某医药化工集团有限公司废水处理工程初步设计方案
2010年07月
目录
第一章概述 (3)
1.1设计单位概况 .................................................................... 错误！未定义书签。
1.2工程概况 (3)
1.3设计依据 (4)
1.4设计原则 (4)
1.5设计范围及内容 (5)
第二章设计水质、水量 (6)
2.1设计进水水质、水量 (6)
2.2设计出水水质标准 (6)
第三章方案设计 (7)
3.1工艺设计 (7)
3.2主要建、构筑物和设备设计与选型 (13)
3.3土建设计 (17)
3.4电气设计 (17)
3.5仪表及自控设计 (19)
3.6总图及高程设计 (19)
第四章预计处理效果 (20)
4.1处理效果预测 (20)
第五章投资估算 (21)
5.1投资估算说明 (21)
5.2投资估算 (21)
第六章日常运行成本和主要技术经济指标 (24)
6.1日常运行成本 (24)
6.2主要技术经济指标汇总 (24)
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第一章概述
1.1工程概况
某医药化工集团有限公司位于杭州湾上虞工业园区，是一家主要生产经营医药原料药、化工中间体及兽药、饲料添加剂的高科技企业，下设生产企业及科研机构：浙江某药业有限公司、山东某药业有限公司、新昌和宝生物科技有限公司等3个全资或控股子公司，跻身中国动保行业50强。公司现有员工1300余名，其中大中专毕业生占35%。
公司以“强国兴邦”为宗旨，遵循“和谐、规范、专业、奋进”的发展方针，坚持自主创新，走科技兴企、产学研一体化之路，使企业处于行业技术领域的前沿。国内市场份额保持增长，国际贸易逐年创造新高，产品出口东南亚、欧洲等地区的50多个国家。企业商标“GBG”被评定为浙江省著名商标。总投资预计3亿元的山东某一期工程已经正式投产，经济效益明显。
公司连年纳税超千万元，连续八年被中国银行浙江省分行评为“AAA级信用等级企业”，是“浙江省高新技术产品出口业绩突出企业”、绍兴市“劳动保障诚信示范企业”。某药业为上虞市“2007年度最具竞争力成长型企业”。董事长邱家军当选绍兴市人大代表，荣获上虞市“工业突出贡献企业家”和新昌县“中小企业科技创新企业家”称号。
公司日产生废水50m3，由于该废水抗生素浓度高、有机物浓度高，生物毒性大，可生化性较差，废水处理难度较大。根据国家和地方环保部门的相关要求，废水排放需执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）之三级标准。受业主委托，我们在大量实验室小试的基础上，编制了该废水处理初步设计方案，供业主及相关部门参考和决
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策。
1.3设计依据
GB8978-1996《污水综合排放标准》三级标准； GBJ69-84《给水排水工程结构设计规划》； GBJ14-87《室外排水设计规范》； 《中华人民共和国水污染防治实施细则》；
（86）国环字第003号“建设项目环境保护管理办法”； （87）国环字第号“建设项目环境保护设计规定”； 实验室小试资料。
1.4设计原则
1、根据该公司的产品结构及生产废水特征，结合已有的工程实例，在确保出水达标的前提下，尽可能采用简单、成熟、可靠的处理工艺。
2、力求投资省，能耗低，运行费用低。
3、主要机电设备选用优质、低能耗的国产设备，尽最大可能地减少维修费用，同时充分利用原废水处理设备，减少重复性投资。
4、污泥实行机械脱水，以减少劳动强度和保障废水处理厂的整洁。
5、考虑到该企业管理需要，后续生化处理宜采用操作过程简便的工艺，便于废水最终稳定达标。同时整套系统设置必要的自控装置（含在线监控仪表）。
6、充分考虑到废水处理厂的给排水等规范要求。
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1.5设计范围及内容
本项目设计范围为：业主方废水分质分流及车间必要预处理后输送至集中处理站边线起，包括格栅井、均质调节池起至规范化废水排放井出口及其周边1米范围内的工艺、总图、构筑物及附属建筑物、电气、仪表、废水处理站内的给排水及污水处理过程中产生污泥脱水系统设计。
边线以外的废水管网及其它建构筑物、绿化不包括在本方案设计范围。
- 6 - 2.1设计进水水质、水量
根据企业要求，本项目设计处理水量为50m3/d。
对实际生产废水进行分析监测可知，本方案设计进水水质如下：
pH 2.37
COD
Cr
33280mg/L
TP 20.88mg/L
NH
3
-N 195.05mg/L
TN 272.04mg/L
2.2设计出水水质标准
根据某医药化工集团有限公司及环保部门的相关要求，废水经处理后必须达到如下标准：
pH 6-9
COD
Cr
≤800mg/L
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3.1工艺设计
3.1.1废水处理小试
针对该废水pH 值较低、有机物浓度高且含有对微生物具有较强抑制性的抗生素等物质的特点，实验主要采用铁碳微电解对废水进行预处理，以提高废水pH 值、改善废水可生化性、破坏废水中对微生物具有抑制性的基团；再对废水进行厌氧、好氧生物处理。
1、Fe-C 微电解试验
由于该废水pH 值较低，直接采用加碱中和的方式成本较高，且难以提高废水可生化性。
铁碳微电解是当将铁屑和碳颗粒浸没在酸性废水中时，由于铁和碳之间的电极电位差，废水中会形成无数个微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阴极，电位高的碳做阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。反应的结果是铁受到腐蚀变成二价的铁离子进入溶液。由于铁离子有混凝作用，它与污染物中带微弱负电荷的微粒异性相吸，形成比较稳定的絮凝物(也叫铁泥)而去除。其中电位低的铁成为阳极，电位高的碳成为阴极，在酸性充氧条件下发生电化学反应，其反应过程如下：
阳极(Fe): Fe - 2e → Fe 2+ 阴极(C) : 2H + + 2e → 2[H]→H 2
反应中，产生的了初生态的Fe 2+和原子H ，它们具有高化学活性，能改变废水中许多有机物的结构和特性，使有机物发生断链、开环等作用。
若有曝气，即充氧和防止铁屑板结。还会发生下面的反应： O 2 + 4H + +4e → 2H 2O ；
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222Fe 2+ + O 2 +4H + → 2H 2O+ Fe 3+。
反应中生成的OH ·是出水pH 值升高的原因，而由Fe 2+氧化生成的Fe 3+逐渐水解生成聚合度大的Fe(OH)3胶体絮凝剂，可以有效地吸附、凝聚水中的污染物，从而增强对废水的净化效果。
直接对废水进行铁碳微电解处理可避免对原水中和需要大量的碱，且还具有破坏分子化学键，破坏抗生素中对废水具有生物抑制性的基团从而提高废水可生化性的作用。
将废水倒入铁碳微电解反应器（V=2m 3，底部曝气），每小时取样监测分析废水的COD ，实验结果如图3-1所示。
图3-1 废水微电解处理试验结果
由图3-1可见，废水经铁碳微电解反应器处理4h 后，COD 由33280mg/L 降低到22000mg/L ，pH 由2.37提高到6.2左右。
2、微电解出水的厌氧处理
将两次铁碳微电解处理出水共3L 倒入一5L 厌氧反应器，加入厌氧颗粒污泥，每12h 监测分析废水COD ，经48h 厌氧处理后，废水COD 由19800mg/L 降低到7600mg/L 。
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3、废水好氧处理
将厌氧反应器上部清夜取出，加入部分活性污泥，并滴加少量实验室自制微生物菌剂，曝气，12h 后，COD 由5820mg/L 降低到2960mg/L ，24h 后降低到620mg/L 。
3.1.2工艺流程的确定
由实验室小试结果可知，废水经铁碳微电解处理后，COD 得以大幅降低，废水可生化性得以提高；然后采用厌氧-好氧的生化处理工艺，完全可达企业提出的废水处理后COD ≤800mg/L 的要求。
具体工艺流程如图3-2所示。
图3-2 废水处理工艺流程
处理工艺流程简述如下：
废水自流入调节池调节水质水量后泵入微电解塔进行微电解处理，出水进入一沉池，一沉池内适当投加石灰或片碱调节pH 至8.5左右，然后泵入高位离心机对铁泥进行离心分离，出水自流入1#ABR 池进行厌氧处理，再进入生物接触氧化池进行好氧生物处理；生物接触氧化池出水再进行厌氧和好氧处理，最后经MBR 膜分离后排放。ABR 池和MBR 池污泥经污泥浓缩池浓缩后，经板框压滤机脱水后外运；离心机脱水分离产生的铁泥直接外运；污泥浓缩池上清液自流入一沉池。
废水
泥
3.1.3工艺流程特点
1、采用微电解塔对废水进行微电解处理，具有提高废水pH值、不需加碱、有效提高废水可生化性及大幅降低废水COD的特点。
2、采用两级厌氧-好氧生化处理，充分利用微生物的选择性，保障出水稳定达标。
3、最终出水采用超滤膜（MBR）过滤，悬浮物浓度低，处理效果好。
3.1.4主要处理单元介绍
1、调节池
用于调节废水水质水量。
2、微电解塔
塔内按1∶1比例填充铁屑和活性炭，在酸性环境下产生大量活性羟基，大部分对微生物具有抑制作用的基团被分解为无毒物质；同时生成的新生态二价铁离子还具有絮凝作用。
3、一沉池
用于储存微电解塔出水，池内设pH调节装置。
4、离心机
对铁泥进行泥水分离，干泥直接外运。
5、1#ABR池
ABR池介绍
ABR（厌氧折流板反应器）为第三代厌氧反应器。其不仅生物固体截留能力强，而且水力混合条件好。随着厌氧技术的发展，其工艺的水力设计已由简单的推流式或完全混合式发展到了混合型复杂水力流态。第三代厌氧反应器所具有的特点包括：反应器具有良好的水力流态，这些反应器通过构造上的改进，使其中的水流大多呈推流
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与完全混合流相结合的复合型流态，因而具有高的反应器容积利用率，可获得较强的处理能力；具有良好的生物固体的截留能力，并使一个反应器内微生物在不同的区域内生长，与不同阶段的进水相接触，在一定程度上实现生物相的分离，从而可稳定和提高设施的处理效果；通过构造上改进，延长水流在反应器内的流径，从而促进废水与污水的接触。
ABR 是在UASB 基础上开发出的一种新型高效厌氧反应器，其结构简单、运行管理方便、无需填料、对生物量具有优良的截留能力、启动较快、水力条件好、运行性能稳定可靠。
基本原理及工艺构造
ABR 反应器中使用一系列垂直安装的折流板使被处理的废水在反应器内沿折流板作上下流动，借助于处理过程中反应器内产生的沼气，应器内的微生物固体在折流板所形成的各个隔室内作上下膨胀和沉淀运动，而整个反应器内的水流则以较慢的速度作水平流动。由于污水在折流板的作用下，水流绕折流板流动而使水流在反应器内的流径的总长度增加，再加之折流板的阻挡及污泥的沉降作用，生物固体被有效地截留在反应器内。
由此可见，虽然在构造上ABR 可以看作是多个UASB 的简单串联，但在工艺上与单个UASB 有着显著的不同，UASB 可近似看作是一种完全混合式反应器，ABR 则由于上下折流板的阻挡和分隔作用，使水流在不同隔室中的流态呈完全混合态（水流的上升及产气的搅拌作用），而在反应器的整个流程方向则表现为推流态。在反应动力学的角度，这种完全混合与推流相结合的复合型流态十分利于保证反应器的容积利用率、提高处理效果及促进运行的稳定性，是一种极佳的流态形式。同时，在一定处理能力下，这个复合型流态所需的反应器容积也比单个完全混合式的反应器容积低很多。
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ABR 工艺在反应器中设置了上下折流板而在水流方向形成依次串联的隔室，从而使其中的微生物种群沿长度方向的不同隔室实现产酸和产甲烷相的分离，在单个反应器中进行两相或多相的运行。也就是说，ABR 工艺可在一个反应器内实现一体化的两相或多相处理过程。
工艺特征 ①良好的水力条件；。 ②稳定的生物固体截留能力；
③良好的颗粒污泥形成及微生物种群的分布； ④良好而稳定的处理效果。 6、生物接触氧化池
对厌氧出水进行好氧生化降解。
7、
2#ABR 池
对前述厌氧
-好氧处理仍难以降解的有机物继续进行厌氧分解，调节第一级生化处理出水的可生化性，有利于后续处理。
8、MBR 池
MBR 池内设有曝气系统，并利用MBR 膜对悬浮物的高截留率，保证池内较高的污泥浓度，活性污泥浓度达4000-6000mg/L ，从而达到较好的深度处理效果。
9、污泥浓缩池
对污泥进行浓缩，减小污泥体积。 10、板框压滤机
对浓缩池污泥进行脱水，干泥外运或填埋。
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3.2 主要建、构筑物和设备设计与选型
3.2.1 调节池
结 构：地下钢筋砼结构，内防腐 设计规格：5.5m ×8.5m ×2.8m 数 量：1座 有效水深：2.5m 有效容积：100m 3
配套设备：耐腐蚀泵 2台，一用一备，型号为40FB-16A （Q=5.2m 3/h ，N=1.5kW ） 液位控制器 2只
玻璃流量计 5m 3/h ，2只
3.2.2 微电解塔
材 质：碳钢，内衬防腐 规 格：Ф1.8m ×4.5m 数 量：2台
3.2.3 一沉池
结 构：地下钢筋砼结构，内防腐 设计规格：5.0m ×5.0m ×2.8m 数 量：1座 有效水深：2.5m 有效容积：50m 3
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3.2.4 离心机
型 号：LW330*900 转鼓直径：300mm 转 速：4000rad/min 数 量：2台 电机功率：7.5kw
配套设备：无堵塞纸浆泵 2台，一用一备，型号80XWJ25-12.5A
3.2.5 1#ABR 池
结 构：半地上钢筋砼结构 设计规格：8.0m ×4.0m ×5.5m 有效容积：100m 3 有效水深：5.0m 停留时间：48h 数 量：1座
配套材料：生物漂带 4m*4cm 80m 3
填料支架 1套 颗粒污泥 10m 3
3.2.6 接触氧化池
结 构：半地上钢筋砼结构 设计规格：8.0m ×3.0m ×5.5m 有效容积：100m 3 有效水深：5.0m
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停留时间：48h 数 量：1座
配套材料：生物漂带 4.0m ×4cm 80m 3 填料支架 1套
微孔曝气器 ￠215 50套
罗茨鼓风机 2台，一用一备（N=7.5kW ，Q=4.82m 3/min ），与MBR
池共用
3.2.7 2#ABR 池
结 构：半地上钢筋砼结构 设计规格：8.0m ×4.0m ×5.5m 有效容积：100m 3 有效水深：5.0m 停留时间：48h 数 量：1座
配套材料：生物漂带 4m*4cm 80m 3 填料支架 1套 颗粒污泥 10m 3
3.2.8 MBR 池
结 构：半地上钢筋砼结构 工艺尺寸：8.0m ×3.0m ×5.5m 数 量：1座 有效水深：5.0m
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有效容积：100m 3 停留时间：48h
配套材料：微孔曝气器 φ215 50套
高压风机 与接触氧化池共用
MBR 膜处理系统 HL-MBRU-50，处理能力50m 3/d ，1套
不锈钢自吸泵 Q=10.0m 3/h ，H ＝15m ，N ＝2.2kW ，2台（1用1备） 膜片清洗系统 N ＝1.5kW ，1套
3.2.9 污泥浓缩池
结 构：半地上钢筋砼结构 工艺尺寸：5.0m ×1.8m ×2.0m 数 量：1座 有效水深：1.5m 有效容积：10m 3
配套设备：无堵塞纸浆泵 2台，一用一备，型号80XWJ25-12.5A
3.2.10 板框压滤机
功 能：用于污泥脱水，减缩污泥体积
型 号：B
K
K M U J X 500/4 数 量：1台
3.2.11 标准排放口
结 构：砖混结构，白瓷砖贴面
3.3土建设计
3.3.1工程内容
本工程主要构筑物有蒸发冷凝水调节池、一沉池、1#ABR池、接触氧化池、2#ABR 池、MBR池、污泥浓缩池、标准排放井、辅助用房及配电控制/值班用房等。
3.3.2主要材料
砼：C25防水砼，要求抗渗标号S0.6。钢筋：φ为I级钢，Φ为II级钢。
3.3.3水池防水
水池防水以结构防水为主，1∶2防水砂浆抹面为辅的原则。
设计主要规范：
GB50009-2001《建筑结构荷载规范》；
GB50010-2002《砼结构设计规范》；
GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》。
3.3.4施工要求
组织三级资质施工能力以上的企业进行施工。
注：本方案由于建设单位拟设废水处理站地块地质资料不详，因此未考虑地基处理。
3.4电气设计
3.4.1电气设计说明
本项目为二级供电负荷，装机容量为50.4kW，需用容量为28.7kW。其主要用电设备及其使用功率与电耗见表3-1。
表3-1主要用电设备及其使用功率与电耗
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4 罗茨鼓风机
5 不锈钢自吸泵
3.4.2其它说明
（1）电源引自变电所，进线电缆引至配电房低压配电柜，电压为三相四线制380V/220V。进线电缆采用室外直埋，引入户内时采用GG100预埋套管保护。
（2）废水处理站采用低压计量，无功功率采用低压集中自动补偿，补偿后功率因素达到0.9以上。
（3）线路敷设：电缆比较集中的主干线采用采用电缆沟敷设或电缆桥架架空敷设，电缆比较少而又分散的地方采用电缆直接埋地或穿镀锌管敷设，部分设备为两地控制，设备现场设按钮箱。配电管路敷设可根据现场情况设置电缆井，便于电缆敷设。
（4）安装高度：开关距地1.4m，插座距地0.3m，空调插座距地1.8m，照明箱、插座箱中心距地1.5m，灯具安装施工图考虑其具体位置。
（5）设有接地网，接地系统采用TN-C-S系统，由L50*50镀锌角钢及40*4镀锌扁钢组成，从室外引至变电室、配电室，接地电阻不大于10欧，并且接地体埋设位置应在距建筑物3米以外，垂直接地体镀锌角钢的间距不小于5米，接地体的埋设深度应不小于0.7米。
（6）所有电气设备、非带电金属外壳均应可靠接地，所有进出建筑物的工艺管
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道在入户处应与本装置接地系统相联。
（7）所有为两地控制的电机，其现场控制按钮可根据现场情况安装在墙上，或安装在角钢支架上，其它现场控制按钮也可根据实际情况集中制作按钮箱。
（8）池上照明灯具位于池上走道板上，灯柱高2.5m，直径￠40，灯柱与走道板栏杆配作。
（9）配电柜，控制柜基础采用10#槽钢制作，配电柜下有电缆沟便于电缆敷设。
3.5仪表及自控设计
本项目调节池设液位自控，一沉池设pH显示，ABR池设ORP显示。
3.6总图及高程设计
本方案±0.00标高为厂区室外地坪标高。
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第四章预计处理效果
4.1处理效果预测
本项目制药废水处理效果预测见表4-1。
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