食品废水处理工程设计方案0616.docx
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食品废水处理工程设计方案0616
某食品工业有限公司
废水治理工程
技
术
方
案
二零一一年六月
第一章项目概况1
一、企业简介1
第二章设计原则、标准和规范2
一、设计原则2
二、设计采用的标准和规范2
三、工程建设目标3
第三章污水处理工艺选择4
一、设计进水水量4
二、设计进水水质4
三、设计出水水质4
四、污水处理主要工艺分析比选5
五、工艺流程10
六、主要构筑物设计11
七、各工段处理效果分析17
第四章污水处理站工程概算18
一、构（建）筑物投资一览表18
二、设备材料、安装投资一览表19
三、间接投资一览表22
第五章工程经济技术指标及施工进度23
一、运行成本23
二、环境及社会效益分析23
三、工程进度计划24
第六章建筑结构及电气设计25
一、建筑设计25
二、电气设计26
三、机械设计及设计原则27
第七章环境保护28
一、处理设施建成后对水环境的改善28
二、二次污染防治28
第八章人员配备和运行管理30
一、人员配备30
二、组织机构30
三、组织管理31
第九章售后服务32
第一章项目概况
一、企业简介
食品工业有限公司自建厂以来，发展十分迅速，现代化生产车间拔地而起，新技术、新设备不断采用，产品由原来单一品种向系列化、多元化方向发展，在努力提高产品质量的基础上，不断扩大产量，提高市场占有率。
目前，该公司生产的系列膨化食品在河南、山西、湖北等省拥有大量的消费者和广阔的市场潜力。
公司主要生产亲亲虾条、薯片、果冻、面包等系列产品，是国内较大规模的食品加工企业。
第二章设计原则、标准和规范
一、设计原则
（1）严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。
根据国家有关规定和甲方具体要求，合理确定各项设计标准。
（2）本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的污水处理工艺。
从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果。
（3）在总图布置方面，充分利用现有条件，因地制宜，少占用地；同时保证污水处理设施和周围环境协调一致，不影响环境美观。
（4）选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。
同时要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。
（5）污水处理工程中的设备选用国内先进节能优质产品，确保工程质量。
二、设计采用的标准和规范
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）；
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）；
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）；
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；
《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）；
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）；
《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140-90，97修订版）；
《工业企业总平面设计规范》（GB50187-93）；
《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）；
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）；
《低压配电设计规范》（GB50054-95）；
《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）；
《建筑制图标准》（GB50104-2001）。
三、工程建设目标
根据企业的情况，确定本污水处理工程建设目标为:
（1）尽量降低运行费用，减轻企业负担；
（2）精选先进、实用工艺，满足新的排放要求；（3）注重污泥处理措施，避免二次污染；（4）终端出水达标排放，减少污染物的排放总量。
第三章污水处理工艺选择
一、设计进水水量
根据河南亲亲食品工业有限公司提供的数据，本方案按日处理1200吨/天污水考虑，每天处理16—20小时，设计处理水量60吨/小时。
二、设计进水水质
根据该公司提供的原水水质数据，确定本方案设计总进水水质如下：
CODcr：
6000mg/L；BOD5：
3000mg/L；SS：
350mg/L；动植物油：
100mg/L；氨氮：
50mg/L；pH：
5.5～6.0。
三、设计出水水质
根据生产厂家要求，项目实施后污水处理出水参考《污水综合排放标准》（GB8978-1996），并结合当地环保部门要求，外排水质达到：
CODcr≤400mg/L
BOD5≤200mg/L
SS≤150mg/L
动植物油≤10mg/L
pH：
6～9
氨氮≤25mg/L
四、污水处理主要工艺分析比选
1．污水来源及特点
本工程污水的主要来源：
（1）膨化车间生产废水，冻虾处理、磨虾房生产废水，共计100m3/d，COD约3000mg/L；
（2）果冻车间生产废水；（3）车间生活污水。
其中果冻车间排放的废水占主要部分，并且污染物浓度较高。
果冻车间生产废水主要分为：
①充填工段，650m3/d，COD约6500-9050mg/L；②消烘水，300m3/d，COD约200mg/L；③车间其他清洗废水，150m3/d，COD约400mg/L。
2.预处理的选择
通过对水质的分析，该废水的悬浮物浓度不高，果冻生产车间排放废水含有大量的糖类、着色剂、甜味剂、酸味剂及一些果胶类物质，这些物质大部分都溶解在水中，废水极易发生酸化水解，造成废水的pH值降低。
由于果胶的存在造成了废水黏稠，给废水的后续生化处理带来困难。
高效浅层气浮装置集凝聚、气浮、撇渣为一体。
整体呈圆柱形，结构紧凑，池子较浅。
装置主体由五大部分组成：
池体，旋转布水机构，熔气释放机构，框架机构，集水机构等。
进水口，出水口和浮渣排出口全部集中在池体中央区域内，布水机构，集水机构，溶气释放机构都和框架紧密连接在一起，围绕池体中心转动。
主要特点：
（1）有效水深400~500mm；
（2）池内水力停留时间（3~5min）；（3）净化量大，即表面负荷高；（4）占地面积小，单位负荷轻，全部预制构件组装，不需要操作室；（5）安装维修费用低，易于清扫；（6）净化程度高，悬浮物去除率达90％以上；（7）结构巧妙，溶气效率高达90％，体积仅为一般溶气系统的五分之一。
膨化车间产生部分含油废水，因此在膨化车间出水口设置隔油池，去除棕油。
在冻虾处理、磨虾房出水单独设立一个初沉池，经沉淀后再进入污水处理站。
根据工程实践经验，确定本工艺选用高效浅层气浮作为预处理工艺，另外在进水口设置粗细格栅、机械格栅等预处理措施。
3．厌氧单元的选择
根据企业提供的资料，该废水的可生化性较好，但浓度较高，若直接选用好氧工艺去除全部的有机物将消耗大量的电能，而选用无需消耗电能的厌氧工艺来去除部分有机物可节省运行成本。
各类常用厌氧工艺的优缺点见表1。
工艺类型
优点
缺点
厌氧消化池
系统非常复杂但可适应高SS浓度
低负荷，需要大池容，投资高，运行费用偏高。
不适用于本工程要求。
厌氧接触工艺
适应中等浓度SS
中等负荷，需要运行经验，管理不便，不适用于本工程要求。
厌氧滤池
运转简单，适应低浓度COD
处理负荷较低，不适用于本工程要求。
UASB
运转简单，适应高或低浓度COD，可能是有极高负荷
处理负荷高，处理效果稳定，投资省，运行费用低，适用本工程要求。
IC反应器
新一代厌氧高效反应器，负荷高，占地省
成功案例较少，投资成本较高。
上流式厌氧污泥床（UASB）工艺是目前国内实际运行数量最多，效果最理想的厌氧污水处理工艺，其技术的先进性、可靠性及投资运行的经济性均得到了证明。
UASB在反应器的上部设置三相分离器，下部为污泥悬浮区和污泥床区，底部为布水区，它能在反应器内实现污泥颗粒化，颗粒污泥良好的沉降性能和三相分离器对污泥的良好截留作用，使得混合液在沉淀区进行分离，污泥可自行回流到污泥床区，这使污泥床区能保持很高的污泥浓度。
因此UASB工艺对高浓度有机废水的处理更具有容积负荷高、去除效果明显、抗冲击能力强、污泥浓度高的优势，具有很高的产甲烷活性。
由于UASB不设填料，避免了堵塞问题，不设沉淀池和污泥回流设备，简化了工艺设施，降低了基建投资，运行费用也很低廉，因此UASB在各种中高浓度有机废水处理领域使用广泛、设计及运行经验丰富。
上流式厌氧污泥床反应器（UASB）在工艺上较一般厌氧装置效率高，可节约投资，减少占地面积，具有以下优点：
a.UASB的容积负荷大，明显降低有机污染，具有较高的去除率，CODcr去除率可达70%，并将大部分有机物转化为甲烷。
由于具有较高的运行负荷，可大大减小设备容积；
b.UASB不必鼓风曝气，只需提升废水进入反应器内，节约了大量的动力。
和好氧相比，厌氧过程动力消耗低，一般为活性污泥的1/10；
c.主要处理设备呈密闭或半密闭状态，带气味的气体散逸量小；
d.污泥产量低，且污泥易于利用或处理，无需大量投资和运行费用，操作简单；
e.厌氧方法适合于处理有机废水，且没有污泥膨胀等问题；
f.能使一些难降解的长链大分子有机物转化为易降解的短链小分子有机物，提高废水的可生化性，为后续的好氧处理创造良好的条件；
g.在生产停止期间，厌氧菌可以长时间处于休眠状态，不需专门维护，重新启动方便、时间短；
h.UASB耐冲击负荷能力强，可适应水量、水质的突变。
该技术在国内外都有十分广泛的使用，我公司对该工艺进行了一系列研究和探索，总结出一定的工程经验。
实际工程运行均表明UASB处理中高浓度有机废水切实可行、高效。
另外，针对UASB的配水系统，我公司选用新型的“一管一点配水”，以此保证进水能够等量分布在反应器，每个进水管线仅和一个布水点相连接，达到进水量均匀分布，从而保证水中有机物能够和厌氧污泥迅速混合。
4.好氧单元的选择
本工程废水污染物成分复杂，且CODcr含量都较高，如何选择合适的生物处理工艺是整个工程的重点。
目前使用较多、效果较好的生物处理工艺主要有SBR工艺及CASS工艺，以下将对这两种工艺进行分析比选。
（1）序列间歇式活性污泥法（SBR）
SBR工艺脱氮机理和传统活性污泥法基本一致，只是运行方式不同。
SBR采用序批运行的方式，污水间歇的进入处理系统并间歇的排出。
典型的SBR工艺的一个运行周期包括进水、反应、沉淀、出水和闲置五个阶段组成。
从污水进入开始到闲置时间结束算做一个周期。
在一个周期内，一切过程都在一个设有曝气装置或搅拌装置的反应池内依次进行，这种操作周期反复进行，以达到不断进行污水处理的目的。
序列间歇式活性污泥法污泥中微生物由于周期性处于高质量分数和低质量分数交替的底质环境，丝状菌不能成为优势菌种，不易出现污泥膨胀，单个反应器交替厌氧—缺氧—好氧工况，间歇式活性污泥法兼有好氧法处理和厌氧法处理二者的优点。
厌氧菌可降解好氧菌无法降解的大分子物质，使之水解成小分子的中间体，该中间体又可作为好氧菌的营养物；厌氧—缺氧—好氧工况也有利于脱氮。
SBR的优点：
工艺简单，不设二沉池，对于较难以生物降解的有机废水有较好的处理效果，它们都是在一个反应池内，通过一定程序控制完成进水、反应、沉淀、排水等过程，具有耐冲击负荷能力强、运行稳定、出水处理效果较好等优点。
SBR的缺点：
其运行管理较为复杂，且仅适用于中、小水量的污水处理。
（2）CASS工艺
CASS工艺是将序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。
在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气沉淀、排水于一体。
CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。
CASS工艺的优点：
（1）工艺流程简单，占地面积小，投资较低
CASS的核心构筑物设施布置紧凑、占地省、投资低。
（2）生化反应推动力大
CASS工艺从污染物的降解过程来看，当污水以相对较低的水量连续进入CASS池时即被混合液稀释，因此，从空间上看CASS工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从CASS工艺开始曝气到排水结束整个周期来看，基质浓度由高到低，浓度梯度从高到低，基质利用速率由大到小，因此，CASS工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器，生化反应推动力较大。
（3）沉淀效果好
CASS工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用，沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多，虽有进水的干扰，但其影响很小，沉淀效果较好。
实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CASS工艺的正常运行。
实验和工程中曾遇到SV高达60％的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。
（4）运行灵活，抗冲击能力强
CASS工艺在设计时已考虑流量变化的因素，能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放，特别是CASS工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化。
当进水浓度较高时，也可通过延长曝气时间实现达标排放，达到抗冲击负荷的目的。
当强化脱氮除磷功能时，CASS工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平，提高脱氮除磷的效果。
（5）不易发生污泥膨胀
污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题，由于污泥沉降性能差，污泥和水无法在二沉池进行有效分离，造成污泥流失，使出水水质变差，严重时使污水处理厂无法运行，而控制并消除污泥膨胀需要一定时间，具有滞后性。
因此，选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂在设计中必须考虑的问题。
由于丝状茵的比表面积比茵胶团大，因此，有利于摄取低浓度底物，但一般丝状茵的增殖速率比非丝状茵小，在高底物浓度下茵胶团和丝状茵都以较大速率降解和增殖，由于胶团细菌增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状茵占优势。
而CASS反应池中存在着较大的浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件可选择性地培养出茵胶团细菌，使其成为曝气池中的优势茵属，有效地抑制丝状茵的生长和繁殖，克服污泥膨胀，从而提高系统的运行稳定性。
（6）适用范围广，适合分期建设
CASS工艺可使用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式，一方面便于和前处理构筑物相匹配，另一方面控制系统比SBR工艺更简单。
当处理水量小于设计值时，可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS系统的主要核心构筑物是CASS反应池，如果处理水量增加，超过设计水量不能满足处理要求时，可同样复制CASS反应池，因此CASS法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展，它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多。
（7）剩余污泥量小，性质稳定
传统活性污泥法的泥龄仅2~7天，而CASS法泥龄为25~30天，所以污泥稳定性好，脱水性能佳，产生的剩余污泥少。
去除1.0kgBOD产生0.2~0.3kg剩余污泥，仅为传统法的60％左右。
由于污泥在CASS反应池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有l0mgO2/gMLSS·h以下，一般不需要再经稳定化处理，可直接脱水。
通过以上的经济技术比较，根据原水水质水量情况综合分析，认为本工程好氧工艺采CASS工艺是较为合理的。
5．污水处理站区内异味气体收集处理
UASB产生的沼气采取水封装置，避免散发出硫化氢臭气，产生的沼气直接燃烧处理，所以无过多臭味产生。
另外，在集水池、调节池、UASB池池顶采用加盖密封设计，臭气收集后经碱液吸收后高空排放。
CASS池采用敞口设计
五、工艺流程
综合考虑企业的实际情况，确定本工程的工艺流程如下：
膨化车间废水经人工粗格栅进入隔油池去除油类后，经厂区管网进入污水处理站。
冻虾处理、磨虾房废水经人工粗格栅进入初沉池，然后再进入污水处理站。
综合废水经5mm人工筛网，2.5mm自动水力机械斜筛自流进入预曝气调节池，再经调节水质水量后，用泵提升进入高效浅层气浮，去除水中悬浮物和胶体物质后，进入UASB厌氧反应池，在池内将难降解的大分子有机物分解成易降解的小分子有机物，并去除部分污染物后出水流入CASS池，在曝气池内，以CODcr、氨氮为主的污染物在好氧微生物的作用下得到有效的去除，CASS池出水最终实现达标排放。
UASB厌氧反应池、高效浅层气浮的剩余污泥经泵提升到污泥浓缩池，经浓缩调泥后，提升到污泥脱水机房脱水处理，滤液回流到调节池，泥饼和厂区内的其他固体废弃物统一处置。
具体工艺流程图如下：
六、主要构筑物设计
（1）膨化车间隔油池
数量：
1座
工艺尺寸：
φ2.5m×4.5m
材质：
玻璃钢
内设：
泥斗、排泥系统
配套设备：
污泥提升泵2台
型号：
ZW65-20-14
流量：
20m3/h
扬程：
14m
运行功率：
2.2kW
（2）冻虾处理、磨虾房初沉池
数量：
1座
工艺尺寸：
5.0m×5.0m×4.5m
结构形式：
地下矩形钢砼结构
内设：
泥斗、排泥系统
配套设备：
污泥提升泵2台
型号：
ZW65-20-14
流量：
20m3/h
扬程：
14m
运行功率：
2.2kW
（3）集水井
数量：
1座
工艺尺寸：
5.0m×3.0m×6.0m
结构形式：
地下矩形钢砼结构
配套设备：
液位控制器2套；污水提升泵2台（1用1备）
型号：
150WQ140-7-5.5
流量：
140m3/h
扬程：
7m
运行功率：
5.5kW
（4）格栅井
在污水处理系统前端设置人工粗格栅和自动水力机械斜筛，防止粗大漂浮物和其他大颗粒物质进入系统，阻塞管道、缠绕水泵。
数量：
1座
工艺尺寸：
3.0m×1.0m×2.5m
结构形式：
地下矩形钢砼结构
配套设备：
人工筛网5mm、3mm各一台
3mm自动水力机械斜筛一台
（5）调节池
数量：
1座
工艺尺寸：
12.0m×6.0m×3.5m
结构形式：
地下矩形钢砼结构
配套设备：
液位控制器2套；电磁流量计1套；污水提升泵2台（1用1备）
型号：
100WQ60-15-4
流量：
60m3/h
扬程：
15m
运行功率：
4kW
（6）高效浅层气浮
数量：
1套
型号：
QF70
工艺尺寸：
φ5000mm
结构形式：
地钢制防腐
主机功率：
2.6kW
反应罐尺寸：
φ1.8m×2.6m
（7）UASB厌氧反应池
数量：
3座
工艺尺寸：
12.0m×7.8m×7.65m
结构形式：
半地上矩形钢砼结构
配套设备：
布水系统3套；三相分离器3套；集水系统3套；排泥系统3套；除臭装置1套；沼气收集系统1套；水封罐1个。
UASB池三相分离器采用SUS304不锈钢，支架也采用SUS304不锈钢；UASB采用密闭设计（阳光板）；配水采用一管一点式配水，无阀门。
（8）CASS池
数量：
2座
工艺尺寸：
24.0m×6.0m×5.5m
结构形式：
半地上矩形钢砼结构
内设：
旋混式曝气器864套，滗水器2套
（9）污泥浓缩池
数量：
1座
工艺尺寸：
8.0m×6.0m×4.5m
结构形式：
半地上矩形钢砼结构
内设：
泥斗、排泥系统
配套设备：
螺杆泵2台（1用1备）
型号：
G40-1
流量：
12m3/h
扬程：
60m
运行功率：
4kW
（10）风机房
数量：
1间
工艺尺寸：
5.0m×5.0m×4.0m
结构：
砖混
内设：
鼓风机3台，2用1备
流量：
12.15m3/min
升压：
53.9kPa
运行功率：
18.5kW
（11）污泥脱水间
数量：
1间
工艺尺寸：
7.0m×5.0m×4.0m
结构：
砖混
内设：
加药系统1套；厢式压滤机1台
压滤面积：
50m2
（12）化验值班室
数量：
1间
工艺尺寸：
5.0m×3.0m×4.0m
结构：
砖混
（13）配电房
数量：
1间
工艺尺寸：
5.0m×3.0m×4.0m
结构：
砖混
（14）加药贮药间
数量：
1间
工艺尺寸：
6.0m×5.0m×4.0m
结构：
砖混
内设：
加药系统4套
七、各工段处理效果分析
指标
CODcr
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
动植物油
（mg/L）
氨氮
（mg/L）
高效浅层气浮
进水
6000
3000
350
100
50
出水
4380
2640
70
25
50
去除率
27%
12%
80%
75%
/
UASB厌氧反应池
进水
4380
2640
70
25
50
出水
2030
1082
56
10
50
去除率
53.7%
59%
20%
60%
/
CASS池
进水
2030
1082
56
10
50
出水
330
182
40
8
10
去除率
83.7%
83.2%
30%
20%
80%
排放标准
≤400
≤200
≤150
≤10
≤25
第四章污水处理站工程概算
一、构（建）筑物投资一览表
序号
构筑物名称
规格型号（m）
数量
容积
（m3）
价格
（万元）
备注
1
格栅井
3.0×1.0×2.5
1
0.3
钢砼
2
集水井
4.7×3.0×6.0
1
80
3.34
3
调节池
12.0×6.0×3.5
1
240
10.08
钢砼
4
UASB池
12×7.8×7.65
3
2140
85.9
钢砼
5
CASS池
24×6×5.5
2
1580
63.4
钢砼
6
污泥浓缩池
8.0×6×4.5
1
120
8.5
钢砼
7
设备基础
6.0
8
冻虾车间初沉池
5×5×4.5
1
60
4.5
业主负责建
9
膨化车间隔油池
φ2.5×4.5
1
20
0.88
业主负责建
10
加盖进水明渠
15×0.8×2.0
1
0.9
设二道格栅
11
特制检修人孔
φ700mm
4
0.36
碳钢
12
设备间
24×5.0×4.0
1
120平
13.2
砖混
13
管道井
1.2×1.2×1.5
8
0.7
砖混
14
阀门井
1.5×1.5×1.0
4
0.4
砖混
15
监测房
5.0×4.0×4.0
1
20平
2.2
砖混
16
设备间室外散水坡及明沟
1
0.5
17
主体池四周散水坡及明沟
1
1.0
18
构筑物
外墙刷涂料
1
1.0
19
排放总口后外排管线
1
2.0
20
污水处理站周边路面工程
1
2.0
21
污水处理站周边
绿化工程
1
2.0
合计
209.16
二、设备材料、安装投资一览表
序号
名称
型号
数量
单价
（万元）
总价
（万元）
备注
生产
厂家
1
格栅井
自动斜筛机
孔径3mm，宽度0.8米
1套
3.0
3.
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