UASB+CASS处理淀粉生产废水设计Word文件下载.docx
《UASB+CASS处理淀粉生产废水设计Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《UASB+CASS处理淀粉生产废水设计Word文件下载.docx（27页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
本次设计设计参数
⑴进水水质、水量
此废水为淀粉生产废水，水质水量如下：
Q＝1800m3/d;
pH=4～6;
T=22～35℃;
COD=6000～7600mg/L;
BOD5=2800～3300mg/L;
SS=1500～2800mg/L
⑵出水要求
出水达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准（按其他排污单位）。
⑶水文气象条件
全年主导风向：
西南风；
最大冻土深度：
-1.9m；
根据当地资料及工艺方案比较,采用UASB-CASS处理工艺。
1.2设计水质及处理要求
根据经验应取各数值平均数偏大即可，故水质各项指标如表1－1
表1－1进水水质
进水水质COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）
700031002300
见表1－2所示
表1－2出水水质
出水水质COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）
15060200
1.3废水来源及危害
本次设计的废水为马铃薯淀粉生产废水是高浓度有机废水，废水中主要含有糖类、蛋白质、纤维素、脂肪等污染物。
这些废水中主要含有溶解性淀粉、少量蛋白质、有机酸、尘土、矿物质及少量的油脂，易腐败发酵，使水质发黑发臭，排入江河会消耗水中的溶解氧，促进藻类及水生植物繁殖，量大时河流严重缺氧，发生厌氧腐败，散发恶臭，鱼、虾、贝类等水生动物可能会因此而窒息死亡。
因此，搞好淀粉废水的治理及综合回收利用越来越受到环境科学工作者的重视。
1.4污水处理厂处理能力
本次设计的污水处理厂能处理1800m3/d的淀粉废水。
1.5自然条件及厂址选择
自然条件件表1－3所示
序号
自然、气象要素
单位
数值
备注
1
海拔
m
185.00~185.50
2
气温（干球温度）
2.1
年平均温度
℃
4.5
2.2
极端最高温度
36.6
2.3
极端最低温度
-40.2
2.4
最热月（七月）平均温度
22.9
2.5
最冷月（一月）平均温度
-17.9
2.6
最热月（七月）平均最高温度
27.9
2.7
最冷月（一月）平均最低温度
-28.9
3
相对湿度
3.1
年平均相对湿度
%
70
3.2
最热月平均相对湿度
80
3.3
最冷月平均相对湿度
72
3.4
年平均水气压
kPa
0.87
4
大气压
4.1
年平均
99.342
4.2
夏季平均
98.452
4.3
冬季平均
100.125
5
风向、风速
5.1
年最多风向及频率
14
主导风向：
SW
5.2
夏季最多风向及频率
13
风向：
SE
5.3
冬季最多风向及频率
11.8
5.4
年平均风速
m/s
5.5
最大风速
27.0
离地面10米处
5.6
基本风压
kN/m2
0.50
6
降雨量
6.1
年平均年降雨量
mm
668.4
6.2
日最大降雨量
119.3
6.3
小时最大降雨量
59.9
7
雪
7.1
最大积雪厚度
0.469
7.2
基本雪压
0.45
8
其它
8.1
最大冻土深度
-1.90
8.2
冻结日期
—
11月22日
8.3
解冻日期
3月31日
8.4
年平均日照
小时
2457.7
8.5
年雷暴日
d
41
8.6
年均蒸发量
135.6
8.7
地震烈度
度
8.8
年平均雾凇日数
32.4
厂址的选择：
污水处理厂厂址选择应遵循下列各项原则：
（1）应与选定的污水处理处理工艺相适应
（2）无论采取什么处理工艺，都应尽量做到少占农田和不占良田
（3）厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城镇，工厂厂区及生活区的下游和夏季主风的下风向
（4）厂址应与城镇、工厂厂区、生活区及农村居民点保持约300mm以上距离，但不宜太远，以免增加管道长度，提高造价
（5）当处理后污水用于农业、工业或市政时，厂址考虑与用户靠近，或者便于运输
（6）厂之不宜设在雨季，易受水淹的低注处
（7）要充分利用地形，应选择适当有坡度的地区以满足处理构筑物高程布置的需要，减少土方工程量
（8）污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。
综上所述本次设计的污水处理厂应设在西南风的下风向，河流的下游，距离居民区1000m的开阔平坦地，周围为田地，便于污水的回用及污泥的填埋。
1.6污水处理厂的组成
本次设计的污水处理厂设计包括格栅间，污水提升泵房，竖流式沉砂池，水质调节池，UASB反应池，CASS反应池，贮泥池，污泥浓缩池，污泥提升泵房以及污泥压滤机房的设计计算。
1.7污水处理厂的设计范围及设计规则
1.7.1平面布置原则
（1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。
①池形的选择应考虑减少占地，利于构（建）筑物之间的协调；
②构（建）筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的协调和总图的协调。
③构（建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和局部利用。
（2）构（建）筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管理需要考虑。
（3）管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。
（4）做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行安全方便，又使站区环境美观，向外界展现优美的形象。
具体做好以下布置：
①污水调节池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分离；
②配电应靠近引入点或电耗大的构（建）筑物，并便于管理；
③沼气系统的安全要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域；
④重力流管线应尽量避免迂回曲折。
1.7.2高程布置原则
（1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。
（2）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本
（3）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。
（4）协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。
2工艺设计论证
2.1淀粉废水处理方法比较
2.1.1絮凝沉淀处理
絮凝沉淀法作为一种成本较低的水处理方法应用广泛。
其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能,所以絮凝剂是絮凝法水处理技术的关键。
絮凝剂可分为无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂和复合型絮凝剂。
追求高效、廉价、环保是絮凝剂研制者们的目标。
[1]
岑超平对木薯淀粉黄浆水,先用石灰乳中和,再用进口高分子絮凝剂N2OP、650BC、AN絮凝,有很好的净化效果,COD去除率为60.0%～99.3%,总固形物去除率为45.0%～66.8%。
絮凝后可生化处理达标排放,且药剂总耗费小于0.3元/m,这在高浓度有机废水治理工程中是完全可以接受的。
絮凝下沉物容易脱水分离,便于回收和综合利用。
邓述波等从土壤中分离、筛选得到高效絮凝剂产生菌A29,对其培养液的粘性及其絮凝性进行考察。
该菌产生的絮凝剂的粘度高达295mPa/s,且粘性和絮凝率具有正相关性,对淀粉厂的黄浆废水具有良好的絮凝效果。
添加絮凝剂明显起到加速沉降,降低出水浊度的作用。
废水的SS和COD的去除率分别可达85.5%和68.5%,效果明显优于常用的化学絮凝剂。
由于微生物絮凝剂具有无毒、无二次污染的特点,因而处理淀粉厂废水絮凝得到的蛋白物质可以作为动物饲料进行综合利用。
李亚峰等采用聚铁混凝沉淀-活性炭吸附工艺处理淀粉废水,具有较好的处理效果,处理后各项指标均能达到国家污水排放标准。
主要技术参数:
聚铁的投加量为150～250mg/L;
PAM的投加量为25mg/L;
混合搅拌时间为2～3min;
搅拌速度为100～120r/min。
药剂费为0.31元/m。
该方法具有工艺简单、处理效果好、投资小、易于操作等优点,而且处理效果不受气候条件影响,因此特别适用于寒冷地区小流量淀粉废水的处理。
2.1.2
生物处理
生物处理法是利用微生物新陈代谢功能,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质,使废水得以净化的方法,一般可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。
该方法在处理高浓度有机废水方面,以其处理费用低、处理效率高等优点被广泛采用。
[2]
2.1.2.1厌氧生物法
厌氧法处理淀粉废水,其最终产物是以甲烷为主的可燃气体,可作为能源回收利用;
剩余污泥量少且易于脱水浓缩,可作为肥料使用;
处理工艺运转费用低。
在当前能源日益紧张的形势下,该方法作为一种低能耗,可回收资源的处理工艺日益受到世界各国的重视。
近年来,厌氧发酵法处理淀粉废水主要有升流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧流化床（AFB）、厌氧接触法（ACP）、两相厌氧消化法（TPAD）和厌氧滤池（AF）等。
1、升流式厌氧污泥床（UASB）
UASB内的水流方向与产气上升方向相一致,一方面减少了堵塞的机率,另一方面则加强了对污泥床的搅拌混合作用而有利于微生物与进水基质间的混合接触及颗粒污泥的形成。
该工艺不仅投资省、运行费用低、操作简便,而且产生可供利用的沼气,处理后的废水达标排放,获得较好的经济效益和环境效益。
张振家等采用UASB反应器处理淀粉废水,具有容积负荷及去除率高等显著优点,在反应器COD容积负荷保持在10kg/（m3·
d）以上时,COD去除率可达90%以上,有机氮去除率亦达80%,为后续处理打下良好基础。
试验结果表明,微量元素在废水的厌氧生物处理过程中具有不可少或缺的作用,因此在厌氧处理过程中,必须充分重视厌氧反应体系对微量元素的需求,保证供给。
2、厌氧流化床（AFB）
该反应器内填充着粒径小、比表面积大的载体,厌氧微生物组成的生物膜在载体表面生长,载体处于流化状态,具有良好的传质条件,微生物易与废水充分接触,细菌具有很高的活性,设备处理效率高。
栾金义等将生物流化床与接触氧化法相结合的复合生物流化床方法,使淀粉废水先经过流化的生物载体后再经填料层,处理北京某淀粉厂的废水,COD去除率达90%左右,废水可达标排放。
该方法可使生物流化床技术与接触氧化法的优缺点相互补充,大大提高了处理效率。
3、垂直折流厌氧污泥床（VBASB）
VBASB是一种复合型厌氧反应器,它是以UASB反应器为主体,综合了ACP、UASB和AF三种工艺的特点,可视为在UASB反应器内加四道垂直挡板,使反应器的水流上下垂直折流,处理过的废水再经三相分离器流出反应器,使反应器内的水流呈推流的特点,对高悬浮物高浓度有机废水比AF和UASB有更好的适应性。
贺晓红等介绍了在常温条件下,采用VBASB反应器处理淀粉废水的经济有效的方法。
当HRT=12h时,反应器的平均进水COD为4511.8mg/L,平均COD容积负荷为903kg/（m3·
d）,出水COD平均为778.1mg/L,平均处理效率达81.47%,1gCOD的沼气平均产率为0.30L,同时,在反应器内部形成了大量活性良好的颗粒污泥。
在处理过程中,主要控制因素为VFA、碱度和pH。
保持反应器中VFA在500mg/L以下,碱度在1000mg/L左右,pH在6.3～7.6是适宜的。
处理后的出水进一步经过好氧生物处理,即可达标排放。
[3]
4、厌氧接触消化法
厌氧接触消化法属第二代厌氧消化技术,由于采用将消化污泥回流至消化器的措施,可保持消化设施内较高浓度的生物量,从而提高了消化器的容积负荷。
与上流式厌氧污泥床、厌氧滤床相比,厌氧接触消化法虽然负荷较低,但运行可靠,起动时间较短,但目前国内在淀粉废水处理方面的研究和应用并不多见。
佘宗莲等采用厌氧接触消化技术,分别在中温32℃和自然温度条件下处理淀粉厂的高浓度废水。
结果表明,采用中温厌氧消化可取得较好的处理效果,原水不调pH4.0～4.9直接进反应器,COD容积负荷最高达5.06kg/（m3·
d）,进水COD平均为11.604×
10mg/L,出水COD平均为1778mg/L,COD去除率达85.8%,出水pH提高到6.4～7.0。
采用自然温度消化,当气温大于24℃时,可取得较好的处理效果。
5、厌氧折流板ABR反应器
ABR反应器作为一种理想的多段分相、混合流态处理工艺,具有比其他厌氧工艺更为优越的特性。
沈耀良等对ABR反应器处理高浓度淀粉加工废水的效果及污泥特性进行了研究,在中温35士0.5℃、进水COD负荷为12～18kg/（m3·
d）、HRT=12～24h时,COD的去除率可达72%～96%。
研究表明,不同条件下反应器不同隔室中的VFA及pH的变化呈现出显著的相分离及移动的特征,反应器中形成SVI为18～25mL/g、平均粒径为2～3mm大者可达4～5mm、性能良好的颗粒污泥,且其特性随不同隔室而呈现出相应的变化规律。
该方法对高浓度淀粉加工废水具有稳定高效的处理效果。
6、厌氧滤池（AF）
装置中填满了如沙砾、塑料、泡沫等填料,使厌氧微生物附着在上面生长,可维持较高的生物量和较长的SRT。
但由于该装置易发生堵塞,所以主要用于处理含悬浮物较少的中、低浓度废水,近些年使用该方法处理淀粉废水方面的报道不多。
Ahn等采用两种不同的方式,对厌氧滤池处理马铃薯淀粉废水的动力学特性进行了研究。
结果表明,尽管两种模式下反应器均运行正常,但是对出水COD的预测受进水水质的影响严重。
2.1.3
好氧生物法
与厌氧法相比,好氧生物法在处理淀粉加工废水方面有许多不足之处,例如需要充氧、动力消耗大、无能量回收、微生物所需营养多和污泥量大等适合处理低浓度的有机废水。
而淀粉废水的COD一般较大,所以在淀粉废水的处理中单独应用的较少,主要是接触氧化法、生物氧化塘法和SBR法。
在淀粉加工废水的处理中,好氧生物处理一般用作后续处理。
苏宏等用加压SBR法处理淀粉废水,进水COD为3500～4000mg/L,停留时间8～12h,COD去除率为94%～96.7%,出水COD小于150mg/L,达到国家规定的排放标准,该方法具有处理工艺简单、实用、效果好。
与普通SBR法相比,加压SBR法具有生化反应速度快、有机物去除率高且耐负荷冲击能力更强。
杨启峰等根据北方气候特点和马铃薯淀粉生产特点及淀粉废水性质,采用沉淀分离-单纯曝气组合工艺处理北方城市的马铃薯淀粉厂的淀粉废水,该工艺流程简单、容易操作、基建费和运行费低,便于管理,此工艺适合我国国情。
Jin等在实验室中采用一组有效体积为45L的曝气反应器,其最小工作体积为3.5L。
用10%的DAR2710真菌接种,在35℃,起始pH为4.0的条件下反应14h,可转化95%以上的淀粉物质,COD去除率为95%,并且每升废水可回收蛋白质2.07～2.39g。
产生的真菌蛋白质没有毒性,可用作动物饲料,具有较好的经济效益和环境效益。
[4]
2.1.4其他方法
由于淀粉废水的有机浓度很高,所以在处理中很少使用单一处理方法,一般是将多种处理方法结合使用,使各种方法的优缺点相互补充,以提高效率。
戴建强等在中温35±
1℃条件下,采用UASB和混合活性污泥串联的方法来处理玉米淀粉生产废水,当COD在7000～8000mg/L,HRT为18h时,废水经两步处理后,COD的去除率在97%以上。
经二级生化处理的出水达到国家规定的排放标准。
该方法UASB反应器内的厌氧活性污泥直接引自废水处理系统,可有效缩短启动周期,节约资金。
对高浓度有机废水的COD去除率高,运行稳定可靠。
毛海亮等采用UASB-SBR工艺处理淀粉废水。
充分利用UASB高效高负荷的处理优势,使废水得到有效治理。
试验结果表明,废水经颗粒化UASB稳定处理后,出水COD可降到500mg/L以下,然后再经SBR处理后,出水COD可降到100mg/L以下,出水清澈。
该处理系统具有耐冲击负荷、处理效果稳定、运行管理简单、运行费用低等特点。
该系统处理每立方米淀粉废水,可节约用电7～8kW·
h。
柴社立等采用多阶段水解-好氧串联工艺处理高浓度玉米淀粉废水。
试验结果表明,水解段具有提高废水可生化性的功能。
在总HRT为60+h、进水pH为5.90～6.08,进水COD、BOD5、NH4+平均分别为8205、7395、160.0mg/L的条件下,CODCr、BOD5和NH4+去除率分别达97.7%、5499.1%和88.1%,出水水质达到或接近国家污水排放二级标准。
该方法对环境条件的要求较低,操作上较为简单,具有一定的抗负荷冲击能力。
除以上介绍的各种常规的淀粉废水处理方法外,李素玉等还介绍了多种微生物净化玉米淀粉废水的协同作用方面的研究。
结果表明,多种微生物的协同作用可使废水COD去除率达90%以上,净化后的废水COD在300mg/L以下,pH在7左右,每立方米废水还可生产出适于用作饲料添加剂的SCP1.646kg,可将玉米淀粉废水变成生产蛋白质的资源。
2.2废水处理方案确定
经过对此类废水处理方法的详细比较，考虑到废水的水质，出水要求，及污水厂的厂址等因素，采用UASB－CASS是最佳的处理方法。
2.3UASB-CASS法的发展
2.3.1厌氧工艺的发展
早期的厌氧消化工艺可以称为第一代厌氧消化工艺，以厌氧消化池为代表属于低负负荷系统。
早期的低负荷厌氧系统使人们认为厌氧系统的运行结果不理想本质上不及好氧系统，不幸的是这种观点一直延续至今。
由于厌氧微生物生长缓慢，世代时间长，故保持足够长的停留时间是厌氧消化工艺成功的关键条件。
正是随着对厌氧发酵过程认识不断提高，人们认识到反应器内保持大量的微生物和尽可能长的污泥龄是提高反应效率和反应器成败的关键。
事实上，一个设计合理的厌氧处理系统可以在停留时间非常短和负荷比好氧处理高的条件下，获得较高的可生物降解有机物的去除效果。
2.3.2UASB工艺的发展
随着技术的发展，对UASB的生化动力学及其在工艺上的优越性有了更深的了解。
随着人们对UASB研究的深入，新型的UASB工艺不断出现，其变型工艺有EGSB工艺、AF+UASB工艺、水解+UASB工艺、以及UASB+CASS工艺等。
2.3.3UASB-CASS工艺流程
UASB—CASS废水处理工艺流程图详见图2－1
2.3.4UASB-CASS工艺的主要特点
（1）采用UASB—CASS工艺处理酒精废水具有工艺简单，运行可靠，节省投资，
日常维护简单等特点，工程运行实践表明，该工艺运行稳定，各项污染物指标能够达到GB8978—1996《污水综合排放标准》二级标准的要求。
（2）UASB反应器的启动是整个工程能够顺利运行的关键，启动过程分成两个主
要阶段进行：
首先采用低浓度进水且保持进水浓度不变，逐渐增加进水量以提高有机负荷直至达到设计进水量；
然后保持进水量不变，逐渐增加废水浓度以提高有机负荷直至达到设计进水浓度。
当UASB反应器达到了设计的水质水量，反应器中形成颗粒污泥则进入稳定运行期。
[5]
图2－1UASB－CASS工艺流程图
（3）淀粉废水经厌氧处理可产生大量的沼气。
产生的沼气通入锅炉内燃烧。
每利用1m3沼气相当于产生0.5元的收益，具有良好的经济效益。
2.4处理构筑物
2.4.1格栅
⑴格栅设计作用
格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另外可减轻后续构筑物的处理负荷。
⑵格栅设计参数
设计流量Q＝1800m3/d=75m3/h=0.02m3/s
取用中格栅，栅条间隙d=10mm；
格栅安装角度α=45°
，栅前流速0.7m/s,过栅流速0.8m/s；
单位栅渣量W=0.05m3/103m3废水。
⑶格栅工作原理
本设计采用人工清渣格栅。
由于本设计水量较少，故格栅直接安置于排水渠道中。
2.4.2提升泵房
⑴提升泵房设计作用
污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能依靠重力流在后续处理构筑物内畅通的流动。
⑵提升泵房设计参数
选取3台ISW65-100（I）A离心泵，2用一备，其工作参数如表2－1。
表2－1:
SW65-100（I）A离心泵工作参数
流量（m3/h）
扬程（m）
转速（r/min）
功率（kw）
电压（v）
44.7
12.4
2900
380
2.4.3竖流式沉砂池
⑴沉砂池设计作用
沉砂池是城市污水处理厂必不可少的预处理设施，通常设置在细格栅后以去除进水中的砂粒，保证后续处理构筑物及设备的正常运行。
⑵沉砂池设计参数
最大流速为0.1m/s，最小流速为0.02m/s；
最大时流量的停留时间不小于20s，一般采用30～60s；
进水中心管最大流速为0.3m/s，取0.3m/s。
⑶沉砂池工作原理
沉砂池的工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。
2.4.4调节池
⑴调节池设计作用
淀粉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，保证后续处理构筑物能连续运行。
升级会员 