高浓度蛋白废水设计方案.docx
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高浓度蛋白废水设计方案
1、工程概况
该新建厂废水主要来源于蛋白酸沉洗、蛋白一水洗、蛋白二水洗、蛋白三水洗、PVA一洗、PVA二洗、冲罐水、洗滤布水、交联车间水洗、生活污水、前水洗、蒸发楼地面水、交联地面水、软水站再生水、后道中和后排水等，该工艺废水反应过程中的中间产物，排放无规律、周期长。
我公司受建设方委托，对现有废水处理设施提出设计方案，使污水处理能力达到3000m3/d，所排废水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的一级排放标准，以减少对环境的污染。
废水处理后即可排出厂外。
本着为企业负责，为企业服务的宗旨，根据该厂实际情况，拟订本项目废水处理方案，对废水处理工艺、设施进行方案设计和设备选型，以供环保主管部门、企业单位等各方专家领导审议。
2、设计依据、规范、范围及原则
2.1设计依据及规范
●《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；
●《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-1990）；
●《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-1992）；
●《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-1992）；
●《室外排水设计规范》1997年修订（GBJ14-1987）；
●《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-1988）；
●《地下工程防水技术规范》（GBJ16-1987）；
●《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-1984）；
●《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBJ93-1986）；
●《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-1990）；
●《给水排水设计手册》（1~11册）。
2.2设计范围
●污水处理站的总体设计包括工艺、电气、土建设施的设计和设备选型等，不包括处理站外污水的收集、输送管道和与本项目配套的装饰工程。
●污水处理站的设计主要分为污水处理及污泥处理及处置两大部分，同时避免噪音、异味等二次污染。
◆污水处理与利用
调查研究污水的水质水量变化情况，选择技术成熟、经济合理、运行灵活、管理方便、处理效果稳定的方案。
◆污泥处理与处置
污水处理过程中产生的污泥，应进行稳定处理，防止对环境造成二次污染，并妥善考虑污泥的最终处置。
2.3设计原则
●本设计方案严格执行当地有关环境保护的各项规定，污水处理首先必须确保各项出水水质均达到当地环保部门规定的排放标准；
●针对本工程的具体情况和特点，将成熟可靠的处理工艺和先进的水处理技术有效结合起来，实用性与先进性兼顾，以实用可靠为主，确保各项出水指标达到设计标准，并避免二次污染；
●处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化；
●设备选型采用通用产品，选购的产品应是技术先进、质量保证、性能稳定可靠、工作效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中及售后服务好的产品；
●在保证处理效率的同时工程设计紧凑合理、节省工程费用、减少占地面积、减少运行费用。
●设计美观、布局合理、降低噪声、消除异味及妥善处理固体废弃物，改善处理站及周围环境，避免二次污染。
3、设计水量与水质
3.1设计水量
污水处理站设计日最大进水流量：
Qd=3000m3/d，即Qh=125m3/h，水处理设施每天24小时连续运行。
3.2设计水质
参照相关类型高浓度有机废水性质和贵公司提供的水质报告，设计水质如下：
设计水质一览表：
表（3.2-1）
名称
水量
吨/天
PH
CODcr
（Mg/l）
SS
（Mg/l）
BOD5
（Mg/l）
TN
（Mg/l）
TP
（Mg/l）
NH3-N
（Mg/l）
CL
（Mg/l）
SO4
（Mg/l）
备注
蛋白酸沉洗1#
280
2.86
12100
2140
6620
330
0.34
42.7
1050
/
水温：
60-70℃
蛋白一水洗2#
120
2.92
5440
1970
1340
190
0.17
25.1
458
/
蛋白二水洗3#
10
4.24
752
124
407
43.4
0.05
2.92
58.9
/
蛋白三水洗4#
10
3.98
1190
138
542
55.8
0.04
2.53
27.5
/
PVA一洗6#
84
7.25
14000
55
6320
/
/
/
/
/
常温
PVA二洗7#
5
6.99
22500
52
968
/
/
/
/
/
冲罐水8#
282
7.8
4750
456
1750
112
0.13
2.12
/
/
水温：
80-90℃
洗滤布水9#
510
7.25
2380
424
853
105
0.14
3.75
/
/
交联车间水洗10#
1300
1.33
3580
115
1090
85.7
0.04
77.6
187.7
576
常温
生活污水
90
7.56
350
250
250
40
4
25
/
/
常温
综合平均值
2691
4677
505
1831
/
/
/
/
/
/
4、处理工艺的选择
4.1污水水量与水质情况分析
●生产废水排放时具有间隙性，废水水量和水质的波动很大，不均匀程度很高，必须考虑设置足够容量的均质调节池。
●废水中pH值变化处于较低水平，考虑PH波动对系统的影响，进入生化系统前应调节PH。
●废水中BOD/COD=0.39，可生物降解性较好，总体上采用生化处理工艺是合适的，也是必需的。
●废水中有机物含量较高，PVA二洗7#COD最高值达22500mg/L，以及PVA一洗6#COD最高值达14000mg/L，综合各股废水高达4677mg/L，必须采取厌氧生物技术对废水进行预处理，以有利于后续好氧生化反应的进行。
4.2废水处理工艺方案的选择
4.2.1选择思路
根据上述水量和水质情况分析，方案考虑废水处理工艺的选择必须依照如下思路：
●总体思路采用物化——水解酸化——厌氧——好氧——物化处理工艺为核心技术处理废水；
●首先对废水进行物化预处理，采用中和调整pH值及混凝沉淀废水；
●接着并采用水解酸化——厌氧——好氧——生化处理工艺，去除废水中的大部分有机物；
●最后再通过加药混凝气浮使固液分离处理，保证水质达标排放。
4.2.3污水处理工艺流程
各工艺废水汇总进入机械格栅拦截较大悬浮物、漂浮物后进入调节池，在调节池中进行废水水量的调节、水质均衡，然后由一级提升泵提升至中和曝气池，使各股废水PH值得到调整；经PH值调整后的废水进入混凝沉淀池，并利用水解酸化池，将难生物降解的大分子有机物降解为小分子有机物，提高废水的可生化性，其出水采用二级提升泵提升进入UASB厌氧塔。
UASB厌氧塔的出水自流进入预生化池，在预生化池中生活污水同时一并进入，废水得到调配，厌氧微生物转化成好氧微生物，预生化处理后进入后级生物氧化池生物处理。
在生物氧化池中利用微生物的繁殖和生长彻底去除废水中剩余的有机物。
最后通过二沉池固液分离，分离后再经加药混凝气浮处理使废水中各项污染物指标最终达标排放。
4.3处理工艺流程简图：
4.4处理效果预测
处理效果预测表：
表（4.4-1）
主要处理单元
指标
CODcr
BOD5
SS
机械格栅
调节池
进水（mg/L）
4677
1831
505
出水（mg/L）
4677
1831
455
去除率%
/
/
10
中和曝气池
混凝反应池
进水（mg/L）
4677
1831
455
出水（mg/L）
3976
1556
227
去除率%
15
15
50
水解酸化池
进水（mg/L）
3976
1556
227
出水（mg/L）
3181
1245
227
去除率%
20
20
/
UASB厌氧塔
进水（mg/L）
3181
1245
227
出水（mg/L）
954
436
227
去除率%
70
65
/
预生化池
生物氧化池
二沉池
进水（mg/L）
954
436
227
出水（mg/L）
191
35
114
去除率%
80
92
50
混凝气浮池
进水（mg/L）
191
35
114
出水（mg/L）
≤100
≤20
≤46
去除率%
50
50
60
总去除效率
去除率%
≥97.8
≥98.9
≥90.9
4.5污泥的处理与处置
本污水处理工艺设有污泥内循环消化系统，产生的污泥量很小。
二沉池的污泥采用脉冲气提装置排至污泥浓缩池，在污泥浓缩池中进行污泥的简单浓缩和稳定处理，浓缩后的污泥采用螺杆泵提升至带式压滤机，进行污泥的干化脱水处理，干化后的泥饼即可外运处置。
脉冲气提装置采用日本技术，无堵塞，效率高，无需设置独立耗能设备。
污泥是污水处理过程的产物，是整个污水处理的重要组成部份，如不加以妥善处理，任意弃置，会产生二次污染。
处理目的在于降低污泥含水率，减少污泥体积，达到性质稳定，并为进一步处置创造条件。
污泥量计算表表（4.5-1）
序号
项目
污泥量
一
二沉池
1
干污泥总量（kg/d）
1359
2
含水率（%）
98
3
污泥体积（m3）
67.95
二
污泥池
1
干污泥总量（kg/d）
697.5
2
浓缩后含水率（%）
97
3
浓缩后污泥体积（m3）
22.65
三
带式压滤机
1
干污泥总量（kg/d）
697.5
2
浓缩后含水率（%）
75
3
浓缩后污泥体积（m3）
2.79
注：
二沉池污泥50%回流至生物氧化池。
污泥脱水方式，使用最常见的为带式压滤机、带式压滤和离心脱水方式。
带式压滤机劳动强度大，自动化程度低，但脱水效果较好，适合小水量污水处理厂。
带式压滤机需滤带作为过滤介质，对滤带要求高，可以连续自动运转。
离心脱水系统结构紧凑，附属设备少，在密闭状况下运行，臭味小、工作环境好，不需要过滤介质，维护较为方便，能长期自动连续运转，但噪音较大，动力费用高。
本工艺中根据污泥特性和使用特点及规模等条件，选择带式压滤脱水机1台，P=28kw。
5、处理工艺设计
5.1主要处理构（建）筑物
5.1.1机械格栅
由于各股废水含有较大悬浮物及风力带入的漂浮物、带状物容易使后续水泵等设备堵塞。
本污水处理工艺设计中，因废水量较大，人工清理栅渣工作量大，且管理困难，易造成工艺设备的堵塞，所以本工艺只考虑污水的自动拦污设备。
本工艺中需设置机械细格栅一道。
格栅的安装角度为70o，栅条间隙8mm，宽度500mm。
机械格栅的栅渣自动进入集渣框内，由人工定期清理，运至垃圾场填埋即可。
格栅井采用钢砼结构，尺寸：
长×宽×高=3.0×0.9×3.0m，格栅井出水自流进入调节池。
5.1.2调节池
本项目各股废水pH值不等，在1.33~7.8之间，废水来水水质水量不均匀度极高，为使后续处理工序长期稳定运行，避免水量冲击导致处理效率和处理稳定性降低，需设置具有调节水质水量和污水收集功能的调蓄池一座，钢砼结构。
所以本调节池设计有效容积1500m3，外形尺寸：
30.0×10.0×5.0m，分2格，平均水力停留时间12小时。
调节池出水设置一级提升泵两台，型号100WQ/C-120-10-5.5，Q=120m3/h，H=10m，N=5.5KW，一用一备，水泵配套自耦装置。
在调节池中设置潜水搅拌器，达到充分混合的目的。
型号QJB4/6-320，电机功率N=4kw。
QJB4/6-320潜水搅拌机特点：
1）搅拌机结构紧凑、操作维护简单、安装检修方便、使用寿命长。
2）叶轮具有最佳的水力设计结构，工作效率高，后掠式叶片具有自洁功能可防杂物缠绕、堵塞。
3）可有效防止沉淀。
4）电机绕阻等级为F级，防护等级为IP68，选用进口轴承和独有专利的电机防凝露装置，使电机的工作更加安全可靠。
5）两道机械密封，材质为碳化钨。
所有外露紧固件均为不锈钢。
5.1.3中和曝气池、混凝沉淀池
由于该废水不稳定，冲击负荷大，废水PH值呈酸性，为保证后续生物处理连续稳定运行，故加强预处理，设计采用中和曝气池、混凝反应沉淀池，在中和曝气池中投入石灰乳或片碱，由鼓风机通入压缩空气使之充分达到中和，且使水质均衡一致。
曝气池采用钢砼结构，设计有效容积250m3，外形尺寸：
10.0×3.0×5.0m，中和曝气时间1.2小时。
废水在进入混凝沉淀池前端投加聚合氯化铁混凝剂，投加量50mg/L（暂定），混凝反应时间0.5小时，沉淀时间2.3小时，总停留时间：
2.8小时，混凝沉淀池总有效容积350m3，外形尺寸：
10.0×7.0×5.0m，用空气搅拌进行混凝反应。
沉淀池沉淀采用Φ50斜管填料57.5m3底部设置排泥系统，沉淀污泥排入污泥浓缩池。
5.1.4水解酸化池
本项目废水的有机物浓度较高，COD达4677mg/L，必须设置水解酸化池以作为厌氧塔的前处理工序。
水解酸化池具有在缺氧条件下，池内的大量活性污泥可吸附、分解废水中的难生物降解的大分子有机物，降解为小分子有机物的功能，提高废水的可生化性。
同时，污泥自身进行消化，使系统内污泥产量减少。
水解酸化池尺寸：
20.0×10.0×5.0m，有效容积：
1000m3，水解停留时间：
8小时。
5.1.5UASB厌氧塔
对于中、高浓度的有机废水，采用生物厌氧技术处理是最经济、最有效的，因为厌氧处理不像好氧处理需要消耗大量的电能来提供好氧菌所需的氧气，另外，厌氧处理还会产生沼气，其有效成分70~80%的甲烷可以作为清洁无污染的能源加以利用。
目前国际、国内在厌氧技术上开发最成功的就是UASB厌氧塔，其具有有机物负荷高，处理效率高，设备占地少，工程投资省等优点，广泛应用于生物制药、啤酒、淀粉、果汁、有机化工、食品、造纸、城市生活垃圾渗滤液等高浓度有机废水的处理。
与好氧生物处理技术比较，厌氧生物处理技术具有如下明显的优点：
◇有机物负荷高，容积负荷达到：
5~10KgCOD/m3·d，极大地减少了所需池体的容积，降低工程投资；
◇污泥产量低，污泥产率只有：
0.04~0.15KgVSS/KgCOD，减少了污泥处理及处置费用，同时也最大程度地降低因处理污水而带来的污泥二次污染；
◇能耗低，厌氧处理过程中，无需充氧设备，因此动力消耗特别少，有研究表明：
厌氧处理的运行费用只有好氧处理费用的1/11；
◇能源利用价值高，污水在厌氧发酵过程中，会产生大量的沼气，其可以作为清洁无污染的新能源，而加以利用。
去除每KgCOD可产生0.35m3的沼气，沼气的发热量为：
21~23MJ/m3。
我厂对UASB厌氧塔的研究开发、制造、调试均有较成熟的经验，在国内处于领先地位，并成功的应用于高浓度有机废水处理工程，典型工程有：
◇上海联吉合纤有限公司高浓度涤纶切片有机废水，处理量：
600m3/d，平均COD浓度：
15000~18000mg/L，该项目于2001年建成，并于当年8月份一次性调试成功，UASB厌氧塔平均COD去除率74.6%；
◇厦门迈克制药厂废水处理扩建工程，处理量：
900m3/d，平均COD浓度：
6000~8000mg/L，该项目于2004年10月建成，并于2005年3月份一次性调试成功，UASB厌氧塔平均COD去除率达72%以上。
◇江苏宜兴市龙泉食品有限公司高浓度豆制品废水，处理量：
120m3/d，平均COD浓度：
12000~13000mg/L，该项目于2003年建成，并于9月份一次性调试成功，UASB厌氧塔平均COD去除率达80%以上。
本工艺设计2座钢砼结构UASB厌氧塔，单座尺寸：
Φ12.0×10.0m，有效水深9.5m，单座有效容积1074m3，总有效容积2148m3，水力停留时间17小时，有机物容积负荷：
3.1kgCOD/m3。
废水在进入厌氧塔前，温度必须控制在30～35oC，特设置热φ1200×2800mm立式热交换器2台。
并设置温控阀门二套（含温控仪）。
热交换器出水设置二级提升泵提升至厌氧塔，型号80ZW-80-35，流量Q=80m3/h，扬程H＝35m，功率N＝15KW，三台，二用一备。
按每去除1KgCOD产生0.35m3的沼气计算，每天可以产生2338m3的沼气，其燃烧产生的热量相当于1870度的电能。
5.1.6预生化池、生物氧化池
为了使厌氧微生物受纳于接触氧化池中好氧微生物，厌氧细菌转性成好氧细菌，废水得到缓冲，特设置预生化池。
在预生化池中调配生活污水，并加以曝气，废水性质从而得到充分的改善。
预生化池有效尺寸10.0×10.0×5.0m，预生化池采用钢砼结构，数量1座，有效容积：
500m3，预生化时间为4小时。
经过UASB厌氧塔处理后的水质浓度已大大降低，但还没有达到排放标准，必须再采用好氧技术加以强化处理。
本工艺设计生物氧化池1座，钢砼结构。
有效尺寸：
20.0×10.0×5.0m，分2格，总有效容积：
1000m3，生化氧化时间8小时。
预生化池和生物氧化池合建。
预生化池、生物氧化池充氧设备采用鼓风机曝气及微孔曝气器，微孔曝气器具有氧利用率高，能耗低，设备投资省，运行费用低的优点。
5.1.7二沉池
废水经生物氧化池处理后，水中含有大量悬浮固体（生物膜），设计采用竖流式二沉池进行固液分离，沉淀后的废水再经气浮处理。
二沉池设置4座，单座尺寸为：
5.0×5.0×5.0m，有效总容积：
600m3，有效总面积：
100m3，水力停留时间：
4小时。
表面负荷：
1.25m3/m2·hr。
二沉池中的污泥通过脉冲气提装置一部分回流至水解酸化池，提高水解酸化池的去除效果，剩余部分污泥提至污泥池。
5.1.8混凝气浮池
其实混凝分离处理有两种形式，一种为混凝气浮法，一种为混凝沉淀法，因混凝沉淀法去除效率低，占地面积大，土建费用高而被我们弃用。
混凝气浮法具有处理效果好、占地面积小、抗冲击能力强、处理和去除范围广等显著优点。
气浮的基本原理是：
对气水混合物加压，空气在水中的溶解度增大，当溶气水骤然减压时释放出大量微小气泡，微小气泡粘附在污染物的周围，利用微小气泡的浮托力，使污染物比重降低而浮出水面，从而达到分离污染物的目的。
我们选用处理效率最高的部分回流溶气气浮法，即溶气水采用经混凝气浮池处理后的末端出水，以此提高污水的去除率，降低自来水的消耗，减少运行费用。
工艺过程
由于废水中有机物和SS含量较高，设计采用同济大学提供的获多项奖的气浮净水新工艺以支持。
在去除SS的同时去除部分CODCr、BOD5。
该设备在污水进行气浮处理前先将污水与反应药剂充分混合，发生絮凝作用后，污水中的絮凝体在接触区与溶气释放器产生的微小气泡发生吸附作用，通过改变絮凝体比重的方式，最终实现泥水分离。
本气浮工艺是同济大学长期研究、开发的成果，其关键部件溶气释放器获国家专利。
整套工艺具有释放气泡微小、固液分离效率高、占地少、出水水质佳、冲击负荷及温度变化的适应能力强、污泥含水率低等特点，被广泛应用于高浓度有机废水的处理领域。
设计参数
混凝气浮池设置1台，处理量为125m3/h，外形尺寸为10.0×3.6×3.0m，材质为Q235-A防腐，有效水深2.8m。
加药反应采用迷宫网格反应方式，反应时间8min，分离区有效水力停留时间为44min，回流比为30%。
混凝气浮池内布置TV-Ⅱ型释放器10套，RGZ-Ⅱ型刮渣机1台，N=0.75KW。
加压溶气回流释放系统及加药装置
Z-0.1/7空压机1台，Q=0.1m3/min，H=0.7MPa，N=2.2KW。
Φ1400mm溶气罐1只，直径1400mm。
80GDL54-14×3溶气水泵2台，Q=54m3/hr，H=42m，N=11KW，一用一备。
RJY-Ⅱ混凝剂和助凝剂投加系统各1套，含溶液箱2只，搅拌装置2套，投药装置2套。
废水经混凝气浮池处理后，水中的大部分SS和剩余部分有机污染物得到有效去除，保证出水达标。
5.1.9污泥浓缩池
二沉池产生的污泥一部分回流至水解酸化池，一部分作为剩余污泥排至污泥浓缩池，污泥在污泥浓缩池内简单浓缩后，浓缩后的污泥采用螺杆泵抽至带式压滤机，进行污泥脱水干化和消毒处理，干化后泥饼外运填埋或焚烧处置，彻底解决污泥的二次污染。
污泥浓缩池内设置有溢流管，使澄清的上清液回流到调节池进行再处理，同时也保证污泥浓缩池内污泥不溢出地面。
污泥浓缩池尺寸：
10.0×5.0×5.0m，有效容积250m3。
5.1.10充氧设备
1、预生化池、生物氧化池
预生化池布置可扩张微孔曝气器200套，需空气量8.3m3/min。
生物氧化池布置可扩张微孔曝气器500套，需空气量18.3m3/min。
2、污水处理站充氧设备选用：
鼓风机型号BK7018鼓风机风量Q=31.1m3/min，P=0.05MPa，N=45KW，数量两台，一用一备，专供中和曝气池、预生化池、生物氧化池用气，并间歇供沉淀池气提装置用气。
通过PLC编程控制每6小时切换运行，气提装置每8小时运行20min。
5.2主要处理构筑物和设备表
5.2.1主要处理构筑物表（5.2-1）
编号
项目名称
构筑物尺寸（m）
材料
数量
设计参数
1
调节池
30.0×10.0×5.0
钢砼结构
2座
停留时间12小时
2
中和曝气池
10.0×3.0×5.0
钢砼结构
1座
中和曝气时间1.2小时
3
混凝沉淀池
10.0×7.0×5.0
钢砼结构
1座
沉淀时间2.8小时
4
水解酸化池
20.0×10.0×5.0
钢砼结构
1座
停留时间8小时
5
UASB厌氧塔
Φ12.0×10.0m
钢砼结构
2座
停留时间17小时
6
预生化池
10.0×10.0×5.0
钢砼结构
1座
预生化时间为4小时
7
生物氧化池
20.0×10.0×5.0
钢砼结构
1座
生化氧化时间8小时
8
二沉池
5.0×5.0×5.0
钢砼结构
4座
表面负荷1.25m3/m2•h
9
污泥浓缩池
10.0×5.0×5.0
钢砼结构
1座
有效容积250m3
10
综合设备房
25.0×8.0×5.0
砖混结构
1幢
含压滤机房、鼓风机房
5.2.2主要处理设备表（5.2-2）
编号
设备名称
型号
数量
技术参数
1
机械格栅
CF500
1台
α=70o，栅条间隙8mm，宽度500mm
2
一级提升泵
100WQ/C-120-10-5.5
2台
5.5KW,Q=120m3/hr,H=10m,一用一备
3
混合搅拌器
QJB4/6-320
8台
N=4kw
4
热交换器
φ1200×2800mm
2台
5
三相分离器
φ12m
2套
6
温控阀门
0~99°
2套
7
水封器
SFQ-1200
2套
8
脉冲布水装置
φ12m；Q=62.5m3/h
2套
9
UASB出水系统
Q=62.5m3/h
2套
10
UASB厌氧填料
YDT-150
340m3
11
二级提升泵
80ZW-80-35
3台
Q=80m3/hH＝35
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