豆制品污水处理方案.pdf
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1、1 豆制品污水处理项目 设 计 方 案 2017年 3 月 1 目录 2 3 4 一、设计概况 1.1 项目概况 豆制品企业的废水主要来源于原料黄豆的浸豆、泡豆及压榨废水和 冲洗废水,该废水有机物含量高, 可生化性强,是污染环境的高浓度废 水。废水的污染物大都为可降解有机物,可生化性达到0.6 0.7 ,适 合微生物的生长,对于该类型的废水的处理关键是选择合适的处理工艺 和相关参数的合理设计是至关重要的。 豆制品废水主要来源于洗豆水、泡豆水、浆渣分离水、压滤水、各 生产工艺容器的洗涤水、地面冲洗水等。其中CODCr 高达 9000mg/L,根 据实际工程经验 , 豆制品废水处理易出现以下问题:
2、 豆制品生产属于 间歇生产方式, 排水时间较集中, 水量和水质很不均匀; SS 高达 10001500mg/L,厌氧条件下易在废水表面形成浮渣层; 高浓度废水 在厌氧处理过程中易酸化, 使厌氧单元的处理效果恶化; 好氧阶段 ,采 用活性污泥法处理 , 易产生污泥膨胀。 1.2 项目建设必要性 近几年来,随着科技的进步和工业的迅速发展,各种工厂相继兴建 起来,大量的污水未经处理排入河流湖泊,大大的污染了水质, 破坏了 环境,影响了人们的生活。 业主为了响应国家的号召, 适应当地环保工 作的需要和建设项目三同时规定,保护好我们的环境, 使出水水质达到 污水综合排放标准 (GB8978 1996)三
3、级排放标准, 该厂决定建立一 污水处理配套设施,将污水处理达标后再进行排放入当地管网。 5 二、处理水量、进水质和排放标准 1、最大日处理水量: 1000m 3/d 2、设计时处理水量: 50m 3/h 3、进水水质: pH值 4.68-8.26 悬浮物 SS1200mg/L CODCr9000mg/L BOD55000mg/L 氨氮 NH3-N180mg/L 4、出水水质标准达到污水综合排放标准三级标准 pH值 6-9 悬浮物 SS 400mg/L CODCr 500mg/L BOD5 300mg/L 氨氮 NH3-N45mg/L 三、设计依据 污水综合排放标准(GB8978 1996) 给
4、排水工程结构设计规范 (GBJ69 84) 地表水环境标准(GB3838 2002) 建筑给水排水设计规范(GB50015-2010) 工业建筑防腐蚀设计规范(GB50046-2008) 工业企业设计卫生标准(GBZ1-2010) 6 建筑结构荷载设计规范(GB50009-2012) 给水排水工程构筑物设计规范(GB50069-2002) 混凝土结构设计规范 (GB50010-2010) 建筑抗震设计规范 (GB50011-2010) 建筑地基基础设计规范(GB50007-2011) 水工混凝土结构设计规范(SL191-2008) 建筑设计防火规范 (GB50016-2014) 工业企业噪声控
5、制设计规范(GB/T50087-2013) 10KV及以下变电所设计规范 (GB50053-94) 供配电系统设计规范 (GB50052-2009) 低压配电装置及线路设计规范(GB50054-2011) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范(GB50062-2008) 建筑防雷设计规范 (GB50057-2010) 通用用电设备配电设计规范(GB50055-2011) 电力装置的电测量仪表装置设计规范 (GB/T50063-2008) 业主提供相关资料 四、设计原则 贯彻国家关于环境保护的基本国策, 执行国家的相关法规、 政策、 规范和标准。 统筹考虑废水近、远期的具体情况, 因地制宜,优选
6、工艺,合理 平面布置,减少工程量。 设计工艺流程必须适应废水水质水量的变化及排放规律的要求。 7 设计的废水处理工艺流程应技术先进、稳定可靠、处理效率高。 设计要考虑到投资省,占地面积小,自动化程度高,运行费用低、 操作劳动强度低的特点。 处理工艺流程要简洁高效,以便方便管理。 采用能耗低效率高的动力设备,保证运行成本的尽可能低, 做到 经济节能。 设置必要监控仪表, 采用先进的监控设备, 使污水污泥处理过程 能在受控条件下进行,选用的监控仪表能运行稳定,维修方便。 设计中应尽量减少处理站本身的对环境的负面影响,如气味、噪 音、固体废弃物等,防止产生二次污染。 五、设计范围 本方案的废水处理系
7、统工程范围为从废水处理系统格栅渠进水开 始至本系统处理后排至排放渠的土建构筑物、工艺设备的选型、 管道设 计(包括工艺和电力通讯管道等) 、电气自动控制设计。不包括车间至 废水站的来水管路系统和排水渠至工厂排口的出水管路系统,站外至站 内的供电、自来水供应。 六、工艺比选 6.1 污水处理工艺比选 6.1.1 预处理工艺 常见的预处理方法有格栅、气浮、沉淀等。 1. 沉淀池 8 沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废 水处理中广为使用。 它的型式很多, 按池内水流方向可分为平流式、竖 流式和辐流式三种。可实现污水处理中的固液分离 2. 气浮池 气浮法,是在水中形成高度分散的
8、微小气泡,粘附废水中疏水基的 固体或液体颗粒, 形成水 -气- 颗粒三相混合体系, 颗粒粘附气泡后, 形 成表观密度小于水的絮体而上浮到水面,形成浮渣层被刮除, 从而实现 固液或者液液分离的过程。 3. 格栅 去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物,截留较大的悬 浮物或漂浮物 , 如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等, 并保证后续处理设施能正常运行。 格栅是由一组 ( 或多组 )相平行的金属栅条与框架组成。 倾斜安装在 进水的渠道, 或进水泵站集水井的进口处, 以拦截污水中粗大的悬浮物 及杂质。 栅渣的含水率约为7080,容重约为750kg/m3。经过压榨, 可将含水率降至4
9、0以下,便于运输和处置。 本项目污水 SS高达 1500 多,污水氨氮浓度较高, 所以预处理采用 “格栅 +气浮”的工艺。 6.1.2 生化处理工艺选择 1. 厌氧工艺比选 (1)厌氧生物处理工艺的发展简史 9 实际上,厌氧生物过程广泛地存在于自然界中,但人类第一次有意 识地利用厌氧生物过程来处理废弃物,则是在1881 年由法国的 Louis Mouras 所发明的“自动净化器”开始的,随后人类开始较大规模地应 用厌氧消化过程来处理城市污水(如化粪池、 双层沉淀池等) 和剩余污 泥(如各种厌氧消化池等) 。这些厌氧反应器现在通称为“第一代厌氧 生物反应器”,它们的共同特点是:水力停留时间(HR
10、T )很长,有时 在污泥处理时,污泥消化池的HRT会长达 90 天,即使是目前在很多现 代化城市污水处理厂内所采用的污泥消化池的HRT也还长达 2030天; 虽然 HRT相当长,但处理效率仍十分低, 处理效果还很不好; 具有 浓臭的气味,因为在厌氧消化过程中原污泥中含有的有机氮或硫酸盐等 会在厌氧条件下分别转化为氨氮或硫化氢,而它们都具有十分特别的臭 味。 以上这些特点使得人们对于进一步开发和利用厌氧生物过程的兴趣 大大降低,而且此时利用活性污泥法或生物膜法处理城市污水已经十分 成功。 但是,当进入上世纪50、60 年代,特别是 70 年代的中后期,随着 世界范围的能源危机的加剧, 人们对利用
11、厌氧消化过程处理有机废水的 研究得以强化,相继出现了一批被称为现代高速厌氧消化反应器的处理 工艺,从此厌氧消化工艺开始大规模地应用于废水处理,真正成为一种 可以与好氧生物处理工艺相提并论的废水生物处理工艺。这些被称为现 代高速厌氧消化反应器的厌氧生物处理工艺又被统一称为“第二代厌氧 生物反应器”,它们的主要特点有:HRT大大缩短,有机负荷大大提 高,处理效率大大提高;主要包括:厌氧接触法、厌氧滤池(AF) 、 10 上流式厌氧污泥床( UASB )反应器、厌氧流化床(AFB ) 、AAFEB 、厌氧 生物转盘( ARBC )和挡板式厌氧反应器等;HRT与 SRT分离, SRT相 对很长, HR
12、T则可以较短,反应器内生物量很高。以上这些特点彻底改 变了原来人们对厌氧生物过程的认识,因此其实际应用也越来越广泛。 进入 20世纪 90 年代以后,随着以颗粒污泥为主要特点的UASB 反 应器的广泛应用,在其基础上又发展起来了同样以颗粒污泥为根本的颗 污泥膨胀床( EGSB )反应器和厌氧内循环(IC)反应器。其中EGSB 反 应器利用外加的出水循环可以使反应器内部形成很高的上升流速,提高 反应器内的基质与微生物之间的接触和反应,可以在较低温度下处理较 低浓度的有机废水,如城市废水等;而IC 反应器则主要应用于处理高 浓度有机废水,依靠厌氧生物过程本身所产生的大量沼气形成内部混合 液的充分循
13、环与混合, 可以达到更高的有机负荷。 这些反应器又被统一 称为“第三代厌氧生物反应器” 。 (2)厌氧生物处理的主要特征 1)主要优点 与废水的好氧生物处理工艺相比, 废水的厌氧生物处理工艺具有以 下主要优点: 能耗大大降低,而且还可以回收生物能(沼气);因为厌氧生物 处理工艺无需为微生物提供氧气,所以不需要鼓风曝气,减少了能耗, 而且厌氧生物处理工艺在大量降低废水中的有机物的同时,还会产生大 量的沼气,其中主要的有效成分是甲烷,是一种可以燃烧的气体, 具有 很高的利用价值,可以直接用于锅炉燃烧或发电; 11 污泥产量很低;这是由于在厌氧生物处理过程中废水中的大部分 有机污染物都被用来产生沼气
14、甲烷和二氧化碳了,用于细胞合成的 有机物相对来说要少得多; 同时,厌氧微生物的增殖速率比好氧微生物 低得多,产酸菌的产率Y为 0.150.34kgVSS/kgCOD ,产甲烷菌的产率 Y为0.03kgVSS/kgCOD 左 右 , 而 好 氧 微 生 物 的 产 率 约 为 0.250.6kgVSS/kgCOD 。 厌氧微生物有可能对好氧微生物不能降解的一些有机物进行降 解或部分降解; 因此,对于某些含有难降解有机物的废水,利用厌氧工 艺进行处理可以获得更好的处理效果, 或者可以利用厌氧工艺作为预处 理工艺,可以提高废水的可生化性, 提高后续好氧处理工艺的处理效果。 2)主要缺点 与废水的好氧
15、生物处理工艺相比, 废水厌氧生物处理工艺也存在着 以下的明显缺点: 厌氧生物处理过程中所涉及到的生化反应过程较为复杂,因为厌 氧消化过程是由多种不同性质、 不同功能的厌氧微生物协同工作的一个 连续的生化过程, 不同种属间细菌的相互配合或平衡较难控制,因此在 运行厌氧反应器的过程中需要很高的技术要求; 厌氧微生物特别是其中的产甲烷细菌对温度、pH 等环境因素非 常敏感,也使得厌氧反应器的运行和应用受到很多限制和困难; 虽然厌氧生物处理工艺在处理高浓度的工业废水时常常可以达 到很高的处理效率, 但其出水水质仍通常较差, 一般需要利用好氧工艺 进行进一步的处理; 12 厌氧生物处理的气味较大; 对氨
16、氮的去除效果不好,一般认为在厌氧条件下氨氮不会降低, 而且还可能由于原废水中含有的有机氮在厌氧条件下的转化导致氨氮 浓度的上升。 因此,一般厌氧处理工艺作为好氧处理工艺的前置工艺。 (3)厌氧处理工艺分析 1)早期的厌氧生物反应器 这是厌氧消化应用于废水处理的初级阶段,是从1881 年法国 Mouras设计的自动净化器开始到本世纪的20年代; 主要代表有:1881 年法国 Mouras的自动净化器: 1891 年英国 Moncriff的装有填料的 升流式反应器: 1895 年,英国设计的化粪池( SepticTank ) ;1905 年,德国的 Imhoff 池(又称隐化池、双层沉淀池) ;其
17、他。 这些早期的厌氧生物反应器的共同特点是: 处理废水的同时,也处理从废水中沉淀下来的污泥; 前几种构筑物由于废水与污泥不分隔而影响出水水质; 双层沉淀池则有了很大改进,有上层沉淀池和下层消化池; 停留时间很长,出水水质也较差; 13 后两种反应器曾在英、美、德、法等国得到广泛推广,在我国目 前仍有应用。 2)厌氧消化池 随着活性污泥法、生物滤池等好氧生物处理工艺的开发和推广应用, 厌氧生物处理被认为是效率低、HRT长、受温度等环境条件的影响大, 因此处于一种被遗弃的状态; 但好氧生物处理工艺的广泛应用,产生的 剩余污泥也越来越多, 其稳定化处理的主要手段是厌氧消化,这是第二 阶段的主要特征;
18、 1927 年,首次在消化池中加上了加热装置,使产气 速率显著提高;随后,又增加了机械搅拌器,反应速率进一步提高;50 年代初又开发了利用沼气循环的搅拌装置;带加热和搅拌装置的消化池 被称为高速消化池,至今仍是城市污水处理厂中污泥处理的主要技术。 14 3)现代高速厌氧生物反应器 厌氧消化技术发展上的第三个时期;1955 年,Schroepter 提出了 厌氧接触法, 主要是在参考好氧活性污泥法的基础上,在高速消化池之 后增设沉淀池和污泥回流系统,并将其应用于有机废水的处理; 处理能 力提高,应用于食品包装废水的处理; 标志着厌氧技术应用于有机废水 处理的开端。 随后又相继出现了厌氧生物滤池A
19、F(Anaerobic Filter)、上流式 厌氧污泥床反应器UASB(Upflow Anaerobic Sludge Blanket)、厌氧附 着膜膨胀床反应器AAFEB(Anaerobic Attached Film Expanded Bed)、 厌氧流化床AFB(Anaerobic Fluidized Bed)、厌氧折板反应器ABR (Anaerobic Baffled Reactor)等高效厌氧反应器,在这些厌氧反应 器中, 主要具有如下特点:微生物不呈悬浮生长状态, 而是呈附着生长; 有机容积负荷大大提高, 水力停留时间显著缩短; 首先应用于高浓度有 机工业废水的处理,如食品工业废
20、水、酒精工业废水、发酵工业废水、 造纸废水、制药工业废水、食品废水等;也有应用于城市废水的处理; 如果与好氧生物处理工艺进行串联或组合,还可以同时实现脱氮和除磷; 并对含有难降解有机物的工业废水具有较好的处理效果。 a. 接触厌氧法( Anaerobic Contact Process) 工艺流程与特点 从上述的工艺流程图中可看出, 厌氧接触法工艺的最大的特点是污 泥回流,由于增加了污泥回流,就使得消化池的HRT 与 SRT得以分离。 与普通厌氧消化池相比,厌氧接触法的特点有: 15 污泥浓度高,一般为510gVSS/l,抗冲击负荷能力强; 有机容积负荷高, 中温时,COD 负荷 16kgCO
21、D/m 3.d ,去除率为 7080% ;BOD 负荷 0.52.5kgBOD/m3.d ,去除率 8090% ; 出水水质较好; 增加了沉淀池、污泥回流系统、真空脱气设备,流程较复杂; 适合于处理悬浮物和有机物浓度均很高的废水。 在厌氧接触法工艺中, 最大的问题是污泥的沉淀, 因为厌氧污泥上 一般总是附着有小的气泡, 且由于污泥在沉淀池中还具有活性,还会继 续产生沼气,有可能导致已下沉的污泥上浮。 因此,必须采用有效的改进措施,主要有以下两种,即:真空脱 气设备(真空度为500mmH2O) ;增加热交换器,使污泥骤冷,暂时抑 制厌氧污泥的活性。 b. 厌氧生物滤池 工艺特征与主要型式 60
22、年代末,美国的Young和 McCarty 首先开发出厌氧生物滤池; 1972 年以后,一批生产规模的厌氧生物滤池投入运行,它们所处理的 废水的 COD 浓度范围较宽,约在30085000mg/l 之间,处理效果良好, 运行管理方便; 与好氧生物滤池相似, 厌氧生物滤池是装填有滤料的厌 氧生物反应器,在滤料的表面形成了以生物膜形态生长的微生物群体, 在滤料的空隙中则截留了大量悬浮生长的厌氧微生物,废水通过滤料层 向上流动或向下流动时, 废水中的有机物被截留、 吸附及分解转化为甲 烷和二氧化碳等。 16 根据废水在厌氧生物滤池中的流向的不同,可分为升流式厌氧生物 滤池、降流式厌氧生物滤池和升流式
23、混合型厌氧生物滤池等三种形式, 即分别如下图所示: 从工艺运行的角度,厌氧生物滤池具有以下特点: 厌氧生物滤池中的厌氧生物膜的厚度约为14mm ; 与好氧生物滤池一样, 其生物固体浓度沿滤料层高度而有变化; 降流式较升流式厌氧生物滤池中的生物固体浓度的分布更均匀; 厌氧生物滤池适合于处理多种类型、浓度的有机废水,其有机 负荷为 0.216kgCOD/m 3.d ; 当进水 COD 浓度过高 (8000 或 12000mg/l) 时, 应采用出水回流 的措施:减少碱度的要求;降低进水COD 浓度;增大进水流量,改善进 水分布条件。 与传统的厌氧生物处理工艺相比,厌氧滤池的突出优点是: 生物 固体
24、浓度高, 有机负荷高;SRT长,可缩短 HRT ,耐冲击负荷能力强; 17 启动时间较短, 停止运行后的再启动也较容易;无需回流污泥, 运 行管理方便; 运行稳定性较好。 而主要缺点是易堵塞, 会给运行造成 困难。 c. 升流式厌氧污泥层 ( 床)(UASB)反应器 UASB 反应器的英文全称为Upflow Anaerobic Sludge Blanket(Bed) Reactor, 中文为上(升)流式厌氧污泥床(层)反应器,是由荷兰 Wageningen农业大学的 Gatze Lettinga教授于上世纪70 年代初开发 出来的。 UASB 反应器的基本原理与特征 UASB 反应器具有如下的
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