水解酸化池课程设计

目录第一章绪论第一节课程设计任务第二节设计目的第三节制药厂废水基本概况第四节任务分析第五节工艺流程第二章工艺流程概述第一节工艺原理第二节结构第三节工艺特点第四节实际应用第三章设计计算第一节设计参数第二节计算过程第四章补充部分第五章参考文献第六章总结第七章致谢

第一章绪论第一节课程设计任务该制药厂废水水质情况如下：表1制药厂废水水质情况表废水流量Q2500m3/d进水水质出水要求要求去除率COD6000mg/L120mg/L98%BOD53000mg/L60mg/L98%SS2500mg/L200mg/L92%PH6.0—8.06.0—9.0不需要调节出水要求：处理后废水排放达到GB8978-1996综合污水排放二级标第二节设计目的通过本课程设计进一步巩固本课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以与相关参数的选择与计算，并使所学习知识系统化，培养学生运用所学习知识进行水处理工艺的设计。本次课程设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应的参数计算，绘制工艺图，使学生具有初步的设计能力。第三节制药厂废水基本概况制药工业废水中的污染物多属于结构复杂、有毒害作用和生物难以降解的有机物质，许多废水呈明显的酸碱性，部分废水中含有过高的盐分。由于制药企业一般根据市场的需求决定产量，故排放废水的波动性很大；若在同一生产线上生产不同产品时，所产生废水的水质、水量差别也可能很大。制药废水可简要地归结为高浓度难降解的有机废水，即COD浓度一般大于2000mg/L、可生化性指标B0D5/C0D值一般小于0.3的有机废水。考虑到制药废水可能残留某些药物成分等有毒害物质，排放到水体中会对生态环境造成不良影响，我国各类制药工业水污染排放标准中均选择了急性毒性的废水控制标准，以期有效控制有毒有害污染物对环境的影响。第四节任务分析给定制药厂进水水质中含有大量有机物质和悬浮物，但是并没有出现有毒害物质，并且废水没有呈明显的酸碱性，同时没有盐分的数据，认定为没有含过高盐分。根据制药厂废水基本概况，SS在一级处理系统可有效除去，制药厂有机物质多为难以降解的，所以应加水解池，同时水解池对SS也有一定的去除作用。然后采用厌氧或好氧系统进行处理使得COD、BOD5达标。第五节水解池概述水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。第六节工艺流程出水图1-1工艺流程图第二章工艺流程概述第一节工艺原理一、化学絮凝法化学絮凝反应主要主要是污水中溶解性正磷酸盐与投加的金属盐发生置换反应，生成低溶解度的固体，迅速沉淀下来。化学絮凝过程主要发生在反应池中，通过水利或机械搅拌，在水中形成速度梯度，使得颗粒相互碰撞，然后在一定条件下粘合在一起，从而形成絮体。为了增强絮凝效果，有时也在混合反应池中投加高分子聚合物。在反应池中控制速度梯度极其重要，不能采用空气搅拌形式进行混合。工艺中调节池、反应池、沉淀池是化学絮凝一级强化处理。二、水解酸化——好氧工艺从原理上讲，水解（酸化）是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。而两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。从而缩短停留时间，减少成本，达到去除效率。该工艺流程采用水解酸化——好氧工艺，因为制药厂有机物质多为难以降解的，所以采用水解酸化，进行厌氧生物处理的第一、二阶段，然后运用好氧处理的生物接触氧化池使流程运行环境最佳。第二节结构一、格栅格栅是一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水池的进口出，用以截流大块的呈悬浮或漂浮状态的污物，是一种对后续处理构筑物或水泵机组具有保护作用的处理设备。给定污水为制药厂污水，会有一些较大悬浮物和悬浮物，用格栅进行截留。同时对后面的处理设备进行保护。二、调节池调节池是对水质与水量进行调节的构筑物，分为在线调节与离线调节两种方式，具有下列功能：①减少或防止冲击负荷对处理设备不利影响；②使酸性或碱性废水得到中和，使处理中PH值保持稳定；③调节水温；④处理设备发生障碍，起到临时事故贮水池作用。该工艺流程主要利用调节池①③④功能。同时絮凝剂加入进调节池，然后随水进入反应池进行反应。三、反应池反应池作为完成混凝过程的反应设施，能较好的达到混凝效果。四、沉淀池沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。初沉池的去除对象是悬浮固体，可以去除SS约40%〜55%，同时可去除20%〜30%的BOD5，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。五、化学絮凝法调节池、反应池、沉淀池是化学絮凝一级强化处理，对悬浮固体、胶体物质的去除均有明显的强化效果，SS去除率可达90%以上，BOD5去除率50%〜70%，CODCr的去除率50%〜60%。该工艺流程因为含有SS较高，采用化学絮凝法进行设计可有效去除SS，使SS达到去除要求。同时对COD、BOD5也有去除效果，使其减少一部分。SS去除率达90%以上，取92%；SS=2500x(1-92%)=200mg/L达标BOD5去除率50%〜70%，取60%；BOD5=3000x(1-60%)=1200mg/LCODCr的去除率50%~60%,取55%；COD“=6000x(1-55%)=2700mg/L六、水解池水解池中进行厌氧处理的一、二步骤，可减小有机物分子量，产生不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理。制药厂废水中含有大量高分子有机物，较难直接被微生物降解，而水解酸化可大大提高废水的可生化性。在水解酸化阶段，通过缺氧降解，使水中大分子有机物分解为易生化的小分子有机物，从而提高废水的可生化性，保证后续生化处理效果。SS去除率达85%；已达标B0D5去除率40%〜60%，取50%；BOd5=1200x(1-50%)=600mg/LCOD"的去除率40%〜70%,取60%；CODCr=2700x(1-60%)=1080mg/L具体设计计算见第三章七、 生物接触氧化池生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在污水中，填料上长满生物膜，污水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，污水得到净化。BOD5去除率85%〜95%，取85%；门"-=600x(1-90%)=60mg/L达标CODCr去除率80%~95%，取85%；「:八=1080x(1-90%)=108mg/L达标八、 水解酸化——好氧工艺水解池和生物接触氧化池组成水解酸化—好氧工艺，因为制药厂有机物质多为难以降解的，所以采用水解酸化，进行厌氧生物处理的第一、二阶段，然后运用好氧处理的生物接触氧化池使流程运行环境最佳。九、二沉池除去悬浮固体，沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺的一个重要组成部分。第三节工艺特点该工艺流程主要通过两种方法的组合进行设计，可以达到理想的去除环境。因为制药厂工业污水中含有大量的SS和大分子有机物，运用一般方法较难除去，但是化学絮凝法可有效去除SS,同时水解一好氧工艺在满足标准的情况下，同时减少了完整厌氧工艺时间长的缺点，大大减少了污水停留时间，污水处理的效率大大提高。第四节实际应用北京市环境保护科学研究院在20世纪80年代初开发了水解（酸化）-好氧生物处理工艺。经过十多年的开发，围绕水解好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。（一）城市污水北京市密云县城污水处理厂（4.5万m3/d规模）；河南安阳市豆腐营污水处理厂（规模1.0万m3/d）；新疆昌吉市污水处理厂（1.5万m3/d）；等；（二）工业废水印染废水：水解-好氧-生物碳工艺焦化废水：水解和AO工艺根据实际情况的不同，后处理工艺目前的应用有以下几种形式水解-活性污泥处理工艺，水解-氧化沟处理工艺，水解-接触氧化处理工艺，水解-土地处理工艺，水解-氧化塘处理工艺第三章设计计算第一节设计参数（1）容积负荷：亠：二…⑷.，『（2）配水孔流速’'

⑶设计水量*；r'：l：l：(4)进水解池COD浓度，L'""'(5)有效水深“⑹保护高度'■‘ ：，'""：：第二节计算过程—、水解酸化池尺寸1、总有效体积3.23.2式中：S——进水COD浓度，gCOD/L2、总表面积水解池高h取4m，则水解池表面积A为2110V2110A-=/?V2110冈=—= =1055f1080』J将水解池分为两大格，则每格体积 ’ ；每格Ai=表面积；匕=型亠=263.75 «270m2介 4 。所以每大格外形尺寸取为xBxH=27/17XlO^ix4/n二、填料设计池内填料采用由聚丙烯、聚乙烯制成半软性复合填料，它具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，又有切割气泡的特点。去填料层为2m高，距进水边池壁1.6m，则填料体积为：內!料二2梵｛27—1.6）疋10><2二1016三、污泥产生量水解酸化池去除率为40%~70%,取60%。污泥的产生量按照每公斤COD产生0.2kg干污泥进行计算。（1） 干污泥产生量^=2.7x60%x0.2x2500=810弦/d（2） 湿污泥产生量湿污泥含水率以99%计，则湿污泥产生量WSI0M/i= = =81（X）0 ,,J（I=81//l/1-0.99 0.01 ・换算成污泥体积，即：Hi'时四、水解酸化池总高度图2-1图2-1水解酸化池简图H=加十4十加二。一吿十4+0..3=5.]式中：二： 水面超高，取0.8m；——缓冲层高度，取0.3m。五、水解池的配水1、配水孔口负荷水解池良好运行的重要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触，因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。水解反应器进水管的数量是一个关键的设计参数，为了使反应器底部进水均匀，有必要采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装查资料得表2：进水负荷表每个进水口COD/kg/（：；・；•'负荷面积>2 2-3取进水口负荷面积；=32、配水方式适当设计的进水分配系统对于一个运转良好的水解系统是至关重要的。水解池进水系统有多种形式，进水系统兼有配水和水力搅拌的功能，为了保证这两个功能的实现，需要满足如下原则：（1）确保各单位面积的进水量基本相同，以防止短路等现象

发生；（2）尽可能满足水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅

速混合；（3）很容易观察到进水管的堵塞状况；分枝式配水方式在分枝式配水系统中配水均匀性与水头损失是一对矛盾。考察一组采用大阻力配水系统，即孔口直径较小，孔口流速较大，这时配水均匀程度很好，但水头损失较大；第二组将孔口适当扩大，这时配水均匀性没有很大改变，水头损失较小，处理效率不受影响。为了配水均匀一般采用对称布置，各支管出水口向下距池底约20cm，位于所服务面积的中心。总管取DN200，各支管取DN100，进水管取取DN250.0145240.014524x3600用1'颂0卄图3-1分枝式配水方式图六、出水设计（1） 水解池出水堰与沉淀池出水装置相同，即汇水槽上加设三角堰；（2） 出水装置应设在水解池顶部，尽可能均匀地收集处理过的废水；（3）要避免出水堰过多，导致堰上水头低，形成三角堰配漂浮固体堵塞；水解酸化池课程设计（4）出水负荷参考二沉池负荷，堰上水头＞25mm，水面位于齿1/2处。1、堰长设计一般出水堰的负荷不大于2.9L/s・m，表面水力负荷"每格出水堰堰长：Q0.0145k1000—= =$用<7 2,92、 堰上水头：儿‘‘汀：（即三角口底部到上游水面的高度）每个三角堰的流量：/二1343x（0.1）5""=0.00455詔/理3、 三角堰个数二3.18二3.18n——= 每格个数j■'■■■■■■'图4-1三角堰图九、集水水槽1图4-1三角堰图九、集水水槽1、集水水槽宽0®y4式中：Q 设计流量，小、为了确保安全，集水槽设计流量「 ’" 则0.9x(1.5x0.0145)°'4=0.19/n因此取水槽宽200mm2、集水槽深度集水槽的临界水深集水槽的临界水深集水槽的起端水深;，;1 '''，，; '' "；：'!,取200mm

设集水槽自由跌落高度：门图5-1集水槽深度图则集水槽总高度

〃二旳+力2+加=亠°」十°卫二°”4也十、连接管设计取水在管中的流速数据取自《建筑给排水设计手册》）取DN150第4章补充部分GB8978T996综合污水排放二级标准

表4：第二类污染物最高允许排放浓度（1997年12月31日之前建设的单位单位：mg/L序号污染物适用范围一级标准二级标准三级标准1pH一切排污单位6〜96〜96〜92色度（稀释倍数染料工业50180---其他排污单位5080---采矿、选矿、选煤工业100300---脉金选矿100500-3悬浮物（SS边远地区砂金选矿100800---城镇二级污水处理厂2030-

其他排污单位70 200甘蔗制糖、苎麻脱600胶、湿法纤维板工30 100600业五日生化需甜菜制糖、酒精、五日生化需甜菜制糖、酒精、味精、皮革、化纤30氧量（BOD味精、皮革、化纤30氧量（BOD5浆粕工业150600城镇二级污水处理2030厂其他排污单位3060300表5：第二类污染物最高允许排放浓度其他排污单位3060300表5：第二类污染物最高允许排放浓度附表）序号污染物适用范围一级标准二级三级标准标准甜菜制糖、焦化、合成脂肪酸、湿2001000-法纤维板、染料、洗毛、有机磷农100

药工业2001000味精、酒精、医药原料药、生物制TOC\o"1-5"\h\z--药、苎麻脱胶、皮革、化纤浆粕工 100 300 1000业--石油化工工业（包括石油炼制 100 150 5005 化量学需氧城镇二级污水处理厂 60 120 -第五章参考文献王效山夏伦祝主编，《制药工业三废处理技术》，化学工业出版社，2010年高廷耀顾国维周琪主编，《水污染控制工程》，高等教育出版社，2007年王良均吴孟周主编，《污水处理技术与工程实例》，中国石化出版社，2007年第六章总结两个星期的课程设计就在忙碌中过去，突然觉得时间太快，让我来不与抓住。这两个星期，我从开始的迷茫不知，到最后课程设计的完成，我发现学到了很多东西。

刚开始老师发了设计任务书并简单说明了设计流程之后，我感觉挺简单的，应该不

太难。但是真正开始自己做的时候，才感觉无处下手。经过查书、上网等找资料才

慢慢有了点头绪，但还是感觉太乱了。一级处理应该用什么，不必用什么；二级处

理应该采用什么技术最好；应该采用好氧还是厌氧；怎样能够使指标达标；各个设备的作用是什么。这些问题完全理不清头绪。当然问题还是要解决的。那怎么办哪？因为查了标准得到了各项污染物的去除率，而且了解到了一级和二级处理多采用哪些方法