【正文】 ........................................................................................... 37 1 某檳榔廢水處理工程設(shè)計(jì) 學(xué) 生： 曾 鞏 指導(dǎo)老師： 顏智勇 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 東方科技學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 1 設(shè)計(jì)任務(wù)及資料 某檳榔廠廢水處理設(shè)計(jì) 某檳榔 廠 廢水 （ 100m3/d） 處理工程設(shè)計(jì) 。 設(shè)計(jì)的目的及意義 檳榔廢水作為一種典型的難降解有機(jī)廢水，鮮有污染防治方面的研究。由于該廢具有水出水溫度高、微生物含量低、 組成復(fù)雜、污染物濃度高、水質(zhì)水量不穩(wěn)定且色度大等特點(diǎn)，若不加處理直接排放該廢水不僅影響周圍環(huán)境美觀，還將對(duì)周圍環(huán)境水體和土壤造成嚴(yán)重的污染。故治理好檳榔廢水污染不僅對(duì)區(qū)域環(huán)境保護(hù)及湘江流域水污染防治具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。且對(duì)湖南地區(qū)檳榔產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有極其重要的作用。 設(shè)計(jì)要求 污水處理廠設(shè)計(jì)原則 污水廠的設(shè)計(jì)和其他工程設(shè)計(jì)一樣，應(yīng)符合適用的要求，首先必須確保污水廠處理后 污水 達(dá)到排放要求?？紤]現(xiàn)實(shí)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件，以及當(dāng)?shù)氐木唧w情況（如施工條件）。在可能的基礎(chǔ)上，選擇的處理工藝流程、 構(gòu)（建）筑物形式、主要設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)等。 污水處理廠采用的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)必須可靠。設(shè)計(jì)時(shí)必須充分掌握和認(rèn)真研究各項(xiàng)自然條件，如水質(zhì)水量資料、同類工程資料。按照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)中一定要遵守現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，保證必要的安全系數(shù)。對(duì)新工藝、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新材料的采用積極慎重的態(tài)度。 污水處理廠（站）設(shè)計(jì)必須符合經(jīng)濟(jì)的要求。污水處理工程方案設(shè)計(jì)完成后，總體布置、單體設(shè)計(jì)及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價(jià)和運(yùn)行管理費(fèi)用， 污水廠設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)力求技術(shù)合理 。在經(jīng)濟(jì)合理的原則下，必須根據(jù)需要，盡可 2 能采用先進(jìn)的工藝、機(jī)械和自控技術(shù)，但要確保安全可靠。 污水廠設(shè)計(jì)必須注意近遠(yuǎn)期的結(jié)合，不宜分期建設(shè)的部分，如配水井、泵房及加藥間等，其土建部分應(yīng)一次建成；在無(wú)遠(yuǎn)期規(guī)劃的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為今后發(fā)展留有挖潛和擴(kuò)建的條件。 污水廠設(shè)計(jì)必須考慮安全運(yùn)行的條件，如適當(dāng)設(shè)置分流設(shè)施、超越管線、甲烷氣的安全儲(chǔ)存等。 污水廠的設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)條件允許情況下，場(chǎng)內(nèi)布局、構(gòu)（建）筑物外觀、環(huán)境及衛(wèi)生等可以適當(dāng)注意美觀和綠化。 污水處理工程運(yùn)行過(guò)程中應(yīng)遵循的原則 在保證 污水處理效果同時(shí)，正確處理城市、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等各方面的用水關(guān)系，合理安排水資源的綜合利用，節(jié)約用地，節(jié)約勞動(dòng)力，考慮污水處理廠的發(fā)展前景，盡量采用處理效果好的先進(jìn)工藝，同時(shí)合理設(shè)計(jì)、合理布局， 做 到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理 。 設(shè)計(jì)資料 項(xiàng)目概況 檳榔廢水高有機(jī)物濃度、高色度、高懸浮物、難處理的特點(diǎn)，研究該廢水的處理具有非常重要的意義。某檳榔加工企業(yè)日排污水量約 100m3，如果該污水排入周圍水體，會(huì)影響周圍水體的水質(zhì)，對(duì)環(huán)境有很大的影響。 故改廢水凈化處理勢(shì)在必行。 水量 水質(zhì)情況 某 檳榔廠廢水水質(zhì)、水量情況如下 表 1： 廢水流量 100m179。/d，變化系數(shù) Kz=，設(shè)計(jì)流量以 Q=150m179。/d。 表 1 進(jìn)出水水質(zhì)情況 進(jìn)水水質(zhì) 出水水質(zhì) COD（ mg/L） 22021 ≤ 100 BOD5（ mg/L） 4100 ≤ 30 SS（ mg/L） 1000 ≤ 70 色度 1000 ≤ 50 PH 值 6~9 注： 廢水處理后達(dá)到 GB8978—1996 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 環(huán)境條件狀況 該檳榔廠位于大陸性中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn) 氣候 地區(qū) ，氣候具有三個(gè)特點(diǎn)：第一、光、熱、水資源豐富，三者的高 值又基本同步。第二，氣候年內(nèi)與年際的變化較大。冬寒 3 冷而夏酷熱，春溫多變，秋溫陡降，春夏多雨，秋冬干旱。氣候的年際變化也較大。第三，氣候垂直變化最明顯的地帶為三面環(huán)山的山地。年氣溫高，年平均溫度在 1618℃之間。冬季處在冬季風(fēng)控制下，而東南西三面環(huán)山，向北敞開的地貌特性，有利于冷空氣的長(zhǎng)驅(qū)直入，故一月平均溫度多在 47℃ 之間，無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá) 260310 天，大部分地區(qū)都在 80300 天之間。年平均降水量在 12001700 毫米之間，雨量充沛，為我國(guó)雨水較多的地區(qū)之一。 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)依據(jù)主要是國(guó)家有關(guān) 法律法規(guī) 及相關(guān)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn) ： 《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》 ； GB3838－ 2021《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 ； GB18918－ 2021《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 ； GB50014－ 2021《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 ； GB50335－ 2021《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》 ； GB8978－ 1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》 ； GB/T 501062021《給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》 ； GB3838－ 2021《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》 ； GJ311989《城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo) 準(zhǔn)》 ； DBJ08231991《污水泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》 。 2 設(shè)計(jì)方案論證 廠址選擇 本工程設(shè)計(jì)廠址設(shè)在距離改檳榔廠較近的平地，地勢(shì)平坦，利于整體規(guī)劃設(shè)計(jì)。 污水處理廠工藝流程選擇 在污水處理廠設(shè)計(jì)中，選定廠址是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，處理廠的位置對(duì)周圍環(huán)境衛(wèi)生、基建投資及運(yùn)行管理等都有很大的影響。因此，在廠址的選擇上應(yīng)進(jìn)行深入、詳盡的技術(shù)比較。 廠址選擇的一般原則為： 在城鎮(zhèn)水體的下游； 便于處理后出水回用和安全排放； 4 便于污泥集中處理和處置； 在城鎮(zhèn)夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng) 向； 有良好的工程地質(zhì)條件； 少拆遷，少占地，根據(jù)環(huán)境評(píng)價(jià)要求，有一定的衛(wèi)生防護(hù)距離； 有擴(kuò)建的可能； 廠區(qū)地形不應(yīng)受洪澇災(zāi)害影響，防洪標(biāo)準(zhǔn)不應(yīng)低于城鎮(zhèn)防洪標(biāo)準(zhǔn)，有良好的排水條件； 有方便的交通、運(yùn)輸和水電條件。 確定處理工藝流程的原則 檳榔廢水處理的目的是使之達(dá)標(biāo)排放或污水回用用于使環(huán)境不受污染，處理后出水回用于農(nóng)田灌溉，城市景觀或工業(yè)生產(chǎn)等，以節(jié)約水資源。故污水處理工藝選擇的準(zhǔn)則： 污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特征、受納水體的環(huán)境功能及當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和要求，經(jīng)全 面技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)先確定； 工藝選擇的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括：處理單位水量投資，削減單位污染物投資，處理單位水量電耗和成本，削減單位污染物電耗和成本，占地面積，運(yùn)行性能，可靠性，管理維護(hù)難易程度，總體環(huán)境效益； 應(yīng)切合實(shí)際地確定污水進(jìn)水水質(zhì)，優(yōu)先工藝設(shè)計(jì)參數(shù)必須對(duì)污水的現(xiàn)狀、水質(zhì)特征、污染物構(gòu)成進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查或測(cè)定，做出合理的分析預(yù)測(cè)； 在水質(zhì)組成復(fù)雜或特殊時(shí)，進(jìn)行污水處理工藝的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，必要時(shí)應(yīng)開展中試研究； 積極地采用高效經(jīng)濟(jì)的新工藝，在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的新工藝必須經(jīng)過(guò)中試和生產(chǎn)性試驗(yàn)，提供可 靠性設(shè)計(jì)參數(shù)，然后進(jìn)行運(yùn)用。 污水處理工藝流程的選擇 印染廢水、造紙廢水、農(nóng)藥和制藥廢水等是典型的難降解有機(jī)廢水，其無(wú)論是在控制污染物來(lái)源、改革生產(chǎn)工藝減少排放量，還是在處理工藝上都有較廣泛而深入的研究。而檳榔廢水作為另外一種高濃度難降解有機(jī)廢水，可參照以上廢水的處理方法進(jìn)行對(duì)比選擇。以下針對(duì)難降解有機(jī)廢水為例，分別介紹國(guó)內(nèi)外的一些研究方法 : 物化法工藝主要是常采用混凝沉淀、氣浮、吸附、萃取和膜分離法等方法。能去除廢水中部分污染物質(zhì)，在一定程度上降低廢水色度，但對(duì)廢水可生化性作用不大，主要用于 分離廢水中的懸浮物、乳濁物膠體等污染物質(zhì)。 5 黃碧娟 [1]等人對(duì)印染廢水的混凝脫色效果進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，自制混凝脫色劑具有高效效脫除色度和去除 COD 的特性，單獨(dú)使用時(shí)，在 pH 為 ，投加量為 200mg/L的最佳條件下，色度去除率達(dá)到 ％， COD 去除率達(dá)到 ％，產(chǎn)生的污泥量很少，與聚合氯化鋁配合使用以提高沉降速率；吸附萃取方面，陳孟林 [2]等研究了豎直吸附H2O2V2O5 催化氧化再生法處理印染廢水的影響因素以及樹脂再生的工藝條件。結(jié)果表明廢水中的 COD 去除率打到 80%左右，效果較好。 高級(jí)氧 化技術(shù)，是運(yùn)用強(qiáng)氧化劑、電、光照、超聲波和催化劑等，在反應(yīng)中產(chǎn)生活性極強(qiáng)的自由基 (如 OH、 OOH、 H 等 )，使大分子難降解有機(jī)物轉(zhuǎn)變成易生物降解小分子物質(zhì)，甚至直接生成 CO2 和 H2O，達(dá)到無(wú)害化、提高廢水可生化性的目的。其主要技術(shù)有 :濕式氧化法、化學(xué)氧化法、光催化氧化、超聲波氧、電化學(xué)氧化等。 鄧征宇 [3]等采用 Fenton水解酸化 接觸氧化組合工藝，處理含苯酚制藥廢水。 Fenton法能有效去除制藥廢水中所含苯酚，當(dāng)通過(guò)組合工藝后，苯酚含量達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑，已經(jīng)在飲用水和廢水凈化上得 到了廣泛的應(yīng)用，研究者們也對(duì)臭氧同各種有機(jī)物的氧化降解機(jī)理進(jìn)行了廣泛深入的研究。 顧彥 [4]等，利用 Fenton 光催化技術(shù)，在暗反應(yīng)、可見光、太陽(yáng)光及紫外光照射條件下跟蹤測(cè)定廢水 COD 對(duì)廢水進(jìn)行光催化降解研究，在相同條件下，對(duì)有機(jī)污染物降解效果，紫外光明顯大于太陽(yáng)光。 鐵碳微電解法又稱內(nèi)電解法，是利用 Fe/C 原電池反應(yīng)原理來(lái)處理廢水的一種電化學(xué)技術(shù)，是絮凝、吸附、架橋、卷掃、共沉、電沉積、電化學(xué)還原、催化氧化等多種綜合效應(yīng)的結(jié)果。該工藝 20 世紀(jì) 60 年代起開始研究，在 70 年代被應(yīng)用到廢水治理中，從誕生開始即在 美國(guó)、前蘇聯(lián)、日本等國(guó)家引起廣泛重視，已有很多專利，并取得了一些實(shí)用性成果。我國(guó)從 20 世紀(jì) 80 年代開始這一領(lǐng)域的研究，由于其具有廣泛使用、處理效果好、工藝簡(jiǎn)單、成本低廉及操作維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，近 30 年來(lái)廣泛應(yīng)用于重金屬 [56]、印染 [78]、垃圾滲濾液 [910]、農(nóng)藥 /制藥 [1112]廢水等高濃度難降解廢水中，并取得良好的效果。而蔡彩虹 [13]也在檳榔廢水實(shí)驗(yàn)研究中采用鐵碳微電解 FentonA/O 工藝處理進(jìn)行了研究結(jié)果表明，整個(gè)系統(tǒng)的 COD 去除率達(dá)到了 96%，效果 非常理想 。 污水處理 工藝流程的確定 經(jīng)綜合對(duì)比考慮，決定采用以下工藝流程處理 該 檳榔廠廢水，工藝流程示意圖如下 圖 1。 6 設(shè)計(jì)污水水量 廢水流量 100m179。/d，變化系數(shù) Kz=。 設(shè)計(jì)流量以 Q=100 =150(m179。/d)=( m179。/h )= (m179。/s) Fenton 加藥管 水 路 氣路 酸堿加藥管 泥路 曝氣 絮凝劑 圖 1 工藝流程圖 污水處理程度計(jì)算 水量衡算 各部分 水 損失忽略不計(jì)，整個(gè)處理過(guò)程水量 Q =150m179。/d=179。/h。 物料衡算 采用此工藝流程，污染物在各階段的去除效果見表 2。 Fenton反應(yīng)處理 混凝—沉淀 污水進(jìn)水 終池沉池 污泥脫水間 氣水分離 提升泵房 緩沖均化調(diào)節(jié)池 UASB反應(yīng)器 一級(jí)生物接觸氧化 二級(jí)生物接觸氧化 達(dá)標(biāo)排水 集泥井 泥餅外運(yùn) 沼氣收集 酸堿加藥間 Fenton加藥間 絮凝劑加藥間 鼓風(fēng)機(jī)房 7 表二 污水進(jìn)過(guò)各反應(yīng)器水質(zhì)變化情況 本工程設(shè)計(jì)中，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn) 行效果： ○ 1 COD 去除總量：整個(gè)系統(tǒng)中，進(jìn)水濃度 22021mg/L；出水濃度 。 COD 總?cè)コ浚?150 () 103=（ kg/d）； COD 總?cè)コ剩?2 2 0 0 0 9 9 . 5 1 0 0 % 9 9 . 5 %22021? ?? ○ 2 BOD5 去除總量：整個(gè)系統(tǒng)中，進(jìn)水濃度 4100mg/L；出水濃度 30mg/L。 BOD5 去除量： 150 (407030) 103=（ kg/d）； BOD5 去除率： 4 1 0 0 3 0 1 0 0 % 9 9 .3 %4100 ? ?? ○ 3 SS 去除總量：整個(gè)系統(tǒng)中，進(jìn)水濃度 442mg/L；出水濃度 。 SS 去除量： 150 (100070) 103=（ kg/d）； SS 去除率： 1000 70 100% %1000? ?? ○ 4 估算沼氣產(chǎn)量：沼氣主要產(chǎn)于厭氧階段，標(biāo)況產(chǎn)氣率取 r=179。 /kg COD。 工段 項(xiàng)目 COD/(mg/L) BOD5/(mg/L) SS/(mg/L) PH值 緩沖均化調(diào)節(jié)池 進(jìn)水 出水 去除率