某制药公司130m3d废水处理工艺设计

某制药公司130m3/d废水处理工艺设计摘要:随着制药企业的发展，制药废水对环境的影响十分严重，有必要研究设计出高效率、低成本的制药废水的处理工艺。本设计拟针对某制药公司的原水水质情况，结合相关标准而设计的一套污水处理工艺。本设计特点是对工艺进行设计计算，采用组合工艺“水解酸化+SBR”作为生化处理系统对该污水进行处理。

在设计计算中主要去除的污染物为COD、SS、氨氮。本设计的处理流程为：污水通过格栅去除较大的物体，之后进入混凝沉淀池，生活废水先通过化粪池，处理过来的废水都经由调节池，之后化学氧化，然后经过水解酸化池，之后经过SBR池、气浮池、调质池、活性炭滤池，最后进入清水池后排放至污水管网，污泥统一进入浓缩池，机械压滤，最后以泥饼的形式外运。

设计内容包括：主要进行结构计算和辅助设备的选择与计算，平面布置，高程布置，运行费用等。需要绘制主体构筑物三视图、厂区平面布置图、构筑物高程图和管线布置图等图纸。该方案能满足处理技术要求，达到出水排放标准，保证出水水质安全可靠。关键词：制药废水；气浮；水解酸化；SBR；130m3/dWastewaterTreatmentProcessDesignofapharmaceuticalcompanyAbstract:withthedevelopmentofpharmaceuticalenterprises,pharmaceuticalwastewaterhasaveryseriousimpactontheenvironment.Itisnecessarytostudyanddesignahigh-efficiencyandlow-costpharmaceuticalwastewatertreatmentprocess.Inthisdesign,asetofwastewatertreatmentprocessisdesignedaccordingtotherawwaterqualityofpharmaceuticalwastewaterofapharmaceuticalcompanyandrelevantstandards.Thedesignfeatureistodesignandcalculatetheprocess,andadoptthecombinedprocess"hydrolyticacidification+SBR"asthebiochemicaltreatmentsystemtotreatthesewage.ThemainpollutantsremovedinthedesigncalculationareCOD,SSandammonianitrogen.Thetreatmentprocessofthisdesignis:sewageremoveslargerobjectsthroughthegrid,andthenentersthecoagulationsedimentationtank,domesticwastewaterfirstpassesthroughtheseptictank,thetreatedwastewaterpassesthroughtheadjustmenttank,thenchemicaloxidation,andthenpassesthroughthehydrolysisacidificationtankAfterpassingthroughtheSBRtank,airfloatationtank,conditioningtank,activatedcarbonfilter,andfinallyintotheclearwatertank,itisdischargedintothesewagepipenetwork,andthesludgeenterstheconcentrationtank,ismechanicallyfiltered,andfinallytransportedoutintheformofmudcake.Designcontentsinclude:Calculationofmaintreatmentstructuresandselectionandcalculationofauxiliaryequipment,planelayout,elevationlayout,operationcost,etc.Itisnecessarytodrawthreeviewsofmainstructures,plantlayout,elevationofstructures,pipelinelayoutandotherdrawings.Theschemecanmeetthetechnicalrequirementsoftreatment,meettheeffluentdischargestandard,andensurethesafetyandreliabilityofeffluentquality.Keywords:pharmaceuticalwastewater;airflotation;hydrolyticacidification;SBR;第一章文献综述1.1研究目的和意义近年来，中国医药行业的快速发展，据统计，我国最多可以生产1500种医药原料，超过三百多万吨，出口量达60%以上，中国是全球第二大原料药生产国，并且是仅次于美国的最大出口国，在取得了良好经济效益的同时，还产生了许多的制药废水。根据2015年国家环境统计年度报告，工业废水的总排放量约为200亿吨，制药废水占2%，约4亿吨。随着国家保护生态环境政策的实施，相关产业和设备的升级转型和国民环保意识的普遍提高，工业废水总量以及制药废水总量同比去年略有下降，但是由于制药废水本身的特点和排污标准的进一步提高，总量巨大的制药废水加深处理和符合相关要求仍有很大难度。从总体上讲，制药废水有着有机物容纳量高，物质复杂，可生化性差，颜色程度高，水质变化大的特点[1]。详细的来说，不同的制药原料，制药工艺，制药阶段所产生的废水水质不尽相同，水质和水量都具有较大差异，这对处理工艺的抗冲击能力也有了更高的要求[2]。药品生产制作过程中产生的有机废水，会对自然生态环境造成严重的污染。国内的制药企业数量和规模与发达国家相比都较小，呈现出分散布置状态。在药品生产时，还存在着原材料用量大，但产量较小、污染严重等问题。制药企业已经被归入需要进行重点治理的行业，制药废水是生态环境治理的重要对象。随着制药废水排放标准颁布以来，已经对制药企业所有生产线进行了强制性的要求，制药企业的生存和发展需与生态环境保护进行紧密地联系，做好制药废水深度处理已经成为制药企业首要解决的问题。由于制药公司生产的工业废水的降解更加困难，很多制药企业采用消除废水生化抑制方法来进行初步地处理，然后进行厌氧、好氧生化处理技术，再进行废水深处理。在进行废水预处理过程中，可以把工业污水的毒性浓度限制在生化抑制浓度下，从而改变工业废水的生化特性，然后应用厌氧和好氧生化技术进行进一步的深度处理，这样能达到工业废水的处理标准。因为药品生产过程中形成的工业废水化学成分比较复杂，不具备较好的生化性，不同药品形成的工业废水有着很大的不同。所以，无法保证制定的废水污染处理方案、处理工艺和处理过程能满足药品的特点，对处理工艺进行优化组合。如果使用处理技术不科学、处理工艺出现问题，废水处理设备效率低下等，则会使制药废水不能达到标准。本选题的意义在于：随着可用水资源的不断减少，工业公司对节水的需求持续增加，企业用水量不断缩小，这就使得制药企业工业废水污染物质的浓度不断增加。同时，国家有严格的管理规范来保护环境和生态，排放标准更加全面和详细。制药公司处理废水的难度在增加。需要严格按着制药企业污染排放标准内容的要求，废水中的污染物质进一步降低，淘汰陈旧的废水处理设备，提高废水处理技术的效率，以满足工业废水排放的需求。1.2国内外研究现状、发展动态针对本次项目的水质及需要重点处理的污染因子以及较严格的排放标准，以下主要讨论国内外学者聚焦于制药废水深度处理方面的研究。经研究和实践，利用物理、化学或二者结合的方法来深度处理制药废水是最常用和有效的。主要方法包括：物理气浮法、物理吸附法、物化混凝法、化学高级氧化法、滤膜分离法等。1.2.1国外污水处理的研究及进展1.国外对污水的处理工艺的研究近年来，先进的氧化技术已成为处理高浓度有机废水的流行技术，其通过电、光等技术联合氧化剂催化剂等使产生羟基自由基(·OH)[3]，自由基的强烈氧化导致大分子有机物变成具有更好生化特性的小分子这一事实，这有助于改善处理效果。最先进的氧化技术用于处理高浓度有机废水，WangY等[4]在处理高浓度制药废水二级处理出水时，采用Fenton法，结果表明，Fenton氧化可有效分解废水中的蛋白质和酚，并且COD和TP去除的效果同样出色。WQin等[5]在先进的O3/UV/H2O2氧化技术用于黄连素抗生素在制药废水处理中的应用，结果当初始pH为7时，对H2O2和O3投加量分别为3.0mL和10.3mg/min时，反应45min后，该方法对黄连素去除率高达94.1%。2.国外对污水深度处理的研究吸附方法是一种使用固体吸附剂的方法，该固体吸附剂在排水管中带有孔以填充排水管并吸收和分离污染物。吸附剂的材料有活性炭、硅胶、A12O3等。Delgado等[6]使用粉末活性炭去除水中的新药物污染，例如柠檬酸喜地纳芬，与颗粒状活性炭相比发现，粉末状态的去除效果更好，去除率可达85%，之后，针对每种污染物，为与不同表面接触的污染物创建吸附模型和吸收曲线。Zhan等[7]使用粒状活性炭作为电极参与电化学过程，并将其与臭氧氧化结合，单独使用时，TOC去除率从23%和43%提高到71%，发光细菌的抑制比例降低到70%，减少了废水的急性毒性，因此，两者的组合具有在制药废水中分解的污染的协同作用。Dwivedi等采用颗粒活性炭柱对Fenton处理过的含有卡马西平的制药废水进行解毒处理，卡马西平的降解率由49.39%提升到了99.51%，并通过种子实验证实，在粒活性炭柱中的吸附具有非常有效的排毒作用。1.2.2国内污水处理的研究及进展1.国内对污水的处理工艺的研究高级氧化处理技术是利用羟基自由基将废水中的难降解有机物（如生物毒性物质）氧化为二氧化碳和水的技术，采用高级氧化处理技术对难降解制药废水进行处理，可有效提高其降解效率先进的氧化技术使用自由基羟基来溶解有机氧化（如生物毒素）废水中的二氧化碳和水，采用先进的氧化处理技术处理低溶解度制药废水，可以有效提高降解效率。常用的高级氧化技术主要有臭氧氧化技术、电化学氧化技术、光催化氧化技术、Fenton氧化技术和铁碳微电解技术等。宋鑫等[8]开展了臭氧氧化法处理某6-氨基青霉烷酸制药厂生化处理出水的特性研究，结果表明投加臭氧浓度为27.5mg·L-1，反应时间为80min时，COD、NH3-N和色度的去除率分别可达72.95%、72.00%和96.25%。陈静等[9]开展了臭氧氧化法处理某制药厂生产废水生化处理尾水的实验研究，结果表明在臭氧浓度为150mg·L-1，pH为10，气水接触时间60min时，COD、色度和TOC的去除率分别为56.78%，90.03%和36.23%，运行成本2.9元·t-1。刘峻峰等[10]采用二维和三维电氧化方法用于深度处理制药厂不符合标准的二次生化废水，研究结果表明：上述两种电催化氧化法均能降低出水COD和色度，其中三维电催化反应器的去除效果较好，当电流密度为7.5mA·cm-2，反应时间为60min时，其COD去除率较二维电催化反应器增加了23.1%，同时能耗也降低8.2kWh·(kgCOD)-1。张虹等[11]采用水热法制备了石墨烯(GO负载纳米TiO2)材料，并考察了在制药废水降解过程中纳米材料负载前后的催化活性，研究结果表明：制药废水经光催化处理180min后，NH3-N和COD的降解率分别为75%和86%，负载后纳米材料对废水的催化效率得到显著提高。李倩倩等[12]采用Fenton氧化技术处理某医药中间体废水，研究结果表明：Fenton反应的最佳条件为初始pH值3.5，Fe2+/H2O2摩尔比4:1，在该条件下反应2h，COD去除去除率达26.03%。陈威等[13]利用铁碳微电解+Fenton法对某制药废水进行预处理，该实验的最适合的反应条件为铁碳总投量为500g·L-1，反应时间为2h，pH值为2.2，铁碳质量比为2:3，在最佳反应条件下对制药废水进行了测定，COD去除率超过60%，表明该方法可以有效提高制药废水的生物降解性；通过正交测试，各种因素对实验结果的影响为：铁碳投加量>铁碳质量比>反应时间>pH值。2.国内研究城市污水的组合工艺的研究进展对于制药废水，大多数使用厌氧或好氧生物处理技术很难达到国家或地区标准。厌氧和好氧组合生物处理技术能够很好的将两者的优势相结合[14]，厌氧生物处理技术对制药废水进行预处理，提高B/C，降低进水有机负荷；好氧生物处理技术用于高级废水处理，进一步去除污染物，使之能够达标排放。张彤炬等[15]研究了激素类制药废水处理过程中，采用水解酸化与深井曝气联合工艺，处理规模为3000m3/d。研究结果表明COD从8000mg/L以上降到了500mg/L以下，BOD5从4800mg/L以上降到了300mg/L以下，废水出水质量良好。吕开雷等[16]进行了水解酸化-UASB-SBR组合工艺对内蒙古某制药企业废水处理效果的研究，实验结果表明，水解阶段能够明显提高该制药废水的可生化性，UASB中COD去除率超过了85%，SBR出水COD低于300mg/L，氨氮低于20mg/L，所有指标均达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级标准。3.国内对工业废水深度处理工艺的研究进展随着最新的发展，研究人员对制药废水处理的研究集中在越来越仔细的处理上，并且这种趋势正在逐渐改变。其中，将物理和化学方法用于制药废水的深度处理是通常用于高级处理的重要方法之一[17]。物理化学处理技术是指使用物理或化学方法达到先进的制药废水处理目的的技术。具体的方法有：混凝法、气浮法、吸附法、高级氧化技术等。吴敦虎[18]等当使用聚氯化铝硫酸盐和聚氯化铝硫酸铁两种混凝剂时，在最佳实验条件下处理制药废水时，废水中的COD去除率超过80%。李向东[19]等研究中，制药废水处理过程采用浮选、水解和好氧工艺的组合。结果表明，该方法简单易用，处理的效果稳定，可以达标排放。崔凤国[20]等利用混凝、活性炭吸附和组合工艺方法研究了蒙古制药废水的二次生化废水检测。结果表明，腐殖酸，富里酸和微生物是制药废水中最重要的有机物质，当这三种物质全部被活性炭吸附时，系统中所有三种物质的去除速度都会加快。如果同时使用组合方法将达到90％或更高，则COD去除率将达到76%。左慧[21]等研究中Fenton方法用于制药废水处理的第二阶段废水处理。研究表明：在最佳操作条件下，系统中的COD去除率约为83.75%，废水中的COD浓度可以按70mg/L进行如下处理。邵云海[22]等通过湿式氧化处理模拟的制药废水，并评估处理结果。使用两种方法，WAO和WPO，其中，在适当的工作条件下，WAO工艺的COD去除率为70.8%，WPO工艺的COD去除率为70.8%，如果将处理后的废水在SBR反应器中回收，则SBR负荷将相应增加。1.3工艺比选及选择1.3.1废水的预处理法（1）吸附法吸附过程使用多孔固体作为吸附剂，以吸收固体表面上的污染物并去除制药废水中的吸附剂，从而达到从废水中去除污染物的目的。有许多类型的吸附剂被广泛采用在活性炭的吸收作为其中之一。（2）混凝沉淀法混凝沉淀过程通常用作与水中沉降和沉降过程相关的废水处理技术，通常是在胶体水中添加沉降和被吸收层悬浮的分散固体颗粒之后进行的。在分子作用下的衬里在沉淀过程中，桥梁等作用产生薄片，它们碰撞并粘在一起，粒径增大，沉淀速度越来越快，最后在重力的作用下分离出下面的沉淀。（3）电解法大多数电解过程使用一次电池理论来还原废水中的反应，以分离水中的阻燃剂，并为后续的生物处理奠定基础。电解过程主要用于工业废水的预处理过程中，Fe/C微电解技术。（4）气浮法气浮法同样也是一种常用的水处理工艺，它的主要原理是通过微孔曝气在水底产生十分分散的小气泡，小气泡在水里快速上升的过程中将一部分污染物颗粒吸附在气泡上一起带出水面，从而使废水得到净化的过程。气浮一般用作废水处理的预处理阶段。（5）臭氧氧化法长期以来，臭氧作为一种效率高且反应快的氧化剂和消毒剂而被广泛应用。在不同的pH值下，臭氧氧化的原理也不一致。在酸性条件下，臭氧自身具有氧化能力，而在pH值>7时，臭氧通过自由基进行氧化反应。该方法可以高效去除各类有机物，并改善废水的可生物降解性，降低废水的浊度和微生物数量。（6）Fenton法Fenton反应是指在一定条件和比例下，Fe2+与H2O2反应产生具有强氧化性·OH的过程。Fenton反应不仅可以产生·OH，还可以产生HO2·等更多的自由基来参与到去除有机物的过程中。除此之外，反应物中残留的和Fenton反应产生的Fe2+还可以参与反应，生成具有絮凝作用的化合物。所以，Fenton法还具有混凝功能。（7）膜分离法膜分离法，就是在分离膜两端形成一定的压力差，利用分离膜的选择通过性来使得污染物通过分离膜或者截留在分离膜上的方法。膜分离技术根据推动力和膜种类的不同，分为微滤、超滤、电渗析、反渗透等，其中最常用的超滤和反渗透技术。1.3.2废水的生化处理1.好氧生物法好氧生物处理技术是指好氧和替代微生物通过自身的生产过程和在新陈代谢场所的新陈代谢来分解废水中有机物的处理过程。有氧气两种类型的生物膜方法污泥活化方法是最常见的需氧生物处理方法，其具有价格低廉和工艺成熟的优点，现已广泛用于各种污水处理厂。2.光化学氧化法这种方法是指，通过紫外线照射的条件，使得氧化剂分解，进而形成氧化性能更强的自由基，以氧化普通氧化剂难以分解的有机污染物。根据氧化剂的类型，光化学氧化可以分为UV/O3，UV/H2O，UV/H2O2/O3等。3.电化学氧化法这种方法的原理是通过对电化学反应的应用，将水中有毒、有害有机污染物移除的一种方法。一般来说，去除难降解有机物质，主要是由于阳极的氧化作用。电化学方法被称为“环保型”工艺，相比于其他物理化学方法，自身具有很大的优势。4.厌氧生物处理法厌氧生物处理法是制药废水的生物处理技术中另一种研究较多和应用较广的技术方法。在之前的很长一段时间内，传统的厌氧生物处理法限制于理论机理不完善、厌氧生物分离鉴定难度大、工艺设计简单等因素，在废水处理应用中乏善可陈。但随着生物学、生物化学等学科发展，以及大量实验室研究和工程实践的摸索，厌氧生物处理技术在理论和实践两方面都得到了飞速发展。目前比较完善的厌氧生物处理技术理论是三阶段理论，该理论认为厌氧处理可分为三个阶段，即：水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段和产甲烷阶段。常见的厌氧生物处理技术有上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、两相厌氧法、厌氧流化床等。根据废水的特点：（1）废水中含有动植物油需要用气浮预处理（2）污水中主要污染物指标COD、SS值都比较高；（3）进水中NH3-N，TP含量偏高，需添加除氮、除磷工艺；（4）污水中存在许多杂质离子（5）本课题处理污水量较大，在达到污水处理要求的前提下，应着重考虑工程占地面积和污水处理费用的节省。由上可见，该设计采用的方法为水解酸化—SBR法的处理工艺。1.4课题设计的主要内容针对水质及出水标准，查阅资料，确定综合废水处理的工艺和各单元的去除效率，进行设计计算，绘制水处理工艺高程图、典型设备或构筑物的相关图纸等。第二章工程概况2.1工程概况某药业公司主要为中药萃取项目及胶囊剂、片剂、锭剂生产线项目。在生产过程中产生大量的废水，废水中的污染物含有COD、SS、氨氮、LAS等，如果直接排入环境，将会造成严重污染。因此，本课题针对该废水，设计技术经济可行的废水处理工艺。2.2进出水水质要求表1设计进水水质废水种类（水量）pHCODSSNH3-NTNTPLAS动植物油生活污水（8400）8-9500250355031520中药提取生产废水（16422.7）1788025025403中药提取车间地面清洗废水（228）400300中药提取车间设备清洗废水（1425）400300固体制剂车间设备清洗废水（475）400300实验室清洗废水（163）40030015表2出水水质指标序号污染物名称排放浓度限值（mg/L，pH无量纲）标准来源1pH6~9接管标准2COD1003SS504总磷0.55氨氮86总氮207LAS320.08动植物油35.02.3设计依据1《中华人民共和国环境保护法》2《中华人民共和国水污染防治法》3《建设项目环境保护设计规定》4《污水综合排放标准》(GB8978-1996)5《给水排水工程结构设计规范》(GB50069-2002)6《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002)7《给水排水工程管道设计规范》

(GB50069-2002)8《中药类制药工业水污染物排放标准》

(GB21906-200816)9《医疗机构污染物排放标准》

(GB18466-20052)2.4设计基本原则确定设计方案的基本原则（1）整个工艺设计中的统筹要全方位，包括工艺设备先进、处理高效、安全可靠、建投资低，长久实用；（2）药业公司的平面与高程布置要合理规划，设备设施要与构筑物、建筑相协调。（3）选择实用和处理效果较好的组合工艺，合理规划布置构筑物并设计计算，使各构筑物相协调；（4）妥善处理好污泥，避免发生二次污染；（5）因地制宜，宜采用的设备设施易运行维护和操作简单且保证水质达标排放，实用有效，运行稳定可靠，工程投资节省以及运行成本低，占地面积少。第三章处理工艺的选择3.1预处理阶段车间废水先经过格栅截留较大的杂物，然后在进入后续工序，栅渣定时外运。废水在进入调节池中要对水质和水量进行调节。采用水解酸化池可以提高生化处理性能，同时可以对氮的去除、中和进水的碱度。3.1.1格栅格栅可以对废水中的细小悬浮物进行拦截处理。格栅可以保证污水提升泵的正常运行并且可以使污水管路畅通。3.1.2混凝沉淀池在混凝沉淀池中投加混凝剂，使废水中的悬浮物和胶体发生作用形成絮凝体。混凝沉淀法在水处理中的用途非常广泛，不仅会降低水质的感官指标，例如浊度和原水的颜色。而且还可以消除许多有毒有害的污染物。3.1.3调节池调节池的作用主要体现在调节水质和调节水量，有利于下一道工序的进行。调节池内设有穿孔管，具有曝气的作用。制药公司的生活污水和中药提取生产废水的废水浓度非常高，需要设置调节池使水质均质均量。3.2生化处理阶段3.2.1水解酸化池水解酸化是厌氧生物降解过程的第一步和第二步，该过程是水解过程和乙酸生产过程。过程中依靠水解和产酸细菌在细胞外酶的作用下将大有机分子和不溶性有机物分解为小分子和溶解性有机物。适合有机物浓度较高、SS含量高的废水处理，提高废水的可生化性。3.2.2SBR生化池SBR是“顺序批式活性污泥法”的缩写，它是一种以周期性曝气模式工作的加速污泥处理技术。SBR反应器的主要特点是SBR反应器的核心操作是有序，不间断的操作，它结合了均质化，一次沉淀，生物降解，二次沉淀等工作。在储罐中，特别适合定期排放和大流量变化的场合。3.3污泥处理系统格栅截留下的废弃物定期倾倒至指定的地方，混凝沉淀池的污泥和活性炭滤池的浮渣要及时排入污泥浓缩池，SBR反应池的部分污泥需要进行回流处理，不需回流的剩余污泥则及时排入到污泥浓缩池，污泥经浓缩池沉淀后，经过压滤机进行污泥脱水处理。3.4工艺流程工艺流程如下图：图3-1流程图第四章主要构筑物的设计计算4.1格栅4.1.1设计参数设计流量Qd=130m3/d=5.41667m3/h=0.00150m3/s总变化系数取Kz=2最大流量选用圆钢细格栅，栅条宽度，栅条间隙，格栅流速，安装倾角，栅前水深h=0.2m。4.1.2设计计算图4-1格栅计算图4.1.2.1栅条间隙数（n），取n=7条(4-1)4.1.2.2栅槽的有效宽度（B）(4-2)4.1.2.3进水渠道渐宽部分长度（L1）设进水渠道宽B1=0.1m，渐宽部分展开角度α1=20°，L1=0.05m(4-3)4.1.2.3出水渠道渐窄部分长度（L2）(4-4)4.1.2.4通过格栅的水头损失（h2），其中(4-5)因栅条为矩形截面，取k=3，β=1.83，代入数值计算，取h2=0.003m(4-6)4.1.2.5栅后槽总高（H）格栅前渠道超高取h1=0.2m。H=h+h1+h2=0.2+0.2+0.03=0.43m取0.5m(4-7)4.1.2.6栅前槽高（H1）H1=h+h2=0.2+0.3=0.5m(4-8)4.1.2.7格栅总建筑长度（L）L=L1+L2+1.0+0.5+=0.05+0.025+1.0+0.5+=1.864m(4-9)4.1.2.8每日栅渣量（W）在格栅间隙为e=10mm的情况下，设栅渣量为W1=0.07（m3/103·m3）的污水(4-10)W=0.0085m3/d<0.20m3/d采用人工栅渣格栅结构：钢筋砼结构数量：1道单道尺寸：L×B×H=1.9×0.13×0.5m4.2混凝反应池4.2.1设计说明4.2.1.1混凝剂投加方法使用湿法投加，该湿法适合于各种形式的混凝剂，并且易于通过用于记录重力的装置进行调节；一种简单的工作方法，就是将凝结剂溶解在溶解槽中后，将溶液直接添加到试管中。4.2.1.2平流式隔板反应槽由于对场地使用没有限制，故混凝反应池采用平流式隔板反应池，取流速20cm/s，停留时间为T=15min=900s，Q=0.0015m3/s则反应池容积为(4-11)取水深为h=0.5m，则反应槽面积为(4-12)分三个廊道(4-13)取廊道宽0.3m，长3m4.2.2设计参数设计1座竖流式沉淀池，中心进水周边进水。取中心管流速为V0=0.03m/s，表面负荷1.0m3/m2·h，沉淀时间为2.0h，泥斗锥角50°，池底边长0.5m，超高h1=0.4m，缓冲层高h4=0.3m4.2.3设计计算4.2.3.1中心管计算最大设计流量Qmax=0.00225m3/s，取缝隙流出的速度v1=0.015m/s4.2.3.2中心管面积(4-14)4.2.3.3中心管直径(4-15)4.2.3.4中心管喇叭口直径d1=1.35d=1.35×0.3=0.405m(4-16)4.2.3.5.喇叭口下缘至反射板的垂直距离(4-17)4.2.3.6反射板直径(4-18)4.2.3.7沉淀区有效水深取废水在沉淀池中流速v=1m/h，沉淀时间t=1.5h.则沉淀区有效水深(4-19)4.2.3.8沉淀池总面积沉淀区有效断面积(4-20)沉淀区总面积(4-21)4.2.3.9尺寸计算沉淀池直径，取D=3.3m(4-22)池直径与沉淀区高度比值D/h=3.3/3=1.1<1.5，符合要求4.2.3.10污泥斗计算泥斗深(4-23)泥斗容积(4-24)4.2.3.11沉淀池总高度(4-25)4.2.3.12出水方式出流堰水平薄壁堰(4-26)

选用10块钢板堰每块钢板堰长度(4-27)单宽流量q为(4-28)堰上水头取0.002m(4-29)出流槽水头取0.003m(4-30)表4-1型号QW(WQ)无堵塞潜水排污泵25-7-8-0.55性能表型号电动机功率(kw)口径mm流量（m3/d）扬程（m）转速（r/min）效率（%）QW(WQ)25-7-8-0.550.555782900454.3化粪池4.3.1设计参数生活污水Q=8400m3/年=23m3/d，停留时间取T=12小时。根据资料选用螺纹玻璃钢化粪池，型号如下表4-2螺纹玻璃钢化粪池型号V(m)L(mm)Ø(mm)H(mm)h1-h2(mm)实际V(m)6255800240024301350-155025.234.4调节池4.4.1设计参数设计流量Q=130m3/d=5.417m3/h4.4.2调节池有效容积V=QT(4-31)由于污泥浓缩的上清液和脱水的滤液要循环进入调节池，所以取有效容积为30m3。4.4.3调节池尺寸设调节池有效水深5米，保护水深0.5米，则调节池面积为：(4-32)设长度L=4m，则池宽B=1.5m，所以调节池尺寸为4m×1.5m×5.5m4.4.4污泥所需的容积(4-33)(4-34)4.5提升泵选用川源水泵SSP沉水式不锈钢排水泵，高扬程，小流量，适合长距离输送污水，破碎能力强，持久耐用。具体参数如下表：表4-3型号SSP—50.75-50提升泵性能表型号功率/kw电压/V转速/r·min-1电频/Hz出口直径/mm扬程/m流量/m3·h-1质量/kgSSP—50.75-500.75220/380300050501013.810.5准备两台，一台运行，一台备用，两台交替使用。4.6化学氧化池4.6.1设计说明芬顿试剂在废水中产生的羟基，利用其强氧化性能够氧化水中大量有机物并降解，从而提升废水的可生化性。4.6.2设计参数（1）本设计选择H2O2作为氧化剂，浓度取30%；（2）废水停留时间t，本设计选择时间为1.5h；（3）氧化池采用机械搅拌；（4）氧化池的水深h取3m；（5）30%浓度的H2O2密度为1.14kg/L；（6）现场调试后，氧化池出水pH约为5。4.6.3设计计算4.6.3.1芬顿氧化池的容积(4-35)4.6.3.2芬顿氧化池的面积(4-36)4.6.3.3芬顿氧化池的尺寸根据计算所得的面积，初步设计长为3.3m，宽为2.7m，池深超高取0.5m，氧化池的尺寸为：。4.6.3.4氧化剂的选择与投加本设计选择30%浓度的H2O2作为氧化剂，1L污水中需要加入500mgH2O2。所以H2O2加入量M：(4-37)本设计采用计量泵定量加入。4.6.3.5计量泵的选型计量泵的流量为：(4-38)根据计量泵的流量选型，选择流量为8L/h的计量泵两台，型号为JX-10/25.0，一用一备。4.7水解酸化池4.7.1构筑物概述水解酸化处理办法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，可以将其视为厌氧处理的第一和第二个阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质，或者说是使较大的难降解的物质开环断链的反应过程。4.7.2设计参数设停留时间为HRT=8小时，池的有效水深为h=2m，水解池的有效容积(4-39)4.7.2.1水解酸化池的面积S(4-40)4.7.2.2水解池的尺寸取宽度B=4m，则长度L：(4-41)4.7.2.3水解池的总高度H设水解池的保护高度h1=0.5m，则：(4-42)4.7.2.4水解池的填料在离池底高0.5米的地方加入高1米的塑料填料，填料的支撑板采用多孔板。填料容积(4-43)4.7.2.5配水方式采用穿孔管配水，水解酸化池设7根d150mm长4m的穿管。每两根管之间的中心距为1.4m，配水孔径采用ψ15mm，孔距为1.4m，每个孔的服务面积为1.4×1.4=1.96m2，孔径向下，穿孔管中心距池底0.25m，共有91个出水孔，若采用连续进水，每个孔的流速为2.18m/s。水渠的设计考虑采用锯齿型出水渠，渠宽0.2m，渠高0.2m，设4条出水渠，基本可保持出水均匀。4.8SBR曝气池4.8.1设计计算说明根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法处理效果好、占地面积小、投资省的特点，因而选用SBR法。设计预期水解酸化池去除了40%的COD，,SS去除率为70%。4.8.2设计参数设计处理流量Qh=130m3/d水温T=20℃SBR处理污泥负荷设计为N3=0.25kgBOD5/(kgVSS·d)运行周期参数包括周期长(Tc),周期数(N)，一个周期中的反应时间（TF）,沉淀时间(Ts)和滗水时间(Tch)本设计选取Tc=6hN=4TF=4hTs=lhTch=lh我国一般反应池的水深H取4-6m，本设计取中间值5m。安全高度选用0.6m.池数为2总变化系数KT=2日变化系数Kd=24.8.3SBR反应池容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置2个。4.8.3.1污泥量计算SBR反应池所需污泥量为：(4-44)设计沉淀后污泥的SVI=150mL/g则污泥体积为(4-45)4.8.3.2SBR反应容积SBR反应池容积V=Vsi+VF+Vb VF为SBR反应池的进水容积，即(4-46)Vs=163.4m3，单池污泥容积Vsi=81.7m3则V=81.7+16.3+Vb4.8.3.3SBR反应池构造尺寸SBR反应池设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。SBR反应池单池平面(净)尺寸为(8.0×3.0)m\水深为5.0m，池深为5.6m。单池容积为则保护容积为两个池总容积SBR反应池尺寸(外形)(8.0×3.0×5.6)m3SBR反应池运行时间与水位控制SBR反应池总水深5.0m。按平均流量考虑，则进水前水深为3.2m，进水结束后5.0m。排水时水深为5.0m，排水结束后3.2m。5.0m水深中，换水水深为1.8m,存泥水深2.0m,保护水深1.2m。排水口高度和排水管管径（1）排水口高度为保证每次换水V=81.7m3的水量及时快速排出，以及排水装置运行的需要，排水口应在反应池最低水位之下约0.5〜0.7m,设计排水口在最高水位之下2.5m,设计池内底埋深1.5m,则排水口相对地面高为1.0m,最低水位相对地面标高为1.7m。（2）排水管管径每池设浮动排水装置一套，出水口两个，排水管一根；固定设于SBR墙上。浮动排水装置规格DN200mm,排水管管径DN300mm。设排水管排水平均流速为1.1m/s,则排水量为(4-47)则每周（平均流量）所需排水时间(4-48)4.8.3.4排泥量及排泥量系统SBR产泥量SBR生物代谢产泥量为：(4-49)据废水的性质，参考类似经验数据，设计a=0.83,b=0.05,则有(4-50)假定排泥含水率为96%,则排泥量为(4-51)或考虑一定安全系数，则每天排泥量为8m3/d。排泥系统每池池底坡向排泥坑坡度i=0.01.池出水端池底设(1.0×1.0×0.5）m3排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200一根,排泥管安装高程相对地面为0.4m,相对最低水位为1.3m。剩余污泥在重力作用下排入集泥井。4.8.3.4需氧量设计计算SBR反应池需氧O2计算式为根据类似工程经验数据，取a´=0.55, b´=0.15,需氧量为(4-52)4.8.3.5供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为E=8%。若空气密度为1.201kg/m3,空气中含有氧量为23.2%,则所需的理论空气量为：(4-53)实际所需的空气量为：(4-54)4.8.3.6空气管计算鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为两SBR池供气。在每根支管上设5条配气竖管，为SBR池配气，两池共两根供气支管，10条配气竖管。每条配气管安装SX-1扩散器2个，每池共10个扩散器，全池共20个扩散器。每个扩散器的服务面积为。风机的选择综合以上计算，风机总供风量(Qs)及风压(ps)为：拟选用TSC-125罗茨式鼓风机两台，一用一备。该鼓风机技术性能如下：表4.4TSC-100罗茨式鼓风机的技术性能型号转速(r/min)升压(kpa)流量(m3/min)配套电机机组最大重量(kg)型号功率(kW)TSC-10072058.85.40Y200L1-618.55604.9气浮池4.9.1设计参数进水量为，取回流比，溶解系数为，溶气效率，溶气罐过流密度取，设溶气罐压力为P，；取接触室上升流速v0，，气浮池分离室停留时间为t，，气浮池反应时间为T，，气浮分离速度为vs，。4.9.2设计计算4.9.2.1气浮需要的释气量(4-55)4.9.2.2加压溶气所需的水量(4-56)4.9.2.2实际回流比(4-57)4.9.2.3压力溶气罐尺寸取压力罐的过流密度为L，L=125m3/(h•m2)，则溶气罐直径：(4-58)4.9.2.4接触室的表面积(4-59)4.9.2.5接触室的长度设接触室宽度为bc，取bc=0.2m，则(4-60)4.9.2.6分离室的表面积断面处水深H2=bc=0.50m，则：(4-61)4.9.2.7气浮池的长度分离室宽度为B，取B=1m，则气浮池长度：(4-62)4.9.2.8气浮池水深气浮池分离室停留时间为t，t=20min，则气浮池水深：(4-63)4.9.2.9气浮池的有效容积取超高h=0.2m，则池深H1=H+h=1.8+0.2=2.0m。气浮池有效容积：(4-64)4.9.2.10气浮池实际容积(4-65)4.9.2.11接触室气体和水的接触时间(4-66)4.9.2.12接气浮池总停留时间(4-67)4.9.2.13气浮池集水管相邻的气浮罐集水管选用两根多孔管集水，两根集水管的中心距为0.5m，则各集水管的集水能力：(4-68)采用集水管管直径DN=150mm，管中最大流速为v1，v1=0.5m/s，集水管出水水头损失h0=0.35m，穿孔管集水流量系数为μ=0.92，孔口收缩系数=0.98。集水管集水孔口的流速：(4-69)每根集水管的孔口总面积(4-70)集水管孔口直径为DN=15mm，取孔面积为W0=0.000177m2，每根集水管的孔口数(4-71)穿孔管的有效长度为L1=5.0m孔距为(4-72)孔口可在集水管两侧交错排列，查找资料，采用TS-12释放器，管嘴为DN=25mm，取释放器出流量为=0.76m3/h，回流溶气水量为=2.07m3/h，释放器的个数是：个(4-73)释放器行距为B，取B=0.3m，分为两排交错布置，释放器间距：(4-74)4.9.2.14产生污泥量气浮池含有一定量的沉渣，沉渣含水率为P，P=98%，则产生污泥量：(4-75)采用型号为zw8287型的桥式刮渣机挂渣。4.10活性炭滤池4.10.1构筑物概述通常，活性炭滤池的布局很大程度上基于传统的普通滤池。过滤材料通常由一层活性炭材料组成，并用水冲洗。4.10.2设计计算滤池工作时间为24h，冲洗周期为1h，滤池实际工作时间为：(4-76)该滤池采用石英砂单层滤料，其设计滤速为8~10m/h，本设计取=8，滤池面积为：(4-77)根据设计规范，滤池个数不能少于2个，即N≥2个，根据规范中的表如下：本设计采用滤池个数为2个，其布置成对称单行排列。每个滤池面积为:(4-78)设计中采用滤池尺寸为：则L=0.9m，B=0.9m，故滤池的实际面积为0.81实际滤速，(4-79)基本符合规范要求：滤速为8~10m/h。校核强制流速为：当一座滤池检修时，其余滤池的强制滤速为，(4-80)基本符合规范要求：强制滤速一般为10~14m/h2.滤池高度：式中：H－滤池高度（m），一般采用3.20-3.60m；－承托层高度（m）；－滤料层厚度（m）；－滤层上水深（m)；一般采取1.5~2.0m－超高（m）；一般采用0.3m设计中取=0.40m，=0.50m，=1.20m，=0.30m；(4-81)4.10.3每个滤池的配水系统4.10.3.1最大粒径滤料的最小流化态流速(4-82)4.10.3.2反冲洗强度

(4-83)4.10.3.3反冲洗水流量(4-84)4.10.3.4干管始端流速

(4-85)4.10.3.5配水支管根数=(4-86)4.10.3.6单根支管人口流量==(4-87)4.10.3.7支管入口流速设计中取=0.10m(4-88)4.10.3.8单根支管长度设计中取B=1.5m，D=0.80m；(4-89)4.10.3.9配水支管上孔口总面积则(4-90)4.10.3.10配水支管上孔口流速=5.6m/s式中-配水支管上的孔口流速，一般采用5.0~6.0m/s4.10.3.11单个孔口面积式中-配水支管上单个孔口面积（）；配水支管上孔口的直径（mm），一般采用9~12mm。设计中取=9mm(4-91)4.10.3.12孔口总数(4-92)4.10.3.13每根支管上的孔口数式中每根支管上的孔口数（个）。(4-93)支管上孔口布置成二排，与垂线成45°夹角向下交错排列4.10.3.14孔口中心距式中孔口中心距（m）。设计中取=0.35m，=23个(4-94)4.10.3.15孔口平均水头损失式中孔口平均水头损失（m）；q－冲洗强度[L/(s/)];流量系数，与孔口直径和壁厚的比值有关；K－支管上孔口总面积与滤池总面积之比，一般采用0.2%~0.25%。设计中取=5mm，k=0.25；则孔口直径与壁厚之比，选用流量系数=0.68(4-95)4.10.3.16配水系统校核对大阻力配水系统，要求其支管长度与直径之比不大于60(4-96)对大阻力平配水系统，要求配水支管上孔口总面积与所有支管横截面积之和的比值小于0.5<0.5=式中配水支管的横截面积（）。(4-97)满足要求。4.10.4.洗砂排水槽4.10.4.1洗砂排水槽中心距式中：—洗砂排水槽中心距—每侧洗砂排水槽数（条）因洗砂排水槽长度不宜大于6m，故在设计中将每座滤池中间设置排水渠，在排水渠两侧对称布置洗砂排水槽，每侧洗砂排水槽数=2条，池中洗砂排水槽总数为=4条(4-98)4.10.4.2每条洗砂排水槽长度(4-99)4.10.4.3每条洗砂排水槽的排水量(4-100)4.10.4.4洗砂排水槽断面模数洗砂排水槽采用三角形标准断面，洗砂排水槽断面模数：(4-101)式中：x—洗砂排水槽断面模数—槽中流速（m/s）一般采用0.6m/s4.10.4.5洗砂排水槽顶距砂面高度(4-102)式中：He—洗砂排水槽顶距砂面高度e—砂层最大膨胀率，石英滤料一般采用30%~50%，取40%δ—排水槽底厚度取0.05m—滤料厚度取0.5mc—洗砂排水槽的超高，取0.08m4.10.4.6洗砂排水槽总面积为(4-103)4.10.4.7中间排水渠中间排水渠选用矩形断面，渠底距洗砂排水槽底部的高度为：(4-104)4.10.5滤池反冲洗滤池反冲洗水可由高位水箱或专设冲洗水泵供给，本设计采用水泵供水反冲洗4.10.5.1单个滤池的反冲洗用水总量(4-105)式中：W—单个滤池的反冲洗用水总量t—反冲洗时间,一般为7~5min取6min表4-5水冲洗强度及冲洗时间(水温20℃时)滤料组成冲洗强度[L/(m2·s)]膨胀率(%)冲洗时间(min)单层细砂级配滤料12～15457～5双层煤、砂级配滤料13～16508～6三层煤、砂、重质矿石级配滤料16～17557～54.10.5.2高位水箱冲洗（1）高位冲洗水箱的容积

(4-106)式中高位冲洗水箱的容积（)。设计中取t=360s。（2）承托层的水头损失(4-107)式中承托层的水头损失（m）；承托层的厚度（m）。设计中取=0.40m（3）冲洗时滤层的水头损失(4-108)式中冲洗时滤层的水头损失（m）；滤料的密度（Kg/),石英砂密度一般采用2650Kg/;水的密度（Kg/)；滤料未膨胀前的孔隙率；滤料未膨胀前的厚度（m）。设计中取=0.41，=1000Kg/,=2650Kg/,=0.5m。（4）冲刺水箱高度设计中取=1.0m，==3.5m，=1.5m=1.0+3.5+0.12+0.49+1.5=6.61m(4-109)4.10.5.3水泵反冲洗（1）水泵流量式中水泵流量（L/s)。(4-110)（2）水泵扬程：式中：H—水泵扬程（m）；—排水槽顶与池最低水位高差（m），一般采用7m左右；—水泵压水管路和吸水管路的水头损失（m）；—安全水头（m），一般采用1~2m。设计中取=7m，=2.0m，==3.5m，=0.12m，=0.49m，=1.5m。H=7.0+2.0+3.5+0.12+0.49+1.5=14.61m(4-111)4.11清水池4.11.1筑物概述清水池是外排储水池，可作为排水流量的调剂。不设埋深。4.11.2清水池设计计算1.清水池处理水量Q：(4-112)2.停留时间T：3.清水池有效容积V：(4-113)4.总高H：(4-114)式中，h1为有效水深，取为1.0m，h2为超高，取为0.3m。5.清水池面积A：(4-115)6.池长L：(4-116)式中，B为池宽，取为2.0m。7.清水池尺寸：4.12污泥浓缩池4.12.1设计参数1.剩余活性污泥量(4-117)2.含水率p=98%3.污泥浓度6g/L,4.设浓缩池的有效深度h1=3m4.12.2设计计算4.12.2.1浓缩池的面积F(4-118)取F=6m24.12.2.2池的直径D(4-119)4.12.2.3污泥斗尺寸设污泥斗底部的半径r=0.2m污泥斗上部的半径R=1.38m污泥斗侧壁倾角a=60°则污泥斗的高度：取2.1m(4-120)4.12.2.4浓缩池总高度取超高h3=0.3m,缓冲层高度为h4=0.3m，则总高为(4-121)(1) 浓缩后污泥体积浓缩污泥的含水率P2=96%,则浓缩后污泥体积(4-122)图4-4污泥浓缩池4.13.2.5污泥泵选型调节池和水解酸化池的污泥泵由于调节池到污泥浓缩池的高程为H=1.50m,污泥量为Q=7.84m3/d,而斜板沉淀池到污泥浓缩池的高程为H=-1.6m,污泥量为Q=7.62m3/d。两者流量与高程相近，故选用同一类型污泥泵。根据设计流量和所需扬程，选择型号为1PN的污泥泵共三台，两用一备。流量：12m3/h,扬程：13m,转速1430r/min,效率30%,轴功率1.41kw,电机功率3kw。浓缩池的污泥泵污泥泵吸泥口到出泥口之间的垂直距离：H1=2.7m设计流量污泥量为Q=7.84m3/d,所需扬程H1=2.7m选用2台QW型系列潜水排泥泵，一用一备，型号为50QW-25-10-1.5具体技术参数如下：表4-650QW-25-10-1.5污泥泵参数表型号流量Q/m3.h-1扬程H/m转速n/r.min-1泵效率/%功率Pm/kWd/mm50QW-25-10-1.525102840651.5154.13脱水间及压滤机4.13.1设计说明脱水间采用带式压滤机压滤脱水，虽然压滤机脱水投资较大，但脱水效果好，泥饼含水率可达70%—80%,适合于运输或泥饼作进一步的处置。查《环境工程设计手册》中废水治理设计部分，相应选用DYQ-1000型带式压滤机进行污泥脱水。表4-7DYQ-1000型带式压滤机参数表型号功率(KW)泥饼含水率(%)尺寸(m)处理能力(kg/h.m2)DYQ-10002.265~755.05×0.89×2.36550~5004.14主要处理构筑物去除效率表4-8主要处理构筑物去除效率预测表项目\数据\单元COD(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)SS(mg/L)动植物油(mg/L)NH3-N(mg/L)PH格栅进水1101944325420298-9出水8816402.717815298-9去除率20%10%10%30%25%----调节池进水8816402.717815298-9出水5290281.62894.9523.28-9去除率40%30%40%50%67%20%--水解酸化池进水5290281.62894.9523.28-9出水1587140.648434.9576-9去除率78%50%60%52.8%--69.8%--SBR池进水1208140.648434.9576-9出水9060.45434.9576-9去除率92.5%66.7%31%--------要求排放的标准100200.550586-94.15主要处理构筑物及设备4.15.1主要处理构筑物汇总制药废水主要处理构筑物汇总如下表4-6所示：表4-9主要处理构筑物汇总表序号构筑物名称建筑物尺寸（m）数量1格栅1.9×0.13×0.51座2混凝沉淀池3×0.3×0.51座3化粪池5.8×1.78×2.431座4调节池4×1.5×5.51座5氧化池3.3×2.7×1.91座6水解酸化池5.5×4×2.51座7SBR池8.0×3.0×5.62座8气浮池1.1×0.2×1.81座9普通快滤池0.9×0.9×2.41座10清水池2.2×2.0×1.31座11污泥浓缩池D=2.76H=5.71座4.15.2主要设备汇总主要废水处理设备汇总如下表4-7所示：表4-10主要设备汇总表序号名称型号数量1污水泵SSP—50.75-502台2计量泵JX-10/25.02台3污泥泵50QW-25-10-1.52台4刮渣机ZW82872台5罗茨风机TSC-1002