毕业设计(论文)-某制药厂废水处理工程设计Word格式.docx
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摘要
本论文的研究对象为江西某制药厂的生产废水,该制药厂以抗生素原料药为主,产生的污染源主要为庆大霉素及小诺霉素等抗生素废水。
废水排放量为3200m3/d,CODcr浓度1500mg/L,BOD5浓度800mg/L,SS浓度600mg/L。
针对该企业废水的特点,设计采用“预处理(格栅)一水解酸化一SBR工艺”,格栅作为废水的预处理工艺,再经过水解酸化和SBR法作为处理制药废水的主体工艺,消毒池对废水进行最后处理,出水COD浓度小于200mg/L,BOD浓度小于100mg/L,SS浓度小于100mg/L。
结果表明,采用该组合工艺,不仅设备运行非常稳定,而且对制药废水的处理也非常有效,完全满足《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)二级排放的要求。
该废水处理工程建成后,可以解决该制药厂高浓度废水无处可排的困境,提高其经济收益,同时也可以为同类制药废水的处理提供一个有效且可行的参考,丰富制药废水处理方面的相关研究和工程设计。
关键词:
制药废水;
抗生素;
酸化水解;
SBR
ABSTRACT
TheresearchobjectofthispaperistheproductionwastewaterfromapharmaceuticalfactoryinJiangxiProvince.Themaincauseistheantibioticalwastewatersuchasgentamicin,smallnovartisdrug.Wastewateremissionsto3200m3/d,CODcrconcentrationof800~1500mg/L,BOD5concentrationof500~800mg/L,SSconcentrationof400~600mg/L.Accordingtothecharacteristicsofwastewaterfromtheenterprise,thisdesignuseshydrolyticacidificationasthepretreatmentprocessofwastewatertreatment,SBRmethodasthemaintechnologyofthewastewatertreatmentproject.Intheprocessofdebuggingandoperationofwastewatertreatmentstationandcontinuousmonitoring,samplingandanalysisoftherunningstatusofeachprocessingstructures,effluentCODconcentrationlessthan200mg/L,BODconcentrationoflessthan100mg/L,SSconcentrationoflessthan100mg/L.Theanalysisresultsshowthattheprocessisstable,andfullymeetthepharmaceuticalindustrialwaterpollutantdischargestandards(GB21904-2008)secondaryemissionrequirementsAfterthecompletionofthewastewatertreatmentengineeringnotonlycanpromotetheenterprise'
senvironmentalbenefitsandeconomicbenefits,butalsocanprovidesimilarpharmaceuticalwastewatertreatmentwitheffectiveandfeasiblereference,abundantpharmaceuticalwastewatertreatmentintermsofrelatedstudyandengineeringdesign.
Keywords:
Pharmaceuticalwastewater;
antibiotics;
hydrolysis;
intermittentaeration.
目录
第1章绪论 1
1.1制药废水处理概述 1
1.1.1制药废水现状 1
1.1.2制药废水污染处理现状 1
1.2制药废水处理工艺 2
1.2.1微电解一厌氧水解酸化一SBR工艺 2
1.2.2预处理(格栅)一水解酸化一SBR工艺 3
1.2.3水解酸化-UASB-SBR工艺 3
1.2.4水解酸化一UASB一生物接触氧化工艺 3
1.2.5水解酸化一UASB+AF一CASS工艺 3
1.2.6预处理/UBF/接触氧化/BAF处理工艺 3
1.2.7CASS工艺 4
1.2.8兼氧一深曝一两级A/O工艺 4
1.3设计的主要内容及意义 4
1.3.1主要设计内容 4
1.3.2研究意义 4
第2章工程概述 6
2.1工程简介 6
2.2设计水质水量 6
2.3排放标准及去除率 6
2.4设计的原则 7
2.5设计依据 7
第3章废水处理工艺选择 9
3.1废水处理工艺方案分析 9
3.2方案比较与选择 9
3.2.1工艺介绍 9
3.2.2工艺选择 12
3.3SBR工艺说明 12
3.3.1SBR处理工艺基本流程 12
3.3.2SBR工艺优点 13
第4章设计计算 14
4.1废水处理系统 14
4.1.1格栅 14
4.1.2调节池 18
4.1.3污水提升泵房 19
4.1.4水解酸化池 19
4.1.4SBR反应池 20
4.1.5消毒池设计计算 26
4.2鼓风机房设计 27
4.3污泥处理系统计算 27
4.3.1污泥浓缩池设计说明 27
4.3.2产泥量 27
4.3.3集泥井 28
4.3.4污泥浓缩池尺寸的确定 28
4.3.5污泥泵及泵房 28
4.3.6污泥脱水间 28
第5章投资估算及污水处理厂图型布置 29
5.1设备部分 29
5.2土建部分 29
5.3工程总费用 30
5.4运行成本分析 30
5.5废水处理站总平面布置 31
5.5.1布置原则 31
5.5.2废水处理站平面布置图 31
5.6废水处理站高程布置 31
5.6.1布置原则 31
5.6.2高程布置 32
5.7主要构筑物详解 32
第6章建议与结论 33
6.1污泥处置建议 33
6.2结论 33
参考文献 34
致谢 35
毕业设计(论文)
第1章绪论
1.1制药废水处理概述
1.1.1制药废水现状
制药的工业可以分为化学和生物制药。
化学制药,就是用化学试剂的作用使制药废水中的污染物转化成为无毒无害的物质。
而生物制药,就是通过微生物呼吸繁衍等生命活动。
使废水中的有机物转化成抗生素的药品[1]。
制药废水按照药品种类不同,可以分为以下4类:
(1)生物制药废水
该废水的主要污染物是菌丝体、菌丝体生长的的代谢产物、没有被利用的营养物质和有机溶剂等。
有资料显示,当高浓度废水的COD超过12500mg/L时,微生物的发酵过程完全被抑制,而且废水的COD还可达到更高值,因此,不适合用好氧活性污泥法进行处理。
(2)化学合成制药废水
由于化学方法制成的药剂程序非常复杂,制药需要的材料很多,所以利用率不高。
化学方法制药的产物多种多样,其中含有金属或者乙醇等大量有毒有害的物质,这种废水水量和水质的浮动很大,含有难以生物降解的物质。
(3)中成药生产废水
中成药的生产废水主要包括中药煎好后产生的一些物质,中药废水中的COD含量很高,水质显示不稳定的特点,而且含有乙醇等物质,这种环境不适合微生物的生长。
(4)各类制剂生产中产生的洗涤水、冲洗水
各类制剂生产后的冲洗和洗涤水等废水污染的程度相对来说比较少,主要是来自于地面冲洗水和洗涤药品产生的废水等。
1.1.2制药废水污染处理现状
随着科技和技术的发达,人们对医疗和医药方面要求日益增长,医疗行业也日益发达,但是由于制药产生的废水也成为了一个不容忽视的问题,由于药品产生的废水一般都是有毒有害的,如果这种废水不经过任何有效的处理就排放到水体中,将会对人体和环境产生很严重的影响。
制药废水是很难处理的高浓度有机废水,由于制药原理和工艺选择不同,导致废水的组成区别很大[2]。
(1)由于工艺选择和制药原理不同,所以废水组成成分不同且十分复杂,废水中的有机物含量非常高,COD和BOD的比值比较大,而且波动幅度不容易确定;
(2)废水大多有毒有害,色度大,悬浮物的浓度相对比较高;
(3)水量和水质都很大,由于制药废水的这些特点,要选用一种适合与制药废水处理方式的工艺。
制药行业已经被国家列为十二个重点环保规划纲要中。
据调查显示,我国由于制药排放的废水量很大,而且,大多都有毒有害,而且不易处理,所以制药废水就成为了重点治理的对象。
由于环境污染对人体的健康有害,所以制药行业更加迅速发展,治理制药废水的费用也是一笔巨大的开销,但是,从治理的效果上看,我国采取的措施没有起到很好的效果,由于制药产生的污染物排放仍然是不可忽视的污染源,不同地域的设备仪器不同,有的地区设备精良,经费充裕,治理的结果已经可以达到二级的处理标准,但是有的地方,设备极其落后,经费短缺,处理的效果很差,甚至造成二级污染。
对于制药行业的标准,是美国最先提出的,2008年,我国也针对我国提出了相应的标准,而且比美国的标准更为严格[2]。
这就表明我国对环境治理方面下定了决心,在2010年之前,所有制药行业都要按照最近的标准进行废水的排放,这就表明新建的制药厂要更加注意环保方面的问题,原有的企业要对不达标的部分进行调整,并在规定时间内完成[3]。
目前,我国在制药这个行业仍存在着很多的问题,例如:
排放的污水不达标等,在发展清洁能源的同时,我国在制药行业环保问题的首要任务就是强化废水的末端处理技术,促使制药行业环保问题得到极大的改善,所有非谁都可以满足达标排放。
1.2制药废水处理工艺
由于制药废水的成分复杂、化学需氧量浓度高并且难以降解,采用单独的好氧或厌氧工艺处理往往很难满足《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)的二级标准的要求,而厌氧+好氧等组合工艺在改善废水的耐冲击性、可生化性、处理效果、投资成本等方面,表现出了明显强于单一处理方法的性能,因此在工程实践中得到了广泛应用,现绝大多数的的制药厂均采用厌氧+好氧的组合工艺来处理废水。
1.2.1微电解一厌氧水解酸化一SBR工艺
宋涛和于海勇[4]采用该工艺处理制药废水。
原水pH值为7,CODCr为4100mg/L,BOD5/CODCr为0.17。
30V电压电解60min后,CODCr去除率39%~50%,BOD5/CODCr变为0.51,在经过后面的厌氧水解酸化和SBR处理,CODCr去除率达80%~86%。
1.2.2预处理(格栅)一水解酸化一SBR工艺
白利云[5]等采用该工艺时,原水的pH,BOD5,CODCr,SS分别为1~13,1200~6800,5000~12000,100~500,经处理后出水的各项指标分别为6~9,60,300,60。
温志刚[6]采用水解酸化-SBR工艺方法处理抗生素制药废水,当CODCr:
4500~5900mg/L时,废水出来时其值降到200mg/L以下。
1.2.3水解酸化-UASB-SBR工艺
吕开红和姚雷[7]用水解酸化—UASB—SBR工艺处理醇类和维生素混合制药废水,这样的废水浓度高而且毒性大,进水的CODCr浓度3000~19600mg/L。
当UASB的容积负荷为4.8kgCODCr/(m3·
d)时,CODCr的去除率大于85%。
在MLSS为3000~5000mg/L,气水比45:
1的情况下,SBR的出水达到《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)二级标准,pH,BOD5,CODCr,SS分别为6~9,≤100,≤150,≤100。
1.2.4水解酸化一UASB一生物接触氧化工艺
李吉玉和魏东[8]等采用该方法处理水量为900m3/d,BOD5≤6000mg/L、COD≤12000mg/L、SS≤400mg/L,pH在4~10的制药废水。
要求处理水质达到《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)的二级标准:
BOD5≤10mg/L,COD≤200mg/L,SS≤100mg/L。
运行效果不错,2009年10月份的出水COD值为95mg/L。
并且该工艺中有独特之处:
厌氧池出现故障的时候或者中间池出水COD的浓度较低时,废水能够直接进入生物接触氧化池。
1.2.5水解酸化一UASB+AF一CASS工艺
李向军[9]采用该方法处理废水量为2000m3/d的废水,进水BOD5=6000mg/L、COD=12000mg/L、SS=2000mg/L,pH在6~8,要求出水:
BOD5≤150mg/L、COD≤300mg/L、SS≤200mg/L,pH在6~9。
1.2.6预处理/UBF/接触氧化/BAF处理工艺
陆小明[10]针对抗生素类制药废水,这样的废水成分复杂、有机物浓度高,含盐量也高。
先采用蒸发物化进行预处理,再采用UBF/接触氧化/BAF工艺处理。
实践表明,蒸发物化处理可以降低盐和有机物的含量,便于后面的生化处理;
系统调试3个月后,在进水COD为7508~15042mg/L的情况下,慢慢增加UBF、接触氧化塔、BAF的容积负荷,对COD的平均去除效率分别达到了88.82%,50.10%和40.92%,出水COD<200mg/L,达到了《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)二级标准。
1.2.7CASS工艺
任永强和李建军[11]采用以CASS为主体工艺来处理间歇排放,水质波动大的制药废水。
实践表明,该工艺设计合理、运行可靠、维护简便、抗冲击负荷能力强、投资少等优点。
1.2.8兼氧一深曝一两级A/O工艺
高玉昌和谭国锋[12]采用兼氧一深曝一两级A/O组合工艺,先将高浓度废水预先处理,降低处理系统负荷。
实践表明,工程运行稳定,出水达到《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)一级标准。
1.3设计的主要内容及意义
1.3.1主要设计内容
本制药厂以抗生素生产为主业,位于江西省南昌市三经路,属城市中心地段,是一家设施齐全的制药企业,该厂需要配套建设处理量为3200t/d的污水处理站。
调查发现,该厂所排制药废水的水质复杂,COD,BOD浓度都较高,废水为间歇排放,水量变化较大,并且还含有一些难降解的物质(药品、洗涤剂等),导致废水处理难度增大。
根据经验,此种废水处理费用较高,因此,选择出能够有效处理此类废水、运行费用低廉并且运行稳定的工艺,是该厂函待解决的问题。
本论文的主要设计内容如下:
(1)分析江西制药厂废水水质、水量情况,结合企业现有条件,选择出最适合该公司的废水处理工艺;
(2)在选择最佳主体处理工艺的基础上,进行其它处理构筑物的设计以及设备的选型;
(3)分析该工艺的环境效益和经济效益。
1.3.2研究意义
制药废水水质复杂,污染物浓度高,有毒物质多,COD含量高,生物降解性差,废水色度和盐度大的特点[13-14]。
其中,选择适宜的处理工艺方案,既能保证稳定的处理效果,又能最大化的降低投资运行成本,是本论文主要的设计意义。
结合一定的标准和原则,结合该公司的废水水质特征,综合考虑各类因素,选择最佳的工艺方案。
设计出兼顾处理效果与经济利益、便于操作管理的制药废水处理工艺。
36
第2章工程概述
2.1工程简介
该制药厂系江西制药厂有限公司新建厂区,位于江西省南昌市三经路,属城市中心地段。
制药产品的主要原材料是抗生素,据调查该药厂的日排放量为3200m3/d,CODcr的浓度1500mg/L,CODcr排放总量4.8t/d,BOD5浓度800mg/L,SS浓度600mg/L。
根据勘察表明,这个地区的海拔高度大约是46米,年平均气温味儿18摄氏度,最热月月平均气温为35摄氏度,最冷月月平均气温为1.8摄氏度,年平均降雨量为1601.4mm。
日最大降雨量为278.0mm,最大积雪深度21cm。
年盛行主导风向为北风。
全年日照率为43%,冬季日照率为34%。
药厂及当地有关部门对环境保护十分重视,均对此做了大量的工作,对厂区水质水量进行了必要的监测,积极寻找合作单位并为此做了大量的调研工作,处理其废水的困难之处主要是以下几个方面。
(1)该废水中COD、BOD、SS等指标非常高,其中所含有的大量的菌丝体等固体悬浮物约占原废水COD总量的1/2左右,制药废水中的COD比一般的COD更难处理,如果采用单一的好氧或者厌氧工艺基本达不到排放的标准,而采用加药气浮或过滤作预处理,势必带来投药量大及污泥处理困难等一系列问题。
(2)废水中残留的的抗生素药效和硫酸根离子等会严重影响微生物的生命代谢活动。
(3)废水处理工程建设用地紧张。
2.2设计水质水量
该制药厂的废水主要的来源是大霉素和小诺霉素的产生处理所排放的废水,这类废水的特点是浓度比较高,而且废水中一般都含有悬浮物,比较难以去除。
设计参数如下:
设计水量:
3200m3/d
CODcr:
1500mg/LBOD5:
800mg/L
SS:
600mg/LpH:
6~8
2.3排放标准及去除率
江西制药厂主要是生产抗生素的企业,经过处理后的废水排入城市的下水道里,按规定执行《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008)二级标准。
其主要水质标准如下:
COD:
≤200mg/L;
BOD:
≤100mg/L;
pH:
6~9;
SS:
≤100mg/L
各项指标的去除率如下
COD的去除率为:
BOD的去除率为:
SS的去除率为:
2.4设计的原则
(1)本设计严格按照国家规定的各项标准进行设计,经过处理后的废水必须保证各项出水水质指标都达到规定的排放标准;
(2)在选择处理工艺和主要设备时,结合本工程的具体情况和特点,在不超过预算的情况下,尽可能选用新方法、新技术,以实用,经济,可靠为主;
(3)操作简单、运行可靠、维护方便,尽可能的进行自动化操作,降低工人工作强度;
(4)尽量在处理效果不受到影响的基础上,少建或者不建构筑物和设备,以便于减少投资和占地面积;
(5)废水的处理系统应该对水质和水量都有良好的适应能力;
(6)总体布局与优化合理,处理设施布置紧凑;
合理控制噪声、气味,妥善处理固体废弃物,避免二次污染。
2.5设计依据
(1)《中华人民共和国环境保护法》2015年1月;
(2)《中华人名共和国水污染防治法》2008年6月;
(3)《建设项目环境保护管理条例》1998年11月;
(4)《制药工业水污染物排放标准》(GB21904-2008);
(5)《室外排水设计规范》(GB50014-2006);
(6)《三废处理技术工程手册》化工出版社2000年第一版;
(7)《污水综合排放标准》(GB8978-2015);
(8)《给水排水工程构筑物结构设计规范》(GB50069-2002);
(9)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-1993);
(10)《给水排水构筑物施工及验收规范》(GBJ141-1990);
(11)《建设工程监理规范》(GB50319-2000);
(12)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);
(13)《工业与民用供配电系统设计规范》(GB50052-1995);
(14)《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011);
(15)《混凝土结构设计规范》(GB50110-2015);
(16)《建筑电气设计技术规范》(JBJ/T16-2008);
(17)《工业企业设计卫生标准》(GBZ1-2010);
(18)《建筑结构设计统一标准》(BG50068-2001);
(19)《水处理设备制造技术条件》(JB-T2932-1999);
(20)同类废水处理工程的设计、施工及运行资料。
第3章废水处理工艺选择
3.1废水处理工艺方案分析
从本制药厂的废水生产指标上看,BOD/COD比值比较低,可生化性较低,需要采用物化法提高其可生化性,再进行生化法处理。
首先用物化法先降低水中的SS及COD,再进入水解酸化池降低部分COD、色度,同时使废水的可生化性改善提高,然后进入主要的生化处理工序。
但是该废水污染物浓度较高,单一的厌氧或者好氧工艺处理不能达到处理要求,因此选择以生化处理为主,物化处理为辅的组合工艺,生化处理采用厌氧+好氧相结合的组合工艺,该废水在进入废水处理站之前
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