大蒜脱水废水处理工程设计Word文件下载.doc

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2.2处理工艺的具体说明 8

2.2.1污水处理的说明 8

2.2.2污泥处理的说明 9

3各构筑物的设计计算 10

3.1细格栅 10

3.2调节池 11

3.3混流式生物选择器 12

3.4加强SBR池 12

3.5污泥浓缩池 13

4平面和高程布置 16

4.1平面布置 16

4.2高程计算 16

5经济分析 18

6结论 19

参考文献 20

致谢 21

附录 22

1绪论

1.1概况

大蒜又名胡蒜、独蒜、独头蒜，为百合科葱属植物蒜的鳞茎，其作为民间药物已广泛应用于世界各地。

近年来，随着人们对保健功能食品的重视，大蒜以其丰富的营养成分和药物有效成分日益受到青睐，各种蒜制品（食品和药物）也都相继出现。

此外，大蒜也是人们日常生活中喜爱的调味佳品，能够在烹调菜肴时去掉腥膻味，增加香味。

我国大蒜资源丰富，品种多样，质地优良，年产量占世界总量的1／3，其鲜蒜及各种加工品除了供应国内消费之外，还大量出口日本、韩国及东南亚各国，出口总量占世界第4位。

大蒜直接生食最为普遍，这样营养价值最高，生理功效也最明显。

但由于它在环境适宜时会因为迅速抽芽消耗所存储的营养物质而导致品质急剧恶化而不能食用，所以大蒜初产品的价格较低。

因此，可以对大蒜进行加工，提高其经济效益。

1.1大蒜的成分

大蒜含有许多化学成分，其主要的成分包括糖类、氨基酸类、脂质类、肽类、含硫化合物及多种维生素、微量元素等。

从大蒜制剂“保生油丸"

中能够测出人体己知的必需微量元素，这些微量元素包括镁、钠、铁、磷、锰、钡、钙、锶、铝、钾、锌、铜、钒、铝、硒、钼、钻、镍、镉。

另外，大蒜中还含有人体几乎所有的必需氨基酸，其中半胱氨酸、组氨酸、赖氨酸的含量较高，另外还有丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸、色氨酸、胱氨酸、丝氨酸、亮氨酸、缬氨酸等。

目前认为大蒜主要的生物活性物质是含硫化合物。

大蒜内含硫成分多达30余种，其中主要的含硫化合物有二稀丙基一硫化物，二烯丙基二硫化物，二烯丙基三硫化物。

大蒜中维生素的主要成分为维生素A、B、C，另外大蒜中还含有前列腺素A、B、C。

大蒜中含有的诸多化学成分是大蒜防病抗病的基石出。

大蒜的食疗价值，主要是大蒜素的作用。

纯品大蒜素为无色油状物，具有大蒜异味。

在20℃下比重为1．112，折射率为1．561，无旋光性，微溶于水，溶于乙醇、苯、乙醚等有机溶剂。

对热和碱不稳定，对酸较稳定。

对皮肤有刺激性，对许多革兰氏阳性和阴性细菌及真菌具有很强的抑制作用。

大蒜素的结构式为：

GleitzJ等研究认为新鲜的大蒜中是没有游离的大蒜素的，只有它的前体物质一蒜氨酸（aUiin），大约占大蒜总鲜重的0．25％。

蒜氨酸在放置或经水蒸汽蒸馏后转化成5种主要成分：

二烯丙基硫代磺酸酯（大蒜素），二烯丙基二硫醚，S．烯丙基甲基硫代磺酸酯，甲基烯丙基二硫醚，二烯丙基硫醚。

蒜氨酸以稳定、无臭的形式存在于大蒜之中，当大蒜受到物理机械破碎或者被加工后，大蒜中的蒜酶（allinase）就会被激活，将蒜氨酸催化分解为大蒜素。

在大蒜素形成过程中，蒜氨酸和蒜氨酸酶起着重要作用。

WuDK等研究证明，大蒜素对温度、强酸和碱较敏感，在30℃时较稳定，而且在0"

C"

-50"

C范围内，大蒜素含量与温度成反比。

pH值低于3时的大蒜素含量高于pH值为5时的含量。

表明大蒜素的稳定性与温度、pH值有直接关系。

当温度≤0℃，pH值3"

-'

5时，大蒜素较稳定，且分解较缓慢。

添加0．5％～1．5％的维生素C或1．0％"

-1．5％3-环糊精可大大提高大蒜素的稳定性。

AgrawalR等在大蒜静置培养过程中发现：

含3％～5％的蔗糖、0．5mg／L激素和NI-14+：

N03"

=2：

l或l：

l的培养基能使大蒜素含量增加10。

1.1.2大蒜脱水废水来源

近年来，大蒜切片加工生产业已形成规模，大蒜脱水生产加工一般包括挑选、清理、切片、漂洗、脱水（烘干）、平衡水分、分选、包装、成品等几个过程，其中清理、漂洗和脱水过程中，会产生大量的废水。

大蒜切片废水为高浓度废水，CODCr近万mg／L，虽然该种废水本身并没有毒性，但它含有大量可生物降解的有机物质，如果不经过处理直接排入水体，将会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使水生生物死亡。

同时，废水中含有的悬浮颗粒物沉入水底，经过厌氧分解，产生臭气使水质恶化，不仅给水体造成了严重的污染，给大大的损害了周围的空气环境。

由于大蒜具有强烈的抑菌作用，大蒜素中的硫醚能够氧化含巯基的酶，抑制了细胞细胞分裂，破坏了微生物的正常代谢，因此采用传统的物化一生化方法进行处理则效果较差。

1.1.3大蒜脱水废水的成分

废水中的主要成分有糖类、蛋白质、大蒜素和少量果胶、蜡,以及生产过程中添加的柠檬酸、明矾、食盐等无机化合物,CODCr、BOD5、SS含量高，有一定的氨氮。

无有毒物质，但不能直排，直排易导致河水溶解氧低，生物大量死亡。

1.2进出水水质及处理程度说明

1.2.1进出水水质

水量Q：

800m3/d

表1综合进水水质

出水要求达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级标准。

见附录

1.2.2处理程度说明

（1）CODCr的去除率：

η=（4000-100）/4000*100%=97.5%

（2）BOD5的去除率:

η=（1400-20）/1400*100%=98.6%

（3）SS的去除率:

η=（600-70）/600*100%=83.3%

（4）NH3-N的去除率:

η=（40-15）/40*100%=62.5%

1.3大蒜脱水废水处理原则及设计原则

1.3.1处理原则

（1）全过程控制原则。

对污水产生、处理、排放的全过程进行控制。

（2）减量化原则。

在污水和污物发生源处进行严格控制和分离，厂内生活污水与工作区污水分别收集，即源头控制、清污分流。

（3）就地处理原则。

为防止污水输送过程中的污染与危害，必须就地处理。

（4）分类指导原则。

根据工厂性质、规模、污水排放去向和地区差异对污水处理进行分类指导。

（5）达标与风险控制相结合原则。

全面考虑污水达标排放的基本要求，同时加强风险控制意识，从工艺技术、工程建设和监督管理等方面提高应对突发性事件的能力。

（6）生态安全原则。

有效去除污水中有毒有害物质，减少处理过程中消毒副产物产生和控制出水中过高余氯，保护生态环境安全。

1.3.2设计原则

（1）基础数据可靠

认真研究基础资料、基本数据，全面分析各项影响因素，充分掌握水质特点和地域特性，合理选择好设计参数，为工程设计提供可靠的依据。

（2）针对水质特点选择技术先进、运行稳定、投资和处理成本合理的处理工艺，积极慎重的采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，使处理工艺先进，运行可靠，处理后水质稳定的达标排放。

（3）避免二次污染

尽量避免或减少对环境的负面影响，妥善处置处理渗滤液工程中产生的栅渣、污泥，臭气等，避免对环境的二次污染。

（4）运行管理方便

建筑构筑物布置合理，处理过程中的自动控制，力求安全可靠、经济适用，以利提高管理水平，降低劳动强度和运行费用。

（5）严格执行国家环境保护有关规定，使处理后的水能够达标排放。

2废水处理工艺的选择与说明

2.1各种处理工艺的比较

近年来，随着污水处理水质要求不断提高和处理技术的发展，大蒜脱水废水处理技术取得了很大的进步，生化处理工艺有ABR-氧化工艺、加强SBR工艺、水解酸化-多级接触氧化工艺等，各种工艺均有自身的优缺点。

2.1.1ABR-氧化工艺

厌氧折流板反应器是在反应器中沿水流方向添加几个挡流板，将反应器分隔成若干个串联的隔室，每个反应室都可以看作一个相对独立的UASB反应器，废水进入反应器后沿导流板上下折流前进，依次通过每个反应室的污泥床，反应器中的微生物与废水中的有机物充分接触，最终将其降解去除。

反应室中的污泥随着废水的上下流动和沼气上升的作用而运动，而挡流板的阻挡作用和污泥自身的沉降作用又使得污泥在水平方向的流速极其缓慢，因此大量的厌氧污泥都被截留在反应室中。

由此可见，ABR反应器是一个由多个格室组成的连续性结构，虽然在结构上可以看做是多个UASB反应器的串联，但是从总体上看，ABR反应器更加类似于推流式反应器。

ABR反应器中不同隔室内的厌氧微生物易于呈现出良好的种群分布和处理功能的配合，不同隔室中生长适应流入该隔室废水水质的优势微生物种群，从而有利于形成良好的微生态系统网。

例如，在位于反应器前端的隔室中，主要以水解和产酸菌为主，而在、反应器后面几个隔室中，则以甲烷菌为主。

就甲烷菌而言，随着隔室的推移，其种群由主要以八叠球菌属为主逐渐向以甲烷丝菌属、异养甲烷菌和脱硫菌属为主转变，这样逐室的变化，使优势微生物种群得以良好地生长繁殖，废水中的污染物分别在不同的隔室中得到降解，因而ABR具有良好的处理效能和稳定的处理效果。

ABR不同隔室产生不同的微生物群落，微生物生态取决于基质的类型和数量，以及外部参数如pH、温度等。

在折流板反应器前部是高浓度的甲烷八叠球菌，向反应器后部转变为甲烷丝状菌。

这是因为在高乙酸浓度下，甲烷八叠球菌增长速度比甲烷丝状菌的高，然而在低乙酸浓度下，甲烷丝状菌由于其对乙酸的亲和力比甲烷八叠球菌强而占优势引。

尽管在ABR反应器中即使不形成颗粒污泥也能获得良好的处理效果，但是许多研究结果还是说明了只要条件合适，在ABR反应器中是可以培养出颗粒污泥的，而且其生长速度较快。

污泥颗粒化可有效地改善污泥的沉降性能，有利于反应器对生物体的截留，改善微生物的生理环境，加强它们对外界环境（如水质、pH、温度等）的抵抗和适应能力，提高了系统的稳定性和对废水的降解能力。

许多研究表明，在ABR反应器内，颗粒污泥的外观和粒径大小都随废水水质、浓度及处理目的（酸化和甲烷化）的不同而不同。

在处理糖蜜蒸馏液废水时，各隔室内颗粒污泥尺寸几乎完全一致；

而底物改为蜜糖时，颗粒污泥的尺寸却沿流向逐渐缩小。

国内外许多研究也表明，ABR反应器中的颗粒污泥粒径沿程逐渐降低的规律。

2.1.2加强SBR工艺

加强SBR是在保留了一般SBR优点的基础上，重点对微生物培养及调试运行做了改进。

采用传统办法进行微生物培养及调试所用时间较长．一般需要1至2个月才能投入正常运行，不能适应大蒜生产的季节性强（只在79月份生产）、周期短的特性。

选择优势菌种、合理利用生物资源、加快微生物菌种的培养驯化成为SBR运行的关键。

使用高性能专用特种微生物制剂和复合酶制剂配合类似企业的剩余活性污泥进行驯化培养，在调试10d后就取得了良好的效果，15d后即进入正常运行状态。

加强SBR主要有以下优点：

（1）由于使用了高效特种微生物，污泥培养速度加快，适应性更强，出水水质好。

（2）运行效果稳定，理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。

（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，更能有效抵抗水量和有机污染物的冲击。

（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。

（5）反应池内存在DO、BOD浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。

2.1.3水解酸化-多级接触氧化工艺

大蒜废水由生产车间排出后,采用自动旋转格栅去除较大悬浮物,保护后续构筑物和设备稳定运行。

调节池均衡水量、水质后由泵送入水解酸化池。

水解酸化池主要作用是在厌氧环境下将大分子的蛋白质和多糖降解为小分子的氨基酸和羧酸,有利于其进一步被氧化。

水解酸化池中设组合填料和搅拌装置,增加系统的微生物浓度和改善系统的传质速度。

运行表明,水解酸化池主要起到两方面的作用:

一是发挥了水解酸化的作用,使废水中难降解的有机物及其大分子物质生成易降解小分子物质;

二是水解部分污泥,减少污泥的排放量。

水解酸化池出水自流入多级生物接触氧化池,该工艺采用4级串联方式。

研究表明,生物接触氧化法有利于世代较长的硝化细菌生长,其硝化性能优于活性污泥法。

但是,在普通生物接触氧化反应器中,一些对环境和营养条件要求不同的细菌混杂生活在相同条件下,不能充分发挥各自对不同污染物的净化效能。

硝化细菌的比增长速率比有机物降解菌小数倍甚至数十倍,严重影响硝化性能的发挥。

基于微生物生态学的原理,应用微生物生态调控技术,在生物接触氧化工艺中,对不同的微生物群落按其不同的环境要求进行适当功能分区,提供各自的营养及环境条件,是提高硝化速率的新思路。

在串联运行的生物接触氧化池中,第一级池中的生物膜厚度和活性、优势菌种类和数量明显超过后三级,但原生动物和后生动物数量低于后者,从而使分区有不同的微生物组成,大大提高了处理效率。

生物接触氧化池出水进入二沉池进行固液分离,出水达标排放。

二沉池部分污泥排入水解酸化池,剩余污泥进入污泥储存池进行进一步硝化,硝化后污泥经箱式压滤机脱水后外运作肥料处理。

水解酸化工艺将大分子的有机物降解为小分子物质,提高了废水的可生化性,为好氧处理创造条件。

结合多级接触氧化工艺的特点可知,在连续运行的条件下,系统中存在种类繁多的微生物,能够保持微生物种群的平衡,形成合理的生态结构,构成了完整的食物链。

本系统是生物膜和活性污泥共存的生态系统。

大大提高了食物链和食物网的复杂性,提高微生物种类和生态系统的稳定性。

沿着废水流向出现不同的优势微生物种群,第一级有机物浓度高,生物膜厚,主要由菌胶团组成;

第二级有机物浓度有所降低,出现大量的丝状菌;

第三级出现了部分原生动物,如鞭毛虫、游泳型纤毛虫等;

第四级有机物浓度低,生物膜变薄,种类多,数量少,柄纤毛虫和轮虫占优势。

这与废水沿河流方向的自净作用相符。

多级氧化工艺的理论目前还不完善,一般根据非稳态理论认为,非稳态条件对生物处理系统的影响应归结到对系统中微生物的影响,包括微生物活性、适应外界环境不断变化的能力、利用不同底物微生物的富集和固定化、具有特殊功能的微生物的形成等方面,而系统的处理效果很大程度上取决于这些因素。

研究表明,一段时间的“饥饿”状态并不会导致微生物活性的降低,反而会刺激微生物产生更多的与基质摄取相关的酶,从而在“饱食”状态下吸收即从水中去除数量更多、范围更广的污染物[2]。

最重要的是,本工艺结合了生物接触氧化和APO的工艺的特点,既有反应空间的连续间断性,又有反应时间连续性和间断性,形成了活性污泥与生物膜共存的状态。

2.2处理工艺的具体说明

图1工艺流程图

2.2.1污水处理的说明

由于废水的排放无规律性和水质的不均衡性以及废水有高的悬浮物浓度，必须要有稳妥的预处理措施。

设置细格栅用来去除废水的悬浮物．减轻后续处理单元的压力．设置调节池均衡水量和水质．将悬浮物质沉降，避免对后续处理单元有较大的冲击负荷。

后续处理由于大蒜废水CODCr浓度高，用单一的化学法处理效果不好且费用高，对这种较高浓度的有机废水一般采用物化一生化法来处理。

结合企业提供与现场勘察的有关情况及环保部门的要求．考虑上述因素．确定工艺流程如图。

2.2.2污泥处理的说明

污泥处理工艺以污泥脱水为主，采用板框压滤机进行污泥脱水。

板框过滤机是用来将球磨机排出来的泥砂等颗粒进行固体和液体分离，将分离的水循环利用的设备。

要求具有分离效果好、适应性强，特别对于粘细物料的分离，具有独特的优越性。

压滤机的结构见图，图中的2是固定头板，5是可移动的尾板。

在这两个端板间排列着滤板3和滤布4.所有的板均借助自己两侧的把手搁挂在横梁7上，并可沿横梁做水平方向移动。

活塞杆的前端与可动压紧板6铰接，当活塞在液压推力下推动压紧板，将所有板和布压紧在机架中。

达到液压工作压力后，旋转开关至自动保压“I”位置，即可进料过滤。

电接点压力表会自动稳压在上、下限之间。

图2板框式压滤机结构图

3各构筑物的设计计算

3.1细格栅

图3格栅设计计算示意图

（1）设计参数

设计流量Q=800=0.0093

栅前流速=0.6m/s，过栅流速=0.8m/s,栅前水深h=0.4m

栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm,进水槽宽B1=0.4m

栅前部分长度0.5m，栅后部分长度为1.0m,格栅倾角=60°

（2）设计计算

①栅条间隙数

n=27

②栅槽宽度B=s（n-1）+en=0.01×

26+0.01×

27=0.53m

③进水渠道渐宽部分长度

L1=0.18m

④栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2=0.9m

⑤过栅水头损失h2

因栅条为矩形截面，k=3.36v-1.32=1.368;

当为矩形断面时β=2.42

所以h2=0.094m

⑥栅后槽总高度H

取栅前渠道超高h1=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h1=0.4+0.3=0.7m

栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.4+0.094+0.3=0.794m

⑦格栅总长度

L=2.18m

3.2调节池

调节池内设置自动控制系统，根据液位高、低位设定后，可自动启动、关闭系统的运行。

（1）设计流量Q=800=33.4

（2）停留时间t：

取t=12h

（3）有效容积V：

V=Qt=33.4×

12h=400

（4）有效水深h：

取h=3.3m

（5）池子面积F：

F=V/h=121.2m2

（6）池子平面尺寸：

L×

B=11m×

11m

（7）池子高度H：

取超高为0.3m，缓冲高度0.5m，所以H=0.3+0.5+3.3=4.1m

（8）池子几何尺寸：

LBH=11m×

11m×

4.1m

3.3混流式生物选择器

在反应器启动时投加特定高效微生物菌液，初期阶段每天投加5，持续投加10d就可发挥特定优势功能。

高效微生物是采用生物工程手段对自然微生物进行改性和强化的高效专用微生物和复合酶制剂，活性高，适应性强，对污水中自然微生物难降解的物质降解速度快、耐毒能力强。

该菌种能适应大蒜素的特性，不被大蒜素杀死，同时将污水中的残余大蒜素分解，将难降解的或大分子污染物质降解为小分子物质，消除其对好氧微生物的影响，易于被后续好氧阶段微生物氧化分解，增加污水的可生化性，并可去除部分CODCr；

池内底部设穿孔管均匀配水系统，增设专用微生物载体（填料），利用配水系统的水力条件搅动活性污泥的同时增加污泥与废水中有机物的接触面积．以便于泥水充分混合，提高降解速率。

取t=13.2h

12h=440

取h=5.5m

F=V/h=80m2

B=10m×

8m

取超高为0.3m，缓冲高度0.5m，所以H=0.3+0.5+5.5=6.3m

LBH=10m×

8m×

6.3m

3.4加强SBR池

（1）设计流量Q=800

（2）运行周期t：

取t=8h，进水时间4h（2h后开始曝气）、曝气时间6h（DO的质量浓度是随反应时间变化的，一般控制在1．5—2．0mg／L）、沉淀时间1．5h、滗水时间1h、闲置时间0．5h

（3）设2座SBR池

取h=4.5m

（5）单池体积V：

①一个SBR池一天处理水800/2=400m3

一个SBR池一天进水3次，每次进水133.3m3

单池体积V=V1+V2

V1=133.3m3

V2=QLj/NwFw

式中Q——单池每天进水量800/2=400m3

Lj——进水BOD=873mg/L

Nw——污泥负荷取0.1kgBOD/KGMLSS.d

Fw——混合液污泥浓度取4000mg/L

V2=873m3

V=1006m3

（6）池子面积F：

F=V/h=224m2

（7）池子平面尺寸：

B=15m×

15m

（8）池子高度H：

取超高为0.3m，缓冲高度0.5m，所以H=0.3+0.5+4.5=5.3m

（9）池子几何尺寸：

LBH=15m×

15m×

5.3m

3.5污泥浓缩池

设计流量Qw：

==0.5×

（450-20）×

103×

800=172kg∕d

式子中

—活性污泥微生物对有机污染物的氧化分解过程的需氧量，即活性污泥微生物每代谢1㎏BOD所需要的氧量，以㎏计。

设计取值范围为0.49～0.62，实际取0.5；

—进水BOD浓度，取450㎎/L;

—出水BOD浓度，取20㎎/L;

Q—污水流量，/d

内源呼吸分解泥量

==0.15×

2012×

1600×

103=483kg/d

式子中

b—活性污泥微