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三、淀粉废水处理方法综述
国家环保总局在国家环境科技发展"
十五"
计划纲要指出,继续把淀粉工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究。
针对淀粉工业废水的特点,人们都在力求研究出一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理方法。
UASB+导流曝气生物过滤法
生物处理法是利用微生物新陈代谢功能,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质,使废水得以净化的方法,一般可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。
该方法在处理高浓度有机废水方面,以其处理费用低、处理效率高等优点被广泛采用。
3.1厌氧生物法
厌氧法处理淀粉废水,其最终产物是以甲烷为主的可燃气体,可作为能源回收利用;
剩余污泥量少且易于脱水浓缩,可作为肥料使用;
处理工艺运转费用低。
在当前能源日益紧张的形势下,该方法作为一种低能耗,可回收资源的处理工艺日益受到世界各国的重视。
近年来,厌氧发酵法处理淀粉废水主要有升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（AFB）、厌氧接触法（ACP）、两相厌氧消化法（TPAD）和厌氧滤池（AF）等，但UASB较其他方法较为理想。
升流式厌氧污泥床（UASB）
UASB内的水流方向与产气上升方向相一致,一方面减少了堵塞的机率,另一方面则加强了对污泥床的搅拌混合作用而有利于微生物与进水基质间的混合接触及颗粒污泥的形成。
该工艺不仅投资省、运行费用低、操作简便,而且产生可供利用的沼气,处理后的废水达标排放,获得较好的经济效益和环境效益。
张振家等采用UASB反应器处理淀粉废水,具有容积负荷及去除率高等显著优点,在反应器COD容积负荷保持在10kg/（m3·
d）以上时,COD去除率可达90%以上,有机氮去除率亦达80%,为后续处理打下良好基础。
试验结果表明,微量元素在废水的厌氧生物处理过程中具有不可少或缺的作用,因此在厌氧处理过程中,必须充分重视厌氧反应体系对微量元素的需求,保证供给。
3.2好氧生物法（导流曝气生物过滤法）
根据北方气候特点和马铃薯淀粉生产特点及淀粉废水性质,采用沉淀分离-导流曝气生物过滤组合工艺处理北方城市的马铃薯淀粉厂的淀粉废水,该工艺流程简单、容易操作、基建费和运行费低,便于管理,此工艺适合我国国情。
第二章处理方案设计
一、概述
处理好淀粉废水，维护良好的生态环境，保障人体健康，加强对污水中的污染物的管理，决定对淀粉废水进行处理。
根据目前国家新的污水处理排放标准要求，结合我公司污水处理新技术和几十年来对污水治理经验，采用“UASB＋导流曝气生物过滤法”污水处理装置对该污水进行处理，保证治理后出水水质达到《综合污染物排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准，从而实现了保护环境、树立企业良好的社会形象起到重要的作用。
因此，本着保证污水处理的效果，合理利用场地，最大限度节约投资及运行费用的原则，设计本废水处理方案。
二、进水水质设计
根据我公司多年来的工程经验及同类水质比较，确定污水水质如下：
CODcr（mg／L）
BOD5（mg／L）
TP（mg／L）
SS（mg／L）
10000
5000
5~7
2500
三、进水水量设计
由甲方提供的污水资料显示：
每天污水处理站需处理的污水为：
1000吨。
污水处理站采取24小时连续运行的方式，即污水站的处理规模为41.67m3/h。
四、出水要求
按照甲方的要求，本工程的污水处理出水标准为《综合污染物排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准，具体指标如下：
污染物
处理后达到的效果
BOD5
≤30mg／L
PH
6—9
CODcr
≤150mg／L
SS
≤70mg／L
五、主要污染物去除率
根据上述污水水质，采用导流曝气生物过滤法处理污水，其设计去除率如下：
项目
设计进水水质（mg／L）
设计出水水质（mg／L）
150
30
70
处理程度（%）
98.5
99.4
97.2
六、主要污染物处理量
污染物名称
1000吨/天污水
污水中污染污日处理量（kg／d）
9850
4970
2430
污水中污染污年处理量（T／d）
3595.25
1814.05
886.95
第三章厌氧部分工艺介绍
一、UASB工艺来源
升流式厌氧污泥床（UASB）反应器是荷兰学者Lettinga等人于20世纪70年代初开发的。
由于这种反应器结构简单，不用填料，没有悬浮物堵塞等问题，因此一出现便立即引起了广大废水处理工作者的极大兴趣，并很快被广泛应用到工业废水和生活污水的处理中。
UASB反应器在处理各种有机废水时，反应器内一般情况下均能形成厌氧颗粒污泥，而厌氧颗粒污泥不仅具有良好的沉降性能，而且有较高的比产甲烷活性。
由于UASB反应器设有三相分离器，使得反应器内的污泥不易流失，所以反应器内能维持很高的生物量，平均浓度能达到80gSS/L左右。
同时，反应器的STR很大，HRT很小，这使反应器有很高的容积负荷率和处理效率以及运行稳定性。
二、技术介绍
待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状污泥组成的污泥床。
随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气（气体是甲烷和二氧化碳）引起污泥床扰动。
在污泥床产生的气体中有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的顶部。
污泥颗粒上升撞击到脱气挡板的底部，这引起附着的气泡释放；
脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥床的表面。
自由气体和从污泥颗粒释放的气体被收集在反应器顶部的集气室内。
液体中包含一些剩余的固体和生物颗粒进入到沉淀室内，剩余固体和生物颗粒从液体中分离并通过反射板落回到污泥层的上面。
分离气体、固体后的液体继续上升，最后从出水堰溢流，经集水槽排出。
沼气聚集于三相分离器顶部，通过气管排出。
高浓度有机生产废水经过两级厌氧反应器预处理后，有机物得到大量去除，但出水还含有一定有机污染物，本方案选用好氧系统进行后续处理。
第四章导曝工艺技术介绍
一、技术来源
曝气生物滤池于80年代初出现在欧洲，其突出的特点是在一级强化处理的基础上，将生物氧化和生物过滤结合在一起，滤池后不设沉淀池，通过反冲洗再生实现滤池的周期性运行。
由于曝气生物滤池具有良好的性能，其应用范围不断扩大，在经历了80年代中、后期的较大发展后，90年代初这种工艺已基本成熟。
在污水的二级或三级处理中，曝气生物滤池体现出处理负荷高、出水水质好、占地面积省等特点。
90年代以后，曝气生物滤池发展的很快，导流曝气生物过滤法污水处理、就是在传统的曝气生物滤池的基础上，充分借鉴下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、无泵污泥回流法、给水快滤法等八者的设计手法，和二级或三级污水处理工艺的特点而开发研制出来的污水处理新工艺、新技术。
导流曝气生物过滤法已在我国的新疆、河北、天津、贵州、山西、四川、内蒙古、黑龙江、吉林、河南、湖北、天津、北京等地已有工程实例，经在贵州黎阳机械厂生活一区、生活二区、四川攀枝花市第三人民医院、中国水电第九工程局、北京门头沟开发区等现场应用证明：
出水水质CODcr一般在40mg／L以下，最低5.95mg／L；
BOD5一般在20mg／L以下，最低3.50mg／L；
SS一般在30mg／L以下，最低6.55mg／L。
二、工艺简介
1、工艺过程
图1 导流曝气生物过滤法污水处理工艺方框图
预处理池
导流曝气生物过滤法
清水池
污泥池
脱水机房
泥饼外运
污水
出水
预处理池主要由格栅池、调节池、厌氧池或厌氧池三部分组成。
其功能是降低污水中的SS和一定程度的BOD5、CODcr等指标（预处理选用厌氧池或厌氧池视水质而定）。
2、构造形式
导流曝气生物过滤法的单元构造为U型双锥、三区、三级、三相导流、沉降分离和无泵污泥回流反应器。
由内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区也称（一区）、锥底即导流沉降分离无泵污泥回流区也称（二区）和外锥即上向流曝气生物过滤区也称（三区）。
在内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区（一区）和外锥即上向流曝气生物过滤区（三区）设有滤料，在导流沉降分离无泵污泥回流区（二区）内装有导沉板和排泥管。
在内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区（一区）、和外锥即上向流曝气生物过滤区（三区），与锥底即导流沉降分离无泵污泥排泥区（二区）之间，设有反冲洗空气管和水管，其结构详见图2导流曝气生物过滤法污水处理构筑示意图。
图2导流曝气生物过滤法污水处理池构筑示意图
三、工艺技术
1、下向流对流接触氧化区
预处理后的污水自上而下进入内锥，即下向流对流接触氧化生物过滤区（一区）内，通过滤料空隙间曲折下行，空气是自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，在对流接触氧化的过程中，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应。
该区借鉴了接触氧化法、下向流曝气生物滤池法、人工快滤法、生物膜法、给水快滤法等五者的设计手法。
继而使污水在导流曝气生物过滤法污水处理池的内锥、及下向流对流接触生物过滤区（一区）内，综合完成污水在导流曝气生物过滤法污水处理池中的第一级处理过程。
2、沉降分离无泵污泥回流区
通过内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区（一区）处理后的污水，在重力作用下继续下行，进入导流沉降无泵污泥回流区（二区）内，在导流板的作用，并借助于流体下行的重力，使重于水的污泥顺势下沉于锥底，并在上部的水压作用下，压入锥底排泥管，排入污泥槽，流至污泥干化池。
污泥流至干化池后，上清液和污泥在干化过程中外排的废液都通过回流槽回流到污水处理池前端，进入厌氧池或厌氧池进行反硝化处理，干化污泥外运处理。
污水在导流沉降无泵污泥回流区沉降排泥后分离出来的水，在导流板的作用下进入外锥即上向流曝气生物过滤区（三区）继续处理。
导流沉降无泵污泥回流区借鉴沉降分离法、无泵污泥回流法二者的设计手法，继而实现泥水分离，分离出来的污泥外排并回流，分离出来的污水导入外锥即上向流曝气生物过滤区，从而使污水在导流曝气生物过滤法污水处理池中的沉降分离无泵污泥回流区（二区）内，综合完成第二级处理过程。
3、上向流曝气生物过滤区
导流沉降分离出来的水在导流板的作用下进入到外锥，即上向流曝气生物过滤区（三区），与空气一道自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下，发生气、液、固三相反应。
该区借鉴了接触氧化法、上向流曝气生物滤池法、生物膜法、人工快滤法、给水快滤法五者的设计手法，继而使污水在上向流曝气生物过滤区这个基本单元内，综合完成污水在导流曝气生物过滤法污水处理池中的第三级处理。
污水在外锥，即上向流曝气生物过滤区（三区）的处理过程中、也要产生一定的污泥，产生的污泥同样借助于重力作用，使重于水的污泥通过导流板间隙，也同样下沉于底部的导流沉降无泵污泥回流区，还同样通过上部水的压力，将污泥压入锥底的排泥管，排入污泥槽，流至干化池。
在这里不难看出，污水在导流曝气生物过滤法污水处理池中，综合实现了二次曝气，而共用一个沉淀区的综合作用，因此导流曝气生物过滤法污水处理还具备两曝两沉的污水处理工艺特征。
污泥流至干化池后，上清液和污泥干化过程中外排的废液通过回流槽，回流到污水处理池前端，进入厌氧池或厌氧池反硝化处理。
污泥消毒干化后外运处理。
4、气、水、泥运行线路
4.1、曝气过程
曝气（内锥即下向流对流接触气化区）→不曝气（导流沉降无泵污泥回流区）→曝气（上向流曝气生物过滤区）
4.2、污水处理过程
下向流（内锥即下向流接触氧化区）→下向流（沉降分离无泵污泥回流区）→上向流（上向流曝气生物过滤区）→消毒→排放或回用
4.3、气、水混合运行过程
水下行↓气上行↑，气水对流接触（内锥即对流接触氧化区）→泥下行↓水上行↑，曝气混合液借重力下行进入导流沉降分离无泵回流区→水上行↑气下行↑（外锥即曝气生物过滤区）
4.4、污泥流动过程
4.5、硝化反硝化过程
四、关键技术
1、原理
污水处理池由内锥即下向流对流接触氧化区和外锥即上向流曝气生物过滤区，以及下部导流沉降无泵污泥回流区三部分组成。
在内锥即下向流生物接触氧化过滤区、和外锥即上向流曝气生物过滤区内，都设有滤料。
在下部的导流沉降分离无泵污泥回流区内装有导流板和无泵污泥回流管。
在内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区、和外锥即上向流曝气生物过滤区，与下部的导流沉降分离无泵污泥自动回流区之间装有滤料，并在滤料下部设有滤池反冲洗空气管和水管。
其污水流向为：
污水自上而下进入内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区内，通过滤料空隙间曲折下行至导流沉降无泵污泥回流区，实现泥水分离，分离出来的污泥在不用泵的条件下，自动回流到污水池的前端，进入厌氧池或厌氧池反硝化处理。
分离出来的水导入外锥即上向流曝气生物过滤区，并同样通过滤料空隙曲折上升，污水在上升的处理过程中产生的污泥也在重力作用下，自动下沉于导流沉降分离区，通过无泵污泥排泥系统，回流到污水池前端进入厌氧池或厌氧池反硝化处理。
空气的流向为：
在内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区内，空气是自下而上，在滤料空隙间曲折上升；
在外锥即上向流曝气生物过滤区内，空气同样是自下而上，在滤料空隙间曲折上升。
水与空气的流向分别为：
在内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区内，因污水是自上而下，而空气是自下而上，并且水和空气都是通过滤料空隙间曲折对流，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应。
另一方面，水与空气在外锥即上向流曝气生物过滤区内，因污水和空气都是自下而上的，水和空气在滤料空隙间曲折上升，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧条件下，发生气、液、固三相反应。
在内锥即下向流接触氧化生物过滤区和外锥即上向流曝气生物过滤区内的滤料上，由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类丰富，对于污染物的降解十分有利。
污染物被吸附、拦截在滤料表面，作为降解菌的营养基质，加速降解菌形成生物膜，生物膜又进一步“俘获”基质，将其同化、代谢、降解。
在碳氧化与硝化合并处理时，靠近滤池进水口的滤层段内有机污染浓度高，异养菌群占绝对优势，大部分的含碳污染物CODcr、BOD5和SS在此得以降解和去除，浓度逐渐降低。
在导流曝气生物过滤法污水处理池下部的自养型细菌，如硝化菌占优势，氨氮被硝化。
在生物膜内部以及部分填料间的空隙，蓄积的大量活性污泥中存在着兼性微生物。
因此，在导流曝气滤池中可发生碳污染物的去除，同时有硝化和反硝化的功能。
粒状滤料及生物膜除了吸附拦截等作用外，兼有过滤的作用，随着处理过程的进行，在滤料空隙间蓄积了大量的活性污泥，这些悬浮状活性污泥在滤料缝隙间形成了污泥滤层，在氧化降解污水中有机物的同时，还起到了很好的吸附过滤作用，从而能使有机物及悬浮物均得到比较彻底的清除。
图4 原理示意图
在装置运行过程中，随着生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜及滤料上截留的杂质不断增加，滤料中水头损失增大，水位上升，到一定时期，需对滤料进行反冲洗。
导流曝气生物过滤装置以其贮存在清水池中清澈的出水作为反冲用水，不另设反冲水池，反冲洗废水通过排水管回流到预处理设施。
经导流曝气生物过滤池处理后的水，进入清水池暂存，随即即可达标排放。
污水处理过程中产生污泥通过无泵污泥回流系统排至干化池，上清液和干化过程中产生的废液回流到处理池前端，进入厌氧池或厌氧池反硝化，污泥消毒干化后外运处理。
图5导流曝气生物过滤法反冲工艺流程示意图
调节
池
格栅
水解
酸化
导流
曝气生物
滤池
砂滤
清水
取样井
排放
反冲洗进水
2、关键技术
导流曝气生物过滤法充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、无泵污泥回流法等八者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准。
3、工艺系统的适应范围
3.1、农村生活污水、小区生活污水、小城镇生活污水、城镇污水的处理及回用，尤其是沿江、河、湖泊等水体周围对氮、磷有特殊要求的生活污水处理以及控制水体富营养化，包括：
①农村、城市、村镇、住宅小区及开发区生活污水。
②宾馆、饭店、疗养院、医院、学校、商场及办公楼生活污水。
③车站、航空港、码头等污水。
3.2、有机工业废水的处理及回用（与其它预处理设备配套可处理高浓度有机工业废水）。
①亚麻废水处理；
②印染废水处理；
③酒精废水处理；
④牛奶养殖场废水处理；
⑤制糖废水处理；
⑥啤酒废水处理；
⑦肉联废水处理；
⑧淀粉废水处理。
⑨造纸废水处理；
⑩制革废水处理；
⑪制浆废水处理；
⑫制药废水处理。
3.3、有特殊要求的污水处理：
①有脱氮除磷要求的废水处理。
②要求深度处理的废水处理，不需增加三级处理设施，出水即可达到回用水标准。
五、主要工艺参数
序号
构筑物名称
工艺参数
1
格栅池
格栅流速0.6m／s；
进水渠宽0.6m，格栅间隙20mm；
格条宽20mm；
60°
倾斜放置；
格栅进行防腐处理。
2
调节池
停留时间4hr
3
UASB
BOD5去除70－85%；
CODcr去除80－90%。
4
导流快速
沉淀池
下向流沉降区表面负荷4m3／m2·
h，上向流斜淀区表面负荷8m3／m2·
h，斜管孔径100mm，斜管长1m，斜管水质倾向60°
，斜管垂直高度0.86m，上部水深0.7m，缓冲层高度1m。
5
导流曝气生物
滤法处理池
0℃＜水温≤50℃；
BOD5负荷为2.0－5.5kg／（m3.d）；
反冲洗周期1－7d；
反冲洗强度为2－4L／（m2.s）；
滤料轻质陶粒；
平均密度1.05－1.1；
平均粒径5－10mm；
装填高度1.5－2.5m；
7
砂滤池
砂滤层厚度2.5米；
垫层0.3米；
滤速取4.0米／小时；
反冲强度10升／（米2.秒）；
反冲时间5分钟。
8
作为滤池反冲洗水储水池和保证计量设施的稳定运行。
9
地下下渗式，钢混结构
六、工艺设计采用的技术规范和标准
《城市污水再生利用 景观环境用水水质》 GB／T18921－2002
《综合污染物排放标准》 GB8978-1996
《室外排水设计规范》 GBJ14－87-2004
《建筑给水排水设计规范》 GBJ15－88
《建筑中水设计规范》 GB50336－2002
《给水排水工程结构设计规范》 GBJ69－84
《地表水环境质量标准》 GB3838－88
《工业与民用建筑抗震设计规范》 GBJ11－89
《构筑物抗震设计规范》 GBJ50191－93
《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》 TJ32－78
《民用建筑电气设计规范》 JGJ／-T16－92
《继电保护和自动装置设计技术规程》 SDJ6－83
《电力设备接地设计技术规程》 SDJ8－83
《给水排水管道工程施工及验收规范》 GB50268－97
《给水排水构筑物施工及验收规范》 GBJ141－90
《机械设备安装工程施工及验收通用规范》 GB50231－98
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》GBJ236－82
《工业自动化仪表工程施工及验收规范》 GBJ93－86
《电气装置施工及验收规范》 GBJ232－82
第五章工艺设计
一、污水处理系统设计
1、工艺流程图
鼓
风
机
生产废水
达标排放
导流快速沉淀系统
定期外运
导流曝气生物滤池
定期清运
污泥浓缩池
加药装置
图例
污水管线
污泥管线
空气管线
加药管线
2、系统设计
2.1、格栅池
主要功能：
对水中的悬浮物，漂浮物和沉淀物实现有效的截留，确保潜污泵正常稳定地运行。
设计流量：
Qmax＝41.67m3／h＝0.01157m3／s；
栅前水深h＝0.6m，过栅流速V＝0.6m／s，进水渠道渐宽部分的尺寸角采用α1＝20°
，栅前渠道超高取h2＝0.6m，栅条间隙宽度b＝0.02m，栅条宽S＝0.02m，格栅安装倾角α＝60°
。
①
②栅槽宽度B＝S（n－1）＋bn＝0.02（1－1）＋0.02×
1＝0.02m
由于计算出栅槽宽度偏小,栅槽宽度取0.6m。
③进水渠道渐宽部分的长度L1，设进水渠宽B1＝0.65m，其渐宽部分尺寸角度α1＝20°
（进水渠道内的流速为0.089m／s
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