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文檔簡介
1、<p> 本科畢業(yè)論文(設(shè)計)</p><p> 論文題目:水解酸化—接觸氧化工藝處理生物制藥廢水工程設(shè)計</p><p> 所在學(xué)院 生物與環(huán)境學(xué)院 </p><p> 專業(yè)班級 環(huán)境工程 </p><p> 學(xué)生姓名 學(xué)號
2、 </p><p> 指導(dǎo)教師 職稱 </p><p> 完成日期 年 月 日</p><p><b> 摘 要</b></p><p> 生物制藥廢水是種成分復(fù)雜,有機物濃度高,色度、pH值變化大的一類污水。本文根據(jù)生物制藥
3、廢水的水質(zhì)、水量特點及排放標準,采用水解酸化—接觸氧化工藝處理,并對各個構(gòu)筑物、設(shè)備進行計算,最后再核算工程造價和運行成本。該工藝處理的水量為2000 m3 / d,處理后的水達到《生物工程類制藥工業(yè)水污染排放標準》。該建設(shè)工程直接運行成本為2.12元/m3。</p><p> 關(guān)鍵詞:生物制藥廢水;水解酸化;接觸氧化;設(shè)計計算</p><p><b> ABSTRACT&l
4、t;/b></p><p> Biopharmaceutical water is a component of complex, high concenrtration organic, chroma and pH changes wastewater. This article uses hydrolytic acidification and biocontact oxidation to disp
5、ose the biopharmaceutical wastewater, based on the wat- er quality 、water yield and effluent standards first . Then, the sizes of each treatment structures are calculated . Finally, the projecting cost and operating cost
6、 are calculat- ed . The scale of the project is 2000m3 / d . The water is treated to meet t</p><p> KeyWords: biophaemaceutical water;hydrolytic—acidification;biocontact—oxidation ; design calculations</
7、p><p><b> 目 錄</b></p><p><b> 1.前言1</b></p><p><b> 2.基本資料2</b></p><p> 2.1 設(shè)計水量和水質(zhì)2</p><p> 2.2 處理要求2</p>
8、<p> 2.3 氣象與水文資料2</p><p> 2.4 場區(qū)地形2</p><p> 3.設(shè)計原則與設(shè)計依據(jù)3</p><p> 3.1 設(shè)計原則3</p><p> 3.2 設(shè)計依據(jù)與標準3</p><p><b> 4.工藝流程4</b></p&g
9、t;<p> 4.1 工藝概況4</p><p> 4.2 處理工藝的確定5</p><p><b> 5.設(shè)計說明書6</b></p><p><b> 5.1 格柵6</b></p><p> 5.1.1 計算說明6</p><p>
10、5.1.2 設(shè)計參數(shù)6</p><p> 5.1.3 設(shè)計計算6</p><p><b> 5.2 調(diào)節(jié)池8</b></p><p> 5.2.1 設(shè)計說明8</p><p> 5.2.2 計算說明8</p><p> 5.2.3 污水泵的選擇9</p><
11、;p> 5.3 水解酸化池10</p><p> 5.3.1 設(shè)計說明10</p><p> 5.3.2 設(shè)計計算10</p><p> 5.4 接觸氧化池11</p><p> 5.4.1 設(shè)計說明11</p><p> 5.4.2 設(shè)計計算11</p><p>
12、 5.5 機械反應(yīng)池13</p><p> 5.5.1 設(shè)計說明13</p><p> 5.5.2 設(shè)計計算13</p><p> 5.6 平流式二沉池14</p><p> 5.6.1 設(shè)計說明14</p><p> 5.6.2 設(shè)計計算15</p><p> 5.7
13、 重力式濃縮池17</p><p> 5.7.1 設(shè)計說明17</p><p> 5.7.2 設(shè)計計算18</p><p> 6.主要構(gòu)筑物和設(shè)備19</p><p> 7.污水管道尺寸的確定20</p><p><b> 8.高程計算20</b></p>&l
14、t;p> 8.1 水頭損失計算20</p><p> 8.2 高程確定21</p><p><b> 9.經(jīng)濟評價22</b></p><p> 9.1.1 土建造價22</p><p> 9.1.2 設(shè)備造價22</p><p> 9.1.3 工程總造價23<
15、/p><p> 9.2 運行費用估算23</p><p><b> 10.結(jié)論23</b></p><p><b> 參考文獻25</b></p><p><b> 致 謝26</b></p><p><b> 1.前言<
16、/b></p><p> 生物制藥[1]是指把生物技術(shù)運用到藥物學(xué)領(lǐng)域,以寄生蟲、微生物、生物組織等作于起始原料,結(jié)合生物工藝及分離技術(shù)制造出新的生物藥品。生物制藥按生物工程學(xué)科范圍分為四類[2]:①發(fā)酵工程制藥;②基因工程制藥;③細胞工程制藥;④酶工程制藥。</p><p> 自20世紀50年代,DNA重組技術(shù)成功被應(yīng)用后,生物技術(shù)得到迅速的發(fā)展,大批生物技術(shù)公司應(yīng)用而生[3]
17、。有關(guān)調(diào)查顯示,全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的銷售額每5年翻一番,增長率達到了30%,這大約是世界經(jīng)濟增長率的10倍。到2006年底,我國生物制藥企業(yè)已增加到527家[4]。隨著人類基因組計劃的完成,生物技術(shù)藥物領(lǐng)域也逐漸成為當今最活躍和發(fā)展最迅速的產(chǎn)業(yè)。就其收入來看,2002年比2003上漲33%,這遠高于藥品市場的總體增長幅度[5]。</p><p> 但隨著我國加入WTO后,外資企業(yè)和生物藥品的生產(chǎn)不斷的進入我國市場
18、,引起的水環(huán)境問題就愈加嚴重。據(jù)報道[6],目前我國制藥工業(yè)占全國工業(yè)總產(chǎn)值的1.7%,而污水排放量卻占全國污水排放量的2%。日趨嚴重的水環(huán)境污染問題,一直受到國家重視。到目前為止,國家制定了多種行業(yè)污水排放標準(如羽絨工業(yè)水污染物排放標準,酵母工業(yè)水污染物排放標準,油墨工業(yè)水污染物排放標準等),以嚴格控制污水排放要求,減輕對水環(huán)境的污染。</p><p> 生物制藥廢水是種高濃度、難降解的有機廢水。它由主生產(chǎn)
19、過程排水、輔助過程排水(冷卻水等)、沖洗水和生活污水組成。就其產(chǎn)生的污染物來看,主生產(chǎn)過程的污水COD濃度較高,但水量不大。而輔助過程產(chǎn)生的水量較大,且酸堿度、pH值的變化也較大。生物制藥廢水水質(zhì)特點[7]:水量變化大,尤其是輔助過程排水;CODcr濃度高(7000~90000mg/L),主要是發(fā)酵的殘余機制及營養(yǎng)物,去離子水交換過程排放的吸附廢液,以及抗生素殘余物;存在毒性物質(zhì),如抗生素、硫酸鹽等。所以,對生物制藥廢水的處理是尤為重要
20、的,這對人們的生活健康和國家走可持續(xù)發(fā)展道路具有重要意義。</p><p><b> 2.基本資料</b></p><p> 2.1 設(shè)計水量和水質(zhì)</p><p> 根據(jù)查閱的相關(guān)文獻,生物制藥廢水來源于[8]主生產(chǎn)過程、輔助生產(chǎn)過程、沖洗水和生活污水。主生產(chǎn)過程排放的污水中含有一些廢濾液、廢母液及溶劑液等,此類廢水對全部廢水的COD貢
21、獻比例較大。輔助生產(chǎn)過程排放的污水中含有冷卻水、去離子水等,該類廢水的水量隨著企業(yè)規(guī)模大小及季節(jié)性的變化而變化。沖洗水主要是沖洗設(shè)備、地面的污水,雖COD濃度不高,但SS的濃度較高,酸堿性變化較大,這也是一類重要的廢水。本設(shè)計的污水處理廠污水排放量為2000m3/d。原水水質(zhì)為CODcr ≤3000mg/L,BOD5 ≤1000mg/L,SS ≤900mg/L,NH3-N ≤130mg/L,pH 7.2~8.0。</p>
22、<p><b> 2.2 處理要求</b></p><p> 本污水處理廠處理后的污水排入鄰近的江河,排放的污水要遵守《生物工程類制藥工業(yè)水污染排放標準》(GB21907-2008):CODcr ≤80 mg/L,BOD5 ≤20 mg/L,SS ≤ 50 mg/L,NH3-N ≤10mg/L,pH 6~8。</p><p> 2.3 氣象與水文資料&
23、lt;/p><p> 設(shè)計廠區(qū)位于遼河支流附近,春季氣溫驟升,多大風天氣,夏季短促而炎熱,降水集中,秋季氣溫降低,霜凍往往早來,冬季漫長嚴寒,多寒潮天氣。全年太陽輻射量從東北向西南降低,降水量也從東北向西南降低。年平均氣溫為0℃~8℃,氣溫年差平均在34℃~36℃,日差平均為12℃~16℃。年降水量50~450mm,東北降水多,向西部遞減。全區(qū)水資源僅占全區(qū)的25%,其中除黃河沿岸可利用的部分外,大部分地區(qū)水資源緊
24、缺。</p><p><b> 2.4 場區(qū)地形</b></p><p> 地勢平坦,流域地勢大體是自北向南,自東西兩側(cè)向中間傾斜。</p><p> 3.設(shè)計原則與設(shè)計依據(jù)</p><p><b> 3.1 設(shè)計原則</b></p><p> (1)隨著科學(xué)技術(shù)的
25、發(fā)展,生物制藥工廠已逐步實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)。因此,在進行生物制藥工廠工藝設(shè)計時,應(yīng)反映科學(xué)技術(shù)的進步,采用先進的工藝技術(shù)和設(shè)備。</p><p> (2)設(shè)計工作必須認真進行調(diào)查研究,加強技術(shù)經(jīng)濟的分析工作,設(shè)計的技術(shù)經(jīng)濟指標以達到或超過國內(nèi)同型工廠生產(chǎn)實際平均先進水平為宜。</p><p> ?。?)生物制藥工廠工藝設(shè)計在應(yīng)用時,要遵循可持續(xù)發(fā)展的原則,嚴格執(zhí)行《藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范》和標
26、準工藝操作規(guī)程來指導(dǎo)設(shè)計。</p><p> ?。?)生物制藥工廠廠房應(yīng)盡量做到造型簡單、簡潔,兼顧美觀大方。生物制藥工廠廠房應(yīng)首先做到滿足生產(chǎn)工藝,否則會給工藝設(shè)計帶來極大的困難。</p><p> 3.2 設(shè)計依據(jù)與標準</p><p> 《生物工程類制藥工業(yè)水污染排放標準》(GB21907-2008)</p><p> 《地表水環(huán)
27、境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)</p><p> 《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)</p><p> 《污水排入城市下水道水質(zhì)標準》(CJ18-86)</p><p> 《城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設(shè)備設(shè)計標準》(CJJ31-89)</p><p> 《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》(GB19-87)</p>
28、<p> 《建筑結(jié)構(gòu)統(tǒng)一設(shè)計標準》(BGJ68-84)</p><p> 《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》(GBJ10-98)</p><p> 《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GBJ16-87[2001年版])</p><p> 《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》(GB3838-2002)</p><p> 《城市區(qū)域噪聲標準》(GB309693)&
29、lt;/p><p> 《城市污水生物脫氮除磷設(shè)計規(guī)程》(CECS 149:2003)</p><p><b> 《排水手冊》</b></p><p> 《廢水處理工藝設(shè)計計算》</p><p> 《給水排水設(shè)計手冊》</p><p> 《水處理工程師手冊》</p><p&
30、gt;<b> 4.工藝流程</b></p><p><b> 4.1 工藝概況</b></p><p> 生物制藥廢水是種高濃度、難降解的有機廢水,處理方法有生化處理,物化處理、化學(xué)處理以及多種處理方法結(jié)合。</p><p> 當單純采用生化法處理污水時,出水COD往往難以達到排放標準[9]。所以可以在生化處理前
31、后再進行物化處理,以進一步凈化污水。常用的物化處理方法[10]有化學(xué)氧化法、化學(xué)混凝法及氧化組合工藝等?;瘜W(xué)混凝法是目前國內(nèi)外普遍采用的、提高廢水處理效率的一種既經(jīng)濟又簡便的固液兩相體系分離的水處理方法。一般投加的藥物為混凝劑和助凝劑,兩者一起使用可提高混凝效果。常用的混凝劑有鋁鹽、鐵鹽等,助凝劑有聚丙烯酰胺(PAM)等。如果廢水中多種離子共存,可以采用分步沉淀的方法,離子積先達到溶度積[11]的先沉淀。</p><
32、p> 生化處理[12]是利用微生物的生命活動過程將廢水中的可溶性的有機物及部分不溶性的有機物有效地去除,使水得到凈化。生化技術(shù)[13]有水解酸化、接觸氧化、氧化溝、SBR、AB等。</p><p> UASB具有厭氧消化效率高、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點,是目前處理制藥廢水厭氧處理應(yīng)用較為廣泛的工藝。但UASB的高效運行是有前提的,如反應(yīng)器內(nèi)形成的顆粒污泥或絮凝狀污泥。顆粒污泥對沉降性能的良好具有重要意義,目前,對
33、于顆粒污泥形成的機理、實質(zhì)等尚不十分清楚。而且,用UASB處理慶大霉素、谷氨酸等制藥生產(chǎn)廢水時,要求進水SS值不宜過高。所以用UASB不能完全保證COD的高效去除。</p><p> 水解酸化[14]是一種不完全厭氧過程。因生物制藥廢水的有機物濃度較,大分子有機物無法被微生物利用,所以在進入好氧處理前,先將大分子有機物降解為小分子物質(zhì),且提高了可生化性[15],為后續(xù)處理減輕能耗。與厭氧處理工藝UASB相比,水
34、解酸化池[16]不需要封閉的池,不需要水、氣、固三相分離器,這降低了造價并便于維護,且在酸化過程中也完成了對污泥的處理。對于這些特點,水解酸化技術(shù)較多應(yīng)用于大、中、小型污水處理廠。</p><p> 接觸氧化法是膜處理中的一種。反應(yīng)池[17]內(nèi)設(shè)有填料,底部鋪設(shè)有鼓風曝氣和微孔曝氣擴散器,這樣不僅提高了氧的擴散率,并提高了微生物的活性。對于生物制藥廢水來說,常采用的處理工藝是厭氧-好氧結(jié)合工藝。單獨采用常規(guī)的生
35、化處理時[18],容易發(fā)生污泥自溶,導(dǎo)致生化處理失敗。而厭氧工藝能夠承擔更高的進水有機濃度和負荷,能夠降低運行能耗,但出水COD仍然很高,難以達到排放標準;而好氧工藝能更徹底的降解廢水中的有機物,但高濃度有機廢水直接進入好氧工藝后,所需曝氣時間較長,會消耗大量能耗。</p><p> 序批式間歇活性污泥法(SBR)在國內(nèi)應(yīng)用于制藥廢水處理已有十多年歷史。其工藝本身除無二沉池,無污泥回流等一些特點外,其完全混合流
36、態(tài)設(shè)計能適應(yīng)生物制藥廢水高濃度的特性。但它的去除效果并不會隨著污泥濃度的提高而提高。而且,開關(guān)閥太多,控制起來比較繁瑣。</p><p> 在實際工程中水解酸化—接觸氧化工藝被廣泛應(yīng)用在高濃度的制藥廢水中,如[2]石家莊制藥集團中潤制藥廠、成都聯(lián)邦制藥有限公司等,都取得良好的處理效果。所以,對于高濃度、難降解的生物制藥廢水來說,采用成熟的水解酸化—接觸氧化工藝處理,會取得良好的處理效果。</p>
37、<p> 4.2 處理工藝的確定</p><p> 對生物制藥廢水的處理工藝有很多,大多都采用厭氧—好氧組合工藝處理。目前比較成熟的工藝有SBR處理工藝、UASB-接觸氧化工藝、接觸氧化處理工藝及水解酸化—接觸氧化處理工藝等。考慮到運行處理效果、流程的簡易性、及操作效果與運行成本等多方面的因素,采用水解酸化—接觸氧化工藝處理,其工藝流程如圖1:</p><p> 廢水
38、 格柵 調(diào)節(jié)池 水解酸化池 接觸氧化池 機械反應(yīng)池 </p><p> 脫水機房 污泥濃縮池 平流式二沉池</p><p> 外排 </p><p> 圖1 工藝流程圖</p><p> 生物制藥廢水經(jīng)格柵將直徑較
39、大的懸浮物去除,再在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量。流出的廢水經(jīng)過水解酸化后,大分子有機物水解為小分子有機物質(zhì),并去除了一定的色度。處理后的廢水COD含量仍然較高,可經(jīng)接觸氧化繼續(xù)降解COD。最后經(jīng)加藥絮凝處理,將小分子殘留物絮凝并在沉淀池內(nèi)沉淀。達標后的污水可排入鄰近的江河。 </p><p><b> 5.設(shè)計說明書</b></p><p><b> 5.1
40、 格柵</b></p><p> 5.1.1 計算說明</p><p> ?。?) 生物制藥廢水是由發(fā)酵廢水、沖洗廢水和其他廢水組成。發(fā)酵廢水中含有大量未被利用的有機物組分和一些發(fā)酵后殘留的微生物菌體;而沖洗廢水主要是沖洗設(shè)備、地面等;其他廢水中包括一些生活污水及酸堿廢水。因此,廢水中的SS含量較高,為了減小對后續(xù)構(gòu)筑物的損耗,可在進入中心處理構(gòu)筑物之前設(shè)置格柵,以阻攔一些微
41、生物菌體及大顆粒物質(zhì)。</p><p> ?。?) 格柵設(shè)計的注意點:格柵運行時截留大量柵渣,約占污水懸浮物的1/10,要及時清渣。清渣有人工清渣和機械清渣兩種,當每天渣量大于0.2m3時,采用機械清渣 。</p><p> 5.1.2 設(shè)計參數(shù)</p><p> 過柵流速v=0.6~1.0m/s,</p><p> 污水平均日流量:Q
42、=2000m3/d</p><p> 考慮污水流量變化情況,需要確定總變化系數(shù)。根據(jù)該廢水特點并結(jié)合同類工程的經(jīng)驗,本設(shè)計的總變化系數(shù)確定為2.4。</p><p> 所以:污水最大設(shè)計流量: Qmax=2000×2.4/(24×60×60)=0.056m3/s。</p><p> 設(shè)計參數(shù):柵條間隙寬度b=10~25mm,格
43、柵安裝傾角a=60°,柵前水深h=0.3~0.5m,柵條寬度s=10~20mm。設(shè)計計算簡圖見圖2。</p><p> 5.1.3 設(shè)計計算</p><p> Qmax=2000×2.4/(24×60×60)=0.056m3/s</p><p> n==0.056×0.0931/(0.021×0.31
44、×0.6)≈14個</p><p><b> 式中:</b></p><p> b —柵條間隙,mm;</p><p> h —柵前水深,m;</p><p> v —過柵流速,m / s。</p><p><b> 圖2 格柵</b></p>
45、<p><b> 設(shè)柵條寬度</b></p><p> s=10~20mm, 取 s=0.02m</p><p> B=s(n-1)+bn=0.02×(14-1)+0.021×14=0.56m</p><p><b> 式中:</b></p><p> n
46、 —柵條間隙數(shù),個;</p><p> s —柵條寬度,mm。</p><p> 進水渠道漸寬部分的長度:設(shè)進水渠道寬B1=0.37,其漸寬部分展開角度a1=20°。</p><p> L1=(B-B1)/(2×tga1)=(0.56-0.37)/(2×tg20°)= 0.26m。</p><p>
47、; 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分的長度</p><p> L2=L1 / 2=0.26 / 2 = 0.13m。</p><p> 通過格柵的水頭損失:設(shè)柵前斷面為銳邊矩形斷面</p><p> ho=β(s/b)4/3×v2/2g×sinα=2.42×(0.02 / 0.021)4/3×0.62 / 19.6
48、15;Sin60°≈0.04m</p><p><b> 式中:</b></p><p> β —阻力系數(shù),取值2.42;</p><p> a —格柵傾角,取值60°。</p><p> 柵后槽總高度:設(shè)柵前渠道超高 h2 = 0.3m</p><p> h1=k&
49、#215;ho=3×0.04 = 0.12m</p><p> H=h+h1+h2=0.31+0.12+0.3 = 0.73</p><p><b> 式中:</b></p><p> h —柵前水深,取值0.31m。</p><p><b> 格柵總長度</b></p>
50、;<p> L=L1+L2+0.5+1+(h1 +H1)/ tga =0.26+0.13+1.5+(0.31+0.3)/tg60°= 2.2m</p><p><b> 每日柵渣量</b></p><p> 在格柵間隙為21mm的情況下,設(shè)W1=0.05m3 / 103·m3</p><p> W=(Q
51、max×W1×86000)/(Kz×1000)= (0.056×0.05×86000)/(2.4×1000)= 0.10 </p><p><b> < 0.2</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> W1—柵渣量(m3 /
52、 103·m3),當噶山間隙為16~25mm時,W1=0.05~0.10;當格柵間隙為30~50mm時,W1=0.03~0.10 ;</p><p> K2—污水流量變化總系數(shù)。</p><p> 所以,除渣采用人工清渣。</p><p><b> 5.2 調(diào)節(jié)池</b></p><p> 5.2.1
53、設(shè)計說明</p><p> 調(diào)節(jié)池是可以調(diào)節(jié)污水水質(zhì)、水量的設(shè)施。生物制藥廢水是間歇排放的污水,其水質(zhì)、水量均隨排放時間而發(fā)生變化,這對污水處理設(shè)施的正常運行會造成極大影響,甚至?xí)茐纳锾幚碓O(shè)施。為了克服上述問題,常設(shè)置調(diào)節(jié)池,以均衡水質(zhì)、水量,保持污水處理設(shè)備的正常運行。此外,處理中,對生物制藥廢水中的酸堿值也有要求,所以可以在調(diào)節(jié)池內(nèi)調(diào)試酸堿度。</p><p> 調(diào)節(jié)池一般是設(shè)
54、置在污水廠進口處,按調(diào)節(jié)池的作用分類,可分為均量池和均質(zhì)池。調(diào)節(jié)池的結(jié)構(gòu)如圖3。</p><p> 5.2.2 計算說明</p><p><b> 調(diào)節(jié)池容積</b></p><p> 設(shè)停留時間 t=8 h</p><p> V=Qmax× t = 2000×8 / 24≈666.7m3&l
55、t;/p><p><b> 調(diào)節(jié)池的尺寸</b></p><p> 設(shè)調(diào)節(jié)池的有效水深H = 3.5 m , 超高h1 = 0.5m</p><p> S=V / H=666.7/3.5 ≈191m2 , 長寬分別為L×D=18×11 m</p><p><b> 圖3 調(diào)節(jié)池</
56、b></p><p> 5.2.3 污水泵的選擇</p><p> 水泵的平均秒流量:Q=2000/86400≈0.023m3/s</p><p> 水泵考慮2臺,1用1備。</p><p><b> 計算污水泵的揚程:</b></p><p> 調(diào)節(jié)池最底水位與所需提升最高水位之
57、間的高差為:</p><p> 6.0-(-3.64-0.48)=10.12m (6.0為后續(xù)處理構(gòu)筑物水解酸化池的高度)</p><p> 出水管管線水頭損失:</p><p> 總出水管:Q=84m3/d,選用管徑為DN=200mm</p><p> 查表得:V=0.8 m/s i=0.135</p><
58、p><b> 出水管水頭損失:</b></p><p> 20×0.135=2.7m</p><p> 局部損失按沿程損失的30%:</p><p> 2.7×0.30=0.81m </p><p><b> 水泵所需的總揚程:</b></p>&l
59、t;p> H=0.81+2.7+10.12=13.63m </p><p> 所以決定采用GW型污水泵,1用1備,揚程H=15m,流量Q=100m3/h,配用功率7.5kw。</p><p><b> 5.3 水解酸化池</b></p><p> 5.3.1 設(shè)計說明</p><p> 水解酸化是種不完全
60、厭氧的過程,它停留在水解酸化階段。污水中的大分子、不溶性的有機物在水解酸化下水解為小分子、溶解性的有機物。經(jīng)水解酸化后的污水,其生化性提高,一些難降解的有機物和毒性物質(zhì)得到降解,為后續(xù)的好氧處理提供了良好的條件。它與好氧法相比,具有較高的容積負荷,剩余污泥少,可節(jié)省能源且適應(yīng)范圍較廣(既可以處理高濃度的有機廢水,又可以處理低濃度的有機廢水)等優(yōu)勢。</p><p> 5.3.2 設(shè)計計算</p>
61、<p> 根據(jù)所查的有關(guān)生物制藥廢水的文獻顯示:</p><p> 當Q=200 m3 /d時,HRT=14.67</p><p> 當Q=850 m3 /d時,HRT=16.5 h</p><p> 當Q=2000 m3 /d時,4.8h<HRT<16.5h</p><p> 所以:根據(jù)本設(shè)計的水量Q=2000 m3/d
62、,設(shè)HRT = 14.8 h</p><p><b> 酸化池容積</b></p><p> HRT = 14.8 h</p><p> V=Qmax / 24 ×HRT = 2000×14.8 / 24 ≈1233m3</p><p><b> 酸化池的尺寸</b>&l
63、t;/p><p> 設(shè)有效水深 H= 5.5m ,超高h = 0.5m</p><p> S=V / H = 1233 / 5.5 ≈ 224.2 m2</p><p> 長×寬分別為16×14m</p><p><b> 排泥量</b></p><p> 按污泥產(chǎn)率為0
64、.05 kg/(kg·d)計算</p><p> W =Q(Xo-Xe)×0.05</p><p> =2000×(989-156)×10-3 ×0.05</p><p><b> =83kg/d</b></p><p> Q =W/(1-P)</p>
65、<p> =83/(1-99%)</p><p><b> =8.3m3/d</b></p><p> 式中:Q —水量,m3/d;</p><p> Xo,Xe —進出口BOD5 值,mg/L;</p><p> P —污泥含水率,%。</p><p><b>
66、 5.4 接觸氧化池</b></p><p> 5.4.1 設(shè)計說明</p><p> 生物接觸氧化法[19]就是在曝氣池中填充填料,經(jīng)曝氣后的廢水流經(jīng)填料并與填料上的生物膜接觸,在好氧微生物的吸附、分解作用下,廢水得以凈化。生物接觸氧化法對沖擊負荷有較大的適應(yīng)能力,污泥生成量少,不發(fā)生污泥膨脹,操作簡單可靠,出水水質(zhì)有保障。</p><p>
67、5.4.2 設(shè)計計算</p><p> 根據(jù)所查相關(guān)文獻顯示:當Q=160m3 /d時,Lv = 0.5 kg / (m3·d)</p><p> 當Q=200m3 /d時,Lv = 0.8 kg / (m3·d)</p><p> 當Q=200m3 /d時,Lv = 0.67kg / (m3·d)</p><
68、p> 所以:Lv = 0.5~0.87kg / (m3·d)</p><p> 生物接觸氧化池的有效容積</p><p> 設(shè)Lv= 0.8kgBOD5 / m3·d</p><p> V=Qmax·(So-Se)/ Lv = 2000×(710-70)×103 / 0.8 = 1600m3</p
69、><p><b> 式中:</b></p><p> So—進水BOD5質(zhì)量濃度,mg / L;</p><p> Se—出水BOD5質(zhì)量濃度,mg /L;</p><p> Lv—BOD5容積負荷,g / (m3·d)。</p><p><b> 濾池總面積</b
70、></p><p><b> 設(shè)h= 5.5 m</b></p><p> A=V / h= 1600 / 5.5 ≈ 291 m2</p><p><b> 池座數(shù)及單池面積</b></p><p> f=A / n = 291 / 3×4 = 24.25m2<25m2&l
71、t;/p><p><b> 式中:</b></p><p> f —濾池面積,m2;</p><p> n —濾池數(shù) ×濾池格數(shù)。</p><p><b> 校核接觸時間</b></p><p> t = V / Qmax = 1600 / (2000 / 2
72、4)=19.2 h>1.5 h</p><p> 總高度:填料分三層,采用蜂窩填料</p><p> h = H + h1 + h2 +(m-1)·h3 + h4</p><p> = 3.0 +0.50 + 0.40 +(3-1)×0.3 +1.5 = 6.00 m</p><p><b> 式中:&l
73、t;/b></p><p> H —濾池總高度,m;</p><p> h1 —超高,m(一般0.5~0.6);</p><p> h2 —填料上水浸沒深度,m(一般0.4~0.5);</p><p> h3 —填料層間隙高,m(一般0.2~0.3);</p><p> h4 —配水區(qū)高度,m(不進入檢
74、修時:h4 = 0.5m;進入檢修時:h4 = 1.5m);</p><p> m —填料層數(shù),層。</p><p><b> 空氣量</b></p><p> Do = 15~20</p><p> D = Do·Qmax</p><p> =15 × 2000 =
75、 30000 m3 / d</p><p><b> 式中:</b></p><p> Do —1m3污水需氧量(15~20),m3 /m3。</p><p><b> 污泥量</b></p><p> 按污泥產(chǎn)率為0.35~0.40kg/(kg·d)去除計算,取值為0.35 kg
76、/(kg·d)</p><p> W =YQ(So-Se)+(Xo-Xn-Xe)Q</p><p> =0.64×2000×640×0.35+(338-270-0.6×338)×2000×10-3</p><p> =180.4kg/d</p><p> Q(污泥量
77、) =W/(1-P)</p><p> =180.4/(1-99%)</p><p> =18.04m3/d</p><p> 式中:Y —BOD5 在接觸氧化池中的去除率;</p><p> Q —污水水量,m3/d;</p><p> So,Se —進出水BOD5值,mg/L;</p>&l
78、t;p> Xo,Xn,Xe —進出水SS值,mg/L;</p><p> P —污泥含水率,%。</p><p><b> 5.5 機械反應(yīng)池</b></p><p> 5.5.1 設(shè)計說明</p><p> 機械反應(yīng)池是混凝沉淀池的一種,進行混凝沉淀的污水在經(jīng)過投藥、混合、反應(yīng)后生成的絮體還要經(jīng)過二沉池
79、,使生成的絮體沉淀、分離,達到凈化的最終目的。反應(yīng)池可有效的去除污水的濁度,也可去除污水中呈現(xiàn)的膠體狀態(tài)高分子物質(zhì)和其他一些微細顆粒物。因此,反應(yīng)池在污水處理中較常使用。</p><p> 機械反應(yīng)池較之于其他反應(yīng)池相比,具有反應(yīng)效果好,水頭損失小,適應(yīng)水質(zhì)、水量變化能力強等優(yōu)點。它適用于各種規(guī)模的處理廠,并適應(yīng)水量變化較大的水廠。機械反應(yīng)池的構(gòu)造如圖4。</p><p><b&g
80、t; 圖4 機械反應(yīng)池</b></p><p> 5.5.2 設(shè)計計算</p><p><b> 反應(yīng)池容積</b></p><p> 設(shè)反應(yīng)時間T = 18 min (T = 15~20min) 池數(shù)n = 2個</p><p> V = Qmax·T / (60 n)</p&g
81、t;<p> = 83.3 ×18 / (60 ×2)</p><p><b> = 12.5 m3</b></p><p><b> 反應(yīng)池尺寸</b></p><p><b> 分3個槽</b></p><p> 單槽 V = 1
82、2.5 / 3 = 4.2 m3</p><p> L ×B × H = 1 ×1 ×4.2 m</p><p><b> 污泥量</b></p><p> 聚丙烯酰胺(PAM):加藥量6mg/L</p><p> 聚合氯化鋁(PAC):加藥量8mg/L</p>
83、<p> CaO:加藥量160mg/L</p><p> Q (污泥)=(M·Q + C·Q)/(1-P)</p><p> =[(6+8+160)×2000 / 1000 +(200-120)×2000 / 1000] / (1-99%)</p><p> = (0.348 +0.160)/ 0.01&
84、lt;/p><p> = 50.8 m3/d</p><p><b> 式中:</b></p><p> M —加藥量,mg/d;</p><p> Q —水量,m3/d;</p><p> C —進出口SS值的差值,mg/L;</p><p> P —污泥含水率,
85、%。</p><p> 5.6 平流式二沉池</p><p> 5.6.1 設(shè)計說明</p><p> 平流式二沉池工作時,污水進入進水槽,經(jīng)擋板流入沉淀區(qū),在沉淀區(qū)內(nèi)進行泥水分離。生物制藥廢水經(jīng)生物膜處理后,污水中含有從填料上脫落的生物膜,二沉池可有效分離生物膜,使出水SS含量達標。</p><p> 平流式二沉池中可采用機械排泥,
86、較為常用的是行車式刮泥機和鏈帶式刮泥機。行車式刮泥機沿池壁的軌道移動,不工作時可將刮泥機提出水外,免受腐蝕。而鏈帶式刮泥機因在水下,所以較易腐蝕且難維修。平流式二沉池的構(gòu)造如下圖5。</p><p><b> 圖5 平流式二沉池</b></p><p> 5.6.2 設(shè)計計算</p><p><b> 沉淀區(qū)表面積</b&
87、gt;</p><p> 設(shè)q = 1.0~2.0 m3/(m2·h)</p><p> A =Qmax / q = 2000 / 24×1.0 = 83.3 m2</p><p><b> 式中:</b></p><p> q —表面負荷,m3 /(m2·h) 。</p>
88、;<p><b> 沉淀區(qū)有效水深</b></p><p> 設(shè)t = 1.5 ~2.5 h</p><p> h2 = q·t = 1.0 × 2 = 2.0 m</p><p><b> 式中:</b></p><p><b> t—沉淀時間
89、,h。</b></p><p><b> 沉淀區(qū)有效容積</b></p><p> V = A·h2 = 83.3 × 2 = 166.6 m3</p><p><b> 尺子總長度</b></p><p> 設(shè)v = 2.7 mm / s</p>
90、<p> L = 3.6 v·t = 3.6 ×2.7 ×2 ≈ 20 m</p><p><b> 式中:</b></p><p> v —水平流速,mm / s(不大于5mm / s)。</p><p><b> 池子總寬度</b></p><p&
91、gt; B = A / L = 83.3 / 20 ≈4.2 m</p><p> 核算:設(shè)b = 4.5 m</p><p> L / b = 20 / 4.5 ≈4.4 > 4</p><p> L / h2 = 20 / 2 = 10 > 8</p><p><b> 沉淀池的數(shù)量</b></p&g
92、t;<p> n = B / b = 4.2 / 4.5 ≈ 1個</p><p><b> 沉淀區(qū)的容積</b></p><p> Vw =T× Qmax·24·(Co-C1)×100 / [1000·r×(100-Po)]</p><p> = 4×
93、83.3× 24× (120-50)×100 / [1000×1000×(100-97)] </p><p><b> ≈18.7m3</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> Co —進水懸浮物質(zhì)量濃度,kg / m3;</p>
94、<p> C1 —出水懸浮物質(zhì)量濃度,kg / m3;</p><p> T —污泥單位體積質(zhì)量,kg / m3;</p><p> Po —污泥中水的質(zhì)量分數(shù),%。</p><p> 二沉池(生物膜法后) 96% ~98%</p><p><b> 污泥斗容積</b></p>&l
95、t;p> V1 = 1 / 3 × h4′′[f1 + f2 +(f1·f2) 1/2]</p><p> h4′′=[(4.5-0.5)/ 2]× tg 60°= 3.46 m</p><p> V1 = 1 / 3 ×3.46 × [4.52 +0.52 + (0.52 + 4.52)1/2]</p>
96、<p><b> = 26 m3</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> h4 ′′—泥斗高度,m;</p><p> f1 — 斗上口面積,m2;</p><p> f2 — 斗下口面積,m2。</p><p> 污泥斗以
97、上梯形部分污泥容積</p><p> V2 = h4′· b(L1 + L2)/ 2</p><p> h4′= (20 +0.3-4.5) ×0.06 = 0.9 m</p><p> L1 = 20 +0.3 +0.5 = 20.8 m</p><p> L2 = 4.5 m</p><p&
98、gt; V2 = [(20.8 +4.5) / 2] ×0.9 ×4.5</p><p><b> ≈52 m3</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> h4′ —梯形高度,m;</p><p> L1 —梯形上底長,m;</p>
99、<p> L2 —梯形下底長,m。</p><p> 污泥斗和梯形部分污泥容積</p><p> V1 +V2 = 26 + 52 = 78 m3 > 18.7 m3</p><p><b> 池子總高度</b></p><p> H = h1 + h2 + h3 + h4′+ h4′′</
100、p><p> = 0.3 + 2.0 + 0.5 + 0.9 + 3.46 = 7.16 m</p><p><b> 式中:</b></p><p> h1 —保護高,m(0.3);</p><p> h2 —沉淀區(qū)有效水深,m;</p><p> h3 —緩沖層高度,m(0.3~0.5)
101、。</p><p><b> 污泥量</b></p><p> Q(污泥量)= 100Co n Q / 103 (100-P)r</p><p> = 100×120 ×0.65×2000/[103×(100-97) ×1000]</p><p><b>
102、 ≈5.2m3 /d</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> Q —污水流量,m3/d;</p><p> n —去除率,%;</p><p> Co —進水懸浮物質(zhì)量濃度,mg/L;</p><p> P —污泥含水率,%;</p&g
103、t;<p> r —沉淀污泥的密度,kg/m3(按1000kg/m3計算)。</p><p> 5.7 重力式濃縮池</p><p> 5.7.1 設(shè)計說明</p><p> 投藥后的污泥和從水解酸化排出的污泥從中心管進入污泥濃縮池,經(jīng)濃縮后,上清液回流入調(diào)節(jié)池,而底部經(jīng)濃縮后的污泥由泵提升至污泥干化池內(nèi)[20]。</p>&l
104、t;p> 污泥濃縮池常采用重力式濃縮池,其優(yōu)點是貯存污泥能力較強,操作要求不高,運行費用低且能耗小。但污泥易發(fā)酵產(chǎn)生臭氣,所以,在地方的選擇上要注意。濃縮池的構(gòu)造如圖6。</p><p><b> 圖6 污泥濃縮池</b></p><p> 5.7.2 設(shè)計計算</p><p><b> 總的污泥量</b>&
105、lt;/p><p> 酸化池與接觸氧化池中的污泥總量:Q1 = 8.3+18.04=26.34 m3 /d ,含水率為99%</p><p> 反應(yīng)池中的污泥總量:Q2 = 50.8 m3/d ,含水率為99%</p><p> 二沉池中的污泥總量:Q3 = 5.2 m3/d ,含水率為97%</p><p><b> 濃縮池
106、的面積</b></p><p> W1 = Q1 ×1000 ×(1-99%)= 263.4 kg / d</p><p> W2 = Q2 ×1000 ×(1-99%)= 508kg / d</p><p> W3 = Q3 ×1000 ×(1-97%)= 156kg / d</p
107、><p> 污泥固體濃度C = </p><p> = (263.4 +508 +156)/ (26.34+50.8 +5.2)</p><p> ≈927.4 / 82.34 ≈11.3 kg / m3</p><p><b> 濃縮池總面積</b></p><p> A = QC / M
108、</p><p> = 82.34×11.3 / 28 </p><p><b> ≈33 m2</b></p><p><b> 式中:</b></p><p> Q——污泥的總量,m3/d;</p><p> C——污泥固體的濃度,kg/m3;<
109、/p><p> M——濃縮污泥固體負荷,取23 kg/(m2·d)。</p><p><b> 濃縮池直徑</b></p><p> D = [(4 ×A) / π]1/2 </p><p> = [(4×33)/ 3.14 ]1/2</p><p><b&
110、gt; ≈6.5 m</b></p><p> 濃縮池工作部分高度 </p><p> h1 = TQ / (24×A)</p><p> = (18 ×64.3)/ (24 ×33)</p><p><b> ≈ 1.46 m</b></p><p
111、> 式中:T—設(shè)計濃縮時間,h。</p><p><b> 污泥池總高度</b></p><p> H = h1 + h2 + h3</p><p> = 1.46 + 0.5 +2.54</p><p><b> = 4.5 m </b></p><p>
112、 式中:h2 —超高,m;</p><p> h3 —緩沖層高度,m。</p><p> 6.主要構(gòu)筑物和設(shè)備</p><p><b> 主要構(gòu)筑物</b></p><p> 根據(jù)工藝要求并計算,其結(jié)果統(tǒng)計見表1。</p><p><b> 表1 主要構(gòu)筑物</b>
113、</p><p><b> 主要設(shè)備</b></p><p> 根據(jù)工藝要求并計算,其結(jié)果統(tǒng)計見表2。</p><p><b> 表2 主要設(shè)備</b></p><p> 7.污水管道尺寸的確定</p><p> 根據(jù)《給水排水設(shè)計手冊》(第二版,第1冊),確定連接
114、各構(gòu)筑物的管徑大小,詳見表3。</p><p><b> 表3 污水管徑大小</b></p><p><b> 8.高程計算</b></p><p> 8.1 水頭損失計算</p><p> 查閱《給水排水設(shè)計手冊》,確定各構(gòu)筑物和管道的水頭損失,詳情見表4。</p><
115、p> 表4 水頭損失計算表</p><p><b> 8.2 高程確定</b></p><p> 按照各水頭損失和污泥提升的要求,推出其他構(gòu)筑物水面標高。經(jīng)計算,各污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計水面標高可見表5,再根據(jù)各構(gòu)筑物的尺寸確定池底標高。</p><p> 表5 各構(gòu)筑物的設(shè)計水面標高及池底標高</p><p&g
116、t;<b> 9.經(jīng)濟評價</b></p><p> 9.1.1 土建造價</p><p> 根據(jù)《給水排水設(shè)計手冊》的預(yù)算及市場咨詢,各主要構(gòu)筑物價格見表6。</p><p><b> 表6 土建預(yù)算表</b></p><p> 9.1.2 設(shè)備造價</p><p&g
117、t; 根據(jù)制造廠商提供的資料,確定各主要設(shè)備的價格見表7。</p><p><b> 表7 設(shè)備預(yù)算表</b></p><p> 9.1.3 工程總造價</p><p> 根據(jù)表6、7的計算結(jié)果,工程總費用匯總在表8。</p><p><b> 表8 工程總費用</b></p>
118、<p> 工程總投資:土建投資+設(shè)備投資+其它費用=127.6645(萬元)</p><p> 污水處理廠每m3污水投資:總投資/日污水量=1276645/2000=638.33(元/m3污水)</p><p> 9.2 運行費用估算</p><p><b> 人員編制</b></p><p>
119、污水處理廠穩(wěn)定運行后,設(shè)勞動人員為10人,按100元/人·天 計算</p><p> 人工費=(10×100)/2000=0.50元/ m3污水</p><p><b> 能耗(電費)</b></p><p> 根據(jù)表7的設(shè)備參數(shù)及設(shè)計計算中選型要求可估算出此工程的總功率:</p><p>
120、W = 75.01kw,即每天耗電量為1800.1 kw/d,按工業(yè)用電1.8元/(kw·h):</p><p> 1800.1×1.8=3240.2 元/天,能耗為3240.2/2000=1.62元/ m3污水</p><p><b> 運行成本</b></p><p> 0.50元/ m3污水+1.62元/ m3污
121、水=2.12元/ m3污水</p><p><b> 10.結(jié)論</b></p><p> 由以上分析得出采用水解酸化—接觸氧化工藝處理生物制藥污水是可行的。通過對整個工程的預(yù)算,建造污水處理廠總費用為127.6645萬元,即每m3污水造價為638.33元,每m3水運行成本為2.12元。</p><p><b> 參考文獻<
122、;/b></p><p> [1] 余龍江,張長銀.生物制藥工廠工藝設(shè)計[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2008:1.</p><p> [2] 彭英利,馬承愚.高濃度難降解有機物廢水的治理與控制[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社. 2006:113.</p><p> [3] 杜方東,羅愛靜.我國生物制藥現(xiàn)狀與對策[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學(xué)雜志,2002,12(19
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129、b> 致 謝</b></p><p> 為期半個學(xué)期的畢業(yè)論文已接近尾聲,四年的大學(xué)生活也要畫上句號?;仡檶懻撐牡慕?jīng)歷,從查找資料,寫稿和反復(fù)修改,期間有痛苦、彷徨和喜悅。但隨著論文的最終成稿,我感覺學(xué)到了很多書本上學(xué)不到的東西。在知識面上,不在僅僅停留在書本知識上,通過自己動手查找資料,使我對污水處理這一塊知識有了深刻的了解。再加上老師平時對自己的教導(dǎo),更加深了相關(guān)的知識點。在寫論文期間
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