1、安徽工程大学本科毕业设计（论文）专 业： 环境工程 题 目：某味精厂淀粉废水处理方案设计作 者 姓 名 ： 方日明 导 师 及 职 称 ： 魏 翔 教 授 导师所在单位： 生物与化学工程学院 年 月 日摘要我国生物化工行业经过长期发展，已有一定的基础.特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。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。但是，随着生物化工的发展，其环境污染问题也日趋严重，已经成为我国的环境污染大户。在生物化工的各个行业中，由于淀粉、啤酒、酒精、味精、柠檬酸、抗生素的产值较大，环境污染严重，尤其引起人们重视。食品工业是以粮食和农副产品为主要原料的
2、加工工业。这类行业用水量大，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1020m3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200020000mg/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。某味精厂以玉米为原料生产淀粉，然后以淀粉为原料生产味精，生产过程中排放大量淀粉废水，影响周围环境，为适应当地环保工作
3、的需要和工业项目应同时设计、同时施工、同时投入使用的三同时原则，也使出水水质达到国家污水综合排放二级标准，故投资兴建此配套污水处理设施。根据某味精厂排放的废水特点及提供的占地面积，本设计方案通过UASB序批式活性污泥处理工艺和UASB生物接触氧化处理工艺的对比,选择一套高效，稳定和经济技术合理的处理工艺，保证废水达到国家污水综合排放二级标准，同时使投资、占地面积、运行管理度达到最佳设置。第一章 概 述1.1 设计背景某味精厂是该省规模最大的味精厂，该厂位于某市郊区，以玉米为原料生产味精，味精产量为4万t/a，每生产1t味精消耗玉米2.7t，玉米 制淀粉过程中产生大量的淀粉废水，每消耗1t 玉米
4、排出淀粉废水5t，该厂每天排放的淀粉废水为1000t, 废水直接排放，影响周围环境，为适应当地环保工作的需要和建设项目三同时规定，也使出水水质达到污水综合排放标准(GB89781996)二级排放标准，投资兴建此配套污水处理设施。1.2 水质水量和处理要求该淀粉废水排放量为1520m3/d，废水处理工程的设计规模1600m3/d，处理后水质要求达到污水综合排放标准（GB89781996）二级排放标准，进水水质和排放标准 见表1。表1-1 进水水质和排放标准项目 PH值 SS/(mg/L) CODCr(mg/L) BOD5(mg/L)进水水质 排放标准 1.3 工程设计依据及规范1、可行性研究报告
5、的批准文件和工程建设单位的设计委托书；2、厂家提供的有关设计文件和基础数据；3、本工程执行污水综合排放标准（GB8978 1996）二级排放标准；4、市外排放设计规范1997年修订（GBJ1487）；5、建筑给水排水设计规范（GBJ1588）；6、给水排水设计手册（111册）。1.4 设计范围1、生产废水流入污水处理场界区至全处理流程出水达标排放为止，设计内容包括水处理工艺、土建、排水等；2、污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两部分。1.5 设计原则1、认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策，遵守国家有关法规、规范、标准。2、根据污水水质和处理要求，合理选择工艺路线，要求处理技术
6、先进，工艺自动化程度高，处理出水水质达标排放。运行稳定、可靠。在满足处理要求的前提下，尽量减少占地和投资。3、设备选型要综合考虑性能、价格因素，设备要求高效节能，噪音低，运行可靠，维护管理简便。4、池体采用地埋式，并与院方的给排水系统相匹配。废水处理站平面和高程布置要求紧凑、合理、美观，实现功能分区，方便运行管理。5、在处理达标前提下尽量降低投资成本。6、工程及其材料使用寿命长。1.5设计成果1污水处理厂总平面布置图1 张（含土建、设备、管道、设备清单等）2处理工艺流程图 1张3主要单体构筑物（沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）平面、剖面图2 张4设计说明书、计算书一份第二章3.1 废水水质分析
7、本项目污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.6, 可生化性很好，污水的各项指标都比较高，含有大量有机物，非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大量的蛋白，可以用气浮工艺分离提取。3.2 工艺方案选择根据水质情况及同行业废水治理现状，技术水平，该废水采用厌氧与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过气浮处理，去除大部分悬浮物，特别是蛋白质；然后经过厌氧处理装置，大大降低进水有机负荷，获得能源沼气，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，在进行好氧处理后达标排放。气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液或液液分离的过程。气浮过程包括气泡产生、气泡
8、与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤。它是近几年发展起来的一种技术，在工业废水及生活污水处理方面得到广泛应用。在众多的厌氧工艺中选用上流式厌氧污泥床(USAB)，它自70 年代以来得到不断改进和发展，它在处理高浓度有机废水方面与其它生物处理相比具有以下几大优点：（1）成本低。运行过程中不需要曝气，比好氧工艺节省大量电能。同时产生的沼气可作为能源进行利用。产生的剩余污泥少且污泥脱水性好，降低了污泥处置费用。（2）反应器负荷高，体积小，占地少。（3）运行简单，规模灵活。无需设置二沉池，规模可大可小，较为灵活，特别有利于分散的点源治理。（4）二次污染少。但其出水浓度仍然比较高，还需后续好氧
9、处理。通过以上分析及废水水质水量情况，拟采用“气浮UASBSBR 法”和“气浮UASB接触 氧化法”两 套工艺进行比较，选择一 最佳方案作为最终方案。第三章 主要处理设备和构筑物的设计参数 工艺流程图： 4.2 流程说明该淀粉废水处理工艺由提取蛋白、厌氧生物处理和好氧生物处理3部分组成。提取蛋白采用气浮分离技术，淀粉生产车间的废水流过格栅，先去除大的悬浮物，然后进入集水井，集水井的废水泵入气浮池提取蛋白饲料，湿蛋白饲料经烘干制成干蛋白饲料。气浮分离后的废水流入调节沉淀池，以调节水量并沉淀去除部分悬浮物。厌氧生物处理采用UASB 技术， 调节沉淀池废水用泵压入UASB 进行厌氧生物处理，大部分有
10、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、脱硫器处理后进入沼气储柜进行利用。UASB 出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。好氧生物处理采用SBR技术，预曝沉淀池的出水自流进入SBR 进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、SBR 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进行机械脱水，产生的泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥
11、脱水间的压滤液排入集水井并进行再处理。1、设计说明：格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于拦截较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞水泵机组及管道阀门。同时，还可以减轻后续构筑物的处理负荷。由于处理量不是很大，采用人工清渣。结构为地下钢混结构。2、设计参数：格条间隙 d=10mm；栅前水深 h=0.3m；过栅流速 0.6m/s；安装倾角 =450设计流量：Q=1000m 3/d=41.67m3/h=0.012m3/s3、设计计算（1）格栅的间隙数（n）n = = = 5.6 取 n = 6dhQsi6.031.45sin2（2） 栅槽有效宽度(B)设计采用 20 圆钢为栅条：即 s=0.02mB =
12、 s (n 1) + dn = 0.02 (6 - 1) + 0.01 6 = 0.16m（3） 进水渠道渐宽部分长度设进水渠道内的流速为 0.4m/s，进水渠道宽取 B1=0.1m，渐宽部分展开角 =200L1 = = = 0.14m12tg02.t（4） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 = L1/2 = 0.07m（5） 过栅水头损失：取 k=3, =1.79, =0.6m/sh1=k = =0.176msin)(234gd 45sin8.92)60(1.(79.34（6） 栅槽总高度 H栅前槽高 H1 = h + h2 = 0.3 + 0.3 = 0.6m栅后槽高 H = h +
13、 h1 + h2 = 0.3 + 0.176 + 0.3 = 0.776m（7） 栅槽总长度(L)L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + = 0.14 + 0.072 + 0.5 + 1.0 + 0.6/1 = 2.31m0145tg（8）高程布置 进水渠沟底标高为-2.0m，超高 0.3m，栅前水深 0.3m，栅前水面标高-1.7m，栅前顶标高-1.4m，栅后水面标高-1.9m。4.3.1 集水井1、设计说明由于工业废水排放的不连续性，为了方便操作，减少施工工程量,气浮池设在地上,所以在气浮4500气浮池50013000进水图 4-2池之前和格栅之后设一集水井，其大小主要取决于提
14、升泵的能力，目的是防止水泵频繁启动，以延长污水泵的使用寿命。具体设计时要选取适当的设计参数及合适的提升水泵型号，以达到要求。、参数选择设计水量:=41.67m 3/h水力停留时间：T=6h水面超高取：h 1=0.5m有效水深取：h 2= 4.5m3、设计计算（如图 4-2）集水井的有效容积：V=QT=41.676=250m 3集水井的高度：H=h 1+h2=4.5+0.5=5m集水井的水面面积:A=V/h 2=250/4.5=55.6m2，取 56m2集水井的横断面积为：LB=137(m 2)则集水井的尺寸为：LBH=1375(m 3)所以该池的规格尺寸为 13m7m5.3m，数量为 1 座。
15、最高水位-2.2m，顶标高为-1.4m ，池底标高为-6.7m。在集水井中安装 QUZ291 式浮球液位计 1 台，可自动控制提升水泵的启动和停止，即高水位时自动启泵，低水位时自动停泵，超高水位时双泵启动，同时连续跟踪显示水池液位。4.3.2 一级泵房1、 设计说明一次污水泵从集水井中吸水压至调节池,污水泵设置于地面上,不能自灌,设置引水筒。采用砖混结构。2、 设计计算 提升流量：Q = 41.67m 3/h扬 程：= 提升最高水位泵站吸水池最低水位水泵水头损失= 4-(-6.7)+2=12.7m选用 100ZZB-15 型无堵塞自吸污水泵，它的作用是将集水井中的废水提升至气浮池中，设 2 台
16、泵（1 用 1 备） ，泵的出口安装电磁流量计进行水量计量。提升泵参数：Q=70m 3/h，H=18m，电动机功率为 11kW，进、出口直径 100mm，自吸时间 100s/5m，通过固体物最大直径 75mm。安装尺寸：长1480mm，宽 500mm,高 865mm。泵体、电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定的检修空间。提升泵房设计尺寸：6m4m4.5m。4.3.3 气浮池1、设计说明由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以设一气浮池,分离提取蛋白质,提高经济效益，同时减轻后续处理构筑物的压力。该气浮池采用部分回流的平流式气浮池，并采用压力溶气法。、参数选取
17、设计水量：=1000m 3/d=41.67m3/h=0.012m3/s反应时间取 15min，接触室上升流速取 20mm/s，气浮分离速度取 2mm/s，溶气罐过流密度取150m3/(hm2), 溶气罐压力取 2.5kgf/cm2，气浮池分离室停留时间为 16min。水质情况：表 4-1 预计处理效果项目 CODCr BOD5 SS进水水质（mg/L）15000 9000 7000去除率（） 40 40 80出水水质（mg/L）9000 5400 14003、设计计算(1) 反应池 ：采用穿孔旋流反应池反应池容积 W = = 10.4m3 1 60QT反应池面积考虑与调节池的连接，取有效水深
18、H = 2.5m，则反应池面积F = W / H = 14.67/2.5=5.87m2孔室分 4 格: 1.3m 1.3m 4 个每格面积 F1=F/4=5.87/4=1.47m2采用边长为 1.3m 的正方形平面取用 1=1.0m/s, 2=0.2m/s,中间孔口流速=Ttn)1(2Ttn241.0孔口旋流反应池计算如下:表 4-2 孔口旋流反应池计算孔 口 反应历时 t(min) 孔口流速（m/s ）孔口面积(m 2) 水头损失(m)进口处 0 1.00 0.019 0.054一、二格间 T/4=3.75 0.67 0.028 0.024二、三格间 2T/4=7.5 0.48 0.040
19、0.012三、四格间 3T/4=11.25 0.35 0.054 0.007出口处 T=15 0.2 0.095 0.00209.注： 表中 孔口流速 (m/s)Ttnn241.0孔口面积 (m2)nQf水头损失 (m)gh06.1则 G = 292.60TGT = 29 106.15（2）气浮池 气浮所需的释气量：Qg = Q = 10%401.2 = 200L/heR24所需空压机额定气量： 2min/047.16.1063g 故选用 Z0.025/6 空压机两台，一用一备，设备参数：排气量 0.025m3/min，最大压力6kgf/cm2，电动机功率 0.375kw。加压溶气所需水量：
20、3Qp = =5.59m3/h21043.52%80736TgK故选用 CK32/13L，设备参数：流量 9m3/h，扬程 H=5m，转速 1450r/min，轴功率 0.211kw，电动机功率 0.55kw。压力溶气罐直径： 4因压力溶气罐的过流密度 I 取 150m3/(hm2)故溶气罐直径 d = QP.0159.4选用 TR3 型标准填料罐，规格 d=0.3m，流量适用范围 712，压力适用范围 0.20.5MPa，进水管直径 70mm,出水管直径 80mm，罐总高(包括支脚)2580mm。气浮池接触尺寸：接触室上升流速 =20mm/s，则接触室平面面积 5 cAc = 26.0301
21、.259.4/mQp接触室宽度选用 bc=0.50m，则接触室长度(气浮池宽度) B= mAc12.056.接触室出口的堰上流速 选取 20mm/s，则堰上水位 H2=bc=0.5m气浮池分离尺寸：气浮池分离室流速 =2mm/s，则分离室平面面积 6 sAs 260.301.259.4/mQsp分离室长度 Ls=As/B=6.60/2.10=3.14m气浮池水深 H= t=210-31660=1.92m 7气浮池的容积 W=(Ac+As)H=(0.66+6.60)1.92=13.94m3 8总停留时间 T= min7.159.24/1036pQW接触室气水接触时间 tc Hc=H H2)6(.
22、9stc 气浮池集水管：集水管采用穿孔管,全池共用两根(管间距 1.04m)，每根管的集水量 9，选用直径 Dg=200mm,管中最大流速为 0.51m/s。hmQqp /6.2359.4/102如允许气浮池与后续调节沉淀池有 0.3m 的水位落差(即允许穿孔集水管孔眼有近于 0.3m 的水头损失) 则集水孔口的流速 sgh/35.2081.927.00 每根集水管的孔口总面积 20 04.64mqw设孔口直径为 15mm，则每孔面积 =0.000177m2孔口数 n= 只23017.4气浮池长为 5m，穿孔管有效长度 L 取 4.7m，则孔距mnLl8.4释放器的选择与布置：溶气压力 2.5
23、kgf/cm2，及回流溶气水量 8.42m3/h，采用 TS-78-型释放器的出流量为 0.76m3/h。则释放器的个数 N=8.95/0.7612 只，释放器分两排交错布置，行距0.3m，释放器间距（2.102 ）/12=0.35m.，接口直径 25mm，重 0.70kg。（3）确定高程设备总高 3m，反应池水面标高+3.50m，池底标高+1.00m；气浮池水面标高+2.92m，池底标高+1.00m，池顶标高 4.00m。（4）气浮系统的其他设备刮渣机采用 TQ-1 型桥式刮渣机，其技术参数：气浮池池净宽 22.5m，轨道中心距2.232.73m，驱动减速器型号：SJWD 减速器附带电机，电
24、机功率 0.75kW。4.3.4 调节沉淀池1、设计说明工业废水的水量和水质随时间的变化幅度较大。为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。由于淀粉废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀的作用。该池设有沉淀的污泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行。其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。采用半地下钢混结构。、参数选取停留时间：T=6h设计水量：=1000m 3/d=41.67m3/h=0.012m3/s水质情况：表 4-3 预计处理效果项目 CODCr BOD5 SS进水水质（mg/L）9000 5400 1400去除率（） 10 10 60出水水质（mg/L）8100 4860 5603、设计计算（1） 池子尺寸池有效容积：V=QT=41.676=250m 3取池总高 H=5m，其中超高 0.5m，有效水深 h=4.5m则池面积：A=V/h=250/4.5=55.6m 2池长取 L=12m，池宽取 B=6m池子总尺寸为：LBH=12m6m5m（2） 理论上每日的污泥量：
