太湖流域某玉米制糖废水处理工艺设计

'太湖流域某玉米制糖废水处理工艺设计摘要玉米制糖废水含有大量有机物，可生化性良好，通常采用生化法处理玉米制糖废水。本设计以太湖流域某玉米制糖厂为例，水量1500m3/d，原废水CODcr浓度为2000~5000mg/L，BOD5浓度1000~3600mg/L，SS浓度400~600mg/L，NH4+-N为40~60mg/L，PO4--P,为2~6mg/L，色度160~200倍。本设计采用UASB-A2/O法对制糖废水进行处理，UASB的容积负荷为5kg·m-3·d-1,水力负荷≤1m3·m-2·h-1,气体上升流速2m·h-1，A2/O混合液回流比200%，缺氧池(DO)≤0.5mg·L-1，好氧池COD负荷0.5kg·m-3·d-1，溶解氧在2~4mg·L-1。在处理效果达标的同时还能生产沼气，节约成本。关键词：玉米制糖废水UASBA2/O ProcessDesign ofTaihuRiverBasin ina Corn Processing WastewaterTreatmentAbstractCornsugarwastewatercontainslargeamountsoforganicmatter,goodbiodegradability,usuallywithcornsugarwastewaterbiochemicaltreatment.ThedesignofacornsugarfactoryintheTaihuRiverBasinasanexample,contentof1500m3/d,thewastewaterCODcrconcentrationof2000~5000mg/L,concentrationofBOD51000~3600mg/L400~600mg/LNH4+-N,SSconcentration,40~60mg/L,PO4--P,2~6mg/L,chroma160~200times.ThisdesignusestheUASB-A2/Omethodtodealwiththewastewater,theUASBvolumeloadingof5kg-M-3-D-1,thehydraulicloadislessthanorequalto1m3-m-2-H-1,2m-H-1gasflowrate,A2/O,refluxratio200%,anoxic(DO)lessthanorequalto0.5mg-L-1,CODinaerobictankload0.5kgM-3D-1,dissolvedoxygenin2~4mg-L-1.Butalsotheproductionofbiogasinthecomplianceofthetreatmenteffectatthesametime,savethecost.Keywords:cornsugarwastewaterUASBA2/O 第一部分设计说明书1概述1.1概况制糖工业通常是以甜菜或甘蔗为原料制糖，有时也以玉米为原料联合生产淀粉和糖类。制糖废水主要来自制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。废水中一般含有有机物和糖分，COD、BOD很高，如每天处理2000t玉米的糖厂，排出废水的BOD值相当于25万人口的城市污水污染度。废水色度深、含氮、磷、钾等元素较高，其中主要来自斜槽废水、榨糖废水、蒸馏废水、地面冲洗水等。废水量为每生产1吨糖产生废水0.2-21m3（每吨玉米排废水约2.5m3）。制糖工业废水的处理首先要清污分流；高浓废水先回收利用再处理；中浓度废水含BOD和COD低于5000-10000mg/L，经净化处理后排放；低浓度水应循环利用。1.2设计题目太湖流域某玉米制糖废水处理工艺设计1.3设计原始资料某企业以玉米为原料制糖，年产5万t液糖、6万t淀粉，消化玉米达15万t。废水包括洗涤废水、离子交换再生冲洗废水、脱色压滤水以及蒸煮、糖化、蒸馏工艺冷凝水等。为最大程度地保护受纳水体环境，现拟建废水处理厂，出水执行《制糖工业水污染物排放标准》(GB21909—2008)的一级标准。1.4设计依据《城市污水处理厂污染物排放标准》GB18918－2002《给水排水设计手册》(1－12册)《室外排水设计规范》(GB50014-2006)《制糖工业水污染物排放标准》(GB21909—2008)2原水的水质水量及排放要求2.1原水水质水量 处理水量：Q=150000/365*2.5*1.5=1541取1500m3流量时变化系数取1.5废水水质及排放标准项目COD/mg.L^-1BOD5/mg.L^-1SS/mg.L^-1NH3-N/mg.L^-1P进水2000-50001000-3600400-60040-602-6出水排放标准≤100≤20≤70≤15≤0.5设计值为COD=3500mg.L^-1BOD5=2300mg.L^-1SS=500mg.L^-1NH3-N=50mg.L^-1TP=4mg.L^-12.2处理程度计算2.2.1出水水质要求：达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准和以及行业标准《制糖工业水污染排放标准》（DB32/670-2004）。如下图所示：：100mg/L氨氮：10mg/L总磷：0.5mg/LpH：6-9：20mg/LSS：70mg/L2.2.2处理效率：:97.1%:99.1%氨氮:70%SS:86%总磷:87.53工艺选定 3.1水质来源废水主要来源于玉米输送洗涤水，玉米浸泡水，胚芽分离，黄浆废水等工艺过程水，除此之外，还有少量地面冲洗水。（1）低浓度废水包括制糖车间蒸发，煮糖冷凝器排出的冷凝水和设备冷却水，真空吸滤机水喷射泵用水，压榨动力汽轮机和动力车间汽轮发电机等设备排出的冷却水。这部分水量较大，约占整个糖厂废水总量的65%~75%，其水质成分COD50mg/L以下，SS在30mg左右。刺水可循环使用，减少废水排放。（2）中浓度废水包括澄清压榨工序的洗滤布水，锅炉水等。这类废水含糖、悬浮物和少量机油，COD和SS在几百到几千毫克。（3）高浓度废水这部分水COD和SS浓度较高，排放量约占总排放量5%左右。3.2水质分析废水中含大量淀粉，蛋白质，糖类，脂肪等有机物，COD及SS浓度很高，COD可采用厌氧与好氧结合工艺去除，SS可通过格栅及两次沉淀去除，结合脱氮除磷的A2/O工艺，可达到较好的处理效果，节省成本，节约能源。3.3制糖废水处理方法主要方法：物化法和生化法制糖废水处理的物理法---吸附法制糖废水的化学处理法（混凝法，氧化法，电解法）制糖废水的生物处理法（厌氧-好氧-生物炭接触氧化工艺，厌氧-好氧生物转盘）碱减量废水处理方法3.3.2生化法介绍厌氧处理法 厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法，分为酸性消化和碱性消化两个阶段。本设计采用UASB法，UASB由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。UASB工艺近年来在国内外发展很快，应用面很宽，在各个行业都有应用，生产性规模不等。实践证明，它是污水实现资源化的一种技术成熟可行的污水处理工艺，既解决了环境污染问题，又能取得较好的经济效益，具有广阔的应用前景。好氧处理法好氧处理法是利用好氧微生物（包括兼性微生物）在有氧气存在的条件下进行生物代谢以降解有机物，使其稳定、无害化的处理方法。微生物利用水中存在的有机污染物为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以低能位的无机物稳定下来，达到无害化的要求，以便返回自然环境或进一步处理。污水处理工程中，好氧生物处理法有活性污泥法和生物膜法两大类。 1A2/O工艺A2/O工艺由厌氧池，缺氧池，好氧池串联而成。系A1/O与A2/O流程的结合。是20世纪70年代由美国专家在厌氧-好氧除磷工艺的基础上开发出来的。该工艺同时具有脱氮除磷的功能。A/A/O工艺可以同时完成有机物的去除、反硝化脱氮、过量摄取去除磷等功能，脱氮的前提是NH3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能。缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。工艺特点：1同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。2在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。3在厌氧-缺氧-好氧交替运行条件下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，污泥沉降性能好。4污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。5该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受到回流污泥中夹带的溶解氧和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。2SBR法SBR工艺处理污水的机理和连续流入式活性污泥法相同，其核心处理设备是一个续批式间歇反应器。SBR工艺省掉了很多很多处理构筑物，整个运行周期由进水、反应、沉淀、出水和闲置5个基本工序组成，个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行。在处理过程中，周而复始的循环这种操作周期，已实现污水处理目的。工艺性能特点 1工艺流程简单，运转灵活，基建费用低。2处理效果良好，出水可靠。3较好的脱氮除磷效果。4污泥沉降性能良好。5对水质水量变化适应力强。6反应器容积利用率低，水头损失大，对管理人员素质要求高。7适合小型污水处理厂。3生物接触氧化池生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气，通过生物氧化作用，将废水中的有机物氧化分解，达到净化目的。工艺性能特点：1、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。3.3.3厌氧与好氧结合处理法高浓度制糖废水经过厌氧处理后COD处理率能达到80以上，但还达不到出水标准，因此需要采用好氧脱氮除磷工艺进一步去除。比较常用的有UASB+A2/O工艺和UASB+生物接触氧化法。4工艺方案的比较与确定 选择比较工艺本设计采用UASB+A2/O工艺和UASB+生物接触氧化法进行比较。1UASB+A2/O流程说明该工艺采用物化处理，厌氧生化处理和好氧生化处理相结合的方式，先通过格栅和初沉池去除一部分的COD和SS，在经过UASB去除大部分的有机物，之后利用A2/O工艺进行脱氮除磷，并去除剩余的大部分有机物。二沉池混合液回流到A池，减少水力停留时间，并提高处理率。经过A2/O处理之后需要经过二沉池进行污泥沉淀。二沉池的出水可以达到出水标准。2UASB+生物接触氧化法该工艺前半段工艺和方案一相同，后半段好氧工艺采用了生物接触氧化法，对水质水量适应能力强，生物接触氧化工艺无污泥回流，水力停留时间短，故去除率不及A2/O。在二沉池后接组合气浮池，进一步去除COD，还能脱氮除磷。 工艺比较表4-1对象A2/O生物接触氧化池COD处理效果好较好BOD处理效果好较好SS处理效果好较好N,P处理效果好一般管理难度低一般处理成本低一般施工难度低低占地面积大较大技术成熟度好好方案一与方案二的不同之处在于两者的好氧处理工艺不同。方案一选择的是A2/O工艺，方案二选择的是生物接触氧化工艺。就处理效果来说，方案一的处理效果要好于方案二，就经济成本来说，方案一的成本要小于方案二。就运行管理来说，方案二的安装和运行比活性污泥法较为复杂。方案一的优势是成本低，安装运行简单，处理效果好。方案二的优势是耐冲击负荷高，较节能，污泥产量低。综合以上结论，本设计最终选择方案一。4.4工艺处理内容工艺流程图制糖废水工艺由物化处理、厌氧生物处理和好氧生物处理3 部分组成。制糖废水流过格栅，先去除大部分悬浮物，进入集水池，再经过调节沉淀池调节水质。厌氧生物处理采用UASB技术，废水用泵压入UASB进行厌氧生物处理，大部分有机物在UASB反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐、气水分离器处理后进入沼气储柜进行利用。UASB出水进入厌氧-缺氧-好氧池处理，以进一步降解水中的有机物，同时去除废水中的氨氮、磷等污染物。二沉池混合回流液回流到厌氧池，以减少水力停留时间，提高处理效率。初沉池、UASB、A2/O池、二沉池等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵提升至污泥浓缩池，污泥经浓缩后进入污泥脱水间，用带式压滤机进行压滤，产生的干泥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液进入调节池进行再处理。工艺效率估算5工艺参数选择 第二部分设计计算书1主要构筑物设计1.1细格栅作用：去除污水中较大颗粒物，保证后续设备正常运行。1.1.1细格栅设计参数①设计流量Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.017m3/s；②栅前水深h=0.3m；③过栅流速v=0.6m/s；④格栅倾角α=60°；⑤格栅条间隙b=0.01m；⑥矩形栅条断面s=10mm=0.01m；⑦进水渠道宽B1=0.15m；⑧渐宽部分展开角α1=20°；⑨栅前管道超高h2=0.3m。1.1.2设计计算①格栅条间隙数：（取10）式中：Q－最大设计流量，m3/s；α－格栅倾角；h－栅前水深； b－格栅条间隙，m；v－过栅流速，m/s。②格栅槽宽度：（取0.20m）式中：s－栅条宽度，m；b－格栅条间隙，m；n－格栅条间隙数，m；③进水渠渐宽部分长度式中：B－格栅槽宽度，m；B1－进水渠道宽，m；α1－渐宽部分展开角。④管道与出水渠道连接处的渐窄部分长度⑤过栅水头损失（h1）式中：k－栅条矩形截面，k=3。⑥栅前槽总高度 ⑦栅后槽总高度（取0.70m）⑧栅槽总长度(取2米)⑨每日栅渣量式中：W1－栅渣量标准，取0.08m3/103m3。采用人工清渣。格栅草图如图1.1所示。图1.1格栅草图2.1调节池作用：对废水的水量和水质进行调节，保证后续处理构筑物或设备的正常运行。2.1.2调节池设计参数水力停留时间T=6h； 设计流量Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s预计处理效果：项目CODcrmg/LBOD5mg/LSSmg/L色度倍进水水质35002300500200去除率10205010出水水质315018402501803.调节池尺寸的计算1）池子尺寸池有效容积：V=QT=62.5*6=375m3取池总高H=5.0m，其中超高0.5m，有效水深h=4.5m则池面积：A=V/h=375/4.5=83.3m2池长取L=12m，池宽取B=7m池子总尺寸为：L×B×H=12m×7m×5.0m2）调节池的搅拌器使废水混合均匀，调节池下设两台LFJ-350反应搅拌机。一用一备。3.1初沉池作用对可沉降颗粒物进行预处理，去除部分COD，BOD以及50%左右的SS，使后续的UASB反应器达到更好处理效果。本设计采用竖流式沉淀池，池型为正方形，最大流量0.017m3/s,中心管流速v0=0.03m/s，污水在沉淀区的上升流速v=0.007m/s，沉淀时间t=2h，间隙流速v1=0.01m/s，缓冲层高h4=0.3m3.1.1中心管的面积和直径 f=qmax/v0=0.017/0.03=0.57m2取0.6m2采用两座沉淀池，每座沉淀池的中心管面积为：f1=f/2=0.6/2=0.3中心管直径为：d0=4f1/π=4*0.3/3.14=0.62m，取0.7m沉淀池有效沉淀高度，即中心管高度：h2=3600vt=3600*0.007*2=5.04m,取5.1m中心管喇叭口到反射板之间的缝隙高度：h3=qmax/v1πd1=0.017/20.01*3.14*0.95=0.28m式中d1=1.35d0=1.35*0.7=0.95反射板直径d2=1.3d1=1.3*0.95=1.24m沉淀池总面积及边长每座沉淀池沉淀区面积f2=qmax/v=0.017/20.0007=12.14m2每座池的总面积：A=f1+f2=12.14+0.3=12.44m2每座边长D=A=12.44=3.53m,取3.9m产生污泥量W=St11000=24*10006取a=60度，截头直径m4.0，污泥斗高度：h5=3.9-0.42tan60o=3.03m,取3m 7沉淀池的总高度：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+5.1+0.28+0.3+3=8.98m,取9m3.1UASB反应器3.1.1设计说明'