1、制药污水处理站改造工程方案设计制药污水处理站改造工程方案设计吉林榆树市江东污水处理有限公司污水处理站改造工程方案设计文件哈尔滨工业大学宜兴环保研究院哈尔滨辰能工大环保科技股份有限公司二一三年五月前 言我们学校和公司非常感谢贵方能给予这次交流机会，我们这几年在高浓度抗生素制药废水方面做了大量工作，包括现场中试、实验室小试、新建工程、改造工程，也对目前所有大型青霉素企业废水及下游污水处理厂运行情况都有很深的了解。对于本次帝斯曼下游深度污水处理厂改造项目，我们非常感兴趣，一是对本废水的了解，我们有信心；二是对我们目前已成熟的工艺有可能再增加一个用户而感到高兴。我们愿意与贵方分享我们这么多年来对抗生素
2、废水的研究成果和我们的成功失败经验。有鉴于此，我们提出了以下具体合作思路和运营模式：1、我方愿意与贵方共同投资建设本改造项目，具体额度与贵方协商。2、我方愿意与贵方共同运营管理本污水处理厂，由于我校本部距离贵方距离较近（车程1.5小时），我们有大量技术人员和实验技术人员，我们可作为技术服务方与贵方现有管理运营团队配合运营，且我方负责技术责任。3、我方投资及技术服务费的收取方式，我方初步方案是按20元/吨水收取污水处理费用，扣减掉污水处理厂实际发生的直接运行成本（包含药剂、电费、管理费用等，不包含大修和折旧）后，剩余费用归我方，保底水量按2000吨/天计。4、如果我方设计改造污水处理厂不达标（如
3、非我方原因造成不达标我方不承担任何责任），我方愿意免费增加投资，直至污水处理厂运行达标。我方改造时限、工期倒排时间表如下（按2013年6月10前签订完合同计）：2013年6月10日-2013年7月10 现场土建及管道改造工程2013年7月10日 设备全部进场2013年7月10日-2013年7月30日 设备安装并调试2013年8月1日2013年9月1日完成系统调试并申请环保验收。哈尔滨工业大学宜兴环保研究院哈尔滨辰能工大环保科技股份有限公司1 概 况1.1 编制单位简介哈尔滨辰能工大环保科技股份有限公司，成立于2000年12月28日，注册资本金8370万元，是黑龙江辰能投资集团的控股公司。公司以
4、哈尔滨工业大学市政环境工程学院（原哈建大市政环境工程学院）为技术后盾，集公司的生产开发、哈工大的人才培养、环保科研成果转化和研究设计力量等多项优势，公司核心专家层中有中国工程院院士4名、国际水科学院院士1名，具有包括7项国家发明专利在内的23项专利技术和产品，有环境工程和市政工程咨询、污染工程（污水）专项设计、环保设施运营、环境评价、安全评价和职业卫生评价等6项国家甲级资质在内的近20余项资质，有经国家人事部批准设立的企业博士后工作站，是2008年重新认定的国家高新技术企业。是哈尔滨工业大学环保方面唯一的产、学、研三位一体的高技术专业环保公司。公司主要从事城市污水处理、工业废水治理、给水处理、
5、空气污染治理、垃圾及渗沥液处理和噪声治理工程的设计、施工和安装；环保产品的的研制、开发、生产和销售；环保技术成套设备及工程总承包；环境评价、ISO14000、环境保护规划、市政管道工程设计方面的技术开发、技术咨询、技术服务；以及国外先进环保技术及设备的引进与销售。公司将充分利用哈尔滨工业大学市政环境工程学院顶级技术人才和研发优势，联合国内外环保界有识之士，不断创新、开拓进取，为人类社会服务。环境工程设计甲级证书(环境工程废水专项工程设计甲级)市政公用工程施工总承包贰级资质(可承揽5万吨/日及以下污水处理工程)环境污染治理设施运营资质证书类似工程业绩（1） 内蒙古开盛生物科技污水处理工程（一期）
6、（2） 哈药集团制药二厂有限公司污水处理工程（3） 金河制药污水处理工程（4） 新华制药污水处理工程（5） 中牧制药污水处理工程（6） 山东凯赛里能生物制药有限公司（7） 金达威制药污水处理工程（8） 浙江昌海生物有限公司废水处理工程（9） 石药污水改造处理工程（青霉素钠盐、6APA）（10） 联邦制药污水处理工程（青霉素钠盐、6APA）（11） 呼伦贝尔北方药业（一、二期）污水处理工程（青霉素钠盐、6APA）（12） 哈药集团制药总厂有限公司污水处理工程（青霉素钠盐、6APA）1.2 工程简介吉林榆树帝斯曼药业是一家生产青霉素钠盐和6APA产品的企业，目前位于吉林榆树工业开发区内。根据开发区
7、与其达成的协议，帝斯曼药业排放污水需达到COD小于500mg/l后排入榆树市江东污水处理有限公司园区污水处理厂，处理后达到一级A标准后外排。根据建成后实际运行情况，目前帝斯曼药业排放污水尚未能达标，废水排放COD约为800-1000mg/l左右。园区污水处理厂在实际运行中，由于上游来水水质波动和不达标，造成系统无法正常使用，同时由于水质的特殊情况，目前铁炭运行无法正常，好氧系统处理效率低下，冬季由于来水水温和曝气装置设计问题无法运行，臭氧系统还未投入使用。有鉴于此，我公司根据业主方提供的污水处理站的初步资料，对污水处理站的改造进行方案设计，在进行水质化验、深入调查的基础上，提出了如下处理方案。
8、恭请各级领导和专家审查并提出宝贵意见。2 设计基础数据、依据和指导思想2.1 设计基础数据通过前期调研、总结，指标参数如下。2.1.1 工程设计处理规模设计水量按3000 m3/d计算。2.1.2 工程设计进水水质根据我方2013年5月14日的现场取样并进行的水质化验，数据如下所示。表 2.1.2 监测废水水质及水量取样点水质pHCODCr (mg/L)含盐量 (mg/L)氨氮(mg/L)总氮(mg/L)SO42- (mg/L)铁炭进水（即来水）6.754086435.542.626600好氧进水7.4480好氧出水6.9460根据与业主方交流，本次来水水质较好，根据以往监测，来水约在800-
9、1000mg/l，根据当地环保要求，要求帝斯曼来水控制COD500mg/l，目前帝斯曼已着手开始改造并新上工艺设施进行达标处理。有鉴于此，本次设计进水按排入城市下水道管网标准执行，其中COD500mg/l。同时系统要具备抗冲击负荷的能力，在局部时段高浓度废水COD800-1000mg/l的情况下，也具备加量、提高运行费用保证处理达标的能力。 鉴于帝斯曼已有污水处理装置，来水悬浮物（SS）指标应小于100mg/l。由于本工程地处东北寒冷地区，为了生化系统能正常运行，因此本工程设计要求进水温度大于20摄氏度。2.1.3 工程设计出水水质根据业主方要求，处理完的出水COD达到国家城镇污水处理厂一级A
10、标准，即COD50mg/l，其余水质指标达到发酵类制药工业水污染物排放标准GB21903-2008排放标准“表二新建企业水污染物排放限值”标准。2.2 设计依据和采用的标准及规范1) 发酵类制药工业水污染物排放标准GB21903-20082) 污水综合排放标准GB8978-19963) 恶臭污染物排放标准（GB14554-93）（1997年版）4) 室外排水设计规范（GB50014-2006）5) 建筑给水排水设计规范（GB50015-2003）6) 泵站设计规范（GB/T50265-97）7) 鼓风曝气系统设计规范（CECS114:2000）8) 建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-
11、2001）9) 给水排水工程构筑物结构设计规范（GB50069-2002）10) 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程（CECS138-2002）11) 建筑设计防火规范（GB50016-2006）12) 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89）13) 城市污水处理厂工程项目建设标准（建标（2001）77号）14) 混凝土结构设计规范（GB50010-2002）15) 建筑抗震设计规范（GB50068-2008）16) 建筑防雷设计规范（GB50057-2010）17) 建筑地基基础设计规范（GB50007-2011）18) 砌体结构设计规范（GB50003-2001）1
12、9) 民用建筑设计通则（GB50352-2005）20) 工业企业总平面设计规范（GB50187-93）21) 工业建筑防腐蚀设计规范（GB50046-95）22) 室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范（GB50032-2003）23) 房屋建筑制图统一标准（GB50001-2001）24) 地下工程防水技术规程（GB50108-2008）25) 建筑设计规范大全及相关专业技术规范26) 10KV及以下变电所设计规范（GB50053-94）27) 工业与民用供配电系统设计规范（GB50052-95）28) 低压配电装置与线路设计规范（GB50054-95）29) 通用用电设备配电设计规范（G
13、B50055-2011）30) 工业与民用电力装置的接地设计规范（GBJ65-83）31) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范（GB50062-2008）32) 工业企业照明设计规范（GB50034-92）33) 建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB50343-2012）34) 电力工程电缆设计规范（GB50217-2007）35) 系统接地的型式及安装技术要求（GB14050-2008）36) 电子设备雷击保护条例（GB2450-87）37) 雷电电磁脉冲防护（GB/T19271-2003）38) 信息技术软件包质量要求和测试（GB/T17544-98）39) 外壳防护等级（GB4208-
14、2008）40) 工业控制计算机系统验收规范（GB/T26802.6-2011）41) 自动化仪表安装工程质量检验评定标准（GBJ131-2007）42) 电力装置的电测量仪表装置设计规范（GBJ63-2008）43) 工业企业通信接地设计规范（GBJ79-85）44) 自动化仪表工程施工及验收规范（GB50093-2007）45) 电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB50168-2006）46) 工业企业厂界噪声标准（GB12348-2008）47) 工业企业噪音控制设计规范（GBJ87-85）48) 工业企业设计卫生标准（GBZ1-2010）49) 火灾报警自动系统设计规范（GB5
15、0116-2008）50) 采暖通风与空调设计规范（GB50019-2003）51) 生产设备安全卫生设计总则（GB5083-1999）52) 机械防护安全距离（GB12265-1990）53) 建筑物电气装置电击防护（GB16895.21-2004）2.3 设计指导思想1) 严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到国家及当地有关排放标准；2) 本着技术先进，运行可靠，操作管理简单的原则选择污水处理改造工艺，使灵活性、先进性和可靠性有机地结合起来；3) 充分利用现有设备和工艺，最大量的节省投资和降低运行费用；4) 主要设备国产化，采用目前国内成熟先进技术装备，尽量降低工程投资
16、和运行费用；5) 平面布置和工程设计时，结合现状，布局力求紧凑、简洁，工艺流程合理通畅，节省占地。2.4 设计范围本污水治理设施为改造工程，拟在规划用地范围内进行，并充分利用现有构筑物及设备。本技术方案包括污水处理的治理工艺、土建工程、管道工程、设备及安装工程、电气工程、自控工程及给水排水工程、工程调试等；污泥处理本次设计暂不考虑。 3 工艺流程选择与确定3.1 污水的来源与现有污水厂工艺分析污水主要来自帝斯曼污水处理厂出水。目前园区污水处理厂由吉林长春工业学院设计，主要工艺为：事故废水药剂射流曝气来水其他废水石英砂过滤器铁炭处理反应池SBR池沉淀池污泥脱水机污泥浓缩池渣泥外运臭氧发生器MSB
17、R池氧气制备装置臭氧反应器出水活性炭过滤图1 原污水处理工艺流程图主要构筑物和设备如下：序号现有构筑物设计参数名称规格LBH数量1澄清池6662HRT=2.0h2铁碳反应池34612HRT=6h3沉淀池2184.51HRT=1h4生化池12155.56HRT=43h5生化池滗水器100m3/H南京深蓝6中间水池6365.56HRT=14h7砂滤罐D2.5H2.53V=5.6m/h8臭氧接触罐D1.5H2.529臭氧接触池4831HRT=45min10活性炭罐D3.6H72HRT=1h11臭氧制备系统10kg/h,功率100kw1青岛国林12空压机气量20.8m3/min，功率110kW1柳州高
18、达，Lu110-7A13提升泵？目前系统存在的问题分析：1、前端及预处理系统问题分析（1）工艺选择和运行问题：前端及预处理设计采用澄清池和铁炭内电解反应（部分改为FETON处理工艺）思路，从处理原理上是没有问题的，但根据我方实际工程发现，如前端帝斯曼未采用清污分流和高浓度废水多效蒸发处理工段，仅采用“气浮+氧化沟+气浮”的方式，出水会含有大量无法生物降解的胶体物质和蛋白，在酸性微电解的情况下，非常容易附着（电荷吸引）在铁炭表面，造成铁炭失效并板结，因此电解的方法并不太适合于抗生素前端简易处理的废水后的处理。采用改造FETON，目前实际土建和反应池体均不规范和完善，影响了实际的处理效果，并造成加
19、药的浪费和反应的不完全，使FETON效果不是太好。同时，根据我们观测和测定，FETON如果加药量调整不到位，出水生物毒性会急剧提高，会影响后续生化处理工段。（2）来水水量、水质问题：由于来水波动太大，而前端未设调节设施（仅有的事故池还不足以达到调节功能），造成铁炭及FETON处理加药量及操作无法及时对应相应来水水量水质，经常会出现双氧水加量偏大或偏小的情况，使系统无法稳定达到设计功能，并对下游生化处理系统造成了影响。2、好氧系统目前好氧系统效率低下，我们认为有以下原因： 来水水质不稳定，预处理添加药剂等因素，对好氧系统冲击较大； 根据对来水水质分析来看，氨氮近5mg/l，这说本废水在帝斯曼好氧
20、氧化沟系统，好氧系统停留时间已足够，硝化反应已近完全，能够生物降解的有机物也基本都降解完毕了，而预处理不能很好地完成提高B/C比，为系统提供不了充足的营养物质，使好氧污泥量增长不上去。 来水水温较低，在冬季来水水温低于15摄氏度，同时SBR池采用射流曝气，气源采用外部冷空气，这更使水温急剧降低，因此冬季好氧系统事实上处于瘫痪状态。 来水含盐量较高，据我们工程经验，该类废水常规含氧量应为10000mg/l左右，对好氧生物会有抑制作用。3、臭氧深度处理由于本系统尚未正式投用，目前尚未能对其进行评价，但根据我们初步现场勘查，臭氧设备和系统完整，臭氧投加量达到80-100mg/l，我们初步认定其可以满
21、足运行需要。3.2 对取样水质的小试实验结果及分析根据我们对取样后的废水进行初步的小试试验,方案二效果最佳，也验证了我们实际工程中的现象，具体试验结果如下：小试试验数据结果原水预处理生化处理深度处理水解酸好氧方案一铁碳芬顿水解酸化（12h）普通活性污泥（24h）填料（24h）高效填料+工程菌剂（24h）COD最佳运行条件COD去除率COD去除率进水COD=205.8进水COD=205.8进水COD=205.8COD去除率540PH=3，铁碳反应2h（曝气2h），双氧水3-5g/L，经过多次反复实验，铁碳表面形成一层白色粘性物质21061.1%205.82%COD去除率COD去除率COD去除率1
22、89.38%185.210%164.620%方案二臭氧催化催化生物水解（12h）普通活性污泥（24h）填料（24h）高效填料+工程菌剂（24h）芬顿活性炭COD最佳运行条件COD去除率COD去除率进水COD=320.1进水COD=320.1进水COD=320.1COD去除率538A型催化剂，反应30min，臭氧投加量50mg/Ll377.630%320.115%COD去除率COD去除率COD去除率44.865%256.120%240.125%128.060%方案三芬顿氧化水解酸化（12h）普通活性污泥（24h）填料（24h）高效填料+工程菌剂（24h）COD最佳运行条件COD去除率COD去除率
23、进水COD=344.3进水COD=344.3进水COD=344.3COD去除率546PH=3，硫酸亚铁投加1g/L，双氧水投加1.5g/L354.935%344.33%COD去除率COD去除率COD去除率309.910%299.513%241.030%备注：1、活性污泥生物填料均取自哈尔滨制药总厂。2、高效工程菌剂和高效填料来源于哈尔滨工业大学。3.3 改造工艺流程的确定和分析青霉素和6APA废水具有水质复杂，污染物质含量高、COD值高、有毒有害物质多、生物难降解物质多等特点，因此处理难度非常大。根据目前国内在建本类型污水厂及综合园区污水处理厂，在未经过前端清污分流和四效蒸发处理的基础上，尚未
24、有达一级A的成功案例。为做到污染物的高效、稳定去除，废水的低能耗、低成本处理，并合理控制环保工程投资，必须充分利用现有设施和设备，并利用现有成熟工艺，完成改造达标的任务。根据污水进出水水质要求，选用技术先进、工艺成熟、处理效果好、运行可靠、高效节能、经济合理的污水处理工艺，是工程可行的重要依靠。根据我们的小试试验结果和工程实际经验，同时，由于本污水处理厂的特殊性，必须要考虑前端帝斯曼公司的污水处理工艺后再决定我方处理工艺，因此我们按以下两种情况进行考虑并确定工艺：（1）帝斯曼后端为了达到COD500mg/l，在现有处理基础上增加后端化学氧化处理工艺（FETON处理工艺），如果帝斯曼采用FETO
25、N处理，我方处理方案为：调节池+过滤或强化澄清装置+预臭氧催化+水解酸化+沉淀+SBBR+石英砂过滤+FETON氧化+混凝沉淀+活性碳吸附。（2）如果帝斯曼后端处理没有采用FETON工艺，我方提出的改造方案为：调节池+过滤或强化澄清装置（新增，为了保证后续氧化处理单元，初步考虑用流砂过滤器）+铁炭、FETON（利用现有池体改造）+ SBBR(SBR增加高效生物填料，改造SBR将现有射流改为风机供气方式)+臭氧催化+活性碳吸附根据与业主方的初步交流，帝斯曼公司为了达标，拟上FETON设施，因此本次方案设计我们按第一种方案考虑。我们的方案主要考虑以下因素：（1）由于前段帝斯曼已采用FETON技术，
26、我们如果还采用铁炭及FETON技术，氧化效果和去除效率会下降，同时还需投加大量药剂，造成含盐量增加，会对后续生化处理系统造成影响。（2）在前端FETON氧化后，采用臭氧催化氧化，将其未能氧化的难降解大分子有机物进一步氧化和开环断链，进一步提高生物可生化性；（3）现有好氧处理系统效率低下，需要提高，主要手段包括前段臭氧预氧化及增加水解水解催化氧化、提高曝气效果和冬季保证、增加填料提高生物量和去除效率。（4）末端采用FETON工艺，可根据系统来水和好氧出水灵活决定投加量，使工艺适应范围更广。（5）根据我们的小试试验结果及实际工程经验。综上所述，我们最终确定的污水处理流程：事故废水药剂来水其他废水预
27、臭氧催化反应器过滤调节池沉淀池水解酸化池臭氧发生器MSBR池氧气制备装置SBBR池达标出水FETON氧化反应器活性炭吸附过滤石英砂过滤图2污水处理改造后工艺流程图备注：泥路系统本次设计暂未考虑。3.4 工艺说明及技术介绍调节池（建议新建2000立方米池容，调节水质水量，保证后续工艺的稳定，我方本次不做设计和报价）+过滤装置（新增，改造现有澄清池，为了保证后续臭氧氧化处理单元，考虑采用流砂过滤器）+预臭氧催化（提高可生化性，利用现有工艺设备，增加臭氧催化设备，通过调整臭氧投加量，对来水水质波动的情况保证去除率）+水解酸化（采用生物催化技术，利用现有铁炭和FETON池改造）+沉淀（为了保证好氧处理
28、，同时在水质波动较大的情况下，通过投加特种药剂，达到调整的目的，利用现有沉淀池体）+SBBR(SBR增加高效生物填料，提高生物量，并驯化特定菌种；改造现有SBR池曝气方式，将现有射流曝气方式改为风机供气方式或全部更换为曝气头曝气方式)+石英砂过滤（利用现有设施）+FETON氧化+混凝沉淀（新建）+活性碳吸附过滤（为了保证达标达到一级A标准，采用臭氧再生和定期更换）。重点工艺及技术介绍：（1）预臭氧催化氧化：目的：去除水中的污染物并提高可生化性。生化出水中不能被氧化的少部分有机物通过臭氧催化氧化被矿化为二氧化碳和水，基本实现出水COD达标，无色。利用现有臭氧氧化设施，由于现有臭氧发生及投加装置可
29、达到80-100mg/l，常规我们约需50-60mg/l即可完成预臭氧氧化提高B/C的目的，预留足够的臭氧投加量可保证在水质波动的情况下有调整的余地。臭氧催化特点： 催化效率高。普通臭氧催化氧化的催化剂只加快臭氧与有机物的反应速度，主要还是以臭氧为氧化剂，没有改变总氧化能力；而我单位臭氧催化剂作用机理在于臭氧的快速分解，即在短时间内产生大量比臭氧氧化能力更强的羟基自由基，能使有机物在短时间内改变其空间结构，而氧化等量有机物的臭氧消耗量较前者低很多； 催化剂没有寿命期限。该催化剂加工过程中通过控制添加剂、载体、温度、功能材料等理化因素，彻底解决催化剂中毒与失效难题，其关键就是使催化剂在使用过程中像生物膜一样不断剥落，始终保持其表面活性，从而维持其催化效率，直至消耗殆尽； 催化剂成本低。常用催化剂成本居高不下，其原因是沿用高温高压的石油石化催化剂的加工和使用机理，没有考虑污水的常温常压特性，导致成本高
