1、某制藥廠抗生素廢水治理工程設(shè)計(jì)目 錄1總論1抗生素生產(chǎn)工藝、廢水來源及其廢水的特性1抗生素生產(chǎn)工藝1廢水來源21.1.3 廢水的特性21.2 廢水水質(zhì)及水量21.2.1 廢水水質(zhì)與水量21.2.2 廢水排放規(guī)律32設(shè)計(jì)依據(jù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)4設(shè)計(jì)依據(jù)4法律法規(guī)依據(jù)4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范依據(jù)4其他依據(jù)4執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)4設(shè)計(jì)原則4設(shè)計(jì)范圍53廢水處理方案選擇及論證6廢水處理程度及設(shè)計(jì)規(guī)模論證63.1.1 廢水處理程度論證63.1.2 設(shè)計(jì)處理規(guī)模論證63.2 現(xiàn)有處理工藝分析63.2.1 物化處理工藝63.2.2 生化處理工藝73.2.3 抗生素廢水處理組合工藝8工藝方案選擇及論證93.3.1 預(yù)處理工藝選擇

2、與論證93.3.2 二級生物處理工藝選擇與論證103.3.3 深度處理134 廢水處理工藝流程設(shè)計(jì)及說明14廢水處理工藝流程設(shè)計(jì)144.2 接觸吸附池填充粉煤灰說明14投加藥劑說明15廢水處理工藝流程說明15預(yù)處理階段工藝說明15水解酸化階段工藝說明16好氧處理及深度處理階段工藝說明16污泥及廢渣處置工藝說明17水回流工藝說明17廢水處理效率論證175 處理站構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算195 .1細(xì)格柵195.1.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)195.1.2 設(shè)計(jì)參數(shù)195.1.3 設(shè)計(jì)計(jì)算195.2 調(diào)節(jié)池225.2.1 確定調(diào)節(jié)池的容積225.2.2 調(diào)節(jié)池的尺寸225.3 接觸吸附池23接觸吸附池的尺寸235.3.

3、2 單個池內(nèi)粉煤灰的使用天數(shù)235.3.3 布水系統(tǒng)245.4 折板反應(yīng)槽245.4.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)245.4.2 工藝尺寸設(shè)計(jì)245.5 豎流式沉淀池25設(shè)計(jì)要點(diǎn)265.5.2 設(shè)計(jì)計(jì)算265.6 ABR水解酸化池285.6.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)285.6.2 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)295.6.3 設(shè)計(jì)參數(shù)295.6.4 設(shè)計(jì)計(jì)算295.7 生物接觸氧化池305.7.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)305.7.2 設(shè)計(jì)參數(shù)315.7.3 設(shè)計(jì)計(jì)算315.7.4 進(jìn)出水設(shè)計(jì)335.7.5 填料選擇計(jì)算335.8 普通快濾池355.8.1 設(shè)計(jì)要點(diǎn)355.8.2 設(shè)計(jì)參數(shù)35設(shè)計(jì)計(jì)算355.9 清水池385.9.1 清水池的有效容積385

4、.9.2 清水池的平面尺寸395.10 污泥濃縮池設(shè)計(jì)選型395.10.1 污泥量及體積計(jì)算395.10.2 污泥濃縮池設(shè)計(jì)選型405.10.3 使用藥劑選用445.11 集水井446 水力計(jì)算45水力計(jì)算公式45水力計(jì)算結(jié)果45管道計(jì)算結(jié)果45構(gòu)筑物水頭損失45構(gòu)筑物及管渠水面標(biāo)高計(jì)算466.2.4 污泥處理構(gòu)筑物的水頭損失48各泵揚(yáng)程計(jì)算487 主要設(shè)備選型計(jì)算507.1 機(jī)械清渣機(jī)選型507.2 鼓風(fēng)機(jī)選型507.3 曝氣器選型507.4 攪拌設(shè)備選型51溶藥攪拌機(jī)選型51調(diào)節(jié)池?cái)嚢铏C(jī)選型517.5 污泥脫水機(jī)選型517.6 泵類選型528 主要構(gòu)筑物、設(shè)備及藥劑一覽表568.1 主要構(gòu)

5、（建）筑物一覽表568.2 主要設(shè)備一覽表568.3 主要使用藥劑一覽表579 污水處理站總體布置58污水處理站總平面布置58總平面布置原則58總平面布置結(jié)果589.2 高程布置58高程布置原則589.2.2 高程布置的結(jié)果5810 運(yùn)行管理5910.1 生物接觸氧化池5910掛膜5910布水與布?xì)?910填料5910.2 普通快濾池6011總結(jié)61致謝61參考文獻(xiàn)631 總 論抗生素類藥品是目前國內(nèi)消耗較多的品種，大多數(shù)屬于生物制品，即通過發(fā)酵過程提取制得，是微生物、植物、動物在其生命過程中產(chǎn)生的化合物，具有在低濃度下，選擇性抑制或殺滅他種微生物或腫瘤細(xì)胞能力的化學(xué)物質(zhì)，是人類控制感染性疾病

6、，保障身體健康及防治動植物病害的重要化學(xué)藥物。但是由于抗生素的篩選和生產(chǎn)、菌種選育等方面仍存在許多技術(shù)難點(diǎn)，從而出現(xiàn)提煉度低，廢水中殘留抗生素含量高等諸多問題，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。目前，國內(nèi)有3000多家企業(yè)生產(chǎn)70多個品種的抗生素，占世界總量的20%30%，廢水排放量大，水體污染嚴(yán)重。對抗生素這種成分復(fù)雜、色度高、生物毒性大、難降解高濃度有機(jī)廢水的處理，是國內(nèi)外公認(rèn)的一項(xiàng)難題。目前國內(nèi)外應(yīng)用的處理技術(shù)不多，且不夠成熟，已建成的以好氧生物處理技術(shù)為主的工程，投資和處理成本高，廢水實(shí)際處理率低。本人畢業(yè)設(shè)計(jì)選題為“某制藥廠抗生素廢水的治理工程設(shè)計(jì)”，旨在對廢水特性進(jìn)行調(diào)查研究，參考國內(nèi)外各種治理

7、抗生素廢水的工藝技術(shù)，在比較、研究各種工藝的優(yōu)劣和成熟程度以后，按照投資省、運(yùn)行費(fèi)用低、處理效果好的原則，設(shè)計(jì)出一套工藝簡單、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)節(jié)約的實(shí)用型工藝流程。同時(shí)，本著環(huán)境保護(hù)和資源回收利用的設(shè)計(jì)原則，既達(dá)到控制污染，又節(jié)省投資的目的，為處理高濃度抗生素有機(jī)廢水提供一條參考途徑。1.1抗生素生產(chǎn)工藝、廢水來源及其廢水的特性抗生素生產(chǎn)工藝抗生素生產(chǎn)的原料主要為糧食產(chǎn)品，生產(chǎn)工藝包括微生物發(fā)酵、過濾、萃取、結(jié)晶、化學(xué)方法提取、精制等過程。以糧食或糖蜜為主要原料生產(chǎn)抗生素的工藝流程見圖1-11。菌 種接 種糧 食 配制發(fā)酵液液 化發(fā)酵液糖 化糖 蜜預(yù)處理稀釋與配制干 燥濕產(chǎn)品提 取過 濾濾 渣

8、廢發(fā)酵濾液產(chǎn) 品 圖1.1 抗生素生產(chǎn)工藝流程圖廢水來源某抗生素制藥廠以生產(chǎn)紅霉素原料藥為主，生產(chǎn)原料為玉米。由圖1-1可知，廢水主要為：(1) 提取工藝的結(jié)晶液、廢母液，含大量未被利用的有機(jī)組分及其分解產(chǎn)物，屬高濃度有機(jī)廢水，為該類廢水的主要污染物來源；(2) 洗滌廢水，源于發(fā)酵罐的清洗、分離機(jī)的清洗及其他清洗工段和洗地面等，屬中濃度有機(jī)廢水；(3) 冷卻水。廢水來源見圖1-21,2。 廢水的特性紅霉素生產(chǎn)廢水是一類成分復(fù)雜，色度高，含大量醇、酯、酮以及紅霉素等的高濃度有機(jī)廢水。其主要特征：(1) 來自發(fā)酵殘余基質(zhì)的高COD(10,00080,000 mgL)和高SS(50025,000 m

9、gL)；(2) 存在難生物降解物質(zhì)和有抑菌作用的抗生素等毒性物質(zhì)；(3) 硫酸鹽和氨氮濃度高；(4) 水質(zhì)成分復(fù)雜。中間代謝產(chǎn)物、表面活性劑(破乳劑、消沫劑等)、溶媒過程所加的有機(jī)溶劑以及提取分離中殘留的高濃度酸、堿等化工原料高； (5) 水量較小，但因間歇排放，沖擊負(fù)荷高；(6) pH值波動大，溫度較高；(7) 發(fā)酵液中抗生素得率僅有0.1%3%，分離提取率僅60%70% ，因而每噸產(chǎn)品排放高濃度的廢母液量高達(dá)150m3850 m336。 分離提取抗生素（離子交換、萃取、吸附、結(jié)晶、沉淀等） 發(fā)酵預(yù)處理（加酸堿、過濾等）發(fā)酵罐種子罐沖洗廢水 濃廢液（廢母液）沖洗廢水廢冷卻水沖洗廢水倒罐廢液廢

10、菌絲體精制純化（脫色、結(jié)晶、干燥等）產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)成品廢水圖1.2 抗生素生產(chǎn)廢水排污點(diǎn)示意圖1.2 廢水水質(zhì)及水量 廢水水質(zhì)與水量該抗生素制藥廠污水的水質(zhì)水量見表1.1。污水的水質(zhì)水量項(xiàng)目 水量(m3/d) COD(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) pH 氨氮 色度進(jìn)水水質(zhì)20007900 3000 3000 6.0-7.5 80 200 廢水排放規(guī)律日排放生產(chǎn)廢水水量為2000m3/d，COD總量為11t/d。生產(chǎn)周期為24小時(shí)。該廢水排放不均勻，為保證設(shè)計(jì)安全，取廢水排放不均勻系數(shù)，則處理站設(shè)計(jì)進(jìn)水水量應(yīng)為2000m33000m3/d。即本廢水處理站的設(shè)計(jì)規(guī)模應(yīng)為3000

11、m3/d。2設(shè)計(jì)依據(jù)及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)法律法規(guī)依據(jù)（1）中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法1989年12月6日；（2）中華人民共和國水污染防治法1996年5月15日；（3）中華人民共和國水污染防治法實(shí)施細(xì)則2000年3月20日；（4）防治水污染技術(shù)政策1986年11月26日。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范依據(jù)（1）城市排水工程規(guī)劃規(guī)范GB50318-2000；（2）室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ14-1987；（3）建筑給水排水設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ15-1987；（4）城市污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)2001年；（5）污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-96；（6）地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002；其他依據(jù)（1）建設(shè)單位提供的廢水量及水質(zhì)

12、數(shù)據(jù)；（2）環(huán)保部門對污染治理的指示與要求；（3）環(huán)境工程手冊水污染防治卷；（4）同行業(yè)，同工藝工程實(shí)例。該廠污水處理站排放水進(jìn)入附近的河流中，該河段為GB3838-2002標(biāo)準(zhǔn)類功能水域，按要求應(yīng)執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB8978-1996）表4一級排放標(biāo)準(zhǔn)，其標(biāo)準(zhǔn)限值見表2.1。表2.1 廢水排放標(biāo)準(zhǔn)限值表(單位：mg/L)項(xiàng)目 COD BOD5 SS pH 色度 NH3-N原水水質(zhì) 7900 3000 3000 67.5 200 80標(biāo)準(zhǔn)限值 100 30 70 69 50 15根據(jù)廢水處理工程設(shè)計(jì)自己一系列鮮明的特點(diǎn)和今后的發(fā)展趨勢，在進(jìn)行廢水處理設(shè)計(jì)時(shí)，除了遵循工程設(shè)計(jì)的一般原則外，

13、還必須遵循以下原則：（1）遵循國家有關(guān)環(huán)境保護(hù)法律、法規(guī)，遵守污染物排放的國家標(biāo)準(zhǔn)和地方標(biāo)準(zhǔn)。（2）選用技術(shù)要先進(jìn)適用。盡量采用先進(jìn)的、成熟的、適用的技術(shù)。（3）選用質(zhì)量可靠、維修簡便、能耗低的機(jī)電設(shè)備、專用設(shè)備和藥劑，盡可能降低系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。（4）廢水處理要做到衛(wèi)生安全，有效控制二次污染。本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)范圍為：自污水匯流到污水廠后，經(jīng)各個處理單元，至處理后的總排放口為止。包括生化處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)、污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。3廢水處理方案選擇及論證 廢水處理程度論證本工程設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)為本說明書前第.1限值，按進(jìn)水與排水濃度值之差計(jì)算，本工程廢水處理程度為：CODCr去除率為98.7%，BOD5去除率為

14、99%，SS去除率為97.7%，NH3-N的去除率為81.3%，色度的去除率為75%。 設(shè)計(jì)處理規(guī)模論證本說明書第節(jié)已有論述，本工程設(shè)計(jì)處理規(guī)模為3000m3/d。 現(xiàn)有處理工藝分析抗生素產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，原材料消耗較大，大部分殘留在廢水和廢渣里，廢水水質(zhì)復(fù)雜，有機(jī)物濃度高，色度大，而且含有少量的抗生素，廢水處理有一定的難度?？股貜U水的處理方法通?？梢苑譃槿N：物化法、生化法及厭氧一好氧組合工藝。 物化處理工藝目前用于抗生素廢水處理的物化法主要有混凝-沉淀法、吸附法、過濾法、氣浮法和反滲透法。這些方法有的需加入大量化學(xué)藥劑，使得處理成本提高，操作復(fù)雜；有的生成大量副產(chǎn)物，處理不當(dāng)易產(chǎn)生二次污染

15、7,8。因此，物化處理常作為生物處理的預(yù)處理或后處理工序而不是單獨(dú)處理工序3。（1） 混凝-沉淀法：混凝-沉淀法是通過向污水中投加混凝劑，使細(xì)小懸浮顆粒和膠體顆粒聚集成較粗大的顆粒而沉淀，得以與水分離，使污水得到凈化的方法。常用的混凝劑有聚合硫酸鐵、氯化鐵、亞鐵鹽類、聚合氯化硫酸鋁、聚合氯化鋁、聚丙烯酰胺（PAM），混凝處理后，可以改善絮體的沉降性能，激活廢水中降解微生物某些酶的活性，同時(shí)去除一部分的COD，提高生化效果5。使用氯化鐵處理抗生素廢水不僅具有良好的COD去除效果，還能除去廢水中的氟。常用的沉淀處理設(shè)施有：豎流式沉淀池、斜管沉淀池、輻流沉淀池、平流沉淀池等。（2）吸附法：固體表面有

16、吸附水中溶解及膠體物質(zhì)的能力。吸附處理法就是指利用固體吸附劑的物理吸附和化學(xué)吸附性能去除廢水中多種污染物的過程。吸附劑的種類很多，常用的是活性炭和腐植酸類吸附劑（風(fēng)化煤、泥煤、褐煤等）。由于吸附法對進(jìn)水的預(yù)處理要求高，吸附劑的價(jià)格昂貴，因此在廢水處理中，吸附法主要用來去除廢水中的微量污染物，達(dá)到深度深化的目的。如廢水中少量有害的生物難降解有機(jī)物的去除、脫色、除臭等9。受吸附劑的粒徑、表面以及結(jié)構(gòu)等的影響，徑吸附處理的廢水的COD去除率一般在20%40%，色度的去除率則可以達(dá)到80%以上10。（3）氣浮法：就是向水中通入空氣，利用空氣產(chǎn)生的微小氣泡去除水中細(xì)小的懸浮物，使其隨氣泡一起上浮到水面而

17、加以分離去除的一種水處理方法。氣浮法是抗生素廢水處理中常用的一種方法，包括充氣氣浮、溶氣氣浮、化學(xué)氣浮和電解氣浮等多種形式。抗生素生產(chǎn)廢水經(jīng)化學(xué)氣浮處理后，可去除50的CODCr，SS去除率可達(dá)70%以上5。（4）過濾法：去除化學(xué)沉淀和生物過程未能去除的微細(xì)顆粒和膠體物質(zhì)11。主要有：各類濾池、各種膜材過濾器等。過濾在抗生素廢水處理中不常用，除非回用水的深度處理或針對某些難降解化合物的處理。 （5）反滲透法：反滲透法是用足夠的壓力使溶液中的溶劑（一般常指水）通過反滲透膜（或半滲透膜）而分離出來，以濃縮溶液或廢水的方法。反滲透的裝置主要有板框式、管式、螺旋卷式和中空纖維式12。反滲透因設(shè)備費(fèi)用較

18、高，膜清洗效果較差的原因在抗生素廢水處理中很少用 生化處理工藝生化法是利用微生物來氧化分解水中有毒有害物質(zhì)的方法。生化法主要處理有機(jī)物，也能處理少量的無機(jī)物。生化法處理廢水具有基建投資少、處理費(fèi)用低；去除效果好，可達(dá)90%以上；最終產(chǎn)物是二氧化碳和水，不產(chǎn)生二次污染；過程控制穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，因而常用來處理高濃度有機(jī)廢水。生化處理技術(shù)主要分為好氧和厭氧。好氧主要有生物膜法和活性污泥法兩大類；厭氧包括：EGSB、UASB等； （1）好氧生物處理：是指在游離（分子氧）存在的條件下，好氧微生物降解有機(jī)物，使其穩(wěn)定、無害化的處理方法。好氧生物處理的反應(yīng)速度快，所需的反應(yīng)時(shí)間較短，故處理構(gòu)筑物容積較小，且處理

19、過程中散發(fā)的臭氣較少。所以目前對中、低濃度的有機(jī)廢水，或者說BOD5濃度小于500mg/L的有機(jī)廢水，基本上采用好氧生物處理8。其基本處理流程見圖3.1。在抗生素廢水中常用的好氧生物處理主要有：活性污泥法、生物接觸氧化法，一般COD和BOD的去除率為75%97.5%。接觸氧化池初沉池格柵泵曝氣調(diào)節(jié)池格柵廢水出水濾餅板框壓濾機(jī)污泥濃縮池二沉池 圖3.1 廢水氧工藝基本流程（2）厭氧生物處理：在無氧的條件下，由兼性菌及專性厭氧菌降解有機(jī)污染物，最終產(chǎn)物是二氧化碳、甲烷、水、硫化氫和氨11。厭氧生物反應(yīng)通常被劃分成兩個階段過程：第一階段是水解酸化階段，第二階段是甲烷發(fā)酵階段。廢水厭氧生物處理過程不需

20、另加氧源，故運(yùn)行費(fèi)用低。此外，它還具有剩余污泥量少，可回收能量（CH4）等優(yōu)點(diǎn)。目前，國內(nèi)外高濃度有機(jī)廢水的處理方法，基本上是以厭氧法為主。抗生素廢水厭氧處理中常用工藝有升流式厭氧污泥床（UASB）、厭氧流化床、厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）等。一般COD和BOD的去除率為80%90%5。 抗生素廢水處理組合工藝對于抗生素這類高濃度的有機(jī)廢水，單獨(dú)使用厭氧或好氧都不能達(dá)到處理要求。從80年代開始，厭氧好氧生物處理組合工藝逐漸成為主導(dǎo)工藝。其基本處理流程見圖3.2。厭氧一好氧組合工藝中，厭氧階段的容積負(fù)荷高，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，能夠降低系統(tǒng)的基建費(fèi)用，同時(shí)還可以回收沼氣。好氧階段的主要作用是進(jìn)一步降低

21、厭氧系統(tǒng)出水的各項(xiàng)污染指標(biāo)，以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。所以采用厭氧一好氧處理抗生素廢水，不僅克服了好氧處理的高能耗、高運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用及稀釋水量大等缺點(diǎn)，也克服了厭氧處理出水不能達(dá)標(biāo)排放的缺點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)及技術(shù)上均可行。從工程應(yīng)用角度應(yīng)優(yōu)先采用生物接觸氧化和SBR工藝（序批式活性污泥法）。處理效果較好的組合工藝有：混凝+厭氧-好氧生物接觸氧化法+氧化脫色處理撲熱息痛廢水，水解-好氧法處理青霉素、慶大霉素、鏈霉素等十多種產(chǎn)品的生產(chǎn)廢水，厭氧-好氧生物處理-絮凝沉淀法綜合治理醫(yī)藥中間體生產(chǎn)廢水，臭氧氧化-鐵屑/煙道灰過濾-混凝吸附組合沉淀法處理撲熱息痛廢水。還有SBR法處理生物制藥廢水，當(dāng)廢水COD在/L/L之間，出水

22、COD都小于300mg/L，能滿足國家制藥行業(yè)廢水排放標(biāo)準(zhǔn)1。鼓風(fēng) 二沉池 排放接觸氧化池厭氧酸化池初沉池 粗格柵抗生素廢水冷凝水濾泥 圖3.2 厭氧-好氧組合式廢水處理工藝流程圖抗生素生產(chǎn)廢水的來源主要是：提取工藝的結(jié)晶液、廢母液（屬于高濃度有機(jī)廢水）；洗滌廢水（屬于中濃度有機(jī)廢水）。且該抗生素廢水BOD/COD=0.38，可生物降解。國內(nèi)外一般都采用“生物處理”為主的基本工藝路線。由于設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)濃度高，要達(dá)到排放要求，污染物去除率高（CODcr去除率為98.7%，BOD5去除率為99%，SS去除率為97.7%，NH3-N去除率為81.3%，色度為75%），任何單級生物處理都達(dá)不到如此高的

23、去除率，所以必須選擇多級處理流程方能達(dá)到。根據(jù)國內(nèi)外工程實(shí)踐資料，本工程選擇“一級物化+二級生化”即“預(yù)處理+水解酸化+生物接觸氧化法”的基本工藝流程。 預(yù)處理工藝選擇與論證預(yù)處理的目的是使物料的理化性狀適合于后續(xù)處理工藝要求，具有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量，去除生物抑制物質(zhì)，提高廢水的可生化性作用。去除廢水中的較大懸浮物，以保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運(yùn)行以及降低其他處理設(shè)施的處理負(fù)荷，同時(shí)為生物處理創(chuàng)造條件14。1 格柵該廢水包括洗滌廢水，源于發(fā)酵罐的清洗、分離機(jī)的清洗及其他清洗工段和洗地面的廢水等，設(shè)計(jì)細(xì)格柵，可清除較粗大的懸浮雜物，保護(hù)后面的機(jī)泵正常運(yùn)行。2 調(diào)節(jié)池該廢水因間歇排放帶來的排放水質(zhì)、水量變

24、動大，因此設(shè)計(jì)一個均質(zhì)調(diào)節(jié)池，均衡調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)、水量、水溫的變化15，保證后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。3 接觸吸附池廢水中色度高，故在生化處理前面對廢水進(jìn)行脫色去磷。粉煤灰成本低，對磷和色度的處理效果好，用其處理廢水可謂以廢治廢16。且廢水在絮凝前經(jīng)粉煤灰處理，脫色、除臭和COD去除效果較為顯著，且可改善絮凝效果17。設(shè)計(jì)在接觸吸附池內(nèi)填充粉煤灰，廢水從池底向上流經(jīng)粉煤灰層，廢水與粉煤灰充分接觸，發(fā)生吸附、過濾作用，達(dá)到脫色去磷的目的，同時(shí)可除去部分COD、BOD和SS等污染物，廢水的可生化性增強(qiáng)。4 折板反應(yīng)槽抗生素廢水中含溶解性和膠體性固體高。王連軍和劉春玲18在抗生素廢水的預(yù)處理方面做了大

25、量的實(shí)驗(yàn)研究，認(rèn)為抗生素廢水的前期預(yù)處理中通過加藥絮凝工藝，可以大幅度降低廢水的COD值25 %30%，為后續(xù)處理減輕負(fù)擔(dān)，直接有效且減少基建投資。王麗杰選用氯化鐵（FC）、聚合氯化鋁（PAC）、聚合硫酸鋁（PAS）、聚合硫酸鐵（PFS）及陽離子PAM五種實(shí)驗(yàn)室常用絮凝劑對抗生素廢水進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)證明，陽離子PAM的對SS的去除效果最好，氯化鐵（FC）與陽離子PAM的SS去除效果非常接近19。對兩者的處理成本進(jìn)行分析后，確定選用氯化鐵作為絮凝劑。設(shè)計(jì)折板反應(yīng)槽，目的是使來自溶液罐的絮凝劑氯化鐵（FeCl3）在進(jìn)入豎流式沉淀池之前，與廢水充分混合，使后面沉淀池中的絮凝沉淀能更好的完成。因此在

26、豎流式沉淀池中，脫色、絮凝、沉淀作用同時(shí)完成，去除了水中的部分色度、COD、BOD和SS等污染物，為生物處理創(chuàng)造條件。 二級生物處理工藝選擇與論證二級生物處理工藝選擇是整個處理工藝的核心，它是利用微生物具有氧化分解的這一功能，采取一定的人工措施，創(chuàng)造有利于微生物生長、繁殖的環(huán)境，使其大量增殖以提高氧化分解有機(jī)物效率的一種污水處理方法20。本工程決定采用“水解酸化好氧生物處理”二級流程。1水解酸化工藝特點(diǎn)及選擇論證（1）原理分析：水解酸化屬厭氧處理的范疇。厭氧處理一般分為水解、產(chǎn)酸和產(chǎn)氣三個階段，水解酸化就是將厭氧過程控制在水解和產(chǎn)酸階段，利用兼性的水解產(chǎn)酸菌，把廢水中難降解的復(fù)雜有機(jī)物轉(zhuǎn)化為簡

27、單有機(jī)物，而不到產(chǎn)甲烷氣階段21。由于抗生素廢水中高SO42-、高濃度氨氮對產(chǎn)甲烷菌的抑制以及沼氣產(chǎn)氣量低、利用價(jià)值不高，廢水經(jīng)厭氧處理后剩余的主要是難降解的有機(jī)物，導(dǎo)致后續(xù)好氧生物處理階段的COD去除率較低，且所需處理時(shí)間較長，增加了運(yùn)行費(fèi)用等原因，近年來研究者們開始嘗試以厭氧水解（酸化）取代厭氧發(fā)酵。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，有些有機(jī)物在好氧條件下較難被微生物所降解，經(jīng)厭氧酸化預(yù)處理可以改變難降解有機(jī)物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使其好氧生物降解性能提高3,7。水解酸化主要就是將廢水中的大分子、難降解物質(zhì)轉(zhuǎn)化為小分子、易被微生物降解的有機(jī)物。通過水解酸化，可提高廢水的可生化性，有利于后續(xù)好氧處理，并對固體有機(jī)物有降解功

28、能，從而減少污泥量。（2）水解酸化工藝有以下優(yōu)點(diǎn)15：a. 池體不需要密閉，也不需要三相分離器，運(yùn)行管理方便簡單；b. 大分子有機(jī)物經(jīng)水解酸化后，生成小分子有機(jī)物，可生化性較好，即水解酸化可以改變原來污水的可生化性，從而減少反應(yīng)時(shí)間和處理能耗；c. 水解酸化過程為控制在厭氧消化的第一、二階段，沒有達(dá)到厭氧發(fā)酵的最終階段，因而出水中也就沒有厭氧發(fā)酵所產(chǎn)生的難聞氣味，改善了污水處理廠的環(huán)境；d. 水解酸化反應(yīng)所需時(shí)間較短，因此所需的構(gòu)筑物體積很小，一般相當(dāng)于初沉池容積，可節(jié)約基建投資；e. 水解酸化對固體有機(jī)物的降解效果較好，而且產(chǎn)生的剩余污泥很少，實(shí)現(xiàn)了污泥、污水一次處理，具有消化池的部分功能。

29、水解酸化處理作為各種生化處理的預(yù)處理，因不需曝氣大大降低了生產(chǎn)運(yùn)行成本，可提高污水的可生化性，降低后續(xù)生物處理的負(fù)荷，大量削減后續(xù)好氧處理工藝的曝氣量，降低工程投資和運(yùn)行費(fèi)用，因而被廣泛應(yīng)用于難生物降解的化工、造紙、制藥等高濃度有機(jī)工業(yè)廢水處理中22。（3）水解酸化反應(yīng)器的選擇與論證厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）是MaCarty和Bachmann等于1982年提出的一種新型高效厭氧反應(yīng)器。其結(jié)構(gòu)如圖3-1。該反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)了將污泥停留時(shí)間（MCRT）與水力停留時(shí)間（HRT）分離，能夠保持大量的活性污泥和足夠長的污泥齡，屬于高負(fù)荷系統(tǒng)23，其構(gòu)造特點(diǎn)是：在反應(yīng)器內(nèi)沿水力流向設(shè)置多層隔板，將反應(yīng)器分隔成若

30、干個串聯(lián)的反應(yīng)器。在各個反應(yīng)室內(nèi)，水力接近于完全混合，而在整個反應(yīng)器中則近視于推流式。這不僅有利于提高反應(yīng)器的容積利用率，而且在不同隔室內(nèi)可相對獨(dú)立地培養(yǎng)適合于各自環(huán)境的微生物群落，利于各類微生物的平穩(wěn)增長，還可以很好地抗沖擊負(fù)荷24。厭氧折流板反應(yīng)器（ABR）實(shí)際上是一個將多個UASB集于一個反應(yīng)器且構(gòu)造比UASB更為簡單的多級階段兩相反應(yīng)器。ABR適用于處理多種有毒有害工業(yè)廢水。眾多研究都表明ABR在處理各種工業(yè)廢水中表現(xiàn)出許多其它厭氧反應(yīng)器所不具備的優(yōu)點(diǎn)，具體歸納為以下四個方面： a.當(dāng)廢水的BOD5/CODCr較低，廢水的可生化性較差時(shí)，經(jīng)ABR處理可獲得明顯的水解酸化作用，能有效提高

31、BOD5/CODCr，改善廢水的可生化性； b.在ABR內(nèi)可形成性能良好的顆粒污泥，大大提高了ABR對水力沖擊負(fù)荷的抵抗能力；c.ABR具有較強(qiáng)的耐濃度沖擊能力和對毒物沖擊適應(yīng)能力，表現(xiàn)出良好的運(yùn)行穩(wěn)定性； d. ABR構(gòu)造簡單、能耗低、投資??；e. ABR啟動時(shí)間短，操作運(yùn)行方便，便于工程應(yīng)用23。根據(jù)該廢水水量小，有機(jī)負(fù)荷高的特點(diǎn)，以及工程設(shè)計(jì)要求能耗小、處理效果好、管理簡便的原則，本設(shè)計(jì)選擇“厭氧折流板反應(yīng)器”作為水解酸化反應(yīng)器。2好氧生物處理工藝選擇與論證廢水通過水解酸化階段僅僅是為后續(xù)好氧處理創(chuàng)造了良好的反應(yīng)條件，提高了BOD5/CODCr比值10。水解酸化后CODCr和 BOD5去

32、除率并不高，對CODCr的去除率通常只有20%30%，所以，廢水通過水解酸化是不可達(dá)標(biāo)排放的，必須進(jìn)一步好氧處理。抗生素生產(chǎn)廢水的好氧生物處理工藝主要是早期傳統(tǒng)活性污泥法和70年代開發(fā)的革新替代工藝，如深井曝氣、生物流化床、生物接觸氧化法、SBR及氧化溝等6,7。對以上幾種好氧生物處理工藝方法進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較（如表3.1所示），以確定將要采用的處理方法。方案技術(shù)指標(biāo)（BOD5去除率%） 經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 運(yùn)行情況 備注基建 費(fèi)能耗占地運(yùn)行穩(wěn)定管理情況適應(yīng)負(fù)荷波動傳統(tǒng)活性法85-95100100100一般一般不適應(yīng)適用于中等濃度的生活污水和工業(yè)廢水，對沖擊敏感深井曝氣法85-90>100<

33、;100<100穩(wěn)定一般適應(yīng)施工難度大，一般不用SBR法90-99<100100<100穩(wěn)定簡便適應(yīng)適用于中、小型污水處理廠氧化溝90-95<100>100>100穩(wěn)定簡便適應(yīng)適用于中、小型污水處理廠，需要脫氮除磷地區(qū)生物膜法90<100<100約100穩(wěn)定簡便適應(yīng)適用于小型污水處理廠表3.1 各種好氧生物處理工藝方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較注：將傳統(tǒng)活性污泥法100作為相對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)基準(zhǔn)由表3.1，根據(jù)該廢水水量小，有機(jī)污染物濃度高的特點(diǎn)，以及工程設(shè)計(jì)要求能耗小、基建少、占地小、運(yùn)行穩(wěn)定且管理簡便的原則，本設(shè)計(jì)選擇以生物膜法為核心的污水處理工藝方案。由

34、于生物流化床設(shè)備的磨損較固定床嚴(yán)重，設(shè)計(jì)時(shí)存在生產(chǎn)放大方面的問題，如防堵塞、曝氣方法、進(jìn)水配水系統(tǒng)的選用和生物顆粒流失等，在我國廢水處理中還少有工業(yè)性應(yīng)用11，因此，本設(shè)計(jì)最后選定生物接觸氧化法作為好氧生物處理工藝。生物接觸氧化法又稱“淹沒式生物濾池”或“接觸曝氣法”，在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置填料，廢水經(jīng)過充氧（或在氧化池底部鼓風(fēng)曝氣）后與填料相接觸，在生長在填料上的生物膜和填料空隙間的活性污泥雙重作用下，使廢水得到凈化。接觸氧化池內(nèi)裝有填料，大部分微生物以生物膜的形式固著生長于填料表面，少部分則以活性污泥的形式懸浮生長于水中25。生物接觸氧化法是一種介于活性污泥和生物濾池兩者之間的生物處理技術(shù)，具有兩

35、種方法的優(yōu)點(diǎn)，因此在污水處理工程中得到了廣泛的應(yīng)用。 生物接觸氧化法具有如下特點(diǎn)11,25：（1）由于填料的比表面積大，池內(nèi)的充氧條件良好。池內(nèi)單位容積的生物固體量高于活性污泥法曝氣池及生物濾池，因此生物接觸氧化池具有較高的容積負(fù)荷和對沖擊負(fù)荷較強(qiáng)的適應(yīng)能力，處理效率高，有利于減小池容，減小占地面積；（2）不需要污泥回流，也就不存在污泥膨脹問題，運(yùn)行管理簡便；（3）由于生物固體量多，水流又屬于完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質(zhì)水量的驟變有較強(qiáng)的適應(yīng)能力；（4）有機(jī)負(fù)荷較高時(shí)，其F/M保持在較低水平，污泥產(chǎn)量較低，污泥顆粒大，易于沉淀。（5）生物接觸氧化工藝在去除TN方面效果也很好26，27。

36、 深度處理接觸氧化池后應(yīng)用沉淀池，任何形式的沉淀池均可選用。但是為了提高沉淀效果，并且與接觸氧化池建設(shè)上更好匹配，減少工程量，節(jié)省費(fèi)用，常常選用普通快濾池（也就是我們通常說的接觸沉淀池）。過濾是利用過濾材料分離污水中雜質(zhì)的一種技術(shù)。在污水深度處理技術(shù)中普遍采用過濾技術(shù)。在污水處理中，顆粒材料過濾，主要用于去除懸浮和膠體雜質(zhì)，特別是用重力沉淀法不能有效去除的微小顆粒（固體和油類）以及細(xì)菌。顆粒材料過濾對污水中的BOD和COD等也有一定的去除效果。用于給水處理工程的各種類型濾池幾乎都可以用于污水的深度處理，其中最常用的就是快濾池28。4 廢水處理工藝流程設(shè)計(jì)及說明本設(shè)計(jì)采用的工藝流程圖見圖4.1。

37、鼓風(fēng)機(jī)FeCl3清水池 普通快濾池生物接觸氧化池水解酸化 池接觸吸附池調(diào)節(jié)池格柵提升泵豎流沉淀 池 折板反應(yīng)槽出水進(jìn)水渣集水井外運(yùn)處置濾餅污泥濃縮池污泥脫水機(jī)圖4.1 抗生素廢水處理工藝流程圖4.2 接觸吸附池填充粉煤灰說明1. 粉煤灰的化學(xué)組成粉煤灰的化學(xué)組成如表4.1。表4.1 粉煤灰化學(xué)組成（%）SiO2 Al2O3 Fe2O3CaO MgO 燒失量 2. 粉煤灰脫色、去磷的機(jī)理粉煤灰對抗生素廢水的除磷、脫色的作用機(jī)理主要有以下幾個方面：第一、從粉煤灰的化學(xué)組成和物理性能可知，由于粉煤灰的比表面積較大、表面能高，且存在著許多鋁、硅等活性點(diǎn)，因此，具有較強(qiáng)的吸附能力。吸附包括物理吸附和化學(xué)

38、吸附。物理吸附效果取決于粉煤灰的多孔性及比表面積，比表面積越大，吸附效果越好。化學(xué)吸附主要是由于其表面具有大量 SiOSi 鍵、AlOAl 鍵與具有一定極性的有害分子產(chǎn)生偶極偶極鍵的吸附。第二、粉煤灰中的一些成分能與廢水中的有害物質(zhì)作用使其絮凝沉淀，與粉煤灰構(gòu)成吸附絮凝沉淀協(xié)同作用。例如，CaO溶于水之后產(chǎn)生Ca2+，Ca2+能夠與廢水中的 PO43-作用生成磷酸鹽沉淀，從而達(dá)到去除磷的目的。因此，粉煤灰的除磷、脫色機(jī)理是粉煤灰顆粒的吸附作用、絮凝沉淀作用等因素的綜合效應(yīng)16,29。明由該廢水水質(zhì)可知，廢水中含大量的懸浮物和膠體，可通過絮凝沉淀除去。絮凝劑三氯化鐵（質(zhì)量百分濃度為10%）的投加

39、量8.0，混合時(shí)間為30s，反應(yīng)時(shí)間為15min19。4.4.1預(yù)處理階段工藝說明（1）格柵 廢水經(jīng)內(nèi)排污管道收集后，首先進(jìn)入廢水溝，通過泵站輸送至格柵井。經(jīng)過細(xì)格柵處理后，除去廢水中的較粗大固體雜物，保證后續(xù)處理設(shè)施的正常運(yùn)行，降低其他處理設(shè)施的處理負(fù)荷，同時(shí)為生物處理創(chuàng)造條件。（2）調(diào)節(jié)池 從格柵井出來的水流入到均質(zhì)調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池均衡調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)、水量、水溫的變化，保證后續(xù)處理工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。（3）提升泵 調(diào)節(jié)池內(nèi)水位較低，因此對池內(nèi)污水進(jìn)行提升,使污水能夠依靠重力流到后續(xù)的構(gòu)筑物中進(jìn)行處理。（4）接觸吸附池 在該池內(nèi)填充粉煤灰，廢水從池底進(jìn)水，池頂出水。通過該接觸吸附池對廢水進(jìn)行脫色除

40、磷，降低出水的懸浮物濃度、COD、處理負(fù)荷及處理難度。 （5）折板反應(yīng)槽 經(jīng)過脫色除磷后的廢水進(jìn)入到折板反應(yīng)槽，采用耐酸泵與轉(zhuǎn)子流量計(jì)配合使用向折板反應(yīng)池中加入絮凝劑FeCl3。污水中存在的三價(jià)鐵離子能激活廢水降解微生物某些酶的活性，去除廢水中高濃度的溶解性和膠體性固體，減輕生化處理的負(fù)荷。絮凝劑投加量為20mg/L。在預(yù)處理階段將完全去除廢水中較粗大的懸浮固體物。BOD、COD、色度、SS及NH3-N的去除率和出水水質(zhì)見表4.2。表 預(yù)處理工段預(yù)計(jì)處理效果項(xiàng)目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N去除率（%）19出水（mg/L） 4298.9 1728 228 26.3 58水解酸化

41、階段工藝說明經(jīng)預(yù)處理后的廢水（豎流沉淀池出水）流入?yún)捬跽哿靼逅馑峄亍Ｋ馑峄鸀榧嫘詤捬蹙蛯Ｐ詤捬蹙?，種類多、世代更替時(shí)間短、適應(yīng)能力強(qiáng)、增殖快、代謝有機(jī)物能力強(qiáng)、因此它們可將不溶性大分子有機(jī)物水解酸化降解為可溶性小分子有機(jī)物，降低了紅霉素廢水中的生物毒性物質(zhì)濃度30，從而減輕了后續(xù)好氧處理的有機(jī)負(fù)荷。水解酸化池出水水質(zhì)及各污染物去除率見下表4.3。表4.3 水解酸化池預(yù)計(jì)處理效果項(xiàng)目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N去除率（%） 31 6731 53.5 70 32出水（mg/L）1517.5 570 133.9 7.9 4.4.3好氧處理及深度處理階段工藝說明水解酸化池

42、出水進(jìn)入生物接觸氧化池進(jìn)行好氧生化處理，在充氧曝氣和生物膜的作用下將廢水中丁酯、丙酮等有機(jī)物降解為二氧化碳和水。普通砂濾池接在生物接觸氧化池后，去除生物接觸氧化池內(nèi)填料上脫落的生物膜，普通砂濾池內(nèi)顆粒材料的過濾作用對污水中的BOD和COD等也有一定的去除效果。接觸氧化池及普通砂濾池出水水質(zhì)分別見表4.4和表4.5。表4.4 接觸氧化池出水水質(zhì)項(xiàng)目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N 去除率（%） 922929 51.5 3433出水（mg/L）65 7.9 表4.5 普通快濾池出水水質(zhì)項(xiàng)目 CODCr BOD5 SS 色度 NH3-N去除率（%）30 5780出水（mg/L）8530

43、出水限值（mg/L）100 3070 50154.4.4污泥及廢渣處置工藝說明格柵攔截的大塊浮渣外運(yùn)處置。沉淀池、水解酸化池以及生物接觸氧化池排出的污泥濃縮后由臥式螺旋沉降離心機(jī)脫水,濾餅加以綜合利用。濃縮池上清液與機(jī)械脫水濾液回流到調(diào)節(jié)池再行處理?？股厣a(chǎn)廢水處理產(chǎn)生的剩余污泥呈豆腐乳狀，其中含菌絲體20%，蛋白25%28%，污泥50%，經(jīng)粉煤灰處理后，綜合考慮重金屬離子濃度和病原菌含量，可以作為土壤改良劑用于農(nóng)田利用。粉煤灰表現(xiàn)出很強(qiáng)的固定重金屬離子的能力，最主要的固定機(jī)制是表面絡(luò)合作用和氫氧化物沉淀作用。當(dāng)粉煤灰和污泥的質(zhì)量比為3：1，混合時(shí)間為8h的處理效果最好，病原菌的去除率可高達(dá)

44、92.6%35。本設(shè)計(jì)所用粉煤灰來自該制藥廠熱電站，達(dá)到以廢制廢的目的。粉煤灰和濾餅以3：1的比例，加入一定量的木質(zhì)草碳制有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥，該有機(jī)無機(jī)復(fù)混肥的市場價(jià)格和生產(chǎn)抗生素的原料價(jià)格相當(dāng)，即一公斤該生物有機(jī)肥可以換一公斤的玉米。既達(dá)到治理環(huán)境污染的目的，又創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。填充接觸吸附池的粉煤灰使用完后與煤混合燃燒。水回流工藝說明(1)污泥濃縮池上層濾液和離心脫水機(jī)濾液經(jīng)重力流入集水井，再經(jīng)集水井潛污泵抽送進(jìn)入調(diào)節(jié)池再進(jìn)行處理。(2)清水池設(shè)回流管，經(jīng)泵提升到集水池，再經(jīng)集水池潛污泵抽送進(jìn)入水解酸化池重新循環(huán)，以防止該污水處理系統(tǒng)發(fā)生事故時(shí)污水外排。污水處理站主要工段的處理效率分配見表

45、4.5。從表可知，出水能夠達(dá)標(biāo)排放。 表4.5 污水處理站主要工段的處理效率分配處理單元 指標(biāo) 進(jìn)水（mg/L） 出水（mg/L）去除率（%）接觸吸附池 CODcr 7900 5731.9 BOD 3000 2400 20NH3-N 80 80SS 2850 2850 色度 20070 65豎流沉淀池 CODcr 5731.9 4298.9 25BOD 2400 1728 28NH3-N 80 58SS 2850 22892色度 70 26.3 水解酸化池 CODcr 4298.9 1517.5 BOD 1728 570 67NH3-N 58 80.2 SS 228 133.9 色度 26.3

46、 7.9 70接觸氧化池 CODcr 1517.5 92BOD 570NH3-N 80.2 SS 133.9 65色度 7.9 普通快濾池 CODcr 121.4 8530BOD 3057NH3-N 13.5 SS 65 11.5 色度 7.9 4 505 處理站構(gòu)筑物設(shè)計(jì)及計(jì)算5 .1細(xì)格柵 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)12如下：1. 污水處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應(yīng)符合下列要求：（1）人工清25mm40mm；（2）機(jī)械清渣16mm25mm；（3）最大間隙40mm。2. 過柵流速一般采用/s/s。3. 格柵前渠道內(nèi)的水流速度一般采用/s/s。4. 格柵傾角一般采用采用45°75°。人工

47、清除的格柵傾角小時(shí)，較省力，但占地多。5. 通過格柵的水頭損失一般采用。6. 機(jī)械格柵不宜少于2臺，如為1臺時(shí)，應(yīng)設(shè)人工清除格柵備用。7. 柵渣量與地區(qū)的特點(diǎn)、格柵的間隙大小、污水流量以及下水道系統(tǒng)的類型等因素有關(guān)。在無當(dāng)?shù)刭Y料時(shí)，可采用：（1）格柵間隙16mm25mm：33柵渣/103污水；（2）格柵間隙30mm50mm：0.033柵渣/103污水；柵渣的含水率一般為80%，密度約為960kg/m3。8. 在大型污水處理廠或泵站前的大型格柵（每日柵渣量大于0.2 m3），一般采用機(jī)械清渣。小型污水處理廠也可采用機(jī)械清渣。 設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)計(jì)流量Q0=2000m3/d；設(shè)計(jì)流量Q= Q0×Kz=3000 m3/d=125 m3/h=0.035 m3/s柵條用扁鋼，柵條間隙寬度b=，柵條寬度s=過柵流速v=/s格柵傾角=60