UASB+SBR处理果汁废水项目设计方案

1 理果汁废水项目设计方案 第一章 绪论 近年来，果汁饮料作为新世纪的健康饮品，成为消费者的追逐热点。果汁饮料是新型的饮品，其最大特点是不但能解渴，而且含有丰富的维生素、矿物质、微量元素等，具有极高的营养、保健功能。我国果汁饮料市场起步较晚、起点较低，但随着人们保健意识的不断提高，近年来发展较快。 2011年 1国果菜汁及果菜汁饮料制造业实现销售收入 2010年同期增长 利润总额达到 2010年同期增长 截至 2011年6月底，我国果菜汁及果菜汁饮料制造业总资产达到 2011年 12月份，我国生产果汁和蔬菜汁饮料 比增长 。据数据显示： 2011年 1国果汁和蔬菜汁饮料的产量达 1920万吨，同比增长 。从各省市的产量来看， 2011年 1东省果汁和蔬菜汁饮料的产量达 326万吨，同比增长 ，占全国总产量的 。紧随其后的是河南、四川和重庆，分别占总产量的 中国水果资源丰富。水果总产量居世 界首位，苹果产量居世界第一，橙子，梨，和桃子产量仍然居世界首位，尽管中国是人口大国，可是果汁消费量很低，人均年消费量还不到 1公斤，是世界平均水平的 1/10，发达国家平均水平的 1/40。这表明，果汁饮料在中国仍有巨大的发展空间。随着城乡居民生活水平的逐步提高，果汁饮料的消费必将进一步增长，未来中国果汁行业的发展前景看好，与此同时也具备了非常好的投资优势。 从果品饮料所含成份来看，有两种分类方法：一是可分为纯正果汁与非纯正果汁，纯正果汁饮料是指果汁含量为 100%的果汁饮料，非纯正果汁饮料中果汁的含量应不低于 40%，这样才可以说是名符其实的果汁饮料，而非纯正果汁又可分为果蔬类果汁和不含蔬菜汁的果汁；二是可分为纯天然果汁与非天然果汁，非天然果汁是指在果汁中加入能满足特定人群需要的物质，如纤维素、矿物质元素等。在中国，果汁饮料包括果蔬汁和果蔬饮料。果蔬汁是新鲜或冷藏水果和蔬菜直接制成，果蔬饮料则是在果汁和浓缩果蔬汁中加入水、糖液和酸味剂等调制而成的现成饮料。在中国，果蔬汁饮料的果汁含量应不低于 10%，否则它们将属于其他种类的饮料。 2 中国果汁饮料竞争日趋激烈，市场上存在三股竞争力量：一支是台湾背景的企业统一和康师傅，以包 装的创新和口味取胜；一支是包括汇源、娃哈哈等的国内知名企业；还有一支是大的跨国公司如可口可乐、百事可乐等。目前市场上集中了娃哈哈、汇源、农夫果园、统一鲜橙多、美汁源果粒橙、酷儿、露露等众多一线饮料品牌。由于大品牌的激烈竞争，使得外来品牌很难进入果汁饮料市场，同时果汁饮料的价格日益透明化，厂家和经销商的利润在不断变薄。寻找新的利润增长点，成为企业的当务之急。而要想在竞争激烈的果汁市场取得领先地位，适合市场化的企业规划经营则是关键。 作为全球最大的果蔬汁出口国，我国的果蔬汁产业发展在后金融危机时代面临新的挑战， 为了进一步提高产品品质，巩固我国果蔬汁在全球贸易的市场份额与竞争优势，2012中国（西安）国际果蔬汁产业大会于 2012年 5月 23 1】 。 果汁生产企业的产品和工艺虽然不完全一致，但是基本工艺是相似的，无论生产苹果汁或橙汁，基本工艺归纳如图 汁生产的工艺 【 2】 主要包括以下步骤：原料的清洗与预处理、原料破碎和压榨提汁、酶处理、澄清、过滤、吸附、浓缩、杀菌，最后进行罐装。 3 （ 1）原料的清洗与预处理 原料首先 要进行清洗，清洗用水是果汁生产用水的最主要部分，此工序主要产生含有机物的洗果废水，多为果品碎屑、泥砂等， （ 2）原料破碎和压榨提汁工艺 榨汁前先行破碎可以提高出汁率。压榨是通过挤压力将液相从液固两相混合物中分离出来的一种单元操作。此工序会产生果渣。 （ 3）酶处理工艺 在果汁加工技术中，应用的最多的是果胶酶。其作用是增加出汁率同时也利于果汁澄清，以便果汁中悬浮的粒子能用沉降、过滤或离心的方法分离。 （ 4）澄清、过滤工艺 果汁加工工艺采用酶技术和膜分离技术相结合，以获得澄清果汁。目前多采用超滤技术 。超滤膜可以截留压榨的果汁中多数大分子物质，使糖类、有机酸和水等小分子成分透过膜而得到水果清汁。截留的罐底物是大分子有机物质，其 入水体后，使废水的处理难度增大。 （ 5）吸附与离子交换工艺 4 果汁加工用活性炭过滤或树脂吸附色度、 残余 农 药 和霉菌等，现多采用树脂吸附。在吸附工序，间歇地排放树脂再生漂洗废水。废水含难降解的高浓度有机物和酸、碱以及消毒剂。 （ 6）浓缩工艺 原果汁的含水量通常在 80 85以上，需要经过浓缩，使水分从水果原汁中分离出来提高果汁的化学稳定性，便于储藏和运输。 蒸发浓缩 是主要的水果原汁浓缩工艺。在此过程中产生 4倍以上浓缩原汁的蒸发冷凝水，导致排水量高于用水量。蒸发冷凝水含香精等有机酸、醇和酯类物质， （ 7）杀菌工艺和 在果汁加工过程中一般采用 巴氏杀菌 ，杀死果汁中的致病菌、产毒菌、腐败菌，并破坏果汁中的酶使果汁在储藏期内不变质。 果汁废水是由酸、碱、消毒剂和高分子有机物组成的高浓度有机废水。主要产生于洗果、产线清洗（设备、地面的冲洗， 罐底物排放、蒸发冷凝水、反渗透浓水排放和锅炉房排水（软化处理盐水、水收尘排水）、 车间生活污水。其主要特点是水量和水质波动很大、废水有一定的温度、废水中 为果品碎屑、泥砂等。 其中造成水量波动 【 2】 的原因有以下几点： （ 1） 进厂原料果的品质好坏，直接影响到用水量的大小和排放废水的污染物浓度； （ 2）当设备进行集中清洗时污水量比正常生产时的水量高出一倍甚至更多； （ 3）生产和排水具有间歇和周期性，各工序排水有时间段，当果池换水时所排废水水量和水质波动相当大。同时，果汁企业的排水量要高于取水量，这是由于清汁到浓缩果汁过程有蒸发冷凝水的产生，其产生量为浓缩果汁产量的 造成水质波动的原因有以下几点： （ 1）由于生产线要定期进行 脂再生和漂洗，间歇性地排放酸、碱废水，使废水的 且要持续排 2废水的 02之间波动； （ 2）在超滤工序，提糖后在罐底物排放时 00000， 40t/30m3/d，相当于排入水体的 3000 kg/d； （ 3）在吸附工序，间歇排放的树脂 再生废水，一开始是含高浓度和难降解的有机物的酸、碱废水，以后为漂洗水，酸、碱和有机物含量逐渐减少，有周期顺序但无时间规律，酸、碱液的排放和消毒剂量大的废水进入污水处理系统则会抑制微生物的生化处理过程。树脂再生后期和生产线清洗后期，还有杀菌消毒液排放，含过氧化氢或次氯酸钠等强氧化剂的废水消毒剂残留对后续生化处理的微生物影响极大。 （ 4）浓缩果汁废水所含的苹果多酚等高分子有机物较难降解， 只在 、磷比例偏低。 以上这些因素均造成废水处理难度的增加。 环境问题 浓缩果汁生产过程还产生大量的果渣，排放的鲜渣大致为原果量的 18%左右；现在许多果汁生产企业都采用自然晾晒和机械烘干的方式，把果渣转化为鸡、鱼、牛羊的饲料。果渣如果不能及时清运，也会造成环境的污染。 果汁的蒸发浓缩和杀菌 消毒 都 需要蒸汽，配备的燃煤锅炉会产生烟尘、二氧化硫等气态污染物及锅炉炉渣。需配备脱硫除尘设备，尽可能减少对环境的污染。 另外，果汁生产设备的冷却塔、风机、水泵产生的噪声对环境也有较大的影响。 目前国内外 果汁 废处理技术已有了迅速的发展，有采用接触氧化 法、生物滤池、 其改进工艺、厌氧消化等工艺。由于我国果汁废水治理较之发达国家较为落后，国内目前主要的治理方法大部分参照于其他高浓度有机废水的治理方法而来。 通过陕西省2008年对其省内 22家浓缩果汁生产企业的调查 【 2】 ，可知：在 14家已经建成污水处理站并投运的企业中，排放废水 150，采用多种废水处理工艺，其中可以稳定达到 80的有淳化恒兴果汁有限公司等六家企业，除陕西海升果业渭南分公司外，主要都是采用 氧 的处理工艺，有预处理和深度处理 的效果更好。 处理后水质都能达到污水综合排放标准 (996) 一级排放标准。 在国外，传统活性污泥法、升流式流化床等工艺已广泛应用于果汁废水的处理。特别是果汁废水的上流式厌氧污 泥 (处理技术，可以大幅度地降低处理设施的建设费用和运行费用，具有很大的经济性，已经从逐渐的深入到国内的果汁企业中。而在 应器的基础上发展起来的以厌氧颗粒污泥膨胀床( 及厌氧内循环反应 器 ( 为代表的第三代厌氧反应器，也已经引入果汁废水处理的实际工程应用中，并取得了良好的效果。 果汁废水水量大，水质波动大，属高浓度有机废水，所以选用物理化学的处理方法处理费用高、难度大，难以达到污水排放标准。但是，由于其污染物主要是溶解性的糖类、果酸等，这些物质具有良好的生物可降解性，因此，本设计主要考虑生化法处理该果汁废水。主要有以下几种常用处理方法。 6 高浓度有机废水处理主要采用好氧 处理工艺 【 3】 ，主要有活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和 。 活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性 微生物 繁殖而形成的污泥状 絮凝 物。其上栖息着以 菌胶团 为主的微生物群，具有 很强的吸附与氧化 有机物 的能力。典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成，传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来， 氧化沟工艺得到了很大程度的发展和应用。 艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单，自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。 艺（循环式活性污泥法）式对 法的改进。该工艺简单，占地面积小，投资较低；有机物去除率高，出水水质好，具有脱氮除磷的功能，运行可靠，不易发生污泥膨胀，运行费用省。 生物滤池法 是利用需氧微生物对污水或有有机性废水进行生物氧化处理的方法。以淬石、焦炭、矿渣或人工滤衬等作为填料层，然后将污水以点滴状喷洒在上面，并充分供给氧气和营养，此时在滤材表面生成一层凝胶状生物膜（细菌类、原生动物、藻类、茵类等），当污水沿此膜流 下时，污水中的可溶性、胶性和悬浮性物质吸附在生物膜上而被微生物氧 化分解。为使生物滤池能有效地处理污水，其必须具备：（ 1）微生 物的繁殖，必需有足够的表面积；（ 2）必需充分供给微生物氧气；（ 3）污水需具有适于生物处理的水质等条件。生物滤池法有标准滤池法和高速生物滤池法两种方式。 接触氧化法是一种兼有活性污泥法和 生物膜法 特点的一种新的废水生化处理法。这种方法的主要设备是生物接触氧化滤池。在不透气的曝气池中装有焦炭、砾石、塑料蜂窝等填料，填料被水浸没，用 鼓风机 在填料底部 曝气 充氧，这种方式称为鼓风曝气；空气能自下而上，夹带待处理的废水，自由通过滤料部分到达地面，空气逸走后，废水则在滤料间格自上向下返回池底。活性污泥附在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。 生物接触氧化 法 具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。 尽管氧化沟具有 出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗低 、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。 如 当废水中的碳水化合物较多， N、 P 含量不平衡， 偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀 ； 当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；对于 小的水质 完全没有处理能力等。 7 综上所述，由于果汁废水 量高，其中大 部分难降解有机物难以在好氧生物的消化下去除，因此，单独的好氧处理难以完成该果汁废水的处理要求。 废水厌氧生物处理法 【 3】 是利用厌氧微生物以降解废水中的有机污染物。也称厌氧消化、厌氧发酵或厌氧稳定技术。 厌氧生物处理法主要控制条件是：（ 1）温度：温度对有机物的厌氧生物降解速度有显著影响，厌氧生物适宜的繁殖温度为 5 60 ，处理过程中应根据要求将温度控制在一定范围内；（ 2） ：应控制在 适宜的是 二阶段的产酸菌是广泛存在的腐化菌，繁殖力强，能在 8的介质中生长。甲烷菌对环境条件要求严格， 如低于 命活动就受到抑制，从而使产甲烷过程受到抑制或破坏，以至被腐化作用所取代；（ 3）养料：氮的最低需要量为有机碳的 磷酸盐的需要量为有机碳的 （ 4）有毒物质：氰化物、重金属、氯仿、四氯化碳、硫化物、苯等对厌氧过程有抑制作用，这些物质的浓度应加以控制；（ 5）厌氧环境：不允许分子态氧存在，因此要控制氧化还原电势。高温发酵时氧化还原电势应为 600毫伏，中温发酵时为 350毫伏。为保持厌氧环境，厌氧生化处理设备要求不漏气。兼性厌氧菌和进水时带入的需氧细菌会消耗氧，对造成厌氧环境有积极作用。 厌氧生物处理的显著优点是：（ 1）处理过程消耗的能量少，约为需氧生物处理的 1/10至 1/6，同时可产生沼气作为能源。每千克化学需氧量 (质一般可产沼气 甲烷约 50 70%；（ 2）有机物的去除率高，一般能达到 85%以上；（ 3）厌氧条件下去除每克 质能获得自由能 100 300卡，只有需氧条件下的 1/10，因此只 有少量有机物被同化为菌体，所以沉淀的污泥量少，而且污泥较易脱水，是优质肥料；（ 4）厌氧处理过程中由于缺氧、游离氨和温度等因素的作用，可杀死污水和污泥中的病原菌、病毒和寄生虫卵；（ 5）一般不需投加氮、磷等营养物质。 但是，缺点是：（ 1）经厌氧生物处理后的废水还存在一定的 须再进行需氧生物处理才能达到排放标准；（ 2）厌氧降解的最终产物中有少量氨和硫化氢，出水有臭味，因此出水在排放前还要进行需氧生物处理；（ 3）厌氧菌繁殖较慢，因此处理构筑物的投产起动时间长；（ 3）厌氧菌对环境条件要求严格，对毒物敏 感，因此对操作要求较严。 综上，单独的厌氧处理也无法满足该果汁废水的处理要求。 氧 +好氧处理工艺 一、厌氧反应器的选择 1上流式厌氧污泥床反应器（ 8 应器是由 20 世纪 70 年代开发的。待处理的废水引入 应器的底部 ， 向上流过由絮状或颗粒污泥组成的污泥床。随污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气 (主要是甲烷和二氧化碳 ) 引起污泥床搅动。 在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。污泥颗粒 上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。 图 应器装置示意图 长的污泥泥龄（ 30天以上）， 较高的进水容积负荷率，从而大大提高了厌氧反应器单位体积的处理能力。但是对于 量很高的污 水，由于三相分离器泥、气、水分离能力的限制，不可避免地造成出水含泥量很高，整个系统的投资费用也较大。 该反应器特别适宜于处理高浓度废水，目前国内外已广泛应用于实践。根据相关资料了解到，可生化性好的有机废水经过 应器处理后，有机污染物可以达到85 % 90 %以上的去除率。并且， 不需曝气耗能，且能回收能源，变废为宝，占地面积小，一次性投资省，但三相分离器的好坏将直接影响处理效果，处理果汁废水需有回流设施，启动慢 (有的长达一年 )。 2 应器 荷兰 业大学进行 了关于厌氧颗粒污泥膨胀床反应器的研究。 应器实际上是改进的 应器，其运行在高的上升流速下使颗粒污泥处于悬浮状态。 与小于 1 2m/ h 的 应器相比 ) 即 6 12m/ h ，运行在膨胀状态。同时 在高速上升速度和产气的搅拌作用下，废水与颗粒污泥间的接触更充分，因此可允许废水在反应器中有很短的水力停留时 9 间，从而 以高速地处理浓度较低的有机废水。 当沼气产率低、混合强度低时，在此条件下较高的进水动能和颗粒污泥床的膨胀高度将获得 比 应器好的 运行结果。 图 人对 应器和 应器处理果汁废水进行了对比实验。 度为 3000 ， 应器的 除率为 85% ，而 应器则为 70 % ，应器的处理效果好于 应器。由于其处理容量高、投资少占地省、运行稳定等特点，引起了各国水处理人员的瞩目，有人视之为第三代厌氧生化反应器的代表工艺之一。进一步研究开发 应器，推广其应用范围已成为厌氧废水处理的热点之一。 3 应器 10 图 反应器即内循环反应器， 1985 年，荷兰 司建立了第一个 应器， 1988 年，第一个生产性规模的 应器投入运行。目前， 应器已成功应用于果汁生产、食品加工等行业的生产污水处理中。由于其处理容量高、投资少、占地省、运行稳定等特点，引起了各国水处理人员的瞩目。 应器有两个 应器上下叠加串联构成，由 5 个基本部分组成：混合区、颗粒污泥膨胀床区、精处理区、内循环系统和出水区。其中内循环系统是 艺的核心结构，由一级三相分离器、沼气提升管、气液分离器和泥下降管等组成。经过调节 温度的生产废水首先进入反应底部的混合区，并与来自泥水下降管的内循环泥水混液充分混合后进入颗粒污泥床进行 生物降解，大部分进水 此处被降解，产生大量沼气。沼气由一级三相分离器收集，由于沼气气泡形成过程中对液体所作的膨胀功产生了气体提升作用，使得沼气、污泥和水的混合物沿沼气提升管上升至反应器顶部的气液分离器，沼气在该处与泥水分离并被导出处理系统。泥水混合物则沿泥水下降管进入反应器底部的混合区，并与进水充分混 合后进入污泥膨胀床区，形成所谓内循环。根据不同的进水 循环流量可达进水流量的 0. 5 5 倍。经膨胀床处理后的废水除一部分参与内循环外，其余污水通过一级三相分离器后，进入精处理区的颗粒污泥床进行剩余 解与产沼气过程，提高和保证了出水水质。精处理区的 荷较小，经过精处理区处理后的废水经二级三相分离器作用后，上清液经出水区排走。 综上考虑，由于所处理的果汁废水可生化性好，有机物含量高，从长期运营及投资成本上来说，采用上流式厌氧反应器（ 应器）来处理该废水更加有 效和经济。 11 二、 好氧处理工艺的选择 1传统活性污泥法 传统活性污泥法 【 3】 是依据废水的自净作用原理发展而来的。废水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理，去除了大部分悬浮物和部分 即进入曝气池，一般要求入流水质水量： N： P=100： 5： 1 ， 大约 曝气 6 小时，进水与回流污泥通过 扩散曝气 或 机械曝气 作用进行混合。流动过程中，有机物经过吸附、絮凝和氧化作用等作用被去除。一般地，从曝气池流出的混合液在二沉池沉淀后，沉淀池内的活性污泥以进水量的 25 50%返回曝气池（即污泥回流比为 25 50%）。这种方法常用于低浓度生活污水处理，对冲击负荷很敏感。生化需氧量（ 去除率达 85 95%。 考虑到该果汁废水已经过厌氧处理去除了大部分有机物，而建造运营传统活性污泥处理设备的成本高，所以 不建议选择此工艺对已处理过的有机废水进行好氧处理。 2序 批式活性污泥法 (序列间歇式活性污泥法 【 4】 （ 简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法 ， 艺是通过时间上的交替运行实现传统活性污泥法的运行全过程。该工艺只有一个 ，但同时具有调节池、曝气池和沉淀池的功能。运行过程分为进水、曝气、沉淀、滗水、闲置五个阶段。一个运行周期内，各阶段的运行时间、 反应器混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。 与传统活性污泥法相比， 艺所具有的优点非常明显：工艺简单，调节池体积小或不设，无二沉池和污泥回流，运行方式灵活 ， 结构紧凑，占地少，基建、运行费用低；反应过程浓度梯度大，不易发生污泥膨胀；抗负荷冲击能力强，处理效果好；厌氧(缺氧 )和好氧交替发生，同时脱氮除磷而不需额外增加反应器。 3周期循环活性污泥法（ 周期循环活性污泥法 【 4】 的简称，又称为循环活性污泥工艺 是在 基础上发展起来的，即在 内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水 (沉淀期、排水期仍为连续进水 )，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的 10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累 再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段 (基质积累 )，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污 泥再生。 艺包括充水 曝气、充水 泥水分离、滗水和充水、闲置等四个阶段。不同的运行阶段，根据需要调整运行方式。 艺共分为三个反应区：生物选择区( )和好氧区 (2 3)。生物选择器为 常在厌氧或兼氧条件下运行。有机污染物通过三个区的连续降解， 12 可以达到很好的处理效果，同时能够实现脱氮除磷。 艺与其他工艺相比，特点如下： 的变容运行提高了系统对水量水质变化的适应性和操作的 灵活性；选择器的设置加强了微生物对磷的释放、反硝化、对有机物的吸附吸收等作用，增加了系统运行的稳定性；周期内反应器以厌氧 缺氧好氧 缺氧 厌氧的方式运行，有比较理想的脱氮除磷效果。 综上，针对设计的目的是既要能达到国家的排放要求，又要能让企业从中受益。所以，本设计的原则旨在坚持效率优先，经济合理的原则。再经查阅相关文献资料后得知：人的统计结果表明，采用 艺处理小城镇污水，要比普通活性污泥法节省基建投资 30%以上。另外，系统的布置紧凑，占地面积较少。由于 艺曝气是间断的， 曝气供氧时的推动力比平时高 20%氧的转移率高，所以运行费用比传统活性污泥法低。而相对 说， 艺的自动化程度不 需要 有 艺的那么高，从节约建设成本来说， 具优势。所以，在此选择以 作为经 利于企业的长期运营发展。 综上所述，本设计将主要采用 原水预处理 +联合生物处理方法对该果汁废水进行处理，以达到国家的排放标准，为环境的可持续发展做出应有的责任和义务。 第二章 设计说明及计算 13 计概况 果汁废水处理效果 据设计任务书上所述，果汁废水的实际进水水量 Q=5000m3/d，废水经处理后达到污水综合排放标准（ 996）一级标准，即 表 表 水水质及排放标准 项目 ) ) SS() 水水质 8000 5000 4000 5 12 排放标准 100 30 70 6 9 目所在地湘潭市 气候资料 （ 1）气温：年平均气温在 之间。一月平均气温 月平均气温 最高气温 （ 2）降雨量：历年平均降雨量在 1350毫米左右，年内不匀，雨多集中在 4占全年降雨量的 45%，特别是五月雨量最多，占全年降雨量的 30%。一九五七年至一九八 O 年二十四年中，暴雨发生在五月有 46次，除 1976年外，每年有 2一九六四年六月十七日下特大暴雨，降雨量达 成山洪暴发。相反， 7年降雨量 20%以内，常有夏秋干旱。 （ 3）相对湿度：累年平均相对湿度为 80%左右 ，七月湿度最小，为 75%， 3 84%左右。 （ 4）蒸发量：年平均蒸发量为 1370毫米， 2月蒸发量最小，为 12毫米，七月蒸发量最高，有 250毫米， 7、 8月降雨量少，蒸发量高，容易发生干旱。 （ 5）风向：湘潭本地常年以西北风为主，夏季主要为东南风 【 5】 。 理程度的计算 除率：（ 5000100%=除率：（ 8000100%=除率：（ 4000100%=经过前面的比较我选用的设计方法为是 合工艺，该工艺不但能较好的去除水中有机物，还能产生可作为燃料的沼气，对于建设节约型社会和环境友好型社会有利无害。其工艺流程如下图 详细流程图见附图一 。 14 图 汁废水处理工艺流程图 水处理构筑物设计及计算 栅的设计及计算 一、设计说明 格栅的作用及设置方法：格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的水泵或工艺管线造成损害，按其形状可分为平面和曲面两种；按栅条间的净间距分为粗格栅 (保护型格栅，栅距 50 100中格栅 (栅距 15 40细格栅 (栅距 3 10 格栅常规的设置方法是设中、细二道格栅，也有设粗、中、细三道格栅的。 二、设计运行工艺参数 (1)栅前流速：污水在栅前渠道内的流速一般控制在 s。可保证污水中粒径较大的颗粒不会在栅前渠道内沉积。 (2)过栅流速：即污水通过格栅的流速，一般控制在 s。 (3)过栅水头损失：污水的过栅水头损失与污水的过栅流速有关，一般在 (4)栅渣量：栅渣量以每单位水量产渣量 103，粗格栅用小值，细格栅 用大值。也可根据实际情况调整该数值。栅渣含水率一般为 80%，容重约为 9604】 。 三、设计参数的选取 本次设计选取用细格栅拦截去除粒径较大的果实，果核、树叶、果皮、果渣等。设计实际水量为 Q=5000m3/d=208m3/h，果汁废水属于食品加工废水，取安全系数为 081.8=m3/h 375m3/h。选择提升水泵为 2 台太平洋制泵公司生产的无堵塞排污泵，其型号为 200水泵口径为 200量为 300m3/h，扬程 15 为 15m，电机功率为 22于实际水量维持在 208m3/h，所以平时利用一台水泵能满足生产要求，之所以选用两台水泵，一是用于生产事故状态下备用；二是当生产废水量过大时，可以同时让两台水泵同时工作。 在此设计中，由于已经考虑进了安全生产，选用安全系数为 以，设计中为了节约建造成本，造成实际资源的浪费，因此将按照安全系数计算出的流量作为设计依据，而不是利用提升水泵的最大流量作为后序工段的设计依据。即以 75m3/ 格栅选取参数如下： 栅条间隙 b=10 栅前水深 h= 过栅流速 v=s； 安装倾角 =60； 设计流量 75m3/h=s 四、设计计算 格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在废水渠道的进口处，用于截留较大的悬浮物或漂浮物，主要对水泵起保护作用，另 外 可减轻后续构筑物的处理负荷。 图 栅设计计算草图 （ 1）栅条间隙数 (n) m a x s i n 0 . 1 0 4 s i n 6 0 4 0 10 . 0 1 0 . 4 0 . 6Qn 个式中： Q 设计流量， m3/s 格栅倾角，度（ 0） 16 b 栅条间隙， m h 栅 前水深， m v 过栅流速， m/s （ 2）栅槽有效宽度 (B) 设计栅条宽度 s=S(中： S格条宽度， m n 格栅 间隙数 b 栅条间隙， m B=411= 3）进水渠道渐宽部分长度 (设进水渠道内流速为 s，则进水渠道宽 渐宽部分展开角取为 1=30，则 111 2 - 式中： B 栅槽宽度， m 进水渠道宽度， m 1a 进水渠展开角，度（0） 1 0 . 8 1 0 - 0 . 3 2 5 0 . 4 2 0l （ 4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（ = 5）通过格栅的水头损失（ 设栅条断面为锐边矩形断面，则系数 = s 341 式中： k 系数，水头损失增大倍数 形状系数，与断面形状有关 S格条宽度， m 17 v 过栅流速， m/s 格栅倾角，度 则 i 341 （ 6）栅槽总高度 (H) 取栅前渠道超高 栅前槽高 H1=h+ 则总高度 H=h+h1+ （ 7）栅槽总长度 (L) L=l1+ 8）每日栅渣量 (W) 在格栅间隙为 10情况下，设栅渣量为 000该废水视为食品生产废水，这里 总变化系数 ， 则 100086400W 21m a x K 式中： Q 设计流量， m3/s 栅渣量 (03水 )，取 格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，则 0 . 1 0 4 0 6 4 0 0W 1 1 0 0 0 =dd 考虑到其产渣量较大，所以选用机械清渣的方式去除拦截在格栅上的栅渣，采用山东贝尔特环保科技有限公司生产的 回转式格栅机，电机功率为 考虑到果汁生产废水具有水量波动较大，因此在格栅后设一集水井，有利于后段工序间的协调发挥，达到连续处理的效果，设计的集水井为深 5m，边长为 4m，即体积为80 淀池的设计计算 一、设计说明 沉淀池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和辐流式沉淀池三种。 每种沉淀池均包含五个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。 沉淀池 各种池型的适用条件见表 18 鉴于本设计主要采用 应器进行厌氧处理，而 要求高，所以 在此采用沉淀池去除大部分原水中的 利于污水在 应器中进行厌氧反应时，原水中的 可能小的干扰到生物菌团形成的颗粒物，保证 效的完成厌氧反应。 表 淀池各种池型对比 池型 优点 缺点 适用条件 平 流 式 （ 1）沉淀效果好； （ 2）对冲击负荷和温度变化的适应能力较强； （ 3）施工简易，造价较低 （ 1）池子配水不易均匀 （ 2）采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自 排泥，操作量大；采用链条式刮泥机排泥时，链带的支承件和驱动件都浸于水中易锈蚀 （ 1）适用于地下水位高及地质较差的地区 （ 2）适用于大、中、小型污水处理厂 竖 流 式 （ 1）排泥方便，管理简单 （ 2）占地面积较小 （ 1）池子深度大，施工困难 （ 2）对冲击负荷和温度变化的适应能力较差 （ 3）造价较高 （ 4）池径不易过大，否则布水不匀 适用于处理水量不大的小型污水处理厂 辐 流 式 (1)多为机械排泥，运行较好，管理简单 (2)排泥设备已趋定型 （ 1）池内水的流速不稳定，沉淀效果较差 （ 2）机械排泥设备 复杂，对施工质量要求高 （ 1）适用于 地下水位较高地区 （ 2）适用大、中型污水处理厂 经查资料了解得知， 进水 浮物）应 500 ，才能使 到最佳效果。由上表比较可知，平流式沉淀池结构较为简单，施工容易，且经计算后得知，须设多个沉淀池才能满足正常生产，而平流式沉淀池更适合于多个沉淀池共用一壁的施工方法，从而可以减少不少投资，所以，选择平流式沉淀池去除原水中的大部分 二、设计参数 （ 1）设计流量应按分期建设考虑； 当污水自流进人时，应按每期的最大设计流量计算； 当污水为提升 进入 时，应按每期工作水泵的最大组合流计算； 在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算，沉淀时问不宜小于 30 （ 2）沉淀池的个数或分格数不应少于 2 个，并宜按并联系列设计。 （ 3）池子的长宽比不小于 4，以 4 5 为宜。当长宽比过小时，池内水流的均匀性差，容积效率低，影响沉降效果。大型沉淀池可考虑设导流墙。 （ 4）采用机械排泥时，宽度根据排泥设备确定。 （ 5）池子的长深比一般采用 8 12。 （ 6）池底纵坡 ： 采用机械刮泥时，不小于 般采用 （ 7）刮泥机的行进速度不大于 般采用 （ 8）进出口处应设置挡板，高出池内水面 0. 15m。挡板淹没深度：进口处视沉淀池深度而定，不小于 般为 口处一般为 板位置： 19 距进水口为 出水口为 （ 9）沉淀池的缓冲层高度，一般采用 （ 10）污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于 600，圆斗不宜小于 550。 （ 11）初次沉淀池的污泥区容积，一般按不大于 2 日的污泥量计算，采用机械排泥时，可按 4 小时污泥 量计算。 设计采用的水力停留时间为 T=2h；设计流量按前面经格栅过来的水量设计，即按提升 水泵的最大流量 Q=250m3/h=s 设计，采用机械刮泥除渣 【 6】 。 三、设计计算 沉淀池的设计计算草图见下图 图 流式沉淀池设计计算草图 （ 1）设计污水量按利用安全系数 算 则 000m3/d=9000m3/d=375m3/h=s （ 2） 理程度 E=(00%=（ 3）由资 料查得果汁废水的 降曲线如图 示： 图 汁废水沉降物质百分率 资料来源：文献 6 根据 应器对 艺要求应满足 大于 500 的要求，因此，在此沉淀池中需要去除 4000500 的 去除率应达到 能满足后续工段的正常运行。则由图可知，当要求达到沉降效率为 ， s=h, 20 取表面负荷 q= （ 4） 池子总表面积 A=3600q =3600/16 5）沉淀部分有效水深 设沉淀时间为 t=2h，则 q t=2= 6）沉淀部分有效容积 V=3600600 2 7） 池长 设水平流速为 v=s，则 L=2=18m （ 8）池子总宽度 B=A/L=416/18= B=24m （ 9）池子个数 设每格 池宽 b=4m，则 n=B/b=24/4=6 个 （ 10） 校核长宽比，长深比 长宽比 L/b=18/4=，符合设计要求； 长深比 L/8/0，符合设计要求。 （ 11）理论上每日的污泥量 m a 1 0 0 0 (1 )Q C 式中 ： 设计流量， m3/d 进水悬浮物浓度， kg/1 出水悬浮物浓度， kg/污泥含水率， % 则 W= 9 0 0 0 ( 4 0 0 0 5 0 0 ) 11 0 0 0 ( 1 0 . 9 7 ) 1 0 0 0 =1050m3/d=h 由于本设计的污泥量过大，所以在此设计中不采用常用的 两天排泥的设计方式对污泥斗进行设计，而是采用间隔几小时排泥一次的方式设计，暂且设计为每 3h 排泥一次。即每格的污泥斗容积大概设为 过 3h 后，每格泥斗都可排泥一次。 21 （ 12）污泥斗容积设计如图 示： 图 淀池污泥斗设计计算草图 由公式： 1 4 1 2 1 21V = ( )3 h f f f f， 04 ( 4 0 . 5 ) 6 0 3 . 0 3 12h t g m 式中： 1f泥斗上口面积， f泥斗下口面积， 4h 泥斗高度， m 则 2 2 31 1 3 . 0 3 1 ( 4 4 0 . 5 0 . 5 4 0 . 5 ) 1 8 . 4 43 （ 13） 污泥斗以上梯形部分容积 设进水槽宽 水槽 4 (1 8 0 . 3 4 ) 0 . 0 1 0 . 1 4 3 121 8 0 . 3 0 . 5 1 8 . 8 , 4l m l m 31224 1 8 . 8 4( ) 0 . 1 4 3 4 6 . 5 222h b m （ 14） 污泥斗和梯形部分容积为 312 1 8 . 4 4 6 . 5 2 2 4 . 9 6V V m 以设计能满足正常生产。 （ 15） 池子总高度 设缓冲层高度为 22 1 2 3 4 34 4 4 3 . 0 3 1 0 . 1 4 3 3 . 1 7 40 . 3 1 . 8 0 . 5 3 . 1 7 4 5 . 7 7 4H h h h hh h h 式中： 超高， m 缓冲层高度， m 污泥部分高度， m 采用静水压排泥方式排泥，采用 200泥管道，为了防止可能出现的排泥不畅问题，建议设一污泥泵。系统采用行车刮泥机进行刮泥作业，设计采用山东贝尔特环保科技有限公司生产的 行车式刮泥机，功率为 由于设计没有做任何与废水有关的实验，无法根据实际情况进行设计， 所以难以准确表达污水在各段工序中的水质水量，根据参考其他同类设计了解到，果汁废在初沉池中 去除率分别为 7%、 10%。如表 示： 表 淀池进出水水质