水解酸化池课程设计

目录 第一章 绪论第一节 课程设计任务第二节 设计目的第三节 制药厂废水基本概况第四节 任务分析第五节 工艺流程第二章 工艺流程概述第一节 工艺原理第二节 结构第三节 工艺特点第四节 实际应用第三章 设计计算第一节 设计参数第二节 计算过程第四章 补充部分第五章 参考文献第六章 总结第七章 致谢第一章 绪论第一节 课程设计任务该制药厂废水水质情况如下：表1 制药厂废水水质情况表废水流量Q2500m3/d进水水质出水要求要求去除率COD6000mg/L120mg/L98%BOD53000mg/L60mg/L98%SS2500mg/L200mg/L92%PH6.08.06.09.0不需要调节出水要求：处理后废水排放达到GB8978-1996综合污水排放二级标第二节 设计目的通过本课程设计进一步巩固本课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以及相关参数的选择与计算，并使所学习知识系统化，培养学生运用所学习知识进行水处理工艺的设计。本次课程设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应的参数计算，绘制工艺图，使学生具有初步的设计能力。第三节 制药厂废水基本概况制药工业废水中的污染物多属于结构复杂、有毒害作用和生物难以降解的有机物质，许多废水呈明显的酸碱性，部分废水中含有过高的盐分。由于制药企业一般根据市场的需求决定产量，故排放废水的波动性很大；若在同一生产线上生产不同产品时，所产生废水的水质、水量差别也可能很大。制药废水可简要地归结为高浓度难降解的有机废水，即COD浓度一般大于2000mg/L、可生化性指标BOD5/COD值一般小于0.3的有机废水。考虑到制药废水可能残留某些药物成分等有毒害物质，排放到水体中会对生态环境造成不良影响，我国各类制药工业水污染排放标准中均选择了急性毒性的废水控制标准，以期有效控制有毒有害污染物对环境的影响。第四节 任务分析给定制药厂进水水质中含有大量有机物质和悬浮物，但是并没有出现有毒害物质，并且废水没有呈明显的酸碱性，同时没有盐分的数据，认定为没有含过高盐分。根据制药厂废水基本概况，SS在一级处理系统可有效除去，制药厂有机物质多为难以降解的，所以应加水解池，同时水解池对SS也有一定的去除作用。然后采用厌氧或好氧系统进行处理使得COD、BOD5达标。第五节 水解池概述水解是指有机物进入微生物细胞前、在胞外进行的生物化学反应。微生物通过释放胞外自由酶或连接在细胞外壁上的固定酶来完成生物催化反应。酸化是一类典型的发酵过程，微生物的代谢产物主要是各种有机酸。从机理上讲，水解和酸化是厌氧消化过程的两个阶段，但不同的工艺水解酸化的处理目的不同。水解酸化-好氧生物处理工艺中的水解目的主要是将原有废水中的非溶解性有机物转变为溶解性有机物，特别是工业废水，主要将其中难生物降解的有机物转变为易生物降解的有机物，提高废水的可生化性，以利于后续的好氧处理。考虑到后续好氧处理的能耗问题，水解主要用于低浓度难降解废水的预处理。混合厌氧消化工艺中的水解酸化的目的是为混合厌氧消化过程的甲烷发酵提供底物。而两相厌氧消化工艺中的产酸相是将混合厌氧消化中的产酸相和产甲烷相分开，以创造各自的最佳环境。高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在水解阶段被细菌胞外酶分解为小分子。例如，纤维素被纤维素酶水解为纤维二糖与葡萄糖，淀粉被淀粉酶分解为麦芽糖和葡萄糖，蛋白质被蛋白质酶水解为短肽与氨基酸等。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢，多种因素如温度、有机物的组成、水解产物的浓度等可能影响水解的速度与水解的程度。酸化阶段，上述小分子的化合物在酸化菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。第六节 工艺流程 出水图1-1 工艺流程图第二章 工艺流程概述第一节 工艺原理一、化学絮凝法化学絮凝反应主要主要是污水中溶解性正磷酸盐与投加的金属盐发生置换反应，生成低溶解度的固体，迅速沉淀下来。化学絮凝过程主要发生在反应池中，通过水利或机械搅拌，在水中形成速度梯度，使得颗粒相互碰撞，然后在一定条件下粘合在一起，从而形成絮体。为了增强絮凝效果，有时也在混合反应池中投加高分子聚合物。在反应池中控制速度梯度极其重要，不能采用空气搅拌形式进行混合。工艺中调节池、反应池、沉淀池是化学絮凝一级强化处理。二、水解酸化好氧工艺从原理上讲，水解（酸化）是厌氧消化过程的第一、二两个阶段。水解（酸化）-好氧处理系统中的水解（酸化）段的目的是将原水中的非溶解态有机物截留并逐步转变为溶解态有机物；在连续厌氧过程中水解、酸化的目的是为混合厌氧消化过程中的甲烷化阶段提供基质。而两相厌氧消化中的产酸段（产酸相）是将混合厌氧消化中的产酸段和产甲烷段分开，以便形成各自的最佳环境。从而缩短停留时间，减少成本，达到去除效率。该工艺流程采用水解酸化好氧工艺，因为制药厂有机物质多为难以降解的，所以采用水解酸化，进行厌氧生物处理的第一、二阶段，然后运用好氧处理的生物接触氧化池使流程运行环境最佳。第二节 结构一、格栅格栅是一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水池的进口出，用以截流大块的呈悬浮或漂浮状态的污物，是一种对后续处理构筑物或水泵机组具有保护作用的处理设备。给定污水为制药厂污水，会有一些较大悬浮物和悬浮物，用格栅进行截留。同时对后面的处理设备进行保护。二、调节池调节池是对水质与水量进行调节的构筑物，分为在线调节与离线调节两种方式，具有下列功能：减少或防止冲击负荷对处理设备不利影响；使酸性或碱性废水得到中和，使处理中PH值保持稳定；调节水温；处理设备发生障碍，起到临时事故贮水池作用。该工艺流程主要利用调节池功能。同时絮凝剂加入进调节池，然后随水进入反应池进行反应。三、反应池反应池作为完成混凝过程的反应设施，能较好的达到混凝效果。四、沉淀池沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。初沉池的去除对象是悬浮固体，可以去除SS约40%55%，同时可去除20%30%的BOD5，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。五、化学絮凝法调节池、反应池、沉淀池是化学絮凝一级强化处理，对悬浮固体、胶体物质的去除均有明显的强化效果，SS去除率可达90%以上，BOD5去除率50%70%，CODCr的去除率50%60%。该工艺流程因为含有SS较高，采用化学絮凝法进行设计可有效去除SS，使SS达到去除要求。同时对COD、BOD5也有去除效果，使其减少一部分。SS去除率达90%以上，取92%； SS=2500×（1-92%）=200mg/L 达标BOD5去除率50%70%,取60%； BOD5=3000×（1-60%）=1200mg/LCODCr的去除率50%60%,取55%； CODCr =6000×（1-55%）=2700mg/L六、水解池水解池中进行厌氧处理的一、二步骤，可减小有机物分子量，产生不完全氧化的产物，有利于后续的好氧段处理。制药厂废水中含有大量高分子有机物，较难直接被微生物降解，而水解酸化可大大提高废水的可生化性。在水解酸化阶段，通过缺氧降解，使水中大分子有机物分解为易生化的小分子有机物，从而提高废水的可生化性，保证后续生化处理效果。SS去除率达85%；已达标BOD5去除率40%60%，取50%； BOD5=1200×（1-50%）=600mg/LCODCr的去除率40%70%,取60%； CODCr=2700×（1-60%）=1080mg/L具体设计计算见第三章七、生物接触氧化池生物接触氧化池内设置填料，填料淹没在污水中，填料上长满生物膜，污水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附、氧化分解和转化为新的生物膜。从填料上脱落的生物膜，随水流到二沉池后被去除，污水得到净化。BOD5去除率85%95%，取85%； =600×（1-90%）=60mg/L 达标CODCr去除率80%95%，取85%； =1080×（1-90%）=108mg/L 达标八、水解酸化好氧工艺水解池和生物接触氧化池组成水解酸化好氧工艺，因为制药厂有机物质多为难以降解的，所以采用水解酸化，进行厌氧生物处理的第一、二阶段，然后运用好氧处理的生物接触氧化池使流程运行环境最佳。九、二沉池除去悬浮固体，沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺的一个重要组成部分。第三节 工艺特点该工艺流程主要通过两种方法的组合进行设计，可以达到理想的去除环境。因为制药厂工业污水中含有大量的SS和大分子有机物，运用一般方法较难除去，但是化学絮凝法可有效去除SS，同时水解好氧工艺在满足标准的情况下，同时减少了完整厌氧工艺时间长的缺点，大大减少了污水停留时间，污水处理的效率大大提高。第四节 实际应用北京市环境保护科学研究院在20世纪80年代初开发了水解（酸化）-好氧生物处理工艺。经过十多年的开发，围绕水解好氧技术已经形成一套完整的工艺技术。（一）城市污水北京市密云县城污水处理厂（4.5万m3/d规模）；河南安阳市豆腐营污水处理厂（规模1.0万m3/d）；新疆昌吉市污水处理厂（1.5万m3/d）；等；（二）工业废水印染废水 ：水解-好氧-生物碳工艺 焦化废水 ：水解和AO工艺 根据实际情况的不同，后处理工艺目前的应用有以下几种形式。水解-活性污泥处理工艺，水解-氧化沟处理工艺，水解-接触氧化处理工艺，水解-土地处理工艺，水解-氧化塘处理工艺第三章 设计计算第一节 设计参数（1）容积负荷（2）配水孔流速（3）设计水量（4）进水解池COD浓度（5）有效水深（6）保护高度第二节 计算过程一、水解酸化池尺寸1、总有效体积 式中：S进水COD浓度，gCOD/L2、总表面积水解池高h取4m，则水解池表面积A为将水解池分为两大格，则每格体积；每格表面积 。所以每大格外形尺寸取为 .二、填料设计池内填料采用由聚丙烯、聚乙烯制成半软性复合填料，它具有散热性能高，阻力小，布水、布气性能好，易长膜，又有切割气泡的特点。去填料层为2m高，距进水边池壁1.6m，则填料体积为：三、污泥产生量水解酸化池去除率为40%70%，取60%。污泥的产生量按照每公斤COD产生0.2kg干污泥进行计算。（1）干污泥产生量（2）湿污泥产生量湿污泥含水率以99%计，则湿污泥产生量换算成污泥体积，即：四、水解酸化池总高度 图2-1 水解酸化池简图式中：水面超高，取0.8m；缓冲层高度，取0.3m。五、水解池的配水1、配水孔口负荷水解池良好运行的重要条件之一是保障污泥和废水之间的充分接触，因此系统底部的布水系统应该尽可能地均匀。水解反应器进水管的数量是一个关键的设计参数，为了使反应器底部进水均匀，有必要采用将进水均匀分配到多个进水点的分配装置。查资料得 表2：进水负荷表COD/kg/(每个进水口负荷面积>22-3取进水口负荷面积 = 32、配水方式适当设计的进水分配系统对于一个运转良好的水解系统是至关