【導(dǎo)讀】通過本設(shè)計，使學(xué)生具有理論聯(lián)系實際的能力，掌握工程制圖的相關(guān)規(guī)范和污水。治理工程的設(shè)計能力，為以后的工作和學(xué)習(xí)奠定相應(yīng)的專業(yè)基礎(chǔ)。設(shè)計任務(wù)和思路：進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)，處理工藝確定；各構(gòu)筑物單體圖；解的具有生物毒性的物質(zhì)，可生化性較低，屬于較難處理的廢水。藥廢水采用的相關(guān)技術(shù)和工藝，采用Fenton——UASB——曝氣工藝處理該制藥廢水，有毒物質(zhì)進(jìn)行去除。Fenton法是目前國內(nèi)外比較常用的難降解廢水的處理方法，將。而UASB工藝作為應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟的厭氧工藝，能夠承受較大的有機(jī)負(fù)荷，在預(yù)處理和厭氧處理之后，再通過曝氣池這一好氧工藝進(jìn)。一步降低廢水COD和BOD，最終使廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。以下，SS降至70mg/L以下，達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級標(biāo)準(zhǔn)，

　　

【正文】 廢水的水質(zhì)、水量變化適應(yīng)性較差，對沖擊負(fù)荷的適應(yīng)能力較弱； Ⅱ . 污泥膨脹的問題嚴(yán)重，使污泥結(jié)構(gòu)變松散，沉淀和壓縮性能差，直接 影響 到出水水質(zhì)，并可能危害整個系統(tǒng)的運 作； Ⅲ . 在池末端可能出現(xiàn)供氧速率高于需氧速率的現(xiàn)象，造成了動力費用的浪費； Ⅳ . 污泥產(chǎn)量較大，通常占廢水總水量的 %1%，且成分復(fù)雜，既有大量有機(jī)物，又含有危害的病原微生物、重金屬等，處置和處理費用高； Ⅴ . 脫氮和除磷效果較差，通常只有 20%30%左右； 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 14 頁 Ⅵ . 為了避免池首端形成厭氧狀態(tài)，不宜采用過高的有機(jī)負(fù)荷，因而池容較大，占地面積較大；運行管理操作復(fù)雜，管理專業(yè)水平要求高。 ③ 生物濾池 是利用需氧微生物對污水或有有機(jī)性廢水進(jìn)行生物氧化處理的方法。以淬石、焦炭、礦渣或人工濾襯等作為先填層 ，然后將污水以點滴狀噴灑在上面，并充分供給氧氣和營養(yǎng)，此時在濾材表面生成一層凝膠狀生物膜（細(xì)菌類、原生動物、藻類、茵類等），當(dāng)污水沿此膜流下時，污水中的可溶性、膠性和懸浮性物質(zhì)吸附在生物膜上而被微生物氮化分解。 為使生物濾池有效地處理污水：（ 1）微生物的繁殖，必需有足夠的表面積。（ 2）必需充分供給微生物氧氣。（ 3）污水需具有適于生物處理的水質(zhì)。 生物濾池法有標(biāo)準(zhǔn)濾池法和高速生物濾池法兩種方式。 （ 3）生物處理組合工藝 ① A2/O 工藝 AAO 工藝，是英文 AnaerobicAnoxicOxic 第一個字母 的簡稱。 按實際意義來說，本工藝稱為厭氧 缺氧 好氧法更為確切。 該工藝在厭氧 —好氧除磷工藝 (A／ O)中加一缺氧池，將好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以達(dá)到硝化脫氮的目的。 A2/O 法的可同步除磷脫氮機(jī)制由兩部分組成：一是除磷，污水中的磷在厭氧狀態(tài)下 (DO)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系統(tǒng)。 二是脫氮，缺氧段要控制DO mg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中 BOD 作為氫供給體 (有機(jī)碳源 )，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞 硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣，達(dá)到脫氮的目的。 首段厭氧池，流入原污水及同步進(jìn)入的從二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能為釋放磷，使污水中 P 的濃度升高，溶解性有機(jī)物被微生物細(xì)胞吸收而使污水中 BOD濃度下降；另外， NH3N 因細(xì)胞的合成而被去除一部分，使污水中 NH3N 濃度下降，但 NO3N 含量沒有變化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有機(jī)物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3N 和 NO2N 還原為 N2 釋放至空氣，因此 BOD5 濃度下降， NO3N 濃度大幅度下降，而磷的變化很小。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 15 頁 在好 氧池中，有機(jī)物被微生物生化降解，而繼續(xù)下降；有機(jī)氮被氨化繼而被硝化，使 NH3N 濃度顯著下降，但隨著硝化過程使 NO3N 的濃度增加， P 隨著聚磷菌的過量攝取，也以較快的速度下降。所以， A2／ O 工藝它可以同時完成有機(jī)物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是 NH3N 應(yīng)完全硝化，好氧池能完成這一功能，缺氧池則完成脫氮功能。厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能。 在好氧池的活性污泥中能積累磷的微生物，可以大量吸收溶解性磷，把它轉(zhuǎn)化成不溶性多聚正磷酸鹽在體內(nèi)貯存起來，最后通過二次沉淀池排放剩余污泥達(dá)到 系統(tǒng)除磷的目的。 制藥廢水處理案例 發(fā)酵制藥廢水處理工程實例 某以鏈霉素為主要產(chǎn)品的制藥企業(yè)，每天排放約 7000t 廢水，其中高濃度有機(jī)廢水 650t， COD 在 8000mg/L 左右， ?24SO 濃度 750mg/L 左右，酸堿廢水水量約 2400t/d，pH 值在 1~13 之間，波動較大，其他廢水 COD 濃度相對較低。根據(jù)環(huán)保部門要求，公司排水需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB8978—1996）生物制藥行業(yè)二級標(biāo)準(zhǔn) [11]。 根據(jù)上述情況，提出了相應(yīng)的技術(shù)方案，廢水處理工藝 流程見圖 17： 圖 17 發(fā)酵制藥廢水處理工程工藝流程圖 在此流程處理下，各工段處理效果如表 12： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 16 頁 表 12 發(fā)酵制藥廢水處理各工段參數(shù)表 主要處理工段 COD/（ mg/L） BOD5/（ mg/L） 厭氧反應(yīng)器 + 厭氧沉淀池 進(jìn)水 6000 3000 出水 2400 900 去除率 % 60 70 預(yù)曝氣 進(jìn)水 2400 900 出水 2160 765 去除率 % 10 15 接觸氧化池 + 二沉池 進(jìn)水 1200 450 出水 250 50 去 除率 % 79 89 合成制藥廢水處理工程實例 某藥業(yè)股份有限公司主要生產(chǎn)醫(yī)藥劑原料及中間體，其產(chǎn)品為卡托普利、巰那普利、賴諾普利及酮替芬、厄貝沙坦、帕羅西汀等產(chǎn)品，采用合成工藝制藥。廢水中主要含甲醇、乙酸、丙酮、二氯甲烷、氨基酸、三乙胺、三氯乙酸、對甲苯磺酸、 KLM、1NM、吡啶、氨水、乙氰、磷酸鹽等。由于產(chǎn)品品種較多，原料種類多，合成工藝流程較長，副反應(yīng)也較多，因而生產(chǎn)廢水的水質(zhì)、水量變化很大；且廢水中含有對微生物有毒性、有抑制作用和難降解的有機(jī)物，影響廢水處理效果。因此，合成類制藥廢水處理達(dá) 標(biāo)排放有較大的難度。選用 AOPW膜生物反應(yīng)器組合工藝處理了該類廢水，實現(xiàn)了達(dá)標(biāo)排放 [11]。 廢水處理工藝如圖 18 所示： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 17 頁 圖 18 合成制藥廢水處理工程工藝流程圖 處理廢水水質(zhì)見表 13： 表 13 合成制藥廢水處理各工段參數(shù)表 廢水量 /（ m3/d） COD（ mg/L） 含鹽量（ mg/L） SS（ mg/L） 550~650 2500~6000 6000~10000 200~500 經(jīng)該工藝處理后，出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB8978—1996）一級排放標(biāo)準(zhǔn)，即 pH 值為 6~ COD≤100mg/L、 BOD5≤20mg/L、 SS≤70mg/L。 植物提取制藥廢水處理工程實例 上海某制藥廠新建項目主要為中成藥新產(chǎn)品開發(fā)，全廠排放廢水總量近2200m3/d。該廠廢水及水質(zhì)可分為三部分： ① 高濃度廢水：該廢水水量約為 20m3/d，COD 一般為 10000~20210mg/L，鹽分高，隨生產(chǎn)品種不同呈強(qiáng)酸性或堿性，極難生化或具有較強(qiáng)毒性。 ② 低濃度發(fā)廢水：該廢水水量約為 30m3/d， COD 一般為3000~30000mg/L，鹽分相對較低。 ③ 輕污染生產(chǎn)廢水：該廢水主要為廠區(qū)職工生活污水、地 面沖洗水等，總量約為 2200m3/d， COD 一般為 300~400mg/L，生化性能較好 [11]。 經(jīng)處理后，排水水質(zhì)達(dá)到《上海市污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ DB31/199—1997）中的二級標(biāo)準(zhǔn)，即 COD≤100mg/L、 BOD5≤30mg/L、 SS≤200mg/L、 pH 值為 6~色度 ≤50倍。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 18 頁 該廠的污水處理采取下圖所示工藝流程： 圖 19 植物提取制藥廢水處理工程工藝流程圖 難降解制藥廢水處理改造工程 上海某原料藥廠在生產(chǎn)過程中排出大量高濃度、高鹽分且有一定毒性的有機(jī)廢水[11]。該廠 原有一套污水處理裝置，處理工藝流程如下： 圖 110 難降解制藥廢水改造工程原有廢水處理工藝 原有污水處理設(shè)施不能滿足處理要求，故對其進(jìn)行改造。下圖為改造后的工藝流程圖： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 19 頁 圖 111 難降解制藥廢水改造工程改造后廢水處理工藝 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 20 頁 第 2 章 設(shè)計任務(wù)與擬采用工藝 廢水處理原則 廢水處理的原則主要從適用標(biāo)準(zhǔn)、經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性、二次污染和地域空間這幾個方面來考慮： （ 1）工藝設(shè)計合理可靠，盡量選擇成熟穩(wěn)定的工藝，使廢水經(jīng)過污水處理系統(tǒng)后達(dá)到規(guī)定的地方排放標(biāo)準(zhǔn)及業(yè)主要求的指標(biāo)。 （ 2）處理系統(tǒng)的運行成本 應(yīng)確保達(dá)標(biāo)排放的條件下，降低運行費用，使處理成本經(jīng)濟(jì)。 （ 3）采用先進(jìn)的控制系統(tǒng)， 力求安全可靠、經(jīng)濟(jì)適用、運行管理方便，以利提高管理水平，降低勞動強(qiáng)度和運行費用。 （ 4）全面考慮避免二次污染，做好污泥的處理與處置，盡可能減少對周圍環(huán)境的影響。 （ 5）構(gòu)筑物合理布局，充分利用地形和空間，做到可用面積的最大化。 水質(zhì)水量分析 設(shè)計水量 廠區(qū)的每天產(chǎn)生的廢水主要包括地奧司明生產(chǎn)廢水 90 噸，麥角甾醇生產(chǎn)廢水 20噸，其他植物提取廢水 20 噸，地面清洗及生活廢水 20 噸，共計 150 噸每天?？紤]到以后生產(chǎn)的擴(kuò) 大和其他應(yīng)急情況，將設(shè)計水量設(shè)為 200t/d。 水質(zhì)分析及排放標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)當(dāng)?shù)匚鬯幚韽S的要求，廠區(qū)處理的污水需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978－ 1996)的二級標(biāo)準(zhǔn)，才能排入污水處理廠進(jìn)行二次處理。某醫(yī)藥中間體廠廢水指標(biāo)及排放標(biāo)準(zhǔn)如下表 21 所示： 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 21 頁 表 21 某醫(yī)藥中間體廠各相關(guān)參數(shù)表 項目 pH SS BOD5 COD NH3N 進(jìn)水 ≤3000 4000~7000 20210~30000 25~35 排放標(biāo)準(zhǔn) 6~9 150 30 300 50 擬采用工藝 SS 的處理 目前常用的 SS 去除方法主要有氣浮和混凝沉淀兩種方法。氣浮法多用于比重接近于水的懸浮固體的去除，且多用于有機(jī)固體去除；而混凝沉淀中混凝受到水溫、 pH、水力條件、雜質(zhì)成分等多方面因素限制。本項目中廢水成分復(fù)雜、水中懸浮固體多為有機(jī)物，故選擇氣浮法作為廢水處理的第一步。 有毒難降解物質(zhì)的處理 本項目廢水中具有生物毒性的物質(zhì)多為雜環(huán)化合物一類的難降解有機(jī)物，對于難降解有機(jī)物，可采用的工藝有：氧化和還原法、吸附法、離子交換法、萃取法、膜析法、超臨界處理技術(shù)等。而其中應(yīng)用較為廣泛且技術(shù)較為成熟 的主要有氧化和吸附，考慮到吸附法成本較高且吸附劑難以再生，多適用于低濃度廢水的處理，所以采用氧化的手段去除有毒物質(zhì)。 Fenton 試劑法是近年來使用較多且效果較好的難降解廢水處理方法。其原理是：Fenton 試劑由亞鐵鹽和過氧化氫組成，當(dāng) pH 低時（ pH≈3），在二價鐵離子的催化作用下過氧化氫就會分解產(chǎn)生 OH，從而引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，分解水中的有機(jī)物。通過 Fenton試劑法的處理，能夠提高廢水的可生化性。有研究曾用 Fenton 試劑進(jìn)行垃圾滲濾液的處理試驗。試驗時，控制 pH=3， Fe2+的投加量為 ， H2O2 投加量是 Fe2+的 3~4 倍，可將 COD 值為 2450mg/L 的垃圾滲濾液達(dá)到 80%的去除率。并且，在本專業(yè)同學(xué)以前的 SRTP 項目中， Fenton 試劑法在處理 COD 高達(dá)幾萬的廢水時也取得較好效果。而紫外線能夠幫助催化過氧化氫，使處理效果更佳。故選用 Fenton 試劑 /UV法作為本設(shè)計中難降解物質(zhì)的去除方法 [12]。 西南交通大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 第 22 頁 有機(jī)物的處理 經(jīng)過氣浮和 Fenton 試劑法的處理，可以去除廢水中一部分有機(jī)物，但是由于進(jìn)水 COD 非常高，所以經(jīng)過這兩步處理的廢水中有機(jī)物含量仍然很高。目前針對高濃度有機(jī)廢水，常用厭 氧生物法進(jìn)行處理，而厭氧生物處理中， UASB 作為目前應(yīng)用最為廣泛的厭氧處理技術(shù)，在技術(shù)成熟性和處理效果上都有明顯優(yōu)勢 [13]： ① UASB 內(nèi)污泥濃度高，平均污泥濃度為 20－ 40gVSS/1； ② 有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時間長，采用中溫發(fā)酵時，容積負(fù)荷一般為