某淀粉厂污水处理工艺课程设计说明书.docx
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某淀粉厂污水处理工艺课程设计说明书
某淀粉厂污水处理工艺课程设计说明书
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本科生毕业设计说明书题目:
某淀粉厂废水处理工艺设计学生姓名:
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摘要
在我国主要的工业污水排放中,高浓度有机废水占据了很大比例。
而在排放高浓度有机废水中的行业中,淀粉工业产生的废水是其中的大户;淀粉工业废水具有有机物含量高,可生化性好的特点,其COD含量一般在在2000~20000mg/l之间。
本设计所处理的某淀粉厂废水水质为:
COD10000mg/l,BOD4800mg/l,SS2500mg/l;出水要求达到《淀粉工业水污染物排放标准》（GB25461-2010）,即COD100mg/l,BOD20mg/l,SS30mg/l;达到去除率COD99%,BOD99.58%,SS98.8%。
本文对该淀粉厂产生的高浓度有机废水的处理工艺进行了详细分析与对比。
在废水从工厂排出后,经格栅过滤,泵房提升后,进入调节沉淀池调节水质水量,再由厌氧工艺UASB处理,通过辐流式沉淀池和好氧工艺SBR,最后排出;如此经厌好氧两级处理,达到国家规定排放标准。
本设计厌氧段选取了UASB工艺,好样段小选取SBR工艺,这俩种工艺具有规模小,处理效率高,非常适合工厂废水的处理等优点,UASB工艺在除去废水中污染物的同时,厌氧菌分解有机物的同时产生沼气,可以解决工厂的一部分能源需求,环保经济性俱佳。
本设计选用工艺具有处理效率高、占地少、经济实用、技术成熟可靠的优点:
其运行自动化程度高,节省人力,处理能力稳定,适合于流量较小的工业废水处理。
其经济社会效益显著。
关键词:
淀粉工业;废水;UASB;SBR;COD;BOD
Abstract
Thisdesignisaboutthestarchindustrywastewatertreatment;inChina'smajorindustrialdischarges,thehighconcentrationorganicwastewateraccountedforalargeproportion.Inthedischargeofhighconcentrationorganicwastewaterindustry,starchindustrywastewatergeneratedisoneofthebig;starchindustrywastewaterwithhighorganiccontent,andgoodbiodegradability,theCODcontentisgenerallyat2000~20000mg/lbetweenThedesignprocessofastarchfactorywastewateritsmaincomponents:
COD1000mg/l,BOD4800mg/l,SS2500mg/l;effluentcanmeetthenationalstandardGB25461-2010,namelyCOD100mg/l,BOD20mg/l,SS30mg/l;removalofCOD99%,BOD99.58%,SS98.8%.
Thispaper,thestarchfactoryproducesahighconcentrationorganicwastewatertreatmentprocessisanalyzedindetailandcontrast.Inthewastewaterdischargedfromthefactory,aftergridfilter,pumpincreased,thesedimentationtankintotheregulatorregulatewaterqualityandquantity,andthenbytheanaerobicprocessUASBprocessedthroughradialflowsedimentationtanksandaerobicprocessSBR,finaldischarge;sobytiredofaerobictwotreatmentmeetthenationalemissionstandards.TheselecteddesignanaerobicUASBprocess,agoodkindofsmallsegmentsselectedSBRprocess,maybekindofprocesshasthesmall-scale,hightreatmentefficiency,idealforwastewatertreatmentplants,etc.,UASBprocessinremovingpollutantsinwastewateratthesametime,anaerobicdecompositionoforganicmatterwhileproducingbiogasplantcanberesolvedaspartofenergydemand,environmentaleconomicsandtaste.Thedesignusestechnologycapableofhandlinghighefficiency,smallfootprint,economicalandpractical,matureandreliabletechnologyadvantages:
itrunsahighdegreeofautomation,savingmanpower,processingpowerandstability,suitableforsmallerflowofindustrialwastewatertreatment.ItsremarkableeconomicandsocialbenefitsKeywords:
StarchIndustry;Wastewater;UASB;SBR;BOD;COD
摘要I
AbstractII
目录III
第一章绪论1
1.1设计背景1
1.2设计条件2
1.3淀粉厂废水处理可行性分析2
1.3.1设计水量的确定3
1.3.2污水水质及处理程度3
1.3.3污水处理工艺方案对比3
1.3.4污水处理工艺选择5
1.3.5项目污水处理工艺流程与达到目标6
第二章格栅的设计说明与计算8
2.1格栅的设计说明8
2.2设计计算8
第三章泵房设计说明与计算10
3.1设计说明10
3.2集水池计算10
3.3污水泵计算10
第四章调节池沉淀设计说明与计算13
4.1调节沉淀池设计说明13
4.2设计计算13
第五章UASB设计说明与计算15
5.1UASB设计说明15
5.2UASB反应器工艺构造设计计算16
5.2.1反应器容积计算16
5.2.2配水系统设计16
5.2.3三相分离器工艺构造设计17
5.2.4出水渠设计计算21
5.2.5UASB排水管设计计算23
5.2.6排泥管的设计计算23
5.2.7沼气管路系统设计计算24
5.2.8UASB的其他设计26
第六章辐流式二沉池的设计说明与计算27
6.1沉淀池设计说明27
6.2设计参数28
6.3.1沉淀池主要尺寸28
6.3.2进水系统计算29
第七章SBR反应池的设计说明与计算29
7.1SBR反应池设计说明29
7.1.1序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor）设计介绍29
7.1.2SBR设计参数30
7.2SBR反应器设计计算31
7.2.1SBR反应器尺寸计算31
7.2.2SBR运行水位32
7.3排水口高度和排水管管径32
7.3.1排水口高度32
7.3.2排水管管径32
7.4排泥量及排泥系统33
7.4.1SBR产泥量33
7.4.2排泥系统33
7.5需氧量及曝气系统设计计算33
7.5.1需氧量计算33
7.5.2供氧量计算34
7.5.3空气管计算35
第八章鼓风机房设计36
8.1供风量36
8.2供风风压37
8.3鼓风机的选择37
8.4鼓风机房布置37
第九章污泥处理系统的设计说明计算38
9.1污泥处理系统说明38
9.2污泥处理方式39
9.3集泥池容积计算39
9.4集泥池排泥泵39
第十章污泥浓缩池设计计算40
10.1设计说明40
10.2容积计算40
10.3工艺构造尺寸41
10.4排水和排泥41
第十一章污泥脱水系统设计42
11.1贮泥池设计42
11.2污泥脱水机房设计42
第十二章平面与高层设计说明与计算44
12.1构筑物和建筑物主要设计参数44
12.2污水处理站平面布置45
12.2.1布置原则45
12.2.2管线设计46
12.2.3平面布置特点46
12.3污水处理站高程布置47
12.3.1布置原则:
47
12.3.2污水高程水力计算说明47
12.3.3各部分水力损失计算48
12.3.4污水处理高程布置49
12.4污泥处理水头损失计算及高程布置51
12.4.1设计参数52
12.4.2污泥处理构筑物的高程计算与布置54
第十三章废水处理厂建设概预算及运行成本55
13.1废水厂建设预算55
13.2人员及运行费用56
13.2.1人员编制:
56
13.2.2运行费用57
参考文献57
附录A英文文献59
英文文献一59
英文文献二64
英文文献三73
附录B翻译82
英文文献一翻译82
附录C平面布置图89
附录D高程布置图90
附录E泵房平面图91
附录FUASB平面图92
附录GSBR平面图93
附录H辐流式沉淀池平面图94
附录I污泥浓缩池平面图95
致谢96
第一章绪论
1.1设计背景
随着经济的发展和人民生活水平的提高,人们对水资源的需求量越来越大。
其中,生物化工行业经过长期发展,已成为工业用水大户。
目前生物化工产品已涉及食品、医药、保健、饲料和有机酸等几个方面。
同时,随着生物化工的发展,其环境污染问题也日趋严重,生物化工废水已经成为我国环境污染的大问题。
在生物化工的各个行业中,淀粉、啤酒、酒精、味精、柠檬酸、抗生素的生产规模较大,环境污染严重,尤其引起人们重视。
以上这些行业用水量大,废水排放量也大,尤其以淀粉工业废水的排放量占首位。
我国淀粉行业有600多家企业。
在国内,每生产1m3淀粉就要产生10-20m3废水,有的甚至更多。
废水中主要含有淀粉、糖类、蛋白质、废酸和废碱等污染物,随生产工艺的不同,废水中的COD浓度在2000~20000mg/l之间。
这些淀粉废水若不经过处理直接排放,其水中所含有的有机物,进入水体后迅速消耗水中的溶解氧,造成水体缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存,同时废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气,恶化水质。
我国为水资源贫乏的国家,人均占有量不到世界平均水平的四分之一。
当前,一方面是生产生活对水的需求不断增大,另一方面则是污水直接排入自然水体,破坏本就缺乏的水资源。
致使很多地区供需始终存在极大矛盾。
我国为解决这些问题,充分保护现有水资源的可利用性,国家和地方政府相继出台了关于各种污水排放的标准规定,其中,对淀粉厂废水的排放标准以2013年初为起点,一律执行《淀粉工业水污染物排放标准》（GB25461-2010）中表二的规定,即将核心的COD值的直接排放标准限定在100mg/l及以下,BOD直排标准限定在20mg/l及以下。
以上标准的设定力求将工业淀粉水废水对自然水体的危害降到最低。
淀粉废水是指从玉米、小麦、薯类等含淀粉的原料中提取淀粉以及以淀粉为原料生产变性淀粉、淀粉糖和淀粉制品的工业在生产过程中产生的废水;淀粉废水有机物含量高,直接排入水中,其所含有的有机物,会对水体造成严重的破坏。
由于我国淀粉生产工艺相对落后,资源的利用率较低,淀粉生产过程中大量的植物蛋白未加利用而随生产废水排放,不仅影响了环境卫生,而且造成了巨大的浪费。
在淀粉废水处理过程中,如果能够同时回收植物蛋白,做到废水的资源化利用,将具有广阔的应用前景。
1.2设计条件
（1）本工艺设计水量:
污水流量:
4500m3/d
（2）原水成分及含量
表1.1废水各组分值
CODBODSSPHTPNH3?
N水温色度
10000mg/L4800mg/L2500mg/L4~63mg/L10mg/L20~30℃60倍
（3）水文地质资料:
①该淀粉厂位于北温带季风型半湿润气候区,年平均降雨量500毫米,四季分明,光照充足,年平均气温13.3℃;1月份为全年最冷月,平均气温为-3.2℃;7月份为最热月,平均气温为27.6℃;春季升温迅速,秋季降温幅度大,无霜期为360天;主导风向为北风。
②地下水位在地表下9米,无侵蚀性。
③冻结深度为地表下0.5米。
③按地震烈度8度设防。
④出水水质:
执行《淀粉工业水污染物排放标准》（GB25461-2010）
⑤污水去向:
排入就近的河流。
1.3淀粉厂废水处理可行性分析
淀粉厂一般以玉米为原料生产淀粉,原料玉米经高温浸泡,然后破碎,再进行胚芽分离、细磨和离心分离,可以得到玉米皮浆、黄浆水和淀粉乳。
黄浆水送至贮存沉淀池,未沉淀黄浆水作为废水排放,沉淀下来的黄浆水由泵打入板框压滤机中脱水,产生黄浆水（排放）和湿黄蛋粉（作精饲料）。
玉米皮浆送入卧式离心分离机,滤出物生产上烘干得到粗渣（去做粗饲料）,同时滤出液作为黄浆水排放。
这一系列淀粉及副产品生产过程中,在离心分离、沉淀、板框压滤等过程会产生大量高浓度的黄浆水,另在浸泡、破碎、细磨等过程亦生产出大量废水。
黄浆水的CODCr浓度高达8000~10000mg/L,直接外排会严重污染环境。
若采用厌氧发酵工艺处理,可生产出沼气,变废为宝。
因排出口废水的CODCr、BOD5、SS等指标大大超过国家的排放标准,为保护环境,该淀粉厂拟建废水处理站来处理包括黄浆水在内的生产废水。
1.3.1设计水量的确定
根据该厂的生产规模可确定污水水量为:
日处理淀粉废水4500吨,每小时187.5吨,每秒52升;
1.3.2污水水质及处理程度
表1.2该淀粉厂的污水水质
项目pH值水温CODCrBOD5SSTP氨氮
水质4.0~6.020~30℃10000mg/L4800mg/L2500mg/L3mg/L10mg/L
根据设计要求,废水处理站投入运行后,外排废水应达到国家标准执行《淀粉工业水污染物排放标准》（GB25461-2010）中的表二标准,即表1.3:
表1.3《淀粉工业水污染物排放标准》
项目pH值水温CODCrBOD5SSTP氨氮
水质6.0~9.020~30℃100mg/L20mg/L30mg/L1mg/L15mg/L
根据设计进、出水水质,确定本工艺处理程度,见下表
表1.4污水处理程度表
项目
水质BOD5SSCODCrTPpH
进水（mg/l）480025001000034~6
出水（mg/l）203010016~9
处理程度（%）99.5898.8099.0066.70/
1.3.3污水处理工艺方案对比
根据我国现行《室外排水设计规范》GBJl4?
87,污水处理厂的处理效率见下表。
表1.5污水处理厂的处理效率表
处理级别处理方法主要工艺处理效率%
SSBOD5
一级沉淀法沉淀40?
5020?
30
二级生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60?
9065?
90
活性污泥法初次沉淀、曝气、二次沉淀70?
9565?
95
从上表可见,二级活性污泥法的处理效率最高。
但活性污泥法有多种运行方式,现将各种运行方法做一比较,见下表。
表1.6活性污泥法工艺比较
方法优点缺点适用
传统活性污泥法BOD去除率高达90-95%
工作稳定
构造简单
维护方便占地大投资高
产泥多且稳定性差
抗冲击能力较差
运行费用较高出水要求高的大中型污水厂
吸附再生活性污泥法构造简单维护方便
具有抗冲击负荷能力
运行费用较低BOD去除率80-90%
剩余污泥量大且稳定性较差悬浮性有机物含量高的大中型污水厂
完全混合活性污泥法抗冲击负荷能力强
运行费用较低
占地不多投资省BOD去除率80-90%
构造较复杂
污泥易膨胀
设备维修工作量大污水浓度高的中小型污水厂
氧化沟法BOD去除率95%以上
有较高脱氮效果
系统简单管理方便
产泥少且稳定性好曝气池占地多投资高
运行费用较高悬浮性BOD低有脱氮要求的中小型污水厂
间歇式活性污泥法无须设置调节池
SVI值较低,污泥易于沉淀不产生污泥膨胀现象
可以进行脱氮和除磷运行操作比较烦琐
曝气装置容易堵塞高浓度可生化有机废水的污水厂
1.3.4污水处理工艺选择
在淀粉生产中,来自于玉米浸泡、剥离、离心分离、黄浆水沉淀与压滤,玉米皮浆的离心分离过程的生产废水,会有淀粉、糖类、有机酸等溶解性有机物质,含有蛋黄粉、玉米芯、玉米皮等不溶性细小颗粒有机物,另外还含有泥砂等无机物。
其中主要以有机物为主,并不含有害物质,具有较好的可生化性,属高浓度可生化有机废水。
由于进水水质和处理去除率均很高（表1-1）,应采用厌氧-好氧的处理路线,废水首先通过厌氧处理装置,大大降低进水有机负荷,获得可利用的能源?
?
沼气,并使出水达到好氧处理可接受的浓度,再进行好氧处理后达标排放。
（1）厌氧处理工艺选择
近年来,厌氧处理技术得到很快发展,在小型污水处理厂,常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。
厌氧接触法属于传统厌氧消化技术的发展,它采用完全混合式消化反应器,适合于处理含悬浮固体很高的废水,预处理要求低,但需要设置池内完全混合搅拌设备,池外还要设消化液沉淀池,其处理效率比传统厌氧消化技术有提高,但中温消化时容积负荷只有1.0~3.0kgCOD/m3?
d,其水力停留时间仍然较长要求的消化池容积大。
本工程的处理对象为较好生化处理的废水,为提高处理效率、节省工程投资和占地,因此不宜采用厌氧接触法。
上流式厌氧污泥床（UASB）属采用滞留型厌氧生物处理技术,在底部有污泥床,依据进水与污泥的高效接触提供高的去除率,依靠顶部的三相分离器,进行气、液、固分离,能使污泥维持在污泥床内而很少流失。
因而生物污泥停留时间长,处理效率高,适合于处理生化降解,CODCr和SS浓度均较高的废水（一般要求进水SS不大于1500mg/L）。
常温条件下,对于较易生物降解的有机废水,容积负荷可达4~8kgCODCr/（m3?
d）。
厌氧过滤器采用附着型厌氧生物处理技术,在反应器内充填一定填料,使生物污泥附着在填料上生长,不易随出水流失,且填料对于改善水流均匀性有益,并起到一定过滤截流作用。
但反应器内填料易发生堵塞现象,因此不适合处理有机物浓度过高的废水,且要求进水SS浓度应较低,一般要求SS200mg/L。
尽管厌氧过滤器抗冲击负荷能力大,处理效率亦高,但不适合本工程进水水质（SS浓度较高）。
综合以上分析,结合类似工程资料,本工程废水厌氧处理装置采用UASB。
（2）好氧处理工艺选择
有机废水经厌氧处理,出水的BOD5/CODCr会降低,出水可生化性较原污水差。
采用一般好氧生物处理方法（表1-2）,处理厌氧处理出水,其CODCr去除率约只有60%,而处理同等浓度的原有机废水,CODCr去除率可达80%。
尽管采用生物膜法处理效果可能会稍好,但难以适应BOD5大于250mg/L的污水浓度,近年来开发了一些处理此类废水（进水浓度较高,可生化性较差,不易生化降解）的工艺技术,如A-B法活性污泥工艺、氧化沟活性污泥法、SBR法等。
这些方法均能对不易生化降解有机废水或厌氧处理出水有较好的处理效果。
以上三种方法中,SBR法具有特别显著的特点:
首先由于采用间歇运行,运行周期每一阶段有适应基质特征的优势菌群存在;污泥不断内循环,排泥量少,生物固体平均停留时间长;沉淀和排水时水流处于静止状态,故处理效率高于一般的活性污泥法。
其次由于进水、曝气、沉淀、排水等工序在一个池内进行,省去了沉淀池和污泥回流设施,故而其工程投资和占地面积均小于一般活性污泥法。
综合以上分析,本工程好氧处理采用SBR法工艺。
1.3.5项目污水处理工艺流程与达到目标
该淀粉厂生产废水处理工艺流程如图1-1所示。
对该处理工艺流程作以下说明。
①废水通过格栅截留大颗粒有机物和漂浮物,由于截污量较小,采用人工清渣方式。
②污水提升泵房,设置集水井,污水泵放置于泵房,污水泵配套引水筒。
③调节沉淀池在调节水量的同时,去除一部分格栅无法截留的悬浮颗粒有机物,如玉米碎粒、玉米皮、泥砂等。
该池采用半地下式结构,便于沉淀物的排除。
同时,调节进水的PH值、色度到符合后续工艺处理要求。
④UASB为主要的生化处理装置,全钢结构,半地下式,考虑保温。
沼气部分,设计水封罐、气水分离器。
⑤沉淀池,要改变厌氧出水的溶解氧含量,沉淀去除UASB出水带来的悬浮污泥。
该池为半地下式,钢筋混凝土结构。
⑥SBR池为半地下式,钢筋混凝土结构,运行中采用自动控制。
处理出水直接排入自然水体。
⑦淀粉废水各级处理效果如下表:
表1.7淀粉废水各级处理效果表
项目进水浓度（mg/L）出水浓度（mg/L）去除率（%）
调节沉淀池CODCr10000750025.0
BOD54800432010.0
SS2500150040.0
UASBCODCr750075090.0
BOD5432051888.0
SS150075050.0
辐流式沉淀池CODCr75060020.0
BOD551846610.0
SS75030060.0
SBRCODCr6006090.0
BOD54661896.1
SS3003090.0
第二章格栅的设计说明与计算
2.1格栅的设计说明
格栅主要是拦截废水中的较大颗粒和漂浮物,以确保后续处理的顺利进行。
该厂污水处理站仅处理淀粉厂生产废水,较大漂浮物与较大颗粒少,格栅拦截的污染物不多,故选用人工清渣方式。
栅条选圆钢,栅条宽度S0.01m,栅条间隙e0.02m。
格栅安装倾角α60°,便于除渣操作。
2.2设计计算
设计污水量Q187.5m3/h0.052m3/s
污水沟断面尺寸
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