节能减排示范工程可行性研究报告.docx
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节能减排示范工程可行性研究报告
元阳县绿野制粉有限公司
节能减排示范工程可行性研究报告
海南省建设项目规划设计研究院
二○一三年六月
第一章总论
1.1项目简介
1、项目名称：
环境保护及循环经济示范工程项目——元阳县绿野制粉有限公司污水治理工程
2、建设单位：
元阳县绿野制粉有限公司
元阳县绿野制粉有限公司是一家以鲜木薯为原料生产淀粉的厂家，日产鲜木薯淀粉100吨。
工厂位于云南省元阳县黄茅岭乡。
公司自成立以来，以人为本，坚持质量第一，投入大量的资金，进行全面性的技术改造。
迄今为止，公司蓬勃发展，在技术管理和产品质量方面已处于行业领先地位。
公司配备先进的生产设备，生产线严格按照国际标准设计建造，在生产经营上严格按照ISO9001:
2000质量管理体系进行管理，确保产品质量满足各类用户的使用要求。
公司拥有产品研发，质量监控实验室，拥有布拉班德粘度分析仪等各种精良分析化验设备，用于化验和检测产品的各项指标，更有一批专业水准的品控队伍，保证产品质量。
产品广泛用于食品、医药、饲料、纺织、造纸、变性淀粉、建筑材料和精细化工等行业；尤其是应用于方便面、粉丝和预糊化淀粉等产品上，更具质量优势和市场竞争力。
3、可行性研究报告编制依据：
（1）国家、行业的有关强制性标准；
（2）建设单位的有关意见与建议。
4、可行性研究报告编制单位：
海南省建设项目规划设计研究院
证书编号：
工咨甲12620070002
1.2项目概况
1、建设地点：
元阳县绿野制粉有限公司厂区内
2、建设规模及内容:
日处理2000立方高浓度有机废水的污水处理系统，木薯渣，木薯皮处理系统，污泥处理系统。
3、项目投入总资金及资金筹措：
本项目建设总投资估算为394万元，建设资金来源为建设单位自筹。
1.3结论与建议
本项目的建设符合国家循环经济、节能减排与环境保护发展战略。
本项目的建设是改善水环境质量最有效的工程措施，它的建成运转，必将提高当地的环境面貌。
另外，目前能源紧张，能源价格上涨，沼气能源的开发利用，可以为工厂节省大量的能源，推动企业由资源消耗的粗放经济向保护生态的集约经营转变。
随着我国对环境、资源的日益重视，因此本工程项目建设具有重要意义。
建议有关部门予以大力支持，促进本项目早日上马。
同时，建议建设单位加紧项目筹建工作，成立项目建设专门机构，加强项目进度控制、成本控制和质量控制，协调好各方面关系，确保项目以最低的成本创造最佳的经济效益、社会效益和环境效益。
第二章项目提出背景与建设必要性
2.1项目提出背景
中国政府在经济社会“十二五”发展规划中提出要实现主要污染物排放总量减少10％的目标，并将这一约束性指标层层分解、落实到各级政府各相关行业。
当前，各级政府高度重视，工作力度明显加大，约束性指标的导向作用开始显现。
推动污染减排、建设环境友好型社会是全社会共同的责任，不仅需要各级政府和有关部门加大工作力度，而且需要取得最广大人民群众的积极支持，动员最广泛社会力量踊跃参与。
将“污染减排与环境友好型社会”确定为今年世界环境日中国主题，旨在加大宣传力度，鼓励公众参与，充分发挥社会各界的积极性、主动性和创造性，使减少污染物排放、与环境友好相处成为每个单位、每个企业、每个社会成员的自觉行动。
而在构建节约型社会的要素当中，低污染、低成本、可利用价值高的能源正在被越来越多的人所接受。
其中以沼气为代表的能源正处于一种迅猛的发展趋势。
沼气是一种具有较高热值的可燃气体，与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料，传统上大多利用沼气进行取暖、炊事和照明。
事实上，沼气技术在农业及工业领域具有最大最广泛的潜力。
本项目是也是废水综合利用项目，旨在利用新的废水治理工艺，使废水得以利用，污水的排放标准达到国家的要求，这对于改善区域现状的环境、保护全省的生态环境都具有积极的意义，正是在这样的背景下提出本项目建设。
2.2项目建设的必要性
年产1.2万吨的淀粉厂每年排放高浓度废水24万立方，废水COD浓度高达15000mg/L左右，每年排放COD总量3600吨、排放BOD总量1920吨、排放NH3-N总量72吨。
项目建成后，每年可以减排COD3560吨、BOD1915.2吨、NH3-N68.4吨。
可以产生沼气142万立方（1立方沼气热值相当于1公斤标准煤），可以代替1420吨标准煤。
处理后50%的水回用作为工艺洗涤水，每年节约用水12万立方。
由此可见项目建设的重大意义。
工厂各级领导高度重视生产过程中节能与环保工作，将节能环保工作视为企业生命，因此项目建设是必要的，适时的。
第三章场址现状
3.1地理位置
元阳县位于云南省南部、哀牢山脉南段，红河州西南部、红河南岸，地处东经102°27′—103°13′北纬22°49′—23°19′之间。
东接金平县，南连绿春县，西邻红河县，北与蒙自市、个旧市、建水县隔红河相望，东西横跨74公里，南北纵距55公里，国土面积2189.88平方公里。
元阳县峰峦叠嶂，云海浩翰，是云南热带水果和云雾茶及黄金的重要产地之一；以哈尼族和万亩梯田为主体的六大文化景点，构成了一幅气势磅礴，秀美壮观的画卷，形成了元阳旅游业的优势和特色
3.2气候条件
元阳县境内山高谷深，沟壑纵横，属深切割。
中山地貌类型。
由于长期受红河、藤条江水系的侵蚀、切割，地貌呈现出中部突起，南北两侧低下，地势由西北向东南倾斜，北面山地多为羽状横向峡谷，南面坡形多为箕状，全县地形可概括为“两山两谷三面坡，一江一河万级田。
”土地全力为山地，无一平川，最低海拔144米，最高海拔2939.6米，相对高差2795.6米，年平均气温24.4℃，最高气温43.5℃，最低气温3.7℃；年降雨量最高1189.1毫米、最低665.7毫米、平均899.5毫米。
第四章工艺技术方案选择
4.1淀粉废水的主要特征
木薯淀粉的生产过程实际上就是一个物理分离过程，将原料中的淀粉与纤维素、蛋白质、脂肪、无机物等其他物质分开。
加工工艺是根据淀粉不溶于冷水和其密度大于水的性质，采用专用机械设备，将淀粉从水的悬浮液中分离出来，从而达到回收淀粉的目的。
木薯淀粉采用湿法加工工艺，包括滚筒清洗、二次碎解、浓浆筛分、旋流除砂、二级分离、脱水烘干、风冷包装等环节。
木薯淀粉的生产工艺流程图及主要产污环节如下：
鲜木薯干法脱皮去泥干皮泥清运
水清洗湿法脱皮去泥泥水沉淀湿泥清运
（部分水循环使用）
一级碎解
二级碎解少量渣水
工艺水
筛分木薯渣压榨外卖
一级分离黄浆水
二级精分离白浆水
脱水白浆水
锅炉气流干燥烘干
干淀粉
包装入库
从以上工艺流程图可以知道木薯淀粉生产废水主要来源于洗涤、筛分、精分等工艺过程。
这些废水含有大量的有机污染物，如可溶性蛋白质、不溶性蛋白、淀粉、脂肪、糖类等，另外还含有一定量的挥发酸、灰分及粗提和精提过程中分离出来的大量木薯渣和悬浮物。
这些污水如不经治理直接排放，要消耗大量的溶解氧，将会对周围环境造成污染，但要经过合理的设施进行处理还可以产生部分能源，变废为宝。
4.2工艺选择
4.2.1处理方法的选择
根据元阳县黄茅岭绿野制粉有限公司的实际情况和木薯淀粉生产排放污水的特点，结合我们在其它木薯淀粉生产厂家污水治理工程中的实践经验，在保证污水达标排放的前提下，本着投资低、运行费用低、去除效率高的原则，来确定工艺流程。
木薯淀粉废水中的黄浆水水量大、浓度高，同时可生化性较好，有很高的综合利用价值。
根据该废水特性，决定采用运行消耗较少，同时又能够产生沼气能源的厌氧生物处理方法，即UASB反应器。
就目前各种废水处理技术水平而言，几乎没有任何方法能够以更低的成本将这种废水处理到同样的水平。
黄浆水仅靠厌氧分解又很难达标，必须进行二级处理来进一步降解污水中的有机物使出水最终达标排放。
1、厌氧工艺的选择
厌氧处理工艺的基本原理是：
在无分子氧的条件下通过厌氧微生物的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质。
厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程，主要经过三个阶段：
第一阶段为水解酸化阶段。
复杂的大分子、不溶性有机物在厌氧菌的作用下分解为小分子、溶解性有机物，这个阶段主要产生较高级脂肪酸。
第二阶段为产氢产乙酸阶段。
在专性厌氧菌的作用下，第一阶段产生的各种有机酸被分解转化成乙酸、氢气和二氧化碳。
第三阶段为产甲烷阶段。
在甲烷菌的作用下，将第二阶段生成的乙酸、乙酸盐、CO2、H2等转化为甲烷。
上流式厌氧污泥床反应器（UpflowAnaerobicSludgeBlanket），即UASB反应器，该技术由荷兰引进，是该污水处理工程的主体构筑物。
由于上流式厌氧污泥床（UASB）在反应器中集有大量高效颗粒化的厌氧污泥，因而大大提高了COD去除率，高出一般传统的厌氧消化池2-3倍，减小了后续处理段的进水负荷，从而降低工程造价。
该技术经国内专家十几年的研究开发和大量的工程实际应用，工艺更加完善，培养出的污泥活性高，沉降性能好，处理效果好，倍受国内环保界的重视，并在高浓度有机废水的治理中被广泛推广使用。
上流式厌氧污泥床反应器的基本原理是：
废水中的有机污染物在厌氧条件下经微生物降解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于70%，可做为能源再次利用，如用于锅炉燃烧等。
这样，既去除了有机污染物又回收了能源。
上流式厌氧污泥床反应器主体是内装颗粒厌氧污泥的容器，在其上部设置专用的气、液、固分离系统，即三相分离器，它可使反应器中保持高活性及良好沉淀性能的厌氧微生物，从而在工艺上较一般厌氧装置的效率高，节省投资与占地面积，厌氧处理出水可作农田灌溉。
其技术关键为三相分离器、布水系统及该装置的工艺条件，特别是形成颗粒污泥的工艺条件是使UASB装置高效的技术关键。
冬季给废水适当加温，以保证厌氧污泥的活性。
上流式厌氧污泥床有以下特点：
1）处理能力强，有机负荷高。
处理效果高于同类处理工艺2-3倍。
2）运行管理简便，装置没有泵等复杂的电器需要人工操作，节省了人力，减少了动力消耗，同时具有投资少等优点。
3）对各种冲击有较强的稳定性和恢复能力。
4）无填料堵塞问题，运行稳定。
厌氧生物处理系统要达到高效率，就必须满足两个原则：
（1）能够保持大量的厌氧活性污泥和足够长的污泥龄；
（2）保持废水和污泥之间的充分接触。
为了满足第一条原则，人们采用固定化（生物膜）或培养沉淀性能良好的厌氧颗粒污泥的方式来保持厌氧污泥。
在采用高的有机负荷和水力负荷时不发生严重的厌氧活性污泥流失。
这样便产生了一系列的第二代厌氧反应器，UASB反应器是其中的佼佼者。
为满足第二个条件，应该确保反应器布水的均匀性，这问题除涉及布水系统的设计外，另外一个重要原因是厌氧反应器内废水等的混合来源于进水的混合和产气的搅动。
由于良好的混合传质作用，UASB反应器内所有的活性的细菌，包括颗粒污泥内部的细菌都能得到来自废水的有机物。
也就是说，UASB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，从而UASB反应器可处理较低浓度的有机废水，因而其应用范围更广泛。
这种颗粒污泥具有下述优点：
●可以保留高浓度的厌氧污泥；
●细菌形成颗粒状的聚集体是一个微生态系统，有利于形成细菌生长的生理化条件并利于有机物的降解；
●颗粒的形成有利于其中的细菌对营养的吸收；
●颗粒使发酵菌的中间产物的扩散距离大大缩短，可以促进复杂有机物的降解；
●减少废水性质突然变化时的不良影响。
三相分离器是UASB反应器最具特色和最重要的装置。
它同时具有以下功能：
●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UASB反应器的较高的上升流速，而不影响气、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；
●很容易观察进水管的堵塞，当发现堵塞，容易排除；
●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，防止局部产生酸化现象。
通过以上厌氧工艺的分析，采用上流式厌氧污泥床反应器（UASB）是明智的选择。
2、废水深度处理工艺的选择。
淀粉废水厌氧分解后出水的水质特点，其BOD5、CODcr浓度适中，BOD5/CODcr之比值为0.5，废水可生化性能良好，活性污泥法对具有良好可生化性的污水中的有机物去除效率可达90％，同时又具有出水水质稳定，投资与运行费用较省、运行经验丰富等优点，因此，对于此类污水采用活性污泥法是最佳的工艺选择。
根据该项目的具体情况采用最新的A2O2工艺，设计为半地下结构，采用矩形曝气池，池前段为厌氧区，通过厌氧--好氧（Anaerobic/Oxic）单元组合完成生物除磷、脱氮的效果，即在厌氧条件下，通过活性污泥中的聚磷菌将能源物质ATP（三磷酸腺苷）转化成ADP（二磷酸腺苷）获得能量并释放磷（以磷酸的形式），吸收低分子有机物，并将其转化为PHB（聚β羟基丁酸）；而在好氧条件下聚磷菌代谢PHB，释放出能量从而能够过量地吸收在数量上超过其生理需要的磷，并将磷以聚合磷的形态贮藏在菌体内，形成富磷污泥，通过排剩余污泥排出系统外，从而达到从污水中除磷的效果。
利用多级缺氧—好氧（Anoxic/Oxic）过程，经过硝化（好氧反应）把氨氮氧化成硝酸盐；再经过反硝化（缺氧反应）把硝酸盐还原成氮气，氮气不易溶解，逸入大气，将污水中的氨氮及有机氮降解脱除从而使污水得以净化。
本工艺的主要优点是：
（1）处理程度深、出水效果好而且运行稳定。
不仅对一般碳源污染物有高效的去除效果，而且通过厌氧以及好氧区的反复交替，完成释磷吸磷、硝化反硝化过程，具有较强的生物
（2）动力效率高，能耗省，运行成本低。
（3）工艺流程简单，单元组合紧凑，采用的设备数量较少，控制简单，不易发生污泥膨胀，运行管理更为便利，对管理人员的技术水平要求不高
3、木薯渣处理方案选择
生产过程中产生的木薯渣进行机械脱水后用作饲料,木薯渣脱水采用带式压滤机。
产生的废水同黄浆水混合进入UASB反应器系统处理。
4、污泥处理工艺选择
在污水处理工艺中，系统的剩余污泥应进一步处理，系统所排出的剩余污泥排至污泥浓缩池，浓缩后的污泥进行机械脱水。
UASB产生的颗粒污泥可以作为种泥销售，好氧污泥外运至垃圾填埋场进行卫生填埋或采用堆肥等其他方式进行处置。
4.3污水处理工艺确定
通过以上工艺分析，确定污水处理主要工艺选用UASB反应器和A2O2工艺联合处理。
黄浆水
洗木薯水
除皮蒸汽
沼气利用
除泥沙
泵
部分回用
达标排放
第五章污水处理工程设计
5.1污水处理部分
一、废水处理规模及排放标准确定：
根据元阳县绿野制粉有限公司的生产规模为100吨淀粉/天，根据行业水准，吨淀粉用水量约为20m3，其中黄浆水为15m3洗木薯水为5m3。
因此确定设计总水量为2000m3/d。
根据该厂实际情况并参照同行业水质，确定水质设计参数如下：
黄浆水：
CODcr：
15000mg/L
BOD5：
8000mg/L
SS：
4000mg/L
NH3-N：
300mg/L
PO4-3（以P计）：
5mg/L
PH：
4.5
洗木薯水：
CODcr：
800mg/L
BOD5：
400mg/L
SS：
4000mg/L
PH：
4.5
根据环保部门的有关规定，废水排放应达到《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978-1996）中（1998年1月1日后建设单位）的“一级”标准：
CODcr≤100mg/L
BOD5≤20mg/L
SS≤70mg/L
NH3-N≤15mg/L
PO4-3（以P计）≤0.5mg/L
PH：
6－9
二、工艺单元设计
1、黄浆水预处理
设计处理水量：
1500吨/天
平均小时流量：
62.5m3/h
（1）竖流沉淀罐
由于黄浆水中含有大量不溶性的黄浆蛋白，初沉池的作用就是利用重力沉降，将比水重黄浆蛋白等悬浮颗粒从水中去除。
本方案采用钢结构竖流沉淀池。
设计流量：
62.5m3/h
表面负荷：
1.1m2/h
沉淀罐尺寸：
D=8.6mH=9m1座
（2）调节池
调节池对水质、水量、水温的调节，是厌氧反应稳定运行的保证。
调节池的作用是均质和均量，还兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。
根据颗粒化和pH调节的要求，当废水碱度和营养盐不够需要补充碱度和营养盐（N、P）等；可采用计量泵自动投加酸、碱中和药剂，通过调节池水力或机械搅拌达到中和作用。
设计参数：
设计流量：
65m3/h
水力停留时间：
2.0h
总容积：
150m3
数量：
1座
主要设备：
污水提升泵
设备类型：
WQ型潜污泵
设备参数：
单台泵流量：
85m3/h
扬程：
15.0米
功率:
4.5KW
数量：
2台（一用一备）
（3）UASB反应器
UASB反应器为圆形钢结构，共计1座。
设计流量：
1500m3/d
设计浓度：
15000mg/L
容积负荷：
4.6kgCOD/（m3.d）
有效容积：
4150m3
UASB尺寸：
D=25mH=10.5m1座
布水系统：
490m2
三相分离器：
98组
（4）中淀池
厌氧出水中含有的一定量的悬浮物，可以通过颗粒和水的密度差，在重力的作用下进行分离。
本方案采用平流式沉淀池，钢筋混凝土结构。
设计流量：
90m3/h
表面负荷：
1m3/（m2.h）
沉淀池尺寸：
L×B×H=10m×10m×5m1座
2、洗木薯水预处理
设计处理水量：
500吨/天
平均小时流量：
25m3/h
（1）旋转式格栅机
格栅采用旋转式格栅机，放置在平流沉砂池进水口处，方便操作。
格栅设计一台。
设计参数和设备参数：
单台设计流量：
25m3/h
（2）竖流沉淀罐
由于洗木薯水中含有大量泥沙，沉淀罐的作用就是利用重力沉降将比水重的泥沙等悬浮颗粒从水中去除。
本方案采用钢结构竖流沉淀池。
设计参数：
设计流量：
25m3/h
表面负荷：
0.7m2/h
沉淀罐尺寸：
D=6.8mH=8m1座
3.二级处理工艺系统
设计流量：
2000m3/h（其中厌氧出水1500m3，洗木薯水500m3）
设计浓度：
1000mg/L
A2O2生物反应池为钢筋混凝土结构。
主要设计参数：
设计流量：
2000m3/d
容积负荷：
1kgCOD/（m3.d）
尺寸：
L×B×H=40m×10m×5m
总容积：
2000m3
曝气系统：
280套
鼓风机：
JSR200型Q=29.82m3/minN=37KWP=5.0米水柱
数量：
2台（一用一备）
A2O2反应池系统采用鼓风曝气，在池底安装微孔曝气系统，采用微孔橡胶管式曝气管，橡胶膜为RAU-SIK硅橡胶材料，具有良好的弹性、抗拉性和抗机械磨损能力。
管路系统可采用不锈钢管或高强度的工程塑料管。
在曝气池中一般以使用管式微孔曝气器为宜，其与盘式微孔橡胶曝气器的性能比较见下表：
序号
项目
盘式曝气器
管式曝气器
单位
1
试验水池体积
700
700
M3
2
试验水池面积
117
117
m2
3
试验水池水深
6.00
6.00
m
4
SSA（清水）
17.00
18.00
gO2/m2空气·M深
5
SSA（污水）
11.9
12.67
gO2/m2空气·M深
6
好氧量（污水）
69.7
69.7
KgO2/h
7
所需空气量
1010.0
1010.0
M3空气/h
8
曝气器数量
450
60
只
9
曝气器尺寸
310
65×1000
mm
10
通过每m2膜的空气量
56.11
52.70
11
每只曝气器膜面积
0.04
0.15
m2
12
每只曝气器的空气量
2.24
15.81
M3空气/只
13
1m2膜相当于
24
6
只
14
孔径
1.00
1.00
mm
15
空面积/膜面积
0.12
0.36
％
16
空气流量
37.5
37.5
NM3/m2·h
17
气孔流过开孔的速度
8.68
2.89
M/s
18
气泡直径
1.50
1.20
mm
19
比表面积a=A/V
4.00
5.00
20
氧传递效率
1.00
1.25
21
比能耗
4.60
4.70
w·h/NM3·mte
22
鼓风机压力
710
730
mbar
23
污水充氧动力效率
2.20
2.70
KgO2/KWh
24
结论
管式氧传递效率比盘式高2％；管式污水充氧动力效率比盘式节能22.7％
盘式曝气器和管式曝气器性能比较表
5.2、污泥处理系统
1）污泥浓缩池
设计采用重力浓缩池一座，工艺系统中产生的剩余污泥将进入污泥浓缩池，经重力浓缩后，由污泥泵将浓缩污泥送至脱水机房，浓缩上清液排至厂区污水管，回到集水池中。
厌氧系统产生的颗粒污泥还可以作为种泥外卖。
主要设计参数：
剩余污泥干固量：
2000kgDS/d
停留时间：
HRT=12h
总容积：
V=200m3
平面尺寸：
L×B×H=7m×7m×4m
2）浓缩池污泥泵
泵房内安装2台污泥泵，将浓缩后的污泥送入带式压滤机中。
主要设备参数：
污泥泵：
2台（一用一备）
单泵能力：
Q=8～12m3/hH=10m
3）污泥脱水机房
脱水机房内共设置1台带式压虑机。
机房内设絮凝剂制备装置一套，采用干粉聚丙烯酰胺高分子絮凝剂配置药液。
经一台加药泵加压，稀释后加入脱水机前的静态混合灌与污泥充分混合后进入带式污泥压滤机。
主要设计参数及设备参数：
带式压滤机一台：
带宽：
2米功率4KW
5.3、木薯渣处理系统
生产过程中产生的木薯渣进行脱水后用作饲料,木薯渣脱水采用带式压滤机。
产生的废水同黄浆水混合进入厌氧系统处理。
带式压滤机一台：
带宽：
2.5米功率5.5KW
5.4、沼气利用
厌氧微生物对有机污染物进行生物降解的同时产生大量的沼气，沼气可以作燃料，代替重油、煤，也可用来发电。
本工程是用沼气来代替煤作为锅炉燃烧的燃料。
沼气利用应注意安全防范措施，沼气出口处及锅炉前均应设置水封器，防止气压不够造成的回火现象。
沼气用于锅炉燃烧时应严格执行操作规程，防止事故发生。
由上可知，本工艺在进行污水处理的同时还产生较大的经济效益。
主要设计参数及设备参数：
沼气产量：
9000m3/d
水封器：
一台
第六章 预期处理效果
工艺段
项目
CODCr（mg/l）
BOD5（mg/l）
SS（mg/l）
NH3-N（mg/l）
PO4-3（以P计）（mg/l）
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