某某某中藥廠廢水治理工程初步分析設(shè)計與研究

1、1.概述1.1設(shè)計任務(wù)工程設(shè)計是工學(xué)學(xué)士必備的一項(xiàng)技能，通過該畢業(yè)設(shè)計，可以系統(tǒng)的培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)具體條件，因地制宜的選擇工藝、設(shè)計計算、繪圖最后書寫設(shè)計說明書的能力，使學(xué)生具備設(shè)計工程師的基本素質(zhì)和基本技能。該工程設(shè)計題目為：某中藥廠廢水治理工程初步設(shè)計，其內(nèi)容包括：1. 根據(jù)原始資料、水質(zhì)水量，確定處理工藝流程；2. 對工藝中各構(gòu)筑物進(jìn)行工藝計算，確定其形式、數(shù)目和尺寸；3. 進(jìn)行各處理構(gòu)筑物的總體布置和污水處理流程的高程設(shè)計；4. 完成施工圖初步的繪制（包括平面布置圖、高程圖、及主要構(gòu)筑物設(shè)計施工圖）；5. 編制設(shè)計說明書。6. 對工程投資、運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行簡單計算和概括。1.2 工程基本情況簡

2、介南方某中藥廠年生產(chǎn)各種中成藥品580多t,其中片劑和丸劑有500余t,膠囊、沖劑和散藥70余t,廢水主要是植物的根、莖、葉,動物的骨、皮、角等,加工過程中排出廢水。一般水量不大,還經(jīng)常斷流,但有機(jī)物濃度很高,最高時可達(dá)6 000 mg/l。其廢水主要來源有以下五部分:(1)前處理車間洗藥、泡藥廢水;(2)提取車間沖洗、煎、煮廢水;(3)沖洗車間污水;(4)制劑車間少量糖蜜水;(5)車間部分冷卻水。 廢水特點(diǎn):(1)廢水codcr濃度變化大,一般在300-6 000 mg/l之間;(2)廢水中因含有一種叫皂甙的成分,因而在曝氣池常出現(xiàn)大量泡沫;(3)污水中泥砂和藥渣較多,還含有漂浮物;(4)藥

3、材中有毒物質(zhì)在加工過程中被制成粉劑,不排入水中,因此廢水中無毒。根據(jù)廠方提供的資料，該廠日排放廢水量為200m3。出水水質(zhì)經(jīng)處理后達(dá)到中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb 21906-2008）標(biāo)準(zhǔn)后排放。設(shè)計水量為200m3/d，設(shè)計時考慮1.49的時變系數(shù)。污水水質(zhì)（平均值）見下表。表1-1 污水水質(zhì)情況項(xiàng)目codbod5phsstntp色度進(jìn)水2800mg/l1200mg/l4-9450mg/l2215400倍注：出水執(zhí)行中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb 21906-2008）排放標(biāo)準(zhǔn)（2008年8月1日后建成新企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）：表1-2 污水排放標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目codbod5phsstntp色度

4、出水100mg/l20mg/l6.0-9.050mg/l200.550倍1.3設(shè)計要求出圖2張（1號工程圖），附設(shè)計說明書。構(gòu)筑物總體布置要求節(jié)省用地、布置合理，工藝選擇合理、實(shí)用，投資和運(yùn)行費(fèi)用省。1.4 設(shè)計依據(jù)（1）中藥類制藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb219062008）（2）給排水設(shè)計規(guī)范（3）實(shí)用環(huán)境工程設(shè)計手冊（4）環(huán)境工程設(shè)計手冊（5）相關(guān)的環(huán)境保護(hù)法規(guī)和技術(shù)政策1.5設(shè)計范圍本工程設(shè)計范圍包括該制藥廠中藥生產(chǎn)廢水處理區(qū)內(nèi)的廢水處理工藝、土建工程、管道工程、設(shè)備購置等。設(shè)計包括：（1）廢水處理工藝流程設(shè)計；（2）廢水處理站平面布置圖設(shè)計；（3）廢水處理站高程圖設(shè)計；（4）廢水處理

5、站管線圖設(shè)計；（5）部分構(gòu)筑物的設(shè)計；（6）投資估算；（7）工程經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益分析。1.6 設(shè)計原則1、嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)的各項(xiàng)規(guī)定，確保經(jīng)處理后中水水質(zhì)達(dá)到有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；2、采用技術(shù)先進(jìn)，運(yùn)行可靠，操作管理簡單的工藝，使先進(jìn)性和可靠性有機(jī)地接合起來；3、采用目前國內(nèi)成熟先進(jìn)技術(shù)，盡量降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用；4、平面布置和工程設(shè)計時，布局力求合理通暢，盡量節(jié)省占地； 5、污水處理工藝應(yīng)盡量操作運(yùn)行與維護(hù)簡單方便。2.處理工藝設(shè)計2.1 工藝流程確定中藥廢水達(dá)標(biāo)排放放根據(jù)處理的廢水水量、水質(zhì)及處理要求，結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)，確定廢水處理工藝，工藝流程如圖：調(diào)節(jié)池氣浮池兩相厭氧反應(yīng)池器污泥濃縮池板框壓縮機(jī)二沉池

6、氧化溝泥餅外運(yùn)污泥回流混凝沉淀池圖2.1 制藥廠中藥生產(chǎn)廢水處理工藝流程2.2 工藝流程設(shè)計說明中藥生產(chǎn)廢水進(jìn)入污水處理段調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，在絮凝劑的作用下，去除廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)等污染物，降低后續(xù)處理單元的工作負(fù)荷。從調(diào)節(jié)池流出的廢水進(jìn)入氣浮池，去除木質(zhì)素等懸浮物。經(jīng)泵定量提升到二相厭氧反應(yīng)器，在厭氧微生物的作用下，將廢水中的各種復(fù)雜有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成小分子有機(jī)物，甲烷和二氧化碳等物質(zhì)，剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池3。該流程的產(chǎn)酸反應(yīng)器采用厭氧反應(yīng)器，其污泥的回流比可使產(chǎn)酸反應(yīng)中保持較高濃度的產(chǎn)酸污泥，以加快懸浮物質(zhì)或難降解物質(zhì)的水解酸化，為后續(xù)的產(chǎn)甲烷反應(yīng)創(chuàng)造有利條件。而工程采用的高負(fù)荷

7、厭氧反應(yīng)器(uasb)，在池底甲布水系統(tǒng)與三相分離器之間留有一定空間，以便懸浮懸浮狀態(tài)的絮狀污泥和顆粒污泥在其中生長、積累，具有良好的污泥滯留效果。在厭氧微生物作用下，將廢水中大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物、甲烷和co2等。兩相厭氧工藝通過產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的協(xié)同作用，不但使廢水的可生化性大大提高，而且去除了大部分子有機(jī)物質(zhì)，降低了廢水的濃度。氧化溝作為一種完全混合且不需要初沉池的延時曝氣活性污泥法工藝，是一種出水水質(zhì)好、運(yùn)行可靠、基建投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低的污水處理方法。氧化溝不僅滿足bod5和ss的去除，而且氧化溝中還能進(jìn)行充分的硝化和一定的反硝化作用，有效的去除廢水中的氮和磷。將氧化溝處理排

8、出的廢水中加入微量絮凝劑，使廢水中的懸浮物在絮凝劑的作用下經(jīng)斜管填料進(jìn)行沉淀。由于中藥提取的廢水中含有較高濃度的磷酸鹽，除在預(yù)處理階段利用鈣鹽沉淀，以及后續(xù)生化系統(tǒng)除去部分的磷酸鹽以外，仍需在氧化溝處理完成后進(jìn)行加藥混凝處理，以保證磷處理效果達(dá)標(biāo)。厭氧反應(yīng)器、氧化溝、二沉池及混凝沉淀池中的剩余污泥通過污泥泵進(jìn)入濃縮池，加入絮凝劑后，經(jīng)板框壓縮機(jī)脫水后運(yùn)走。2.3各單元預(yù)期處理效果物料衡算（擬定廢水量298m3/d） 廢水經(jīng)過調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的主要作用是調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，水量沒有發(fā)生很大的變化，仍然為298m3/d。 從調(diào)節(jié)池流出的廢水進(jìn)入氣浮池，去除木質(zhì)素等懸浮物。 從氣浮池流出的廢水經(jīng)過兩相厭氧反

9、應(yīng)器反應(yīng)器，由于厭氧部分產(chǎn)生污泥量與廢水量比起來非常小，可以忽略不計，進(jìn)入氧化溝的廢水水量基本不變，依舊為298m3/d。 氧化溝系統(tǒng)中的水量衡算應(yīng)包括整個反應(yīng)器里的進(jìn)出水量，反應(yīng)池中的污泥產(chǎn)量以及污泥回流，但是污泥回流是一個內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)，對于整個氧化溝系統(tǒng)，變化不大。 廢水經(jīng)過混凝沉淀池，主要是除去上述工藝未能完全去除的含磷污染物，所產(chǎn)生的污泥量與廢水量相比非常小，可以忽略不計，水量依舊為298m3/d。 污泥處理系統(tǒng)中攜帶有水，但這部分水在脫水后又被送回調(diào)節(jié)池，因此水量損失也不大 。所以，整個過程水量基本恒定不變。各主要構(gòu)筑物對bod5、cod、nh3-n、ss、tp、ph、色度的預(yù)期處理效

10、果見表2.1。表2.1 各主要構(gòu)筑物預(yù)期去除效果處理單元項(xiàng)目bod5(mg/l)cod(mg/l)tn(mg/l)tp(mg/l)ph色度ss(mg/l)調(diào)節(jié)池進(jìn)水1200280022154.0-9.0400450去除率2%2%0-5%55%氣浮池進(jìn)水1176274422154.0-9.0380202.5去除率50%50%00-5%70%厭氧池進(jìn)水588137222154.0-9.036160.75去除率20%60%25%15%-30%5%uasb池進(jìn)水470.4548.816.512.755.0-6.0252.757.7去除率85%80%18%15%-41%10%氧化溝進(jìn)水70.56109.

11、7613.5310.844.5-5.5149.152去除率96%85%70%48.2%-45%25%二沉池進(jìn)水2.816.54.065.625.0-6.08239去除率11%15%6%10%-40%20%混凝沉淀池進(jìn)水2.5143.85.0585.0-6.049.231.2去除率15%17%3%93%-35%80%預(yù)計效果2.12511.623.6860.356.0-9.031.986.24總?cè)コ?9.8%99.6%83.2%97.7%100%92.0%98.6%排放標(biāo)準(zhǔn)20100200.5100%50503.工藝單元設(shè)計 3.1調(diào)節(jié)池3.1.1設(shè)計說明中藥材廢水污染主要變現(xiàn)為高濃度有機(jī)廢水

12、的污染，對于中藥制藥工業(yè)，由于藥物生產(chǎn)過程中不同藥物品種和生產(chǎn)工藝不同，所產(chǎn)生的廢水水質(zhì)及水量有很大的差別，而且由于產(chǎn)品更換周期短，隨著產(chǎn)品的更換，廢水水質(zhì)、水量經(jīng)常波動，極不穩(wěn)定。中藥廢水的另一個特點(diǎn)是有機(jī)污染物濃度高，懸浮物，尤其是木質(zhì)素等比重較輕、難于沉淀的有機(jī)物含量高，色度較高，廢水的可生化性較好，多為間歇排放，污水成分復(fù)雜，水質(zhì)水量變化較大。綜上中藥廢水特點(diǎn)，需設(shè)調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的作用是集水緩沖、均勻調(diào)節(jié)兼水解酸化、中和水質(zhì)。在絮凝劑的作用下，去除廢水中的懸浮物和膠體物質(zhì)等污染物，降低后續(xù)處理單元的工作負(fù)荷。3.1.2設(shè)計計算 3.1.2.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量q=200m3/d, 設(shè)計時

13、考慮1.49的時變系數(shù), 該廠最大排水量qmax=200m3/d1.49=298m3/d水力停留時間t取3h該廠最大排水量qmax取298m3/d,即為12.42m3/h有效水深取h=2.5m3.1.2.2計算調(diào)節(jié)池有效容積為： v容積=qmaxt=12.423=37.3m3h=2.5m，超高0.5m，則池面積： a=v/h=37.32.5=15m2取池長l=5.0m,則池寬b=3.0m即調(diào)節(jié)池的實(shí)際尺寸為：lbh=5.0m3.0m（2.5+0.5）m附屬設(shè)施:選用二臺潛水排污泵（一用一備），型號為wq27-15-2.2，參數(shù)如下表：泵流量m3/h揚(yáng)程m轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)功率kw效率排出口徑m

14、mwq27-15-2.2271529002.2702403.2氣浮池氣浮池有平流式和豎流式，其中平流式的應(yīng)用最廣，廢水從池下部進(jìn)入氣浮接觸區(qū)，保證氣泡與廢水有一定的接觸時間，廢水經(jīng)隔板進(jìn)入氣浮分離室進(jìn)行分離后，從池底集水管排出，氣浮池的作用是去除木質(zhì)素等懸浮物。而加壓溶氣氣浮法是以微小氣泡為載體，粘附水中的雜質(zhì)顆粒，顆粒被氣泡挾帶浮升至水面與水分分離去除的方法。能有效的去除中藥廢水中木質(zhì)素等比重較小，極難重力沉降的懸浮物。優(yōu)點(diǎn)：池子淺，造價低，構(gòu)造簡單，管理方便。缺點(diǎn)：分離室容積利用率不高。因?yàn)樵撛O(shè)計中的中藥廠廢水中泥砂和藥渣較多,還含有漂浮物，所以需要?dú)飧〕貙⑵涑?。該設(shè)計中采用平流式加壓溶

15、氣氣浮法。3.2.1 氣浮池的計算3.2.1.1 參數(shù)選擇cod：2800mg/l bod5：1200 mg/lss: 450 mg/l 去除率：50%水量：8.33m3/h 加藥量(聚合鋁)：100 mg/l反應(yīng)池htr：6min bod5：1200 mg/l池數(shù)：1座 回流比：50%水溫：20 接觸室hrt：3 min分離室hrt：20min3.2.1.2 計算（1）反應(yīng)池設(shè)一座氣浮池，停留時間t=6min，則有效=容積w=0.833m3取反應(yīng)池有效水深為2.0m，池長和池寬分別為l、b，做成方型池子，則有：l=b=0.65m則水深為h=1.972m取過孔流速0.1m/s，則孔的面積a=q

16、/v=8.33/0.13600=0.023m2孔的高度為0.6m，孔寬0.6m局部水頭損失h= =3=0.0015m 取0.002m實(shí)際水深分別為1.972 m所以，實(shí)際有效容積為0.650.651.972=0.833m3實(shí)際反應(yīng)時間為t=0.83360/8.33=6min反應(yīng)池攪拌機(jī)選用jbl型螺旋槳式攪拌機(jī)，jbl型螺旋槳式攪拌機(jī)型號特性見表3-3。表3-3 jbl型螺旋槳式攪拌機(jī)型號特性表型號直徑(mm)轉(zhuǎn)速(r/min)功率（kw）槳葉數(shù)jbl800-2000800-20004-1344.5-223（2）接觸區(qū)取接觸室的寬度為2m，水深h=2m，上升流速v c取10mm/s則 t=3.

17、33min 取t=4min2min 合理。底面積a=0.23m2 取0.24m2，則長為0.12m。（3）分離室水平流速取3mm/s，停留時間t=20min取寬b=2.0m則有效容積：w=2.78m3有效水深取2.0m，則分離室長l=2.78/4=0.7m 分離室集水管采用穿孔管，每個池子用2根，則每根管集水量q=7.4m3 /h選用直徑100mm的管子則管中流速v=0.26m/s取集水孔口流速=1.0 m/s 每根集水管的孔口總面積a=0.0034m2設(shè)孔口直徑為20mm則每孔面積 a0=0.012 =0.000314m2孔口數(shù)n=12個每個集水管上的開孔數(shù)為6個，分離室長為0.7m，穿孔管

18、有效長度為0.12m，每個集水管上有6個孔，分別在管的兩端交錯布置，單邊相鄰兩孔間距為0.08m。（4） 投藥量的計算每小時投藥量：g=mq103=100mg/l8.33 m3 /h103=0.833kg/h溶藥池：濃度為10%，每小時投加藥量g1=g/c=0.833/0.1=8.33kg/h按每天配一次，則溶藥池容積w1=24kg1103=1.18.3324103=0.22m3有效水深取0.6m，做成正方形池子長（寬）=0.6m水深h=0.6m尺寸大小0.60.6m溶液池：按5%比例計算每小時投加溶液量g2=g/c=0.833/0.05=16.66kg/h按每班配一次，兩池交替使用則容積w2

19、=8kg2103=1.116.668103=0.15 m3有效水深取0.6m 做成正方形的池子超高0.3m，長（寬）=0.5m則尺寸為0.50.5m聚合鋁年耗量=0.83324365=7.3t/a加藥池及溶液池的攪拌機(jī)選用：溶藥池攪拌機(jī)選用zj-470型號折槳式攪拌機(jī)，溶液池攪拌機(jī)選用zj-700型號折槳式攪拌機(jī) 。（5）溶氣罐的計算每間氣浮池配置一個溶氣罐：廢水在容器罐內(nèi)停留時間取5min容器罐進(jìn)水量q=tq=0.0838.33=0.69m3/h容器罐容積為w=qt/60=0.695/60=0.058 m3容器罐直徑：設(shè)容器罐的高h(yuǎn)=1.0md =0.27m，取0.3mh/d=3.7 在24

20、范圍內(nèi)，合適。溶氣量：取廢水溫度為20 查表得736kt=17.88溶氣罐的工作壓力取0.5mpa (表壓)，即相當(dāng)于5個大氣壓溶氣量c=736kt p=17.885=89.4ml空氣/l水容器罐所需空氣量： q1=0.1028 m3/h=0.0017 m3/min 取0.002 m3/min供氣量：q2=1.5q1=1.50.002=0.003 m3/min空壓機(jī)壓力：p= p阻+p=0.1+0.5=0.6mpa3.3兩相厭氧工藝(半地埋式)3.3.1設(shè)計說明經(jīng)物理處理后的廢水，流入兩相厭氧反應(yīng)器中，進(jìn)行厭氧反應(yīng)處理。廢水中有機(jī)污染物結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不宜生物降解。兩相厭氧工藝的產(chǎn)酸反應(yīng)器采用厭

21、氧反應(yīng)器，其污泥的回流可使產(chǎn)酸反應(yīng)中保持較高濃度的產(chǎn)酸污泥，以加快懸浮物質(zhì)或難降解物質(zhì)的水解酸化，為后續(xù)的產(chǎn)甲烷反應(yīng)創(chuàng)造有利條件。而工程采用的高負(fù)荷厭氧反應(yīng)器(uasb)，在池底布水系統(tǒng)與三相分離器之間留出一定空間，以便懸浮狀態(tài)的絮狀污泥和顆粒污泥在其中生長、積累，具有良好的污泥滯留效果。在厭氧微生物作用下，將廢水中的大分子有機(jī)物降解為小分子有機(jī)物、甲烷和co2等。兩相厭氧工藝通過產(chǎn)酸相和產(chǎn)甲烷相的協(xié)同作用，不但使廢水的可生化性大大提高，而且去除了大部分有機(jī)物質(zhì)，極大降低了廢水的濃度。3.3.2.1設(shè)計參數(shù)產(chǎn)酸反應(yīng)器與產(chǎn)甲烷反應(yīng)器容積比為1:4容積負(fù)荷nv為6kgcod/(m3d)產(chǎn)酸反應(yīng)器水

22、力停留時間hrt=2.5h,有效水深h1=3.0m產(chǎn)甲烷反應(yīng)器水力停留時間hrt=10h，有效水深h2=5.0m3.3.2.2計算兩相厭氧反應(yīng)器的有效容積： v=qmaxs0/nv=29828006000=140.0m3（1）產(chǎn)酸反應(yīng)器水力停留時間hrt=2.5h；則產(chǎn)酸反應(yīng)器的有效容積：v1=qmaxt1=12.422.5=31.0 m3有效水深h1=3.0m,超高0.5m，則池面積： a=v1/h1=313.0=10.0m2取池長為4.0m，則池寬b=2.5m，取整3m即厭氧反應(yīng)器的實(shí)際尺寸為：lbh=4.0m3.0m(3.0+0.5)m（2）兩相厭氧工藝流程中，產(chǎn)酸反應(yīng)器和產(chǎn)甲烷反應(yīng)器之

23、間的沉淀池選用初沉池，沉淀池表面水力負(fù)荷q取1.5m3/(m2h),沉淀時間t取2.0h，則沉淀區(qū)有效水深為： h=qt=1.52.0=3.0m沉淀區(qū)有效容積為：v=qmaxt=12.422=24.0m3有效水深為3.0m，超高為0.5m，則有效沉淀池面積： a=v/h=243.0=8 m20m2取池長為4.0m，則池寬為2.0m，即初沉池的實(shí)際尺寸為：lbh=4.0m2.0m(3.0+0.5)m（3）產(chǎn)甲烷反應(yīng)器選用uasb反應(yīng)器，uasb反應(yīng)器配水方式、進(jìn)水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)、三相分離器、出水系統(tǒng)等設(shè)計如下：兩相厭氧反應(yīng)器的容積負(fù)荷nv采用6.0kgcod/(m3d),則反應(yīng)器容積為： v=q

24、maxs0/nv=29828006000=140.0m3采用1座uasb反應(yīng)器，則每個反應(yīng)器的容積為： v1=139-31-24=85m3uasb反應(yīng)器的有效高度取為5.0m，則反應(yīng)器面積為： a1=v1/h=855.0=17m2反應(yīng)區(qū)的平面形狀采用矩形，設(shè)池長為池寬的2倍，設(shè)池長l為池寬b的2倍，則可知b3.0m，l6.0m。實(shí)際池面積： s實(shí)3.06.018m2一般應(yīng)用時反應(yīng)器裝液量為70%90%，本工程中設(shè)計反應(yīng)器高h(yuǎn)5.0m，其中超高0.5m，反應(yīng)器的總?cè)莘evs實(shí)h6.03.0（5.0+0.5）99. 0 m3，反應(yīng)器總?cè)莘e為99.0m3，則體積有效系數(shù)為85/9985.9 %，符合有

25、機(jī)負(fù)荷要求。故最終的uasb反應(yīng)器實(shí)際尺寸為： lbh=6.0m35.5mthrtv有效/q=85/8.3310hvrq/a1=8.33/17.00.49m3/(m2h)對于顆粒污泥，水力負(fù)荷vr0.10.9m3/(m2h)，符合要求。（1）布水點(diǎn)的設(shè)置由于設(shè)計容積負(fù)荷4.0kgcod/(m3d)，因此每個點(diǎn)的布水面積取3m2為好，每池布水點(diǎn)數(shù)：ns實(shí)/s0=18/3=6，取n6個（2）驗(yàn)證空塔水流速度： ukq/s8.33/170.49m/h1.0m/h，符合要求?？账饬魉俣龋簎g式中： q設(shè)計處理量，m3/h co進(jìn)水cod濃度，kg/m3 cod去除率，取80% s橫截面積，m2 r沼

26、氣產(chǎn)率，取0.35m3/kgcodug(8.33280010-380%0.35)/170.40m/h1.0m/h，符合要求。整個兩相厭氧工藝，在設(shè)計中利用水力自流作用，是廢水進(jìn)出反應(yīng)器時，無需外加外力作用。3.4三相分離器的設(shè)計三相分離器設(shè)計計算草圖見下圖: 圖5 三相分離器設(shè)計計算草圖3.4.1設(shè)計說明三相分離器要具有氣、液、固三相分離的功能。三相分離器的設(shè)計主要包括沉淀區(qū)、回流縫、氣液分離器的設(shè)計。3.4.2沉淀區(qū)的設(shè)計三相分離器的沉淀區(qū)的設(shè)計同二次沉淀池的設(shè)計相同，主要是考慮沉淀區(qū)的面積和水深，面積根據(jù)廢水量和表面負(fù)荷率決定。由于沉淀區(qū)的厭氧污泥及有機(jī)物還可以發(fā)生一定的生化反應(yīng)產(chǎn)生少量氣

27、體，這對固液分離不利，故設(shè)計時應(yīng)滿足以下要求：1）沉淀區(qū)水力表面負(fù)荷1.0m/h2）沉淀器斜壁角度設(shè)為55,使污泥不致積聚，盡快落入反應(yīng)區(qū)內(nèi)。3）進(jìn)入沉淀區(qū)前，沉淀槽底逢隙的流速2m/h4）總沉淀水深應(yīng)大于1.5m5）水力停留時間介于1.52h如果以上條件均能滿足，則可達(dá)到良好的分離效果沉淀器（集氣罩）斜壁傾角55沿長邊每池布置3個集氣罩，構(gòu)成3個分離單元，則每池設(shè)置3個三相分離器。三相分離器長度b3.0m，每個單元寬度bl/36.0/22.0m沉淀區(qū)的沉淀面積即為反應(yīng)器水平面積，即17m2沉淀區(qū)的表面負(fù)荷率：q/s8.33/170.49 m3/（m2h）1.02.0 m3/（m2h）符合設(shè)計

28、要求。(3)回流縫設(shè)計 取h1=0.3m,h2=0.5m,h3=0.86m 如圖2.4所示：b1=h3/tg 式中： b1-下三角集氣罩底水平寬度，m; -下三角集氣罩斜面的水平夾角； h3-下三角集氣罩的垂直高度，m; b1= h3/ tg55 =0.60m b2=2.0-20.60=0.80m 下三角集氣罩之間的污泥回流逢中混合液的上升流速v1可用下 式計算： v1=q1/s1 s1nb2l 式中： q1-反應(yīng)器中廢水流量，m3/h； s1-下三角形集氣罩回流逢面積，m2； l反應(yīng)器寬度，即三相分離器的長度b，mv1= 8.33/30.803 =1.16m/hv12m/h,符合設(shè)計要求 上

29、下三角形集氣罩之間回流逢中流速(v2)可用下式計算： v2=q1/s2，式中： q1-反應(yīng)器中廢水流量，m3/h；s2 -上三角形集氣罩回流逢之間面積，m2； 取回流逢寬ce=0.3m,上集氣罩下底寬cf=1.2m 則 eh=cesin55=0.25 meq=2dh+cf =20.25 +1.2 =1.7m= 2nb3l =230.33=5.4m2則 v2= q1/s2=8.33/5.4 =1.54/hv1凈水的,故取=0.02g/cms 由斯托克斯工式可得氣體上升速度為：1vb = vb（12）d2, =0.959.81（1.03-1.210-3）0.012/（180.02） =0.266c

30、m/s=9.58m/h va=v2=1.54m/h則： =6.2, =1.63 ,故滿足設(shè)計要求。uasb總高h(yuǎn)=5.5m，其中超高0.5m，沉淀區(qū)高1.0m，污泥床高2.0m，懸浮區(qū)高2.0m。3.4.3產(chǎn)泥量的計算uasb反應(yīng)器中污泥總量計算一般uasb污泥床主要由沉降性能良好的厭氧污泥組成，平均濃度為10vssg/l，則uasb反應(yīng)器中污泥總量為：gvcss200102000kg/d2.0t/d產(chǎn)泥量計算厭氧生物處理污泥產(chǎn)率取r0.15kgvss/kgcod，流量q=8.33m3/h，進(jìn)水cod濃度c0548.8mg/l0.6kg/m3，cod去除率e=80%uasb反應(yīng)器總產(chǎn)泥： xv

31、ssrqc0e0.152000.60.814.4kgvss/d據(jù)vss/ss0.8,ss =14.4/0.8=18 kgss/d=90 m3/d污泥含水率為98%，當(dāng)含水率95%時，取s1000kg/m3，則污泥含產(chǎn)量：ws18/1000（198%）0.9m3/d污泥泥齡： cg/x2000/0.9/10002.3d3.4.4出水系統(tǒng)的設(shè)計計算出水系統(tǒng)的作用是把沉淀區(qū)液面的澄清水均勻的收集并排出。出水是否均勻?qū)μ幚硇Ч泻艽蟮挠绊?，且其形式與三相分離器及沉淀設(shè)計有關(guān)。出水槽設(shè)計對于每個反應(yīng)池，由3個單元三相分離器，出水槽共有3條，采用鋸齒形出水槽,槽寬0.2m,槽高0.2m單個反應(yīng)器流量：qi

32、q/36008.33/36000.0023m3/s設(shè)出口槽附近水流速度為0.2m/s，則槽口附近水深為qi/ua0.0023/(0.20.2)0.06m取槽口附近槽深為0.20m，出水槽坡度為0.01，出水槽尺寸為2.0m0.2m0.2m，出水槽數(shù)量為3座溢流堰設(shè)計出水槽溢流堰共有6條，每條長2.3m；設(shè)計90三角堰，堰高h(yuǎn)=20mm堰口寬b=100mm，則堰口水面寬b=40mm每個uasb反應(yīng)器處理水量2.3l/s，查知溢流負(fù)荷為12l/（ms），設(shè)計溢流負(fù)荷f1.0l/（ms），則堰上水面總長為：lqi/f2.3m三角堰數(shù)量：nl/b2.3/4010-358個，取58個堰上水頭校核每個堰出

33、流率：qqi/n5.010-5m3/s按90三角堰計算公式q1.43h2.5，則堰上水頭：h（q/1.43）0.40.016m3.4.5uasb排水管設(shè)計計算q2.3l/s，選用d150mm鋼管排水，充滿度（設(shè)計值）為0.6管內(nèi)水流速度：v40.0023/(0.1520.6)0.22m/s3.4.6 uasb的其它設(shè)計考慮3.4.6.1取樣管設(shè)計在池壁高度方向上設(shè)置若干個取樣管，用以采取反應(yīng)器內(nèi)的污泥樣，以隨時掌握污泥在高度方向上的濃度分布情況。在距反應(yīng)器底1.11.2m位置，沿池壁高度上設(shè)置取樣管4根，沿反應(yīng)器高度方向上各管相距0.8m，水平方向上各管相距2.0m。取樣管選用dn100鋼管，

34、取樣口設(shè)于距地面1.1m處，配球閥取樣。3.4.6.2檢修人孔 為便于檢修，在uasb反應(yīng)器距地坪1.0m處設(shè)600mm人孔一個。通風(fēng)為防止部分容重過大的沼氣在反應(yīng)器內(nèi)聚集，影響檢修和發(fā)生危險，檢修時可向uasb反應(yīng)器中通入壓縮空氣，因此在uasb一側(cè)預(yù)埋壓縮空氣管（由鼓風(fēng)機(jī)房引來）。3.4.6.3防腐措施厭氧反應(yīng)器腐蝕比較嚴(yán)重的地方是反應(yīng)器上部，此處無論是鋼材或水泥都會被損壞，因此，uasb反應(yīng)器重點(diǎn)進(jìn)行頂部的防腐處理。在水平面以下，溶解的co2會發(fā)生腐蝕，水泥中的cao會因?yàn)樘妓岬拇嬖诙芙?。沉降斜面也會腐蝕，為了延長反應(yīng)器的使用壽命，反應(yīng)器的防腐措施是必不可少的。本次設(shè)計中，反應(yīng)器上部2

35、m以上池壁用玻璃鋼防腐，三相分離器所有裸露的碳鋼部位用玻璃鋼防腐。3.4.6.4給排水在uasb反應(yīng)器布置區(qū)設(shè)置一根d32供水管補(bǔ)水、沖洗及排空時使用。3.4.6.5通行在反應(yīng)器上設(shè)置鋼架、鋼板行走平臺，并連接上臺樓梯。3.5氧化溝(半地埋式)3.5.1設(shè)計說明 中藥生產(chǎn)廢水的特點(diǎn)是有機(jī)污染物濃度高，且制藥類工業(yè)行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)要求廢水處理效率高。氧化溝作為一種完全混合且不需要初沉池的延時曝氣活性污泥法工藝，是一種出水水質(zhì)好、運(yùn)行可靠、基建投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用低的污水處理方法。氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，污水在溝渠內(nèi)作環(huán)形流動，利用獨(dú)特的水力流動特點(diǎn)，在溝渠轉(zhuǎn)彎處設(shè)曝氣裝置，在曝氣池上方為厭氧池，下方為

36、好養(yǎng)段，從而產(chǎn)生富氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以進(jìn)行硝化和反硝化作用，取得脫氮的效應(yīng)，同時氧化溝法污泥泥齡長，可以存活世代時間較長的微生物進(jìn)行特別的反應(yīng)，如除磷脫氮。廢水中因含有一種叫皂甙的成分,因而在曝氣池常出現(xiàn)大量泡沫，加入適量低濃度的h2o2。低濃度的h2o2也是一種較常用的泡沫消除劑，在活性污泥中投加當(dāng)投加低濃度h2o2時,其濃度不足以殺死菌膠團(tuán)表面伸出的絲狀菌，只能氧化部分生物殘渣和消除代謝過程產(chǎn)生的毒素，凈化菌膠團(tuán)細(xì)菌生長的環(huán)境，促進(jìn)了菌膠團(tuán)細(xì)菌優(yōu)勢生長, 使菌膠團(tuán)菌和絲狀菌的生長達(dá)到了新的平衡，從而達(dá)到控制生物泡沫的目的，而出水水質(zhì)并未惡化。h2o2應(yīng)投加于回流污泥中，投加濃度為2025mg

37、 h2o2/(kgmlss)11。3.5.2氧化溝的設(shè)計計算 3.5.2.1計算參數(shù)本設(shè)計采用卡羅塞(carrousel)氧化溝，去除bod5與cod之外，還具備硝化和一定的脫氮除磷作用，使出水nh3-n低于排放標(biāo)準(zhǔn)。氧化溝設(shè)計為一座，按最大日平均流量設(shè)計，則氧化溝設(shè)計流量為： q=qmax=298m3/d=3.4l/s總污泥齡：20d氧化溝中揮發(fā)性固體濃度x=4000vssmg/l 二沉池底揮發(fā)性固體濃度xr=11000 vssmg/l產(chǎn)率系數(shù)y=0.45微生物自身衰減系數(shù)kd=0.1d-1反應(yīng)速率常數(shù)k=0.1l/(mg/d)3.5.2.2設(shè)計計算本設(shè)計日處理水量設(shè)計為200m3，共設(shè)計一

38、組氧化溝，氧化溝最大日處理水量為298m3，進(jìn)水bod5濃度70.56mg/l，出水bod5濃度要求小于18mg/l，（1）氧化溝所需容積v（wv0）vyq（l0le）/xkd式中： v氧化溝所需容積，m3 y產(chǎn)率系數(shù)，微生物降解1kgbod所合成的mlvss（kg）數(shù) q污水設(shè)計流量（一般按最大日平均流量計算），m3/d l0進(jìn)水bod濃度，mg/llebod排放限值，mg/lx曝氣池內(nèi)混合液懸浮固體濃度（mlss），mg/lkd微生物自身衰減系數(shù)，d-1 v=0.45298(70.56-2.8)/(40000.1) =22.7m3（2）剩余污泥量wx（kg/d） wx=yqlr/(1+bt

39、) 式中： q-設(shè)計污水流量，m3/d lr-去除的bod5濃度，mg/l，lr=lo-le ts-污泥齡，d y-污泥產(chǎn)率系數(shù)，kg/mlss/kgbod5 b-污泥自身氧化率，d-1,一般取0.1 wx=0.45298(70.56-2.8)10-3/（1+0.120） =3.03kg/d=15.15 m3/d如由池底排除，二沉池排泥濃度為10g/l，則氧化溝產(chǎn)泥量為： 3.03/10=0.3m3/d（3）曝氣時間t t=v/q=22.7298=0.078d=1.8h（4）污泥回流比rrx/（xr-x）4000/（11000-4000）0.6式中： r污泥回流比 x曝氣池內(nèi)混合液懸浮固體濃度

40、（mlss），mg/l xr二沉池底揮發(fā)固體濃度，mg/l（5）需氧量g 降解bod5的需氧量：q(lo-lr)/0.68 硝化需氧量：4.57(no-ne)q 排放剩余污泥所減少的bod5量，因此部分bod5并為耗氧，在需氧量計算中應(yīng)予以扣除：-1.42wx(vss/ss) 排放剩余污泥所減少的nh3-n,此部分nh3-n不耗氧，也應(yīng)予以扣除：-0.56wx(vss/ss)，所以，總的需氧量g為：g=q(lo-lr)/0.68+4.57(no-ne) -1.42wx(vss/ss) -0.56wx(vss/ss) =298(70.56-2.8)/0.68+4.57(13.53-4.06) 1

41、0-3-1.423.030.8-0.563.030.8=37.8kg/d=1.58kg/h 式中： q-設(shè)計污水流量，m3/d lo、lr-分別為進(jìn)水、出水的bod5濃度，mg/l wx-剩余污泥排放量，kg/d vss/ss-污泥中揮發(fā)性固體百分?jǐn)?shù)，此值為0.8 no、ne-分別為進(jìn)、出水氨氮濃度，mg/l 取t=30，查表得=0.8,=0.9,氧的飽和度=7.63 mg/l，=9.17 mg/l 采用表面機(jī)械曝氣時，30時脫氧清水的充氧量為： g0= 查手冊，選用nsr200羅茨風(fēng)機(jī)，電機(jī)功率n=55kw,風(fēng)量40.17m3/h，風(fēng)壓49kpa。（6）污泥負(fù)荷率ns(kgbod5/kgml

42、ssd) ns=q(lo-lr)/vx =298(70.56-2.8)(22.74000) =0.22kgbod5/kgmlssd（7）氧化溝的尺寸 氧化溝采用2廊道式卡魯塞爾氧化溝，取池深2.5m，寬2m，則氧化溝長度:，取整5m 即氧化溝實(shí)際尺寸為：lbh=5m2m(2.5+0.5)m3.6二沉池(半地埋式)3.6.1設(shè)計說明二次沉淀池是整個活性污泥法系統(tǒng)中重要的組成部分。整個系統(tǒng)的處理效能與二沉池的設(shè)計和運(yùn)行密切相關(guān)，在功能上要同時滿足澄清（固液分離）和污泥濃縮（提高回流污泥的含固率）兩方面的要求，它的工作效果將直接影響系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。3.6.2二沉池設(shè)計計算3.6.2.1

43、設(shè)計參數(shù)表面負(fù)荷q=1.5m3/(m2h)池數(shù)n=1污泥回流比r=0.6沉淀時間t取2.0h中心管流速v0取0.03m/s污水由中心管喇叭口與反射板之間的縫隙流出速度u1取0.02m/s3.6.2.2計算采用一座沉淀池，則池子的處理量為： q=qmax=298m3/d=0.0034m3/s中心管面積： a1=qmax/v0=0.00340.03=0.10m2中心管直徑： d0=(4a1/)0.5=(40.103.14)0.5=0.36m喇叭口直徑為： d1=1.35d0=1.350.36=0.49m反射板直徑為： d2=1.3d1=1.30.49=0.64m中心管喇叭口至反射板之間的間隙高度：

44、 h3=q/u1d1=0.0034(0.023.140.49)=0.11m沉淀池的有效水深h2，即中心管高度： h2=qt=1.52=3.0m 3h2=33.0=9.0m7.0m(符合要求)沉淀部分有效斷面面積： v=q/3600=1.5/3600=0.00042 m3/(m2s) a=q/v=0.00340.00042=8.1m2則沉淀池直徑為： d=4(a+a1)/ 0.5=4(8.1+0.1)3.140.5=3.23m檢驗(yàn)：d/h2=3.233.0=1.083（符合要求）采用d=4.0m中心管喇叭口至反射板之間的間隙高度：h3=q/u1d1=0.0034(0.023.140.49)=0.

45、11m校核集水槽出水堰負(fù)荷,則集水槽每米出水堰負(fù)荷為： q/d=0.00343.144=0.30l/s.m2.9l/s.m污泥斗尺寸：取截頭圓錐下部直徑2r為0.4m，污泥斗傾角為55，則污泥斗高度h5為：h5=(2.0-0.2) tan55=2.6m污泥斗容積為： v1 =h5（r2rrr2）/3=3.142.6(2.02+2.00.2+0.22)3=12.1m3沉淀池的總高度： h=h1+h2+h3+h4+h5超高h(yuǎn)1取0.3m，緩沖層高度h4取0.3m，則： h=0.3+3.0+0.11+0.3+2.6=6.31m，取6.5m3.7污泥回流設(shè)備的設(shè)計活性污泥從二沉池回流至氧化溝時需設(shè)置污

46、泥回流設(shè)備。在污泥回流系統(tǒng)中，常用的污泥提升設(shè)備主要是污泥泵、空氣提升泵和螺旋泵。在本設(shè)計中采用污泥泵。取回流比r=0.6qr=qmaxr=2980.6=178.8m3/dcxr=(1+r)cx/r=(1+0.6)18000.6=4800mg/l附屬設(shè)施選用二臺立式排污泵（一用一備），型號為50wl15-20-2.2，參數(shù)如下表：泵流量m3/h揚(yáng)程m轉(zhuǎn)速r/min電機(jī)功率kw效率排出口徑mmwl15-20-2.2152029002.2512403.8混凝沉淀池(半地埋式)3.8.1設(shè)計說明由于中藥生產(chǎn)廢水含有較高濃度的磷酸鹽，除在預(yù)處理階段利用鈣鹽沉淀以及后續(xù)生化系統(tǒng)除去的磷酸鹽以外，仍需在氧

47、化溝處理完成后進(jìn)行混凝處理?；炷巹┩都拥酱幚淼乃?，可以用干投法和濕投法。本設(shè)計采用濕投法。濕投法是將混凝藥劑先溶解，再配制成一定濃度的溶液后定量的投加。因此，此構(gòu)筑物包括藥劑的溶解配制設(shè)備和添加設(shè)備，即包括溶解池和藥劑的貯存池。3.8.2設(shè)計參數(shù)本設(shè)計在溶解池分別配制絮凝劑和助凝劑，并建造相應(yīng)貯存池。通過加藥裝置將藥劑加入廢水管道，在豎流式沉淀池進(jìn)行混凝沉淀。沉淀池表面負(fù)荷q=1.5m3/(m2h)池數(shù)n=1污泥回流比r=0.6沉淀時間t取2.0h中心管流速u0取0.03m/s污水由中心管喇叭口與反射板之間的縫隙流出速度v1取0.02 m/s3.8.2.1計算溶液池即貯存池為：v1=（2

48、4100aq）/(10001000n)式中：v1-溶液池容積，m3 q-處理的水量，m3/ha-混凝劑的最大投加量，mg/l-溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%n-每天配制次數(shù)，一般為2-6次 溶解池的容積v2=0.4v1則混凝劑pac的溶液池體積為：v1=（24100208.33）/(100010001.0%2)=20m3溶解池的容積為v2=0.4v1=8m3式中：a-混凝劑的最大投加量，取20mg/l -溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù),取1.0%助凝劑pam的溶液池體積：v1=（24100208.33）/(100010001%2)=20m3溶解池的容積為v2=0.4v1=8m3式中：a-混凝劑的最大投加量，取20mg/l -溶液質(zhì)量分?jǐn)?shù),取1.0%混凝劑溶解池實(shí)際尺寸為：lbh=2m2m2.5m混凝劑溶液池實(shí)際尺寸為：lbh=5m2m2.5m助凝劑溶解池實(shí)際尺寸為：lbh=2m2m2.5m助凝劑溶液池實(shí)際尺寸為：lbh=5m2m2.5m混凝劑在二沉池出口加