某淀粉厂污水处理设计说明书.docx
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某淀粉厂污水处理设计说明书
1.概述
1.1淀粉厂概况
该淀粉厂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，滤出物生产上烘十得到粗渣（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。
2工艺设计
2.1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1500m3,最大时
废水约为190m3/h。
2.2污水水质及处理程度
据测定，该淀粉厂的污水水质如下：
pH值：
4.0~6.0
水温：
22~32C
CODCr：
6800~8000mg/L
BOD5:
2700~3500mg/L
SS:
1800~3000mg/L
根据环保部门要求，废水处理站投入运行后，外排废水应达到国家标准《污水综合排放标准〉〉GB8978-1996中规定的二级标准，即：
CODCrV150mg/L
BOD5V30mg/L
SSV150mg/L
pH值：
6.0~9.0
根据设计进、出水水质，确定本工程处理程度见下表
表1-1污水处理程度表
指标
水质'、一
BOD5
SS
CODCr
pH
进水（mg/l）
3200
2500
8000
4~6
出水（mg/l）
30
150
150
6~9
处理程度（%）
99
94
98
/
2.3污水处理工艺方案选择
2.3.1常规二级处理工艺
根据我国现行《室外排水设计规范》（GBJ14—87）,污水处理厂的处理效率见下表。
表1-2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（%）
SS
BOD
一级
沉淀法
沉淀
40-50
20-30
二级
生物膜法
初次沉淀、生物膜法、二次沉淀
60-90
65-90
活性污泥法
初次沉淀、曝气、二次沉淀
70—95
65—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1-3活性污泥法工艺比较
方法
优点
缺点
适用对象
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
占地大投资局
产泥多且稳定性差
抗冲击能力较差
运行费用较局
出水要求局的大
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
污水浓度局的中
小型污水厂
氧化沟法
BOD去除率95%以上
有较局脱氮效果
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
运行费用较局
悬浮性BOD低
有脱氮要*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
局浓度可生化有机废水的污水厂
2.3.2污水处理工艺选择
据分析，在淀粉生产中，来自丁玉米浸泡、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，届高浓度可生化有机废水。
由丁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，获得可利用的能源一一沼气，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，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。
厌氧接触法届丁传统厌氧消化技术的发展，它采用完全混合式消化反应器，适合丁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）届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
股要求进水SS不大于4000mg/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SS<200mg/Lo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UASBo
（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。
2.3.3污水处理工艺流程
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，由丁截污量较小，采用人工活渣方式。
雨季或生产不正常时排出雨水或事故废水，通过分流格栅槽中溢流口闸板控制。
2一次污水提升泵，设置集水井，污水泵设置地面上露天放置（考虑环境气温不低丁-3C）,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，便丁沉淀物的排除。
4二次污水提升泵泵房为地下式泵房，自灌启动，直接从调节池吸水，泵房
出水干管上设置流量计。
为保证UASB运行所需水温，在污水泵吸水井中设置蒸汽管，直接加热污水，并在水泵出水总管上设置水温自控装置，冬季污水温度
偏低时，通过加热维持在24~26C左右。
5UASB为主要的生化处理装置，全钢结构，地上式，考虑保温。
沼气部分，设计水封罐、气水分离器。
6预曝沉淀池，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。
该池为地上式，钢筋混凝土结构。
7SBR池为半地下式，钢筋混凝土结构，运行中采用自动控制。
处理出水排入市政污水管。
8淀粉废水各级处理效果如下表：
表1-4淀粉废水各级处理效果表
进水浓度（mg/L）
出水浓度（mg/L）
去除率（%）
调节沉
淀池
CODcr
8000
6000
25
BOD5
3200
2880
10
SS
2500
1500
40
UASB
CODcr
6000
750
87.5
BOD5
2880
450
90.0
SS
1500
288
70.0
预曝沉
淀池
CODCr
750
600
20.0
BOD5
450
259.2
10.0
SS
288
270
40.0
SBR
CODCr
600
150
75.0
BOD5
259.2
38.88
85.0
SS
270
81
70.0
原污水一I分流格栅槽一污水提升泵一I调节沉淀池
出水—|SBR—预曝沉淀池—UASBT污水提升泰
泥饼外运
*
脱水机房
浓缩池
污泥提升泵
集泥井
图1-1淀粉废水处理工艺图
3处理工艺构筑物设计
3.1分流格栅槽的设计
3.1.1格栅的设计
（1）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。
该厂处理站仅处理生产废水，尽管SS含量不低，但较大漂浮物及较大颗粒少，格栅拦截的污染物不多，故选用人工活渣方式。
栅条选圆钢，栅条宽度S=0.01m,栅条间隙e=0.02m。
格栅安装倾角a=60°便丁除渣操作。
（2）设计计算
最大设计污水量Qmax=190m3/h=0.053m3/s
污水沟断面尺寸为300mmx450mm
设栅前水深h=0.3m,过栅流速v=0.7m/s
Qmax•sinx
栅条间隙数
0.053sin60
=11.8,取12。
0.020.30.7
校核平均流量时过栅流速为0.23m/s,偏小。
设计最大流量时过栅流速为
0.95m/s,则栅条间隙数为n=8.66，取9。
栅槽宽度
6=S（n-1）+en=0.01x（9-1）+0.02x9=0.26（m）
栅槽实取宽度B=0.3m,栅条10根。
圆形栅条阻力系数
4
四七0.71
0.02
过栅水头损失
0.92
川=0.71xxsin60^3=29.3mm，取30mm。
29.81
取h1=50mm=0.05m
栅前槽高H1=h+h2=0.3+0.15=0.45m（h2为超高）
栅后槽总高度H=0.45+h1=0.5m
3.1.2分僻格栅槽布置
在原污水沟上格栅入口下侧设闸板1*（300mmx500mm）,污水站正常运行时，污水由闸板截流进入污水站。
污水站发生事故时，格栅前闸板（300mmX
500mm）关闭，"闸板打开，污水分流。
格栅槽总长度=闸板段长度+栅条段长度+渣水分离器筛段长度
=0.5+0.4+1.1=2.0m
3.2调节池的设计
3.2.1设计说明
根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池
停留时间取8.0ho调节池采用半地下式，便丁利用一次提升的水头，并便丁污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用，由丁调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时故障少，只设一个调节池。
3.2.2设计计算
调节池调节周期T=8.0h
调节池应有容积V=TQh=8X1500/24=8X62.5=500m3
调节池有效水深h有效=3.5m
调节池规格12mx12mx4m,V有效=12X12X3.5=504m3
调节池设污泥斗四个，每个污泥斗的上口面积6mx6m,下口面积0.6mX
0.6m,泥斗倾角45°,泥斗高2.7m。
每个泥斗容积
h2722223
Vi=—sS2.SS2—620.62620.62'=35.964m3
33
泥斗容积共V=4Vi=143.856m3
调节池每日沉淀污泥重为W=2500mg/LX40%X1500m3/d=1.5t/d
湿污泥体积约为V'=1.5/2.5%=60由设污泥密度为1t/m3,污泥含水率97.5%）
泥斗可存约两天半污泥。
（图1-2）
调节池最高水位设置为+3.00m,超高为0.50m,顶标高为3.50m。
最低水位-0.50m,池低标高-3.20m。
调节池出水端设吸水段。
3.3一次污水泵设计计算3.3.1设计说明
一次污水泵从集水井中吸水压至调节池，污水泵设置丁地面上，不能自灌,设置引水筒。
3.3.2集水井计算
污水泵总提升能力按Qmax考虑，即Qmax=190m3/h,选三台泵，则每台流量为Qb=Qmax/3=63.3m3/h,取65m3/h。
选80WGF污水泵三台，另备用一台，单泵提升能力70.0m3/h,扬程16.5m,电动机功率5.5kw，占地尺寸1100mmX500mm。
集水井容积按最大一台泵5min出流量计算，则其容积为
集水井最高水位（与格栅槽连接）-0.5m,最低水位-2.5m,井低-3.0m,平■面尺寸5.0mX1.5m,安装三台80WGF污水泵丁集水井一侧地面上，平■均流量时相
当丁一用二备3.3.3污水泵计算
（1）污水泵流量
Qb=Qmax/3=63.3m3/h取65m3/h
（2）污水泵扬程
1污水泵吸水管水头损失（不记引水筒水头损失）
管径DN150,v=0.93m/s,i=0.011,L=3.0m
引水筒出口E2=0.20
2引水筒出水管水头损失
管径DN125,v=1.32m/s,i=0.026,L=1.0m
局部阻力损失:
hM2=七=0.10'32—=0.009m
2g29.81
3污水管出水管水头损失
管径DN100,Q=63.3m3/h,v=2.0m/s,i=0.081,L=5.0m
局部阻力系数:
异径管DV80mmx100mmE1=0.03
止回阀DN100mmE2=7.5
闸阀DN100mmE3=0.2
90°弯头DN100mmE4=0.6
局部阻力损失:
hM3=123，4七=0.037.50.2-0.62.0=1.7m
2g29.81
④污水泵管路总水头损失:
h1=2hL+2hM=（0.033+0.026+0.41）+（0.053+0.009+1.7）=2.23m
⑤污水泵的扬程
污水泵提升高度：
h2=3.0-（-2.5）=5.5m
出水管出水自由水头：
h3=2.0m
则污水泵所需扬程H=h1+h2+h3=2.23+5.5+2.0=9.73m
（3）一次污水泵的启动
集水井最高水位-0.5m,最低水位-2.5m，中间水位-2.0m和-1.0m,通过手动和电动两种方式控制，使水位为-2.0m和-1.0m时启动一台和两台污水泵，当水位为-2.5m时，泵全部停止工作。
3.4UASB设计计算
3.4.1设计说明
UASB反应器是有荷兰瓦赫宁根农业大学的G-Lettinga等人在20世纪70年代研制的。
80年代以后，我国开始研究UASB在工业废水处理中的应用，90年代该工艺在处理工程中被广泛采用。
UASB一般包括进水配水区、反应区、三相分离区、气室等部分。
UASB反
应器的工艺基本出发点如下：
1为污泥絮凝提供有利的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；
2良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。
较大
的絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备内的污泥浓度；
3通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀，然后回流入反应器。
UASB处理有机工业废水具有以下特点：
1污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达20~40gVSS/L;
2有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达8~12kgCOD/（m3•d）;
3反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单；
4系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。
本工程所处理淀粉生产废水，届高浓度有机废水，生物降解性好，UASB反
应器作为处理工艺的主题，拟按下列参数设计。
设计流量1500m3/d，即62.5m3/h;
进水浓度CODCr=6000mg/L
容积负荷：
Nv=6.5kgCOD/（m3-d）
产气率：
r=0.4m3/COD
污泥产率:
X=0.15kg/kgCOD
3.4.2UASB反应器工艺构造设计计算
（1）UASB总容积计算
QS.
UASB总容积V=、广式中Q——设计处理流量,m3/d
Sr
去除的有机污染物浓度，kg/m3
Nv——容积负荷，kgCOD/（m3-d）
15006.087.5%3
则V==1211m
6.5
选用四个池子，每个池子的体积为Vi'=V/4=1211/4=302.753m取303m3
假定UASB体积有效系数90%,则每池的总容积为Vi=303/90%=337m3
若选用直径为47000mm的反应器4个
则其水力负荷约为_^=62.5_6252=0.4m3/（m2h）,基本符合要求。
4A二D-7
4
4
若反应器总高为H=9.7+0.3=10.0m
—.-2_2
反应器容积为Vi=二土H10=385m3
44
有效反应容积约为Vi'=38590%=346.5m3
（2）工艺构造设计
反应器内最重要的部件是三相分离器，用来进行气、液、固三相的分离（如图1-1）,因此对UASB的工艺构造设计主要就是设计三相分离器，它的设计直接影响气、液、固三相在反应器内的分离效果和反应器的处理效果。
对污泥床的
根据已有的研究和工程经验，三相分离器应满足以下几点要求：
1沉淀四壁倾斜应在45°~60°之间；
2沉淀区的表面水力负荷应在0.7m3/（m2•h）以下，进入沉淀区前，通过沉淀槽底缝隙的流速不大丁2.0m/h;
3分离器（两个或多个）问的空隙表面积应是反应器截面积的15%~20%;
4气体收集高度当反应器为5~7m时，应在1.5~2.0m之间；
5为使气体释放及便丁去除浮渣，应保持足够液气接触面积；
6在出水前应设挡板；
7分离气体的挡板与分离器壁重叠20cm以上，以免出流气泡进入沉淀区；
8出气管直径应足够大，使气室中气体较易排出。
三相分离器设计须确定三相分离区数量，大小斜板尺寸、斜角和相互关系。
A.小斜板（反射锥）临界长度计算
反射锥临界长度计算公式（该公式的推导便是依据以上三相分离器的设计要求得出的）为：
AO〔q/LNUpr1
sin
式中q——通过缝隙的流量，m3/h;
L——回流缝隙长度，m；
N——缝隙条数；
Up——气泡的上升速度，m/s；
r上斜板到器壁的距离，m；
6——下斜板与器壁的火角。
且式中Up由斯拖克斯公式计算：
Up=卷”-"2
式中Up——气泡的上升速度，m/s；
B气泡碰撞系数；
g重力加速度，m/s2;
pi——液体密度,kg/m3
pg气体密度,kg/m3
11液体动力粘度，kg/（m-s）
dg气泡直径，m。
.目.fi―yp1
式中y——液体的动力粘滞系数，m2/s
设水温T=25C,
气泡直径dg=2x10-4m,
废水密度pi=1.02x103kg/m3,
气体密度pg=1.15kg/m3,
净水动力粘度y=8.9X10-7m2/s
取6=0.95
则净水动力粘度为：
s）
r,则废水动
「=丫pl=8.9X10-7X1.02X103=9.078X10-4kg/（m-
因处理对象为废水，p比净水的从'大，取其值为净水的2.5彳力粘度为：
=LX2.5=2.27x10-3kg/（m-s）
气泡在静止水中的上升速度为：
单池处理水量为:
q'625
m/s
-—=4.3X10-3m3/s
43600
设计回流缝数量n=1,
宽度r=0.6m,
下斜板倾角a=54°,即6=36
回流缝长度L=（3.5-0.2-0.3）X2X兀=18.85m
下斜板临界长度：
AO=^^〔q/LNUPrl=—1一〔4.310-3/18.8519.310^0.6】sin：
Psin36
=1.06m
取小斜板长度L小=1.5AO'=1.6m,其水平L小水平=0.94m,垂直L小垂直=1.29m三相分离器设计如图1-4所示。
图中D1=1.9m,D2=5.2m,D3=4.6m,也1=53.1°,也2=54.3°
大集气罩的收气面积占总面积的比例为
（7一24）2-
A3/A=-——―）=43%符合要求
7二
沉淀区面积S=1兀（7—0.6）2—1兀号.92=29.3（m2）
44
沉淀区负荷为0.53m/h,符合要求。
回流缝的过水流速为：
v=62.5/4=1.43（m/h）符合要求
18.20.6
UASB设计结果：
D=7.0m
H=10.0m
其中超高H1=0.3m
三相分离器高度H2=3.5m
反应区高H3=5.5m
反应器底污泥区高H4=0.7m
集气罩顶直径D1=1.9m
大斜板长L大=2.83m
倾角a2=54.3°
小斜板长L小=2.0m
倾角a1=53.1
（3）脱气条件校核
如果水是静止得，则沼气将以Up=0.9〜1.0cm/s的流速上升，可以进入气室中。
但由丁在三相分离器中，水是变相流动，因此沼气气泡不仅获得了水的加速，而且运动发生了方向改变。
气泡进入气室，必须保证满足以下公式要求：
Up/v>L2/L1
式中Up——气泡垂直上升速度;
v——气泡实际缝隙流速；
L2——回流缝垂直长度；
L1——小斜板与大斜板重叠长度;
根据三分离器设计结果，得:
0.93“
=23.2
1
1.43100-
3600
L2/L1=0.6tg53.1
可见
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