【正文】 前 言 我國生物化工行業(yè)經過長期發(fā)展，已有一定的基礎 .特別是改革開放以后，生物化工的發(fā)展進入了一個嶄新的階段。目前生物化工產品已涉及食品、醫(yī)藥、保健、飼料和有機酸等幾個方面。但是，隨著生物化工的發(fā)展，其環(huán)境污染問題也日趨嚴重，已經成為我國的環(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、抗生素的產值較大，環(huán)境污染嚴重，尤其引起人們重視。 食品工業(yè)是以糧食和農副產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，每生產 1m3 淀粉就要產生 10～ 20m3 廢水，有的甚至更多。廢水中主要含有淀粉、糖類、蛋白質、廢酸和廢堿等污染物，隨生產工藝的不同，廢水中的 COD濃度在 2021～ 20210mg/l之間。這些淀粉廢水若不經過處理直接排放，其水中所含有的有機物，進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生臭氣，惡化水質。 某味精廠以玉米為原料生產淀粉，然后以淀粉為原料生產味精，生產過程中排放大量淀粉廢水，影響周圍環(huán)境，為適應當地環(huán)保工作的需 要和 工業(yè)項目應同時設計、同時施工、同時投入使用的三同時原則 ，也使出水水質達到國家污水綜合排放二級標準，故投資興建此配套污水處理設施。 根據某味精廠排放的廢水特點及提供的占地面積，本設計方案通過 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)定和經濟技術合理的處理工藝，保證廢水達到國家污水綜合排放二級標準，同時使投資、占地面積、運行管理度達到最佳設置。 根據畢業(yè)設計的要求 ， 本人承擔了該項目工藝等部分的 初步 設計任務。敬請各位老師審查指教！ 第一章 概 述 設計背景 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)，以玉米為原料生產味精，味精產量為 4 萬 t/a，每生產 1t 味精消耗玉米 ，玉米制淀粉過程中產生大量的淀粉廢水，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，為適應當地環(huán)保工作的需要和建設項目三同時規(guī)定，也使出水水質達到《污水綜合排放標準》 (GB8978— 1996)二級排放標準，投資興建此配套污水處理設施。 水質水量和處理要求 該淀粉廢水排放量為 1520m3/d，廢水處 理工程的設計規(guī)模 1600m3/d，處理后水質要求達到《污水綜合排放標準》（ GB8978— 1996）二級排放標準，進水水質和排放標準見表 1。 表 11 進水水質和排放標準 項 目 PH 值 SS/(mg/L) CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) 進水水質 4～ 6 7000 15000 9000 排放標準 6～ 9 150 150 30 工程設計依據及規(guī)范 可行性研究報告的批準文件和工程建設單位的設計委托書； 廠家提供的有關設計文件和基礎數據； 本工程 執(zhí)行《污水綜合排放標準》（ GB8978— 1996）二級排放標準； 《市外排放設計規(guī)范》 1997年修訂（ GBJ14— 87）； 《建筑給水排水設計規(guī)范》（ GBJ15— 88）； 《給水排水設計手冊》（ 1— 11 冊）。 設計范圍 生產廢水流入污水處理場界區(qū)至全處理流程出水達標排放為止，設計內容包括水處理工藝、土建、排水等； 污水處理站的設計主要分為污水處理和污泥處理及處置兩部分。 設計原則 根據國家和當地有關環(huán)境保護法規(guī)的要求，對某味精廠在生產過程中排 出的淀粉廢水進行有效處理，使之符合國家和當地廢水排放標準，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。 嚴格執(zhí)行有關環(huán)境保護的各項規(guī)定，使處理后的各項指標達到或優(yōu)于 《 污水綜合排放標準 》（ GB8978— 1996）二級排放標準； 針對廢水水質特點采用先進、合理、成熟、可靠的處理工藝和設備，最大可能的發(fā)揮投資效益，采用高效穩(wěn)定的水處理設施和構筑物，盡可能的降低工程造價，同時結合企業(yè)的生產情況，對污水進行綜合治理； ３、工藝設計與設備選型能夠在生產過程具較大的靈活性和調節(jié)余地，能適應水質水量的變化，確 保出水水質穩(wěn)定、達標排放； ４、工藝運行過程中考慮操作自動化，減少勞動強度，便于操作、維修； ５、建筑構筑物布置合理順暢，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。其西側為廠區(qū)圍墻，東側為現有混凝土路，北側為廠區(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： ； 全年主導風向：北北東風。 工程地質資料 1）地質構造：廠區(qū)地質良好，為亞砂土、亞粘土、砂卵石組成，厚度 ~11m，地基承載能力在 1kg/cm2， 2）地震：沒有相關的地震資料，設計地震烈度按 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，目前國內淀粉加工一般為濕磨法，小 麥淀粉和玉米淀粉的生產工藝流 程大致分別如圖 21和圖 22所示。 圖 21 小麥淀粉生產工藝圖 圖 22 玉米淀粉生產工藝圖 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。前者的有機含量較低，后者則含有大量有機物，生產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物（不溶蛋白質，可溶蛋白質，無機鹽及糖類）的工藝水（中間產品的洗滌水，各種設備的沖洗水）和玉米浸泡水。 產 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 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 我國淀粉生產企業(yè)眾多，原料不同，工藝不同，使得淀粉廢水污染指標間的差異也很大，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，污水的各項指標都比較高，含有大量有機物，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 根據水質情況及同行業(yè)廢水治理現狀，技術水平，該廢水采用厭氧與好氧相結合的方法來處理，廢水首先經過氣浮處理，去除大部分懸浮物，特別是蛋白質；然后經過厭氧處理裝置，大大降低進水有機負荷，獲得能源 — 沼氣，并使出水達到好氧處理可接受的濃度，在進行好氧處理后達標排放。 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固液或液液分離的過程。氣浮過程包括氣泡產生、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，在工業(yè)廢水 及生活污水處理方面得到廣泛應用。 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和發(fā)展，它在處理高濃度有機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。運行過程中不需要曝氣，比好氧工藝節(jié)省大量電能。同時產生的沼氣可作為能源進行利用。產生的剩余污泥少且污泥脫水性好，降低了污泥處置費用。 （ 2）反應器負荷高，體積小，占地少。 （ 3）運行簡單，規(guī)模靈活。無需設置二沉池，規(guī)模可大可小，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 工藝設計 工藝流程框圖 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，淀粉生產車間的廢水流過格柵，先去除大的懸浮物，然后進入集水井，集水 井的廢水泵入氣浮池提取蛋白飼料，濕蛋白飼料經烘干制成干蛋白飼料。氣浮分離后的廢水流入調節(jié)沉淀池，以調節(jié)水量并沉淀去除部分懸浮物。厭氧生物處理采用 UASB 技術，調節(jié)沉淀池廢水用泵壓入 UASB進行厭氧生物處理，大部分有機物在 UASB反應器中降解，反應過程中產生的沼氣經水封罐、氣水分離器、脫硫器處理后進入沼氣儲柜進行利用。 UASB出水自流進入預曝沉淀池，預曝沉淀池是厭氧處理單元和好氧處理單元之間的重要構筑物，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，預曝沉淀池的出水自流進入 SBR進行好氧生物處理，以進一步降解水中的有機物。調節(jié)沉淀池、 UASB、預曝沉淀池、 SBR 等處理單元產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，污泥經濃縮后進入污泥脫水間進行機械脫水，產生的泥餅作為有機農肥外運。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行再處理。 UASB 淀粉廢水 泵 調節(jié)沉淀池 預曝沉淀池 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 主要處理設備和構筑物的設計參數 格柵 設計說明： 格柵安裝在廢水渠道、集水井的進口處，用于攔截較大的懸浮物或漂浮物，防止堵塞水泵機組及管道閥門。同時，還可以減輕后續(xù)構筑物的 處理負荷。由于處理量不是很大，采用人工清渣。結構為地下鋼混結構。 設計參數：格條間隙 d=10mm；柵前水深 h=；過柵流速 ；安裝傾角 ? =450 設計流量： Q=1600m3/d=設計計算 （ 1）格柵的間隙數（ n） n = ??dhQ sin = ?? ?? = 取 n = 9 （ 2） 柵 槽有效寬度 (B) 設計采用 ? 20 圓鋼為柵條：即 s= B = s (n – 1) + dn = (9 1) + ? 9 = （ 3） 進水渠道漸寬部分長度 設進水渠道內的流速為 ，進水渠道寬取 B1=，漸寬部分展開角 ? =200 L1 =112 ?tgBB?= 0202 tg?? = （ 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 ??? sin2)(234gds= ?????? 45s i )() ( 234= （ 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 + + +0145tgH= + + + + （ 8）高程布置 進水渠溝底標高為 ，超高 ，柵前水深 ，柵前水面標高 ，柵前頂標高，柵后水面標高 。 集水井 設計說明 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 ,氣浮池設在地上 ,所以在氣浮池之前和格柵之后設一集水井，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。具體設計時要選取適當的設計參數及合適的提升水泵型號，以達到要求。 ２、參數選擇