味精废水处理方案Word文档格式.docx
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此外，所用原料不同，发酵废液的性质也会有所变化。
一般情况下，发酵废液的COD高达60~80g/L，BOD高达31~50g/L，谷氨酸1%~5%,悬浮物17~18g/L。
要彻底地治理味精废水造成的污染，清洁生产和综合利用是发展的趋势。
一方面，必须改进味精生产工艺现状，积极探索研究新工艺、新方法，大力推广清洁生产，从源头上遏制污染的产生；
另一方面，对产生的味精废水必须处理和利用相结合，尽可能提取废水中有用物质，实现经济效益和环境效益的双丰收。
1.2.2味精废水的危害
通常所说的味精废水是指味精发酵液提取谷氨酸后排放的母液。
由于谷氨酸的提取工艺不同，排放的废水水质也有所差别。
但大多都具有CODCR高、BOD5高、菌体含量高、硫酸根（改用硫酸调pH前为氯离子）含量高、氨氮含量高及pH值1.5~3.2低“五高一低”的特点[4]。
由于味精废水往往具有较强的酸性，若不加处理就大量排放，势必会改变水体的pH值，从而污染环境、影响农作物生长、危害渔业生产。
高COD、高BOD
的主要原因是谷氨酸、残糖、SS与氨氮所致，如不经处理，直接排放，会引发环境问题，破坏生态平衡。
味精废水中的大量有机物质和含非蛋白氮、硫（或氯）的无机物质，非常适合微生物生长，而有害于除反刍动物及个别动物如兔以外的其它生物（包括江河湖泊里鱼虾），同时也直接伤害了饮用该水源的人类本身，通过破坏水中动物生态平衡，又进一步造成对环境水源水质的严重损害。
污染严重的河段，水的颜色发黑，味道发臭。
随着日趋渐严的环保法规的完善和全民环保意识的提高，废水处理工艺的实施面临着严峻的挑战。
其主要危害如下：
（1）造成富营养化、破坏受纳水体水质的NH3-N值已放在了监测因子的首位。
（2）恶臭气味的产生，H2S气体排出对周边空气环境的影响造成对生态环境的破坏。
（3）受产品低利润空间的限制，企业无法承受过高的改造投资费用和运行费用。
（4）地下水和地表水随着新水法的执行，实行有偿使用和总量收费。
（5）处理时高能耗、高投入。
（6）味精废水有机物浓度高,色度大,且不易沉淀,废水中NH3-N及
的含量高,较难处理,此种污水虽然营养高,但直接进入生化处理也很难达到良好的效果。
影响水体的营养组成成分，对水中生物生存产生极为严重的影响。
从多年的生产、试验和研究结果看来，单独采用某一种方法治理难以达到满意的效果。
在味精废水的治理中，必须根据生产的工艺、废水的水质水量当地的环境以及回收利用的情况，联合采用物理的化学的以及生物的方法，并进行优化组合，方可实现味精废水的综合治理。
1.2.3、精废水处理国内外现状
精废水具有水量大、污染物浓度高、成分复杂、有机物、氨氮、硫酸根含量高等特点，处理难度极大。
虽然味精生产企业、科研机构及有关的大专院校都对味精废水的治理进行了大量的研究。
但是目前国内外都还没有成熟的成套技术应用于生产实践。
主要的问题是一次性投资过大，或者日常运行费用过高，大多数味精厂无法承受，不得不长期维持超标排放的现状。
味精生产过程中产生的废水量很大，处理比较困难。
据报道，每生产1t味精，大约要排出10~15t提取谷氨酸后的母液，全国每年要排放1000多万吨这种高浓度有机废水。
不仅严重污染了自然环境，而且制约了味精行业的发展。
国内,味精废水处理采用厌氧生物处理法、厌氧-好氧生物处理法、混凝除菌体、高速离心机分离和膜处理除菌体法等,这些方法各有千秋,但仅属于中小试阶段,或多或少存在一些问题,因而未被味精厂生产性采用[7]。
我国台湾地区味精废水处理都不外是用兼氧-好氧法处理、沉淀、过滤、氧化、海抛、浓缩作肥料等方法,但不大适合大陆应用。
在国外,日本协和株式发酵会社对发酵液菌体采用蝶式自动分离机分离,分离出菌体作饲料。
其母液及过程废水根据COD、SS、pH的不同分3种处理方法:
高浓度废水经浓缩后作有机肥料；
中浓度废水使用活性污泥-絮凝沉淀的方法；
低浓度废水直接使用活性污泥法。
1.2.4、味精废水处理的意义
我国大小河川总长42万公里，湖泊7.56万平方公里，占国土总面积的0.8%，水资源总量28000亿立方米，人均2300立方米，只占世界人均拥有量的1/4，居121位，为13个贫水国之一。
目前中国640个城市有300多个缺水，2.32亿人年均用水量严重不足。
人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等，造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺，无法为生产生活所用。
污染水的70%-80%直接排放，我国污水的处理能力只占20%左右。
全国每年排污量约300亿吨。
全国各大城市地下水不同程度受到污染。
全国78条主要河流有54条遭污染.我国七大水系:
长江，珠江，松花江，黄河，淮河，海河，辽河。
七大水系中有一半河段受到污染，86%城市河段污染超标，比较严重的有：
黄河，淮河，辽河，太湖，巢湖，滇池等河流湖泊[9]。
20世纪80年代以来，城市建设规模和发展速度一直受水资源匮乏问题所困绕，影响了全市国民经济的发展。
因此，地下水资源量的多少、未来变化趋势如何，能否满足城市发展建设的需要，一直是该市各级领导及有关部门十分关注的问题。
水污染威胁中国，威胁中华民族的生存，我国最大的污染源之一—味精工业废水的排放量每天10000吨，PH值3.5，含有大量有机物和非蛋白氮，严重地污染着水源，我国的环保工作者呕心沥血地奋战了多年，就因为没有找到一种产出大于投入的治理方法，而战胜不了金钱和眼前利益的驱动，味精生产废水每天源源不断地，流入过去养育了我们祖先，现在养育着我们，将来还要养育我们子孙后代的江河湖泊。
从资源的综合利用和节能效果来看，利用味精废水生产生物蛋白饲料具有低成本、低能耗、无污染、高效益等优点，该治理方案是一条适合我国国情的味精废水治理方法[11]。
由于该方案利用有机废水制取生物蛋白饲料，为社会提供廉价优质的蛋白饲料添加剂，解决我国蛋白饲料不足的现状，社会效益显著；
同时，由于加工成本低廉，设备投资少，因此可使味精厂家在完全彻底治理味精废水污染的同时取得显著的经济效益。
1.3、设计资料
1.3.1、味精废水水量
根据业主提供，所排污水主要来自谷氨酸提取后的高浓度离交废水:
排放量为800t/d,精制废水:
排放量2000t/d,洗米废水:
排放量300t/d,生活杂水:
400t/d，设计规模4000t/d。
1.4.2味精废水混合水质
表1-1味精废水混合水质
项目
单位
含量
BOD
COD
SS
SO42-
mg/L
4500
10200
520
4167
pH值
氨氮
Cl-
4.5
3300
1334
注：
其他指标参考相关企业具体情况。
1.3.2工程地质资料
（1）土壤承载力16t/m2；
（2）设计地震裂度8度；
1.4、设计内容
（1）味精废水水质水量分析
（2）味精废水处理工艺流程的选择
（3）主要处理构筑物的设计
（4）泵站的初步工艺设计
（5）处理站平面布置和高程布置
二、味精废水水质分析与工艺方案比选
2.1废水水质分析
味精生产工艺有两种:
发酵法和水解法，日前我国生产厂家多采用发酵法生产味精，是用淀粉质为原料，经酸水解成葡萄糖，或直接采用制糖的糖蜜为原料，利用谷氨酸细菌的发酵作用，而生成谷氨酸。
而味精废水主要来源于从发酵液中提取谷氨酸的提取工段，日前提取工艺有离了交换法、一步冷冻等电点法、浓缩等电点法、以及锌盐法[12]。
生产过程中产生的废水COD,BOD浓度高,氯离子、硫酸根离子含量大，pH值和温度较低，属于典型的高浓度有机废水而A悬浮物含量高，不沉淀，废水很难处理。
本项目污水处理的特点：
污水的BOD/COD=0.45,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。
同时淀粉离交废水中含有大量的蛋白，可以用气浮工艺分离提取。
设计中的味精废水处理时的进水水质、出水水质及去除率见下表2-1：
表2-1味精废水的处理情况
BODmg/L
CODmg/L
SSmg/L
氨氮mg/L
SO42-mg/L
Cl-mg/L
进水水质
排放标准
去除率（%）
100
97
300
97.1
150
71.2
70
97.9
6~9
2.2味精废水处理主要工艺
目前，国内味精行业废水主要是采用纯厌氧+好氧、厌氧前段（水解酸化段）+好氧的处理工艺。
其中好氧处理主要有好氧塘、活性污泥法、接触氧化、生物滤池、生物转盘及SBR法等等，厌氧处理主要有厌氧塘、厌氧滤池、普通厌氧池、厌氧接触反应器、UASB等[13]。
根据本次设计的味精废水水质情况及味精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、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤[14]。
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水解酸化+生物接触氧化的方法，它在处理高浓度有机废水方面有一下优点：
（1）以厌氧水解酸化—生物接触氧化法处理高浓度抗生素有机废水，在经济和技术上是可行的。
该法克服了常规好氧活性污泥法处理高浓度有机废水能耗高、稀释水量大、占地面积大以及运转费用高等缺点。
（2）此工艺可实现高浓度进水和高去除容积负荷氧化池。
（3）本工艺处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少，运行费用低，勿需污泥回流，且可降低基建费用。
2.3工艺选择
方案一、
混凝剂石灰
泵
方案二、
方案一是由常见的处理构筑物构成，占地小、经济合理、操作简单。
设计构造相对简单易懂，符合我国现在社会发展的国情。
本工艺流程不仅在经济上为国家单位节省资金，而且在技术上掌握也比较成熟。
适用于中小型污水处理厂及工业水处理站。
方案二HCR系统由反应器、脱气池及二沉池组成，两组喷嘴是系统核心。
其主要特点是：
反应器容积小，系统占地面积少，溶解氧含量高，系统封闭运行
稳定性好，容积负荷高，耐冲击负荷强，有机物去除率高，污水处理综合成本低，结构紧凑美观，环境、经济效益明显。
由于味精废水的COD很高，仅经过HCR一级反应处理还不能是出水达到排放标准，因此还要在HCR后续生物生物接触氧化池（BCO）。
综上所述，方案一更符合设计要求，且能达到处理要求。
三、废水处理构筑物的设计
3.1、格栅
3.1.1、格栅作用与分类
在排水工程中，格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。
倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。
（1）格栅的作用
格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。
格栅的拦截物成为栅渣，其中包括数十种杂物，大至腐木，小到树杈、木塞、塑料袋、破布条、石块、瓶盖等。
（2）格栅的分类
格栅一般由相互平行的格栅条、格栅框和清渣耙3部分组成。
格栅按不同的方法可分为不同的类型。
按格栅条间距3的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅、和细格栅三类，其栅条间距分别为4~10mm、15~25mm和大于40mm。
按清渣方式不同，格栅分为人工清渣格栅和机械清渣格栅两种。
人工清渣格栅主要是粗格栅。
按栅耙的位置不同格栅分为前清渣式格栅和后清渣式格栅。
前清渣式格栅要顺水流清渣，后清渣式格栅要逆水流清渣。
按形状不同，格栅分为平面格栅和曲面格栅。
平面格栅在实际工程中使用较多。
按构造特点不同，格栅分为抓扒式格栅、循环式格栅、弧形格栅、回转式格栅、转鼓式格栅和阶梯式格栅。
3.1.2、格栅设计参数
全自动回转式格栅参数
型号：
HG-1000
功率：
1.5kw
间隙：
20mm
栅前流速：
0.4~0.8m/s
过栅流速：
0.6~1.0m/s
安装倾角：
60°
数量：
1座
3.2集水池
3.2.1、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，而且气浮池设在地上，所以在气浮池之前和格栅之后设一集水池，其大小取决于提升泵的能力，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泵型号，以达到要求。
3.2.2、设计参数
外形尺寸:
6×
5×
4M
设计水量：
Q=166.7m³
停留时间：
4h
有效深度：
3.5m
结构型式：
钢砼
配套：
浮球式液位计1套，污水提升泵两台（1备1用）：
提升泵参数：
150WLⅠ190-18型
流量：
190m³
/h
扬程：
H=18m
电机功率：
18.9kW
2台
3.3气浮池
由于味精废水中离交废水占有很大比重，且含有大量的蛋白，所以设气浮池,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。
3.3.1、气浮设计说明
利用高度分散的微小气袍作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为气浮。
气浮是向水中注入或通过电解的方法产生大量的微气泡，使其与废水密度接近水的固体或液体污染物微粒黏附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离的一种处理技术。
废水中污染物微粒能较稳定的吸附在气泡上并随气泡上浮分离的前提条件。
因此，被去除的污染物微粒应具有疏水性表面。
为提高气浮法的分离效果，往往采取措施改变固体或液体污染物微粒的表面特性。
悬浮颗粒与气泡粘附的原理：
水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。
颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；
如不易被水湿润，属疏水性。
亲水性与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解释。
在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气液张力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。
根据气泡产生的方式气浮法分为：
a.电解气浮法；
b.散气气浮法：
分为扩散板曝气气浮和叶轮气浮；
c.溶气气浮法：
分为溶气真空气浮和加压溶气气
气浮法的优点：
（1）气浮设备能在短时间内较为彻底地去除沉降速度很小的颗粒，通常需15~20min即可完成固液分离的过程，在水量、水质相同的条件下，以沉淀池具有较高的去除效率和较小的反映容器积，可节省基建投资。
（2）气浮过程所生成的浮渣，其含水率较沉淀池污泥含水率低，污泥量少，且表面刮渣也较方便。
（3）若用气浮池代替活性污泥中的二沉池，则可以消除污泥膨胀的影响。
（4）气浮法对去除水中表面活性剂及嗅味等有明显效果。
（5）对低温低浊及含藻类多的水源，气浮法比沉淀法可取得更好的精华效果。
气浮的缺点：
（1）电耗较大，每吨水比沉淀法多消耗电0.02~0.04kwh。
（2）减压阀或低压释放器易堵塞，维修工作量大。
（3）浮渣易受较大风雨的干扰。
本设计中气浮选取叶轮曝气气浮法。
其优点是气浮设备不易堵塞，适用于处理悬浮物浓度高的废水。
但产生的气泡较大，气浮效率低。
1-叶轮；
2-盖板；
3-转轴；
4-轴套；
5-轴承；
6-进气管；
7-进水槽；
8-出水槽；
9-泡沫槽；
10-刮沫板；
11-整流板
图3-3叶轮气浮池
Fig.3-3Impellerfloataiontank
3.3.2、气浮池的设计参数
Q=1000m³
/d=41.7m³
/h=0.0115m³
/s
外形尺寸：
4×
3×
2.5m
约40min
3.4调节池
3.4.1、调节池设计说明
城市污水和工业废水在一天24h内排出的水量和水质是波动变化的。
这样对废水站的处理设备，特别是生物处理设备或生化反应系统处理功能正常发挥是不利的，甚至可能遭到破坏。
因此，应在污水处理系统前设置均化调节池，以均和水质、存盈补缺，使后续处理构筑物在运行期间内能得到均衡的进水量和稳定的水质，并达到理想的处理效果。
主要起均衡水量作用的调节池称为均量池，主要起均和水质作用的调节池称为均质池，既可均量又可均质的调节池称为均化池。
本设计中的味精废水主要是各车间生产后排出的含有不同物质、不同水量的废水，车间进行24h工作，机器不停转。
所以水量的变化在很小的一个范围内变化，主要是在高峰期生活用水的排放。
由于生活废水占的比例不大，所以设计中按水量不变来设计，则本设计中的调节池设均质调节池。
3.4.2、调节池设计参数
10×
7×
5m
8h
有效水深：
h=4.5m
提升泵，搅拌机，液位计等.
50QW40-15-4
14m
4kw
2台（1备1用）
搅拌机参数：
3台DQT055型潜水搅拌机，单台设备功率为5.5Kw，叶轮直径为1800mm，叶轮转速为42r/min。
两用一备。
3.5混凝沉淀池
3.5.1混凝设计说明
混凝处理是向水中加入混凝剂，通过混凝剂的水解或缩聚反应而形成的高聚物的强烈吸附与架桥作用使胶粒被吸附黏结，或者通过混凝剂的水解产物来压缩胶体颗粒的扩散层，达到胶粒脱稳而相互聚结的目的。
混凝过程包括凝聚和絮凝两个阶段。
各种废水都是水和水中均匀分布的细小颗粒所组成的分散体系，按颗粒的大小，分散体系可分为三类：
颗粒粒径小于1nm的真溶液，颗粒粒径为1~100nm的胶体溶液，以及颗粒粒径大于100nm的悬浮液。
真溶液中的颗粒由于粒度很小，不会引起光线散射，水呈透明状，胶体溶液与悬浮液中的颗粒能使光散射，水呈浑浊状。
在通常情况下，胶体溶液和部分悬浮液（颗粒粒径小于100
）用混凝方法处理。
絮凝过程是在外力作用下具有徐宁性能的微絮粒相互接触碰撞，从而形成更大的稳定的絮粒，以适应沉降分离要求。
为了达到完善的絮凝效果，在絮凝过程中要给水流适当的能量，增加颗粒碰撞机会，并且不使已经形成的絮粒破坏。
絮凝过程需要足够的反应时间。
3.5.2混凝沉淀池参数
1）中和池参数
有效容积：
约50m3
1h
2）沉淀池参数：
约100m3
2h
配套NaOH加药装置，PAC加药装置,PAM加药装置JY-1型各1套及中心导流筒和斜管填料等。
3.6水解酸化池
水解（酸化）处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法，和其它工艺组合可以降低处理成本提高处理效率。
水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同，将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段，即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物，将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程，从而改善废水的可生化性，为后续处理奠定良好基础。
3.6.1水解酸化池设计说明
水解酸化池可将大分子物质转化为小分子物质，将环状结构转化为链状结构，进一步提高了废水的BOD/COD比，增加了废水的可生化性，为后续的好氧生化处理创造了良好的环境。
水解酸化处理有机废水，取其厌氧处理的前两个阶段（水解阶段、酸化阶段），不需密封及搅拌，在常温下进行即可提高废水的可生化性。
由于水解酸化反应迅速，故池容小，停留时间短，水解酸化反应能适应较大的水质范围，出水水质稳定。
水中有机物为复杂结构时，水解酸化菌利用H2O电离的H+和-OH将有机物分子中的C-C打开，一端加入H+，一端加入-OH，可以将长链水解为短链、支链成直链、环状结构成直链或支链，提高污水的可生化性。
水中SS高时，水解菌通过胞外粘膜将其捕捉，用外酶水解成分子断片再进入胞内代谢，不完全的代谢可以使SS成为溶解性有机物，出水就变的清澈了。
3.6.2水解酸化池参数
约320m3
组合填料体积：
230m3
曝气器：
约240只
配套曝气管道及风机，风机与生物接触氧化池曝气系统共用。
3.7生物接触氧化池
3.7.1生物接触氧化池设计说明
接触氧化法是一种兼有活性污泥法和生物膜法特点的一种新的废水生化处理法。
这种方法的主要设备是生物接触氧化滤地。
在不透气的曝气地中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用鼓风机在填料底部曝气充氧；
空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上向下返回池底。
活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。
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