红薯淀粉生产废水处理方案设计1500吨文档格式.docx
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2.2设计及投标范围
本方案设计为土建，构筑物及设备全方位总体设计，要求处理后的排放水质达到山东省黄河流域水质排放标准及地方水质排放标准。
2.3设计原则
1、严格执行国家及地方现行有关法规、技术经济政策。
2、采用的工艺应先进、成熟、高效、可靠、确保系统稳定运行并达标排放。
3、设计中贯彻节能的原则，最大限度降低废水和污泥处理成本和运转费用，实
现资源化利用，争取获得最大的经济效益。
4、设计中所确定的数据可靠、准确，并保证一定的安全系数。
5、土建结构、设备配置合理。
在满足工艺要求，保证出水水质的前提下应尽可
能降低工程总投资和运行费用。
6、充分考虑工程操作、管理、维护的方便，降低劳动强度。
7、采取必要的措施，尽量减少环境影响，避免二次污染；
8、工艺流程简单，设备、管道布置合理，总平面布置美观整齐，并充分考虑绿
化。
第三章工程建设概论
3.1设计水量及设计水质
根据业主提供的数据，确定废水组成为：
淀粉生产废水1500m3/d；
总计处理水量：
1500m3/d。
水质参数如下：
（1）淀粉生产排放废水水质
CODCr：
7000mg/L
BOD5 ：
3500mg/L
SS ：
800～2000mg/L
pH：
4～4.5
（雨水另行外排，做到清污分流，以减轻运行费用）
3.2设计出水水质标准
根据《招标文件》的要求，废水排放应达到《山东省南水北调沿线水污染物综合排放标准》（DB37/599-2006）中的“一般保护区域”规定的水质标准：
CODCr≤50mg/L
BOD5≤20mg/L
SS≤30mg/L
氨氮≤15mg/L
6～9
第四章工艺设计
4.1处理工艺的选择
废水处理站的建设和运行受多种因素的制约和影响，其中，废水处理工艺方案的确定对确保处理站的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体最优的观念出发，结合设计规模、废水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。
从淀粉的生产工艺及业主提供的数据可以看出：
淀粉废水中含有大量溶解性的及非溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水。
为此本方案主体工艺采用高压浮选电聚凝---生物物理法来进行针对性的处理。
4.1.1电聚凝高压浮选生物处理法的工艺选择
红薯在加工的过程中产生大量的悬浮物质及大量的可溶性物质以及漂浮物质，这些物质其实都是高浓度产生的来源，本方案设计受采用电聚凝高压浮选区域将污水中还没转性的有机物及不溶性与少量的可溶性物质，在电聚凝高压状态下将其去除及转性，以减轻后续处理工艺的负担，为后续生物处理提供一个良好而稳定的水质。
经电聚凝高压浮选处理后的中高浓度废水而言，无论从技术上还是经济的角度来说，都是效果最好，成本最低的一种最佳方法，该设备处理工艺不受气温及其他外界的影响，其最佳去除率可达到百分之60---90。
经转性处理后的可生物降解的污水可直接进入厌氧水解法的方法来处理，以便达到理想的设计处理效果。
经厌氧处理后的污水可直接进入好氧处理工艺中，微生物通过利用氧气将有机（污染）物氧化为CO2和微生物的细胞物质（污泥）。
随着氧化分解过程，大量能量被释放，用于微生物降解有机物转化为细胞物质，即好氧污泥：
CH3COOH+O2H2O+CO2+细胞物质
这些剩余污泥需要专门的设施处理，增加相当多的投资和运行费用。
而厌氧处理工艺则是在无氧的条件下，大多数（污染）有机物的能量转化为甲
烷的形式，结果只有很少部分用于合成细胞物质，而产生的沼气可作为热能被再利用。
CH3COOHCH4+CO2
因此从生物反应的原理上，显而易见，对高浓度废水而言，厌氧处理存在很大的优势。
a.无需曝气，节省用电。
理论上讲，处理1kgBOD5纯好氧曝气需要耗电大约1.67kWhr，而通过厌氧处理，可以节约其中电耗的80%。
b.产生有价值的能源—沼气。
理论上讲，降解1kgCODCr厌氧可以产生0.5m3沼气，每m3沼气的燃烧热值大约为23000-27000kJ/m3，如用于发电，1立方米沼气可发电1.50～1.60度。
c.产生污泥量少，颗粒污泥同时是有价值的接种产品。
一般地，处理1kgBOD5好氧处理产生0.5kg很难处理的好氧污泥；
而处理1kgCODCr厌氧处理只产生0.05kg左右的厌氧污泥，而且无需处理，可以作为有价值的种泥商品。
d.由于合成新生细胞少，合成细胞所需的氮、磷营养盐也少。
好氧反应对氮、磷的需求比例是：
BOD5：
N：
P=100：
5：
1，而厌氧反应对应的比例为：
BOD5：
P=350：
1。
e.处理容积负荷高，占地小。
f.抗冲击负荷性强，可以直接处理基质浓度很高的污水或污泥。
g．与好氧生化法相比，可以在较高温度条件下运行。
当利用高温厌氧消化时，其处理效果会大大提高。
经过厌氧处理的废水，其绝大部分的有机污染物已经被去除，但仍达不到国家标准规定的排放标准，所以厌氧处理往往用于对高浓度有机废水的前处理工艺来使用，为了进一步降低废水中的污染物含量，厌氧出水还需要通过好氧处理进行二级生物处理。
根据以上的水质分析和工艺分析，在进行污水处理时我们将厌氧工艺和好氧工艺有机地结合起来：
首先采用能耗低、耐冲击负荷、污泥产量少、污泥稳定的厌氧工艺去除废水中大量的有机物，然后利用好氧处理设施对废水中的有机物进行进一步的去除，使最终出水达到国家规定的排放标准。
注：
由于该类型生产单位，一般都是季节性的生产为主体的，所以本工程设计中厌氧运行中所产生的沼气可直接回用于工业生产中或食堂，洗澡等场所使用。
4.1.2厌氧工艺的选择
4.1.2.1厌氧原理介绍
整个厌氧过程分为水解、发酵、产乙酸产氢阶段、产甲烷阶段。
a水解阶段
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。
因此它们在第一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。
b发酵（或酸化）阶段
在这一阶段，上述小分子的化合物在发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。
这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸（简写为VFA）、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。
与此同时，酸化细菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此未经酸化废水厌氧处理时会产生更多的剩余污泥。
酸化菌对pH有很大的容忍性，产酸可在pH到4的条件下进行，产甲烷菌则有它自己的最佳pH：
6.5-7.5，超出这个范围则转化速度将减慢。
c产乙酸产氢阶段
在此阶段，上一阶段的产物被进一步降解为乙酸（又称醋酸）、氢和二氧化碳，这是最终产甲烷反应的反应底物。
这是很清楚的：
即不论是在水解阶段或是在产酸产氢阶段，COD已发生转化，如果将这样处理的废水直接进行好氧处理，操作费用不会有明显的变化。
仅仅是一种COD转化为另一种COD，实际的COD转化发生在产甲烷阶段，在那里，COD转化为甲烷而从废水中溢出。
d产甲烷阶段（最高的阶段）
产甲烷菌是一种严格的厌氧微生物，与其它厌氧菌比较，其氧化还原电位非常低（<
-330mV）。
对于大多数复杂废水的厌氧反应，甲烷的转化率约为70%-75%。
4.1.2.2厌氧工艺介绍
一、UASB反应器
上流式厌氧污泥床反应器（即UASB，UpflowAnaerobicSludgeBed）是一种高效的厌氧反应器。
图4-1是UASB反应器及其设备的图示。
废水被尽可能均匀地引
入反应器的底部，向上流动流过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床，厌氧反应即发生在废水与污泥颗粒的接触过程中。
在厌氧状态下产生的沼气（主要是甲烷和二氧化碳）引起了内部的循环，这对于颗粒污泥的形成和维持有利。
在污泥层形成的一些气体附着在污泥颗粒上，附着和未附着的气体向反应器顶部上升。
上升到表面的污泥碰击三相分离器气体反射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。
气泡释放后污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体被收集到反应器顶部的三相分离器的集气室。
置于集气室单元缝隙之下的挡板的作用为气体反射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起沉淀区的紊动，会阻碍颗粒沉淀。
包含一些剩余固体和污泥颗粒的液体经过分离器缝隙进入沉淀区。
图4-1厌氧UASB反应器示意图
二、EGSB反应器
图4-2厌氧EGSB反应器示意图
荷兰学者Lettinga教授及其同事自1974年开发了UASB反应器后，在80年代后期，又根据UASB工艺的缺点开始研究厌氧颗粒污泥床（EGSB）反应器，并成为第三代厌氧反应器的主要代表工艺之一。
EGSB反应器实际上是改进的UASB反应器，与UASB反应器结构相似，仅在运行方式上有所不同。
4.2.3厌氧工艺选择
EGSB与UASB反应器相比，工艺主要具有以下几个显著特点：
（1）容积负荷率高，水力停留时间短：
EGSB反应器生物量大（可达到60g/L），污泥龄长。
特别是由于存在着内、外循环，传质效果好。
处理高浓度有机废水，进水容积负荷率可达15～25kgCOD/m3·
d。
能在高负荷下取得高处理效率，尤其是在低温条件下，对低浓度有机废水的处理。
EGSB反应器在处理COD浓度低于1000mg/L的废水时仍能有很高的负荷和去除率。
（2）避免了固形物沉积：
EGSB反应器内维持很高的水流表观上升流速。
在UASB反应器中液流最大上升流速仅为1m/h，而EGSB反应器中液流的最大上升流速可高达3～10m/h，最高可达15m/h。
有一些废水中含有大量的悬浮物质，会在UASB等流速较慢的反应器内容易发生累积，将厌氧污泥逐渐置换，最终使厌氧反应器的运行效果恶化乃至失效。
而在EGSB反应器中，高的液体和气体上升流速，将悬浮物冲击出反应器。
（3）基建投资省和占地面积小：
EGSB反应器的容积负荷率比普通的UASB反应器要高3～4倍以上，则EGSB反应器的体积为普通UASB反应器的1/4～1/3左右。
而且有很大的高径比，所以占地面积特别省，非常适用于占地面积紧张的厂矿企业采用。
并且，可降低反应器的基建投资。
（4）EGSB反应器中的颗粒污泥性能良好，颗粒污泥床呈膨胀状态。
在高水力负荷条件下，颗粒污泥的粒径较大，为3～4mm，凝聚和沉降性能好，颗粒沉速可达60～80m/h，机械强度也较高，可达3.2×
104N/m2。
（5）EGSB对布水系统要求较为宽松，但对三相分离器要求比较严格。
因为虽然高水力负荷使得反应器内搅拌强度非常大，保证了颗粒污泥与废水的充分接触，强化了水质，有效地解决了UASB常见的短流、死角和堵塞问题，但是高水力负荷和生物气浮力搅拌的共同作用，容易发生污泥流失。
因此，三相分离器的设计成为EGSB高效稳定的关键。
（6）EGSB抗冲击负荷强：
在EGSB反应器中，当COD负荷增加时，沼气的产生量随之增加，由此内循环的气提增大。
处理高浓度废水时，循环流量可达进水流量的10～20倍。
废水中高浓度和有害物质得到充分稀释，大大降低有害程度，从而提高了反应器的耐冲击负荷能力；
当COD负荷较低时，沼气产量也低，从而形成较低的内循环流。
处理低浓度废水（如啤酒废水）时，循环流量可达进水流量的2～3倍。
因此，内循环实际为反应器起到了自动平衡COD冲击负荷的作用。
（7）依靠沼气提升实现自身的内循环，减少能耗：
厌氧流化床载体的膨胀和流化，是通过出水回流出水泵加压实现。
因此必须消耗一部分动力。
而EGSB反应器正常运行时是以自身产生的沼气作为提升的动力，实现混合液内循环，不必开水泵实现强制循环，从而减少了能耗。
（8）减少药剂投量，降低运行费用：
内外循环的液体量相当于第一级厌氧出水的回流，可利用COD转化的碱度，对pH起缓冲作用，使反应器内的pH保持稳定。
可减少进水的投碱量，从而节约药剂用量，而减少运行费用。
（9）在一定程度上减少结垢问题：
EGSB反应器采用的是内循环，沼气中的CO2不像外循环一样可以从水中逸出。
所以，可以保持较高的碱度以及高的上升流速，从而可以避免结垢问题。
（10）稳定性好：
因为EGSB反应器相当于上、下两个UASB反应器串联运行，下面一个UASB反应器具有很高的有机负荷率，起“粗”处理作用，上面一个UASB反应器的负荷较低，起“精”处理作用。
一般说，多级处理工艺比单级处理的稳定性好，出水水质稳定。
因此选择见效快，处理效果好，投资省、占地少、稳定性好、操作简单，工艺先进的EGSB反应器作为本工程主体工艺。
4.2脱氮工艺的选择
对淀粉废水而言，由于蛋白质的存在，使废水经厌氧处理后氨氮浓度大幅提高，根据以往的工程经验：
淀粉废水经厌氧处理后，氨氮浓度一般在200～600mg/L之间，具体数据视淀粉生产企业蛋白回收（或流失）情况变化。
根据我们以往的工程经验及检测的数据：
本设计方案取淀粉废水总氮450mg/L考虑。
厌氧处理后氨氮浓度的升高，给后续的好氧处理带来一定的难度，也给废水的达标排放带来一定的困难。
因此，为确保废水达标排放，在对废水中有机污染物进行处理的同时，须对废水中的氨氮加以脱除。
废水工程中的氮脱除，主要有化学中和法、化学沉淀法、氨吹脱法、选择性离子交换法以及生化法等。
一、化学中和法
化学中和法主要是工业上常用含氮的废水作为脱硫剂来中和烟道气中的含硫酸性气体，这样即减少了废氨水的排放，也减少了含硫气体的排放，但在本工程中由于没有中和对象，因此不适合。
二、化学沉淀法
化学沉淀法可以处理各种浓度的含氮废水，尤其是当某些高浓度的氨氮废水中含有大量对微生物有害的毒物而不适合采用生化法处理时，可以采用化学沉淀法来处理，有90%的去除率，但此方法沉淀药剂投放量大，优点是除了可以脱氮外还能除磷，可以配合生化法作进一步处理。
三、氨吹脱
氨吹脱通常在氨氮浓度较低时处理，工艺简单、效率高，但当温度低于0度，氨吹脱塔无法运行，而且填料上容易结垢，由于空气吹脱需要在碱性条件下进行，需要消耗一定的碱，造成了成本的提高，并且吹脱出的含氨气体会造成大气污染，因此本工程不可用。
四、选择性离子交换法
选择性离子交换法脱氮工艺是在离子交换柱内借助于离子交换剂上的离子和废水中的铵离子进行交换，达到脱氮的目的，但缺点是离子交换剂用量大，交换剂需要再生而且再生频繁，此法的成本较高。
五、废水生物脱氮
对于水中含中等浓度的氨氮废水和低浓度氨氮废水可采用生化法处理。
生化处理脱氮工艺效果好，能够彻底脱除废水中的氨，不会造成二次污染，内耗比物理和化学方法低。
废水生物脱氮的基本原理是先将废水中有机氮转化为氨氮，然后通过硝化反应将氨氮转化为硝态氮，再通过反硝化反应将硝态氮还原成气态氮从水中逸出，从而达到从废水中脱氮的目的。
如果废水中的氨只存在硝态氮，仅需反硝化作用就可以达到脱氮的目的。
由于废水生物脱氮工艺效果好，能较彻底脱除废水中氨氮，并且不会造成二次污染、能耗以及运行费用低等特点，因此本方案选择生物脱氮法进行废水脱氮。
要达到废水生物脱氮的目的，必须先通过好氧硝化作用将氨氮转化为硝态氮，然后在缺氧的条件下进行反硝化，将废水中的氮最终转化为氮气逸出。
因此生物脱氮工艺是一个包括硝化和反硝化的工艺流程，并据此可采用多级活性污泥系统或单级活性污泥系统。
为此，本工程采用多级A/O工艺，脱氮工艺的运行方式如下：
1）污水连续进入第一级A处理池内，在此期间，以高浓度的有机碳为电子供体，反硝化细菌将最后一级A/O的O段回流污水与从沉淀池回流的污泥中的NO3――N还原为N2。
2）O区除完成BOD的降解外，还要进行硝化与反硝化功能。
此段混合液的DO控制在2.0mg/L之上，一般在2.0～3.0mg/L之间。
3）A反应池保持搅拌混合，反硝化细菌进行消化脱氮。
由于经曝气阶段之后有机物已被耗尽，反硝化只进行内源反硝化，即利用细胞内储藏的有机物作为电子供体进行反硝化。
4.3工艺流程
根据该废水CODcr、BOD5、氨氮高，可生化性好、SS沉降性能好等特点，结合我们在其它同类污水治理工程中的实践经验，本着投资低、运行费用低、去除效率高的原则，确定工艺流程如下：
粗蛋白回收
沼气回收利用
泵
淀粉废水格栅集水井电聚凝高压净水机沼气压缩回收装置
泵
pH调节、蒸汽调节加热池EGSB反应器作接种污泥
多级A/O反应池
泵
污泥池污泥浓缩池二沉池混凝剂
泵
泥饼外运脱水机房达标排放
图例：
污水管路污泥管路沼气管路
4.4工艺说明
考虑到淀粉废水中悬浮物含量较高、且沉降性能好的特点，并能够回收一部分有价值的粗蛋白，在预处理阶段将淀粉废水与果葡糖废水分别处理：
淀粉生产废水经管道收集后进入废水处理系统，先通过格栅去除水中粗大的悬浮物和杂质，进入集水井，并利用潜水式排污泵提升到竖流沉淀池进行沉淀，将废水中部分流失的蛋白和淀粉等悬浮物质分离出来，经脱水后送入饲料车间，废水则直接进入电聚凝高压净水机将废水中呈悬浮状的及可溶性有机物在没转性前将其彻底的去除，为后续工艺提供一个良好的稳定性水质，然后直接进入调节池；
废水经pH调节和蒸汽加温后（保证厌氧系统的温度在35℃左右），利用水泵输送到EGSB反应器进行厌氧反应，降低有机物浓度。
出水进入多级A/O处理系统，利用好氧微生物进一步降解水中的污染物，如COD、BOD、氨氮等。
出水经沉淀池分离污泥后达标排放。
厌氧处理产生的沼气先通过冷凝器去除沼气中的冷凝水，并进入脱硫塔去除H2S气体，再通入贮气柜储存，经过阻火器，然后送往发电机组发电或用于锅炉燃烧或厂职工生活食堂等使用。
剩余污泥经浓缩池浓缩后，利用污泥脱水机进行脱水，并进行进一步的综合利用。
EGSB反应器所排颗粒污泥可作为商品菌种污泥。
4.5各工艺单元说明
4.5.1格栅
格栅是一种最简单的过滤设备，由一组平行的栅条制成的框架，斜置于废水流经的渠道上。
用以去除废水中粗大的悬浮或漂浮固体物，其主要作用是防止堵塞泵和管道阀门，减少后续处理构筑物的负担。
为便于运行管理、减轻工人劳动强度，本方案设计采用机械格栅。
4.5.2电聚凝高压浮选净水机
该设备的主要作用是将没有转性的一切可溶性有机物及不溶性有机物在没有产生质变的前级就将其彻底除去，为后续处理工艺提供一个良好的水质，其主要工作原理如下：
基本反应原理如下：
（1）反应原理
阳级（Fe）：
2Fe→2Fe2++4e－、EΘ2+Fe、Fe=0.44V
阴级（C）：
4H+4e－→[4H]→2H2、EΘH－、H2=0.00V
当水中有溶解氧时：
O2+2H2O+4e－40H－
EO2.OH－=0.40V
设备处理后的污水无需投加任何药剂就可满足生化、生物处理，与其他产品相比具有操作简单化、处理成本低的优点，由其对环境不会造成二次污染的可能，经济实用。
4.5.3调节、加热池
由于废水各排放工段的水质、水量不均匀，不同工段、不同时期排放的废水流量波动较大，所以将水质、水量不均匀的废水引入调节池中停留一定的时间，使废水在池内充分混合，同时要对调节池进行加热，以保证后续处理构筑物的均匀、稳定运行。
考虑到排放的废水污染物浓度较高，为防止池内废水产生的气味对周围环境造成污染，同时兼顾对废水的保温作用（EGSB生物处理的温度为32～35℃），减少冬季对废水加热所需的蒸汽量，本设计中对调节池进行加盖。
同时考虑到废水中悬浮物较多，为防止悬浮物在池底沉积，避免工人下池清理，在调节池内设搅拌装置，对废水进行搅拌混合。
另外，由于淀粉及果葡糖浆生产排放的废水呈酸性，为保证后续生物处理的正常运行，需投加适量的中和剂调整废水的pH值。
但由于淀粉废水中含有蛋白质等物质，经过EGSB反应器的生物处理后，出水碱度提高，所以在调试初期需加适量的中和剂调整废水的pH值，待运行正常以后主要靠回流污水来调整废水的pH值，以保证后续处理构筑物的正常运行。
4.5.4EGSB反应器
1、工艺介绍
EGSB反应器即膨胀颗粒污泥床反应器，具有大的高径比。
在运行中，通过维持较高的水流上升速度使颗粒污泥处于悬浮状态，同时也可采用较高的反应器或采用出水回流以获得高的搅拌强度，从而保证了进水与污泥颗粒的充分接触，促进有机物的快速降解。
EGSB处理系统工艺流程：
原废水由底部进入反应器，通过富含厌氧菌的颗粒污泥膨胀区，在厌氧菌的作用下，COD被大量去除，同时产生大量沼气，在反应器顶部通过三相分离器的作用，气体和出水分别排出，部分处理水回流，污泥则沉降回污泥区。
EGSB反应器由于采用较大的高度—直径比和大的回流比，在高的上流速度和产气的搅动下，废水与颗粒污泥间的接触更充分，使EGSB反应器内物质向颗粒污泥内的传质优于混合强度较低的UASB反应器。
由于良好的混合传质作用，EGSB反应器内所有的活性细菌，包括颗粒污泥内部的细菌都能得到来自废水的有机物，即在EGSB反应器内更多微生物参与了水处理过程，因此可允许废水在反应器中有很短的水力停留时间。
三相分离器是EGSB反应器最具特色和最重要的装置。
它具有以下功能：
●能收集从分离器下的反应室产生的沼气；
●使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来；
●能够适应EGSB反应器较高的上升流速，不影响气、液、固分离效果。
布水器是厌氧反应器的关键配置，它对于形成污泥与进水间充分的接触、最大限度地利用反应器的污泥是十分重要的。
进水系统兼有配水和水力搅动作用，为了保证这两个作用的实现，需要满足如下原则：
●进水装置的设计使分配到各点的流量相同；
●采用特殊布水系统，不易发生堵塞；
●尽可能满足污泥床水力搅拌的需要，保证进水有机物与污泥迅速混合
2、反应器结构
EGSB反应器是由四个
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