湖北芳通药业股份有限公司污水处理设计方案

湖北芳通药业股份有限公司污水处理站设计方案武汉秦汉电气电子技术有限公司二零一五年三月17目录第一章 概 述 1第二章 设计特点、依据和规模 1第一节 设计特点 1第二节 设计依据 2第三节 设计规模 2第四节 设计原则 3第三章 污水水量水质及排放标准 43.1 设计水量 43.2 进水水质 43.3 出水水质 4第四章 工艺设计及说明 54.1 确定工艺原则 54.2 工艺的选择 64.3 工艺流程简图 84.4主要处理设施及设备 104.1.1格栅 104.1.2调节池 104.1.3微电解反应器 114.1.4 生化工艺 114.1.4.1 产酸相反应池 124.1.4.2 产甲烷相反应器 124.1.4.3 EGSB反应器 124.1.4.4 射流曝气池 134.1.5 沉淀池 134.1.6污泥池 13第五章 电气控制 14第六章 运行成本测算 15第七章 工程投资预算 16第一章 概 述 湖北芳通药业股份有限公司成立于一九九七年， 是一家专业从事甾体激素药及其中间体开发，生产与销售并具有自营进出口权的科技型企业，位于湖北省黄石市，地处长江中下游，公司总资产2亿余元，年销售额收入3亿元，毗邻长江南岸，公路、铁路、水路四通八达，余京珠、广大瑞高速公路相邻、沪蓉高速途经黄石，交通十分便利。

湖北芳通药业股份有限公司主要生产甾体激素药中间体及原料药研发与生产，并且公司将建设全球最大的皂素生产基地，在药物家族中,甾体激素药物是仅次于抗生素的第二大类药物目前用黄姜生产皂素的方法有酸水解法和预发酵法，由于黄姜加工需要大量用水，所以大部分企业建在靠近水源的地方但黄姜内含有大量淀粉，酸水解后产生大量酸性高浓度有机废水及废渣，其处理难度极大，造成环境及水源严重污染，也造成资源严重浪费治理皂素产生的废水关系到水源地水质安全和周围生态环境的保护, 因此具有十分重大的意义该废水硫酸盐、COD、氨氮浓度及温度均高，处理难度大，难以用普通的生化及化学法处理，，我公司在充分地掌握了该药厂水质水量情况后，本着从工程角度出发，尽可能降低运行成本，出水达标的原则，设计研究了物化预处理+EGSB+两相厌氧+人工湿地的组合工艺，编制了该方案，使污水能够达标排放第二章 设计特点、依据和规模第一节 设计特点根据医疗废水的水质特性，查阅大量国内外文献，并且结合我们多年废水处理的经验和研究，预处理部分采用内电解+混凝沉淀工艺，主体工艺采用两相厌氧和射流曝气与常规工艺相比，具有水质好、适应性强、处理效率高、运行效果稳定、占地小、运行费用低的特点，处理后出水达到《皂素工业水污染物排放标准》GB20425-2006排放标准。

第二节 设计依据1、《中华人民共和国环境保护法》(1989.12.26)；2、《中华人民共和国水污染防治法》(1996.5.15)；3、《皂素工业水污染物排放标准》（GB20425-2006）；4、业主提供的污水水量、水质资料；5、《室外给水设计规范》（GB50013-2006）；6、《厌氧颗粒污泥膨胀床反应器废水处理工程技术规范》（HJ 2023-2012）；7、《污水管道工程施工安装规范》（GB50268-97）；8、《给水排水管道工程施工及验收规范》 ；9、《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）；10、《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-92）；11、《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）；12、《地下工程防水技术规范》（GBJ16-87）；13、《给排水管道施工及验收标准》（GB50286-97）；14、《供配电系统设计规范》（GB50052－95）；15、《酿造工业废水治理工程技术规范》（HJ 575-2010）16、《环境噪声标准》（GB5096－93）业主提供的废水参数及我方勘察了解的实际情况第三节 设计规模本污水处理站的污水来源主要是：1）皂素生产过程中产生的废水；5）其他生活杂用水。

根据现场调研，综合考虑突发事故以及各方面引起的水量波动，并考虑到长远的发展，确定本工程设计水量为50T/d，设计水量为2.5T/h☆ 本设计范围仅限于厂区的工艺设备、构筑物及土建等，各处接管路线均由甲方送到处理站接管点☆ 进水以由总体直接接入污水处理系统调节池其他接口以污水处理设备外1米为交接点☆ 电气以电控柜的上接线柱为交接点☆ 具体设计范围另行协商第四节 设计原则严格执行国家和地方相关环保法律、法规的要求，对该项目酿造废水进行合理、有效的处理，从而保护周围环境和受纳水体；另一方面，在保证环境效益和社会效益的同时，尽量节省投资、降低运行成本，这也是促进环境保护工作走向良性循环的必经之路，因此，该套工艺方案的设计原则是：1）本设计方案严格执行有关环境保护各项规定，确保各项出水水质指标均稳定达标；2）设备及器材采用优质材料，保证质量可靠，操作安全，管理方便，自动化程度高，便于维护；3）针对本工程的具体情况和特点，采用简单、成熟、稳定、实用、经济、合理的处理工艺，以达到节省投资和运行管理费用的目的；4）避免和减少二次污染，要求改善劳动卫生条件，贯彻安全生产和清洁文明生产的方针；5）管理、运行、维修方便，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。

设备选型采用通用产品，选购的产品在国内应是技术先进、性能稳定、工作效率高，管理方便、维修维护工作量少；6）合理选用优质配件，降低能耗，提高工作效益和使用寿命，降低系统运行成本；7）处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化；8）采用“两相厌氧+射流曝气”工艺以应对皂素加工废水的处理难问题；9）因地制宜，合理布局，有效地利用空间和场地,在保证处理效率的同时工程设计紧凑合理，以节省占地，节省工程费用，考虑污水站周边环境要求，处理设施采用合理的设置方式，基本不对周围环境产生影响第三章 污水水量水质及排放标准3.1 设计水量依据湖北黄姜皂素加工企业提供的资料，工业废水量为50t/d，平均小时处理量为2.5t/h3.2 进水水质表3-1 黄姜皂素加工废水质情况表污染物单位经验值设计值pH—0.5~2.51.0色度—3000~40003500CODcrmg/L4200~1280090000BOD5mg/L1100~32002000SSmg/L300~450380NH3-Nmg/L300-5003503.3 出水水质该项目污水排放浓度执行《皂素工业水污染物排放标准》（GB20425-2006）表2排放限值，达标后方外排。

表3-2 设计污水站出水水质表污染物单位出水指标pH—6-9色度—≤80CODcrmg/L≤300BOD5mg/L≤50SSmg/L≤70NH3-Nmg/L≤80第四章 工艺设计及说明4.1 确定工艺原则原则要求：在确保处理后污水能够满足达标排放的要求的同时，做到技术先进、投资省、占地少、运行可靠、管理方便针对黄姜皂素企业废水水质水量的特点，处理方案的选择遵循以下原则：1、严格遵循国家及各级环保部门有关环境保护法规和排放标准的要求，必须达到《皂素工业水污染物排放标准》（GB20425-2006）表2排放限值，在此基础上考虑投资少，运行费用低，操作安全，管理方便等原则2、采用成熟可靠的实用处理技术，使污水得以优化处理，简化工艺、降低投资3、尽量选用定型设备，保证设备运行可靠，减少设备故障，确保污水处理装置的稳定运行4、平面布置和工程设计时，布局合理畅通，尽量节省占地，同时考虑整个污水处理站美观5、妥善处理污水处理过程中产生的污泥，避免产生二次污染6、处理工艺流程力求简单，易于管理、操作简单、维护管理方便7、注意劳动安全卫生，设计应符合国家有关劳动安全、消防卫生等标准规范要求4.2 工艺的选择黄姜皂素废水是一种强酸性、高盐分(盐酸盐) 、高浓度的有机废水,可生化性差。

废水主要来源于泡料、发酵、过滤和洗酸4个生产环节皂素生产工艺排放的废水属含酸高浓度有机废水，污染严重，其特点：（1）可生化性差：BOD/COD 约0.27；（2）糖分含量高：综合废水总含糖质量分数约2%，其中大部分为单糖；（3）污染负荷重：综合废水的COD值：80000－90000 ㎎/L，其中第一次洗出液（俗称头道液，约占废水量20%，COD 值80000㎎/L）；（4）酸度高：pH=0.5－2.5；（5）盐分高：在pH 1.0 的废水中，Cl-9600 ㎎/L（HCl 水解工艺），中和以后这些盐分仍然大量存留目前皂素废水处理由于皂素生产废水中含有大量有机物、酸、无机盐类，使得污水处理难度大，常规废水末端处理工艺很难达到国家污水排放标准，且运行费用极高实践证明，仅用某一种方法不能形成满足地表水需要的废水末端治理根据上述黄姜皂素生产废水水质的情况、特点，我公司考虑在工艺的选择上注重以下几点： 1）采用成熟可靠的处理工艺； 2）选着高效处理工艺，以保证处理效果，降低设备量，减少基建规模； 3）运行稳定可靠，对冲击负荷和温度变化适应能力强；4）管理方便、维修更换方便； 5）工艺流程简捷、工程造价低、运行经济； 6）尽量减少工人劳动强度；7）处理后满足达标排放要求。

设计时考虑到黄姜皂素生产废水pH=1~2、高盐分(盐酸盐) 、高浓度的有机废水,可生化性差的特点，拟采用“内电解+混凝沉淀+两相厌氧+射流曝气”污水处理工艺其中两相厌氧工艺的产酸反应器采用常规上向流反应器，产甲烷反应器采用激波厌氧反应器 物化预处理(内电解+混凝沉淀)：由于该厂制药废水含有大量难生物降解的有机物和有生物毒性的物质，是制药废水中较难处理的，不适于直接用生物法来处理，且生产过程中排放的各废水水质、水量不同，因此必须进行预处理预处理采用物化法，目的是去除其中的生化毒性物质，比如 S2-、S2O32-等无机离子，同时还破坏了含有难降解的邻（对）硝基苯甲醚、邻硝基氯苯以及含偶氮类有机化合物的硝基、偶氮键，提高可生化性同时降解部分的 COD，色度，嗅味，TN，在这样一个前提下，本着经济有效的原则，经过多种预处理方法的比较与小试，最后选择的物化预处理法为内电解+混凝沉淀 两相厌氧是把原先的厌氧工艺过程中的水解过程和产甲烷过程进行了分离，这样使得两个不同相中主导菌种可以更有效的降解有机物相对于单相的厌氧发酵过程的优越性体现在：可对产酸相有关运行参数进行单独控制, 使之为产甲烷相提供最佳末端发酵产物组成, 提高产酸发酵的相对收率, 使产甲烷相的处理能力得到相应提高。

因此, 整个二相厌氧生物处理系统的处理能力与运行稳定性也因之有大幅度提高 相分离不仅没有破坏厌氧发酵各类菌群之间的协同作用, 而且, 由于人为地创造了产酸相微生物和产甲烷相微生物生存需要的最佳环境, 控制产酸相使之发酵产物更加适合产甲烷菌的转化, 从而使二相微生物之间的协同作用大大加强, 而彼此之间的制约作用却得到削弱这样, 不仅增加了厌氧生物处理系统的处理能力, 而且使厌氧生物处理系统具有较强的抗冲击负荷能力, 使运行更加稳定两相厌氧理论也就基于此将厌氧消化分成两个阶段：第一阶段中主要起作用的是水解与发酵细菌，它们能将复杂的含碳大分子有机物水解为简单的小分子单糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等，然后再进一步发酵为各种有机酸这一阶段细菌的种类很多，它们的主要特点是：代谢能力强、繁殖速度快、对环境条件的适应性很强等在第二阶段中细菌则主要是产甲烷菌，它们的种类相对较少，能利用的基质也非常有限，繁殖速度很慢，受环境因素的影响较大表4-1 各阶段 COD 去除率设计值处理单元 进水 出水 去除率（%） 调节池 90000 82800 8物化预处理 82800 41400 50产酸相反应池 41400 37260 10 产甲烷相反应池 37260 14904 60EGSB 14904 2235.6 85射流曝气池 2235.6 335 85人工湿地 335 117.4 654.3 工艺流程简图1. 污水处理的工艺流程为： 加药调节池内电解反应器格栅井污水絮凝沉淀池废气外排废气净化器热水循环水箱换热罐冷水产甲烷相反应池水解酸化池 排 泥EGSB压缩污泥干化外运污泥池排 泥射流曝气池达标排放沉淀池人工湿地2 工艺流程简述一、污水处理可分为四个部分：(1) 前物理段：格栅、调节池组成，其中调节池兼有事故池的作用。

污水通过机械格栅后自流至调节池，在调节池内完成均质、同时调节水量以满足后续工艺连续运行，使综合废水为后续处理单元提供良好的条件，同时兼有事故池的作用，当后续工艺检修或者停运时能够暂储水量，避免污水外排污染环境或被迫停产而因此影响企业正常运转； (2) 物化段：该部分采用内电解和絮凝沉淀，目的是去除制黄姜水中有毒有害物质，以及部分 COD、色度，完成对废水较好的预处理，为后面的生化试验做准备，控制不同的参数条件，达到预处理的目的与效果；铁屑内电解-混凝沉淀物化预处理废水是将铁屑内电解法作为了混凝法的预处理，以强化絮凝处理过程，这样既可以提高废水的处理效果，又可减少絮凝剂的投加量，所以将这两种方法结合起来处理废水是可行而有效的3) 生化段：采用两相厌氧+射流曝气+人工湿地工艺，硫酸还原相与产甲烷相反应器：均为 UASB 反应器，有机玻璃质地，温度均控制在 35±1℃反应器核心部分外观呈圆柱形，分内层和外层，外层装保温水内层是反应部位第一相反应器中主要进行硫酸盐还原并且抑制甲烷化反应废水从第一相出来以后，要经过一个简单的除硫装置脱除其中高浓度的以硫化氢形式存在的硫化物，之后的出水部分回流入硫酸盐相反应器，部分进入第二相。

两相反应器可以有效解决高浓度硫酸根对产甲烷反应器的影响而射流曝气又具有耐冲击负荷能力强；使污水便于控制在最佳状态程度，适用于处理工业废水，特别是浓度较高的工业废水人工湿地的显著特点之一是对有机污染物具有较强的降解去除能力，可以去除一定量的COD，并且在脱氮除磷方面也有一定的效果 (4) 后物理段：后物处理段主要供应为二沉池二沉池主要是处理好氧段产生的生物膜，使生物膜等悬浮物在其内得以沉降去除，使水质清澈二、污泥处置部分污水治理过程中产生的污泥统一汇集至污泥池进行污泥浓缩，污泥池内上清液回流至调节池，浓缩污泥经带式压滤机压滤成泥饼定期外运3工艺流程特点(1) 总体投资省；(2) 低运行费用；(3) 工艺流程简单，占地面积小，美观；(4) 抗冲击性能好，受气候、水量和水质变化影响小；运行简单4.4主要处理设施及设备4.1.1 格栅黄姜皂素废水含有较多细小悬浮物质，首先需进行固液分离 通常是用设置离心或气浮分离装置和初沉池，或是用格栅过滤本工艺采用机械格栅截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕后续构筑物，减少浮渣，降低后续处理工艺负荷，保证污水处理设施正常运行 型 号：GSHZ300； 栅 隙：1.0mm； 材 质：不锈钢； 形 式 ：回转式机械格栅； 安装角度：75º4.1.2 调节池 调节池能够调节水量、均匀水质，使污水后能比较均匀、连续的的进入后续处理单元，提高整个系统的抗冲击性能，增强后续处理的稳定性、可操作性和可生化性，有利于降低运行成本和水质波动带来的影响。

在调节池内进行鼓风曝气不仅起到搅拌防止发生沉降，使水质得以均衡的目的，还能有效避免臭气的产生，使产生的有毒、有害的气体及时得以稀释外排另外，合理设计调节池尺寸亦可当事故池使用，当后续工艺检修、维护时暂储水量水力停留时间：HRT=12小时； 有效容积：30m3； 材 质：砼钢结构； 尺 寸：3*2.5*4配套设备：提升泵两台，一备一用；浮球液位控制器一套 4.1.3 微电解反应器 电解法处理黄姜皂素生产废水的作用机理是基于电化学氧化还原反应、电解反应、电解絮凝、电解气浮、新生絮体吸附等综合作用完成水质的净化通过电解预处理，能提高废水的可生化性，且具有适应能力强、处理效果好、操作方便、设备化程度高等优点，是近年来黄姜皂素生产废水处理研究的新领域克服了静态铁屑床微电解废水处理技术铁屑结块、换料困难等问题，超强氧化还原电解处理工艺为皂素废水治理提供新途径，避免了皂素废水因厌氧反省产生硫化氢、甲烷等气体，有效避免了臭气、可燃气体和有毒气体的产生 材质：UPVC； 类别：高频； 附属设备：电控柜等 。

4.1.4 生化工艺两相厌氧工艺示意图4.1.4.1 产酸相反应池酸化池为通过水解酸化作用对有机物浓度较高、SS较高的污水进行生物预处理处理的工艺，是一个比较重要的工艺能够起到以下几方面的作用：⑴酸化池可将大分子物质转化为小分子物质，将环状结构转化为链状结构，进一步提高了废水的BOD/COD比，增加了废水的可生化性，为后续的好氧生化处 理创造了良好的环境;⑵ 水解酸化处理有机废水，为取自厌氧处理的前两个阶段（水解阶段、酸化阶段），不需密封、曝气，在常温下进行即可提高废水的可生化性；⑶由于水解酸化反应迅速，故酸化池的池容小，水力停留时间短；⑷水解酸化反应能适应较大的水质范围，出水水质稳定；⑸水解酸化可降低色度水力停留时间：HRT=16h; 有效容积：40m³； 工艺尺寸： 4×2.5×4 m；材 质：碳钢防腐；4.1.4.2 产甲烷相反应器 产甲烷相反应器为 UASB 反应器，有机玻璃质地，温度均控制在 35±1℃反应器核心部分外观呈圆柱形，分内层和外层，外层装保温水内层是反应部位有效容积 60 m³内外层间距 5cm 水力停留时间：HRT=24h; 有效容积：60m³；材 质：碳钢防腐；4.1.4.3 EGSB反应器颗粒污泥的膨胀床改善了废水中有机物与微生物之间的接触，强化了传质效果，提高了反应器的生化反应速度，从而大大提高了反应器的处理效能。

水力停留时间：HRT=10h;有效容积：25m³；材 质：碳钢结构4.1.4.4 射流曝气池在曝气池中利用射流式扩散器充氧其优点是搅动混合能力强，氧转递效率高，活性污泥沉降性能好，适宜于中等规模的曝气池，费用中等射流曝气器混合搅拌效果强，具有较高的充氧能力、氧利用率和氧动力转移效率提高了污泥的活性，基质降解常数较其它活性污泥法高水力停留时间：HRT=16h;有效容积：40m³；材 质：砼钢结构　4.1. 5 沉淀池 污水曝气池后，夹带氧化过程中产生的少量的活性污泥及新陈代谢的生物膜，以及不能进行生物降解的少量固形物，进入二沉池进行固液分离，使水得到澄清排出沉淀池采用斜管式沉淀池，总停留时间2.0小时，沉淀的污泥全部回流至污泥池作进一步消化减少剩余污泥水力停留时间：HRT=2小时； 有效容积：10m3； 工艺尺寸：2×2×2.5m; 表面负荷：1.7m3/m2.h材 质：砼钢结构； 配套设备：排污泵一台；配套耦合器一套，含导轨，绳索；φ50mm斜管填料3.5m³。

4.1.6污泥池污泥池上清液回流至调节池内进行再处理，污泥定时清理，一般一天排泥两次，每次两个小时由螺杆泵提升至带式压滤机进行脱水，使污泥呈泥饼状，然后运至垃圾站或砖厂等有效容积：30 m3； 工艺尺寸：4×2.5×4 m；材 质：砼钢结构；配套设备：污泥螺杆泵两台，一备一用：型号G30-1；带式压滤机一台：DY1000第五章 电气控制（1）采用全自动可编程序控制，设手动、自动两种控制方式2）调节池提升泵由浮球液位器控制，低水位停止，高水位启动，超警戒水位二台同时启动，正常工作为一台水泵，且能自动切换，切换时间每4小时切换一次；（3）回流泵与调节池提升泵联动；（4）风机与调节池潜污泵联动，当污水断流时，风机能自动间歇运行，保证生物膜的活性，间歇运行时间：工作20min，停机20min好氧曝气风机为一备一用，自动切换时间为：每8小时切换一次5）沉淀池排泥采用气提时序控制，周期性运行，当污水断流时，4小时运行5分钟6）过滤泵受中间水池液位计控制，低水位停止，高水位启动，超警戒水位二台同时启动，正常工作为一台水泵，且能自动切换，切换时间每4小时切换一次；（7）反冲泵手动控制；（8）控制时序均可任意调节，并备有过流、缺相、过压、欠压等故障情况自动保护声光报警功能。

9）污水处理设备24小时运行，控制系统自动化程度较高，污水处理站需设值班人员一名10）为保证污水站正常运行，有必要设置双电源，电源采用三相五线制第六章 运行成本测算1．电费装机功率23. 4kw，运行功率为19.9KW，按每度电0.5元计，开机率为80%则电费：19.9×0.5×80%=7.96元/小时×24=191.04元/天2．污泥清运费污泥清运按每年2次，每次800元计则清运费：800×2/365=2.2元/天3．人工费需操作工1人，按工资12000元/人年计则人工费：12000/365=32.9元/天4．药剂费本污水处理系统加药成本E2=0.30元/吨水5．合计则：处理每吨污水运行成本为2.48元不包括设备折旧费）第七章 工程投资预算表1 设备报价清单序号名称型号规格数量单位单价(元)总价(元)备注1格栅1mm1套45000450002污水泵50WQ15-8-0.754台6000240003回流泵50WQ15-8-0.752台6000120004污泥泵50WQ15-8-0.753台6000180005自耦装置65GAK9套3000270006浮球液位器FK212只50060007曝气风机FSR502台20000400008斜板填料φ503.5m3118041309填料支架1套2000200010投药器TLC-JY-22台230004600011EGSB1台20000020000012电控柜公司组装1台260002600013微电解反应器1台200002000014UASB反应器碳钢2台14000028000015pH在线监测仪KORNDER1台400004000016曝气头1套3000300017带式压滤机DY1台400004000018电线电缆1套20000.002000019安装配套材料管道、阀门等1项20000.004000020人工湿地材料填料、植物等1项40000.004000021调试1项15000015000022总计1083130表2 构筑物报价表（所有构筑物均做内外防水）序号名称数量面积造价(元)备注1格栅沟1座16.82936.00钢砼2调节池座3036000.00 钢砼3絮凝沉淀池1座56000.00 钢砼4射流曝气池1座4048000.00 钢砼5二次沉淀池1座1012000.00 钢砼6污泥池1座1518000.00 钢砼　合计　　12936.00 　表3 工程报价汇总表名 称计算式报价（元）备注1设备费10831302构筑物12936.003安装调试费（1）×15%162469.54设计费（1+2+3）*0.0548476.055运费15000.006管理费（1+2+3+4+5）×5%66100.587利润（1+2+3+4+5）×3%39660.058税金（1+2+3+4+5+6+7）×6%85666.339总计1513439。