【文章內(nèi)容簡介】 的渣滓，長期積累存在儲槽內(nèi)，會產(chǎn)生一定量的廢水。這種廢水不產(chǎn)生惡臭但酸度較高。 以玉米為原料生產(chǎn)淀粉，淀粉含量在 60﹪ 70﹪，剩余 30﹪ 40﹪的原料成為副產(chǎn)品。玉米淀粉廢水主要 來源于浸泡、胚芽分離、纖維洗滌和脫水等工序。隨著淀粉行業(yè)技術的發(fā)展，玉米淀粉生產(chǎn)工藝在節(jié)水方面也有了長足的進步。 90 年代末，噸淀粉用水量還在 615噸，而近幾年內(nèi)，由于水環(huán)境保護政策的實施，淀洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 3 粉生產(chǎn)廠家在清潔生產(chǎn)方面加大了力度，噸淀粉用水可降至 3 噸甚至更低 。中國淀粉工業(yè)協(xié)會“十五”規(guī)劃建議中，對淀粉企業(yè)的多項經(jīng)濟指標進行了規(guī)定，建議玉米淀粉企業(yè)的水耗平均為 ，平均污水排放量≤ 。玉米淀粉廢水中主要成分為淀粉、糖類、蛋白質、纖維素等有機物質，另外含有大量含氮、碳的無機化合物 ，是一種不含有毒物質的高濃度有機廢水。玉米淀粉廢水組成一般如下：總糖為 ﹪ ﹪，粗蛋白為 ﹪，固形物為 5﹪ 10﹪，粗纖維為 2﹪ 3﹪，脂肪酸 ﹪ ﹪；其廢水水質 COD值通常為 100030000 mg/L BOD 值為 500020200 mg/L SS 值為 15005000mg/L. 薯類淀粉廢水中可溶性固形物的一般組分：蛋白質為 33﹪ 41﹪，總糖為 35﹪，有機酸 4﹪，礦物質為 20﹪。 淀粉廢水的危害 淀粉廢水若不經(jīng)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(chǎn)生臭氣，惡化水質。 工程概況 水質水量資料 設計處理的廢水量為 3000m3/d。廢水水質： COD 為 7000mg/L ， BOD5 為 5000 mg/L ， SS 為 1500— 5000 mg/L ， NH3N 為 25— 35 mg/L， PH 值為 4— 5，溫度為20— 25℃。 氣象資料 極端最高氣溫： ℃ 極端最低氣溫： ℃ 全年平均降水量： 全年主導風向：夏季東南 風，冬季西北風 工程地質資料 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， 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 4 地震：沒有相關的地震資料，設計地震烈度按 8度計算。 地下水位： 最大凍土深度： 排放標準及設計要求 為了保護環(huán)境，要求處理后的污水排放標準執(zhí)行國家《污水綜合排放標準》（ GB89781996）中的二級標準即：（見表 1） 表 11 排放標準 污染物 COD BOD5 SS NH3N PH 排放濃度 ≤ 150 mg/L ≤ 30mg/L ≤ 150 mg/L ≤ 25mg/L 6～ 9 設計任務 畢業(yè)設計課題的目的和要求 課題： 3000m3/d 淀粉廢水處理工藝設計 目的是 了解 淀粉廢水的工藝流程、污染物產(chǎn)生情況、常用的工業(yè)廢水處理工藝 、 培養(yǎng)獨立研究分析問題能力，進一步提高污水處理工程的工藝選擇、參數(shù)計算、工程制圖的專業(yè)水平， 獨立設計污水處理工程的能力。了解和掌握工業(yè)廢水處理工程設計的基本程序，學會工藝確定的原則和方法，掌握 淀粉廢水的生產(chǎn)工藝流程、廢水中污染物產(chǎn)生情況、常用的淀粉廢水處理工藝。 主要研究目標 污水處理方案的論證。包括污水處理基本工藝路線的確定、污水處理工藝流程論證和主要處理構筑物的選型。 污水處理和污泥處理工藝設計計算。 污水廠總體布置圖和部分構筑物施工圖設計。 設計原則 根據(jù)國家和當?shù)赜嘘P環(huán)境保護法規(guī)的要求，對某味精廠在生產(chǎn)過程中排出的淀粉廢水進行有效處理，使之符合國家和當?shù)貜U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。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 5 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(chǎn)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(chǎn)過程具較大的靈活性和調(diào)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。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 6 第 2 章 工藝方案分析 淀粉廢水水質分析 淀粉廢水是一種高濃度有機廢水，其中含有大量的有機物，如淀粉、蛋白質和糖類等，通常其 BOD COD、 SS 濃度較高，廢水的可生化性較好，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。 淀粉廢水的處理方法 根據(jù)淀粉生產(chǎn)廢水的生產(chǎn)特點和水質特征，目前國內(nèi)外常用的玉米淀粉廢水處理方法有：化學絮凝法和生物處理法。 化學絮凝法 化學絮凝法是一種物理化學處理法，通過加入絮凝劑或配合投加助凝劑，降低膠體溶液的穩(wěn)定性，使之凝聚沉淀，然后分離凈化的方法。玉米淀粉廢水含有蛋白質、淀粉、糖類及懸浮物，廢水呈高分散系的親水膠體溶液，這種膠體一般比較穩(wěn)定，因此，治理玉米 淀粉廢水首先要破壞膠體狀態(tài)。化學絮凝法就是通過藥劑的物理化學作用，是廢水的膠體破壞，使分散狀態(tài)的有機物脫穩(wěn)、凝聚，形成聚集狀態(tài)的粗顆粒物質從水中分離出來，通過混凝可以去除分子量大于 10000的有機物，而分子量小于 10000 的有機物可以通過活性炭吸附去除，達到治理該類廢水的目的。 化學絮凝法具有工藝簡單、效率高、費用低等特點，但玉米淀粉廢水處理工藝中 ,若單獨采用物化法 ,如氣浮、混凝沉淀、吸附等 ,存在去除率不穩(wěn)定 ,運行費用高等缺點。 生物處理法 玉米淀粉廢水因不含有毒物質，可生化性好，國內(nèi)外常用生 物法處理。生物處理法就是提供合適的條件，利用微生物新陳代謝功能，使廢水呈溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物降解，并轉化為無害物質，使廢水得以凈化的方法。相比較廢水的物化處理方法如吸附和混凝，這些方法只是將有機物從廢水中轉移，還需要考洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 7 慮后續(xù)處理，沒有達到標本皆治。而生物處理法是比較徹底的降解有機物。故生物處理是處理廢水的主要途徑。根據(jù)微生物的不同，生物處理方法又分為厭氧處理與好氧處理兩類。 厭氧生物處理法 厭氧生物處理能夠在無需提供氧氣的條件下，通過自身代謝過程將廢水中的有機物轉化為無機物和少量細胞物質。厭 氧生物處理克服了好氧生物處理的缺點，如能耗較低，容積負荷高，水力停留時間短，污泥停留時間長，污泥量少，產(chǎn)生的甲烷氣體可回收利用，運行費用低。其缺點是出水濃度仍然較高，必須再經(jīng)過好氧處理再能達標排放。近年來淀粉廢水處理所用的厭氧法主要有厭氧生物濾池、厭氧接觸法、上流式厭氧污泥床等。 厭氧生物濾池 厭氧生物濾池是采用填充材料作為微生物載體的一種高速厭氧反應器，厭氧菌在填充材料上附著生長形成生物膜，生物膜與填充材料一起形成固定的濾床。其結構與原理類似于好氧生物濾床，圖 為上流式厭氧濾池示意圖，廢 水進入反應器底部并均勻布水，在向上流動的過程中，廢水中的有機物被生物膜吸附并分解，進而通過微生物的代謝作用將有機物轉化為甲烷和二氧化碳，沼氣和出水由反應器上部分別排出，填料表面的生物膜不斷生長，部分老化的生物膜剝落隨出水排出，在反應器后設置的沉淀池中分離成為剩余污泥。 圖 21上流式厭氧濾池示意圖 厭氧接觸法 普通消化池用于高濃度有機污水的處理時，存在著容積負荷率低以及停留時洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 8 間長等問題。厭氧接觸法采用污泥回流，能保證在消化池內(nèi)擁有大量的微生物，大大縮短了水力停留時間，并且使得厭氧消化池的容 積負荷有所提高。 污水先進入混合接觸池后，迅速與混合液及回流的厭氧污泥相混合，泥、水能充分接觸，然后經(jīng)真空脫氣器而流入沉淀池，污水由沉淀池上部排除，沉淀污泥回流至消化池。接觸池中的污泥濃度要求很高，為 12020 mg/L— 15000 mg/L，因此污泥回流量大。污泥回流可使污泥不流失，從而使運行穩(wěn)定，還可以提高消化池內(nèi)污泥濃度。厭氧接觸法實質是厭氧活性污泥法，不需要曝氣而需要脫氣。厭氧接觸法對懸浮物濃度高的有機污水的處理效果好，懸浮顆粒成為微生物的載體，并且容易在沉淀池中沉淀。 上流式厭氧污泥 床 污泥床內(nèi)反應器內(nèi)沒有載體，是一種懸浮生長型的消化器，如圖 22所示。 圖 22 上流式污泥床反應器 廢水由反應器底部進入 ,反應器主體為無填料的空容器 ,其中含有大量高活性厭氧污泥 (下部為污泥床層 ,上部為懸浮污泥層 )，由于廢水以一定流速自下向上流動以及厭氧過程產(chǎn)生的大量沼氣的攪拌作用 ,廢水與污泥充分混合 ,有機質被吸附分解，所產(chǎn)沼氣經(jīng)由反應器上部三相分離器的集氣室排出 ,含有懸浮污泥的廢水進入三相分離器的沉降區(qū) ,由于沼氣已從廢水中分離 ,沉降區(qū)不再受沼氣攪拌作用的影響 ,廢水在平穩(wěn)上升過程中 ,其中沉淀性能良好的 污泥經(jīng)沉降面返回反應器主體部分 ,從而保證了反應器內(nèi)高的污泥濃度，含有少量較輕污泥的廢水從反應器上方排出。 UASB 反應器的構造簡單，便于操作運行 。 洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 9 UASB 反應器具有良好的污泥床，可形成一個相當穩(wěn)定的生物相，較大的絮體具有良好的沉淀性能，有機負荷去除效率高，不需攪動設備，對負荷沖擊，溫度和 PH 值的變化有一定的適應性等工藝特征，是一種有發(fā)展前途的厭氧處理設備。至今，國內(nèi)部分 UASB 處理高濃度有機廢水的研究及應用情況如下表 21。 表 21國內(nèi)部分 UASB處理高濃度有機廢水的研究結果 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： 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(chǎn)生的沼氣可作為能源進行利用。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。 反應器負荷高，體積小，占地少。 運行簡單，規(guī)模靈活。無需設置二沉池，規(guī)?？纱罂尚。^為靈活，特別有利于分散的點源治理。 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。 二段厭氧處理法 二段厭氧處理法又稱兩相厭氧消化，厭氧消化是一個復雜的生物學過程。其主要特 點是采用兩個單獨的反應器串聯(lián)運行，第一個反應器為產(chǎn)酸反應器，其功能是將固態(tài)有機物水解和液化為有機酸，緩沖和稀釋負荷沖擊與有害物質，并截留難降解的固態(tài)物質。第二反應器為甲烷反應器，其功能是保持嚴格的厭氧條件洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 10 和 PH 值，以利于甲烷菌的生長，降解，穩(wěn)定有機物，產(chǎn)生含甲烷較多的消化氣，并截留懸浮固體，以改善出水水質。二段厭氧處理法的流程尚無定式，可以采用不同構筑物予以組合。 幾種厭氧處理法的比較 表 22 幾種厭氧處理法的比較 方法 特點 優(yōu)點 缺點 傳統(tǒng)消化法 在一個消化池內(nèi)進行酸化，甲烷化和固液分 離 設備簡單 反應時間過長池子容積大，污泥容易隨污水帶走 厭氧生物濾池 微生物附著在濾料表面，適于處理懸浮物含量低的污水 設備簡單，能承受較高的負荷，出水懸浮固體量少，能耗低 底部易發(fā)生堵塞，填料費用高 厭氧接觸法 用沉淀池分離污泥并進行回流，消化池中進行適當攪拌，池內(nèi)污泥混合完全，可處理高有機物濃度和高懸浮固體濃度的污水 能承受較高負荷，有一定的抗沖擊負荷能力，運行較穩(wěn)定，不受進水懸浮物濃度的影響，出水懸浮固體量少 負荷高時易造成污泥流失，設備較多，操作要求高 上流式厭氧污泥床反應器 消化和固液分離 在一個池中完成，微生物量特高 負荷率高，總體積小，能耗低，不需攪拌 如設計不善，污泥會大量流失，池的構造復雜 兩段厭氧處理法 酸化和甲烷化在兩個反應器內(nèi)進行，兩個反應器內(nèi)采用不同反應溫度 能承受較高負荷，耐沖擊，運行穩(wěn)定 設備多，運行操作復雜 好氧 處理法 好氧生物處理需要提供一定的營養(yǎng)物質，并且需要曝氣而使得運行費用很高。好氧生物法動力消耗較大，適合處理低濃度的有機廢水，而單純的好氧處理 ,雖對有機物有一定的去除效果 ,而去除率不高 ,運行費用也較高。因此，實際工程應用中，為了提高各單元的處理效率，同 時進一步減少投資，通?？刹捎脜捬跖c好氧洛陽理工學院畢業(yè)設計（論文） 11 組合工藝的方法處理玉米淀粉廢水。好氧生化處理應用較多的是接觸氧化法和SBR。 序批式活性污泥法 SBR是序列間歇式活性污泥法（ Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。 與傳統(tǒng)污水處理工藝不同， SBR技術采用時間分割的操作方式替代空間分割的操作方式，非穩(wěn)定生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代傳統(tǒng)的動態(tài)沉淀。它的主要 特征是在運行上的有序和間歇操作， SBR技術的核心是 SBR反應池，該池集均化、初沉、生