日处理1000立方米淀粉污水处理设计方案.docx
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日处理1000立方米淀粉污水处理设计方案
美多农业开发
1000Ｍ３/ｄ淀粉污水处理
设
计
方
案
第一章、概述
我国生物化工行业经过长期发展，已有一定的基础.特别是改革开放以后，生物化工的发展进入了一个崭新的阶段。
目前生物化工产品已涉及食品、医药、保健、饲料和有机酸等几个方面。
但是，随着生物化工的发展，其环境污染问题也日趋严重，已经成为我国的环境污染大户。
在生物化工的各个行业中，由于淀粉、啤酒、酒精、味精、柠檬酸、抗生素的产值较大，环境污染严重，尤其引起人们重视。
食品工业是以粮食和农副产品为主要原料的加工工业。
这类行业用水量大，废水排放量也大，尤其以淀粉工业废水的排放量占首位。
我国淀粉行业有600多家企业。
在国内，每生产1m3淀粉就要产生10～20m3废水，有的甚至更多。
废水中主要含有淀粉、糖类、蛋白质、废酸和废碱等污染物，随生产工艺的不同，废水中的COD浓度在2021～20210mg/l之间。
这些淀粉废水若不经过处理直接排放，其水中所含有的有机物，进入水体后迅速消耗水中的溶解氧，造成水体缺氧而影响鱼类和其他水生动物的生存，同时废水中悬浮物易在厌氧条件下分解产生臭气，恶化水质。
湖北美多农业开发是以红薯、马铃薯为原料生产淀粉，生产过程中排放大量淀粉废水，影响周围环境，为适应当地环保工作的需要和工业项目应同时设计、同时施工、同时投入使用的三同时原则，也使出水水质达到相应的标准，故投资兴建此配套污水处理设施。
根据湖北美多农业开发排放的废水特点及提供的占地面积，本设计方案运用投药气浮分离技术+UASB+SBR处理工艺,其工艺是一套高效，稳定和经济技术合理的处理工艺，保证废水达到所需要的排放标准，同时回收废水中植物有机蛋白，带来一定的经济效益。
二、设计依据、原则和内容
2.1设计依据
1、企业建设项目环境影响报告书；
2、企业工艺废水物化处理小试报告；
3、地质勘探报告；
4、工艺废水水量调查；
5、《国务院关于环境保护若干问题的决定》
6、《关于印发**省工业废水处理前期设计编制内容和深度格式暂行
规定的通知》；
7、《污水综合排放标准》
8、有关污水处理工程设计规范、规定。
2.2设计采用的指标和技术标准
本设计采用或参考下述资料、标准与规范：
1.《国家污水综合排放标准》
2.《三废处理技术工程手册》化工出版社2021年第一版；
3.《环境工程手册》高等教育出版社1996年第一版；
4.《室外排水设计规范》GBJ14-87；
5.《建筑设计防火规范》GBJ16-87；
6.《建筑给水排水设计规范》GB50015—2021；
7.《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-89；
8.《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》CJJ60-94；
9.《污水综合排放标准》GB8978-1996；
10.《城镇污水处理站污染物排放标准》GB18918-2021；
11.《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJ3025-93；
12.《水处理设备制造技术条件》JB2932-86；
13.《建筑结构荷载规范》GB50009-2021；
14.《混凝土结构设计规范》GB50010-2021；
15.《给水排水工程结构设计规范》GBJ69-84；
16.《恶臭污染物排放标准》GB14554-93；
17.《地下工程防水技术规范》GB50108-2021；
18.《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16-92；
19.《建筑设计防火规范》GBJ16-87
20.《建筑防雷设计规范》GB50057-94；
21.
《供配电系统设计规范》GB50052-95；
22.《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92；
23.《建筑工程设计文件编制深度规定》；
24.《给水排水设计手册（1～11册）》中国建筑工业出版社2021年；
25.《给水排水标准规范实施手册》中国建筑工业出版社1993年；
2.3设计原则
1、将污染源管理与清洁生产相结合，从源头控制废水排
2、针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能的发挥投资效益，采用高效稳定的水处理设施和构筑物，尽可能的降低工程造价，同时结合企业的生产情况，对污水进行综合治理；
3、采用较为先进的控制系统，保证污水处理系统连续稳定运行；在满足达标排放的前提下，选用技术先进的节能设备，降低污水处理成本；
4、力求各污水处理设施布置紧凑，工艺流程顺畅，尽可能减少污水提升次数，尽可能节约用地。
2.4设计内容
本设计内容指污水处理站的设计，具体内容如下：
（1）废水处理站总平面布置图设计
（2）污水处理工艺设计（污水、污泥处理设计工艺）
（3）处理站主体工艺构筑物、设备选型设计
（4）电气及自动控制设计
（5）其它配套设施设计（消防、照明、道路、绿化等）
（6）水处理站工程投资估算与成本分析等
2.5工程内容
工程内容指污水处理站的建设，具体如下：
（1）污水处理站设施的土建施工；
（2）配套的所有污水处理的设备及管道、阀门等的供货；
（3）污水处理设备的现场安装，相应的配管工程等；
（4）污水处理设备的开车、调试及达标验收；人员培训等售后服务。
三、设计水量、水质及设计要求
3.1、废水水质、水量
该淀粉厂废水主要来源于生产过程中的工艺废水（主要包括蛋白液、中间产品的洗涤水、各种设备的冲洗水等），废水中有机物含量较高，CODcr含量为20210mg/L,BOD5/CODcr=0.53,可生化性较好。
废水处理工程的设计规模1000m3/d，处理后水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）二级排放标准。
进水水质和排放标准见表1。
表1废水的污染状况及执行的排放标准
序号
污染物
进水水质
出水标准
1
CODcr（mg/L）
20210
100
2
SS
（mg/L）
1400左右
60
3
pH
4.0-5.5
6-9
四、工艺设计
4.1处理工艺的确定
红薯、马铃薯淀粉生产废水本身含有机质多、浓度高且悬浮物含量大，废水BOD5/CODcr=0.53,可生化性较好，同时在本工程中出水水质要求较高。
考虑到以上因素，工艺选用物理与生化处理相结合的方式。
物理法通过药剂投加、絮凝气浮工艺主要去除悬浮物、胶体物质及部分有机物，同时回收植物蛋白饲料。
针对废水本身有机物浓度高的特点，生化处理采用厌氧-好氧相结合的处理工艺。
具体处理工艺流程见图：
4.2工艺设计说明
原生产废水经机械格栅截留大块飘浮物后，进入调节池均匀调节水质与水量，调节池设机械搅拌装置，通过机械搅动使原水混合均质，阻止悬浮物沉淀，悬浮物随水流入气浮池。
同时投加絮凝剂聚合氯化铝（PAC）和聚丙烯酰胺（PAM），蛋白质为两性电解质，其等电点约为pH4.0-5.5，淀粉废水的pH值正好为蛋白质的等电点，因此淀粉废水中的蛋白具有自动凝聚的趋势，这种凝聚方式形成的絮粒很小，同时由于絮粒表面带有相同电荷及水化层的影响，絮粒很不稳定。
加入无机高分子凝聚剂中和絮粒上的电荷，使絮粒易于靠近凝聚成较大的絮粒，加入有机高分子絮凝剂，可使絮粒之间通过吸附架桥作用形成较稳定的大絮团；无机凝聚剂主要是依靠中和粒子的电荷凝聚成絮粒，有机絮凝剂则主要依靠吸附架桥作用使絮粒凝聚成絮团，先加无机凝聚剂中和电荷，然后再加有机絮凝剂生成絮团，两者联合使用絮凝效果较好，而且可大大降低絮凝剂的用量。
此工艺可回收淀粉废水中的植物蛋白，同时废水中CODcr以及SS都有显著下降，减轻了后续处理工艺的负荷。
气浮池出水流入UASB厌氧反应器，由于淀粉废水呈酸性，会使后续厌氧处理过程受到抑制，产甲烷菌不能承受低pH值的环境，UASB反应器运行的最佳pH值为6.8-7.2。
因此，本工程采用出水回流的方法用出水碱度调节pH值，虽然进水pH值有波动，但并不影响反应器的正常运行。
在产酸菌和产甲烷菌的作用下，将大部分的有机物分解为无机小分子物质和甲烷，剩余污泥进入污泥浓缩池，甲烷通过三向分离器收集净化处理后可以作为能源供生产、生活使用，出水则流入预曝气沉淀池。
预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。
预曝沉淀池的出水自流进入SBR进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。
UASB、沉淀池、SBR等处理单元产生的污泥排入污泥浓缩池进行浓缩，提高污泥的含固率，使污泥含水率低于95％。
污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼外运，污泥浓缩池上清液及机械压滤液回流至集水池再继续处理。
五、各主要构造物介绍
5.1调节池
此处调节池采用矩形对角线出水的均质调节池。
该调节池的特点是出水槽沿对角线方向设置，废水由左右两侧进入池后，经过不同的时间才流到出水槽，使出水槽的混合废水是从不同时间内流进来的，也就是说其浓度是不相同的，这样就达到了自动调节均和的目的。
由于淀粉废水中含有大量的悬浮物质，考虑到要回收废水中的大量植物蛋白，调节池设机械搅拌装置，通过机械搅动阻止废水中悬浮物质的沉淀。
调节池采用钢筋混凝土结构，容积250m3，池体尺寸为14.0m
×6.0m×3.5m，停留时间6h。
5.2气浮池
由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以设一气浮池,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。
此工艺选用压力回流溶气方式。
回流溶气方式是将气浮池的部分出水（总水量的20%）回流加压溶气后与进水混合进入气浮池。
回流溶气气浮具有溶气罐容积小，气泡分散度高且比较均匀的优点，但气浮池容积较大。
絮凝剂采用计量泵投加，PAC配制成浓度为5％－10％的水溶液，加入量为废水量的1％－2％；PAM配制成0.05％－0．1％的水溶液，加人量为废水量的2％－4％。
气浮池平均水深2m,净容积24m3。
选取TS-V型的溶气释放器和TR-4型的压力溶气罐,溶气罐容积0.625m3，直径0.4m，所需空气量0.025m3/min。
5.3UASB反应器
UASB反应器采用半地下式钢筋混凝土结构，为了满足池内厌氧状态并防止臭气散逸，UASB池上部采用盖板密封，出水管和出气管分别设水封装置。
由于SBR的水回流，此时进入UASB的水量1000m3/d,反应区容积为1050m3，采用3座UASB并联运行，则单个UASB反应区的容积为350m3,处理水量为41.6m3/h。
在常温（20℃～25℃）运行，容积负荷为6.0kgCOD/（m3.d），沉淀区表面负荷0.649m3/（m2.h），反应区水力停留停留时间8.4h。
5.4预曝气沉淀池
预曝气沉淀池采用平流式沉淀池，钢筋混凝土结构，池子有效容积3.6m3，尺寸为：
7.2m×0.5m×1.56m，每小时所需空气量6.25m3/h。
5.5SBR反应器
考虑到进水的连续性，采用两个SBR反应器并联运行,一个反应池进水完成后，停止进水，在进行曝气、沉淀、出水等工艺时，另一反应池进水。
池子为钢混结构，反应池容量1000m3,尺寸为：
20m×10m×5m，BOD-污泥负荷0.3kg/（kg.d）,曝气池内MLSS浓度2021mg/l,一周期运行时间8h，其中进水4h，曝气3h，沉淀0.5h，排水0.5h。
曝气阶段每池供氧量9.685kgO2/h，排出比为1/4。
六、项目投资估算
6.1土建部分
土建部分投资估算（单位：
万元）
序号
名称
规格型号
单位
数量
估算
1
格栅
钢筋混凝土结构，2.5m×0.3m×0.6m
座
1
1.0
2
调节池
钢筋混凝土结构，14m×6.0m×3.5m
座
1
12.1
3
一级泵房
地上式砖混结构，6m×4m×4.5m
间
1
5.4
4
气浮池
钢筋混凝土结构，9.0m×2.6m×3m
座
1
3.2
5
UASB反映器
钢筋混凝土结构，Φ8.0m×9.0m
座
3
65
6
预暴沉淀池
钢筋混凝土结构，13m×8.5m×6.0m
座
1
13.2
7
SBR反映池
钢筋混凝土结构，12.6m×6.3×5.5m
座
2
13.6
8
集泥井
钢筋混凝土结构,Φ4.0m×4.3m
座
1
5.2
9
污泥浓缩池
钢筋混凝土结构，7.5m×7.5m×5.5m
座
2
10.9
10
污泥脱水间
砖混结构，12.0m×9.0m×5.0m
座
1
3.6
11
鼓风机房
砖混结构，12.5m×6m×6.5m
间
1
3.1
12
二级泵房
地下为钢混结构，地上为砖混结构
座
1
12.1
13
综合楼
砖混结构，建筑面积160m2
间
1
8.5
14
辅助车间
砖混结构，建筑面积40m2
间
1
2.1
15
道路和草坪
4.5
16
合计
165
6.2设备部分
设备部分投资估算（单位：
万元）
序号
名称
规格型号
单位
数量
估算
备注
1
一级提升泵
100ZZB-15型污水泵
台
2
1.3
2
空压机
z-0.025/6型空压机
台
2
1.2
3
溶气罐
TR-3型压力溶气罐
台
1
11
4
清水泵
CK32/13L
台
1
0.6
5
容器释放器
TV-I型溶气释放器
台
1
5.5
6
刮渣机
TQ-1型桥式刮渣机
台
1
7
7
减压释放阀
个
1
0.7
8
二级提升泵
80WG型污水泵
台
3
2.5
9
鼓风机
TSD-150鼓风机
台
3
13
10
污泥提升泵
150QW100-15-11潜污泵
台
2
1.2
11
带式压滤机
DYQ-2021
套
1
19.2
12
自控液位机
LZB-65、LZB100
套
2
2.2
13
转子流量计
LZB-100
套
2
0.5
14
空气流量计
LZB—100
套
1
0.25
15
加药系统
药剂泵、流量计等
套
2
8
16
曝气装置
SX-１型曝气器、曝气管
套
5
15
17
沼气柜
台
1
3
18
水封罐
台
1
0.6
19
螺杆泵
GFN65×2A
台
1
0.7
20
阀与管道
30
21
运输费
5
22
安装费
15
23
合计
143
6.3概算总表
污水处理站工程估算总表
序号
类别
费率
费用（万元）
备注
1
土建费（A）
165
2
设备材料费（B）
143
3
附属材料费（C）
15.0%
24
B*费率
4
安装费（D）
10.0%
15
（B+C）*费率
5
调试费（E）
3.0%
10
（B+C）*费率
6
不可预见费（G）
3.0%
15
以上费用*费率
7
总计
368万
注:
植物蛋白回收,烘干设备费用不在此价格中
七、运行成本分析
本废水处理工程总投资368万元，处理水量为1000m3/d，在运行过程中每吨废水提取蛋白饲料5kg，每年可以提取蛋白饲料1800t，UASB处理过程中每年的沼气产量201万m3。
工程运行成本及运行效益见下表，本废水处理工程运行费用为185万元/a，运行效益为280万元／a，去除运行成本每年可以获得万元的经济效益95万元/a。
全年运行350天。
表：
运行效益
项目
数量
单价
金额（万元／a）
工资费
12人
1200元/月
17.28
电费
92KW
0.76元/（kW·h）
64
药剂费
1735元/d
60
维修费
总投资2%
7.36
折旧费
总投资10%
36.8
运行成本合计
185
蛋白饲料
3600t/a
1000元/t
180
沼气
201万m3/a
0.5元/m3
100
运行效益
280
7.2社会效益分析
随着经济的发展，污染治理成为企业的一项重要责任，该味精厂淀粉工艺废水通过此方案的处理，其对环境的污染削减到最低程度，作到了以废治废；执行了国家的环保法规，对保护当地水环境尽到了应承担的义务；必将得到当地环保部门和周围群众的认可。
八、电气设计
8.1供配电
8.1.1供电设计依据
（1）《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
（2）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
（3）《低压配电装置及线路设计规范》（GBJ54-83）
（4）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）
（5）《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（GB50169-92）
（6）《自动化仪表工程施工及验收规范》（GB50093-2021）
（7）工艺提供的设备容量及布置图
（8）当地省市的地方法规
（9）工艺提供的设备表及布置图
8.1.2供电设计范围
污水站内所有用电设备及相应电控
8.2供电电源设计
根据用电性质要求，该项目属二类用电负荷，要求供电安全可靠，一旦长时间停电将造成污水外溢，影响环境卫生。
供电电源由甲方负责提供，采用YJ122-1-300单芯铠装电缆双拼埋地敷设至低压进线柜，低压进线柜内采用TM30P智能型万能式空气断路器用于保护供电电源以提高供电，并设置自动电容补偿柜来提高功率因数以保证供电质量，并满足国家规范要求。
负荷计算采用需要系数法，“废水治理回用”所用用电设备电压等级均为380V/220V。
8.3供电系统
低压配电及电气启动方式
1.系统所采用的动力设备都为380V/220V低压电机，设备功率在37KW以下采用直接启动，设备功率在45KW以上采用软启动。
2.低压开关系统：
户内组装抽屉式低压开关柜，采用进口或进口国内组装；
3.开关控制箱、柜：
一部分为随工艺设备配套的电气设备；其余系非标设备，需按设计要求制造。
控制方式
1.每台工艺设备一般均由可编程控制器单元集中自动控制及机旁人工手动控制相结合的控制方式。
2.工艺设备原则上可进行以下操作：
开关柜（箱）上操作、监控终端上（PLC）操作。
计量方式
1.照明及辅助用电设备则分开计量，所有计量值供电力部门计费。
功率因数补偿
2.低压配电装置集中装设自动无功功率补偿装置，补偿后功率因素≥0.90。
保护方式
1.继电保护
低压电机：
短路保护，过电流保护，过热保护，电机自身要求的保护；
工艺配套电机：
短路保护，过电流保护，过热保护，电机自身要求的保护。
2.接地保护
低压馈线距离超过50m时，设重复接地装置，其接地电阻不大于1Ω。
3.防雷保护
主要构筑物设防雷保护，防雷接地装置冲击接地电阻不大于10Ω。
电缆敷设
厂区设置必要的室外电缆沟，以满足数量多的电缆敷设，部分动力控制电缆穿钢管埋地敷设，各车间电缆沿室内电缆沟或电缆桥架敷设，厂区路灯电缆空钢管埋地敷设。
九、仪表及自控工程
9.1设计范围
（1）根据工艺及用户要求对控制系统进行选型
（2）根据工艺和设备运行要求设置自动控制和制动调节装置
9.2设计原则
工厂自动化程度的提高使系统可靠性越来越重要。
故障或维护工作引起的停机会带来昂贵的代价。
PLC的选型：
为保证系统的高度可用性，本废水治理项目的PLC控制主站选用西门子S7-300系统。
S7-300采用了最新的技术，拥有当前S7-300组件的所有优点，并具有模块化结构、优良的扩展能力、先进的通信特性，是本控制系统的最佳解决方案。
经过对系统可靠性及经济性的综合考虑，各现场站我们选用了性价比较高的S7-200做从站。
当现场任何一个从站出现故障或者总线出现故障都不会影响其他各站的运行。
生化处理系统采用步操和就地二种控制方式，并选用PLC+上位机的控制方式运行。
调节池内的潜水搅拌机可选择采用定时或连续两种方式运行，提升泵由浮球开关自动控制启停。
考虑装置在不同的环境下工作，为了确保生产安全和工作管理的方便，本设计对系统中各关键部件都实行了实时监测、实时控制等控制措施，确保电器设备始终处于正常工作状态。
本处理站仅设在线ph仪，对水质进行监视控制和调节。
9.3检测数据的传送和显示
各处理仪表采用现场总线接口，通过现场总线与PLC装置连接，可以大大减少信号电缆的敷设量。
对于具有现场总线接口的仪表，可直接接入现场总线，对于部分不具备现场总线接口的仪表，则采用现场总线IO模块接入。
仪表的检测值和工作状态由PLC采样，进而通过通讯网络传送到中央控制室。
污泥脱水机、加药等设施内的在线检测仪表数量较少，分布比较集中，采用模拟信号传输到就地控制系统。
9.3.1现场污水泵、污泥泵的控制
安装在外场的水泵、污泥泵设置现场手动操作箱，柜时，其面板上设手动/自动转换开关，手动具有较高的控制优先级。
手动状态下，由操作箱面板上的按钮控制设备的运行；自动状态下，由现场控制室操纵设备的运行。
9.3.2成套装置的控制
对于脱水装置，由于其本身的操作复杂性，以及装置内部各设备的相互关联性，厂商一般配套提供完整的专业的操作控制系统。
因此本设计将这些系统看作为独立控制系统，并与这些系统建立连接和通信，实现中央控制室与这些控制系统之间的信息传递和控制。
9.3.3控制信号的传递
对于装置现场手动操作箱的设备，在操作箱内安装现场总线IO模块，通过现场总线与集中控制PLC设备连接，实现PLC与现场设备之间的控制信号和设备状态检测信号的传递。
十、岗位设置及劳动定员
工程建成后实行站长负责制管理，全站人员分为行政技术、生产管理与辅助生产管理人员三部队分。
行政技术人员包括行政领导、技术管理人员和服务人员，直属于站部领导，并延用现有设施的人员；新增人员主要为直接生产人员包括岗位操作人员和流动操作人员。
本工程总定员确定为3，详细岗位设置如下表所示：
岗位设置及劳动定员表
人员分类
岗位
班次
人数
总人数
行政技术管理1人（兼职）
行政与技术领导
1
1
1
现场操作人员
操作、日常管理
2
2
2
辅助生产人员
机电及仪表维修
电工兼管
合计
3
十一、安全生产、消防、节能和环境保护
11.1安全生产
从1995年1月1日起，《中华人民共和国劳动法》正式施行，其中，对操作工人的劳动安全生产进行法律保护，因此，本工程设计，其劳动安全卫生设施必须符合国家规定的标准。
在污水处理站运转之前，须对操作人员、管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作规程和制度，除此之外，尚需考虑如下措施：
（1）各处理构筑物走道和临空天桥设置保护栏杆，且采用不锈钢制作，其走道宽度、栏杆高度和强度均需符合国家劳动保护规定。
（2）对产生有害气体的场所，进行机械通风，并满足劳动保护的换气要求。
（3）管道、闸阀考虑阀门
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