宝清糖厂污水处理

宝清南华糖业有限公司 污水处理工程设计方案 大庆远大环保设备有限公司 2011年 6月 宝清南华糖业有限公司污水处理 大庆远大环保设备有限公司 1 一 工程概述 宝清南华糖业有限公司是一个甜菜制绵白糖和颗粒粕的企业，年处理甜菜 12万 吨，生产运行时间是每年 10月至次年 2月。生产期每天排出水量 3000吨。污水主要 有以下几部分构成： 1）流送沟输送甜菜废水，废水主要含有泥、沙及糖份。 2）洗菜机洗涤甜菜废水，废水成分同上。 3）各种设备的冷却水，不含污染物。 4）冷凝水， 不含污染物。 5）各车间、办工楼的生活污水。 这些生产污水混合后，其中含有大量的有机污染物，若直接排入城镇污水处理管 网，将对城市污水处理厂造成冲击。为治理污染，消除对城市污水处理厂的冲击，减 小城市污水处理厂的运行负荷，保护宝清水体环境，宝清南华糖业有限公司拟建设一 套污水处理装置，对排放的污水进行处理并达到城镇污水处理厂进水接纳标准。 受业主委托，大庆市远大环保设备有限公司以业主提供的排放水水质、水量为基 础，结合地区特点，并根据制糖废水的水质特征，同时借鉴同行业先进的处理技术并 结合我公司有关的工程经验，设计采用现代生物处理技术的最新研究成果 MBBR处理工 艺，控制部分采用 DCS控制系统，对主要耗能设备采用变频节能控制等先进技术，提 出如下的设计方案。本方案立足技术领先、运行稳定可靠、控制水平先进，并在保证 技术先进的前提下尽量减少工程总投资和占地面积，在此基础上制定本设计方案。 本方案具有以下主要特点： a.本方案主工艺采用“水解酸化+MBBR 反应器”组合工艺，该组合工艺出水水质 稳定、抗冲击性能强、去除有机物效率高、相对于“IC 反应器+好氧生化反应器” 组 合工艺或“UASB 反应器+好氧生化反应器” 组合工艺对水温控制的要求低、生化系统 过程控制简单，停、开工周期短，非常适合糖厂间断生产的特点。 b.主要好氧生化处理工艺采用先进的 MBBR处理工艺，氧气利用率高，容积负荷高， 可达到高效节能之目的。 c.过程控制技术先进、可靠，运行成本低，劳动强度小。 d.主要耗能设备采用变频节能技术，节能效果明显。 e.DCS控制系统为开放式设计，便于网络数据通讯，为企业的生产管理信息化和 现代化创造了良好的条件。 2 f.本处理设施最终处理水水质达到宝清污水处理厂水质接纳标准，为企业可持续 发展的良性循环奠定了可靠的基础。 二 污水处理工艺设计 2.1设计原则 （1）遵照国家及当地环保部门有关法规规定； （2）遵照业主具体要求； （3）采用成熟、先进、可靠、在同类型企业中有成功运行经验的工艺，确保稳定 达标； （4）采用国内污水处理的先进设备，设备运行经济稳定、操作维修方便、使用寿 命长； （5）选用国外先进的控制设备和元件，提高自动化水平，以确保污水处理装置的 主要装置、设备运行稳定、安全、可靠； （6）精心设计，尽量减少项目基建投资； （7）运行管理简单，操作维护方便，运行费用低； （8）污水处理工程设计方案在整体布局合理、美观的前提下，尽量做到结构紧凑、 工艺流畅、减少占地面积。 2.2设计依据 （1）业主提供的基础技术资料和要求 （2） 中华人民共和国水污染防治法 （3） 中华人民共和国环境保护法 （4） 中华人民共和国大气污染防治法 （5） 中华人民共和国水污染防治法 （6） 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 （7） 污水综合排放标准GB18918-2002 （8） 建筑给水排水设计规范GBJ15-88 （9） 室外排水设计规范GBJ14-87 （10） 建设项目环境保护设计规范 （11） 钢筋混凝土工程施工及验收规范GBJ204-83 2.3设计范围 宝清南华糖业有限公司污水处理 大庆远大环保设备有限公司 3 本项目设计范围包括：自厂区原有污水总排泵出口起，至污水处理装置排水口止 的全部污水处理及污泥处置装置。负责整个污水处理装置的设计、设备、电气、仪表、 控制系统的选型及采购，设备、电气、仪表、控制系统的安装、调试，系统调试，技 术培训，质量保证及售后服务等工作。负责土建部分的设计，土建施工由业主另行处 理。 2.4污水水质和水量 2.4.1污水进水水量 污水进水水量为：3000t/d。 2.4.2设计进水水质 CODCr 3000mg/L BOD5 1800mgL 悬浮物 SS 2000mgL pH 6-8 温度 16 2.4.3设计出水水质 参照执行宝清污水处理厂接纳标准，具体水质如下： CODCr 450mg/L BOD5 250mgL 悬浮物 SS 400mgL pH 6-9 2.5工艺流程的选择 2.5.1污水水质特征分析 根据甲方提供的生产工艺和水质分析报告可知，由于该糖厂没有运行废蜜发酵生 产酒精的生产装置，因此原水所含的有机污染物浓度比一般糖厂低。根据相类似糖厂 的实际排水情况和厂家提供的有关技术资料综合分析可知，废水中含有的主要有机物 包括糖分、皂苷类物质、甜菜碱、碳水化合物等，COD、BOD 均较高，废水色度深，含 氮、磷、钾等元素较高。 通过对原水的综合分析可知，制糖污水，属于可生化性强（BOD/COD0.5）且不 含有毒有害物质的中等浓度有机废水，非常适合生化处理，因而可以选择以生化法为 主的污水处理工艺进行处理。由于该污水有机污染物浓度较高，比较适合 IC反应器 4 或 UASB反应器做预处理，然后再采用好氧生化处理。但由于该糖厂间断性生产，生产 结束后污水处理设备即停止使用，再次投产时，菌种需重新培养，而 IC反应器或 UASB反应器中的厌氧菌培养期需几个月，不适合该糖厂生产期短的现状，最后选定能 快速启动并投入使用的“水解酸化+MBBR 反应器”作为本次方案设计的主要工艺。 制糖污水有机污染物中氮、磷的含量较为丰富，转化氨氮较多，在污水处理工艺 中必须考虑总氮、总磷及氨氮的去除。 2.5.2国内外制糖废水处理技术现状及发展 对于制糖废水的处理，国外从 60年代开始研究并应用于工程实践，国内 70年代 以来也进行了广泛而深入的研究，并大量的应用于工程实践。其中研究和应用最多的 是厌氧生物处理工艺，其次是好氧处理工艺，同时，对制糖废水中的资源回收利用也 有一定的研究。常用于中高等浓度制糖废水处理的厌氧工艺有厌氧滤床(AF) 、厌氧流 化床（） 、内循环反应器（IC） 、上流式厌氧污泥床（） 、折流板反应器 （） 、两相厌氧处理工艺等。常用于制糖废水处理的好氧工艺有活性污泥法、接 触氧化工艺、氧化沟工艺、MBBR、及其变形工艺等。针对制糖废水的水质特点， 经常采用厌氧、好氧组合工艺。目前，对制糖废水的处理大多采用厌氧、好氧组合工 艺，它是制糖废水处理的发展方向。 2.5.3工艺流程确定 污水处理装置工艺的选择是关系到制糖污水处理后是否能达标排放的关键。污水 处理装置的工艺选择本着工艺流程符合糖业废水的特征，工艺先进，流程合理；管理 方便；能够长期稳定运行，抗水质、水量冲击能力强；工艺方案造价低，运行成本低； 出水达到城镇污水管网污水接纳标准。 确定方案为：初沉+水解酸化+MBBR。具体工艺流程见附图。 本处理工艺优点： （1）技术成熟，运行成本低 （2）运行稳定可靠 （3）出水水质好 （4）脱氮除磷效果较好 （5）抗冲击性能好 2.5.4工艺流程说明 糖厂排出的含糖废水通过现有的提升泵提升进入平流沉淀池，将原水中泥砂在此 宝清南华糖业有限公司污水处理 大庆远大环保设备有限公司 5 沉降，通过定期对初沉池进行清泥，将污泥排入干化场干化后外运。经沉淀后的污水 自流进入水解酸化池，水解酸化处理单元的作用是利用产酸菌，使废水中的不溶性有 机物变成溶解性的有机物，使溶解状态的大分子有机物转变成可生物降解的小分子有 机物，以提高废水的可生化性，为后续生化处理单元创造良好的条件。通过水解酸化 把固体有机物转化为可溶解的有机物，同时把氮和磷两种生物营养元素从有机物结构 中转移出来，成为后续好氧生化的营养物。 水解酸化池的出水自流进入 MBBR反应池。污水在 MBBR反应池中经过好氧生化反 应，污水中的有机物得到较为彻底的去除，同时污水中的氨氮和总磷也同时得到去除， 处理后的出水再自流进入沉淀池中，在池中进行泥水分离。分离后的水自流进入出水 井中，通过终水提升泵提升进入城市污水管网。 活性污泥通过沉淀池中的虹吸刮泥机收集进入污泥回流井中，经提升泵提升部分 回流到 MBBR反应池，剩余活性污泥进入污泥储池；水解酸化池剩余污泥通过排泥管定 期自流进入污泥储池。当污泥达到一定量时，通过污泥泵将混合污泥提升进入混合反 应槽，在混合反应槽中与投加的 PAFC、PAM 进行凝聚反应，生成大颗粒污泥，混合反 应后的污泥经污泥提升泵提升进入带式压滤脱水机进行污泥脱水，脱水后的干泥经皮 带输送机输送运出界外作为肥料返回农田。脱出的污水自流进入调节池。 2.5.5主要单元技术原理 2.5.5.1初沉池 由于进入污水处理装置的污水，有一部分是原有幅流沉淀池底部排出的清洗甜菜 后的含泥污水，因此首先通过沉淀将这部分泥沙去除。平流沉淀池是利用水中的固体 泥沙与水的比重差来达到将其自然沉淀的目的。具有抗冲击，负荷大等优点。沉淀下 来的泥沙在沉淀池地步形成底泥，定期用泥浆泵将其清入干化场进行干化处理。 2.5.5.2水解酸化池 水解酸化处理单元利用产酸菌，将制糖废水中部分不溶性的有机物变成溶解性的 有机物，使溶解状态的大分子有机物转变成可生物降解的小分子有机物，将制糖废水 中所含的以提高废水的可生化性，为后续生化处理单元创造良好的条件。通过酸化水 解把固体有机物转化为可溶解的有机物，同时把氮和磷两种生物营养元素从有机物结 构中转移出来，成为后续好氧生化的营养物。 为了强化水解酸化效果，在水解酸化池中设置了组合填料，使水解酸化菌附着在填料 上，增加了酸化菌的细菌总量，提高了污泥龄。底部的均匀配水系统使原水与酸化菌 6 充分接触强化了水解酸化效果,使糖、碳水化合物等的水解酸化反应得到了充分进行。 2.5.5.3 MBBR反应器 MBBR工艺是悬浮生长活性污泥法和附着生长的生物膜法相结合的一种新工艺，通 过在 CAS曝气池中投加一定量的特殊轻质悬浮载体填料，使污水处理的机理和效能发 生质的变化，在此工艺中，微生物生存的基础环境由 CAS工艺中的气、液两相转变为 气、液、固三相，这种转变为微生物创造了良好的条件和更丰富的存在形式，形成了 一个更复杂的复合式生态系统。悬浮载体表面的生物膜与液相中的悬浮污泥共同发挥 作用，各自发挥自己的降解优势。大量吸附生长在生物填料上的生物膜使生物反应器 中的活性生物量大大增加，在提高系统抗冲击负荷能力的同时，使系统具有更强的脱 氮除磷能力。 MBBR工艺中，附着生长的悬浮载体中的长泥龄生物膜为生长缓慢的硝化菌提供了 非常有力的生存环境，可实现有效的硝化效果，而悬浮生长的活性污泥的泥龄相对较 短，主要起去除有机物的作用，由此避免了 CAS工艺中为了实现硝化作用而需较长的 泥龄并因此而易出现的污泥膨胀的问题。 MBBR工艺与传统的活性污泥法相比具有如下优点： a.悬浮填料，无须固定支架支撑，安装、维修方便。 b.曝气时，填料处于流化状态，切割分散气泡，氧的利用率高。 c.汽、固、液三相共存，传质面积大，传质速率高，传质过程强化，抗冲击负荷 能力强。 d.气流、水流冲刷悬浮填料，促进膜的新陈代谢，有机物降解能力提高，无污泥 膨胀。 e.悬浮填料比重与水相近，很小的气量即可均匀悬浮，减少曝气成本。 f.投配、更新方便，操作管理和维护简单。 g.出水水质好。 h.剩余污泥量少，污泥稳定便于处理。 2.5.5.4二次沉淀池 MBBR反应池处理后的出水中含有活性污泥，为了使泥水充分分离开来，根据水的 重力作用，污泥经由沉淀池底部的虹吸刮泥机进入污泥储池，而沉淀池上层清水自流 进入出水井，达到泥水分离的效果。 2.5.5.5出水井 宝清南华糖业有限公司污水处理 大庆远大环保设备有限公司 7 沉淀池中上清液进入出水井，通过最终水泵，将终水排放至市政管网进入城市污 水处理厂继续处理。 2.5.5.6污泥储池 沉淀池中排放的活性污泥，水解酸化池中产生的剩余污泥及曝气沉淀池中的甜菜 洗涤带入的泥沙在污泥储池进行充分混合均匀后进入污泥储池，在污泥储池中积累， 积累到一定量后经污泥泵提升进入污泥脱水装置。 2.5.5.7带滤机 带滤机分为重力脱水区 、楔形脱水区、低压脱水区和高压脱水区四个工作区，经 过絮凝处理的污泥，首先进入重力脱水区，在重力作用下，自由水与絮团分离，脱去 污泥中大部分的自由水，然后进入楔形脱水区。在楔形区内，滤带逐渐靠拢，污泥在 两条滤带间开始受到轻度挤压，污泥浓度又有所提高，同时使污泥层进一步平整，厚 度均匀，为进入压力脱水区做准备。污泥进入低压脱水区，在上下两条张紧的滤带间， 从几个按规律排列的辊压筒中呈 S形弯曲经过，靠滤带本身的张力形成对污泥层的压 榨力和剪切力，把污泥层中的毛细水挤压出来，使污泥含固率进一步提高。高压区类 似于低压区，只是辊压筒直径较小，污泥受到的压榨力更大。污泥经过高压区后，含 固率一般可达 25%左右。 2.5.5.8 PAM全自动溶加药单元 污泥脱水单元所用的聚丙烯酰胺 PAM，对脱水至关重要，必须把好溶药和加药的 技术关口。另外，由于 PAM分子量大、黏度大且价格昂贵，若采用人工加药不但会造 成巨大浪费，而且会造成药液的浓度差，对生产十分不利。为节约处理成本、提高经 济效益、满足工艺要求，设计采用了 PAM全自动溶加药系统。实践证明完全满足工艺 要求，同时节约了大量消耗费用。 2.6技术方案特点 a.本设计方案污水处理主生化系统采用了 MBBR工艺，运转可靠，技术先进，可确 保出水达到污水处理厂入网要求。 b.MBBR工艺动力消耗小，氧气利用率高，运行成本低。 c.MBBR工艺去除 COD外，同时具有脱氮除磷功能，可保证出水的氨氮和总磷达标 排放。 d.本设计方案污泥处理系统采用了带式压滤脱水机，运行稳定，污泥处理效果好。 8 e.本方案对污水处理系统进行了适当的自动控制，既满足装置的运行需要，又节 省投资。 f.为了进一步减少装置能耗，对 MBBR所用风机安装了变频器节电装置，实际运行 中可根据曝气中的溶解氧对风机进行调解达到节电目的。 2.7各构筑物及主要设备技术参数 2.7.1主要构（建）筑物 序号 位 号 名 称 数量 外 型 尺 寸 1 T-01-A/B 初沉池 2座 L20000XW4500XH6000 2 T-02 水解酸化池 1座 L25000XW10000XH4500 3 T-03 MBBR反应池 2座 L30000XW10000XH4500 4 T-04 二次沉淀池 1座 15000XH6000 5 T-05 出水井 1座 L4000XW2200XH4000 6 T-06 污泥回流井 1座 L4000XW2200XH4000 7 T-07 污泥储池 1座 3200XH6000 8 T-08 污泥干花池 1座 L55000XW15000XH1200 9 脱水机房 1间 L8000W4500H4000 10 操作间 1间 L4000W4500H3500 11 配电间 1间 L4000W4500H3500 12 风机房 1间 L6000W4500H3500 2.7.2主要设备技术参数 序号 位 号 名 称 数量 主要技术参数 1 D-01 PAFC溶解罐 1座 2200XH3400 2 D-02 PAM自动溶药机 1台 MWPD-958型 3 D-03 混凝反应罐 1座 1800XH2600 4 D-04 立毛污泥脱水机 1台 带宽 1500mm 5 P-01 出水泵 2台 Q=150m3/h 6 P-02 污泥回流泵 2台 Q=18m3/h 7 P-03-A/B PAFC投加泵 2台 Q=240L/h 8 P-04-A/B PAM投加泵 2台 Q=1m3/h 9 P-05 排泥泵 1台 Q=25m3/h 10 P-06 脱水机进泥泵 1台 Q=3.2m3/h 11 B-01-A/B MBBR鼓风机 2台 Q=32m3/min 13 B-02 脱水空压机 1台 Q=80L/min 14 J-01 溶解搅拌机 1台 r=130rpm 15 J-02 混凝搅拌机 1台 r=30rpm 2.8主要材料、辅助材料及首次装填的三剂名称 a.工艺配管及管件 b.阀门 c.保温材料（包括主材和辅材） 宝清南华糖业有限公司污水处理 大庆远大环保设备有限公司 9 d.防腐材料 e.水解酸化布水器 f.水解酸化用组合填料及填料支架 g.MBBR专用填料 h.MBBR反应池用曝气系统 i.梯子、平台 j.给排水材料 k.照明、暖通 l.消防材料 m.其它 2.9辅助专业工程设计 2.9.1总图部分 厂区地势比较平坦，厂区需要建设部分厂区道路。污水处理装置内的构筑物和建 筑物之间有甬道连接。 2.9.2土建部分 风机房、控制室、配电间总建筑面积为：63m 2，高度为 3.5m,脱水机房建筑面积为： 36m2，高度为：4m,采用毛石基础、砖混结构。 初沉池、水解酸化池、MBBR 反应池、二沉池、出水井、污泥储池等采用钢筋混凝 土结构。 2.9.3给排水部分 风机房、脱水机房设置洗手盆及排水地漏，室外设排水管线。给水管道从生产厂 区接入。 2.9.4采暖部分 风机房、控制室、配电间、脱水机房一律采用热水采暖，热源从生产厂区接入。 2.9.5化验部分 化验项目及化验人员由原化验室负担，化验设备及药剂由业主自行采购。 2.9.6消防部分 污水处理装置内在风机房、配电间、控制室、脱水间各配置 FM8干粉灭火器 2台。 2.10污水处理人员配备 10 本污水处理装置自动化程度高，人员配备简单，只需满足系统正常运行的操作与 管理。 本污水处理装置年运行时间为 150天，每日设置三班，每班 8小时工作制，共 3 名操作人员。另配备兼职管理人员 1名，兼职化验人员 1名，机修、仪表及电工由生 产厂统一负责，所以具体人员编制定为 3人。 三 工程概算 3.1编制依据 黑龙江南华糖业有限公司宝清糖厂污水处理项目设计方案。 3.2投资概算编制范围 污水处理工程建设除厂区道路、土建工程之外的全部工程费用。 3.3建设投资概算结果 序号 项目费用名称 概算价格（万元） 占建设总投资（%） 备注 一 直接费用 427.28 69.64 1 设备构置费 156.37 36.59 2 材料费 190.31 44.53 3 电器材料费 34.4 5.61 4 自控材料费 46.7 7.61 二 间接费用 186.22 30.35 1 安装费 83.63 13.63 2 设计费 25.0 4.07 3 调试费 15.0 2.44 4 运输费 8.0 1.30 5 管理费 15.0 2.44 6 不可预见费 15.0 2.44 7 税金 24.59 4.01 总费用 613.50 四 经济技术分析 4.1电费 污水处理装置总装机功率 137.28kw ，平均运行功率 92.73kw。 电价取：0.500 元度电，吨水电费：0.371 元吨 年运行电费 E117.35 万元 4.2药剂费 PAFC加药浓度为 50mg/L，则每小时加药量为 6.25kg 宝清南华糖业有限公司污水处理 大庆远大环保设备有限公司 11 PAFC单价为 1800元/吨，每吨水量折合：0.09 元/吨； PAM加药浓度为 5mg/L，则每小时加药量为 0.156kg PAM单价为 45000元/吨，每吨水量折合：0.056 元/吨； 吨水药剂费为：0.146 元/吨。 每年消耗药费 E2=6.57万元 4.3水费 每小时消耗工业水 4m3/h,工业水每吨 2.000元吨,吨水消耗 0.08元吨 全年消耗水费用 E3=3.6万元 4.4人工费 基地污水处理厂按 3人编制。 每人每月工资、以及附加费用按 1000元计，半年人工费 E41.8 万元。 直接运行费用=E1+E2+E3+E4=31.18 万元。 吨水直接运行费用：0.693 元/吨。 4.5 总体经济分析 污水处理装置运行后，每年消耗的直接费用为 29.32万元。 五 安全生产劳动卫生措施 为保证污水处理装置正常生产的安全进行，拟采取以下措施： a.各生产构筑物操作平台、廊道均设置安全扶栏、扶手。 b.各种用电设备均按国家标准做