50吨每天豆制品废水处理初步设计方案.docx
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50吨每天豆制品废水处理初步设计方案
湖北金豆香食品有限公司
豆制品废水处理
设计方案
湖北中瑞环境技术有限公司
二〇一三年十二月二十日
前言
湖北金豆香食品有限公司以豆类为原料，生产各种豆腐、百页、豆腐干等各种豆制品。
豆制品生产过程中，会排放一定量的高浓度有机废水，需要建设一套废水处理系统，用于处理生产排放的废水。
在豆制品生产过程中会产生大量的高浓度有机废水，该废水在环境中发酵，会发出剌鼻的恶臭。
公司日产废水50m3。
根据以往豆制品废水处理的经验，本方案采用沉淀+厌氧+MBR处理工艺对该废水进行治理，其中，厌氧采用UASB工艺、MBR采用一体化工艺。
具有处理效率高，投资少，运行费用低，占地面积小等优点，出水可达到当地环保部门规定的排放标准。
在方案编制过程中，对于一些细节问题的认识可能不充分，方案中难免存在不足，在今后的工作中进行补足。
第一章总论
项目概况
（1）项目名称：
50m3/d豆制品废水处理工程
（2）建设单位：
湖北金豆香食品有限公司
（3）工程概况
工程规模：
水量
m3/d
COD
mg/L
NH3-N
mg/L
TP
mg/L
PH
50
~5000
~130
~35
3-4
注：
根据我公司该废水经验暂定，具体根据实际情况确定。
处理工艺：
采用沉淀+厌氧+MBR的主体工艺；
污水出水执行国家污水综合排放标准（GB8978-96）中的三级排放标准；
编制内容、原则、依据
1、编制内容
本设计方案的编制内容为50m3/d废水处理工程的工艺设计、工程投资等。
2、编制原则
（1）贯彻国家关于环境保护的基本国策，执行国家规定的相关法规、规范及标准；
（2）根据公司建设现状及发展，污水处理规模和工艺既满足当前废水整治的要求，又在国内具有一定的先进性；
（3）根据进厂污水的特点和现状，选择行之有效的适应性强、操作灵活、效果稳定、管理简便、节约能耗的工艺处理流程，尽量提高厌氧的去除率，提高沼气产率，减少MBR的投资和运行费用；
（4）平面布置要求分区明确，近远结合，便于管理；高程布置上根据场地条件合理选择高程，既保证处理后污水方便而安全排放，又能降低污水提升能耗，并减少土方量，降低建设费用。
（5）管理控制采用集中监测管理、分散控制的集散方式，建立完善的检测系统，对整个污水处理过程进行监测和控制。
（6）工艺选择严格满足生产的季节性，能够较好的适应季节性废水处理的要求，系统二次启动迅速。
3、编制依据
（1）治理厂方所提供的基础资料；
（2）《环境工程手册》（水污染防治卷）；
（3）《三废处理工程技术手册》（废水卷）
（4）《给水排水设计手册》；
（5）本单位已有的相关废水治理项目经验。
4、相关规范、标准
中华人民共和国《水污染防治法》
《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
《建筑结构荷载设计规范》（GB50009-2001）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《机械设备安装工程施工及验收规范》（GBJ231-75）
《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GBJ236-82）
《钢制焊制常压容器》（JB4735-1997）
《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）
《城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）
废水概况
5、污水排放现状
5.1生产排水情况
废水主要来源于豆制品生产中产生的黄浆水、清洗水等中高浓度的有机废水。
水量
m3/d
COD
mg/L
NH3-N
mg/L
TP
mg/L
PH
50
~5000
~130
~35
3-4
项目建设必要性
湖北金豆香食品有限公司以黄豆为原料来生产豆干、豆腐等产品。
豆制品生产具有较好经济效益，但其生产过程中会产生大量的弱酸性高浓度有机废水，公司排放的豆制品生产废水会造成水体富营养化、缺氧、鱼虾绝迹、水质恶化、发臭，严重污染地表地下水。
高浓度有机废水不治理会对环境造成严重危害，影响当地居民的生活质量和影响附近环境质量。
为了公司可持续性的发展，公司领导要求对此污水进行彻底治理，使其达到相关标准后外排，建设一套新的废水治理工艺是控制污染的有效手段，也是公司总体规划的实施，并树立良好的企业形象，创造良好的投资环境和生产环境。
同时，厂区废水处理厂的建设，也符合国家的发展规划和产业政策、以及地区社会、经济、环境协调发展规划。
保护环境是我国的基本国策，保护水环境和生态环境，是实现社会、经济可持续发展的重要保证，并能改善居民的生活环境，提高生活质量，促进经济持续发展。
因此建设50吨/天生产废水治理工程是十分必要的。
第二章工程总体设计
设计范围
设计（50m3/d）。
本设计范围为从废水汇合处开始，到废水处理后达标排放为止的废水处理站范围内的土建工程、工艺设备及工艺管路、动力配电及照明、测量控制仪表、给排水及污泥脱水工程的设计。
主要包括：
（1）从废水汇合开始，至达标水排放为止的废水处理工程范围内所需的土建、工艺、动力配电及仪表的设计、站区给水排水设计。
工程范围内与外界相连的管道计算到站界外1m。
（2）工程配套用房的设计。
包括操作控制、配电、分析、办公用房和泵房、空压机房的设计。
（3）废水处理工程范围内的给水排水管路的设计。
废水处理工程所需的动力及照明用电、自来水等由厂方接至废水处理工程的指定位置。
生产所排废水由厂方负责送至废水汇合处，达标处理后由厂方接入总排水管网。
工程规模
废水主要来源于黄豆生产的黄浆水、清洗水等中高浓度的有机废水，水量为50m3/d。
1、进厂废水水质
废水水质、水量一览表
水量
m3/d
COD
mg/L
NH3-N
mg/L
TP
mg/L
PH
50
~5000
~130
~35
3-4
2、出厂废水水质
出水采用国家污水综合排放标准（GB8978-96）三级标准，排水指标为：
CODCr≤500mg/L
SS≤400mg/L
PH=6~9
第三章工艺方案比选
工艺方案的选择原则
废水处理厂工艺方案的确定遵循以下原则：
（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到规定的排放要求。
（2）运行管理方便，运转灵活，并可根据进水水质的变化调整运行方式和工艺参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。
（3）有大型高浓度有机废水处理工程成功的工程实例及经验。
（4）选定工艺的技术及设备应因地制宜，便于养护、维修，运行可靠，有一定的先进性。
（5）便于实现工艺的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。
（6）合理衡量工艺方案的技术经济性，严格控制建设投资和运行费用。
（7）重视环境，臭气防护，噪声控制，环境协调，清洁生产。
污水处理工艺方案的比选
1、污水处理基本流程
根据豆制品生产废水的特性，采用沉淀+厌氧+MBR的主体工艺。
来水经格栅池进入调节池，调节池出水用泵提升入厌氧系统（UASB），厌氧出水进入MBR处理单元，出水达标排放。
2、二级处理方案比选
2.1污水水质分析
根据拟建废水处理厂的进、出水水质分析，去除的主要污染物质为BOD5、COD、NH3-N、TP。
目前高浓度有机废水最常采用的处理方法是生物处理方法，厌氧+MBR工艺具有运行费用低、管理方便等优点，在运行正常的情况下，均能满足处理的要求。
能否很好的采用生物处理工艺主要取决于生物处理过程中自身的营养是否能平衡，相关的指标能否达到要求，主要从以下几个检测指标分析：
（1）BOD5/TN
BOD5/TN是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标，生物脱氮是缺氧阶段反硝化菌利用MBR阶段产生的、由混合液回流带入的硝酸盐作为最终电子受体，氧化原水中有机物（BOD5），同时自身被还原为氮气从水中逸出，达到脱氮的生物处理过程。
由于生物脱氮系统主要利用原水中的基质作为反硝化的氢供体，BOD5/TN比值越大，反硝化速度越快，理论上BOD5/TN>2.86时反硝化过程才能正常进行，实际运行资料表明BOD5/TN>3才能使反硝化过程正常进行，BOD5/TN=4～5时，氮的去除率>60%，磷的去除率在75%左右。
本项目中原水BOD5/TN≥5，可采用生物脱氮工艺。
（2）BOD5/COD
BOD5/COD指标是鉴定污水可生化的最简便易行和最常用的方法之一，一般认为BOD5/COD>0.45的原水生化性能较好，BOD5/COD<0.3较难生化，BOD5/COD<0.25不易生化，本项目原水BOD5/COD>0.45，可采用生物处理方法。
2.2污染物的去除方法
二级处理去除的主要污染物包括：
有机污染物COD、BOD，无机营养盐N、P。
（1）BOD5的去除
污水中的BOD5的去除主要是靠微生物吸附、代谢作用及对出水进行泥水分离来完成的。
在活性污泥与污水接触初期，会出现很高的BOD5去除率，这是由于污水中有机颗粒和胶体被吸附在微生物表面，从而被去除所致。
但是这种吸附作用仅对污水中悬浮物和胶体起作用，对溶解性有机物不起作用。
对于溶解性有机物需要靠微生物的代谢来完成，活性污泥中的微生物在有氧的条件下，将污水中一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。
在这种合成代谢与分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等）直接进入细胞内部被利用，而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被胞外水解酶水解后进入细胞内被利用，由此可见，微生物的MBR代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物均为无害的稳定物质，因此可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。
（2）COD的去除
污水中的COD去除的原理与BOD基本相同，即COD的去除率取决于原污水的可生化性，它与废水的组成有关。
废水的BOD5/COD比值大于0.5，其污水的可生化性好，出水中COD值可控制在较低的水平；对于高浓度有机废水，所选择的处理工艺是先采用厌氧工艺降解部分有机物，然后通过后续的MBR工艺进一步去除有机物。
2.3废水处理工艺的选择
选择适宜的污水处理工艺应当根据处理规模、进水、出水水质，用地条件、环境等条件作慎重考虑。
各种工艺都有其适用条件，因此必须在生产实践上总结优化，提出适合具体项目的工艺。
根据国内外豆制品废水处理的经验与成功的实际应用工程，提出以下厌氧+MBR工艺选择：
2.3.1厌氧生物工艺的选择
深度厌氧工艺先后经历了厌氧滤池、升流式厌氧污泥层（UASB）反应器、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘、厌氧折流板反应器、厌氧膨胀颗粒污泥床（EGSB）和厌氧内循环（IC）反应器。
深度厌氧需要废水可生化性好、温度适宜、废水营养物质齐全等。
（1）、消化罐工艺
采用消化罐（第一代厌氧技术）工艺处理废水，在厌氧段的停留时间通常为3~4天，该技术具有以下优点：
消化罐的各项技术成熟，企业的投资风险性小；
降低了预处理的要求；
废水中的主要污染物（COD）去除率可做到70~85%以上；
消化罐也有以下缺点：
因消化罐停留时间长（3~4天），导致工程占地面积大、投资高；
消化液中残余污染物仍很高，增加了后续MBR处理的投资和处理难度；
沼气产率低，造成可回收能源的浪费；
排出的消化液SS含量高，很难继续分离出来再到后段处理；
消化罐内沉积泥砂多，若定期清理可能会耽误企业正常生产；
系统不稳定，若控制不当就会发生酸化等现象降低去除效果；
采用机械搅拌或回流，动力投资、运行费用、维修费用都高。
（2）、UASB、EGSB等第二代厌氧反应器
UASB、EGSB等第二代厌氧反应器曾被认为高效的厌氧反应器，具有如下的优点：
COD去除率高；
出水的SS不高，易分离；
沼气的产率高。
占地比第一代厌氧反应器少。
但UASB、EGSB等也具有如下缺点：
容积负荷比较低，很少有超过3~5kgCOD/（m3·d）的成功的工程实例，而且容易发生酸败；
进水系统易堵塞，清理极为麻烦；
反应器内常有结晶和泥沙沉积等情况发生，减少了反应器的池容，直至无法运行；
进水系统容易堵塞是由于进水中含有杂质，结合本项目污水特点，认为该股水不易堵塞进水系统，因此根据以上对比分析，厌氧系统采用UASB技术。
2.3.2MBR工艺选择
在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor）,是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。
膜的种类繁多,按分离机理进行分类,有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类,有天然膜（生物膜）和合成膜（有机膜和无机膜） 按膜的结构型式分类,有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。
与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR具有以下主要特点：
一、出水水质优质稳定
由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。
同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。
二、剩余污泥产量少
该工艺可以在高容积负荷、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。
三、占地面积小，不受设置场合限制
生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。
四、可去除氨氮及难降解有机物
由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。
同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。
五、操作管理方便，易于实现自动控制
该工艺实现了水力停留时间（HRT）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。
六、易于从传统工艺进行改造
该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。
膜-生物反应器也存在一些不足。
主要表现在以下几个方面：
o膜造价高，使膜-生物反应器的基建投资高于传统污水处理工艺；
o膜污染容易出现，给操作管理带来不便；
o能耗高：
首先MBR泥水分离过程必须保持一定的膜驱动压力，其次是MBR池中MLSS浓度非常高，要保持足够的传氧速率，必须加大曝气强度，还有为了加大膜通量、减轻膜污染，必须增大流速，冲刷膜表面，造成MBR的能耗要比传统的生物处理工艺高。
二、污水处理工艺流程
通过上面对本污水处理工程的厌氧、MBR的比选，现确定本工程的污水处理方案为下面流程图所示：
采用厌氧+MBR的主体工艺。
来水经格栅池进入调节池，调节池出水用泵提升入厌氧系统，厌氧系统出水进入MBR出水达标排放。
第四章污水处理站工程设计
工程内容概述
根据上述论证，确定本工程污水处理站流程为：
采用厌氧+MBR工艺方案，其主要工程内容为：
污水预处理系统；
污水二级处理；
供电系统、仪表、电气及控制系统；
供水系统；
厂外配套工程（包括输电、通信，不包括在本设计方案范围内）。
一、污水处理部分设计
1、机械格栅池
主要功能：
用于拦截废水中的杂物，防止提升泵、管道、阀门的堵塞，损坏设备。
设置一道人工格栅，定期清渣。
2、调节池
主要功能：
收集生产车间排放废水，用于调节废水的水质水量，减缓对后续处理构筑物的的冲击负荷。
设计停留时间10小时，有效体积20m3，钢砼结构，全地下式。
进水泵：
Q=2.3m3/h，H=9m，共2台，一用一备。
3、厌氧反应器
设计尺寸：
总容积：
80m3，停留时间40小时左右，碳钢材质（钢砼结构），内外三涂环氧树脂防腐，外部岩棉保温。
4、MBR
设计尺寸：
总容积40m3，停留时间20小时左右，碳钢结构（钢砼结构）内外防腐，外部岩棉保温。
二、结构设计
1、设计条件
根据湖北金豆香食品有限公司废水处理厂岩土工程初勘报告再定，本方案暂不考虑。
2、执行的主要设计规范
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
《砌体结构设计规范》（GB50001-2001）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《室外给水排水和煤气热力工程抗震设计规范》（GB50032-2003）
《构筑物抗震设计规范》（GB50191-93）
3、地基处理
根据岩土工程初勘报告待定。
4、抗震设计
按《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）的有关规定采取相应的构造加强措施。
5、主要材料
（1）钢筋φ＜12时，采用HPB235级钢，φ≥12时，采用HB335级钢。
（2）混凝土。
水池类构筑物混凝土采用C25，抗渗等级S6，基础垫层及池内填充混凝土采用C10，其余构件均为C25混凝土。
（3）砌体。
砖用MU10烧结多孔砖，±0.000以下用M10水泥砂浆砌筑，±0.000以上用M5混合砂浆砌筑。
三、设备一览表
设备一览表
名称
规格型号
单位
数量
备注
废水调节池
20方
座
1
防水防腐;钢砼，业主自理
厌氧反应器
80方
座
1
防水防腐；钢砼，业主自理
MBR池
40方
座
1
防水防腐；钢砼，业主自理
排放池
6方
座
1
防水防腐；钢砼，业主自理
提升泵
Q=2.3M3/H
H=9.0MP=0.25kw
台
2
污水专用
循环泵
Q=17.0M3/H
H=17.0MP=0.75kw
台
2
防水电控柜
不锈钢
台
1
304材质
管材配件
批
1
MBR泵
Q=2.3M3/H
H=9.0MP=0.25kw
台
2
污水专用
MBR膜装置
产水量50方/天
套
1
过滤器
Ø450×650
台
1
304含滤芯
厌氧填料
方
80
鼓风机
台
2
第五章劳动安全、卫生及消防
一、劳动安全
（1）在污水处理厂运行前，必须对操作人员、管理人员进行安全教育，并要制定安全操作规程和管理制度，运行后要严格执行，并经常检查。
（2）全厂工人配备必要的劳动保护用品，如安全帽、安全鞋、救生衣、安全带、工作服、气体检漏器等，并设安检员。
（3）对于一些密封结构、通风条件差的场所，采取机械通风。
（4）池体走道边缘均设置扶栏，并有照明设施，以确保行人安全。
（5）所有电器设备的安装保护，需满足电器设备有关安全规定，做好高压设备的接地保护工作。
（6）机械设备的危险部分，如传动带，齿轮、砂轮等必须安装防护装置。
（7）必须加强安全工作的管理，设置岗位责任制，厂区所有的危险地段在醒目处设置警告示牌，高于1.2m以上的平台设护栏，对有可能聚集有毒、有害气体的地方，均应有通风设备，设置安全劳动保护机构，负责安全的安全生产和劳动保护。
二、卫生
（1）根据《工业企业设计卫生标准》等有关规定进行设计，创造良好的劳动环境，保护职工身体健康。
（2）建筑物的设计均考虑给排水、采暖通风、采光照明等卫生要求，工作人员长期工作的场所设空调设施。
（3）根据各工段的实际需要和使用方便，设置生产卫生用室（厕所、盥洗室、存衣室等），环境恶劣的工段及露天作业处，除加强通风设遮挡外，还应设休息室。
厂内设集中浴室。
（4）凡直接接触污水、污泥及生活垃圾等的工作人员，要定期检查身体，并定期注射有关疫苗（如甲肝、乙肝等）。
三、消防
1、建筑防火设计依据及原则
本工程防火设计按《建筑设计防火规范》GB50016－2006、《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005以及《电器设计规范》等国家及地方的有关规范、规定执行。
本工程防火设计原则是从总平面布局、建筑平面布局、细部构造、设备等各方面统筹考虑，全面满足防火规范及安全生产的要求。
2、总体布置防火
厂区围墙内无较高建筑物，厂外是绿化带或道路，有利于安全防火要求。
厂内道路采用环状布置，主干道宽6m，次干道宽4m。
所有厂内建（构）筑物与围墙间距均大于5m，厂内建（构）筑物间距均满足《建筑防火设计规范》GB50016－2006的有关规定。
在总平面设计中，充分考虑了消防通道的顺畅、便捷，并按规范要求布置室外消火栓。
第六章组织结构与人力资源配置
一、劳动定员
参照污水处理项目建设标准的要求，并结合污水处理厂运转的实际需要，人员编制为1人。
二、人员培训
污水处理厂必须对员工进行培训，所有人员必须经考合格后才能正式上岗操作。
（1）培训类型
分四种情况：
1）专业技术人员提前上岗，参与施工、安装、调试、验收的全过程，为污水处理厂的正常运转奠定基础；
2）工程项目竣工后投入使用前的全员培训；
3）新员工进厂后的岗前培训；
4）经常性的以提高人员素质为目的的业务学习。
（2）培训内容
分四种情况：
1）污水处理厂的污水处理工艺流程和技术方案
2）设备类型、技术参数及操作技术；
3）生产操作规程及安全生产制度；
4）污水厂实行现代化管理。
第七章运行费用分析
一、直接运行费用分析
直接运行费用包括电耗、人员工资、药剂费用。
（1）电耗E1：
装机功率约8.5KW，实际运行功率约：
4.25kw
吨水电耗E1：
按电价为0.6元/度计算
E1=（4.25*20*0.6）/（50）=1.02元/吨水
（2）人工费E2：
设操作管理人员共1人，每人月工资1500元。
E2=（1×1500）/（50×30）=1.0元/吨水
（3）药剂费用E3：
估算为0.1元/吨水
总运行费用为E=E1+E2+E3=1.02+1.0+0.1=2.12元/吨水
第八章投资成本
名称
规格型号
单位
数量
单价（元）
合计（元）
备注
废水调节池
20方
座
1
防水防腐;钢砼，业主自理
厌氧反应器
80方
座
1
防水防腐；钢砼，业主自理
MBR池
40方
座
1
防水防腐；钢砼，业主自理
排放池
6方
座
1
防水防腐；钢砼，业主自理
提升泵
Q=2.3M3/H
H=9.0M
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