大蒜脱水废水处理工程设计.doc

武汉理工大学 环境工程学课程设计 摘 要 近几年 大蒜制造业蓬勃发展 各种大蒜加工企业规模不断扩大 由此产生了大 量的加工废水 但是大蒜废水具有强烈的抑菌作用 因此目前对于这类废水的研究还 很少 本文是大蒜脱水废水的处理工艺设计 本文根据废水的流量 进水水质以及处理要求 由于大蒜废水CODCr浓度高 用单一的 化学法处理效果不好且费用高 对这种较高浓度的有机废水一般采用物化一生化法来 处理 大蒜废水主要含有大蒜素 化学名称为二烯丙基三硫化物 相对分子质量为 178 总含量 95 具有强烈的刺激味和特有的辛辣味 难溶于水 呈油状液体 可与乙醇 乙醚和苯等混合 大蒜素中的二硫醚和三硫醚能够透过病菌的细胞膜进入 细胞质中 将含巯基的酶氧化为双硫键 从而抑制细胞分裂 破坏微生物的正常代谢 所以先用物理化学方法去除大部分大蒜素 大幅度降低大蒜素的浓度以减轻对后续生 物处理单元的影响 再用生化处理去除溶解性有机物 具体工艺流程为 污水 格栅 调节池 溶气气浮池 混流式生物选择器 加强SBR 排放 工艺原理是 污水经格 栅去除较大的漂浮物后 进入调节池进行水质水量的均化 再进入溶气气浮池 去除 大蒜素及大部分有机物 然后进入混流式生物选择器 投加特定高效微生物菌液 最后 进去SBR进一步去除有机物脱氮除磷 然后排放 污水经过本设计所采用的工艺进行处理后 达到了 污水综合排放标准 GB8978 1996 一级标准 所以该工艺对大蒜脱水污水处理具有高效性 经济性 武汉理工大学 环境工程学课程设计 I 目 录 1 1 绪论绪论 1 1 1 11 1 概况概况 1 1 1 1 11 1 1 大蒜的成分大蒜的成分 1 1 1 1 21 1 2 大蒜脱水废水来源大蒜脱水废水来源 2 2 1 1 31 1 3 大蒜脱水废水的成分大蒜脱水废水的成分 3 3 1 21 2 进出水水质及处理程度说明进出水水质及处理程度说明 3 3 1 2 11 2 1 进出水水质进出水水质 3 3 1 2 21 2 2 处理程度说明处理程度说明 3 3 1 31 3 大蒜脱水废水处理原则及设计原则大蒜脱水废水处理原则及设计原则 4 4 1 3 11 3 1 处理原则处理原则 4 4 1 3 21 3 2 设计原则设计原则 4 4 2 2 废水处理工艺的选择与说明废水处理工艺的选择与说明 5 5 2 12 1 各种处理工艺的比较各种处理工艺的比较 5 5 2 1 12 1 1 ABR ABR 氧化工艺氧化工艺 5 5 2 1 22 1 2 加强加强 SBRSBR 工艺工艺 6 6 2 1 32 1 3 水解酸化水解酸化 多级接触氧化工艺多级接触氧化工艺 6 6 2 22 2 处理工艺的具体说明处理工艺的具体说明 8 8 2 2 12 2 1 污水处理的说明污水处理的说明 8 8 2 2 22 2 2 污泥处理的说明污泥处理的说明 9 9 3 3 各构筑物的设计计算各构筑物的设计计算 1010 3 13 1 细格栅细格栅 1010 3 23 2 调节池调节池 1111 3 33 3 混流式生物选择器混流式生物选择器 1212 3 43 4 加强加强 SBRSBR 池池 1212 3 53 5 污泥浓缩池污泥浓缩池 1313 4 4 平面和高程布置平面和高程布置 1616 4 14 1 平面布置平面布置 1616 4 24 2 高程计算高程计算 1616 5 5 经济分析经济分析 1818 6 6 结论结论 1919 参考文献参考文献 2020 致致 谢谢 2121 附录附录 2222 武汉理工大学 环境工程学课程设计 1 1 1 绪论绪论 1 1 概况 大蒜又名胡蒜 独蒜 独头蒜 为百合科葱属植物蒜的鳞茎 其作为民间药物已 广泛应用于世界各地 近年来 随着人们对保健功能食品的重视 大蒜以其丰富的营 养成分和药物有效成分日益受到青睐 各种蒜制品 食品和药物 也都相继出现 此外 大蒜也是人们日常生活中喜爱的调味佳品 能够在烹调菜肴时去掉腥膻味 增加香味 我国大蒜资源丰富 品种多样 质地优良 年产量占世界总量的1 3 其鲜蒜及各种 加工品除了供应国内消费之外 还大量出口日本 韩国及东南亚各国 出口总量占世 界第4位 大蒜直接生食最为普遍 这样营养价值最高 生理功效也最明显 但由于它 在环境适宜时会因为迅速抽芽消耗所存储的营养物质而导致品质急剧恶化而不能食用 所以大蒜初产品的价格较低 因此 可以对大蒜进行加工 提高其经济效益 1 1 大蒜的成分 大蒜含有许多化学成分 其主要的成分包括糖类 氨基酸类 脂质类 肽类 含 硫化合物及多种维生素 微量元素等 从大蒜制剂 保生油丸 中能够测出人体己知的 必需微量元素 这些微量元素包括镁 钠 铁 磷 锰 钡 钙 锶 铝 钾 锌 铜 钒 铝 硒 钼 钻 镍 镉 另外 大蒜中还含有人体几乎所有的必需氨基酸 其中半胱氨酸 组氨酸 赖氨酸的含量较高 另外还有丙氨酸 精氨酸 天冬氨酸 蛋氨酸 苯丙氨酸 脯氨酸 苏氨酸 色氨酸 胱氨酸 丝氨酸 亮氨酸 缬氨酸等 目前认为大蒜主要的生物活性物质是含硫化合物 大蒜内含硫成分多达 30 余种 其中 主要的含硫化合物有二稀丙基一硫化物 二烯丙基二硫化物 二烯丙基三硫化物 大 蒜中维生素的主要成分为维生素 A B C 另外大蒜中还含有前列腺素 A B C 大蒜 中含有的诸多化学成分是大蒜防病抗病的基石出 大蒜的食疗价值 主要是大蒜素的作用 纯品大蒜素为无色油状物 具有大蒜异 味 在 20 下比重为 1 112 折射率为 1 561 无旋光性 微溶于水 溶于乙醇 苯 乙醚等有机溶剂 对热和碱不稳定 对酸较稳定 对皮肤有刺激性 对许多革兰氏阳 性和阴性细菌及真菌具有很强的抑制作用 武汉理工大学 环境工程学课程设计 2 大蒜素的结构式为 Gleitz J 等研究认为新鲜的大蒜中是没有游离的大蒜素的 只有它的前体物质一 蒜氨酸 aUiin 大约占大蒜总鲜重的 0 25 蒜氨酸在放置或经水蒸汽蒸馏后转化 成 5 种主要成分 二烯丙基硫代磺酸酯 大蒜素 二烯丙基二硫醚 S 烯丙基甲基硫 代磺酸酯 甲基烯丙基二硫醚 二烯丙基硫醚 蒜氨酸以稳定 无臭的形式存在于大 蒜之中 当大蒜受到物理机械破碎或者被加工后 大蒜中的蒜酶 allinase 就会被激 活 将蒜氨酸催化分解为大蒜素 在大蒜素形成过程中 蒜氨酸和蒜氨酸酶起着重要 作用 Wu DK 等研究证明 大蒜素对温度 强酸和碱较敏感 在 30 时较稳定 而且在 0 C 50 C 范围内 大蒜素含量与温度成反比 pH 值低于 3 时的大蒜素含量高于 pH 值 为 5 时的含量 表明大蒜素的稳定性与温度 pH 值有直接关系 当温度 0 pH 值 3 5 时 大蒜素较稳定 且分解较缓慢 添加 0 5 1 5 的维生素 C 或 1 0 1 5 3 环糊精可大大提高大蒜素的稳定性 Agrawal R 等在大蒜静置培养过 程中发现 含 3 5 的蔗糖 0 5mg L 激素和 NI 14 N03 2 l 或 l l 的培养 基能使大蒜素含量增加 10 1 1 2 大蒜脱水废水来源 近年来 大蒜切片加工生产业已形成规模 大蒜脱水生产加工一般包括挑选 清 理 切片 漂洗 脱水 烘干 平衡水分 分选 包装 成品等几个过程 其中清理 漂洗和脱水过程中 会产生大量的废水 大蒜切片废水为高浓度废水 CODCr近万 mg L 虽然该种废水本身并没有毒性 但它含有大量可生物降解的有机物质 如果不 经过处理直接排入水体 将会消耗水中大量的溶解氧 造成水体缺氧 使水生生物死 亡 同时 废水中含有的悬浮颗粒物沉入水底 经过厌氧分解 产生臭气使水质恶化 不仅给水体造成了严重的污染 给大大的损害了周围的空气环境 由于大蒜具有强烈 的抑菌作用 大蒜素中的硫醚能够氧化含巯基的酶 抑制了细胞细胞分裂 破坏了微 生物的正常代谢 因此采用传统的物化一生化方法进行处理则效果较差 武汉理工大学 环境工程学课程设计 3 1 1 3 大蒜脱水废水的成分 废水中的主要成分有糖类 蛋白质 大蒜素和少量果胶 蜡 以及生产过程中添加 的柠檬酸 明矾 食盐等无机化合物 CODCr BOD5 SS 含量高 有一定的氨氮 无有 毒物质 但不能直排 直排易导致河水溶解氧低 生物大量死亡 1 2 进出水水质及处理程度说明 1 2 1 进出水水质 水量 Q 800m 3 d 表 1 综合进水水质 出水要求达到 污水综合排放标准 GB8978 1996 一级标准 见附录 1 2 2 处理程度说明 1 CODCr的去除率 4000 100 4000 100 97 5 2 BOD5的去除率 1400 20 1400 100 98 6 3 SS 的去除率 600 70 600 100 83 3 4 NH3 N 的去除率 40 15 40 100 62 5 武汉理工大学 环境工程学课程设计 4 1 3 大蒜脱水废水处理原则及设计原则 1 3 1 处理原则 1 全过程控制原则 对污水产生 处理 排放的全过程进行控制 2 减量化原则 在污水和污物发生源处进行严格控制和分离 厂内生活污水与 工作区污水分别收集 即源头控制 清污分流 3 就地处理原则 为防止污水输送过程中的污染与危害 必须就地处理 4 分类指导原则 根据工厂性质 规模 污水排放去向和地区差异对污水处理 进行分类指导 5 达标与风险控制相结合原则 全面考虑污水达标排放的基本要求 同时加强 风险控制意识 从工艺技术 工程建设和监督管理等方面提高应对突发性事件的能力 6 生态安全原则 有效去除污水中有毒有害物质 减少处理过程中消毒副产物 产生和控制出水中过高余氯 保护生态环境安全 1 3 2 设计原则 1 基础数据可靠 认真研究基础资料 基本数据 全面分析各项影响因素 充分掌握水质特点和地 域特性 合理选择好设计参数 为工程设计提供可靠的依据 2 针对水质特点选择技术先进 运行稳定 投资和处理成本合理的处理工艺 积极慎重的采用经过实践证明行之有效的新技术 新工艺 新材料和新设备 使处理 工艺先进 运行可靠 处理后水质稳定的达标排放 3 避免二次污染 尽量避免或减少对环境的负面影响 妥善处置处理渗滤液工程中产生的栅渣 污 泥 臭气等 避免对环境的二次污染 4 运行管理方便 建筑构筑物布置合理 处理过程中的自动控制 力求安全可靠 经济适用 以利 提高管理水平 降低劳动强度和运行费用 武汉理工大学 环境工程学课程设计 5 5 严格执行国家环境保护有关规定 使处理后的水能够达标排放 2 2 废水处理工艺的选择与说明废水处理工艺的选择与说明 2 1 各种处理工艺的比较 近年来 随着污水处理水质要求不断提高和处理技术的发展 大蒜脱水废水处理 技术取得了很大的进步 生化处理工艺有 ABR 氧化工艺 加强 SBR 工艺 水解酸化 多 级接触氧化工艺等 各种工艺均有自身的优缺点 2 1 1 ABR 氧化工艺 厌氧折流板反应器是在反应器中沿水流方向添加几个挡流板 将反应器分隔成若 干个串联的隔室 每个反应室都可以看作一个相对独立的UASB反应器 废水进入反应 器后沿导流板上下折流前进 依次通过每个反应室的污泥床 反应器中的微生物与废 水中的有机物充分接触 最终将其降解去除 反应室中的污泥随着废水的上下流动和 沼气上升的作用而运动 而挡流板的阻挡作用和污泥自身的沉降作用又使得污泥在水 平方向的流速极其缓慢 因此大量的厌氧污泥都被截留在反应室中 由此可见 ABR反 应器是一个由多个格室组成的连续性结构 虽然在结构上可以看做是多个UASB反应器 的串联 但是从总体上看 ABR反应器更加类似于推流式反应器 ABR反应器中不同隔室内的厌氧微生物易于呈现出良好的种群分布和处理功能的配 合 不同隔室中生长适应流入该隔室废水水质的优势微生物种群 从而有利于形成良 好的微生态系统网 例如 在位于反应器前端的隔室中 主要以水解和产酸菌为主 而在 反应器后面几个隔室中 则以甲烷菌为主 就甲烷菌而言 随着隔室的推移 其种群由主要以八叠球菌属为主逐渐向以甲烷丝菌属 异养甲烷菌和脱硫菌属为主转 变 这样逐室的变化 使优势微生物种群得以良好地生长繁殖 废水中的污染物分别 在不同的隔室中得到降解 因而ABR具有良好的处理效能和稳定的处理效果 ABR不同隔室产生不同的微生物群落 微生物生态取决于基质的类型和数量 以及 外部参数如pH 温度等 在折流板反应器前部是高浓度的甲烷八叠球菌 向反应器后 部转变为甲烷丝状菌 这是因为在高乙酸浓度下 甲烷八叠球菌增长速度比甲烷丝状 武汉理工大学 环境工程学课程设计 6 菌的高 然而在低乙酸浓度下 甲烷丝状菌由于其对乙酸的亲和力比甲烷八叠球菌强 而占优势引 尽管在ABR反应器中即使不形成颗粒污泥也能获得良好的处理效果 但是许多研究 结果还是说明了只要条件合适 在ABR反应器中是可以培养出颗粒污泥的 而且其生长 速度较快 污泥颗粒化可有效地改善污泥的沉降性能 有利于反应器对生物体的截留 改善微生物的生理环境 加强它们对外界环境 如水质 pH 温度等 的抵抗和适应能 力 提高了系统的稳定性和对废水的降解能力 许多研究表明 在ABR反应器内 颗粒 污泥的外观和粒径大小都随废水水质 浓度及处理目的 酸化和甲烷化 的不同而不同 在处理糖蜜蒸馏液废水时 各隔室内颗粒污泥尺寸几乎完全一致 而底物改为蜜糖时 颗粒污泥的尺寸却沿流向逐渐缩小 国内外许多研究也表明 ABR反应器中的颗粒污泥 粒径沿程逐渐降低的规律 2 1 2 加强 SBR 工艺 加强SBR是在保留了一般SBR优点的基础上 重点对微生物培养及调试运行做了改 进 采用传统办法进行微生物培养及调试所用时间较长 一般需要1至2个月才能投入 正常运行 不能适应大蒜生产的季节性强 只在7 9月份生产 周期短的特性 选择优 势菌种 合理利用生物资源 加快微生物菌种的培养驯化成为SBR运行的关键 使用高 性能专用特种微生物制剂和复合酶制剂配合类似企业的剩余活性污泥进行驯化培养 在调试10d后就取得了良好的效果 15 d后即进入正常运行状态 加强SBR主要有以下优点 1 由于使用了高效特种微生物 污泥培养速度加快 适应性更强 出水水质好 2 运行效果稳定 理想的推流过程使生化反应推动力增大 效率提高 池内厌氧 好 氧处于交替状态 净化效果好 3 耐冲击负荷 池内有滞留的处理水 对污水有稀释 缓冲作用 更能有效抵抗水量 和有机污染物的冲击 4 工艺过程中的各工序可根据水质 水量进行调整 运行灵活 5 反应池内存在DO BOD 浓度梯度 有效控制活性污泥膨胀 武汉理工大学 环境工程学课程设计 7 2 1 3 水解酸化 多级接触氧化工艺 大蒜废水由生产车间排出后 采用自动旋转格栅去除较大悬浮物 保护后续构筑物 和设备稳定运行 调节池均衡水量 水质后由泵送入水解酸化池 水解酸化池主要作 用是在厌氧环境下将大分子的蛋白质和多糖降解为小分子的氨基酸和羧酸 有利于其进 一步被氧化 水解酸化池中设组合填料和搅拌装置 增加系统的微生物浓度和改善系统 的传质速度 运行表明 水解酸化池主要起到两方面的作用 一是发挥了水解酸化的作 用 使废水中难降解的有机物及其大分子物质生成易降解小分子物质 二是水解部分污 泥 减少污泥的排放量 水解酸化池出水自流入多级生物接触氧化池 该工艺采用4 级 串联方式 研究表明 生物接触氧化法有利于世代较长的硝化细菌生长 其硝化性能优 于活性污泥法 但是 在普通生物接触氧化反应器中 一些对环境和营养条件要求不同 的细菌混杂生活在相同条件下 不能充分发挥各自对不同污染物的净化效能 硝化细菌 的比增长速率比有机物降解菌小数倍甚至数十倍 严重影响硝化性能的发挥 基于微生 物生态学的原理 应用微生物生态调控技术 在生物接触氧化工艺中 对不同的微生物群 落按其不同的环境要求进行适当功能分区 提供各自的营养及环境条件 是提高硝化速 率的新思路 在串联运行的生物接触氧化池中 第一级池中的生物膜厚度和活性 优势 菌种类和数量明显超过后三级 但原生动物和后生动物数量低于后者 从而使分区有不 同的微生物组成 大大提高了处理效率 生物接触氧化池出水进入二沉池进行固液分离 出 水达标排放 二沉池部分污泥排入水解酸化池 剩余污泥进入污泥储存池进行进一步硝 化 硝化后污泥经箱式压滤机脱水后外运作肥料处理 水解酸化工艺将大分子的有机物降解为小分子物质 提高了废水的可生化性 为好 氧处理创造条件 结合多级接触氧化工艺的特点可知 在连续运行的条件下 系统中存 在种类繁多的微生物 能够保持微生物种群的平衡 形成合理的生态结构 构成了完整的 食物链 本系统是生物膜和活性污泥共存的生态系统 大大提高了食物链和食物网的 复杂性 提高微生物种类和生态系统的稳定性 沿着废水流向出现不同的优势微生物种 群 第一级有机物浓度高 生物膜厚 主要由菌胶团组成 第二级有机物浓度有所降低 出 现大量的丝状菌 第三级出现了部分原生动物 如鞭毛虫 游泳型纤毛虫等 第四级有机 物浓度低 生物膜变薄 种类多 数量少 柄纤毛虫和轮虫占优势 这与废水沿河流方向 的自净作用相符 武汉理工大学 环境工程学课程设计 8 多级氧化工艺的理论目前还不完善 一般根据非稳态理论认为 非稳态条件对生物 处理系统的影响应归结到对系统中微生物的影响 包括微生物活性 适应外界环境不断 变化的能力 利用不同底物微生物的富集和固定化 具有特殊功能的微生物的形成等 方面 而系统的处理效果很大程度上取决于这些因素 研究表明 一段时间的 饥饿 状态并不会导致微生物活性的降低 反而会刺激微生物产生更多的与基质摄取相关的酶 从 而在 饱食 状态下吸收即从水中去除数量更多 范围更广的污染物 2 最重要的 是 本工艺结合了生物接触氧化和APO 的工艺的特点 既有反应空间的连续间断性 又有 反应时间连续性和间断性 形成了活性污泥与生物膜共存的状态 2 2 处理工艺的具体说明 图 1 工艺流程图 2 2 1 污水处理的说明 由于废水的排放无规律性和水质的不均衡性以及废水有高的悬浮物浓度 必须要 有稳妥的预处理措施 设置细格栅用来去除废水的悬浮物 减轻后续处理单元的压 力 设置调节池均衡水量和水质 将悬浮物质沉降 避免对后续处理单元有较大的冲 击负荷 后续处理由于大蒜废水 CODCr浓度高 用单一的化学法处理效果不好且费用高 对 这种较高浓度的有机废水一般采用物化一生化法来处理 大蒜废水主要含有大蒜素 化学名称为二烯丙基三硫化物 相对分子质量为 178 总含量 95 具有强烈的刺 激味和特有的辛辣味 难溶于水 呈油状液体 可与乙醇 乙醚和苯等混合 大蒜素 武汉理工大学 环境工程学课程设计 9 中的二硫醚和三硫醚能够透过病菌的细胞膜进入细胞质中 将含巯基的酶氧化为双硫 键 从而抑制细胞分裂 破坏微生物的正常代谢 所以先用物理化学方法去除大部分 大蒜素 大幅度降低大蒜素的浓度以减轻对后续生物处理单元的影响 再用生化处理 去除溶解性有机物 结合企业提供与现场勘察的有关情况及环保部门的要求 考虑上 述因素 确定工艺流程如图 2 2 2 污泥处理的说明 污泥处理工艺以污泥脱水为主 采用板框压滤机进行污泥脱水 板框过滤机是用来将球磨机排出来的泥砂等颗粒进行固体和液体分离 将分离的 水循环利用的设备 要求具有分离效果好 适应性强 特别对于粘细物料的分离 具 有独特的优越性 压滤机的结构见图 图中的 2 是固定头板 5 是可移动的尾板 在这两个端板间排 列着滤板 3 和滤布 4 所有的板均借助自己两侧的把手搁挂在横梁 7 上 并可沿横梁做 水平方向移动 活塞杆的前端与可动压紧板 6 铰接 当活塞在液压推力下推动压紧板 将所有板和布压紧在机架中 达到液压工作压力后 旋转开关至自动保压 I 位置 即可进料过滤 电接点压力表会自动稳压在上 下限之间 图 2 板框式压滤机结构图 武汉理工大学 环境工程学课程设计 10 3 3 各构筑物的设计计算各构筑物的设计计算 3 1 细格栅 图 3 格栅设计计算示意图 1 设计参数 设计流量 Q 800 0 0093d m 3 s m 3 栅前流速 0 6m s 过栅流速 0 8m s 栅前水深 h 0 4m v1v2 栅条宽度 s 0 01m 格栅间隙 e 10mm 进水槽宽 B1 0 4m 栅前部分长度 0 5m 栅后部分长度为 1 0m 格栅倾角 60 2 设计计算 栅条间隙数 武汉理工大学 环境工程学课程设计 11 n 27 栅槽宽度 B s n 1 en 0 01 26 0 01 27 0 53m 进水渠道渐宽部分长度 L1 0 18m 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 L1 2 0 9m 过栅水头损失 h2 因栅条为矩形截面 k 3 36v 1 32 1 368 当为矩形断面时 2 42 所以 h2 0 094m 栅后槽总高度 H 取栅前渠道超高 h1 0 3m 则栅前槽总高度 H1 h h1 0 4 0 3 0 7m 栅后槽总高度 H h h1 h2 0 4 0 094 0 3 0 794m 格栅总长度 n 7 0 0 15 0 21 ta LL L L 2 18m 3 2 调节池 调节池内设置自动控制系统 根据液位高 低位设定后 可自动启动 关闭系统 的运行 1 设计流量 Q 800 33 4d m 3 h m 3 2 停留时间 t 取 t 12h 3 有效容积 V V Qt 33 4 12h 400h m 3 m3 4 有效水深 h 取 h 3 3m 5 池子面积 F F V h 121 2m2 6 池子平面尺寸 L B 11m 11m 武汉理工大学 环境工程学课程设计 12 7 池子高度 H 取超高为 0 3m 缓冲高度 0 5m 所以 H 0 3 0 5 3 3 4 1m 8 池子几何尺寸 L B H 11m 11m 4 1m 3 3 混流式生物选择器 在反应器启动时投加特定高效微生物菌液 初期阶段每天投加5 持续投加10 d 就可发挥特定优势功能 高效微生物是采用生物工程手段对自然微生物进行改性和强 化的高效专用微生物和复合酶制剂 活性高 适应性强 对污水中自然微生物难降解 的物质降解速度快 耐毒能力强 该菌种能适应大蒜素的特性 不被大蒜素杀死 同 时将污水中的残余大蒜素分解 将难降解的或大分子污染物质降解为小分子物质 消 除其对好氧微生物的影响 易于被后续好氧阶段微生物氧化分解 增加污水的可生化 性 并可去除部分CODCr 池内底部设穿孔管均匀配水系统 增设专用微生物载体 填料 利用配水系统的水力条件搅动活性污泥的同时增加污泥与废水中有机物的接触面 积 以便于泥水充分混合 提高降解速率 1 设计流量 Q 800 33 4d m 3 h m 3 2 停留时间 t 取 t 13 2h 3 有效容积 V V Qt 33 4 12h 440h m 3 m3 4 有效水深 h 取 h 5 5m 5 池子面积 F F V h 80m2 6 池子平面尺寸 L B 10m 8m 7 池子高度 H 取超高为 0 3m 缓冲高度 0 5m 所以 H 0 3 0 5 5 5 6 3m 8 池子几何尺寸 L B H 10m 8m 6 3m 3 4 加强 SBR 池 加强 SBR 是在保留了一般 SBR 优点的基础上 重点对微生物培养及调试运行做了 改进 采用传统办法进行微生物培养及调试所用时间较长 一般需要 1 至 2 个月才能 投入正常运行 不能适应大蒜生产的季节性强 只在 7 9 月份生产 周期短的特性 选择优势菌种 合理利用生物资源 加快微生物菌种的培养驯化成为 SBR 运行的关键 武汉理工大学 环境工程学课程设计 13 使用高性能专用特种微生物制剂和复合酶制剂配合类似企业的剩余活性污泥进行驯化 培养 在调试 10d 后就取得了良好的效果 15 d 后即进入正常运行状态 1 设计流量 Q 800d m 3 2 运行周期t 取t 8h 进水时间4 h 2h后开始曝气 曝气时间6 h DO的质 量浓度是随反应时间变化的 一般控制在1 5 2 0mg L 沉淀时间1 5 h 滗水 时间1 h 闲置时间0 5 h 3 设 2 座 SBR 池 4 有效水深 h 取 h 4 5m 5 单池体积 V 一个 SBR 池一天处理水 800 2 400m3 一个 SBR 池一天进水 3 次 每次进水 133 3m3 单池体积 V V1 V2 V1 133 3 m3 V2 QLj NwFw 式中 Q 单池每天进水量 800 2 400m3 Lj 进水 BOD 873mg L Nw 污泥负荷 取 0 1kgBOD KGMLSS d Fw 混合液污泥浓度 取 4000mg L V2 873 m3 V 1006 m3 6 池子面积 F F V h 224m2 7 池子平面尺寸 L B 15m 15m 8 池子高度 H 取超高为 0 3m 缓冲高度 0 5m 所以 H 0 3 0 5 4 5 5 3m 9 池子几何尺寸 L B H 15m 15m 5 3m 3 5 污泥浓缩池 1 设计参数 设计流量 Qw 武汉理工大学 环境工程学课程设计 14 0 5 450 20 103 800 172kg d 1 0 式子中 活性污泥微生物对有机污染物的氧化分解过程的需氧量 即活性污泥微生物每代谢 1 BOD 所 需要的氧量 以 计 设计取值范围为 0 49 0 62 实际取 0 5 进水 BOD 浓度 取 450 L 0 L 出水 BOD 浓度 取 20 L e L Q 污水流量 d 3 m 内源呼吸分解泥量 0 15 2012 1600 103 483kg d 2 式子中 b 活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化分解过程的需氧量 即 每 1 活性污泥每天自身氧化 所需要的氧量 以 计 设计取值范围为 0 0 16 实际取 0 15 挥发性悬浮固体 MLVSS 0 4 4000 1600 L v X V XXf V SBR 池容积 3 m 不可生物降解和惰性悬浮物量 60 10 103 800 0 5 20 kg d 3 0 0 5 式子中 进水悬浮固体浓度 SS 取 60 L 0 S 出水悬浮固体浓度 SS 取 10 L e S 剩余污泥量 W 675 kg d 1 2 3 湿污泥量 剩余污泥含水率 99 5 Qw 135 d 100095 90 1 W 3 污泥浓度 C 6g L 浓缩后含水率 97 武汉理工大学 环境工程学课程设计 15 浓缩时间 T 18h 浓缩池固体通量 M 30kg m2 d 浓缩池数量 1 座 浓缩池池型 圆形辐流式 2 浓缩池尺寸 面积 A QwC M 2 7 m2 直径 D 5 9m 工作高度 h TQw 24A1 2 3m 取超高为 0 3m 缓冲高度 0 5m 则总高度 H 2 3 0 3 0 5 3 1m 武汉理工大学 环境工程学课程设计 16 4 4 平面和高程布置平面和高程布置 4 1 平面布置 该大蒜加工厂污水处理站构筑物及其技术参数见下表 构筑物平面尺寸指平面外 形尺寸 表 2 各构筑物尺寸及参数表 序号构筑物名称技术参数尺寸 L B m2 高度 m 备注 1 格栅 v1 0 6m s v2 0 8m s s 0 01m e 10mm 2 18 0 530 8 钢混 2 调节池 t 12h h 3 3m11 114 1 钢混 3 混流式生物反 应器 t 13 2h h 5 5m10 86 3 钢混 4 加强 SBR 池 T 8h h 4 5m NS 0 1kgBOD5 kgMLVSS d X 4000mg L 15 15 2 座 5 3 钢混 5 污泥浓缩池 T 18h 直径为 5 9m 3 1 钢混 6 脱水机房 5 43 砖混 4 2 高程计算 构筑物水头损失与构筑物种类 型式和构造有关 初步设计时 可按下表所列数 据估算 表 3 各构筑物的水头损失表 构筑物名称水头损失 cm构筑物名称水头损失 cm 格栅10 25 沉砂池10 25270 280 沉淀池 平流 竖流 20 40 生物滤池 工作高度为2m时 a 装有旋转式布水器 b 装有固定喷洒布水器 450 475 武汉理工大学 环境工程学课程设计 17 40 50混合池或接触池10 30 辐流 50 60污泥干化场200 350 双层沉淀池10 20配水井10 20 25 50混合池 槽 40 60曝气池 污入潜流入池 污水跌入水池50 150反应池40 60 设计加强 SBR 池底处相对标高为 0 00 加强 SBR 池水面标高为 5 00 然后根据 各处理构筑物的之间的水头损失 推求其它构筑物的设计水面标高 经过计算各污水 处理构筑物的设计水面标高见下表 根据各处理构筑物的水面标高 结构稳定的原理 推求各构筑物地面标高及池底标高 具体结果见污水 污泥处理流程图 表 4 各构筑物的设计水面标高及池底标高表 构筑物名称水面标高 m 池底标高 m 进水管 0 70 1 00 格栅 1 00 1 80 调节池 2 00 5 30 混流式生物反应器 6 000 00 加强 SBR 池 5 000 00 污泥浓缩池 2 00 0 80 武汉理工大学 环境工程学课程设计 18 5 5 经济分析经济分析 该项目工程规模为 800 m3 d 总投资为人民币 158 万元 其中土建投资 48 万元 设备及其它投资 ll0 万元 废水运行费用为 0 78 元 m3 其出水平均 COD SS 的质量 浓度分别为 75 7 l1 7 mg L 污水处理设施正常运行后每天可去除 CODo 污染物质 2 81 t 每年减少排放 CODo 污染物质 252 9 t 本企业年生产期为 3 个月 大大减 轻了对环境水体的污染 环境效益十分显著 表 4 各工艺阶段处理效果数据表 武汉理工大学 环境工程学课程设计 19 6 6 结论结论 1 大蒜废水一直是环保行业及大蒜加工企业非常棘手的问题 采用气浮一混流式 生物选择一加强 SBR 工艺处理大蒜脱水废水的工程运行实践表明 该工艺是一套切实 可行 非常实用的大蒜脱水废水处理工艺技术 对大蒜脱水废水的处理效率高 运行 稳定 操作灵活 出水指标能够完全达到 污水综合排放标准 GB 8978 1996 中规 定的一级标准要求 2 自主研制的混流式生物选择反应器和培养的适应大蒜素的专用高效微生物菌种 对大蒜素废水有很好的适应性和降解能力 为下一步的好氧处理打下了坚实的基础 是解决大蒜脱水废水处理的根本 为污水能够很好的进行好氧处理提供了必要条件 3 简单的物理絮凝反应对本废水的作用很不明显 这在运行过程中尤其重要 通 过加人自主研制的专用药剂 再配合絮凝剂使用能起到极佳的效果 武汉理工大学 环境工程学课程设计 20 参考文献参考文献 1 张忠祥 钱易 废水生物处理新技术 M 北京 清华大学出版社 2004 2 阮文权 废水生物处理工程设计实例详解 M 北京 化学工业出版社 2006 3 北京水环境技术与设备研究中心 北京市环境保护科学研究院 国家城市环境污 染控制工程技术研究中心 三废处理工程技术手册废水卷 M 北京 化学工业出版社 2000 4 水质工程学 中国建筑工业出版社 2005年 5 污水处理工程设计 化学工业出版社 2003年 6 给水排水设计手册 中国建筑工业出版社 2004年 7 污水处理厂工艺设计手册 化学工业出版社 2003年 8 三废处理设计手册 废水卷 化学工业出版社 9 李先宁 宋海亮 反应区分区提高生物接触氧化硝化性能的研究 J 中国环境科 学 2006 26 1 62266 10 王涛 多级APO 废水处理工艺的理论研究 J 环境科学与技术 2003 26 4 28233 武汉理工大学 环境工程学课程设计 21 致致 谢谢 感谢学院给我们安排这次课程设计 让我们有一次磨砺的机会 对所学的专业有 深刻的理解和掌握 同时十分感谢黄永炳老师对我们细心的指导和无私的帮助 保证 了我们顺利完成设计 感谢同学互相支持及给予我的帮助 由于缺乏实际工程经验 加之我的设计水平有限 设计中不妥之处在所难免 请 老师给予批评指正 在此表示衷心的感谢 武汉理工大学 环境工程学课程设计 22 附附 录录 污水综合排放标准污水综合排放标准 GB8978 1996 GB8978 1996 GB8978 1996 1998 01 01 实施 本标准按照污水排放去向 分年限规定了 69 种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允许排水量 本标准适 用于现有单位水污染物的排放管理 以及建设项目的环境影响评价 建设项目环境保护设施设计 竣工验收及其投 产后的排放管理 1997 年 12 月 31 日之前建设 包括改 扩 的石化企业 COD 一级标准值由 100mg l 调整为 120mg l 有单独外排口的特殊石化装置的 COD 标准值按照一级 160mg l 二级 250mg l 执行 特殊石化装置指 丙烯腈 腈纶 已内酰胺 环氧氯丙烷 环氧丙烷 间甲酚 BHT PTA 奈系列和催化剂生产装置 为贯彻 中华人民共和国环境保护法 中华人民共和国水污染防治法 和 中华人民共和 国海洋环境保护法 控制水污染 保护江河 湖泊 运河 渠道 水库和海洋等地面水以及地下水 水质的良好状态 保障人体健康 维护生态平衡 促进国民经济和城乡建设的发展 特制定本标准 1 1 主题内容与适用范围主题内容与适用范围 1 1 主题内容 本标准按照污水排放去向 分年限规定了 69 种水污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允 许排水量 1 2 适用范围 本标准适用于现有单位水污染物的排放管理 以及建设项目的环境影响评价 建设项目环境保 护设施设计 竣工验收及其投产后的排放管理 按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则 造纸工业执行 造纸工业水污 染物排放标准 GB3544 92 船舶执行 船舶污染物排放标准 GB3552 83 船舶工业执行 船 舶工业污染物排放标准 GB4286 84 海洋石油开发工业执行 海洋石油开发工业含油污水排放 标准 GB4914 85 纺织染整工业执行 纺织染整工业水污染物排放标准 GB4287 92 肉类加 工工业执行 肉类加工工业水污染物排放标准 GB13457 92 合成氨工业执行 合成氨工业水污 染物排放标准 GB13458 92 钢铁工业执行 钢铁工业水污染物排放标准 GB13456 92 航天 推进剂使用执行 航天推进剂水污染物排放标准 GB14374 93 兵器工业执行 兵器工业水污染 物排放标准 GB14470 1 14470 3 93 和 GB4274 4279 84 磷肥工业执行 磷肥工业水污染物 排放标准 GB15580 95 烧碱 聚氯乙烯工业执行 烧碱 聚氯乙烯工业水污染物排放标准 武汉理工大学 环境工程学课程设计 27 GB15581 95 其他水污染物排放均执行本标准 1 3 本标准颁布后 新增加国家行业水污染物排放标准的行业 按其适用范围执行相应的国家 水污染物行业标准 不再执行本标准 2 2 引用标准引用标准 下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而构成为本标准的条文 GB3097 82 海水水质标准 GB3838 88 地面水环境质量标准 GB8703 88 地面水环境质量标准 GB8703 88 辐射防护规定 3 3 定义定义 3 1 污水 指在生产与生活活动中排放的水的总称 3 2 排水量 指在生产过程中直接用于工艺生产的水的排放量 不包括间接冷却水 厂区锅炉 电站排水 3 3 一切排污单位 指本标准适用范围所包括的一切排污单位 3 4 其他排污单位 指在某一控制项目中 除所列行业外的一切排污单位 4 4 技术内容技术内容 4 1 标准分级 4 1 1 排入 GB3838 类水域 划定的保护区和游泳区除外 和排入 GB3097 中二类海域的污水 执行一级标准 4 1 2 排入 GB 3838 中 类水域和排入 GB3097 中三类海域的污水 执行二级标准 4 1 3 排入设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水 执行三级标准 4 1 4 排入未设置二级污水处理厂的城镇排水系统的污水 必须根据排水系统出水受纳水域的 功能要求 分别执行 4 1 1 和 4 1 2 的规定 4 1 5 GB3838 中 类水域和 类水域中划定的保护区 GB3097 中一类海域 禁止新建排 污口 现有排污口应按水体功能要求 实行污染物总量控制 以保证受纳水体水质符合规定用途的 水质标准 4 2 标准值 武汉理工大学 环境工程学课程设计 I 4 2 1 本标准将排放的污染物按其性质及控制方式分为二类 4 2 1 1 第一类污染物 不分行业和污水排放方式 也不分受纳水体的功能类别 一律在车间 或车间处理设施排放口采样 其最高允许排放浓度必须达到本标准要求 采矿行业的尾矿坝出水口 不得视为车间排放口 4 2 1 2 第二类污染物 在排污单位排放口采样 其最高允许排放浓度必须达到本标准要求 4 2 2 本标准按年限规定了第一类污染物和第二类污染物最高允许排放浓度及部分行业最高允 许排水量 分别为 4 2 2 1 1997 年 12 月 31 日之前建设 包括改 扩建 的单位 水污染物的排放必须同时执行 表 1 表 2 表 3 的规定 4 2 2 2 1998 年 1 月 1 日起建设 包括改 扩建 的单位 水污染物的排放必须同时执行表 1 表 4 表 5 的规定 4 2 2 3 建设 包括改 扩建 单位的建设时间 以环境影响评价报告书 表 批准日期为准划分 4 3 其他规定 4 3 1 同一排放口排放两种或两种以上不同类别的污水 且每种污水的排放标准又不同时 其 混合污水的排放标准按附录 A 计算 4 3 2 工业污水污染物的最高允许排放负