【文章內容簡介】 引起人們的重視。近年來，由于高濃度有機廢水采用傳統的處理技術和方法，難以滿足資源能源回收利用的要求。通過回收資源和能源為目的的深度處理技術和方法成為當今這類廢水處理的新理念和新的研究與實踐的方向。同時隨著全球變暖而不斷得到全球認可的碳排放量等新指標的不斷出現，在污水處理工程中我們也要進一步加強資源的再利用，這樣才能有效地減少碳排放量，不斷加強我國經濟的全球競爭力。 國內外研究現狀及發(fā)展趨勢 國內外研究現狀 淀粉加工企業(yè)廢水 的特點是廢水排放量少，水質變動大。淀粉加工企業(yè)排放大量濃度高、色度大的廢水，已引起了國內外的注意。近年來，我國的淀粉加工企業(yè)產量正以l0%以上的速度增長。因此，淀粉加工企業(yè)廢水造成的污染不可忽視。 在淀粉的生產過程中，每生產 1 t 淀粉就要產生 10~20 m179。廢水。淀粉廢水是糧食工業(yè)中污染非常嚴重的廢水之一，主要成分是淀粉、蛋白質和糖類，廢水的ρ (COD)一般為 8 000~30 000 mg/L， pH值為 4~6，屬酸性高濃度廢水，不含有毒物質，可生化性好。[1] 國內外常用的淀粉廢水處理方法是生化法，同時輔以 物理及化學的方法。近年來，由于高濃度有機廢水采用傳統的處理技術和方法，難以滿足資源能源回收利用的要求。通過回收資源和能源為目的的深度處理技術和方法成為當今這類廢水處理的新理念和新的研究與實踐的方向。根據微生物的不同，可分為好氧處理和厭氧處理 2 大類型。 [2,16] 從生物處理方法來看，由于這類廢水中存在的污染物種類多， COD 和 BOD5 濃度高。在 COD2021mg/L 情況下好氧生物凈化方法受到處理負荷低的限制，因此，無論從經濟角度和技術角度來看，國內外普遍采用厭氧處理技術，由于厭氧處理出水不能達到污水 排放標準，通常還要與其他工藝的進行組合形成組合工藝。厭氧處理方法具有進水 COD 濃度高，處理負荷高， COD 去除率可達到 70%以上，還可以產出甲烷氣體做為能源回用等特點，而成為玉米深加工企業(yè)高濃度有機廢水處理的最主要的工藝技術，并為國內外所普遍采用。 [16] 一般的工藝，如選擇內循環(huán)厭氧反應器 (IC) /好氧處理工藝。 IC 反應器可去除大部分有機物，減輕后續(xù)好氧處理的壓力，這樣最大限度地節(jié)約了運行成本，排放的沼氣還使廢水處理站做到能量自給有余；或者選用 SBR 法，底物和微生物濃度的變化在時間上呈理想推流狀態(tài) ，在空間上呈完全混合狀態(tài)，具有靈活的控制調節(jié)能力和較強的抗沖擊負荷能力，同時投資及運行費用較??；也可采用 EGSB— A/O 組合工藝處理高濃度玉米淀粉廢水是完全可行的，當廢水 COD 為 10 000~12 000 mg/L 時，處理出水 COD100 mg/L，達到《污水綜合排放標準》 (GB 8978— 1996)的一級標準。 [1,2,3,7] 國內外發(fā)展趨勢 近年來，各國環(huán)保工作者在淀粉加工企業(yè)廢水處理領域作了廣泛深人的探討和研究，探索出許多糧食廢水處理的新方法。其中生物處理法以其成本低、處理效率高、對張歡：淀粉加工企業(yè)廢水站設計 2 環(huán)境危害小等特 點而成為主要的處理方法。隨著我國經濟的發(fā)展和對環(huán)保的日益重視，以及我國的節(jié)能減排計劃的進一步發(fā)展和全球的低碳經濟熱，我們的污水處理也有了一些新的發(fā)展方向和發(fā)展空間。 改善工藝：玉米淀粉生產廢水屬高濃度有機廢水，可生化性好，處理難度大。以我國西北某玉米淀粉生產企業(yè)為例，采用離子交換柱將玉米浸泡水提取菲叮，玉米浸泡水回用率達到 100%，并在原污水處理站工藝上增加了 IC(內循環(huán) )反應器，使處理后污水目標水質達到《污水綜合排放標準》 (GB89781996)一級排放標準，大大減少污染物的排放，對控制玉米淀粉生產廢水 的污染有重要借鑒意義。 [5] 通過對高濃度淀粉廢水中化學需氧量 (COD)和揮發(fā)性有機酸 (VFA)隨反應時間 (HRT)的變化規(guī)律，探討了一種新型的水解酸化強化工藝，為高濃度廢水的進一步有效處理提供實驗基礎。研究結果表明，加入體積分數為 10%的生活污水的淀粉廢水可以快速有效地把復雜的大分子有機物轉化為簡單小分子有機物，此種工藝強化了水解酸化的效果，為后續(xù)廢水進一步處理微生物提供了充足的營養(yǎng)環(huán)境。 [6,7] 酵母菌對廢水的污染物進行生物降解：經過多年來的開發(fā)，已經獲得了很大的成功。這種處理技術的優(yōu)點是 :① BOD濃度從幾千到幾萬毫克升的高濃度廢水可直接處理 :②耐沖擊負荷，不會產生污染膨脹 。③有較好的耐鹽能力 。④容積負荷高，降低了運轉費用和投資費用 。⑤處理過程中產生的酵母菌體蛋白質含量在 40%以上，可用作詞料，有充分的利用價值。因此這種處理技術已越來越引起國外研究者的興趣，并已開始實際應用。淀粉加工企業(yè)廢水的生物處理，目前應用較為成功的有好氣的酵母處理法和厭氣發(fā)酵法。一般來說厭氣發(fā)酵法需要溫度較高，停留時間較長，出水發(fā)黑和有一定的臭味。對比之下酵母處理法卻有很多獨到的優(yōu)點。鑒于目前我國許多以糧食為原料的中小型糧食幾大 多位于擁擠的市區(qū)內，所以采用效率高、占地小、經濟效益大的酵母處理法具有現實的意義。 [3] 污泥的利用：廢水處理中回采污泥的利用，大致有如下方法 :①直接作為農用施肥，此方式簡捷而花費小，只需將污泥脫水至含干物質 10%以上即可，而存在的問題在于對環(huán)境的潛在不良影響 。②將污泥脫水至干物質含量達 40%左右，再將其發(fā)酵加工為堆肥后施用，此法在德國和英國廣為采用 。③將污泥用于發(fā)酵生產沼氣或作為土地填充料，先將原料脫水至干物質含量 35%以上，在經高溫熱加工等方式穩(wěn)定化處理 。④將污泥高溫滅菌處理后再發(fā)酵，加工為衛(wèi)生安全 、經濟價值高的濕狀飼料，直接添加用于肉畜生產。 開發(fā)適用于難生物降解有機廢水的處理方法：“光催化＋生化處理組合工藝”是一種較有前景技術。認為改變納米 TiO2 光催化劑的表面性能、開發(fā)一種具有疏水特性的光催化劑，通過提高光催化劑對難生物降解有機物的吸附能力，實現光催化技術對難降解有機物的選擇性吸附和降解，進而降低高濃度廢水光催化處理時對光量子的需求量。根據光催化反應特點，以提高光催化效率和催化劑回收率為目標，開發(fā)了螺旋升流塔式光催化反應器。 [8] 進一步提高厭氧發(fā)酵沼氣的利用率：利用資源型治理含 CODcr1000 mg/L 的高濃度有機廢水，回收沼氣，有著有機物去除效率高，工藝成熟可靠，運行管理簡便，運管維護費用低的特點，目前已被廣泛采用，并作為消除高濃度有機污染物的主要工藝。同時，應注意以下問題 : (1)提高厭氧消化水平。目前國內大多數高濃度有機廢水處理工程未重視厭氧消化工藝階段的設計優(yōu)化，浪費了可再生能源資源，因此在此類廢水處理工程中應采用合理的UASB 等厭氧發(fā)酵工藝和裝置，盡力提高厭氧消化裝置的去污效率和沼氣產氣率。 (2)盡力提高已建厭氧消化裝置生產沼氣的綜合利用率，充分發(fā)揮潔凈再生能源沼氣的綜合效益 。高濃度有機廢水，特別是酒精生產廢水， CODcr 值一般在 50000mg L1 安徽工程大學畢業(yè)設計 3 左右，每 1 m179。酒精生產廢水一般可產沼氣 20 m179。左右，若沼氣用于發(fā)電，其產生的循環(huán)經濟效益明顯。 (3)要合理縮短大中型沼氣工程的調試時間。根據不同的高濃度有機廢水發(fā)酵原料和厭氧消化裝置，在沼氣工程建成前，應先制定并優(yōu)化調試方案，培育集富優(yōu)質菌種，縮短運行調試時間，減少沼氣損失。 [9] 回收水資源： 通過采用膜處理技術，可對污水進行深度處理和再生回用，目前已在污水處理領域廣泛應用。根據選用的膜類型，可以細分成微過濾，超濾和納濾以及 反滲透膜。在 MBR 污水處理裝置內，多數情況采用微過濾和超濾技術 (空隙直徑 m)，不僅可以截流固體物質，還可以截流細菌，附在固體物質之上病毒以及吸附在污泥上的膠體物質。 本設計主要設計內容 （ 1） 工藝的確定與說明； （ 2） 工藝計算； （ 3） 主要設備選擇與選型計算，輔助設備選型； （ 4） 系統布置； （ 5）編寫設計說明書 。 張歡：淀粉加工企業(yè)廢水站設計 4 第二章 淀粉加工企業(yè)廢水站設計的工藝選擇 淀粉加工企業(yè)廢水站的各種工藝 淀粉工業(yè)廢水所含廢物基本都是可以有機 分解的，十分合適用生物法處理。又根據淀粉工業(yè)廢水的特點 —— 入水根據有機物的濃度和來源分為 3 類：高濃度有機廢水；中濃度有機廢水；低濃度有機廢水。根據這些特點，處理方法也是多種多樣的。 淀粉加工企業(yè)廢水處理技術概述 [10] 主要運用生物的新陳代謝降解廢水中的有機物和少量的無機物，將廢水中欲去除的成分固定到生物相中。 1． 活性污泥法 活性污泥法就是以活性污泥為主體，利用好氧菌氧化分解廢水中的有機污染物質的廢水處理方法。在充氧條件下，活性污泥通過混凝、吸附和氧化分解作用，使有機污染物去除或降解，從而使 廢水得到凈化?；钚晕勰喾ㄌ幚韽U水的主要構筑物是曝氣池?；钚晕勰喾壳氨皇髽I(yè)的污水處理廠廣泛使用，作為污水處理的核心設施，因為該方法較為成熟，使用經驗豐富，所以大多數裝置運行效果較好。 好氧處理工藝可以分為活性污泥法和生物膜法?；钚晕勰喾ㄌ幚碇饕に囉校?[10] （ 1） 程序間歇式活性污泥過程 (SBR) 近些年來由于自動控制技術的發(fā)展，間歇式活性污泥過程 (SBR)由于它固有長處和又重新引起人們的興趣。 SBR 過程的基本點是在一個池子內按照程序自控地進行，充水(進水 )、曝氣 (反應 )、沉降、排水、閑置等步驟，對于 單個池子來說是間歇操作，幾個池子并聯起來又成了連續(xù)地進水 、 出水。其特點 是： 1)省去了沉淀池和污泥回流設施，簡化了設備，降低了建設和運行費用 ； 2)操作靈活，可按照混合式、推流式及硝化－反硝化等方式操作，并可按要求規(guī)定，各步驟的時間，及操作循環(huán)周期 ； 3)在幾乎靜止的情況下沉降，效果好，污泥流失少 ； 4)按有利的方式供氧 (空氣 )節(jié)省能耗提高氧利用率 ；5)耐沖擊，抵抗水質、水量波動的能力強 ； 6)基本上沒有絲狀菌污泥膨脹問題。 （ 2） 帶選擇器的活性污泥過程 選擇器的定義是在生物反應的前部有一個或幾個分開的隔間，起選擇作 用特征是低擴散值，合適的基質濃度梯度和合適的水力保留時間。從而控制了絲狀菌繁殖，使絮狀菌處于優(yōu)勢地位，抑制了生物反應器特別是完全混合曝氣池內絲狀菌污泥膨脹。選擇器數為 1～ 6 個，一般采用 2～ 4 個，保留時間為 15 分鐘左右。選擇器第一隔室內的生物負荷 F/M5kgCOD/kgVss d。生物濃度為曝氣池的 3～ 4 倍，選擇器要經較長時間的運行到完全的選擇。當完全混合系統 SVI為 130～ 1000mg/l時，選擇器系統的 SVI100mg/l，對于有污泥膨脹情況的活性污泥生物處理過程可設立選擇器來控制絲狀菌污泥膨脹。 （ 3） 普通曝氣法及其變法 本工藝出現最早，至今仍有較強的生命力。普曝法處理效果好，經驗多，可適應大的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產生沼氣可作能源利用。傳統普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級處理，不具備脫氮除磷功能。 近幾年在工程實踐中，通過降低普通曝氣池容積負荷，可以達到脫氮的目的；在普曝池前設置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學法除磷。采用普通曝氣法去除 BOD5，在池型上有多種形式 (如下文所述的氧化溝 )，工程上稱為普通曝氣法的變法，亦可統稱為普通曝氣法。 安徽工程大學畢業(yè)設計 5 （ 4） 氧化溝法 本工藝 50 年代 初期發(fā)展形成， 因其構造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競爭力，當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發(fā)展為多種形式，比較有代表性的有： 氧化溝一般不設初沉池，負荷低，耐沖擊，污泥少。建設費用及電耗視采用的溝型而變，如在轉碟和轉刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率 (提高 20%)和動力效率［達 ～ kgO2/(kWh)］。 2． 生物膜法 好氧生物膜法包括生物濾池、生物轉盤等，其主要特征是在設備或構筑物中設置供微生物聚集的載體。在充氧的條件下，由微生物構成的生物膜附著在載 體上，將廢水中的有機污染物吸附、分解、合成，最后氧化為無害物質。此方法占地面積比活性污泥法少，產生污泥量少，減少了污泥處理的壓力，所以近年來被新建的石化污水廠廣泛采用。 一般認為，生物膜法處理城市污水，在國內尚需積累經驗，處理規(guī)模不宜過大，約5 104m3/d 左右為宜。國外 (主要在歐洲 )處理水量有達到 36104m3/d 的，這與其填料材質、自控手段和先進的反沖洗裝置有關，也與其有長期積累的運行 管理經驗有關。 生物膜法可以明顯的分為生物濾池、生物轉盤法、生物接觸氧化法和生物流化床等。由于希望減少基建費用， 所以生物轉盤法就不用考慮了。同時好氧階段的 COD 負荷又不是很高且希望運行處理的費用也低運行，所以生物流化床也是不需要考慮了。 （ 1） 生物濾池 。 由碎石或塑料制品填料構成的生物處理構筑物。污水與填料表面上生長的微生物膜間隙接觸，使污水得到凈化。生物濾池是以土壤自凈原理為依據，在污水灌溉的實踐基礎上，經較原始的間歇砂濾池和接觸濾池而發(fā)展起來的人工生物處理技術。性能特點： 1）生物濾池的處理效果非常好，在任何季節(jié)都能滿足各地最嚴格的環(huán)保要求。 2）不產生二次污染。 3）微生物能夠依靠填料中的有機質生長，無