中醫(yī)藥廠污水處理站的工藝設(shè)計(jì)

中醫(yī)藥廠污水處理站的工藝設(shè)計(jì)摘要：本次工程設(shè)計(jì)是針對(duì)中醫(yī)藥廠廢水進(jìn)行清潔處理設(shè)計(jì)。由于該廠原有廢水中含有有機(jī)質(zhì)等污染物質(zhì)，出水水質(zhì)達(dá)不到《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物間接排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/758—2012）。因此對(duì)該藥廠進(jìn)行污水處理設(shè)計(jì)。本工程設(shè)計(jì)采用“機(jī)械格柵+芬頓池+氣浮+UASB反應(yīng)器+CASS反應(yīng)池”的污水處理工藝，本工程預(yù)計(jì)處理污水處理規(guī)模為800m3d-1，本工藝可以實(shí)現(xiàn)水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放。關(guān)鍵詞：發(fā)酵類制藥廢水；UASB工藝；CASS工藝ProcessdesignofsewagetreatmentstationoftraditionalChinesemedicineplantAbstract:ThisengineeringdesignisdesignedforthecleantreatmentofwastewaterfromtraditionalChinesemedicineplant.Becausetheoriginalwastewateroftheplantcontainsorganicmatterandotherpollutants,theeffluentqualitycannotmeetthe"IndirectDischargeStandardofWaterPollutantsinFermentedPharmaceuticalIndustry"(DB41/758-2012).Therefore,thesewagetreatmentdesignofthepharmaceuticalplantiscarriedout.Theprojectdesignadoptsthesewagetreatmentprocessof"mechanicalgrille+Fentonpool+airflotation+UASBreactor+CASSreactiontank".Theestimatedsewagetreatmentscaleis800m3d-1,andtheprocesscanachievethewaterqualitydischargestandard.Keywords:fermentedpharmaceuticalwastewater;UASBprocess;CASSprocess\o"未添加，點(diǎn)擊添加到單詞本"\o"未添加，點(diǎn)擊添加到單詞本"前言近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，醫(yī)療產(chǎn)業(yè)也得到了迅速發(fā)展。但伴隨著醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)，產(chǎn)生了大量的醫(yī)療費(fèi)水，醫(yī)療費(fèi)水中主要成分為固體制劑及生活廢水和紅霉素生產(chǎn)廢水[1]。因?yàn)樵搹S生產(chǎn)抗生素，所以廢水中抗生素含量也較高，危害大，而且還會(huì)增加企業(yè)投入成本，限制企業(yè)發(fā)展。本文通過設(shè)計(jì)來解決溫江某中醫(yī)藥廠的污水排放問題。本次設(shè)計(jì)查找相關(guān)文獻(xiàn)，針對(duì)藥廠廢水抗生素含量較高，提出了芬頓的處理工藝，從而使廢水中的有機(jī)質(zhì)含量降低。UASB有三相分離器，完成固液氣的分離，可以培養(yǎng)大量顆粒污泥，負(fù)荷能力強(qiáng)，水力停留時(shí)間短。CASS處理效果好經(jīng)濟(jì)效益因此本設(shè)計(jì)選擇UASB+CASS的處理工藝。1設(shè)計(jì)概述工程概況本次設(shè)計(jì)的藥廠位于成都市W區(qū)，主要有建設(shè)車間、綜合樓、庫房及污水處理站等。擁有兩條抗生素生產(chǎn)線，一條合成線，一條無菌噴干生產(chǎn)線。設(shè)計(jì)水量為800m3d-1，總占地面積920m2。該廠水平衡圖如圖一所示，所以本次設(shè)計(jì)處理污水處理規(guī)模為800m3d-1圖1水平衡圖Fig.1Waterbalancediagram1.2基礎(chǔ)資料1.2.1地形地貌W區(qū)地處成都平原腹心，介于農(nóng)門山褶皺帶與龍泉山褶皺帶之間，位于成都平原沉降中心，平均下降4.1%，為自流引灌創(chuàng)造了有利條件。W區(qū)地形都屬于品源地形，為廠區(qū)建設(shè)提供了良好的地形條件，同時(shí)排水條件較好，不易遭受洪澇災(zāi)害的影響。1.2.2氣象W區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)區(qū)，四季更替明顯，夏季溫度較高，降雨較多;冬季溫度不會(huì)太低，對(duì)污水處理影響不大，常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|北風(fēng)，其次為東南風(fēng)。1.2.3水文地質(zhì)W區(qū)內(nèi)有四條大河，自西北向 東南呈扇狀分布。地質(zhì)結(jié)構(gòu)系川西新華夏構(gòu)造的一部分，根據(jù)地質(zhì)資料分析，該區(qū)域?qū)儆谙鄬?duì)穩(wěn)定地塊[2]。1.3設(shè)計(jì)依據(jù)(1)《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物間接排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/758—2012）(2)《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》(3)《中華人民共和國水污染防治法》(4)《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》GB50282-98(5)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50014-2006（2016年版）(6)《城鎮(zhèn)給水排水技術(shù)規(guī)范》GB50788-2012(7)《城市排水工程規(guī)劃規(guī)范》GB50318-20001.4設(shè)計(jì)原則(1)本次設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循國家相關(guān)環(huán)境保護(hù)法律法規(guī)，符合國家政策，規(guī)范；(2)數(shù)據(jù)來源真實(shí)，參數(shù)選擇合理，符合實(shí)際情況；(3)與W區(qū)總體規(guī)劃相結(jié)合，符合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況；(4)工藝選擇合理，通過多做工藝的比選，選擇既能滿足處理要求，又有較好的經(jīng)濟(jì)效益的工藝組合；(5)積極調(diào)控總體布局，合理利用有限場(chǎng)地，節(jié)省用地；(6)運(yùn)行管理操作簡(jiǎn)潔，減少后期的運(yùn)行成本；(7)將近期目標(biāo)和長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)結(jié)合，既注重生態(tài)效益也關(guān)注經(jīng)濟(jì)效益。2設(shè)計(jì)方案2.1工程設(shè)計(jì)范圍本工程范圍包括：工藝流程選擇設(shè)計(jì)、單體構(gòu)筑物尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選型、平面布置，高程布置具體工程范圍描術(shù)如下：(1)污水處理系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)；(2)污水處理系統(tǒng)構(gòu)筑物設(shè)計(jì)；(3)污水處理系統(tǒng)設(shè)備選型；(4)系統(tǒng)平面布置、高程布置；(5)工程投資預(yù)算；(6)運(yùn)行管理及效益分析；2.2設(shè)計(jì)參數(shù)2.2.1設(shè)計(jì)進(jìn)水水量、水質(zhì)表1高濃度廢水（紅霉素生產(chǎn)廢水）進(jìn)水水質(zhì)Table1Inletwaterqualityofhighconcentrationwastewater(erythromycinproductionwastewater)序號(hào)項(xiàng)目進(jìn)水1COD/（mg·L-1）15002BOD5/（mg·L-1）2503NH4+-N/（mg·L-1）1004SS/（mg·L-1）200表2低濃度廢水進(jìn)水水質(zhì)Table2Inletwaterqualityoflowconcentrationwastewater序號(hào)項(xiàng)目進(jìn)水1COD/（mg·L-11602BOD5/（mg·L-1）603NH4+-N/（mg·L-1）304SS/（mg·L-1）702.2.2處理后出水水質(zhì)根據(jù)《發(fā)酵類制藥工業(yè)水污染物間接排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB41/758—2012）設(shè)計(jì)出水水質(zhì)如表3所示。按照各工藝污染物去除率估算，本次設(shè)計(jì)能達(dá)到排放要求。表3出水水質(zhì)設(shè)計(jì)Table3Designofeffluentwaterquality序號(hào)項(xiàng)目出水1COD/（mg·L-1)1002BOD5/（mg·L-1）303NH4+-N/（mg·L-1）254SS/（mg·L-1）502.3工藝流程確定2.3.1好氧工藝好氧工藝主要比較了MBR,CASS,A/O工藝和活性污泥法，各工藝詳細(xì)情況見表4。表4好氧工藝Table4Aerobicprocess名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)MBR工藝①很難產(chǎn)生污泥膨脹；②生物降解效率較高；③占地面積小，節(jié)約空間；④運(yùn)行管理簡(jiǎn)易、維護(hù)方便；⑤出水水質(zhì)穩(wěn)定、透明度高；⑥對(duì)細(xì)菌和病毒也有很好的截留效果。①影響因素多；②能耗較高；③膜價(jià)格和膜更換費(fèi)用較高；④存在膜污染問題。CASS工藝①工藝流程簡(jiǎn)易；②占地面積不大投資低；③沉淀效果好；④運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)；⑤不易發(fā)生污泥膨脹。①冬季或低溫會(huì)對(duì)運(yùn)行有影響；②控制方式較為單一；③硝化反應(yīng)難以進(jìn)行完全。A/O工藝①流程簡(jiǎn)單，投資省，操作費(fèi)用低；②容積負(fù)荷高，對(duì)污染物有較高的降解率。①難降解物質(zhì)的降解率低；②若要提高脫氮效率，必須增大內(nèi)循環(huán)比?；钚晕勰喾á賹?duì)不同性質(zhì)的污水適應(yīng)性強(qiáng)；②建設(shè)費(fèi)用較低；③SBR是活性污泥的一種變形。①運(yùn)行穩(wěn)定性差，容易發(fā)生污泥膨脹和污泥流失；②分離效果不夠理想；③占地大。CASS工藝對(duì)有機(jī)物去除率可達(dá)90%，氮磷的去除率可達(dá)80%以上，同時(shí)具有建議靈活，占地面積小，積極效益好等優(yōu)勢(shì)，所以本設(shè)計(jì)選擇CASS工藝。2.3.2厭氧工藝厭氧工藝主要比較了普通厭氧消化池，UASB和厭氧生物濾池，各工藝詳細(xì)情況見表五。表5厭氧處理工藝比較表Table5comparisonofanaerobictreatmentprocesses方案優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)普通厭氧硝化池①高懸浮物固體含量的原料可以進(jìn)入；

②消化器內(nèi)物料分布均勻；

③消化器內(nèi)溫度分布均勻；①由于要求要有足夠的攪拌，所以其能耗相對(duì)較高；

②大型的消化器很難做到徹底的混合；

③消化器的體積相對(duì)較大；UASB①反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高；

②有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時(shí)間短；

③反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置三相分離器無需污泥回流；

④無需設(shè)置填料，節(jié)省造價(jià)，避免堵塞①對(duì)設(shè)備進(jìn)水懸浮物的要求比較高；

②對(duì)進(jìn)出水方式和土建質(zhì)量要求較高

③運(yùn)行啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)；厭氧生物濾池①污水處理能力明顯高于一般消化池；

②有機(jī)負(fù)荷相對(duì)較高；

③裝置簡(jiǎn)單，自身能耗低，①濾池較容易被堵塞，因此不適用于懸浮物濃度較高有機(jī)污水處理；

②對(duì)布水設(shè)別要求較高；UASB去除率：有機(jī)物去除率可達(dá)80%。同時(shí)UASB具有符合高，水力停留時(shí)間段，不易杜塞等優(yōu)點(diǎn)，所以本次設(shè)計(jì)選擇UASB工藝。2.3.3預(yù)處理工藝由于該污水為藥廠污水，所以水中含有大量的抗生素，對(duì)微生物的活性會(huì)起到一定程度的抑制作用，所以本次設(shè)計(jì)首先對(duì)水中的抗生素進(jìn)行處理。Fe－C處理法效果較好，但是其成本費(fèi)用高、工藝流程復(fù)雜、不易在工程中實(shí)現(xiàn)。芬頓試劑對(duì)西咪替丁制藥廢水進(jìn)行預(yù)處理，此類廢水具有COD高、成分復(fù)雜的特點(diǎn)，但是仍然顯現(xiàn)出良好的處理效果，COD去除率可達(dá)50%以上[3]。固本設(shè)計(jì)采取芬頓試劑預(yù)處理制藥廢水。預(yù)處理段詳細(xì)工藝見表6。表6預(yù)處理方法介紹Table6Introductiontopretreatmentmethods名稱簡(jiǎn)介機(jī)械格柵機(jī)械格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在廢水渠道的進(jìn)口處，用于截留較大的懸浮物或漂浮物，主要對(duì)水泵起保護(hù)作用，另外可減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。調(diào)節(jié)池如果廢水水量水質(zhì)變化幅度大，為了保證整個(gè)處理流程正常運(yùn)行，在調(diào)節(jié)池中對(duì)廢水水量水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)。芬頓池藥廠工業(yè)廢水的有機(jī)物濃度高，采用芬頓池可以有效去除有機(jī)物。氣浮池可以去除廢水中的一部分懸浮物，并且去除芬頓池中加入的化學(xué)試劑。2.3.4設(shè)計(jì)工藝流程具體工藝流程圖如圖2所示。圖2工藝流程圖Fig.2Processflowchart工藝流程介紹：格柵先除去沸水中的一部分懸浮物然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池中調(diào)節(jié)，待池中廢pH值達(dá)到指標(biāo)后，接下來通過芬頓和氣浮的預(yù)處理工藝對(duì)污水進(jìn)行處理，預(yù)計(jì)COD去除50%，BOD去除40%，氨氮去除40%，SS去除80%；經(jīng)過提升泵至UASB反應(yīng)器進(jìn)行厭氧處理，并對(duì)期間產(chǎn)生的沼氣進(jìn)行回收,預(yù)計(jì)COD去除50%，BOD去除60%，氨氮去除60%，SS去除20%；經(jīng)過UASB的廢水繼續(xù)進(jìn)入到CASS反應(yīng)器進(jìn)行好氧處理；處理過程中沉淀區(qū)的下部的污泥及時(shí)排出，濃縮脫水后外運(yùn)至相關(guān)處理企業(yè),預(yù)計(jì)COD去除85%，BOD去除70%，氨氮去除70%，SS去除10%，最后達(dá)標(biāo)排放。3構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算3.1機(jī)械格柵3.1.1設(shè)計(jì)說明

機(jī)械格柵由一組（或多組）相平行的金屬柵條和框架組成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠道里，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，以攔截污水中粗大的懸浮物及雜質(zhì)[4]。格柵設(shè)計(jì)圖見圖3。圖3細(xì)格柵設(shè)計(jì)示意圖Fig.3Schematicdiagramoffinescreen3.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）設(shè)計(jì)流量根據(jù)最大設(shè)計(jì)流量Qmax=0.019m3s-1計(jì)算，設(shè)兩座格刪，1用1備設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)過柵流速0.6~1.8ms-1，取v=1.0ms-1，柵前水深h=0.5m；2）格刪安裝傾角60°；3）選取矩形斷面柵條，則柵條寬度S=5.0mm=0.005m。4）取格刪間隔b=4mm=0.004m；（3）格柵計(jì)算1）柵槽間隙數(shù)n（個(gè)）： n(1)式中：Qmax——最大設(shè)計(jì)流量，m3s-1；α——格刪傾角，°；b——格刪間隙，m；h——柵前水深，m；v——過柵流速，ms-1。n2）柵槽寬度B（m）： B(2)式中：B3）進(jìn)水渠道漸寬部分長(zhǎng)度： l(3)式中：α——漸寬部分展開角度，取10°；B1——進(jìn)水渠寬，取0.15m。則進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為： V(4)柵槽與出水渠連接處的漸窄部分長(zhǎng)度：l(5)4）通過格刪的水頭損失h1h(6)式中：k——系數(shù)，指水頭損失增大的倍數(shù)，一般取k=3；ξ——阻力系數(shù)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)，ξ=2.42。h5）槽后總高度：H(7)式中：H——柵后槽總高度，m；h2——柵前渠道超高，m，取0.3m。則H=h+h1+h2=0.5+0.58+0.3=1.38m。6）柵槽總長(zhǎng)度：L=(8)式中：l1——進(jìn)水渠漸寬部分長(zhǎng)度，m；l2——柵槽與出水渠連接處的漸窄部分長(zhǎng)度，m；H1——柵前渠道深，m，H1=h+h2L=0.2格柵的詳細(xì)格柵參數(shù)見表7。表7機(jī)械格柵設(shè)計(jì)參數(shù)表Table7Designparameteroffinescreen柵前水深（m）柵槽寬度（m）柵條間隙（m）柵條斷面形狀安裝傾角（°）柵條數(shù)（個(gè)）通過格柵水頭損失h1（m）清渣形式0510×50銳邊矩形60200.58機(jī)械8)格刪機(jī)選型選擇DKGS-400B型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)，功率0.55kW，具體安裝尺寸見表8。表8DKGS-400B型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)Table8DKGS-400Brotarygrilledecontaminationmachine型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率（kW）耙齒柵寬（mm）設(shè)備寬（mm）設(shè)備高（B型）（mm）設(shè)備總寬（mm）安裝長(zhǎng)（mm）水槽最小寬度（mm）DKGS-4001127507502120～107536003.2調(diào)節(jié)池3.2.1設(shè)計(jì)說明調(diào)節(jié)池可以調(diào)節(jié)水質(zhì)，水量[5]，使廢水更能符合處理要求。調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)圖見圖4。圖4調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)示意圖Fig.4Schematicdiagramoffinescreen3.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取停留時(shí)間6h。（1）有效容積V（m3）V(9)式中：Q——設(shè)計(jì)水量，33.3m3h-1，按日處理量的35%～50%，此處取40%；t——調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)停留時(shí)間，此處選取6h。計(jì)算得V=198m3（2）池體尺寸V’（m3）池體個(gè)數(shù)：1個(gè)，有效水深2.0m，長(zhǎng)為10m，寬為5m，超高取0.3m。（3）機(jī)械攪拌設(shè)計(jì)計(jì)算攪拌功率N：N(10)式中：q——攪拌強(qiáng)度，Wm-3，參考值2～8，設(shè)計(jì)值為4；V——有效容積，m3，取180m3。計(jì)算得N=0.72kW。攪拌機(jī)一臺(tái)，單機(jī)功率為0.72kW。（4）揚(yáng)程估算（H）H(11)式中：h1——吸水管水頭損失，h2——出水管水頭損失，h3——調(diào)節(jié)池最低工作水位與所需提升水位高差，h4——自由水頭，集水池最低工作水位與所需提升水位高差：h設(shè)水流通過管道水頭損失為1.5mH（5）選泵選用100QW100-125型泵兩臺(tái)，1用1備，其相關(guān)參數(shù)見表9。表9100QW100-125-22型泵運(yùn)行參數(shù)Table9peratingparameterof100QW100-100型號(hào)流量（m3h-1）功率（kW）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（rmin-1）效率（%）口徑（mm）重量（kg）100QW100-125-2210022242900621001693.3芬頓池3.3.1設(shè)計(jì)說明通過芬頓池對(duì)高濃度抗生素廢水進(jìn)行預(yù)處理，在設(shè)計(jì)之前對(duì)反應(yīng)的最佳條件進(jìn)行測(cè)定，得到如下結(jié)果：FeeSO4質(zhì)量濃度為750mgL-1，H2O2質(zhì)量濃度為3000mgL-1反應(yīng)溫度為70℃，pH為3，氧化時(shí)間為3h。而且應(yīng)用于工程實(shí)踐后發(fā)現(xiàn)，工程調(diào)試結(jié)果與小實(shí)驗(yàn)有良好相關(guān)性[6]。3.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）機(jī)械混合槽設(shè)計(jì)處理能力800m3d-1，池體結(jié)構(gòu)：反應(yīng)時(shí)間取0.5h，則混合槽的有效容積為：V=Qt=(12)池體尺寸：L×B×H=4m×2m×2.8m，其中保護(hù)高（2）芬頓氧化池1）水力停留時(shí)間為4h，則池體有效容積為：V=Qt=800×4(13)則池體尺寸L×B×H=5m×4m×3.8m,其中保護(hù)高為0.3m2）每日投加氧化劑計(jì)算FeeSO4的投加率為0.1kgm-3，則每天FeeSO4的投加量為80kg,H2O2投加量為320kg。雙氧水中H2O2的濃度為25%，雙氧水的量為1280kg。（3）pH調(diào)整混合槽由于芬頓試劑反應(yīng)后可能會(huì)使pH升高，使處理后的廢水呈酸性[7]，因此需要檢測(cè)其酸堿度，若其仍呈酸性，需要投入一定量的堿對(duì)其進(jìn)行中和，使pH接近7左右；若已經(jīng)接近中性則不需要此步驟，本次設(shè)計(jì)選取的堿劑為NaOH，反應(yīng)時(shí)間取0.5h，經(jīng)計(jì)算調(diào)節(jié)所需的NaOH為0.008kgm-3，則每天投加的NaOH為64kgd-1（4）產(chǎn)泥量計(jì)算根據(jù)進(jìn)水?dāng)?shù)據(jù)可得COD濃度為1500mgL-1，經(jīng)計(jì)算可得V=P(14)式中V——COD質(zhì)量，kg：P——COD含量，kgm-3C——去除效率3.4氣浮池3.4.1設(shè)計(jì)說明在水中形成高度分散的微小氣泡，粘附廢水中疏水基的固體或液體顆粒，形成水-氣-顆粒三相混合體系，顆粒粘附氣泡后，形成表觀密度小于水的絮體而上浮到水面，形成浮渣層被刮除在氣浮塔中對(duì)污水進(jìn)行微曝氣處理[8]，既可以有效去除污水中的顆粒污染物，也可以去除芬頓池中帶來的過氧化氫。3.4.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）氣浮接觸室設(shè)計(jì)基本數(shù)據(jù)：設(shè)計(jì)處理水量800m3d-1設(shè)計(jì)工作時(shí)間20h有效水深2.0m回流比取8%接觸室上升流速15mms-1分離室水流向下流速1.5mms-1加壓溶氣水量Q=(15)Q(16)式中Q—藥廠處理水量R—實(shí)驗(yàn)條件下所需的回流比（5%-10%)，取8%建議選取水泵型號(hào)IS-50-65-160A,電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y112-4，功率4.0KW。接觸室平面面積A(17)式中VC代表接觸室上升流速（10mms-1-20mms-1），建議VC取15[9]。（2）氣浮室深度1）氣浮池接觸室水深接觸室停留時(shí)間不宜小于60s。Q=A(18)H(19)式中A—?dú)飧〗佑|室平面面積2）氣浮池分離室水深H(20)式中ts—?dú)飧》蛛x室水流停留時(shí)間15min-20min，取18氣浮池有效水深2.0m-3.0m，取2.5m。氣浮池總高度H(21)式中h為安全超高，取為0.3m。3.5中間池3.5.1設(shè)計(jì)說明中間池具有調(diào)節(jié)水質(zhì)水量，保證后續(xù)處理的均勻穩(wěn)定的作用[10]，本設(shè)計(jì)中被預(yù)處理的較高濃度廢水和低濃度廢水將在中間池中混合，低濃度廢水中的懸浮物，泥沙以及徑預(yù)處理的高濃度廢水中的懸浮物和泥沙都會(huì)在中間池中自然沉淀下來一部分。3.5.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）設(shè)計(jì)參數(shù)水利停留時(shí)間T=6h設(shè)計(jì)流量Q=800m3d-1=33.3m3h-1（2）中間池有效容積V=QT=33.3(22)（3）中間池水面面積取池子總高度H=4.5m，其中有0.5m為超高，有效水深4m，則池面積為A=(23)（4）中間池的提升泵設(shè)計(jì)流量Q=33.3m3h-1，凈揚(yáng)程為7m。選用管徑DN500，查表可得水頭損失為0.14m。管線水頭損失假設(shè)為1.5m，考慮自由水頭損失為1.0m，則總揚(yáng)程為H=7+0.14+1.5+1.0=9.64(24)選擇200QW360-15-30型污水泵兩臺(tái)，一用一備，其性能見表10表10200QW360-15-30型泵運(yùn)行參數(shù)Table10peratingparameterof200QW0360-15-30型號(hào)流量（m3h-1）功率（kW）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（rmin-1)效率（%）口徑（mm）重量（kg）200QW360-15-30360301598075.92009003.6UASB3.6.1設(shè)計(jì)說明UASB反應(yīng)池由進(jìn)水分配系統(tǒng)、反應(yīng)區(qū)、三相分離器、出水系統(tǒng)、排泥系統(tǒng)及沼氣收集系統(tǒng)組成[11]。廢水在UASB中發(fā)生厭氧反應(yīng)，達(dá)到去除懸浮物，顆粒物的作用。3.6.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q=0.055m3s-1；進(jìn)水COD=1000mgL-1，去除率80%；容積負(fù)荷（Nv）為：4.5kgCOD(m3·d)-1；污泥產(chǎn)率為：0.07kgMLSSkg-1COD；產(chǎn)氣率為：0.4m3kg-1COD。（2）UASB反應(yīng)器尺寸計(jì)算反應(yīng)器容積計(jì)算UASB有效容積為：V=(25)式中Q——設(shè)計(jì)處理流量，m-3d-1Sr——進(jìn)水有機(jī)物濃度，kgm-1Nv——容積負(fù)荷，COD(m3·d)-1V=UASB反應(yīng)器的形狀和尺寸a.工程設(shè)計(jì)反應(yīng)器兩座，截面為矩形。反應(yīng)器有效高度為4m，則橫截面積：S=(26)單池面積：S(27)b.設(shè)池長(zhǎng)L=6m，則B=(28)寬B=3.8m，取4m。則單池截面積：S(29)c.設(shè)計(jì)反應(yīng)池總高H=5m，其中超高0.5m（一般應(yīng)用時(shí)反應(yīng)池裝液量為70%~90%）單池總?cè)莘e：V=(30)單池反應(yīng)有效容積：V(31)反應(yīng)器數(shù)量：2座總池面積：S總=24×2=48m2(32)總?cè)莘e：V總=120×2=240m3(33)三相分離器設(shè)計(jì)三相分離器操作簡(jiǎn)易，能穩(wěn)定工作，能夠高度有效分離污染物；同時(shí)具有占地面積小，費(fèi)用低，緊急效益高等優(yōu)點(diǎn)。適合多種情況下的分離設(shè)計(jì)，三相分離器結(jié)構(gòu)如圖5所示。圖5三相分離器示意圖Fig.5Schematicdiagramofthreephaseseparator每個(gè)池子設(shè)計(jì)2個(gè)集氣罩，2個(gè)三相分離器。三相分離器長(zhǎng)度B=3m，寬b=l2=2m，沉淀面積為15則沉淀區(qū)表面負(fù)荷率為：Q(34)設(shè)上下三角集氣罩斜面水平傾角a=60°，取則下三角集氣罩寬度和相鄰集氣罩間水平距離為：b(35)b(36)式中：b1——下三角集氣罩寬度，m；h3——下三角集氣罩垂直高度，m；b2——相鄰兩下三角集氣罩水平距離，m；b——三相分離器寬度，m。下三角回流縫面積：S(37)下三角集氣罩間污泥回流縫間混合液上升流速v(38)式中：Qi——反應(yīng)器廢水流量，m3h-1；滿足要求，污泥順利回流。計(jì)算回流縫，設(shè)上三角集氣罩下端和下三角斜面之間水平距離回流縫的寬度：b3上三角集氣罩回流縫面積：a(39)v2(40)確定上下三角集氣罩相對(duì)位置，尺寸：BC=(41)氣液分離設(shè)計(jì)：CE=CD×(42)CB=(43)（3）排泥量計(jì)算每天去除有機(jī)物的多少?zèng)Q定了反應(yīng)器每日剩余污泥量的體積，由經(jīng)驗(yàn)，每去除1kgCOD產(chǎn)生0.05-0.1kgVSS進(jìn)行取值，本設(shè)計(jì)取剩余污泥產(chǎn)率γ0.08kgVSSkg-1CODcr，去除率在80%-90%，設(shè)計(jì)取80%。污泥含水率一般大于95%，本設(shè)計(jì)ρ取97%。UASB總產(chǎn)泥量為：(44)污泥產(chǎn)量：(45)每個(gè)UASB反應(yīng)器中每日污泥產(chǎn)生量為：(46)3.7CASS反應(yīng)池3.7.1設(shè)計(jì)說明本設(shè)計(jì)為連續(xù)進(jìn)水，曝氣、排水、沉淀等工藝過程在同一池子內(nèi)周期性循環(huán)運(yùn)行，節(jié)省了活性污泥法的二沉池和污泥回流系統(tǒng)[12]。3.7.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）參數(shù)設(shè)計(jì)BOD5污泥負(fù)荷：Ne=0.15kgBOD(kgMLSSd)-1；混合液污泥濃度：X=2500mgMLSSL-1；排出比：1/m=1/4；進(jìn)水的平均BOD5：S0=300mgL-1；曝氣池水深：H=2.5m；應(yīng)池?cái)?shù)：n1=1，緩沖層高度=0.5m。（2）曝氣時(shí)間(47)（3）沉淀時(shí)間污泥界面沉降速度為(48)(49)（4）反應(yīng)池容積計(jì)算(50)式中Q—為流量，取33m3h-1（5）反應(yīng)池構(gòu)造尺寸CASS池設(shè)計(jì)為長(zhǎng)方形，反應(yīng)池有效水深H=2.5m，超高h(yuǎn)c=0.5m，緩沖層高度=0.5m。反應(yīng)池體積V=LBH=41m3，取L=8m，B=2.5m，池面積S=20m2。CASS池總高:H0=H+0.5m=3m生物選擇區(qū):L1=0.38m，預(yù)反應(yīng)區(qū)長(zhǎng)L2=1.92m，主反應(yīng)區(qū)L3=7.70m（6）污泥層高度計(jì)算反應(yīng)池有效水深2m，超高h(yuǎn)c=0.5m，保護(hù)水深=0.5m，基準(zhǔn)水位h2為2m排水結(jié)束時(shí)最低水位:(51)污泥層高度:(52)（7）空氣量值取0.7，值取0.95，（壓力修正系數(shù)）=1，曝氣設(shè)備堵塞系數(shù)F取0.8，，氧利用效率EA=30%，混合液DO濃度為2.0mgL-1。擴(kuò)散器出口處絕對(duì)壓力：(53)空氣離開曝氣池面時(shí)，氣泡含氧體積分?jǐn)?shù)：(54)20℃時(shí)曝氣池混合液中平均氧飽和度：(55)將計(jì)算需氧量換算為標(biāo)準(zhǔn)條件下（20℃，脫氧清水）充氧量：(56)曝氣池供氣量：(57)選用QSB4射流式潛水曝氣機(jī)兩臺(tái)，一用一備，其性能參數(shù)見表11。表11QSB4射流式潛水曝氣機(jī)性能參數(shù)Table11PerformanceparametersofQSB4jetsubmersibleaerator型號(hào)功率（kW）最大潛入深度（m）進(jìn)氣量（m3h-1）頻率（Hz）服務(wù)面積QSB444.5755035（8）潷水器潷水器是CASS工藝中關(guān)鍵運(yùn)行設(shè)備之一，優(yōu)先采用旋轉(zhuǎn)式潷水器。污水進(jìn)水量Q=145.8m3h-1，進(jìn)水時(shí)間3.5h，排出時(shí)間1h，出水口1個(gè)，則每池排出負(fù)荷QD：Q(58)每池設(shè)一套潷水器（規(guī)格DN200），出水口1個(gè)，選用XB-500型，最大排水量500m3h-1，潷水深度2m。3.8儲(chǔ)泥池3.8.1設(shè)計(jì)說明由于處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量污泥，需要建設(shè)污泥池對(duì)污泥進(jìn)行收集。儲(chǔ)泥池的尺寸必須滿足污泥儲(chǔ)存需求，以便集中處理。3.8.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）污泥的總量①機(jī)械格柵處產(chǎn)生的渣量為0.10m3d-1②芬頓池產(chǎn)泥240kgd-1，含水率按97%計(jì)，則濕污泥為8m3d-1③UASB產(chǎn)泥61.5kgd-1，含水率按97%計(jì)，則濕污泥為2.05m3d-1④CASS反應(yīng)池產(chǎn)泥3m3d-1濕污泥總量Q=0.10+8+2.05=11.15m3d-1(59)（2）儲(chǔ)泥池容積設(shè)計(jì)儲(chǔ)泥時(shí)間t=24h，則儲(chǔ)泥池容積V(60)設(shè)儲(chǔ)泥池為長(zhǎng)為2m，寬為2m，高為4m，超高為0.5m，則池體體積V為V=4(61)滿足要求。（3）污泥泵選型經(jīng)過比選擇WDB50-50-115B型泵兩臺(tái)，其相關(guān)參數(shù)見表12。表12WDB50-50-115B型泵運(yùn)行參數(shù)Table12OperatingparameterofWDB50-50-115B型號(hào)流量（m3h-1）功率（kW）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（rmin-1）效率（%）口徑（mm）葉輪公稱直徑（mm）WDB50-50-115B3.332.212.5290040501153.9小結(jié)3.9.1污水處理站設(shè)施一覽表本藥廠污水處理站設(shè)計(jì)設(shè)施一覽表見表13。表13污水處理站主要設(shè)施一覽表Table13Facilitieslistofsewagetreatmentstation構(gòu)筑物名稱基本尺寸（m）有效水深（m）容積（m3）數(shù)量機(jī)械格柵2.43×0.2×1.380.4-1調(diào)節(jié)池10×5×4.32.02151機(jī)械混合槽4×2×3.1-16.671芬頓氧化池5×4×4.11.5-1氣浮池4×2×3.812.0311中間池9×5×4.54.0199.81UASB6×4×54.51201CASS8×2.5×3.52.541儲(chǔ)泥池2×2×4-163.9.2設(shè)備匯總一覽表本藥廠污水處理站設(shè)計(jì)設(shè)備一覽表見表14。表14污水處理站設(shè)備一覽表Table14Equipmentlistofsewagetreatmentstation序號(hào)設(shè)備型號(hào)及規(guī)格功率/kw備注1機(jī)械格柵格柵寬220mm，間距15mm，α=602格柵除污機(jī)DKGS-400B型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)1.11臺(tái)3提升泵100QW100-125-22222臺(tái)4酸投設(shè)備PE-7ES8.51臺(tái)5pH監(jiān)控儀EST90062套6堿投設(shè)備2JMX7.01臺(tái)7污水泵200QW360-15-30302臺(tái)8曝氣機(jī)QSB442臺(tái)9污泥泵WDB50-50-115B2.22臺(tái)4污水處理廠總體布局4.1平面布局4.1.1平面布局原則（1）區(qū)分不同功能，選擇合適位置安裝不同功能設(shè)備；（2）布局緊湊，合理利用場(chǎng)地，盡量減少施工用地。（3）在工藝設(shè)計(jì)中合理確定流程，構(gòu)筑物應(yīng)按照流程布設(shè)，減少經(jīng)濟(jì)投入，節(jié)約人力。（4）充分考慮地形，有效利用重力，風(fēng)力等資源，既方便建設(shè)，也使生產(chǎn)順利進(jìn)行（5）處理廠內(nèi)的綠化的面積一般要大于全廠總體面積的30%[13]；4.1.2工藝流程布置本次設(shè)計(jì)的污水處理站位于中醫(yī)藥廠的東南方，總占地800m2，位于廠區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)偏北風(fēng)側(cè)風(fēng)向。其中，預(yù)處理區(qū)位于污水站東側(cè)，按照順序一次整體布置，需要布置緊湊所以池體采取合建模式，最東側(cè)為機(jī)械格柵，由東至西依次為調(diào)節(jié)池，芬頓池，氣浮池和中間池。UASB位于調(diào)節(jié)池北方，與CASS相鄰。具體布置見附圖1。4.2高程布置4.2.1高程布置原則高程布置的任務(wù)主要是包括各個(gè)處理構(gòu)筑物單元的標(biāo)高、處理構(gòu)筑物之間連接的管渠尺寸和其標(biāo)高，保證污水沿著工藝流程順利流動(dòng)。高程布置原則如下（1）按照最大水頭損失計(jì)算，距離也是最長(zhǎng)的，要留下一些余地，為涌水做好應(yīng)急準(zhǔn)備；（2）處理的污水一般經(jīng)過一次提升就應(yīng)該能夠靠重力通過整個(gè)的處理系統(tǒng)；（3）進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)，設(shè)計(jì)流量是以最大的進(jìn)水流量；（4）高程布置要合理，不能過高過低。4.2.2污水處理高程布置（1）構(gòu)筑物水頭損失污水處理構(gòu)筑物水頭損失見表15。表15污水處理構(gòu)筑物水頭損失表Table15Headlossofsewagetreatmentstructure構(gòu)筑物名稱水頭損失（m）構(gòu)筑物名稱水頭損失（m）機(jī)械格柵0.15調(diào)節(jié)池0.3芬頓池0.39氣浮池0.5UASB0.2CASS0.2中間池0.2儲(chǔ)泥池0.3（2）構(gòu)筑物之間水頭損失構(gòu)筑物之間水頭損失計(jì)算公式：h(62)式中：hf——兩構(gòu)筑物之間的沿程損失，m；hj——兩構(gòu)筑物之間的局部損失，m；i——管道坡度；l——管道長(zhǎng)度，m；v——管道流速，ms-1根據(jù)構(gòu)筑物之間水頭損失公式，計(jì)算結(jié)果見表16：表16污水系統(tǒng)水頭損失計(jì)算表Table16Calculationtableforheadlossofsewagesystem名稱流量(m3h-1)管徑(mm)v(ms-1)管長(zhǎng)(m)1000iiL(m)ΣξΣξ(m)h(m)機(jī)械格柵至調(diào)節(jié)池342001.39513.320.0141.250.1080.122調(diào)節(jié)池至芬頓池342001.391013.320.0082.360.1490.157芬頓池至氣浮池341501.39613.320.0103.150.1830.193氣浮池至中間池341401.39213.320.0063.000.1620.168中間池至UASB341101.39813.320.0154.750.2430.258UASB至CASS341101.391513.320.0394.250.2150.244ΣΣ1.14標(biāo)高計(jì)算根據(jù)表15可知各建筑物水頭損失，由表16可知各建筑物之間的水頭損失，因此從最后一個(gè)建筑物反推可知各建筑物標(biāo)高，各建筑物標(biāo)高如表17所示：表17高程布置表Table17ElevationLayoutTable構(gòu)筑物名稱構(gòu)筑物底部的標(biāo)高（m）構(gòu)筑物頂部的標(biāo)高（m）構(gòu)筑物水面標(biāo)高（m）水頭損失（m）機(jī)械格柵-3.000.9240.0000.15機(jī)械格柵到調(diào)節(jié)池———0.122調(diào)節(jié)柵-3.3760.9240.0000.39調(diào)節(jié)池到芬頓池———0.157芬頓池-2.0001.8001.6100.200芬頓池至氣浮池———0.193氣浮池-3.3100.500-0.1320.2000.氣浮池至中間池———0.1680中間池-4.5000.000-0.5000.3000中間池至UASB池———0.2580UASB池-2.7001.3000.7440.5000UASB池到CASS池———0.2440CASS池-2.9900.0100.0000.2000具體高程布置圖見附圖2。5經(jīng)濟(jì)分析5.1估算范圍污水處理站的污水處理工藝、運(yùn)行費(fèi)用等。5.2人員配置及管理5.2.1人員配置設(shè)置人員4名，進(jìn)行廢渣移除、平時(shí)站區(qū)監(jiān)管、管道線路修理、污泥外運(yùn)、站區(qū)運(yùn)行情況記錄。5.2.2技術(shù)管理（1）為室系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)按照設(shè)計(jì)效率標(biāo)準(zhǔn)。（3）分析系統(tǒng)的記錄情況，對(duì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)；（4）對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保系統(tǒng)正常運(yùn)行；（5）提高技術(shù)人員的操作能力，對(duì)操作人員定期進(jìn)行培訓(xùn)。5.3投資估算依照W區(qū)各投資標(biāo)準(zhǔn)以及其他費(fèi)用核算標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)投資進(jìn)行估算，投資估算詳細(xì)情況見表18。表18投資估算表Table18Investmentevaluationofengineeringproject序號(hào)工程及費(fèi)用名稱估算價(jià)值（萬元）合計(jì)建筑工程設(shè)備費(fèi)安裝工程其他費(fèi)用1機(jī)械格柵-7.62調(diào)節(jié)池-9.83芬頓池-12.94氣浮池-16.15中間池-4.66UASB-22.87CASS4.814.61.1-20.59儲(chǔ)泥池-8.310土方外運(yùn)3.1-0.3-3.411電氣工程2.71.7--4.412備件購置費(fèi)-110.8-11.813相關(guān)設(shè)備費(fèi)-5.5--5.514建設(shè)單位管理費(fèi)1.31.315勘測(cè)費(fèi)0.650.6516工程建設(shè)監(jiān)理費(fèi)1.81.817設(shè)計(jì)費(fèi)1.51.518施工圖預(yù)算編制費(fèi)0.120.1219工程保險(xiǎn)費(fèi)0.10.120測(cè)試費(fèi)0.750.7521稅費(fèi)4.54.5總投資估算根據(jù)表18計(jì)算為138.45萬元5.4運(yùn)行費(fèi)用（1）耗電量計(jì)算根據(jù)選取設(shè)備功率計(jì)算運(yùn)行過程中的耗電量，具體耗電量見表19。表19污水處理站用電情況Table19Electricityconsumptionofelectricityconsumption設(shè)備額定功率（kW）運(yùn)行時(shí)間（h）運(yùn)行數(shù)量（臺(tái)）耗電量（kWh）格柵除污機(jī)1.112113.2提升泵22121264酸投設(shè)備8.5121102堿投設(shè)備7.012184污泥泵2.2112.2污水泵30121360曝氣機(jī)41221.2在線檢測(cè)設(shè)備0.04240.96照明0.01120.12總用電量827.68運(yùn)行成本計(jì)算本工程運(yùn)行總成本費(fèi)用由動(dòng)力消耗費(fèi)、污泥處置費(fèi)、工資及福利費(fèi)、日常維護(hù)管理費(fèi)、芬頓試劑購買費(fèi)用等組成，工程投產(chǎn)后正常年份處理水量約800m3d-1，其運(yùn)行所需費(fèi)用如表19。表19運(yùn)行費(fèi)用Table19Operatingcosts名稱費(fèi)用明細(xì)電費(fèi)年電費(fèi)：30×0.81=24.3萬元；電費(fèi)根據(jù)W區(qū)電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算；水費(fèi)年水費(fèi)：2.9萬元；水費(fèi)根據(jù)W區(qū)水費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算；工資工資：工程定員為4人，人均年收入福利平均為5萬元，年費(fèi)應(yīng)為20萬元；維護(hù)管理費(fèi)日常檢修維護(hù)及管理費(fèi)：由于檢修以及維護(hù)隨著污水處理站的運(yùn)行年限升高而升高，所產(chǎn)生的年費(fèi)用按總設(shè)備費(fèi)用的10%計(jì)算[15]；試劑費(fèi)用試劑購買費(fèi)：FeeSO4市場(chǎng)價(jià)3元每公斤，則每天FeeSO4費(fèi)用為240元；H2O2市場(chǎng)價(jià)每公斤0.3元，則每天H2O2費(fèi)用為96元。污泥處置費(fèi)污泥處置費(fèi)：根據(jù)市場(chǎng)價(jià)污泥堆肥處理