【正文】 前 言我國生物化工行業(yè)經(jīng)過長期發(fā)展，生物化工的發(fā)展進(jìn)入了一個嶄新的階段。目前生物化工產(chǎn)品已涉及食品、醫(yī)藥、保健、飼料和有機(jī)酸等幾個方面。但是，隨著生物化工的發(fā)展，其環(huán)境污染問題也日趨嚴(yán)重，已經(jīng)成為我國的環(huán)境污染大戶。在生物化工的各個行業(yè)中，由于淀粉、啤酒、酒精、味精、檸檬酸、抗生素的產(chǎn)值較大，環(huán)境污染嚴(yán)重，尤其引起人們重視。食品工業(yè)是以糧食和農(nóng)副產(chǎn)品為主要原料的加工工業(yè)。這類行業(yè)用水量大，廢水排放量也大，尤其以淀粉工業(yè)廢水的排放量占首位。我國淀粉行業(yè)有600多家企業(yè)。在國內(nèi)，每生產(chǎn)1m3淀粉就要產(chǎn)生10～20m3廢水，有的甚至更多。廢水中主要含有淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、廢酸和廢堿等污染物，隨生產(chǎn)工藝的不同，廢水中的 COD濃度在2000～20000mg/l之間。這些淀粉廢水若不經(jīng)過處理直接排放，其水中所含有的有機(jī)物，進(jìn)入水體后迅速消耗水中的溶解氧，造成水體缺氧而影響魚類和其他水生動物的生存，同時廢水中懸浮物易在厭氧條件下分解產(chǎn)生臭氣，惡化水質(zhì)。某味精廠以玉米為原料生產(chǎn)淀粉，然后以淀粉為原料生產(chǎn)味精，生產(chǎn)過程中排放大量淀粉廢水，影響周圍環(huán)境，為適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保工作的需要和工業(yè)項目應(yīng)同時設(shè)計、同時施工、同時投入使用的三同時原則，也使出水水質(zhì)達(dá)到國家污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)，故投資興建此配套污水處理設(shè)施。根據(jù)某味精廠排放的廢水特點及提供的占地面積，本設(shè)計方案通過UASB—序批式活性污泥處理工藝和UASB—生物接觸氧化處理工藝的對比,選擇一套高效，穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的處理工藝，保證廢水達(dá)到國家污水綜合排放二級標(biāo)準(zhǔn)，同時使投資、占地面積、運(yùn)行管理度達(dá)到最佳設(shè)置。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計的要求，本人承擔(dān)了該項目工藝等部分的初步設(shè)計任務(wù)。敬請各位老師審查指教！第一章 概 述 設(shè)計背景某味精廠是該省規(guī)模最大的味精廠，該廠位于某市郊區(qū)，以玉米為原料生產(chǎn)味精，味精產(chǎn)量為4萬t/a，玉米制淀粉過程中產(chǎn)生大量的淀粉廢水，每消耗1t玉米排出淀粉廢水5t，該廠每天排放的淀粉廢水為1520t, 廢水直接排放，影響周圍環(huán)境，為適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保工作的需要和建設(shè)項目三同時規(guī)定，也使出水水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)二級排放標(biāo)準(zhǔn)，投資興建此配套污水處理設(shè)施。 水質(zhì)水量和處理要求該淀粉廢水排放量為1520m3/d，廢水處理工程的設(shè)計規(guī)模1600m3/d，處理后水質(zhì)要求達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）二級排放標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)見表1。表11 進(jìn)水水質(zhì)和排放標(biāo)準(zhǔn)項 目PH值SS/(mg/L)CODCr(mg/L)BOD5(mg/L)進(jìn)水水質(zhì)4～67000150009000排放標(biāo)準(zhǔn)6～915015030 工程設(shè)計依據(jù)及規(guī)范 可行性研究報告的批準(zhǔn)文件和工程建設(shè)單位的設(shè)計委托書； 廠家提供的有關(guān)設(shè)計文件和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)； 本工程執(zhí)行《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）二級排放標(biāo)準(zhǔn)； 《市外排放設(shè)計規(guī)范》1997年修訂（GBJ14—87）； 《建筑給水排水設(shè)計規(guī)范》（GBJ15—88）； 《給水排水設(shè)計手冊》（1—11冊）。 設(shè)計范圍 生產(chǎn)廢水流入污水處理場界區(qū)至全處理流程出水達(dá)標(biāo)排放為止，設(shè)計內(nèi)容包括水處理工藝、土建、排水等；污水處理站的設(shè)計主要分為污水處理和污泥處理及處置兩部分。 設(shè)計原則根據(jù)國家和當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)環(huán)境保護(hù)法規(guī)的要求，對某味精廠在生產(chǎn)過程中排出的淀粉廢水進(jìn)行有效處理，使之符合國家和當(dāng)?shù)貜U水排放標(biāo)準(zhǔn)，取得明顯的環(huán)境和社會效益，使企業(yè)樹立良好社會形象。嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)環(huán)境保護(hù)的各項規(guī)定，使處理后的各項指標(biāo)達(dá)到或優(yōu)于《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978—1996）二級排放標(biāo)準(zhǔn)；針對廢水水質(zhì)特點采用先進(jìn)、合理、成熟、可靠的處理工藝和設(shè)備，最大可能的發(fā)揮投資效益，采用高效穩(wěn)定的水處理設(shè)施和構(gòu)筑物，盡可能的降低工程造價，同時結(jié)合企業(yè)的生產(chǎn)情況，對污水進(jìn)行綜合治理；３、工藝設(shè)計與設(shè)備選型能夠在生產(chǎn)過程具較大的靈活性和調(diào)節(jié)余地，能適應(yīng)水質(zhì)水量的變化，確保出水水質(zhì)穩(wěn)定、達(dá)標(biāo)排放；４、工藝運(yùn)行過程中考慮操作自動化，減少勞動強(qiáng)度，便于操作、維修；５、建筑構(gòu)筑物布置合理順暢，降低噪聲，消除異味，改善周圍環(huán)境。 基本資料 廠區(qū)地形廢水處理站在廠區(qū)的南面，目前是一片空地，東西長95m，南北長70m，地勢基本平坦。其西側(cè)為廠區(qū)圍墻，東側(cè)為現(xiàn)有混凝土路，北側(cè)為廠區(qū)，海拔高度：。 氣象資料年平均氣溫：；極端最高氣溫：；極端最低氣溫：；最熱月月平均氣溫：；最冷月月平均氣溫：；全年平均降水量：；全年主導(dǎo)風(fēng)向：北北東風(fēng)。 工程地質(zhì)資料 1）地質(zhì)構(gòu)造：廠區(qū)地質(zhì)良好，為亞砂土、亞粘土、砂卵石組成，~11m，地基承載能力在1kg/cm2， 2）地震：沒有相關(guān)的地震資料，設(shè)計地震烈度按8度計算。 3）地下水位： 4）最大凍土深度： 第二章 淀粉廢水的來源和特點 小麥淀粉和玉米淀粉是我國淀粉的兩大主要品種，目前國內(nèi)淀粉加工一般為濕磨法，小麥淀粉和玉米淀粉的生產(chǎn)工藝流程大致分別如圖21和圖22所示。干燥黃漿水大包裝生粉平篩定量分裝成品計量后加水振動篩分拌 和小麥粉沉 降圓筒篩分去麩皮離 心上清夜面 筋淀粉乳液 圖21 小麥淀粉生產(chǎn)工藝圖產(chǎn) 品離心分離清 洗脫 水干 燥工藝水工藝水一次碎解工藝水清洗玉米原料輸送清 洗浸泡水二次碎解圖22 玉米淀粉生產(chǎn)工藝圖 從工藝流程看，小麥淀粉廢水由兩部分組成：沉降池里的上清液和離心后的黃漿水。前者的有機(jī)含量較低，后者則含有大量有機(jī)物，生產(chǎn)中通常將兩部分廢水混合后集中排放。玉米淀粉廢水主要來自含有大量有機(jī)物（不溶蛋白質(zhì)，可溶蛋白質(zhì)，無機(jī)鹽及糖類）的工藝水（中間產(chǎn)品的洗滌水，各種設(shè)備的沖洗水）和玉米浸泡水。 我國淀粉生產(chǎn)企業(yè)眾多，原料不同，工藝不同，使得淀粉廢水污染指標(biāo)間的差異也很大，盡管如此，淀粉廢水有著以下共同特點：化學(xué)耗氧量（COD）、生物耗氧量（BOD）以及濁度都非常高。第三章 工藝方案分析 廢水水質(zhì)分析本項目污水處理的特點：污水的BOD/COD=,可生化性很好，污水的各項指標(biāo)都比較高，含有大量有機(jī)物，非常有利于生物處理。同時淀粉廢水中含有大量的蛋白，可以用氣浮工藝分離提取。 工藝方案選擇根據(jù)水質(zhì)情況及同行業(yè)廢水治理現(xiàn)狀，技術(shù)水平，該廢水采用厭氧與好氧相結(jié)合的方法來處理，廢水首先經(jīng)過氣浮處理，去除大部分懸浮物，特別是蛋白質(zhì)；然后經(jīng)過厭氧處理裝置，大大降低進(jìn)水有機(jī)負(fù)荷，獲得能源—沼氣，并使出水達(dá)到好氧處理可接受的濃度，在進(jìn)行好氧處理后達(dá)標(biāo)排放。氣浮是利用高度分散的微小氣泡作為載體去粘附廢水中的污染物，使其視密度小于水而上浮到水面上面實現(xiàn)固液或液液分離的過程。氣浮過程包括氣泡產(chǎn)生、氣泡與顆粒（固體或液滴）附著以及上浮分離等連續(xù)步驟。它是近幾年發(fā)展起來的一種技術(shù)，在工業(yè)廢水及生活污水處理方面得到廣泛應(yīng)用。在眾多的厭氧工藝中選用上流式厭氧污泥床(USAB)，它自70年代以來得到不斷改進(jìn)和發(fā)展，它在處理高濃度有機(jī)廢水方面與其它生物處理相比具有以下幾大優(yōu)點：（1）成本低。運(yùn)行過程中不需要曝氣，比好氧工藝節(jié)省大量電能。同時產(chǎn)生的沼氣可作為能源進(jìn)行利用。產(chǎn)生的剩余污泥少且污泥脫水性好，降低了污泥處置費用。（2）反應(yīng)器負(fù)荷高，體積小，占地少。（3）運(yùn)行簡單，規(guī)模靈活。無需設(shè)置二沉池，規(guī)?？纱罂尚?，較為靈活，特別有利于分散的點源治理。（4）二次污染少。但其出水濃度仍然比較高，還需后續(xù)好氧處理。通過以上分析及廢水水質(zhì)水量情況，擬采用“氣浮—UASB—SBR法”和“氣浮—UASB—接觸氧化法”兩套工藝進(jìn)行比較，選擇一最佳方案作為最終方案。第四章 氣浮UASBSBR工藝設(shè)計 工藝流程框圖UASB淀粉廢水泵調(diào)節(jié)沉淀池預(yù)曝沉淀池出水SBR沼氣泥餅泵上清液壓濾液污泥濃縮池污泥脫水間集泥井泵集水井氣浮池蛋白 圖41 氣浮+UASB+SBR法污水及污泥處理工藝流程 流程說明該淀粉廢水處理工藝由提取蛋白、厭氧生物處理和好氧生物處理3部分組成。提取蛋白采用氣浮分離技術(shù)，淀粉生產(chǎn)車間的廢水流過格柵，先去除大的懸浮物，然后進(jìn)入集水井，集水井的廢水泵入氣浮池提取蛋白飼料，濕蛋白飼料經(jīng)烘干制成干蛋白飼料。氣浮分離后的廢水流入調(diào)節(jié)沉淀池，以調(diào)節(jié)水量并沉淀去除部分懸浮物。厭氧生物處理采用UASB技術(shù)，調(diào)節(jié)沉淀池廢水用泵壓入UASB進(jìn)行厭氧生物處理，大部分有機(jī)物在UASB反應(yīng)器中降解，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣經(jīng)水封罐、氣水分離器、脫硫器處理后進(jìn)入沼氣儲柜進(jìn)行利用。UASB出水自流進(jìn)入預(yù)曝沉淀池，預(yù)曝沉淀池是厭氧處理單元和好氧處理單元之間的重要構(gòu)筑物，其功能主要是去除厭氧出水的懸浮物和H2S等有害氣體，增加水中的溶解氧，為好氧處理創(chuàng)造有利的條件。好氧生物處理采用SBR技術(shù)，預(yù)曝沉淀池的出水自流進(jìn)入SBR進(jìn)行好氧生物處理，以進(jìn)一步降解水中的有機(jī)物。調(diào)節(jié)沉淀池、UASB、預(yù)曝沉淀池、SBR等處理單元產(chǎn)生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵提升至污泥濃縮池，污泥經(jīng)濃縮后進(jìn)入污泥脫水間進(jìn)行機(jī)械脫水，產(chǎn)生的泥餅作為有機(jī)農(nóng)肥外運(yùn)。污泥濃縮池的上清液和污泥脫水間的壓濾液排入集水井進(jìn)行再處理。 主要處理設(shè)備和構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù) 格柵設(shè)計說明：格柵安裝在廢水渠道、集水井的進(jìn)口處，用于攔截較大的懸浮物或漂浮物，防止堵塞水泵機(jī)組及管道閥門。同時，還可以減輕后續(xù)構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。由于處理量不是很大，采用人工清渣。結(jié)構(gòu)為地下鋼混結(jié)構(gòu)。設(shè)計參數(shù)：格條間隙d=10mm；柵前水深h=；；安裝傾角=450 設(shè)計流量：Q=1600m3/d=設(shè)計計算 （1）格柵的間隙數(shù)（n） n = = = 取n = 9 （2） 柵槽有效寬度(B) 設(shè)計采用20圓鋼為柵條：即 s= B = s (n – 1) + dn = (9 1) + = （3） 進(jìn)水渠道漸寬部分長度 ，進(jìn)水渠道寬取B1=，漸寬部分展開角=200 L1 == = （4） 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 L2 = L1/2 = （5） 過柵水頭損失：取k=3,=,= h1=k== （6） 柵槽總高度H 柵前槽高 H1 = h + h2 = + = 柵后槽高 H = h + h1 + h2 = + + = （7） 柵槽總長度(L) L = L1 + L2 + + += + + + + （8）高程布置 ，，。 集水井設(shè)計說明4500氣浮池50013000進(jìn)水圖42由于工業(yè)廢水排放的不連續(xù)性，為了方便操作，減少施工工程量,氣浮池設(shè)在地上,所以在氣浮池之前和格柵之后設(shè)一集水井，其大小主要取決于提升泵的能力，目的是防止水泵頻繁啟動，以延長污水泵的使用壽命。具體設(shè)計時要選取適當(dāng)?shù)脑O(shè)計參數(shù)及合適的提升水泵型號，以達(dá)到要求。２、參數(shù)選擇設(shè)計水量:Ｑ=水力停留時間：T=6h水面超高?。篽1=有效水深?。篽2= 設(shè)計計算（如圖42）集水井的有效容積：V=QT=6=400m3集水井的高度：H=h1+h2=+=5m 集水井的水面面積:A=V/h2=400/=，取90m2集水井的橫斷面積為：LB=137(m2)則集水井的尺寸為：LBH=1375(m3)所以該池的規(guī)格尺寸為13m7m，數(shù)量為1座。在集水井中安裝QUZ—291式浮球液位計1臺，可自動控制提升水泵的啟動和停止，即高水位時自動啟泵，低水位時自動停泵，超高水位時雙泵啟動，同時連續(xù)跟蹤顯示水池液位。 一級泵房 設(shè)計說明一次污水泵從集水井中吸水壓至調(diào)節(jié)池,污水泵設(shè)置于地面上,不能自灌,設(shè)置引水筒。采用磚混結(jié)構(gòu)。 設(shè)計計算 提升流量：Q = 　　揚(yáng) 程：Ｈ= 提升最高水位－泵站吸水池最低水位－水泵水頭損失 = 4()+2=選用100ZZB15型無堵塞自吸污水泵，它的作用是將集水井中的廢水提升至氣浮池中，設(shè)2臺泵（1用1備），泵的出口安裝電磁流量計進(jìn)行水量計量。提升泵參數(shù)：Q=70m3/h，H=18m，電動機(jī)功率為11kW，進(jìn)、出口直徑100mm，自吸時間100s/5m，通過固體物最大直徑75mm。安裝尺寸：長1480mm，寬500mm,高865mm。泵體、電機(jī)、減速機(jī)、電控柜、電磁流量計顯示器室內(nèi)安裝，另外考慮一定的檢修空間。提升泵房設(shè)計尺寸：6m4m。 氣浮池設(shè)計說明由于廢水的固體懸浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以設(shè)一氣浮池