制药废水设计方案.docx
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制药废水设计方案
制药厂污水治理工程方案
东莞市环保工程有限公司
二一三年十一月
目录
二、设计依据与设计原则3
(一)设计依据3
(二)设计原则3
(三)设计范围4
(四)设计目标4
三、设计条件4
(一)设计水量6
(二)设计水质6
四、设计工艺6
(一)废水处理6
(二)污泥处理7
(三)工程布置8
五、主要处理构筑物8
(一)格栅槽-集水池8
(二)调节池8
(三)一段接触氧化池8
(四)一沉池8
(五)二段接触氧化池8
(六)二沉池9
(六)二沉池9
(七)接触沉淀池9
(八)污泥池9
六、主要设备9
(一)废水提升泵9
(二)罗茨风机10
(三)组合填料10
(四)微孔曝气器10
(五)污泥泵10
(六)带式压滤机10
七、电气与自控10
(一)设计依据10
(二)设计范围11
(三)供电设计11
(四)动力配电及电缆敷设11
(五)照明配电11
(六)接地与防雷11
(七)测量及控制系统11
八、工程概算13
九、运行费用估算15
一、项目概况
广东药业股份有限公司项目投资总额约3187万元人民币,总占地面积约49897.68平方米,建筑面积32811平方米。
建设项目产品属加工性质的中、西成药产品。
主要从外地购买中草药原料和西药原料、辅料等,经一系列机械加工工序制成各种剂型的成品药。
中药生产的前处理车间将经过洗、淘、漂、切、干燥等工程的合格原药送入提取车间进行水提或醇提,提取液经蒸发浓缩得浸膏半制品再送至各有关剂型车间。
由此产生的生产废水包括洗涤水、药汁流失液以及变更药物品种易产生的冲洗生产设备废水。
主要由药材煎出的各种成分及酒精等有机溶剂引起的污染。
每一味中草药的有机成分相当复杂,生产过程又多为间歇操作,从而造成了浓度较高、成分复杂且多变的有机废水,这是中药生产废水的一个特点。
根据甲方提供的资料和《广东药业股份有限公司建设项目环境影响报告书》,该家废水的排放总量为588m3/d。
为保护环境,必须对其进行治理,现委托东莞市工程有限公司作设计方案。
二、设计依据与设计原则
(一)设计依据
《中华人民共和国环境保护法》;
《废水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准;
《排水工程设计手册》
《药业股份有限公司建设项目环境影响报告书》;
药业股份有限公司提供的有关资料;
有关的设计规范及设计手册。
(二)设计原则
1.贯彻经济发展与环境保护同步协调发展的指导思想,保证开发建设与污染治理满足“三同时”要求。
2.实施污染物排放总量控制,确保不增加纳污河段的污染负荷。
3.根据现实需要和客观条件,合理设计、节约投资,降低耗能,减少运行维护费用。
(三)设计范围
本设计对药业股份有限公司建设项目的废水处理工程,从该厂排水总管起,到废水处理排放管止,提出技术可行、经济合理的初步设计方案。
(四)设计目标
治理后的废水排放必须达到《废水综合排放标准》(GB89-78-1996)一级标准,保证出水水质不影响周围水体环境。
三、设计条件
(一)污染源分析
医药产品按其特点可分为抗菌素、有机药物、无机药物和中成药四大类。
目前我国生产的常用药物达二千种左右,由于药物尤其是有机合成药物的品种繁多,往往需采用多种原料经不同的有机合成路线加以制备,故其生产工艺及废水的组成十分复杂。
医药工业废水主要包括下列四种:
1.合成药物生产废水
2.抗菌素生产发酵废水
3.中成药生产废水
4.各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水。
本建设项目主要加工生产中、西成药产品。
从外地购买中草药原料和西药原料、辅料等,经一系列机械加工工序制成各种剂型的成品药。
不属于合成制药生产,其废水以中成药生产废水为主。
另有少量的抗生素废水和员工餐厅厨房的含油污水。
(1)中成药生产废水
中药生产的前处理车间将经过洗、淘、漂、切、干燥等过程的合格原药送入提取车间进行水提或醇提,提取液经蒸发浓缩得浸膏半制品再送至各有关剂型车间。
由此产生的生产废水包括洗涤水、药汁流失液以及变更药物品种易产生的冲洗生产设备废水。
主要由药材煎出的各种成分及酒精等有机溶剂引起的污染。
每一种中草药的有机成分相当复杂,生产过程又多为间歇式操作,从而造成了浓度较高、成分复杂且多变的有机废水,这是中药生产废水的一个特点。
废水中的主要成分为糖类、甙类、木质素、生物碱、鞣质、蛋白质、色素等水解产物。
(2)抗生素生产废水
目前国内外处理抗生素废水的方法主要是物化法和生化法。
物化法包括化学凝聚法、强氧化剂氧化、射线辐射和焚烧法等。
生化法包括厌氧法和好氧法。
应用比较成熟的方法是好氧活性污泥法。
早在20世纪50年代美国一些制备抗生素的药厂就采用活性污泥法处理生产废水,存在的主要问题是运行不稳定。
到20世纪60年代由于加强了预处理并改进了曝气方法,使处理设施运行稳定得到明显提高,但对有机污染物的去除效率不高。
70年代之后,一些发达国家的制药厂普遍采用活性污泥法处理抗生素废水。
活性污泥法的缺点是废水需要大量稀释,运行中泡沫多,易发生污泥膨胀,剩余污泥量大,去除率不高。
采用纯氧曝气能较好地改善处理效果,但成本较高,推广应用受到限制。
70年代末,深井曝气法因占地小,氧转转移效率高等优点,在国内外制药厂的废水处理中得到了较多的应用,如上海中药三厂、杭州农药厂、东北制药厂等均采用此法。
据调查,深井施工要求高,有些地区受到地质条件限制无法建造,且由于国内在深井的设计方面不尽完善,加之缺乏施工及运行经验,已投入运行的深井曝气设施处理效果也并不理想。
为了实现达标排放,多采用二级或多极处理,如美国雅培药厂的抗生素废水经调节PH值后,进行曝气,再进入生物滤池,然后再次曝气。
废水BOD平均为3000mg/L,去除率为90%~95%,每吨废水的处理费用高达1.43美元,由此可见多级处理工艺复杂,给操作管理带来麻烦,而且运行费用和投资都较高。
与活性污泥法同时发展起来的还有生物膜法,它的优点在于耐冲击能力大,又不发生污泥膨胀,管理简单、费用低等,因此生物膜法发展很快,从生物滤池发展到生物滤塔、接触氧化塔、生物转盘和生物流化床等。
由于为高浓度有机废水,采用好氧法稀释数倍,而且易发生污泥膨胀、泡沫多、剩余污泥量大,因此,很多人对厌氧法处理抗生素废水进行了研究,但成功应用实践的例子并不多,缺乏实际设计和运转管理经验。
厌氧处理方法处理抗生素废水的不足之处在于:
(1)单级厌氧处理出水COD仍远高于废水排放标准,需要加二级处理;
(2)厌氧消化停留时间长,数以天计,水量不大时,厌氧产生的气量较小,经济价值不显著。
因此,国内外抗生素废水的处理以好氧为主,但要稀释倍数,这就大大增加了水量和设施的初始投资及运行费用。
目前,国内抗生素废水处理面临的主要问题是:
(1)尚没有一种经济有效的处理方法;
(2)缺乏可靠的设计参数和运行管理经验;(3)残余抗生素、草酸、氨氮对生物的不利影响及其它难降解物质的存在,增加了污水处理的难度。
(3)本项目生产废水特点
就本建设项目而言,根据甲方提供的资料,项目没有合成制药,故没有抗生素生产过程中的发酵液、分离提纯过程中的萃取液、结晶液等产生。
抗生素废水主要来源于各类制剂生产过程的洗涤水和冲洗废水。
其浓度远低于典型的抗生素生产废水。
由于抗生素对微生物的抑制作用,不利于生化处理。
但由于该部分废水仅50m3/d,仅占总水量的10%左右,再经厌氧池的解毒作用,可降低其对生化处理的影响。
对于中成药废水
(一)设计水量
根据甲方提供的资料,该厂日排放废水水量588m3/d,主要是生产清洗废水,部分为生活污水和餐饮废水。
考虑到一定的处理余度,取设计处理水量为600m3/d。
采用生化处理工艺,按全天三班运行,平均小时处理量为25m3/h,调节池调节时间为8小时。
(二)设计水质
废水中的主要成分为糖类、甙类、蒽醌、木质素、生物碱、鞣质、蛋白质、动植物油、色素等的水解产物。
水质可生化降解性好,拟采用二段式接触氧化法。
各股废水的水质以及混合后的废水水质见下表:
污水种类
和排放标准
pH
色度(倍)
BOD5(mg/l)
CODCr(mg/l)
动植物油(mg/l)
氨氮(mg/l)
SS(mg/l)
办公污水
6~9
——
150
250
20
40
300
餐厅污水
6~9
——
550
900
100
35
500
生产过程清洗废水
6~9
500
950
2300
15
20
300
混合后废水
6~9
500
900
2200
20
25
300
(DB44/26-2001)
(GB8978-1996)
6~9
40
20
90
10
10
60
四、设计工艺
(一)废水处理
废水的生化处理工艺有许多种,包括普通活性污泥法、氧化沟、AB法、SBR法、生物转盘和接触氧化法。
对该种废水水量和水质而言,比较适用的主要有SBR法和接触氧化法。
其余几种在占地、能耗以及操作管理的简便性等方面都显得略为逊色。
下面就SBR法和接触氧化法分别作简单介绍。
(1)SBR法
SBR工艺即序批式活性污泥法,是常规活性污泥法的一种变体。
SBR工艺采用可变容积间歇式反应器,省去了回流污泥系统及沉淀设备,曝气与沉淀在同一容器中完成,利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物脱氮除磷机理,将生物反应器与可变容积反应器相结合,形成一个周期性间歇运行的活性污泥系统。
这是常规活性污泥法的一种革新形式。
SBR工艺在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个阶段,其所经历时间周期,根据进水水质水量预先设定或及时调整。
实践证明,这种工艺过程,其处理效果可达到常规活性污泥法处理标准。
具有工艺简单,运行可靠,管理方便等优点,但对设备、阀门、仪表及自动控制系统的可靠性要求高。
(2)接触氧化法
生物接触氧化法是目前较为流行的工艺,介于活性污泥法和生物膜法之间。
该工艺在池内设置填料,池底曝气,充氧的废水浸没全部填料,并以一定的速度流经填料。
填料上长满生物膜,废水与生物膜相接触,在生物膜微生物的作用下,废水得到净化。
生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池,接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成,常用直流式鼓风曝气系统,其特点是在填料下直接曝气,生物膜受到上升气流的冲击、搅动,加速脱落、更新,使其经常保持较好的活性,可避免堵塞。
(3)工艺选择
上述两种工艺相比,都具有耐冲击负荷,处理效果稳定等特点。
但SBR法对处理过程控制的要求较高,而接触氧化法的操作与管理则相对简单。
此外,由于接触氧化法采用生物反应池与二沉池分别设置的形式,故其占地面积略大。
综上所述,为降低废水处理站的操作强度,我们推荐本项目的废水处理工艺采用接触氧化工艺。
该工艺基建投资低,运行成本小,能承受一定的水质和水量冲击负荷,剩余污泥量少且稳定、易于脱水。
工艺流程如下:
废水经管网系统收集后,经格栅处理,隔除大颗粒杂物后进入调节池调节水量和水质,以保证后续生化处理系统可以连续稳定地运行。
本工艺采用二段式接触氧化法,曝气采用鼓风曝气方式,工艺成熟,处理效果稳定,操作简便,运行费用低。
废水中的污染物在接触氧化池中降解为无机物,同时NH4+-N在此经硝化菌作用转化为NO2-和NO3-,使废水中的氨氮得到去除。
接触氧化池流出的泥水混合液在二沉池中得到充分的分离,最终达标排放。
(二)污泥处理
本方案采用板框压滤机对剩余污泥进行脱水处理,滤出液回流至调节池,干泥定期清运。
(三)工程布置
该废水处理系统主要处理单元包括隔油隔渣池、调节池、厌氧池、接触氧化池、沉淀池、污泥干化池。
除隔油隔渣池外,其它构筑物均建于地面,为钢筋混凝土结构。
五、主要处理构筑物
(一)格栅槽-集水池
外形尺寸:
4000×1500×1800mm
有效水深he=1.3m
有效容积Ve=5m3
(二)调节池
有效容积Ve=250m3
水力停留时间HRT=10h
有效水深he=3.8m
长×宽×高=9500×7700×4500mm
(三)一段接触氧化池
填料容积负荷FW=2.0kgBOD5/m3填料.d
填料体积VT1=100m3
有效停留时间HRT=4h
有效水深he=3.8m
长×宽×高=7800×4650×4500m
气水比q’=1:
10
(四)一沉池
表面负荷q=1.5m3/m2.h
沉淀时间1.5h
有效水深h=3.5m
长×宽×高=7800×2800×4500mm(泥斗3个)
(五)二段接触氧化池
填料容积负荷FW=1.0kgBOD5/m3填料.d
填料体积VT2=200m3
有效停留时间HRT=8h
有效水深he=3.3m
长×宽×高=10500×7200×4500m
气水比q’=1:
20
(六)二沉池
表面负荷q=1.5m3/m2.h
沉淀时间1.5h
有效水深h=3.5m
长×宽×高=7800×2800×4500mm(泥斗3个)
(六)二沉池
表面负荷q=1.5m3/m2.h
沉淀时间1.5h
有效水深h=3.5m
长×宽×高=7800×2800×4500mm(泥斗3个)
(七)接触沉淀池
表面负荷q=4m3/m2.h
有效容积Ve=18m3
有效水深he=3.0m
过滤面积Se=6m2
长×宽×高=2800×2800×4500mm
(八)污泥池
有效容积Ve=45m3
有效水深he=3.8m
长×宽×高=5500×2800×4500mm
六、主要设备
(一)废水提升泵
型号:
50HYF-22
数量:
4台(二用二备)
流量Q=28.5m3/h
扬程H=12m
功率N=2.2kW
(二)罗茨风机
型号:
3L42WD
数量:
2台(一用一备)
流量Q=15.85m3/min
功率N=22KW
升压H=5m
(三)组合填料
规格:
φ160
数量:
300m3
(四)微孔曝气器
规格:
KBB型数量:
200套
(五)污泥泵
型号:
50HYF-18
数量:
2台
流量Q=20m3/h
扬程H=12m
功率N=1.5kW
(六)带式压滤机
型号:
YL-1000
数量:
1台
处理量Q=2~4m3/h
主轴变速机功率:
0.75kw
滤带有效宽度:
890
外形尺寸:
2000×1350×1500
质量:
1.2T
七、电气与自控
(一)设计依据
1.工艺专业提供的电气设计要求及建设单位提供的有关电气设计资料。
2.《工业与民用供电系统设计规范》(GBJ52-83)
3.《低压配电装置及线路设计规范》(GBJ54-83)
4.《工业与民用通用设备电力装置设计规范》(GBJ55-83)
5.《建筑防雷设计规范》(GBJ57-83)
6.《工业与民用电力装置接地设计规范》(GBJ65-83)
(二)设计范围
1.废水处理站的动力配电、照明配电、防雷接地系统。
2.自动控制系统。
(三)供电设计
1.供电电源为~380V、50Hz,由建设单位低压配电所引至废水处理站配电柜,负荷等级为三级。
2.废水处理站配电系统采用三相五线制,单相配电为三线制。
(四)动力配电及电缆敷设
1.废水处理站设四台GCL型配电柜,分别给各动力设备供电。
2.电力电缆选用VV型,控制电缆选用KVV型,经电缆沟或穿管敷设,需直埋的电力电缆或控制电缆用VV22或KVVP型。
(五)照明配电
由配电柜提供~220V电源作室内外照明电源,用BVV电线经难燃塑料线槽沿墙明敷。
(六)接地与防雷
1.利用建筑物的基础钢筋作自然接地体,或安装人工接地极,接地电阻应小于10欧姆。
2.建筑物用避雷带和短避雷计作防雷保护。
(七)测量及控制系统
本工程须在该项目配电间内设置一总电箱,以控制整个废水处理工程的电气设备。
废水处理的电动设备如下:
1、废水提升泵,4台,2用2备,每台2.2kW。
运行时可手动与自动相结合。
自动控制时,根据水位变化情况控制水泵的开停。
2、罗茨风机,2台,一用一备。
功率为22kW。
每天连续运行。
废水处理的装机总容量约为28.65kW,运行容量约为21kW。
按电气要求,运行设备设置有过流、过载、断相、短路保护,故障自动切换并声光报警等自动化设施,运行可靠,使用寿命长。
八、工程概算
(一)、土建概算
序号
名称
外形尺寸
价格(万元)
1
格栅槽-集水池
4.0×1.5×1.8
2
调节池
9.5×7.7×4.5
3
一段接触氧化池
7.8×4.6×4.5
4
一沉池
7.8×2.8×4.5
5
二段接触氧化池
10.5×7.2×4.5
6
二沉池
7.8×2.8×4.5
7
接触沉淀池
2.8×2.8×4.5
8
污泥池
5.5×2.8×4.5
9
设备间
40m2
10
挖土方
30m3
11
小计
12
设计费
(11)×2%
13
运输费
(11)×3%
14
人工费
(11)×5%
15
工程管理费
(11)~(14)×3%
16
税金
(11)~(15)×5%
17
合计
(11)~(16)
(二)、设备概算
序号
名称
规格
数量
单价(万元)
总价(万元)
1
空压机
1台
2
废水提升泵
50HYF-22
4台
3
罗茨风机
3L42WD
2台
4
组合填料
Φ160
300m3
5
填料支架、配件等
1批
6
微孔曝气器
KBB型
200套
7
带式压滤机
1台
8
气提装置
5台
9
反冲泵
2台
10
标准排污口
1组
11
转子流量计
1个
12
陶粒滤料
6m3
13
污泥泵
50HYF-18
2台
14
设备间通风风机
2台
15
设备间消声、隔声
1项
16
管道、管件
1批
17
电气、仪表、自控
1批
18
小计
19
设计费
(18)×3%
20
运输、采保费
(18)×3%
21
安装、调试费
(18)×12%
22
管理费
(18)×5%
23
税金
(18)×5%
24
合计
(18)~(23)
九、运行费用估算
1.耗电量
本工程总装机容量为28.65kw,运行功率约21kw
每日耗电量:
504kw·h
处理每吨水电费:
≈0.67元/吨废水
年耗资为:
12.10万元
2.人员工资
本方案安排废水处理操作工1名,按每人每月工资800元计算,人工费为:
800×12=0.96万元/年,即0.044元/吨废水。
3.污泥处理用药剂费
污泥处理药剂费用为:
0.35元/吨污泥。
按每天处理20吨含水污泥则耗资为:
7元/天,即0.012元/吨废水。
年耗资为:
0.21万元
三项总计:
0.726元/吨污水,年费用为13.27万元。
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