1000tdm3制药废水工艺设计

本科毕业设计1000M3/D制药废水处理工艺设计DESIGNOFAPHARMACEUTICAL1000M3/DWASTEWATERTREATMENT学院名称化学与环境工程学院专业班级2012级环境工程学生姓名刘单卿、学号201205070006指导教师侯绍刚职称教授2014年5月毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得安阳工学院及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作者签名日期指导教师签名日期使用授权说明本人完全了解安阳工学院关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名日期目录摘要IABSTRACTII引言1第一章绪论211制药废水的分类及其危害2111制药废水分类2112制药废水的危害212制药废水处理技术413制药废水现有处理工艺分析5131物化法在中药废水处理中的应用5132生物法在中药废水处理中的应用7133物化生物法在中药废水处理中的应用8134现有处理方法比较9第二章新组合工艺的提出与分析1021组合工艺的提出1022水质特点及反应器的选择10221水质特点10222主要反应器的选择11223处理流程11第三章工艺设计1331进水水量与水质1332可生化性分析1333设计依据1334构筑物的设计计算14341格栅14342调节池16343气浮池17344ABR厌氧池20345SBR反应池22346沉淀池25347鼓风机房26348污泥浓缩池26349污泥消化池29结论31致谢32参考文献33I1000M3/D制药废水处理的工艺设计摘要随着我国制药工业的发展，制药废水因其具有污染物的成分复杂，有机污染物的浓度高，难沉降的悬浮物较多，废水碱度色度也较高，水质波动幅度大不易控制等特点逐渐被人们所重视，成为水处理领域，环境保护领域的难点问题。根据这些特征和资料分析，本文运用加压气浮ABRSBR的处理工艺，以达到对中药废水生物处理的目的。预处理阶段采用格栅和气浮装置去除大量的悬浮物。生物处理阶段采用ABR池和SBR池相结合的工艺，ABR池是一个厌氧池，非常适合处理高浓度有机废水,制药废水经过ABR池之后，COD，BOD浓度大大降低，ABR池出水进入SBR池进行好氧处理，由于悬浮物浓度高，在SBR之后设置一个沉淀池以提高出水质量。污泥处理阶段采用重力浓缩浓缩池来降低污泥含水率，并通过污泥消化池进一步对污泥进行处理，之后将污泥进一步脱水排放。经过上述处理工艺的处理，拟使废水的COD由3000MG/L降至130MG/L；BOD由1500MG/L降至30MG/L，达到国家污水综合排放标准一级水平。关键词中药废水加压溶气气浮法折板式厌氧反应池序批式活性污泥法IIDESIGNOFAPHARMACEUTICAL1000M3/DWASTEWATERTREATMENTABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFCHINASPHARMACEUTICALINDUSTRY,RESEARCHONTHETREATMENTOFPHARMACEUTICALINDUSTRYWASTEWATERHASBEENBECOMEAHOTISSUEININDUSTRIALWATERTREATMENTPEOPLEBEGINTOPAYATTENTIONTOPHARMACEUTICALWASTEWATERGRADUALLYBECAUSEOFTHECHARACTERISTICSOFITSCOMPLICATEDPOLLUTANTSCOMPONENT,HIGHCONCENTRATIONSOFORGANICPOLLUTANTS,NUMEROUSSUSPENDEDSOLIDSTHATSHARDTOPRECIPITATE,HIGHALKALINITYANDCHROMATICITYOFTHEWASTEWATER,VARIEDFLUCTUATIONAMPLITUDEOFWATERSQUALITYANDAMOUNT,DIFFICULTYTHATHARDTOBECONTROLLEDANDSOONITALSOHASALREADYBEENBECOMEADIFFICULTPROBLEMINTHEFIELDOFWATERTREATMENTANDENVIRONMENTALPROTECTIONACCORDINGTOTHEFEATUREANDDATAANALYSIS,THEDESIGNAPPLIESTHETREATMENTPROCESSOFPRESSURIZEDAIRFLOTATIONABRSBRTOACHIEVETHEPURPOSEOFBIOLOGICALTREATMENTOFPHARMACEUTICALWASTEWATERTHEPREPROCESSINGSTAGETHEGRILLANDAFDEVICEAREAPPLIEDTOREMOVEALOTOFSUSPENDEDSOLIDSTHEBIOLOGICALTREATMENTSTAGETHEABRANDSBRAREUSEDTOTHESTAGE,ABRPOOLISANANAEROBICPOOLANDVERYSUITABLEFORTREATMENTOFHIGHCONCENTRATIONORGANICWASTEWATERTHECODANDBODOFPHARMACEUTICALWASTEWATERFLOWINGTHROUGHTHEABRARESIGNIFICANTLYREDUCED,THEWATERFORMABRINTOSBRFORAEROBICTREATMENTTHEDESIGNSETSASEDIMENTATIONTANKTOIMPROVEWATERQUALITYAFTERTHESBRBECAUSEOFTHEHIGHCONCENTRATIONOFSUSPENDEDSOLIDSTHESLUDGETREATMENTTHEGRAVITYCONCENTRATIONTANKISAPPLIEDTOREDUCETHEWATERCONTENTOFSLUDGE,ANDTHESLUDGEDIGESTIONTANKTREATSTHESLUDGEFURTHERTODEWATERAFTERTHESLUDGEDIGESTIONTANK,THESLUDGECOULDDRAINTHROUGHTHETREATMENTTECHNOLOGYABOVE,THECONCENTRATIONOFCOD3000MG/LTO100MG/LANDBODCANBEREDUCEDFROM1500MG/LTO20MG/LSOTHATTHEDISPOSEDWATERCANREACHTHEFIRSTDEGREEOFNATIONALWASTEWATERDISCHARGESTANDARDKEYWORDSCHINESETRADITIONALMEDICINEWASTEWATERPRESSURIZATIONDISSOLUTIONDISSOLVEDAIRFLOTATIONTECHNOLOGYANAEROBICBAFFLEDREACTORSEQUENCINGBATCHREACTOR1引言本设计采用气浮ABRSBR组合工艺处理制药废水。制药废水水量为1000M/D，水质指标为COD3000MG/L,BOD1500MG/L,SS500MG/L,色度150。采用气浮ABRSBR组合工艺处理废水，能使处理出水水质达到中药类制药工业水污染物排放标准（GB219062008）标准中的一级标准COD130MG/L，BOD30MG/L，SS70MG/L，色度80，PH69。2第一章绪论11制药废水的分类及其危害111制药废水分类制药工业按生产过程可分为化学制药、生物制药和中药三大类化学制药是采用化学方法使有机物或无机物通过化学反应合成的物质，而生物制药在发酵、提炼等过程有时也采用多级化学反应1。制药行业生产废水在工业废水总量中占有相当大的比例，而且污染物质排放总量也占相当大的比例。发酵生物制药的过程是通过微生物生命活动，产生可以作为药物或药物中间体的物质，再通过各种分离方法将它们分离出来的过程。发酵生物制药废水主要有四类主生产过程排水，包括废滤液、废母液、溶剂回收残液等；冲洗水；辅助过程排水，主要是各环节设备冷却水；生活废水。发酵类制药废水一般具有这么几个特点污染物浓度高，含氮量高，碳氮比低，硫酸盐浓度高，含有微生物难以降解甚至对微生物有抑制作用的物质，一般色度较高。中药类制药指以药用植物和药用动物为主要原料，根据国家药典生产中成药和中药饮片的过程。中药分为中药材，中成药和中药饮片。其中中药材是生产中药饮片，中成药的原料；中成药则指用于传统中医的任何剂型的药品，常以中药饮片为原料；中药饮片系根据辩证施治及调配制剂需要，对经产地加工的净药材进一步切，炮制而成。112制药废水的危害如果向自然水体中直接排放制药废水，将造成自然水体受到污染，对环境造成较大的危害。制药废水的危害可以由以下几个方面进行分析。（L）高浓度COD对自然水体的危害由制药废水的特点可知，制药废水中COD的浓度可达到几百至几十万毫克每升，由于自然水体自净有限，直接排放会对自然水体会产生较大的冲击负荷，大量的溶解氧会被消耗，造成水质恶化。（2）抗生素对自然水体的危害抗生素是霉菌、细菌或其他微生物的代谢产物或人工合成的类似物。较低浓度的抗生素就能抑制微生物的生长或杀死微生物。因此，当抗生素进入自然水体后，会对水体3中的微生物、植物和动物的生长产生影响，导致基因突变甚至死亡，造成水体生物多样性急剧变化。同时，抗生素在水体中的去除主要通过生物降解、吸附和非生物降解进行。在水体去除抗生素的过程中，抗生素及其降解产物会产生环境效应，主要体现在通过影响环境中各种微生物的种群数量、其他生物的种群结构及营养转移方式，破坏以食物链为联系的生态系统平衡。导致耐抗生素细菌的产生、大量繁殖和传播，从而影响畜禽及水产养殖业，最终威胁人类健康。目前，自来水厂并没有针对抗生素的专门处理工艺，可能会导致饮用水、畜禽及水产养殖业中残留有不同浓度的抗生素，最终通过饮食饮食这一路径进入到人体中。抗生素对人体的危害主要表现在以下几个方面毒性损伤。当长期摄入含有抗生素的饮食时，抗生素在人体内蓄积，最终引发毒理性损伤。致癌、致畸、致突变作用。在长期摄入含有抗生素的饮食后，人体内的微生物种群和结构可能发生改变，导致细胞突变，影响人体健康。变态反应或过敏反应。部分抗生素会导致人体致敏，产生抗体。当再次接触相同种类的抗生素时，人体会出现过敏反应，可能导致人身体不适或者某些疾病的出现。（3）重金属对自然水体的危害化学制药废水中通常含有重金属离子，例如CR离子等。当重金属排放到自然水中时，重金属不能被水体中微生物降解，只能以各种形态发生转或富积。在自然水体中，微量的重金属就可以对生物产生明显影响，一般重金属产生毒性的浓度大约为LL0MG/L，毒性较强的金属如HG等产生毒性的浓度大约为0010001MG/L。当重金属进入自然水体时，重金属的危害主要体现在对水生动物、水生植物和人体的危害。重金属对水生植物的危害当重金属进入水体被藻类吸收后，将引起藻类生长代谢与生理功能发生紊乱，抑制光合作用，减少细胞色素，导致组织坏死和细胞畸变，甚至使藻类中毒死亡，改变天然环境中藻类的种类组成。当水体中铅的含量为0305MG/L时，就可以明显抑制水体自净，使水质发生恶化。重金属对水生动物的危害当重金属造成水生植物光合作用和生长受到抑制时，水体中的溶解氧浓度将可能会4下降，水质发生恶化，不利于水生动物的生长。同时，当重金属进入到水生动物体内时，可导致生物体内的蛋白质发生变性甚至失活，影响生物体内酶的活性，从而影响水生动物的正常生长，造成水生动物中毒。重金属对人体的危害当重金属进入水体后，可通过直接饮用和食物链进入人体，重金属能抑制人体内酶的活动，使细胞质中毒从而伤害神经组织，还可导致直损害肝、肾等解毒器官。严重消耗人体内的营养物质，导致免疫力下降，易造成子宫内胚胎生长停滞和其他一些疾病。在重金属中，PB、HG、AS、CD、CR对人体的毒性最大。当人体中血铅的含量超过01MG/L时，就会出现贫血、失眠等中毒现象；当人体尿液中的汞浓度超过L0MG/L时，就会对中枢神精造成伤害。PH和盐类对自然水体的危害酸、碱和无机盐类会造成水体的无机污染，引起水体的PH值发生变化，破坏水体的自然缓冲作用，抑制水体中微生物的生长，增大水中无机盐类和水的硬度。制药废水中通常含有硫酸盐，当硫酸盐进入水体中，S042会在硫酸盐还原菌的作用下还原为S2。当水体接纳更多的硫酸盐时，易造成水中水生植物必要的某些微量金属元素缺失，破坏水体的生态平衡；同时，在S042还原为S2的过程中，会产生有毒物质硫化氢，对水中生物造成不利影响。当水体中的硫化氢的浓度超过01MOL/L时，水体中鱼虾等动物的生长速度会减；当硫化氢的浓度超过05MOL/L时，水生动物的中枢神经将会受到严重伤害，甚至死亡。12制药废水处理技术制药废水处理难度大、水质成分复杂，尤其是中药废水的处理，更是难解决。国外普遍采用稀释进水浓度进行好氧生物处理的方法，其投资大、运行费用高。发达国家更是即将污染大的原料药生产转移到发展中国家，对发展中国家的环境造成严重的影响。国内用于制药废水处理的主导工艺主要有厌氧发酵、深井曝气、SBR。厌氧发酵法虽有众多研究者，但是面对水质成分复杂的制药废水，仍然成为可推广使用的实用技术。深井曝气的方法有污染地下的可能性，已经走入低谷。SBR法已经逐步成为制药废水处理的主流工艺。与一般工业废水相似，中药废水也采用生物法和物化法进行处理。物化法包括化学混凝、强氧化剂氧化、反渗透、电解、焚烧、萃取和离子交换等，5主要用于废水中可利用组分的回收、废污泥的焚烧等。生物法包括好氧法和厌氧法。修光利、吴生等对哈尔滨中药二厂的废水进行处理技术研究，采用“两相厌氧消化兼性/好氧接触氧化混凝沉淀过滤”工艺处理高浓度中药废水，并进行了中间试验研究。试验证明，该工艺对难降解的高浓度中药有机废水可进行有效的治理，在流量为3000M3/D，进水浓度为1200020000MGCOD/L时，COD总去除率可达99以上2。韩红军等采用微电解生物接触氧化处理扬州中药厂的高浓度有机废水，出水水质达到国家一级排放标准。程汉林、林晓生等采用零价铁强化活性污泥法处理广州某中药厂的高浓度中药废水，在曝气池内安装零价铁复合填料，进行强化处理试验研究，研究结果表明，进水COD为26003500MG/L，出水COD为643MG/L3。王宝贞采用二氧化氯氧化法对中药废水进行了生物氧化降解试验研究，初步发现了二氧化氯处理中药废水的氧化规律。使用稳定性二氧化氯溶液氧化降解中药废水，以废水COD变化作为评价氧化效率的中药指标，考察了常温常压下二氧化氯的起始浓度、氧化反应时间等主要因素对中药制药废水处理效果的影响，对中药废水的处理提供了新思路。日本、美国等生物技术发达国家于20世纪50、60年代试验、建设和运行的处理设施，几乎全部是采用好氧生物处理技术。1949年美国一位科学家报道中药废水的厌氧处理研究结果，对负荷、搅拌效果等因素的影响做了具体研究，BOD5去除率为81。1952年赫威等进行的中药废水厌氧生物处理试验，容积负荷达到12KGBOD5/M3D4。新的污水处理核心是处理工艺运行简单、处理效率高、投资运行费用省等。目前，国内外尚有许多处理效率高的工艺，但投资运行费用都相当高，也有许多投资运行费用低的工艺，但其处理效率都比较低，有些甚至操作复杂。所以目前需要一种处理效率高、投资运行省、运行简单的工艺。13制药废水现有处理工艺分析制药废水处理的常用方法有物化法、生物法和物化生物法5。下面简单的对这三种方法做以具体的分析。131物化法在中药废水处理中的应用（1）吸附法吸附指的是在两项界面层中，某些物质能够自主地发生聚集在一起的现象。例如，在一定条件下，在气固或者液固的界面上，液体中的溶质或者气体分子会自发地向着固6体表面聚集。如果在苯酚溶液中投入洁净的活性炭颗粒，苯酚就会向活性炭表面聚集。在一个充满溴气的玻璃瓶中加入一些活性炭，可以看到气体的颜色慢慢退去，这说明活性炭将溴气吸附了。污水处理中经常采用多孔性固体吸附废水中的污染物，使废水得到净化。具有吸附能力的物质，如活性炭，称作吸附剂。目前经常使用到的吸附剂有活性炭、腐殖酸类、吸附树脂、硅胶、活性氧化铝等。其中活性炭是一种用途广泛的吸附剂。具体处理工艺中通常采用的吸附剂为煤灰或活性炭，用他们来吸附预处理中成药的生产废水6，例如米菲司酮、双氯灭痛、洁霉素7等。再例如现在一些制药集团公司会使用炉渣、活性炭等物质来吸附处理制药废水，这类废水的排放特点是污染物的浓度高并且排除水的水量小。处理这类制药废水采用吸附法是有效的，因为它具有工艺简单，投资小。而且处理后废水CODCR得到大幅度削减，效果明显。（2）混凝法混凝包含了凝聚和絮凝两个阶段，它是通过物理化学反应将水中的胶体颗粒和微小悬浮物集聚的过程，是水和废水处理工艺中的一种单元操作。常用的无机盐类混凝剂有硫酸铝钾、硫酸亚铁、三氯化铁、硫酸铝等；高分子混凝剂有聚合氯化铁和聚合氯化铝混凝剂等，他们处理CODCR为10004000MG/L的制药废水，CODCR去除率在80以上8。中药产生的废水经常用硫酸铝和聚合硫酸铁作为混凝剂。抗菌素废水则常用三氯化铁作为混凝剂，古霉素生产的废水经常用聚合氯化铝作为混凝剂等，目前有许多混凝剂都被用于制药废水的处理中（3）气浮处理法气浮是水处理中常用的一种方法。水的密度比气泡大得多，所以气泡能在水中上浮，水中的杂质颗粒，若颗粒的粒径很小，则不论是上浮还是沉淀速度都很慢；水中有的杂质颗粒的密度与水相近，不论是沉淀还是上浮速度也很慢；如果能将这些杂质颗粒粘附于气泡上，就能加快分离速度，在较短的时间内实现固液分离。气浮和沉淀是一个相反的过程，但都遵循了相同的规律。气浮的形式又被分为了很多种，一般情况下，有化学气浮、溶气气浮和电解气浮等多种形式。在这里面其中化学气浮被用于预处理废水中含有悬浮物较高的废水当中，采用这种方法去除水中的杂质主要是因为其具有投资少、电耗低、工艺简单等优点，但是此方法同样也存在着不能够很好的降解废水中一些可溶性的有机物质，所以对于高浓度的有机废水，要使其达到出水标准需要与其他处理方法进行联合，对废水做进一步的处理才可以。（4）吹脱法7吹脱法是让压缩空气与处理废水充分接触，使废水中溶解性气体和易挥发性的溶质穿过气液界面，向气相扩散，从而达到脱除污染物的方法。一般应用于去除废水中的氨氮类物质。采用生物处理废水时，当微生物生活在NH3N浓度严重超过其正常生存允许的浓度时，微生物受到NH3N的抑制作用，处理效果难以得到保证，因此，预处理赶氨脱氮往往成为了影响后续废水处理效果好坏的关键。陈晓彤等9利用吹脱法研究了放射性废水中的氨氮的去除效果，该废水的氨的含量约为110G/L。试验结果表明，通过吹脱法处理后，废水中的氨去除率可以超过95。（5）膜分离法膜分离法是指在压力的作用下，利用膜的选择透过性，实现废水中不同物质的分离。利用膜分离法处理废水既可以产生环境效益又可以回收部分的有价值的物质。该技术包括纳滤膜、反渗透、纤维膜。该法设备简单、处理效率高、操作方便灵活、能耗低。但是膜技术在处理废水过程中普遍存在膜容易受到污染，膜清洗困难，膜使用寿命短以及价格昂贵等问题。随着膜技术的成熟，膜分离技术已经广泛应用于重金属废水、高浓度有机废水、纺织印染废水以及造纸工业废水等的处理。张连凯等10研究了膜分离技术对印制电路板重金属废水的处理效果。试验表明，原废水中CU2的浓度为60160MG/L，利用超滤反渗透技术中试试验，废水中CU2的去除率为999，每天减少CU排放约1KG，同时可以通过电化学法回收RO浓水中的CU，能够取得良好的经济效益和环境效益。刘峰等11利用膜分离和混凝连用工艺对制药废水二级出水进行了中试试验研究。研究结果表明，混凝/超滤/反渗透组合工艺对尾水有较好的处理效果，超滤和反渗透对尾水的COD去除率分别为62和874，处理效果显著。（6）离子交换法离子交换法是利用离子交换剂中的交换离子与废水中的有毒有害离子进行交换进而去除废水中的有毒有害离子的一种方法。其交换过程如下迁移扩散交换反向迁移。离子交换的特点反应可逆性，具有当量关系性，交换剂具有选择性。离子交换法主要用于废水中有用物质的提取回收利用（比如重金属的提取）以及各种有机废水的处理，具有广阔的开发应用前景。徐婷婷等12采用离子交换技术对电解锰工业废水的处理进行了实验研究，该废水含有大量的铬、锰等重金属离子，毒性大。试验研究了了各种条件下废水处理的效果，并且实现了锰的回收和利用。张向怡等13研究了离子交换技术对制药废水中的土霉素回收情况，该废水的COD为15002000MG/L，土霉素的含量大于1000MG/L。试验结果表明，离子交换法对土霉素的回收率达到81，能够获得部分的经8济效益，并且消除了土霉素对后续生物处理单元中微生物的抑制作用，为后续的处理创造了有利条件。132生物法在中药废水处理中的应用长期的实践经验表明，生物处理技术是消除有机污染物最为经济有效的方式，因此针对各种制药废水的不同特点，各类生物处理技术和工艺成为研发和推广应用的重点。制药废水由于具有COD、高成分复杂且难降解的特点，单独的厌氧处理或好氧处理往往都不能满足要求厌氧工艺可以承受很高的进水有机物浓度和负荷，运行能耗低，还可以回收能源，但操作管理较复杂，处理速率缓慢、出水COD较高，难以达标排放；好氧处理工艺可较彻底地降解废水中的有机物，但利用好氧工艺直接处理高浓度有机废水时，需要进行对原水的高倍数稀释，而且还要消耗大量能源和水源。将这两种工艺组合串联起来，使它们各自的优点得以发扬，不足得以弥补，在改善废水的耐冲击性、可生化性、投资成本、处理效果等方面表现出了明显优于单一处理方法的性能。厌氧好氧组合工艺成为现今处理包括制药废水在内的高浓度有机废水的主流组合工艺。ZHAOBOCHEN，NANQIREN等14对CSTRUASBAF两相厌氧MBR系统处理化学合成制药废水进行了试验研究，结果表明进水COD为578958792MG/L，PH在4372之间变化，在产酸相、产甲烷相、SBR的HRT分别为12H、55H、5H时，出水COD只有40MG/L。王蕾等在15采用厌氧好氧工艺处理四环素结晶废水时，先以物化法从废水中回收草酸，再稀释5倍并调节PH至85后顺次进入厌氧、好氧反应器，厌氧段和好氧段的停留时间分别为24H和6H，经过处理后，出水可以达到国家制药行业的排放标准。刘建广等16采用两相厌氧生物接触氧化工艺处理四环素废水，在进水COD小于3500MG/L的情况下，产酸相能稳定的水解有机物和分解四环素，为产甲烷菌创造适宜环境，废水经过两相厌氧处理后，COD和土霉素的去除率分别为70和90，继续经过好氧接触氧化反应器的处理，出水COD低于230MG/L，对COD总去除率达93133物化生物法在中药废水处理中的应用以生物法为主体处理工艺，以物化法为预处理或后处理工艺的物化生物法在中药废水治理中有着广泛的应用。物化生物法一般按照前处理厌氧处理好氧生物处理后续处理的途径来组合。前处理的目的是使物料的理化性状适合于后续生物法处理的要求，除调节、稳定水量与水质如COD、SS、碱度、PH、物料营养比例等。还有去除生物抑制物质，提高废水可生化性的作用。9前处理方法应根据废水特点和试验结果而定，以絮凝、沉淀、过滤等方法为主。但从工程实践看，化学药品投加量大时，处理成本高且有污泥生成。生物厌氧水解技术通常也因为是提高废水可生物降解性的有效方法而用于废水的预处理。厌氧处理的目的是利用高效厌氧工艺容积负荷高、COD去除率高、耐冲击负荷的优点，减少稀释水量并且大幅度地削减COD。优先采用的厌氧工艺是UASB和UASBAF。好氧生物处理的目的是保证厌氧出水经过处理后达标排放。常用好氧工艺有生物流化床、生物接触氧化和SBR。这些工艺的特点是污泥不用回流且剩余污泥少，基建投资低且占地面积少，运行稳定且成本低于其他好氧工艺。当废水经好氧生物法处理后仍不能达标时，还会在其后布置后处理工序，一般以沉淀法为主。废水经过物化生物法处理，出水水质一般可以达到制药废水二级排放标准的要求，甚至满足一级排放标准。134现有处理方法比较目前中药废水的处理方法主要有物化法和生物法。物化法包括絮凝、强氧化剂氧化、反渗透、电解、离子交换等，物化法运行成本高，处理问题单一，国外使用较多，国内较少使用。生物法包括好氧法和厌氧法，处理效果好，无二次污染，运行费用低，广为使用。现将现有的处理工艺做比较如下物化法物化法耗费大量药剂、能源，若单纯使用物化法，经济上不合算，处理成本过高，一般企业都承担不起。好氧生化法好氧生化法主要有活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘、生物滤池等，其中生物接触氧化法填料昂贵，需要更换，投资大，运行成本高；生物滤池和生物转盘卫生条件差，不符合制药企业对厂区卫生条件的要求；传统活性污泥法采用连续进水方式，反应器中基质浓度低，反应速率低，且抗冲击能力差，不适应水量、水质的较大变化，易发生污泥膨胀等问题，最严重的问题是好氧生化法不适宜处理高浓有机废水。厌氧生化法厌氧生化法能将复杂大分子有机物水解为小分子溶解性有机物，可生化性提高，在兼性菌和厌氧菌的作用下，有机物被转化为无机物等，并产生甲烷等气体。厌氧生化法适合处理高浓度有机废水17。10第二章新组合工艺的提出与分析21组合工艺的提出制药废水的水质特点使得多数制药废水单独采用生化法处理根本无法达标，所以在生化处理前必须进行必要的预处理。一般应设调节池，调节水质水量和PH，且根据实际情况采用某种物化或化学法作为预处理工序，以降低水中的SS、盐度及部分COD，减少废水中的生物抑制性物质，并提高废水的可降解性，以利于废水的后续生化处理。预处理后的废水，可根据其水质特征选取某种厌氧和好氧工艺进行处理，根据制药废水的特点及大量的应用实例提出新组合工艺22水质特点及反应器的选择221水质特点中药废水有机污染物浓度高；SS含量高，尤其是木质素等比重较轻、难于沉淀的悬浮物含量高；色度较高；废水的可生化性较强；多为间歇排放，污水成分复杂18。中药废水的主要特点如下（1）制药废水在成生产过程中产生的残留原料会以废水的形式排放，这类废水产生会因为其加工过程中原料的使用量大，利用率低，并且生产流程的工序复杂等原因，致使这类废水含有大量的有机污染物且种类繁多，组成成分复杂，制药废水浓度高等特点。（2）废水可生化性较好，中药废水BOD/COD的比值较高，大于03，适宜采用生物处理工艺。（3）废水有机物成分较高、可生化性较好，单纯的厌氧或好氧工艺去除率无法达到处理要求，因此采用厌氧好氧的处理方法。（4）对比几种厌氧处理工艺，水解酸化削减量有限，无法满足后续处理要求；UASB结构复杂，施工困难；最后选择结构简单，易于施工，去除率较高的ABR反应器19。（5）由于厌氧反应器要求SS较低，一般小于300MG/L，而中药废水SS较高，且SS中密度较小、不易重力沉淀的木质素等含量较高，因此在厌氧反应器前设置气浮池以去除大部分悬浮物。11（6）制药废水生产过程中例如小型工厂常用的分批单罐生产方式，这类生产方式下的废水排放是不连续间断的，这样就会造成水量的冲击负荷大，使得废水的组成成分和水量变化很大。（7）制药废水因为其成分复杂，COD浓度高，SS含量高等特点，致使废水的色度很高。222主要反应器的选择几种典型厌氧反应器情况对比见表2120表21典型厌氧反应器对比表20反应器名称特点不足厌氧滤器负荷比厌氧法高23倍，COD去除率高容易堵塞，需要大量填料，成本增加厌氧流化床惰性填料附着微生物来保持污泥，克服AF易堵塞的缺点能耗大，成本高UASB水力停留时间短，无填料和污泥回流，无需搅拌装置，成本低反应器内存在短流现象，初次启动时间长，三相分离器复杂ABR多次折流，水力条件好；构造设计简单，能在高负荷条件下有效地截留生物固体和SS，启动容易容易酸化结合水质特点和反应器的应用范围，本设计好氧反应器选择SBR池，厌氧反应器选择ABR反应池。223处理流程根据以上分析，针对中药废水的水质特点，本设计选用气浮ABRSBR的工艺组合进行处理21，现将具体设施的作用做以具体的分析（1）格栅的目的是去除粗大固体物，以保护各种类型厌氧反应器的布水管免于堵塞22。12（2）经过格栅处理的废水进入调节池，调节池的作用是均质和均量。（3）从调节池流出的废水进入气浮池，去除木质素等悬浮物。（4）经过前处理的废水进入ABR反应池进行厌氧反应，在此过程中，大分子有机物分解为小分子有机物，废水在ABR反应池中与厌氧活性污泥充分接触，经过酸化及甲烷化过程，产生CH4等气体，有机物浓度大大降低。（5）经过ABR反应池处理的废水进入SBR反应池，与反应池内的活性污泥充分接触，经过厌氧、缺氧、好氧等过程，有机物浓度大大降低，基本达到排放标准。（6）气浮池、SBR反应池产生的污泥先排入集泥井，再由污泥泵抽至污泥干化床。（7）ABR反应池产生的污泥直接排入污泥浓缩池。（8）污泥浓缩池产生的上清液回流至格栅前，与原水混合后处理。工艺流程图如图21所示。进水机自械然脱蒸水发或水路泥路气路加气浮药剂格栅池调节池气浮池ABR池SBR池污泥浓缩池沉淀池污泥消化池污泥外运排水沼气沼气13图21工艺流程图14第三章工艺设计31进水水量与水质进水的水量Q1000M3/D417M3/H116L/S，本工艺的设计流量QMAX11621L/S2436L/S0024M3/S，流量总变化系数为KZ27/Q01127/11601121，进、出水水质及去除率见表31。表31进、出水水质及去除率对照表水质CODBODSS色度进水MG/L30001500500150出水MG/L130307080去除率（）957988646732可生化性分析原污水能否采用生物处理，特别是是否适用于生物脱氮除磷工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量以及比例能否满足生物生长的需要，因此首先应判断相关指标能否满足要求。污水的BOD5/CODCR值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODCR03时，可生化性较好；BOD5/CODCR03时，较难生化；BOD5/CODCR02时，不易生化。分析该处理工程的进水水质BOD51500MG/L，COD3000MG/L，BOD5/CODCR05其生化性属于比较好的有机废水，因此本工程适宜采用生物处理23。33设计依据1、国家污水综合排放标准（GB89781996）2、地面水环境质量标准（GB383888）3、城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ3189）4、水质、水量、厂址、地质等基础设计资料5、环境工程专业毕业设计任务书156、中药类制药工业水污染物排放标准GB21906200834构筑物的设计计算341格栅格栅一般设置在泵房集水井的进口处，或者污水处理系统前的污水渠道中，用以截留污水中的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等。以防止水泵磨损或堵塞，使后续处理流程可以顺利进行，同时还可以减轻后续处理构筑物的处理负荷。按栅条运行状态，可以分为固定格栅与回转格栅，由于本次设计水量较小，所以采用固定尺寸。设置格栅的渠道，其宽度要适当，应使水流速度保持适当的流速，一方面泥沙不至于沉积在渠道底部，另一方面截留的污染物又不至于冲过格栅。这一流速通常采用0409M/S。过栅流速一般取0610M/S。格栅的设计内容包括尺寸计算，水力计算，栅渣量计算及清渣机械的选用等。（1）参数选择本次设计设置两座格栅，一用一备格栅前面的渠道水深H05M，过栅流速V09M/S格栅间隙净宽度B10MM中格栅，倾角60变化系数K取21，格栅宽度S取10MM。（2）计算格栅简图见附图02格栅间隙数量NN（31）BHVQSIMAX式中QMAX最大设计流量，M3/SS栅条宽度,MB栅条间隙，MN栅条间隙数，M16H栅前水深，MV过栅流速，M/S格栅倾角，（）由公式（31）得NBHVQSINAX49，N取5。90518724格栅总宽度BBSN1BN（32）001510015004005009M过栅水头损失H1栅条断面采用矩形断面，形状系数242，取水头损失增大倍数K3。则H1KH0KSIN（33）2VG3242（）4/3SIN120981672600410870259MH1取026M，即将格栅后渠底降低026M，以使格栅前渠道涌水。格栅渠道总高度H取栅前渠道超高H203M，则栅前的渠道高度H1050308M则格栅渠道总高度HHH1H20502603106M格栅渠道总长度L若B1为009M，进水渠道展开角1为，进水渠道渐宽部分的长度L1为2017L10084M（34）1B2TAN059T2进水渠道渐缩长度L20042M1格栅渠道总长度LL1L21005（35）TAN1H0084004215732802087M每日栅渣量WW1取007M3/103M3污水则W（36）10864AXKZQ1028647007M3/D可以采用机械清渣格栅。342调节池为了给后续处理过程中提供一个最优的条件，要尽可能减小或控制进入处理设施的废水水质和水量的波动，需在废水处理系统之前设均和调节池，调节池的作用是均质和均量。根据调节池的功能一般可以分为四种均量池，均质池，均化池，事故池。调节池简图结构图见附图03本工艺采用对角线出水调节池，设置两座调节池，一用一备。调节池的水力停留时间T取6小时，底部坡度取004，调节池有效容积V为426252M3，实际容积为252143528M3取360M3。有效水深取为2M，则单池面积S180M2，超高取05M，取长为200M，则宽为90M，则调节池尺寸为200M90M25M。纵向隔板间距取15M，则隔板数为5个，将池子分成六格，采用半地埋的方式。343气浮池气浮池有平流式和竖流式，其中平流式的应用最广，废水从池下部进入气浮接触区，保证气泡与废水有一定的接触时间，废水经隔板进入气浮分离室进行分离后，从池底集水管排出，气浮池的作用是去除木质素等悬浮物24。而加压溶气气浮法是以微小气泡为载体，粘附水中的杂质颗粒，颗粒被气泡挟带浮升至水面与水分分离去除的方法。能有效的去除中药废水中木质素等比重较小，极难重18力沉降的悬浮物25。优点池子浅，造价低，构造简单，管理方便26。缺点分离室容积利用率不高。（1）参数选择COD3000MG/L去除率45水量42M3/H加药量聚合铝100MG/L反应池HRT6MINBOD51500MG/L池数2座，一用一备回流比333水温20接触室HRT3MIN分离室HRT20MINSS500（2）设计计算气浮池简图见附图04反应池设一座气浮池，停留时间T6MIN，则有效容积W42M60QT42（37）采用三级搅拌反应池27，将每个反应池划分为3格，有效水深为20M，池长和池宽分别为L、B，做成方型池子，则有LB084M324则水深为H198M80取过孔流速01M/S，则孔的面积AQ/V42/013600012M2（38）孔的高度为035M，孔宽035M阻力损失H3000015M取0002M（39）2VG8190故三格水深分别为1980M，1978M，1976M所以，实际有效容积为0842198019781976419M3实际反应时间为T41960/42599MIN反应池搅拌机选用JBL型螺旋桨式搅拌机，JBL型螺旋桨式搅拌机型号特性见表32。19表32JBL型螺旋桨式搅拌机型号特性表型号直径MM转速R/MIN功率（KW）桨叶数JBL80020008002000413445223整流墙取集水区宽500MM，过孔流速01M/S，水深H197600021974M，长即气浮池的宽为40M，所以，整流墙的面积A4019747896M2，开孔率为620，取开孔面积A12M2，小孔尺寸300500MM，则开孔数为N8个，即开1排孔，每排50318个，开孔面积12M2开孔率152，符合要求，水头损失取5MM。接触区接触室的宽度为4M，水深H197600051971M，上升流速VC取10MM/S则T3285MIN取T4MIN3285MIN合理。底面积A117M2取1970601364212M2，则长为03M。分离室水平流速取3MM/S，停留时间T20MIN，取宽B40M则有效容积W14M3（310）60QT24有效水深取20M，则分离室长L175M，排泥周期为3H，污泥含水率为964172污泥体积VQC1C2T100/KZ100P0N4230003001063100/211100961405M3，取为42M3（311）做成3个斗，每斗容积V114M3，污泥斗的上部尺寸F上33M，下部尺寸F下40808M，污泥斗为方斗，池底边坡为，则污泥区的高H4TAN60O1905M60280则污泥斗容积VH4（F上F下）（33F下上12）190515212151302M331302390642M3，污泥斗体积合适。分离室池底坡度为002，分离室集水管采用穿孔管，每个池子用3根，则每根管集水量Q187M3/H142选用DN200的管子20则管中流速V017M/S（313）103678取集水孔口流速16M/S，每根集水管的孔口总面积VA00056M2（3Q3601407814）设孔口直径为20MM，则每孔面积A000120000314M2孔口数N00056/000031418个，每个集水管上的开孔数为6个，分离室长为35M，穿孔管有效长度为30M，每个集水管上有6个孔，分别在管的两端交错布置，单边相邻两孔间距为05M。投药量的计算每小时投药量GMQ103100MG/L42M3/H10342KG/H（315）溶药池浓度为10，每小时投加药量G1G/C42/0142KG/H。按每班配一次，两池交替使用W124KG1103114224103111M3（316）有效水深取048M，做成两个正方形池子，长（宽）116M，尺寸大小48021116116溶液池按5比例计算，每小时投加溶液量G242/C42/00584KG/H，按每班配一次，两池交替使用，则容积W28KG210311848103074M3（317）有效水深取08M做成两个正方形的池子，超高03M，长（宽）096M，则尺寸8074为096096M。聚合铝年耗量4224365368T/A。加药池及溶液池的搅拌机选用溶药池搅拌机选用ZJ470型号折桨式搅拌机，溶液池搅拌机选用ZJ700型号折桨式搅拌机28。溶气罐的计算每间气浮池配置一个溶气罐废水在容器罐内停留时间取5MIN，容器罐进水量Q0334214M3/H。容器罐容积为WQT/60145/60117M3（318）容器罐直径设容器罐的高H25MD077M（319）HW45213721H/D325在24范围内，合适。溶气量已知废水温度为20查表得736KT1788，溶气罐的工作压力取05MPA表压，即相当于5个大气压，溶气量C736KTP17885894ML空气/L水。容器罐所需空气量Q121M3/H0035M3/MIN（30CQ60148920）取0040M3/MIN，供气量Q215Q115004006M3/MIN，空压机压力PP阻P010506MPA344ABR厌氧池ABR池简图见附图05（1）设计说明ABR反应器内设置若干竖向导流板，将反应器分隔成串联的几个反应室，每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统简称UASB29。废水进入反应器后沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，废水中的有机基质通过与微生物充分的接触而得到去除。借助于废水流动和沼气上升的作用,反应室中的污泥上下运动，但是由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能，污泥在水平方向的流速极其缓慢，从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中30。经过前处理的废水进入ABR反应池进行厌氧反应，在此过程中，大分子有机物分解为小分子有机物，废水在ABR反应池中与厌氧活性污泥充分接触，经过酸化及甲烷化过程，产生等气体，有机物浓度大大降低31。4CH（2）设计参数COD1650MG/LBOD5825MG/LSS275MG/L去除率85容积负荷4KGCOD/M3DABR池两座，一用一备，分4格上升室与下降室宽度比取31，各格等宽（3）设计计算32ABR池有效容积V3507M3取350M3，有效水深取为108565M，超高及集气区取05M，则单池A70M2，长取10M，则宽为7M，ABR池尺3寸为10755M横向分两格，每格尺寸为5755M，纵向分4格，则每格的宽为175M,上升室宽13125M，下降室宽04375M22HRTV/Q350/42833H（321）进水孔计算过孔流速V01M/S,水深06M，池长10M，总面积A06106M2，取开孔面积为08M2，小孔尺寸为150200MM，则开孔数N26个，因此，每格开孔13个，20158孔间距为0614M，开孔面积为078M2，开孔率13，符合620的要求，水头损失约为005M。ABR产气量设1KGBOD5产沼气07M3（标准状况下），去除率为85，则ABR池的产气量，Q42105010308507262M3/H，分两支管，则每个支管产气量为131M3/H，管中流速为10M/S，则支管内径为68MM，考虑到堵塞等问题，支管管径取为DN80，总管管径为DN150。排泥量本设计取产泥系数015KG干泥/KGCODDCOD去除量X1QS0E1000300850153825KG/D。（322）设污泥含水率为98，含水率P95，取污泥密度为1000KG/M3。则污泥产量为W119125M3/D。（398023）345SBR反应池SBR结构图见附图06（1）设计说明SBR工艺由曝气池（SBR反应器），曝气装置，排出装置（滗水器）等组成。经过ABR反应池处理的废水进入SBR反应池，与反应池内的活性污泥充分接触，经过厌氧、缺氧、好氧等过程，有机物浓度大大降低，基本达到排放标准。运行模式分为5格阶段进水反应沉淀排放待机33。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水性质、出水质量与运行功能要求等灵活掌握。比如在进水阶段，可按只进水不曝气搅拌或不搅拌的限制性曝气运行，也可按边进水边曝气的非限制性曝气方式运行；在反应阶段，可以始终曝气，为了生物脱氮也可曝气后搅拌，或者曝气搅拌交替进行；其剩