250吨每天餐厨垃圾废水处理方案doc.docx
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250吨每天餐厨垃圾废水处理方案doc
餐厨垃圾处理
生产废水处理工程
设
计
方
案
设计单位:
环保科技发展有限公司
设计时间:
第1章总则
1.1概述
中国饮食文化源远流长,作为中华民族饮食文化的支柱行业---餐饮业,在中国民众的日常生活中占有很重要的位置,随着改革开放的不断深入,人民群众可支配性收入的不断增加,餐饮业在地方GDP收入中越来越显现出其突出的地位,已经成为部分地区的支柱产业。
任何事情都有其两面性,在满足广大人民群众物质文明和合理饮食的条件下,也衍生出一些与生活环境密切相关的不良产物---餐饮垃圾。
餐饮垃圾的大量出现,极大地危害了我们赖以生存的水土和大气环境,为了强化餐饮垃圾的集中管理,还市民一片净土、一爿蓝天,在垃圾的收运和处理过程中,不可避免的产生了一定量的餐饮垃圾废水,废水总量为:
50t/d。
在这些餐饮垃圾废水中,含有大量的动植物油脂、淀粉、果蔬汁、饮料等物质,这些废水富含动植物油脂、蛋白质和氨基酸等有机物,若不经过处理直接排入水体,所含有机物将迅速被氧化而大量消耗水体中的溶解氧,造成水体严重缺氧,同时,由于油脂类等不溶物的存在,致使水面复氧能力严重下降,从而影响鱼类和其他水生动物的生存,同时,废水中悬浮物在厌氧条件下极易分解产生臭气,恶化区域环境。
某公司本着呵护当地民众、保护生存环境的愿望,积极响应并模范执行国家和地方的环保政策,决定对该工程废水加以处理。
受某公司的委托,我公司决定对该垃圾废水做方案设计,通过本餐饮垃圾废水处理方案设计,力求在设计理念、处理方法、工程造价和施工方法上能达到先进、合理的优化组合。
1.2设计依据
⑴《室外排水设计规范》GBJ14-87(1997年版);
⑵《建筑给水排水设计规范》GBJ15-88;
⑶《污水综合排放标准》GB8978-1996;
⑷《城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-89;
⑸《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84;
⑹《混凝土结构设计规范》GBJ10-89;
⑺《建筑地基基础设计规范》GBJ7-89;
⑻《建筑抗震设计规范》GBJ11-89;
⑼《工业企业设计卫生标准》TJ36-79;
⑽《低压配电装置及线路设计规范》GB50054-92;
⑾《建筑防雷设计规范》GB50057-94;
⑿《工业与民用电力装置的接地设计规范》GBJ65-83;
⒀《污水泵站设计规程》DBJ08-23-91;
⒁《环境工程手册》(水污染防治卷);
⒂《排水工程》(下册);
⒃《给水排水工程设计手册》;
⒄《污水处理工艺及工程方案设计》;
⒅其他相关电气、土建、设备设计手册。
1.3设计原则
⑴选用成熟可靠、运行稳定的处理工艺,确保处理后废水达标排放。
⑵在处理工艺上力求简单实用,以方便管理和维护;提高操作的自动化程度,降低操作人员劳动强度。
⑶充分利用空间,以节省用地。
⑷设备选择低能耗设备,以降低废水处理过程中的运行费用。
⑸处理工艺和构筑物对水力负荷和污染负荷的适应范围要较大,使整个系统有较好的经受冲击负荷的能力。
1.4设计范围
本方案设计包括废水处理站内处理工艺、土建工程、管道工程、设备及材料购置与安装、电气工程、工程调试等。
废水从处理站进水(格栅井)开始,至处理构筑物出口5米内;动力线则从废水处理站配电站进线端开始;自来水从废水处理站界线范围内进水端开始;压缩空气从废水处理站界线范围内进气端开始。
主要包括:
⑴工艺流程选择与设计;
⑵工艺流程图和总平面布置图;
⑶建构筑物单体设计;
⑷工艺设备选型、平面布置;
⑸工艺处理效果分析;
⑹工程进度计划设计;
⑺处理成本和运行费用估算;
⑻服务及承诺。
第2章废水水质特性分析
2.1废水来源及水质分析
(1)进水水量及水质
根据某公司提供的资料,匡算本套处理系统需要处理生产废水水量为250m3/d,每天分三班连续运行,运行24小时,则小时流量为11.4m3/h;废水中主要污染物指标为CODCr、BOD5、悬浮物SS、油类、氨氮、pH值等,根据提供的资料,确定该生产废水的水量及水质。
(见表1-1)
表1-1:
废水水质及水量表
污染指标
生产废水
设计值
备注
排水量m3/d
50
50
pH
4-5.6
5
CODCrmg/L
20000mg/L
20000
BOD5mg/L
8000mg/L
8000
SS(悬浮物)mg/L
2000mg/L
2000
NH3-N(氨氮)mg/L
271mg/L
300
动植物油
200mg/L
200
(2)排放标准
经处理后外排废水应《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中三级标准,可回用于绿化、冲洗地面等。
根据《标准》要求,本处理装置外排水质见表1-2。
污染指标
标准要求
备注
pH
6~9
CODCrmg/L
≤500
BOD5mg/L
≤300
悬浮物mg/L
≤400
氨氮mg/L
——
动植物油
≤30
(3)受纳水体
经过处理后的废水一部分回用于垃圾车辆的清洗,一部分进入排放口,外排水排入市政污水管网或环保管理部门指定的受纳水体。
第3章工艺流程选择
3.1废水处理工艺机理
餐饮垃圾废水中含有大量的动植物油脂、淀粉、蛋白质、各种氨基酸等短、中、长链有机碳水化合物,在这些种类各异的有机物中,中短链碳水化合物容易好氧降解,适合于好氧生物处理工艺,但类似酪蛋白、乳清蛋白等长链高蛋白类、支链氨基酸等大分子量碳水化合物,好氧微生物并不能将其很好的消化分解,为解决这一制约瓶颈,除物化处理方法外,首选的生物处理工艺是厌氧水解酸化工艺。
在厌氧环境中,蛋白水解酶等专性厌氧菌以长链高分子有机物为碳源,经过水解、酸化、产乙酸、甲烷化四个阶段,最终实现了降解中小碳水有机物,分解长链高分子有机物的目的,为后续的好氧处理奠定了基础。
具体降解产甲烷的过程如下:
水解产酸细菌细菌细胞产甲烷细菌
不溶性有机物可溶性有机物有机酸、乙醇细胞细菌
胞外酶胞内酶H2+CO2H2+CO2
其他产物胞内酶
有机物降解路线图
废水通过厌氧处理后,长链高分子碳水化合物被分解成小分子的碳水化合物,很适合活性污泥处理工艺的环境条件,因此,后续的处理工艺选择好氧生物
处理。
建议采用上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBlanket,简写UASB)+改良型的选择性活性污泥法(SelectorActivatedSludgeSystem,简写SASS)作为主体工艺。
采用厌氧技术具有较好的处理效果,能耗低、运行成本低,并可回收部分沼气,由于甲烷菌的世代时间长于好氧菌,因此,产生的污泥量(厌氧菌新陈代谢产生的剩余污泥)少,厌氧工艺拟采用国内成熟的上流式厌氧污泥床(UpflowAnaerobicSludgeBlanket,简写UASB),UASB反应器的突出优点是处理能力大,效果好,运行性能稳定。
综合餐饮垃圾废水的性质和以上几种工艺的处理效果,经过筛选,本设计决定选用强化物化+生物处理工艺。
其中:
强化物化采用隔油沉淀+混凝气浮工艺;生物处理工艺采用目前国内比较流行的UASB厌氧反应器+生物选择性SASS法组合工艺。
作为本污水处理厂主体工艺。
1、选择隔油沉淀+混凝气浮的理由
通过以上物化处理方法的比较,本污水处理工程的前处理工段决定采用隔油沉淀+混凝气浮工艺方法,理由为:
1)、原水SS含量大、动物油脂含量高,采用物化处理可以大大降低SS和油脂的含量,充分降低废水中的COD,减轻后续生化处理的负荷。
2)、隔油沉淀法流程简单,投资小,操作方便,且截留效果尚可。
3)、絮凝气浮工艺效率高,能有效去除SS甚至可溶性盐类和乳化油脂。
2、选择UASB的主要优势
1)UASB内污泥浓度高,平均污泥浓度为20-40gVSS/1;
2)有机负荷高,水力停留时间短,采用中温发酵时,容积负荷一般为4-
10kgCOD/m3·d左右;
3)无混合搅拌设备,靠发酵过程中产生沼气的上升运动,使污泥床上部的污
泥处于悬浮状态,对下部的污泥层也有一定程度的搅动;
4)污泥床不填载体,节省造价及避免因填料发生堵赛问题;
5)UASB安装了运行稳定、分离效果好的产品----三相分离器;
6)不设沉淀池,沉淀区分离出来的污泥靠自身重力重新回到污泥床反应区
内,可以不设污泥回流设备。
3、选择接触氧化的主要优势
好氧处理工艺采用改良型的选择性活性污泥法(SelectorActivatedSludgeSystem,简写SASS),即在好氧的前部增设生物选择器,在中段增设缺氧区,污泥回流至生物选择器,废水在此进入,此处活性污泥高,有机基质高,污泥负荷高,使进水和回流污泥在此进行充分的接触混合,充分利用耗氧菌在缺氧条件下争夺基质的特性,污水中溶解性的有机物(即生物的营养物质)通过酶反应机理迅速降解,同时可有效的防止活性污泥膨胀(丝状菌的大量增殖),提高系统运行的稳定性。
同时,SASS池中段可达到脱氮除磷的效果,利用选择区的厌氧条件,聚磷菌将有机物同化储存在体内,释放出积储的磷酸盐,然后在好氧条件下大量吸收积储溶解性的磷,合成ATP和聚磷酸盐,达到除磷效果。
3.2工艺方案确定
本污水处理工程决定采用“强化物化处理工艺+UASB厌氧反应器+生物选择性接触氧化池”组合工艺作为本污水处理厂主体工艺。
综上述分析,最终确定本工程的工艺流程如图3-1。
反冲洗泵
图3-1废水处理系统流程示意图
UASBUASBUASBUUUAUASBUASBJIUAUASBGONGYI)
3.3污泥处理方案选择
污泥是处理该废水时产生的新污染物,处理方法简单。
斜管沉淀池,UASB沉淀池及二沉池产生的污泥,排至污泥干化床,污泥经过滤及阳光照射等自然干化后安全处置(送至有资质的单位进行处置)。
污泥干化池滤液自流回调节池2再进入系统进行处理。
第4章工程方案设计
4.1主要构筑物设计
⑴隔油池(根据企业提供意见,取消隔油池)
作用:
隔除较容易分离的油渣
数量:
1座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地下式钢砼结构
工艺尺寸:
20000mm×10000mm
有效水深:
2.5m
总深:
3.0m
附属设备:
隔油挡板1套(PVC材质);储油槽4格(1500mm×1500mm).
⑵调节池
作用:
调节池一起调节废水的水质、水量,便于后续处理作用,调节池二起回流UASB出水及缓冲水质、水量作用。
数量:
2座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地下式钢砼结构
1调节池一
工艺尺寸:
10000×5000mm
有效水深:
2.5m
总深:
3.0m
有效容积:
125m3
调节时间:
12h
②调节池二
工艺尺寸:
10000×8000mm
有效水深:
2.5m
总深:
3.0m
有效容积:
200m3
调节时间:
19.2h
附属设备:
废水提升泵Ⅰ2台(1用1备,用于调节池一),流量15m3/h,扬程20m,功率3.0kw;废水提升泵Ⅱ4台(2用2备,用于调节池二),流量20m3/h,扬程25m,功率4.0kw;浮球液位计2套;转子流量计2套。
气浮处理装置1台,型号为QF-15或同等型号,处理水量15m3/h,溶加药系统3套(投PAC、PAM、石灰);加药泵Ⅰ2台(石灰,1用1备),流量0-2000L/h,功率1.5kw;加药泵Ⅱ6台(PAC、PAM,4用2备),流量0-200L/h,功率0.25kw;浮球液位计1套;转子流量计1套;穿孔曝气系统1套;蒸汽直接加热管路1套。
⑶预处理系统
絮凝反应池一
作用:
向废水中投加PAC及PAM高分子絮凝剂产生絮凝体有助于沉淀反应。
数量:
2座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
工艺尺寸:
2000mm×3000mm
有效水深:
2.5m
总深:
3.0m
③平流沉淀池
作用:
控制流量和流速,使废水处于平流状态,有利于废水中颗粒的沉降。
数量:
1座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
半地上式钢结构
工艺尺寸:
10000×3000mm
有效水深:
2.5m
总深:
3.0m
附属设备:
PH计1台,pH控制范围:
0-14,输出信号4-20mA;刮泥机1套;H300三角出水堰12米。
⑷厌氧处理系统(沼气池)
①一级UASB反应池
作用:
去除水中大部分的有机污染物,COD去除效率约80%,同时提高其可生化性。
数量:
2座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
平面尺寸:
Φ10000mm
有效水深:
8.0m
总深:
10.0m
有效容积:
628m3
②一级UASB中间池
作用:
去除UASB处理后废水中的部分悬浮物质及回流部分厌氧污泥。
数量:
1座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
工艺尺寸:
Φ5000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
附属设备:
布水系统(不锈钢)2套,回流污泥均布系统(不锈钢)2套(20m2),三相分离器(双层布置,SUS304),水封系统1套,沼气人工点火系统1套(无沼气储罐);污泥回流泵小计2台(1用1备),流量35.0m3/h,扬程32m,功率5.5kw;PH计1台,pH控制范围:
0-14,输出信号4-20mA;时间继电器(999min)1套;中心导流筒1个;H300三角出水堰12m。
二级UASB反应池
作用:
去除UASB处理后废水中的部分悬浮物质及回流部分厌氧污泥。
数量:
2座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
工艺尺寸:
Φ8000mm
有效水深:
8m
总深:
10.0m
有效容积:
401m3
附属设备:
布水系统(不锈钢),回流污泥均布系统(不锈钢)1套(20m2),三相分离器(双层布置,碳钢+环氧树脂防腐)(40m2),水封系统1套,沼气人工点火系统1套(无沼气储罐)。
污泥回流泵小计2台(1用1备),型号为DFG50-160(I)/2/4或同等型号,流量25.0m3/h,扬程32m,功率4.0kw;PH计1台,pH控制范围:
0-14,输出信号4-20mA;时间继电器(999min)1套;中心导流筒1个;H300三角出水堰12m。
二级UASB沉淀池
作用:
去除UASB处理后废水中的部分悬浮物质及回流部分厌氧污泥。
数量:
1座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
工艺尺寸:
Φ5000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
二级UASB中间池
作用:
调节UASB水质。
数量:
1座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
工艺尺寸:
Φ5000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
⑸好氧处理系统
作用:
在兼氧微生物和好氧微生物的交替作用下分解,去除水中的CODcr和BOD5,在硝化与反硝化作用下去除废水中的氨氮。
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
①兼氧池1
数量:
1座
工艺尺寸:
Φ6000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
有效容积:
85m3
②好氧池1
数量:
1座
工艺尺寸:
Φ6000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
有效容积:
85m3
好氧池2
数量:
1座
工艺尺寸:
Φ6000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
有效容积:
85m3
附属设备:
罗茨鼓风机2台(1用1备,整个污水站共用此风机),型号为GRB-50或同等型号,风量4.14m3/min,功率3.0kw;ф160组合填料211m3,填料支架211m3;穿孔曝气系统1套;DN215微孔曝气盘及附件2套;回流水泵2台(1用1备),流量12.0m3/h,扬程10m,功率0.37kw。
⑹污泥澄清系统
①絮凝反应池二
作用:
向废水中投加PAC及PAM高分子絮凝剂产生絮凝体有助于沉淀反应。
数量:
1座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
工艺尺寸:
2800mm×1000mm
有效水深:
2.0m
总深:
2.5m
②竖流沉淀池
作用:
竖流沉淀原理,进行泥水分离,保证出水水质。
数量:
1座
设计水量:
10.5m3/hr
形式:
地上式钢结构
工艺尺寸:
Φ5000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
⑺污泥浓缩池
作用:
进一步浓缩污泥,为后续污泥压滤提供缓冲。
数量:
1座
形式:
地上式砖混结构
工艺尺寸:
Φ5000mm
有效水深:
3.5m
总深:
4.0m
附属设备:
厢式压滤机1台,过滤面积200m2;压泥泵2台,3”气动隔膜泵。
⑻设备间
作用:
操作工人休息、存放药品;安装电控柜、罗茨鼓风机等。
数量:
1座
形式:
地面彩钢棚结构
工艺尺寸:
10000×10000mm
净空高:
3.5m
废气收集罩及管路系统
作用:
收集各水构筑物及反应单元产生的废气,集中排放等。
数量:
1套
形式:
PP板+PP风管
表4-1主要构筑物(土建部分)一览表(业主自建)
序号
名称
工艺尺寸(mm)
结构型式
备注
1
隔油池
20000×10000×3000
地下钢砼结构
合建
2
调节池一
10000×5000×3000
地下钢砼结构
合建
3
调节池二
10000×8000×3000
地下钢砼结构
合建
4
设备间
10000×10000×3500
地上砖混结构
单建
4.2主要设备选型
由于此设计为初步设计,设备设计部分应根据工程具体设计予以优化。
表4-2主要设备一览表
参照预算清单
注:
以上配管、配电均指废水站系统内
4.3总图设计
4.3.1总图布置的原则
⑴按照不同功能,分区布置,并用道路或绿化带隔开。
设置办公服务区、设备安装区、污水处理区、污泥处理区和药品药剂存放区等。
⑵考虑人流、物流运输方便,布置主次道路,污水处理池体上(高出地坪面1.5米以上部分)布置走道板及护栏等。
车流进出形成一条环形路线,人流与货流分道输送,不发生交错。
⑶考虑消防安全要求,设置必要的设施。
4.3.2平面设计
处理站主体构筑物平面布置尽可能采用共壁和共底板结构,布置紧凑,可节省土建费用约15-20%,共用水平底板则可以提高结构的稳定性。
处理站主流程以废(污)水流动方向为主线,各流程衔接顺畅,不发生交错和重复,同时主线方向与厂区总排水方向一致。
4.3.3高程设计
⑴初步设计生产废水自流进入格栅井,废(污)水经提升泵一次提升后,后续处理设施间水流动仅借助重力流,并尽量减少提升高度节约能源。
⑵污水处理站设计地面标高与周围场地道路标高相匹配,并尽可能减少土方量。
4.3.4道路设计
在处理站的进出口设置主要道路,路面采用水泥路面结构。
便于车辆进出、管道养护及满足消防要求。
道路与建构筑物间操作人员出入处用走道板相连,走道板两侧用护栏防护。
4.4土建工程
4.4.1建筑结构设计
㈠结构设计依据
⑴建筑结构荷载规范(GB50009-2001);
⑵砌体结构设计规范(GB50003-2001);
⑶混凝土结构设计规范(GB50010-2002);
⑷建筑地基基础设计规范(GB50007-2002);
⑸建筑抗震设计规范(GB50011-2001);
⑹批准的方案或初步设计,其他专业的技术要求;
⑺本工程的岩土工程勘测报告(具体设计时由企业提供)。
㈡结构概况
⑴本工程结构的设计使用年限为30年;
⑵全部尺寸除注明外均以毫米为单位,标高以米为单位;
⑶本工程所注标高均为黄海高程;
⑷本工程建筑结构的安全等级为三级;
⑸本工程砌体施工质量控制等级为B级。
㈢地基基础部分
⑴本建筑物地基基础的设计等级为丙级,场地类别二类。
⑵本工程采用天然地基,地基承载力特征值按120KPa进行设计。
㈣建筑配置
废(污)水处理站的建构筑工程有为工艺配套服务的设备房、办公房等。
平剖面设计根据工艺和使用要求确定开间尺寸及层高,与周围厂区环境协调,建筑物外装饰的主色调拟以蓝色为主。
4.5配电照明及控制
4.5.1配电照明
⑴本污水处理站用电装机容量约45.0kw,运行容量为19.97kw,功率因数0.8。
本站不设变电站,用电负荷均为二级负荷,无功补偿由厂级配电间予以补偿,配电保护采用自动空气开关。
⑵电源采用380V动力线(低压交流380V/220V三相五线制)由企业送至废水处理站配电站进线端;用电设备采用一次放射或动力柜二次放射方式。
配电线路采用桥架、穿管敷设。
⑶本站配电、照明线路均采用BV500型铜芯聚氯乙烯绝缘电缆穿焊接钢管埋地、埋墙、埋屋顶暗设;设备间采用防水防尘防腐灯,配电间采用日光灯,室外照明采用景观式杆灯,配电设备选用组合式照明配电箱。
⑷站区主要建筑物按三类防雷建筑进行防雷设计;建、构筑物的防雷接地按有关规范要求进行设计,所有电器设备金属外壳均应保护接地。
4.5.2电气安全
本配电系统为TN-S系统,从变电站电力变压器接入配电间及配电间接入各建筑物的电源线,在用户处保护中性线应重复接地,其接地电阻不得大于10Ω。
所有电气设备正常不带电的金属部分,如外壳、支架、底座及单相三孔插座的接地孔均需与PE线可靠连接。
4.5.3自动化控制系统设计
⑴废(污)水提升泵控制在现场按钮箱上设手动/自动两种控制方式,自动实行水泵在水池的低液位停,高液位开。
⑵鼓风机运行实行时间、顺序的自动控制,通过以上系统可实行间断性无人自动操作。
⑶为了工作方便和及时沟通在控制室厂区内部电话1门(由企业自行考虑在确定),由厂区交换机交换。
⑷中控室PLC自动监控系统根据企业要求另行考虑,主要控制对象为水泵、阀门、加药泵、搅拌机等。
4.6场所内给排水
废水处理站建成后,生活及其它用水可直接从总供水管接出一支管(DN32PE管,压力0.20MPa以上),不单独考虑消防用水。
废水处理站范围内雨水采用道路、雨水口、雨水井与暗管相结合的厂区雨水系统有组织的排入市政雨水干管。
办公盥洗水等生活污水排入化粪池。
4.7环境保护、安全卫生、消防与节能
4.7.1环境保护与安全卫生
⑴废水处理站本身是环保设施,但在处理过程中同样会产生少量的“三废”污染物,必须采取相应的防治措施,以防止产生二次污染和影响处理站工作人员的健康。
⑵处理站在正式运转之前,应对站内所有职工,特别是生产操作人员、管理人员进行培训,制定安全操作规程和管理制度,定期进行安全教育,消除安全隐患。
本设计的劳动安全卫生设施执行《中华人民共和国劳动法》及现有有关规范标准。
①各敞口水池、操作行平台、走道板,楼梯均设置安全防护栏杆,走道宽度、栏杆高度和强度均符合国家劳动保护规定。
②各种电器设备的安装及防护,均满足国家有关电气设备安全规定。
③对产生有害气体的工段,让值班室和生产车间分隔。
在生产车间设置机械通风设施,并设置测定仪报警仪,并配置防毒面具。
④检修较深水池时,必须对空池机械换气,保护工人安全。
⑤厂内配置救生衣、救生圈、安全帽、安全带、应急灯、临时风扇等劳动防护用品。
⑥危险物品及设施,由专人管制,并设置警示标志。
⑦机械设备的传动危险部分,必须安装防护措施。
⑧设计严格执行建筑防火有关规定。
定期检查消防设施。
⑨尽量考虑工人的操作环境,设置适当的辅助设施,