某屠宰厂生产废水处理工程设计

毕业设计（论文） 题 目： 某 屠宰 厂生产废水处理工程设计 学 院： 环境与化学工程 专业班级： 指导教师： 职称 ： 讲师 学生姓名： 学 号： 摘 要 本设计 为屠宰厂生产 废水处理设计，设计过程为初步设计。屠宰废水水质的主要特点是含有大量的有机物，属高浓度有机废水，故其生化需氧量也较大。该屠宰废水处理厂的处理水量为 1800m3/d，不考虑远期发展。原污水中各项指标为000， 800， 00。因该废水 经处理会对 环境造成巨大污染，故要求 处理后出水达肉类加工工业水污染物排放标准一级排放标准 即： 25,80,70。 经分析知该处理水属易生物降解又无明显毒性的废水 ，可采用两级生物处理以使出水达标。一级处理主要采用物理法，用来去除水中的悬浮物质和无机物。二级处理主要采用生物法，包括厌氧生物处理法中的 有效去除水中的 整个工艺具有投资少，处理效果好，工艺简单，占地面积省，运行稳定，能耗少的优点。 关键词 ： 屠宰废水处理，高浓度有机废水，格栅，气浮池， ， is of is in a of is it so it to is to in 800m3/d, of in OD 000, OD 800, S 00. s is it if so it be to in is as 5,0,0. of to of to of in of of BR of in of 1 目 录 摘 要 . 2 前 言 . 1 第 1章 概论 . 2 计任务及依据 . 2 计任务 . 2 计依据 . 2 计要求 . 2 计原则 . 3 第 2章 水质特性及水量 . 4 水危害及来源 . 4 水的危害 . 4 水的来源 . 4 物组成 . 4 第 3章 屠宰废水处理工艺流程 . 6 艺比较分析及方案确定 . 6 理工艺流程 . 11 艺设计说明 . 12 第 4章 主要设备计算与选型 . 13 格栅设计计算 . 13 计说明 . 13 计参数 . 13 计计算 . 14 节池 . 16 滤机设备选型 . 16 浮除油池 . 17 2 计说明 . 17 浮池计算 . 19 应器设计 . 22 计说明书 . 22 设计计算 . 23 应器的设计 . 33 计说明 . 33 应器的设计计算 . 35 泥部分各处理构筑物的设计与计算 . 41 泥井 . 41 泥贮柜 . 41 泥浓缩池的设计计算 . 41 械脱水间 . 43 水提升泵房 . 44 第 5章 高程布置及平面布置 . 46 面布置 . 46 程布置 . 47 道 . 48 第 6章 结论及体会 . 50 论 . 50 会 . 50 致 谢 . 52 参考文献 . 53 诚信声明 . 错误 !未定义书签。 附录 . 52 1 前 言 屠宰业是我国出口创汇和保障供给的支柱产业，屠宰废水来自畜牧、禽类、鱼类宰杀加工，是我国最大的有机污染源之一。我国大部分城市已基本上实现 了禽畜的顶点集中屠宰，据调查，屠宰废水的排放量约占全国工业废水排放量的6%，随着经济的发展和人民生活水平的提高，肉类食品加工工业将会有更大的发展，屠宰废水的污染还有不断加剧的趋势，而环保部门要求具有一定规模的屠宰场都必须建立专门的废水处理站。屠宰废水主要来自猪禽类屠宰和加工环节，水量大、颜色深、有机物浓度高。废水中含有大量血液、油脂、碎肉、粪便和毛发，并带有难闻的臭 味，含有高浓度的有机质而不易降解，处理难度大，环境污染严重。一般屠宰废水的水质具有如下特点： 屠宰废水一般呈红褐色，有难闻的腥臭味，其中含有大量的血污、油脂质、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食物、粪便等污物 ，固体悬浮物含量高。 屠宰废水有机含量高，可生化性好，其中高浓度有机质不易降解，处理难度较大，屠宰废水中的营养物主要是氮、磷，其中氮主要以有机物或铵盐形式存在，而磷主要以磷酸盐的形式存在。 从国内外屠宰类废水的处理工艺及各自的优缺点入手，针对屠宰废水含油量高、高碳磷比和高碳氮比等特点，可以知道，屠宰废 水最经济有效的处理方法应以生物法处理为主，辅助以必要的物理、化学等预处理方法，这样不仅达到预期处理效果和预防水体富营养化，而且还能产生清洁能源 沼气，节约能源。所以厌氧法好氧处理高浓度有机废水是将来研究的重要方向。 2 第 1 章 概论 计任务及依据 计任务 本设计方案的编制范围是某屠宰场废水处理工艺，处理能力为屠宰量 3200头 /日，废水量定额按 计，内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算、 经济技术分析。完成绘制处理工艺流程图 、各构筑物设计计算图、处理工艺组合平面布置及高程布置图。 设计进出水水质如表 目 ) ) ss() 动植物 () 总氮 进水水质 1800 1000 800 200 120 出水水质（） 80 25 70 15 设计依据 （ 1）中华人民共和国环境保护法和水污染防治法 （ 2）污水综合排放标准 1996 （ 3）肉类加工工业水污染排放标准（ 1992） （ 4）给排水工程结构设计规范（ 84） （ 5）毕业设计任务书 计要求 3 （ 1）必须确保污水厂处理后达到排放标准； （ 2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构的采用积极慎重的态度； （ 3） 污水处理厂设计必须符合经济的要求； （ 4）污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠； （ 5）污水厂设计必须考虑安全运行条件； （ 6）污水厂的设计条件在经济条件允许的情况下，场内布局 、构筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。 计原则 在确保污水处理效果的同时，还要合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力。同时应当合理设计、合理布局，做到技术可行、运行可靠、经济合理。 4 第 2 章 水质特性及水量 水 危害 及 来源 水的危害 宰猪经过放血、开膛分解、内脏清洗等工艺，屠宰工程中排放的废水含有大量的血污、油脂、毛、内脏 杂物、未消化的食物及粪便等污物，并带有令人不适的血红色及血腥味，而且还含有大肠菌、粪便链球菌等危害人体健康的致 病菌。这些废水具有浓度变化大、有机物含量高等特点，直接排入环境将严重污染水体。 水的来源 废水来源于屠宰车间，主要包括 ： 洗胴体废水； 具废水； 屠宰过程排放的废水中血污染最为严重，通常放出的血均回收利用，既减少处理负荷又增加收入 。 物组成 屠宰废水中还含有大量的冲洗水和其它废水。水中所含物质以可沉淀物居多，如猪尿粪、泥砂等。污水组成如下表： 表 宰废水组成 污染物类别 污染物种类 处理简述 5 气相 臭气、沼气、 水封、从下水道排放，水管排空 液相 肉渣、内脏、粪便、畜毛等难降解物，砂粒 分离，厌氧分解，格栅分离，沉淀 固相 可降解有机物，氮、磷等，油脂其它悬浮物 生化分解，细菌利用，重力分离（隔油），过滤吸附 水质、水量 屠宰过程中废水往往集中在 短时间内 排放 ，水量波动较大。废水水量 1800m3/d，废水进、出水质及排放标准如表 理后出水水质要求达到国家肉类加工工业水污染物排放标准（ 级标准。 200 头 d头） =1120m3/d=h=s 表 类加工工业水污染排放一级标准（ 生化需氧量（ 化学需氧量（ 悬浮物 动植物油 氨氮 大肠菌群数（个/L） 肉制品加工 排放浓度 25 80 70 200 120 18 10 排放总量 kg/t（原料） 6 第 3 章 屠宰废水处理工艺流程 艺比较分析及方案确定 （ 1） 化学法 常用于处理屠宰废水的化学法主要有水解、混凝沉淀等，此法一般作为废水的预处理，也可作为废水的最终处理。 该法使用碱性物质或酶水解以减少废水中的脂肪颗粒，常作为屠宰废水的预处理。通常采用石灰、 脂肪酶、细菌酶等，其中石灰经济实用但是会产生大量的废渣；用 行预处理时，控制 质量浓度在 150使平均脂肪颗粒降到处理前脂肪颗粒 ( 73 7；用胰脂肪酶进行预处理效果最佳，胰脂肪酶 的 60 3，而且胰脂肪酶更适用于水解牛刚 细菌酶处理，细菌酶的使用量较多时才能达到明显的水解效果。但是用碱性水解处理屠宰废水会导致废水的 出现波动，难以控制，使后续生物氧化法等工艺不易正常运行。 常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中聚合硫酸铁混凝处理屠宰废水效果较好，为减少铝盐的使用量，也可用聚合氯化铝 (聚乙烯铵混合作为混凝剂。在聚合硫酸铁的合成中，加入任意比例的铝盐和一定比例的硅酸盐，以及少量的聚丙烯酰胺生成一种新混凝剂 复合无机高分子混凝剂具有较宽 的 它作为混凝剂处理屠宰废水， 色度去除 率 分别可达 75和 95以上，一次混凝处理即可达到或接近废水综合排放标准。 单纯的混凝处理存在一个明显的问题就是屠宰工序中产生的血水难以除去， 7 并且同时产生大量的污泥和废渣。所以如果在使用混凝剂处理前先对屠宰废水进行适当变性处理，再采用硫酸亚铁和氧化钙复合混凝剂处理，出水 质量浓度可以降到 ，有较好的处理效果 ,且此法简便、高效，有较好的环境效益，但是该法处理的废水限于 质量浓度小于 1000L 的废水。 混凝法处理废水处理成本低，低温下具有较好的处理效果，此法多用于处理浓度较低的废水 ,或作为高浓度废水预处理，以降低后续的生物处理的负荷。 （ 2） 生物法 据屠宰废水水质特点知其具有较好的可生化性，且在有机物含量、有机元素种类和 此目前在屠宰废水处理技术的选择上生物法是经济有效的处理方法。 传统的活性污泥法 0%左右， 0 7，处理后的废水一般难以达到废水综合排放标准，而采用序批间歇活性污泥 法 (简称 可大大突破这一界限。 5%以上。屠宰厂的废水经预沉池、厌氧、 水水质可优于（ 级排放标准。在 特点是系统设两段 别培养出适宜于不同有机物的专性菌，从而使不同种类的有机物在不同的生化条件下都得到充分降解。该法对水质水量的变化适应能力强，运行灵活，抗冲击能力强，出水的水质稳定，易实现自动化控制。 法，但由于屠宰废水含有大量的油脂、血水，碳氮比和碳磷比大，氮、磷相对不足，此时易产生油性泡沫而使污泥松散和指数增高，易出现高粘性膨胀而导致污泥流失问题；为获得较高的脱氮效果， 不可避免存在污泥上浮现象；另外该方法对油、 度的去除效果并不理想，必须辅以一定的前、后处理工序，因此气浮除油脂成为 处理屠宰废水时所必须的处理单元；废水经过 处理后，其中氨氮含量仍然很高，必要时可在该工序后辅以化学方法除去。 序批式生物膜法具有良好的反硝化脱氮功能，水力 条件好，抗冲击负荷强，生物浓度高，可适合世代时间较长的消化菌生长。在相同运行条件下，生物膜系 8 统处理效果优于活性污泥系统，其 油脂去除率分别可达 97%， 99%和 82，出水水质可达废水综合排放二级标准。达到相同的污染物去除率时，生物膜系统的运行管理更方便，且克服了活性污泥系统存在的一些问题，例如，该方法不会存在污泥流失问题，不需要设置搅拌装置即可达到脱氮效果，且不存在污泥上浮现象。但序批式生物膜法对油脂、 度的去除有限，故要设除油脂池和滤柱。 采用好氧生物处 理有机废水，需要足够的供氧量，但是传统的供氧方式难以满足较高浓度的有机废水对氧的需求。 20世纪 80年代国外学者在总结深井曝气和生物接触氧化法各自的忧缺点的基础上，开发了压力生物接触氧化法。此法通过提高反应器 (压力生物器，配有空压机等压力装置 )内的压力，加快了氧的转移速率，适合处理中浓度有机废水。此法具有反应速度快，占地面积小，基建费用低，运行管理方便及出水水质稳定等优点。 采用规模为 25L 的深井曝气设备对屠宰废水进行处理，结果表明在最佳操作条件下曝气 8h， 悬浮物，动植物油平均去 除率分别可达 82 处理费用估算仅 耗较普通活性污泥法节约 40 50，占地节省 50，处理费用节省 50以上，是一种高效低能耗处理屠宰废水的较佳方法。在废水水温较高，气候温和的环境下，采用喜温好氧处理屠宰废水效果较好运行温度维持在 52时， 上。 厌氧生物处理法主要用于处理高浓度有机废水在屠宰废水的处理中使用很多种改进了的厌氧法，针对屠宰废水的各种处理工艺的特点、处理对象特点，各种厌氧法的 处理效果和优缺点如下表 表 各种厌氧生物处理的比较 工艺名称 有机负荷 /（ % 优缺点 厌氧固定膜反应器 8 85歇操作简单，但当有机负荷率过大 9 时，去除效果不很理想 厌氧序批式反应器（ 3 40 水力停留时间对系统性能影响较大 膨胀颗粒污泥床（ 应器 15 67 污泥中不会发生脂肪堆积的现象 升流式厌氧污泥床(应器 10 单个 排放标准 厌氧滤池（ 20冲击负荷，但比双 7理效果较好 与好氧法相比，厌氧法在获得同样高的 除宰条件下具有成本低，产生的淤泥少、稳定、易脱水，占地面积小，操作方便，且产生的甲烷可作为燃料再利用的优点。但常用的 肪浓度的影响较大。如果废水中含有的氨氮浓度较高，或者厌氧分解有机物过程产生的氨氮较多，使得水质达不到排放标准，就必须采用如下叙述的组合 工艺。 为了既获得更好的处理效果，又可以降低处理成本，屠宰废水的处理往往采用多种方法相结合的工艺。下面叙述几种典型的组合工艺。 加压生物接触氧化 混凝沉淀组合工艺，该工艺适合处理中浓度的屠宰废水，试验结果表明，生物反应器压力平均为 300水 (为 1100 1700L， (为 600 900L， 以 g(d)，出水先经过加压生物接触氧化处理后，提高废水中的溶解氧和有机物的降解速率，再经混凝沉 淀后可达到现有企业的二级排放标准。该工艺处理中浓度废水效率较高，但处理成本高，难于维护与管理。 10 和溶解空气浮选 升流式厌氧污泥床 (是在单个 合处理含高浓度悬浮固体、脂肪颗粒和油脂的屠宰废水。二段高速上流式厌氧污泥床 (的第一阶段为使用 絮 凝剂淤泥的 应器，可以去除脂肪颗粒、油脂等不溶解的二阶段为使用粒状淤泥的 应器，去除溶解性的 法 除率可达 90以上。 生物吸附再生 接触氧化工艺，该工艺特别适合于处理高浓度、水质水量变化较大的废水。在进水 ( 1500 40005以上，该法采用 泥絮体具有较强的吸附能力和良好的沉降性能，抗冲击负荷能力很强，对有毒物质的影响具有很大的缓冲作用，但是污泥量较高，需采取相应的污泥处理措施， 提高出水水质。 免了大块固体颗粒影响气浮、曝气工艺，大大降低了后续工艺的处理负荷，然后机械过滤把关，保证了出水稳定达标，再经过气浮池和 工艺综合了 冲击负荷能力强，出水稳定，对于污染物浓度较小的原水，仅采用 以在一定时间内运行 省运行维护费用，采用该工艺处理的废水 序批式活性污泥法 (艺，该工艺 是适用于水质波动较大、蛋白质含量高的废水处理。其中升流式厌氧污泥过滤器是将升流式厌氧污泥床 (厌氧滤池 (合为一体的反应器，适应于间歇进水的屠宰废水，容积负荷 (以 为 0 346(m3d)；而 同一池内按进水、反应、沉淀、排水分阶段周期进行，耐水量水质冲击负荷。 机物先经过 解生成的氨氮经过 该工艺具有工艺流程简单、耐冲击负荷、运行管理 简便、工程造价省和运行费用低等特点，适合于小型肉类加工厂的屠宰废水处理工程。 11 考虑屠宰废水水质特点，对比各种处理方法的优缺点，得出目前屠宰废水最经济有效的处理技术为：以生物法为主，辅助必要的物理、化学等方法作预处理。例如以采用生物处理法为主体的二级 北方地区，尤其是经济不发达的北方地区，考虑到气温低，占地要求小，运行费用要求低等因素，深井曝气法为首选方法。 厌氧生物处理成本低，但不能较好地去除氨氮，故对于出水水质要求较高的情况下，通常经过厌氧处理后，还需进行好氧处理或采用化 学法去除氨氮才能达到水质排放要求。好氧法不仅可以获得很高的 且还可以去除氮、磷，但成本很高，所以对于高浓度屠宰废水，通常首先经厌氧生物法处理，然后使用好氧法处理，综合使用厌氧和好氧生物法的优点，可以获得高 除率，同时去除氮、磷，还降低成本。 理工艺流程 屠宰废水中的有机物主要为蛋白质和脂肪，该类物质属大分子长链有机物，难以被一般的好氧菌直接利用，在其生物降解过程中，一般先通过酶的作用分解成氨基酸、碳水化合物等小分子有机物后方可被好氧菌直接利用，因此可采用上流厌氧 污泥反应床法。工艺流程采用预处理 好氧生化工艺。屠宰废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键。屠宰废水中固体悬浮物（ 800,该类悬浮物属易腐化的有机物，必须及时拦截，一方面可防止后续管道设备的堵塞，另一方面及时清理可避免悬浮固体有机质腐化溶入废水中而成为溶解性有机质，导致废水 宰废水包括含有大量猪粪、未消化饲料的圈栏冲洗水和一般屠宰废水两大类预处理段采用人工格栅、机械格栅、气浮除油池的方式，好氧段采用目前国际领先的、适用于屠宰废水的一种低投资、节能、运转费低 、去除率高的 本设计采用 应工艺流程，出水水质可达到相关规定的标准。 屠宰废水处理工艺流程图如下： 12 图 宰废水处理工艺流程 艺设计说明 废水经粗格栅后去除较大悬浮固体和毛发等杂质后直接进入集水井，然后经细筛网去除较细颗粒物和悬浮物等。高脂油污水进入气浮除油池除去浮于表面或悬浮的油，下层污水流入厌氧水解池 (在厌氧菌胞外酶的作用下，将大分子有机物水解酸 化变成小分子，将大部分不溶性有机物降解为溶解性物质。然后泵入 应池水位到设定液位后射流曝气，使污水与活性污泥充分混合，保期结束待泥沉下后，上清液排放， 2只 泥积存到一定水位时，将泥排至污泥池。 进气、曝气反应、沉降、出水和静置等 5个阶段为一个运行周期，给系统化处理提供最佳条件。 化系统具有完全混合特点的推流式反应器，又是一个理想状态的二沉池，此外， 泥增值和产泥量均较小。特别适用于生化性好且 水量不大的废水，从 来的水可达标排放 进水 格珊、筛网 气浮池 毒 浓缩池 污泥脱水间 泥饼外运 出水 沼气 鼓风机 13 第 4 章 主要设备计算与选型 格栅设计计算 计说明 屠宰废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键。屠宰废水中固体悬浮物（ 达 800，该类悬浮物属易腐化的有机物，必须及时拦截，一方面可防止后续管道设备的堵塞，另一方面及时清理可避免悬浮固体有机质腐化溶入废水中而成为溶解性有机质，导致废水 度提高。屠宰废水包括含有大量猪粪、未消化饲料的圈栏冲洗水和一般屠宰废水两大类。 圈栏冲洗水经化粪池预处理后再与一般屠宰废水合 并后进入废水处理站，化粪池内沉积的猪粪和未消化的饲料通过挤压式固液分离机抽提并干燥后（含水率达70%以 下） 作为鱼类饲料。 一般屠宰废水预处理的两种主要方法：气浮和筛滤（过滤孔径 1 5其中气浮主要应用于废水量较小的处理站，其缺点主要是设备复杂、不易管理、运行成本高、卫生条件差；筛滤则主要应用于废水量较大的屠宰废水的预处理，管理方便，运行稳定。 另外在筛滤机前需依次设置粗格网（ 25护措施。 计参数 （ 1）人工清除 25 40械清除 16 25大间隙 40 （ 2） 格栅间隙 16 2503渣 /污水）；格栅间隙30 50渣 /污水） ； （ 3）格栅数 格栅不宜少于 2台，如为 1 台时，应设人工清除格栅备用 ； （ 4）水流速和倾角 过栅流速一般采用 s；倾角一般采用 4575 ； 14 （ 5）栅渣 栅渣的含水率一般为 80%，密度约为 960kg/ （ 6）水头损失 通过格栅的水头损失一般采用 （ 7）动力装置 机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采用其他保护措施 ； （ 8）通风设备 设备格栅装置的构筑 物，必须考虑设有良好的通风设施 ； （ 9）吊运设备 格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修、栅渣的日常清理 ； （ 10）粗、细格栅 污水处理厂亦可设置粗、细两道格栅 。 格栅计算示意图 下： 图 栅计算草图 计计算 （ 1）格栅间隙数 n m a x s i n 0 . 0 0 4 1 s i n 6 0 12 0 . 0 2 0 . 3 5 0 . 7b h w 个 取 15 个 式中： 大设计流量， m3/s； N 设置 2个 ； b 般取 =60； h h= 15 v v=s （ 2）格栅宽度 B 1 0 . 0 1 1 5 1 0 . 0 2 1 5 0 . 4 4B S n b n m 式中： S 3）进水渠道渐宽部分的长度 进水渠宽 宽部分展开角度 0；s 11 0 . 4 4 - 0 . 3 5= = 0 . 1 2 0 2 2 0t g t g （ 4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 2 0 2 (5) 通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面 ( =K=3)（如图 图 4422331 0 . 0 2 0 . 7( ) s i n 2 . 4 2 ( ) s i n 6 0 3 0 . 1 5 72 0 . 0 2 2 9 . 8a k （ 6）栅 前 槽总 高 度 H 设栅前渠道超高 ，则 12= 0 . 3 5 0 . 1 5 7 0 . 3 0 . 8 0 7H h h h m 取 H= 7）栅槽总长度 L 112 0 . 6 51 . 0 0 . 5 0 . 1 2 0 . 0 6 1 . 0 0 . 5 2 . 0 5 56 0 6 0 L mt g t g 16 （ 8）每日栅渣量 在格栅间隙 20情况下，设栅渣量为每 1000 3m 污水产 m 33m a x 1 86400 0 . 0 0 4 1 0 . 1 8 6 4 0 0 0 . 0 1 2 / 0 . 2 /1 0 0