key words Pharmaceutical wastewater UASB process activated sludge process design 4 47 目 录 第一章第一章 引言引言 1 第一节 安阳市第一制药厂制药废水概况 1 第二节 常用制药废水的处理方法 3 第二章第二章 UASBUASB 工艺的发展工艺的发展 6 第一节 厌氧工艺的发展 6 第二节UASB 工艺发展 6 第三节UASB 活性污泥法组合工艺 6 第三章第三章 UASBUASB 活性污泥法处理制药厂废水工艺流程说明活性污泥法处理制药厂废水工艺流程说明 8 第一节 流程概述 8 第二节UASB 活性污泥法处理制药厂废水工艺流程说明 9 第三节UASB 活性污泥法工艺的主要特点 10 第四章第四章 UASBUASB 活性污泥法工艺主要构筑物设计计算活性污泥法工艺主要构筑物设计计算 11 第一节 格栅的设计 11 第二节 沉淀池 11 第三节 调节池 13 第四节 水解池 13 第五节 UASB 设计计算 14 第六节 曝气池 16 第七节 二次沉淀池 18 第八节 滤池 19 5 47 第九节 污泥浓缩池 20 第五章第五章 构筑物 设备尺寸规格参数构筑物 设备尺寸规格参数 22 第一节构筑物规格 尺寸 22 第二节设备数量 型号 规格参数 22 第六章第六章 总平面布置及高程布置总平面布置及高程布置 24 第一节总平面布置 25 第二节 高程布置 25 第七章第七章 工程预算投资工程预算投资 28 第一节 设备投资概算 28 第二节 土建工程投资概算 29 第三节 工程总投资预算 30 第四节 运行费用分析 30 结结 论论 33 致致 谢谢 36 参考文献参考文献 6 47 1 47 第一章 引言 制药废水是较难处理的工业废水 由于制药厂不同生产车间生产的产品不 同 废水的污染物大不相同 制药厂废水污染物主要包括四类 抗菌素生产废 水 合成药物生产废水 中成药生产以及各类制剂生产过程的洗涤水冲洗水 其中前三类废水污染较严重 抗菌素生产过程中产生的发酵废水其有机物浓度 较高 COD 每升几万毫克 ss 较高 色度高而且废水中的残余抗生素对微生物 具有抑制作用 合成药物生产废水中的 COD 在 1000mg L 左右 可生化性一般 有的废水常含有氨氮油类和重金属离子 增加了生物处理的难度 中成药生产 废水主要是原料的洗涤水 原药煎汁残液 和冲洗水 COD 每升达几千毫克可 生化性较好 制剂生产过程的废水 COD 较低但常常混有悬浮物一般经去除 ss 即 可排放 传统的处理方法为化学方法 处理费用较高 企业难以接受 况且化学方 法又容易对环境造成二次污染 而且由于制药的产品变化繁复 目前较为理想 的是采取物理化学和生物相结合的方法 常常采取组合工艺 既有效地处理了 废水 又能将处理工程中的废弃物合理的处置不至于再次污染环境 第一节 安阳市第一制药厂制药废水概况 一 制药厂水质特点 河南省安阳市第一制药厂位于彰徳路中段路东 该厂以生物发酵方法生产 硫氰酸红霉素原料药 年产量 80 吨 主要原材料为 淀粉 玉米浆 豆饼粉 豆油 硫酸锌 液碱等 在发酵生产过程中产生一定量的高浓度有机废水 同 时 清洗瓶罐 冲冼地面亦会产生一定量的废水 必须对其进行处理 一 生产工艺及废水来源 抗菌素生产工艺主要包括菌种制备及菌种保藏 培养基制备 培养基的种 类与成分 培养基原材料的质量和控制 与灭菌及空气除菌 发酵工艺 温度 与通气搅拌等 与设备 发酵液的预处理和过滤 提取工艺 沉淀法 溶剂萃 取法 离子交换法 和设备 干燥工艺与设备 硫氰酸红霉素生产工艺流程如下 种子制备 一级种子罐 二级种子罐 发酵罐 贮罐 板框压滤机 碱化罐 高速离心机 丁酯提纯 合成罐 结晶罐 离心机 烘箱 成品 生产中主要废水来自以下 3 方面 2 47 1 提取工艺的结晶母液 抗菌素生产的提取可采用沉淀法 萃取法 离 子交换法等工艺 这些工艺提取抗菌素后的废母液 废流出液等污染负荷高 属高浓度有机废水 此类废水的 CODcr高达 1 57 2 50 104mg L 2 中浓度有机废水 主要是各种设备的洗涤水 地面冲洗水 此类废水 的 CODcr可高达 1 2 103mg L 冷却水 含发酵剩余的营养物 二 废水水质特征 从抗菌素制药的生产原料及工艺特点中可以看出 此类废水成分复杂 有 机物浓度高 溶解性和胶体性固体浓度高 PH 值经常变化 温度较高 带有颜 色和气味 悬浮物含量高 含有难降解物质和有抑菌作用的抗菌素 并且有生 物毒性等 其具体特征如下 1 COD 浓度高 其中主要为发酵余基质及营养物 溶媒提取过程的萃取 余液 经溶媒回收后排出的蒸馏釜余液 离子交换过程排出的吸附废液 水中 不溶性抗菌素的发酵滤液 以及染菌倒罐废液等 2 废水中 SS 浓度高 其中主要为发酵培养基质和发酵产生的微生物丝菌 体 3 存在难生物降解和有抑菌作用的抗菌素等毒性物质 由于抗菌素得率 较低 仅为 0 1 3 质量分数 且分离提取率仅 60 70 质量分数 因此 废水中余留抗菌素含量较高 当浓度大于 100mg L 时会抑制好氧污泥的活性 影响废水处理效果 4 硫酸盐浓度高 一般认为好氧条件下硫酸盐的存在对生物处理没有影 响 但对厌氧生物处理有抑制 5 水质成分复杂 中间代谢产物 表面活性剂和提取分离中余留的高浓 度酸 碱 有机溶剂等原料成分复杂 易引起 PH 波动大 影响生物反应活性 6 水量小且间歇排放 冲击负荷高 由于抗菌素分批生产 废水间歇排放 所以其废水成分和水力负荷随时间也有很大变化 这种冲击给生物处理带来极 大的困难 下表为污水设计进水及出水水质 表 1 1 污水设计进水水质及排放指标 项目 CODC mg L BOD5 mg L TSS mg L NH3 N mg L 进水水质 2500011000800150 出水水质 3006015050 出水标准 300 60 150 50 3 47 第二节 常用制药废水的处理方法 近年来 美国 日本 法国 印度等国先后采用厌氧 好氧组合技术处理制 药废水 我国许多研究部门也提出了许多适宜处理制药废水的工艺技术 由于 制药厂生产不同药剂产品 产生的废水中的污染物也是大不相同的 目前世界 主流的处理共识是要采用化学生物组合工艺处理才能合理的去除各类制药厂废 水中的污染物 以下介绍几种处理制药废水的工艺 一 一 SBR 工艺 SBR 工艺是间歇式活性污泥法也成序批式活性污泥法的简称 其工艺特点是将 曝气池和沉淀池合二为一 生化反应分批次进行 其基本工作周期可由进水 反应 沉降 排水 和闲置五个阶段组成 此方法多用于处理中药制药废水 图 1 SBR 工艺反应过程 二 深井曝气法 深井曝气是一种高速活性污泥系统 该法具有氧利用率高 占地面积小 处理效果佳 投资少 运行费用低 不存在污泥膨胀 产泥量低等优点 此外 其保温效果较好 处理不受气候条件影响 可保证在北方地区冬天废水处理的 稳定进行 深井曝气法是利用深井作为曝气池的活性污泥法废水生物处理过程 深 井曝气的深度可达 100 300m 废水进入与回流污泥在井上部混合后 混合 液沿井内中心管以 1 2m s 的流速 超过气泡上升速度 向下流动 混合液 到达井底后 气泡消失并折流 从中心管外面向上流动至深井顶部的锐气池 混合液中的 CO2 氮气和少量未被利用的氧气逸出 部分缓和液溢流至沉淀 池进行泥水分离 沉淀活性污泥回流至深井 部分混合液在深井内进行循环 此法可使氧的转换率和水中溶解氧浓度大幅度提高 氧的利用率达90 动力效率可达 6kg 氧 kw h 从而可提高处理效果 BOD 去除率达 4 47 85 95 降低处理成本 节约用地 目前在欧洲已用于处理化工 食品工 业废水 一般深井曝气法适合生活污水 处理工业污水效果不好 图 2 深井曝气示意图 三 UASB 工艺 即上流式厌氧污泥反应床装置 可以将有机物分解为溶解性的有机物 将 难生物降解的大分子物质分解为易生物降解的小分子有机物 提高了废水的可 生化性 对于 COD 浓度较高 可生化性差的废水具有良好的效果 对于此次安阳第一制药厂制药废水 通过水质分析可知原水 B D 为 0 44 左 右 因此污水的浓度较高可生化性也并不理想 含盐量 硫酸盐和硝酸盐 较高 并含有大量难降解的有机物 例如硝基苯类化合物 给废水处理带来很大困难 目前 国内对于处理制药废水大多采用厌氧工艺 但经单独的厌氧方法后出水 的 COD 仍较高 一般需要进行后处理 一般采取好氧处理 因此 根据厌氧微 生物和好氧微生物代谢机理采用预处理 水解酸化 厌氧 缺氧 好氧 活性 污泥法 工艺由于 B D 值低于 0 5 因此污水的可生化性是十分不理想的 但又由 于其 SS 含量并不高可良好的去除水中的抗生素 废水因此可选用 UASB 活性 污泥法组合工艺 四 厌氧接触法 厌氧接触法是对普通污泥消化池的改造 主要特点是在厌氧反应器后设沉淀池 使污泥回流 保证厌氧反应器内能够维持较高的污泥浓度 保证厌氧反应器内 能够维持较高的污泥浓度 可达 5 10MLVSS L 大大降低反应器的水力停留时 间 并使具有一定的耐冲击负荷能力 5 47 图 3 厌氧接触法示意图 6 47 第二章 UASB 工艺的发展 第一节 厌氧工艺的发展 早期的厌氧工艺可以成为第一代厌氧消化工艺 以厌氧消化池为代表属于 低负荷系统 但低负荷厌氧系统使人们认为厌氧系统的运行结果不理想 本质 上不及好氧系统 不幸的是这种观点一直延续至今 由于厌氧微生物生长缓慢 世代时间长 故保持足够长的停留时间是厌氧消化工艺成功的关键条件 正是 随着对厌氧发酵过程认识不断提高 人们认识到反应器内保持大量的微生物和 尽可能长的污泥龄是提高反应效率和反应器成败的关键 事实上 一个设计合 理的厌氧处理系统可以在停留时间非常短和负荷比好氧处理效率高的条件下 获得较高的可生物降解有机物的去除效果 第二节UASB 工艺发展 上流式厌氧污泥流化床反应器 简称 UASB 反应器 是由荷兰的 G Lettinga 等人在 20 世纪 70 年代初研制开发的 并于 1977 年应用于工业化 生产的 随着技术的发展 对 UASB 的生化动力学及其在工艺上的优越性有了更 深的了解 随着人们对 UASB 研究的深入 新型的 UASB 的工艺不断出现 其变 型工艺有 EGSB 工艺 AF UASB 工艺 水解 UASB 工艺 以及 UASB 活性污泥法等 第三节 UASB 活性污泥法组合工艺 一 UASB 反应原理 UASB 反应器废水被尽可能的均匀的引入反应器的底部 污水响声通过包含 颗粒污泥或絮状污泥的污泥床 厌氧反应发生在废水与污泥颗粒基础的过程 在厌氧状态下产生的沼气 主要是 CH4 和 CO2 引起内部的循环 这对于颗粒 污泥的形成和维持有利 在污泥内形成的一些气体附着在污泥颗粒上 附着和 没有附着的气体向反应器顶部上升 上升到表面的污泥碰击三相分离器发射板 的地步 引起附着气泡的污泥絮体脱气 气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床 的表面 附着和没有附着的气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室 至于集气室单元缝隙之下的挡板的作用为气体反应器和防止沼气气泡进入沉淀 区 否则将引起沉淀区的絮动 会阻碍颗粒沉淀 包含一些剩余固体和颗粒污 泥颗粒的液体经过分离器的缝隙进入沉淀区 由于分离器的斜壁沉淀区的过流 7 47 面积在接近水面附近增加 因此上升流速在接近排放点降低 由于流速降低污 泥絮体在沉淀区可以絮凝和沉淀 累积在三相分离器下的污泥絮体在一定程度 将超过其在斜壁上的摩擦力 将滑会到反应区 这部分污泥又能与进水有机物 发生反应 对于一般的高浓度有机废水 当水温在 30 左右时 负荷可达 10 20KgCOD m d 实验结果表明 良好的污泥床可形成一个相当稳定的生物 相 较大絮体具有良好的沉淀性能 有机负荷可去除率高 不需搅动设备 对 负荷冲击 温度和 PH 值的变化有一定的适应性 是一种有发展前途的厌氧处理 设备 图 3 UASB 反应设备图示 二 活性污泥法反应原理 含有各种有机物和无机物的污水进入初次沉淀池 然后进入活性污泥反应 池 又称曝气池 与活性污泥合并进行曝气 污水中的悬浮固体和胶体物质在 很短的时间内即被活性污泥所吸附 污水中有机物被微生物利用作为生长繁殖 的探员和能源 代谢转化为生物细胞并氧化成最终产物 主要是 CO2 非溶解 性的有机物需先转化为溶解性的有机物 然后才被代谢和利用 含活性污泥和 污水的混合液最终从反应池内排出 在二次沉淀池内进行固液分离 上层出水 即为净化水 分离浓缩后的生物固体返回反应池 使池内始终保持一定浓度的 生物固体 用于连续不断地降解污水中的有机污染物 由于微生物进行连续的 合成和增殖 因此产生多余的活性污泥必须将其排出系 8 47 图 4 活性污泥法基本流程 第三章 UASB 活性污泥法处理制药厂废水工艺流程说明 第一节流程概述 来自发酵车间的高浓度有机废水 经格栅渠去除较大的漂浮物 悬浮物后 自流至潜水泵提升泵房 经提升进入初次沉淀池进行混凝 混凝 混凝剂 PAC500mg L 1 通过竖流式沉淀池把污水中大部分悬浮物 菌丝体 去掉 确 保后继生化处理系统的平稳运行 沉淀后的药渣 棕红色 经板框压滤机脱水后作为饲料添加剂出售 沉淀 后的废水自流进入调节池 调节废水流量 后再进入 控制反应池中水温发酵 条件 PH6 5 7 5 通过部分回流方式控制反应器的水力负荷和毒物浓度 将 废水中的非溶解态有机物变为溶解态有机物 将难生物降解物质转变为易生物 降解物质 使大分子有机物变为小分子有机物 提高废水的可生化性 以利用 与后续处理 水解酸化反应池水解池出水自流至厌氧池 UASB 两组 借助甲 烷菌的作用使废水中大部分有机物转为甲烷 UASB 反应器出水后再经好氧处理装置 曝气池 进一步处理 废水达到较 好的处理效果 最后由二沉池 过滤池出水外排 各反应池沉淀后的污泥定期 排至浓缩池浓缩 经板框压滤机压滤后 泥饼外运浓缩池上清液污水排至调节 池进行二次处理 格 栅 沉 淀 池 调 节 池 水 解 池 U A S B 反 应 器 曝 气 池 二 沉 池 过 滤 池 脱 水 机 房 混凝剂 进水 污泥浓缩池 污 泥 回 流 排 泥 剩余污泥 上 清 液 回 流 污泥 排渣 出水 泥饼外运 图 5 工艺流程图 9 47 第二节 UASB 活性污泥法处理制药厂废水工艺流程说明 一 格栅 利用固定的格栅装置 去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大的悬浮 物 以保护后续处理设施能正常运行 二 沉淀池 通过加入混凝剂 使颗粒子沉降过程中互相粘合 结合成较大的絮体 在 重力的作用下 在沉淀池中慢慢沉淀 与污水渐渐分离开 三 调节池 由于制药废水排放的不规则性与水质的不均匀性 故设置一个集水池来调 节水量和均化水质 提供对有机物负荷的缓冲能力 防止生物处理系统负荷的 急剧变化 控制 PH 值 减小对物理化学处理系统的流量波动 控制向市政系统 的废水排放 以缓解废水负荷的变化 四 水解池 水解酸化池具有调节与稳定水质 吸附与降解有机物 沉淀与浓缩污泥的 多种功能 具有良好的稳定性能 水解池在胞外酶和兼性厌氧菌的作用下 将 废水中的有机大分子和难生物降解有机物转化为小分子有机物 消除抑菌性污 染物 抗争苏的毒性 对后续生化处理的影响 以便提高废水的可生化性 水 解池溶解氧浓度小于 0 5mg PH7 7 7 8 COD 去除率 40 71 中性偏碱 的水解池酸碱度 7 7 7 8 水解温度 13 35 有利于硫酸盐还原菌的生 长 硫酸根的去除率可达 80 有利于后续厌氧反应顺利进行 废水在水解酸 化的过程中有不良气味产生 粪臭素等 五 UASB 反应器 废水中大部分有机物再次被厌氧菌分解 转化为沼气等物质 从而有效去 除废水中的有机物 通过反应器内三相分离器实现污泥 水和气体的分离 处 理过的废水流入下道工序 所产生的沼气回收利用 UASB 反应器内设搅拌装置 确保基质与微生物的充分接触 再次 由于该制药废水的 COD 较高 故采取二 级串联 UASB 其 COD 的去除率可达 90 以上 六 曝气池 曝气池为地上钢筋混凝土结构 COD 容积负荷 2 2Kg d 污泥浓度 3000mg 回流比 50 污泥沉降比 24 曝气池地布设微孔曝气器 将曝气池 溶解氧浓度控制在 5 10mg L 之间 以保证好氧微生物 微球菌 对废水中有 机物进行处理 COD 去除率 94 试验证明当 DO 值低于 3 2mg L COD 去除率明 显随 DO 减小而下降 曝气池的细菌主要由菌胶团 丝状菌等组成 菌胶团是反应器内的优势菌 10 47 种 菌胶团在显微镜下呈没过装 丝状菌呈乱发状 菌胶团和丝状菌互相缠绕 连成一片 普通活性污泥法具有处理效率高 出水水质稳定的特点 七 二沉池 在生物处理设备后设二沉池 用以分离生物污泥 使处理水得到澄清 八 过滤池 经好氧处理后的出水 沉淀后尚存在一些不能下沉的污泥和悬浮物 设置 石英砂双层过滤 COD 去除率 25 SS 去除率达 90 九 污泥浓缩池 厌氧处理设备中的厌氧污泥有一定的毒害性 它虽然一般每 6 个月外排一 次泥 但必须进行无害化处理 好氧生化处理系统中沉淀池外排出的好氧污泥 首先进入污泥浓缩池进行 重力分离 在污泥浓缩池中 内设搅拌机械缓慢搅拌 采取重力浓缩法 固体 颗粒借重力下降 水分从泥中挤出 浓缩污泥从池底排出 污泥从吃面堰口外 溢 第三节 UASB 活性污泥法工艺的主要特点 一 采用 UASB 活性污泥法工艺处理制药废水具有工艺简单 运行可靠 节省投资 日常维护简单等特点 工程运行实践表明 该工艺运行稳定 各项 污染物指标能够达到 GB8978 1996 污水综合排放标准 二级标准的的要求 二 UASB 反应器的启动是整个工程能够顺利运行的关键 启动过程分成两 个主要阶段进行 首先采用低浓度进水且保持进水浓度不变 逐渐增加进水量 以提高有机负荷直至达到设计进水量 然后保持进水量不变 逐渐增加废水浓 度以提高有机负荷直至达到设计进水浓度 当 UASB 反应器达到了设计的水质水 量 反应器中形成颗粒污泥则进入稳定运行期 三 制药厂废水经厌氧处理可产生大量的沼气 产生的沼气进入锅炉内燃烧 每利用 1m 沼气相当于产生 0 5 元的收益 具有良好的经济效益 11 47 第四章 UASB 活性污泥法工艺主要构筑物设计计算 第一节 格栅的设计 由于安阳市第一制药厂污水出水量为 160m d 出水量较小 因此不再拘 泥于手册上的方法 而是采取依据依照手册选取格栅的间隙 但直接把宽度放 为水渠的宽度 在渠中放置一块固定的格栅板 直接将格栅改为格栅渠 采取矩形格栅 设计栅条间距 b 16mm 格栅总宽度为 B 500mm 格栅渠总长度 s 2m 固定格栅倾角为 45 第二节 沉淀池 本设计采取竖流式沉淀池 竖流式沉淀池适用于出水量比较小的污水处理 二 f中心管面积 4 1 2 max 0 0 002 0 1 1 0 02 Q fm nv 3 max 0 0 002 Qms v 最大设计流量 中心管内流速 0 02m s n 沉淀池座数 1个 三 0 中心管直径d 4 2 0 44 0 1 0 36 3 14 f dm 四 沉淀区断面积 4 2 2 0 002 4 1 0 0005 0 0005 m vms m ax Q F nv 污水在沉淀池内的流速 3 五 沉淀池直径D 12 47 4 4 4 1 2 29 3 14 m 4 f F D 4 六 沉淀区有效水深 4 36001 0 0005 36001 8vtm 2 h 5 中心导流筒喇叭口与反射板之间高度 4 6 max 11 0 002 0 13 1 0 01 3 14 1 35 0 36 Q m nvd 3 h 1 v 污水由中心管喇叭口与反射板之间缝隙流出的速度 0 01m s 4 7 0 1 351 35 0 360 486d 1 d 4 8 21 1 301 30 0 4860 632dd 2 2 29 1 273 1 8 D h 符合要求 则储泥斗高度 0 45储泥斗倾角按考虑 取下部截圆锥低直径为0 2m 七 沉淀池总高度 4 9 12345 0 3 1 8 0 13 0 3 1 045 3 57hhhhhm 总 H 1 0 3hm 沉淀池的保护高度 4 0 3hm 缓冲层高度 八 沉淀池部分所需总容积 4 10 max12 6 0 8640000 100 10 QCC T V r 0 5 2 290 2 tan451 045 22 hm 13 47 3 6 33 1 33 2 33 0 8640000 0 002 800 150 2 7 36 1 5 1 018 10 10098 10 98 Z Vm CSSkg m Ckg m K kg m 进水浓度 800 出水SS浓度 150 10 生活污水变化系数 取1 5 r 污泥容重1 018 10 污泥含水率 九 圆锥部分容积 4 11 22 5 211 223 1 3 1 0452 292 290 20 2 1 57 32222 h VRRrr m Rm r 圆锥截上半部半径 1 145 圆锥截下部半径 0 1m 第三节 调节池 一 有效容积 4 12 3 3 6 67 320 01 6 67 3 VQHRTm Qmh HRTh 设计水量 水力停留时间 取 二 水池深 取 3m 三 调节池面积 则池长为 5 16m 宽为 2 60m 4 13 2 20 01 6 67 3 V Am h 第四节 水解池 一 池表面积 4 14 2 max 3 max 32 6 67 6 67 1 6 67 1 5 16 2 58 Q Am q Qmh qmm h mm 最大设计流量 水解池表面负荷 取 则 水解池池长为宽为 二 有效水深 4 15 1 44hqtm t 停留时间 取4h 取保护高度为 0 3m 故水解池总高度为 4 3m 三 有效容积 4 16 3 4 6 6726 68VAhm 14 47 四 布水根管数 4 17 5 16 51 6 0 1 5 16 0 1 L n N Lm Nm 根 池长 为 布水管间距 取 第五节 UASB 设计计算 一 反应器 一 反应器容积 设通过 UASB 反应容器 可以达到处理 COD 效率为 95 即出 UASB 反应器 COD 浓度为 23750mg L 4 18 3 3max 3 3 160 25000 500 10 359 6 10 9 10 9 V V QSr Vm N Qmd SrmgCOD L NkgCODm d 废水流量 160 去除掉的有机物浓度 20000 进水有机物容积负荷率 取 二 反应区面积 4 19 2 2 2 359 6 59 9 6 10 9 2 5 8 V AhmAm h 反应区面积反应区高度取6 则 取反应区宽度为5 8m 长度为10 9m 长 宽符合要求 三 水力停留时间 4 20 3 max 359 6160 546 67 6 672424 Q h Qmh V t Q 四 沉淀区表面负荷 32 6 67 0 111 59 9 Q qmm h A 4 21 设计三相分离器沉淀区的沉淀面积即为反应区的水平面积 二 三相分离区 15 47 三 布水区 UASB 反应器的进水分配系统形式多样 主要有树枝管式 穿孔式 多孔管式 多管多点式和上给式四种 本设计使用直接穿孔管式配水 一管多孔式 每个 UASB 设 8 根50mm 孔口向下 45 并列排列 出孔流速为 2 5m s 0 3 1 0 21 12 2 1 1 1 2 1 0 58 tantan60 b ln 5 53 4 4 5 53 0 8418 6 6 67 0 36 18 6 0 2 2 0 2 h b v ab lmlm nn am Q vm h a ABm b 下三角形集气罩之间缝隙中水流 上升流速的计算 可先按下式计算回流缝总面积 反应器的宽度 即三相分离器长度 反应器的三相分离单元数 上三角形与下三角形重叠 即的投影取为则 上三角形底边 0 1 24 1 24 tan550 89 2 m m 44 上三角高为h 为 h 根据几何关系 上三角形和下三角形垂直重叠距离0 19m 三相分离区高度1 0 89 0 19 1 7m 16 47 4 22 2 24 3600 Q d nu 由 4 式中 d 配水孔孔径 n 配水孔数 u 出孔流速 m s 解得 共设置布水孔 n 368 每根管设置 46 个配水孔 孔距为 0 105m 四 出水区 采用三角堰出水 出水渠宽 0 2m 高 0 2m 为保证出水均匀性 每个 UASB 设 4 条出水渠 五 产气量 经过对同类工业废水采用 UASB 反应器处理运行结果的调查 已知常温 20 25 条件下 UASB 反应器的进水容积负荷多达 10 9kgCOD m d COD 和 SS 去除率分别为 98 8 和 99 45 沼气表观产率为 0 4m kgCOD 去除 污泥的表观产率为 0 6m kgCOD 去除 污泥的表观产率为 0 08kgVSS kgCOD 去除 VSS ss 0 8 厌氧污泥可实现颗粒化 每日沼气产量为 Q COD 0 988 0 4 160 2 5 0 988 0 4 158 08m 沼气 d 4 23 六 UASB 剩余污泥排放 产泥量为 4 24 XXQS0 08 160 367 0 9884 641VSS d 0 08 r r X XkgVSS kgCOD SCOD 总剩余污泥产量 去除污泥的表观产率 取 的去除量 第六节 曝气池 一 处理效率 4 25 5 20060 100 70 200 at a a t LL L LBOD LBODmg L 进水的浓度 进入曝气池时的BO D浓度设为200m g L 出水的浓度 出水要达到二级排放标准为60 二 曝气池容积 4 26 3 3 3 5 160 20060 10 37 3 0 6 0 6 r r r r QL Vm F LBOD kgBODm d 去除的浓度 为140m g L F容积负荷 取 三 名义水力停留时间和实际水力停留时间 17 47 4 27 3 37 3 5 6 6 67 37 3 4 1 140 6 67 6 67 m s V th Q V th R Q R mh 污泥回流比 Q废水量 四 污泥龄 4 28 11 5 0 7 0 40 08 w w th aFb a 污泥增殖系数 取0 7 b 污泥自身氧化率 取0 08 五 剩余污泥产量 4 29 3 3 0 7 160 140 10 11 2 11 0 08 5 r w aQL Ym bt 六 曝气池需氧量 4 30 3 0 5 160 140 100 18 37 3 0 8516 9069 rw OaQLbVN kg d 七 曝气池尺寸 4 31 1 2 1 2 1 23 37 3 6 21 2 3 3 7 1 87 0 33 3 HmA V Am nH mLmsm Hm 总 设置组曝气池 设池内水深为 每组曝气池有效面积为 实际面积取7池长宽采取五廊道设计 超高取0 3m H 八 曝气系统设计 一 风管的沿途阻力 4 32 1 0 6 TP hiL 二 风管的局部阻力 18 47 4 33 22 2 3 0 10 0 31 231 88 22 9 8 1 293 2731 293 273 1 1 23 1 03 273 1 03 2735 v hm g p kg m T vm s p T 局部阻力系数 30 风管中平均空气流速 5 空气容重 空气绝对压力 空气温度 取5 c 三 风管的总阻力 1 88 0 6 2 48m 12 hhh 第七节 二次沉淀池 在此处选取建造平流式沉淀池作为二次沉淀池 一 沉淀区表面积 4 2 max 3 max 32 36003600 0 002 7 2 1 Q Am q Qms qm h 设计最大流量 表面水力负荷 二次沉淀池可以取1m 34 二 沉淀区有效水深 4 2 2 1 53 1 5 hqtm th 沉淀时间 二次沉淀池取 35 故取保护高度为 0 3m 沉淀池总高度为 3 3m 三 沉淀池长度 4 3 63 6 1 5 15 4 Lvtm vmm s 最大设计流量时的水平流速 取1 36 四 沉淀池总宽度 4 7 2 1 34 5 4 A Bm L 37 五 沉淀区有效容积 19 47 4 3 max 36003600 0 002 1 510 8VQtm 38 第八节 滤池 一 滤池面积 4 2 3 001 0 0 1 160 1 83 12 7 3 160 7 3 80 60 17 3 Q fm vT Qmd vm h Th TTtth T t 设计水量 设计滤速 由于选取双层石英砂滤料 因此设计滤速取12 滤池每日实际工作时间 滤池每日工作时间 滤池每日冲洗水排放和滤料复原时间 这里选取0 6h t滤池每日冲洗时间 这里选取6m i n 则可知滤池的长为1 92m 宽为0 96m 39 二 反复冲洗强度 由于滤料组成及水温变化等情况较为复杂 根据生产经验 双层石英砂滤 池取 13 16L s 三 水头损失计算 4 22 22 12 2 1 2 0 81 4 8108101 26 222 9 82 9 8 0 8 hm gg vm s v vv 按经验公式计算式 干管起点的流速 取 支管起点的流速 取1 4m s 40 四 经砾石支承层水头损失 4 31 1 2 0 0220 022 13 0 10 0286 hH qm H s 支承层厚度 由于是双层石英砂滤料 因此取0 1m q 冲洗强度 取13L m 41 五 滤料层水头损失 20 47 4 1 402 3 1 3 0 2 2 65 1 1 1 1 0 41 0 450 3894 1 2 65 1 0 45 hm Hm t m t m m m 滤料的容重 石英砂为 水的容重 为 滤料膨胀前的孔隙率 石英砂为0 41 H滤层膨胀前的厚度 双层石英砂滤料 取 42 六 富余水头损失 5 2hm 七 反复冲洗水扬程 一 滤池总高 4 012345 3 4 5 0 1 0 45 1 50 30 122 47 1 5 0 5 HHHHHHm Hm Hm 滤料上水深取 超高取 H 滤板高度取0 12m 43 二 水泵扬程 如果采用冲洗水泵供应冲洗水 水泵的扬程 4 02345 6 148HHhhhhm 44 八 水泵流量 4 13 1 8323 79 QqfL S 45 第九节 污泥浓缩池 一 总面积 一 初次沉淀池污泥量 21 47 4 3 0 33 3 0 3 100100 800 0 8125 160 5 2 10 100 10 100 98 1018 1018 v v q Vm P qd mg L P kg m 污水流量 160m 沉淀池中悬浮物去除率81 25 进水中悬浮物浓度 800 污泥含水率 98 污泥密度 以 46 二 剩余活性污泥量 为曝气池剩余污泥量 为 11 2m 三 UASB 污泥产量为 4 641m 4 47 2 2 21 641 6 44 17 2 94 QC Am M Q h 初沉池 活性污泥法 厌氧反应器排出的污泥总量 C 固体污泥浓度 浓缩后为6g L M 污泥固体通量 2 94kg m 二 浓缩池直径 4 0 50 5 44 17 3 75 3 14 A Dm 48 三 工作部分高度 4 1 20 21 641 0 41 2424 44 17 20 TQ hm A Th 设计浓缩时间 取 49 四 总高度 123 2 3 0 41 0 30 31 01Hhhhm h h 浓缩池超高取0 3m 缓冲层高度取0 3m 五 浓缩后污泥体积 22 47 4 3 1 2 1 2 1 21 641 1 2 4 33 1 1 6 QP Vm P P P 浓缩前污泥的浓度 浓缩后污泥的浓度 50 第五章构筑物 设备尺寸规格参数 第一节 构筑物规格 尺寸 主要构筑物包括 UASB 厌氧反应器 曝气池 二次沉淀池 滤池 污泥浓 缩池等 具体规格尺寸见表 5 1 表 5 1 污水处理各构筑物规格尺寸 序 号 名称尺寸数 量 备注 23 47 1 格栅渠 2 0 5m1 钢砼机构 2 提升泵房 1 砖混 框架结构 3 初次沉淀池 R 2 29 3 572 钢砼机构 4 调节池 5 16 2 60 3m1 钢砼结构 5 水解池 5 16 2 58 4m1 钢砼结构 6 UASB 反应器车 间 10 9 5 8 6m1 钢砼结构 7 曝气池 3 7 1 87 3 3m2 钢砼结构 分两组每组两个 池子 8 鼓风机房 6 12 3 51 钢砼结构 9 二次沉淀池 5 34 1 34 3 32 钢砼结构 10 滤池 1 92 0 96 2 4 7m 4 钢砼结构 11 污泥浓缩池 3 75 1 10m2 钢砼结构 12 污泥提升泵房 10 5 3 51 砖混框架结构 13 污泥脱水机房 8 6 31 钢砼结构 注 土建费用不含电机处理费 第二节 设备数量 型号 规格参数 本设计选用设备的数量 型号 规格如表 5 2 所示 表 5 2 设备规格设计参数 24 47 沉淀 池 加药装 置 LSJ 型螺 旋输送 机式刮 泥机 LSJ300 1231 4UASB 反应 器 三相分 离器及 布水装 置 2 碳钢 防腐 6mm 钢板 内部配置弹性填 料 150 1500mm 5 曝气 池 微孔曝 气器 BZQ W 215 22035分两组池子安 装 曝气管 系统 DN40 150 4PVC 6 鼓风 机房 罗茨鼓 风机 SSR65A 型三叶罗 茨风机 5 52 一备一用 配 套减震设备 7 二次 沉淀 池 链板式 刮泥机 双列链牵式引式 刮泥机 0 552 包括塑料链条 8 滤池管道式 混合器 4 玻璃 钢 加氯机 J 10 44 9 污泥 浓缩 池 污泥提 升泵 80WG 3 32 链板式 刮泥机 双列链牵式引式刮 泥机 0 551 包括塑料链条 污泥 脱水 机房 板框式 压滤机 XMY 40 630 30V 2 21 柜架为铸铁 板 框为聚丙烯 综合 操作 间 电控箱 DK 50 2 自控设 备 0 101 25 47 在线监 测系统 0 062 管道阀 门 DN25 150 1 栏杆 扶梯 桥架 1 第六章 总平面布置及高程布置 第一节 总平面布置 一 总平面布置的原则 一 污水处理站总平面布置复合工艺流程 满足操作要求和使用功能的要求 26 47 二 尽可能使布置集中 紧凑 工艺流程顺畅 合理 并满足各建 构筑物 的施工 设备安装和埋设各类管道以及养护管理的要求 三 总平面布置 应充分利用地形 地势 工程地质 水质及气象条件 降 低工程费用 创造良好的工作条件 二 总平面布置 格栅渠布置在地下 然后由提升泵提升至初次沉淀池 初次沉淀池设两座 调节池连接水解池 各一座 水解池旁设立综合操作间 为两层建筑物 一层 为各种机电设备 二层为值班室控制监测室 后接 UASB 反应器车间 UASB 反 应器设立在机房之中 完成污水的厌氧处理 后进入曝气池进行好氧处理 曝 气池为钢砼结构分两组 每组两个池子 紧挨鼓风机房 后接二次沉淀池 设 两座 并排建造 为平流式 二沉池旁设滤池 分四座 单层布置 过滤后外 排如当地河渠 污泥浓缩池建两座 采用竖流式 建于二次沉淀池附近 管道 连接初次沉淀池和 UASB 反应器车间 污泥脱水泵房紧挨污泥浓缩池 内设脱水 设备 第二节 高程布置 二 污水高程布置计算 27 47 4 2 Li 2 5 f v g L i 污水水力损失管线水头损失局部水头损失 管线长度 坡度 一般取 摩擦阻力系数 取0 9 v 管内污水的流速 g 重力常数 51 表 6 1 污水高程计算表 管渠设计参数水头损失序 号 管渠及构筑物名 称 i V m s L m 沿程局部构筑 物 合计 1 滤池至出水口 50 00120 90 0100 01 滤池 3 29 二沉池至滤池 50 00320 90 0100 01 二沉池 0 4 曝气池至二沉池 50 0013 1750 90 015800 02 曝气池 0 5 UASB 反应器至曝 气池 50 36 150 90 030 050 08 UASB 反应器 2 水解池至 UASB 反 应器 52 54 50 90 02