（环境工程专业论文）木薯淀粉生产废水一体化处理设备工艺设计研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 。 摘要 木薯住广曲有着得大独j 的生长环境，是广曲重要的经济作物之一。但木薯加：过群 中产生的废水严重影响了当地的水体环境和人气环境，为实现环境与经济发展的协调统 一，排放前必须对其进行达标处理。 广州小薯淀粉生产废水具有种类多、水颦人、水质波动人且成分复杂、有机物含量高、 息浮物质多、易酸化变质、排水周期短笛特点，常规的方法难以取得好的处理效果，而且 具有处理投资犬，处理效果不好等缺点。针对术箬淀粉生产废水的特性和j “西术薯加f ：的 实际情况，本文采_ j 絮凝沉淀预处理一上流式厌氧污泥床( u a s b ) 一生物接触氧化池( b c o ) 为土要处理工艺来进行试验研究术薯淀粉废水的处理，并根据试验结果设计出了处理术薯 淀粉生产废水的一体化处理设备。 通过设计获得了如f 的认识_ 手ij 结论： l 、确立了一体化设备的主要= 艺：絮凝沉淀预处理u a s b 反应器二次沉淀池， b c o 池。 2 、标准一体化设备进水流髦为1 3 3 3m d ，设计规格如f ： ( 1 ) 采用j o f 5 0 掣絮凝沉淀气浮装置二次洗涤废水絮凝沉淀池中采用聚锅作絮凝 荆，聚丙烯酰胺为助凝剂，p h 值为7 5 ，聚锅的投加龌为6 6 6 7 m g l ，聚丙烯酰胺为l o m g l ： 谢合废水絮凝沉淀池中采_ l j 精制硫酸铝作絮凝剂聚丙烯酰胺为助凝剂，p h 值为7 5 硫 酸铝的投加量为4 6 6 7 m g l ，聚丙烯酰胺为1 0 m g l ： ( 2 ) u a s b 反廊器：反应区有效容移毙o om 3 , 主体结构k 方体杜，k 宽高分别为1 4 m ， 7 m 6 m ：布水器的进水口面积3 m 2 布水点个数为3 2 个，布水区内各管的直径分别为1 4 0 m m 、 9 0 m m 、5 9 m m 、3 9 m m 、2 5 m m 、l o m m ；二相分离器实际表面负荷率为0 5 6 7 寸( m ：，h ) ，有效水 深为0 9 m ，高度力3 】5 册t 缝隙宽度为04 3 m ； ( 3 ) 沉淀池：中心管直径为08 m ，中心管喇叭口与反射扳之间的间隙高度为0 2 m ， 沉淀池直径为5 ，2 9 m 沉淀池有效水深3 7 8 m ，圆锥底部直径0 4 m 。倒截锥侧罐倾角为5 0 0 ， 池子总高为7 5 m ； ( 4 ) 生物接触氧化池：有效容积为4 8 2 7 6 1 1 ，池子总面积为1 6 0m j ，分成8 个正方 形方格池深5 m 有效停留时间0 3 6 2 l d 空气需求量为1 9 9 9 9 9 5 m 3 d 。 关键词：术薯淀粉生产废水：一体化处理设备：絮凝沉淀；u a s b ；沉淀池：b c o 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t c a s s a v ai so n eo ft h em o s ti m p o r t a n ti n d u s t r i a lc r o p si ng u a n g x ip r o v i n c e ，a n dh a sa g o o d g r o w i n gc o n d i t i o nt h e r e h o w e v e r , t h es e w a g ed r a i n e dd u r i n gt h ec a s s a v ap r o c e s s i n ga f f e c tt h e l o c a lw a t e ra n da i rc i r c u m s t a n c e ss e r i o u s l y t h ec a s s a v ai n d u s t r i a lw a s t e w a t e rm u s tb e e f f i c i e n t l yt r e a t e db e f o r ed i s c h a r g i n gi n t od y e r sw i t hg o o dq u a l i t yt h a tc a nr e a c ht h er e q u e s to f w a t e rc o n t r o l r e g u l a t i o nf o rr e a l i z i n gt h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n to fb o t he c o n o m i ca n d e n v i r o n m e n t c a s s a v as t a r c hw a s t e w a t e ri ng u a n g x ic o u l dn o tb et r e a t e db e t t e rw i t hc o n v e n t i o n a l m e t h o d sb e c a u s ei th a st h ec h a r a c t e r i s t i c so fc o m p l e xq u a l i t y , h i g ho r g a n i cc o n c e n t r a t i o na n d s o l i ds u s p e n d s ，s h o r td i s c h a r g i n gp o n e dw h i c hw o u l dh i n d e rt h em e t a b o l i s mo fb a c t e r i a a c c o r d i n gt ot h es p e c i f i cp r o p e r t i e sa n dt h ea c t u a ll o c a lp r o d u c i n gs i t u a t i o n ，t h ea r t i c l eu s e d c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o n - - u p f l o wa n e r o b i cb l a n k e tr e a c t o r - - - b i o c o n t a c to x i d a t l o na st h em a i n p r o c e s s i n gc r o f t a c c o r d i n gt h er e s u l t sw ed e s i g n e di n t e g r a t e du n i t sf o rt r e a t i n gc a s s a v as t a r c h w a s t ew a t e r a c c o r d i n gd e s i g n sw ec a l ld r a wc o n c l u s i o n sa sf o l l o w i n g ： 1 w eh a v ee s t a b l i s h e dm a i nc o n t e n t sa n dc r a f t so fi n t e g r a t e d u n i t s ：c o a g u l a t i o n s e d i m e n t a t i o ns e d i m e n t a t i o nt a n k s ，u p f l o wa n e r o b i cb l a n k e tr e a c t o r ，p r e c i p i t a t o r ，b i o c o n t a c t o x i d a t i o n 2 ，t h ei n f l u e na m o u n to ft h es t a n d a r di n t e g r a t e du n i ti s13 3 3 m da n di t sd e s i g ni sa s f o i l o w s ： ( 1 ) w eu s ej o f 5 0e q u i p m e n t i nt h es e c o n dw a s h i n gw a s t ew a t e rp r e c i p i t a t o rt h eb e s t c o n d i t i o n sa r e ：p h 一7 5 f l o c c u l a n t - - p o l y m e r i ca l u m i n u m6 6 6 7 m g l ，c o n c r e t i o n a i da g a n t - - p o l y a c r y l a m i d e l o m g l i nt h em i x i n gw a s t ew a t e rp r e c i p i t a t o rt h eb e s tc o n d i t i o n sa r e ：p h 一 7 5 f l o c c u l a n - - s u l f r aa l i m i n i u m 4 66 7 m g l ，c o n c r e t i o n a i da g a n t - - p o l y a c r y l a m i d e l o m g l ( 2 ) u p f l o wa n e r o b i cb l a n k e tr e a c t o r ( u a s b ) ：e f f e c t i v ev o l u m ei s6 0 0 m , l e n g t hi s l 4 m ，w i d t h i s7 m ，h e j g i l ti s6 m ；t h ee n t e r i n ga r e ao fc l o t hw a t e rd e v i c ei s3m 2 , t h en u m b e ro fc l o t hw a t e r p o i n ti s 3 2 ，t h ed i a m e t e ro f t h ew a t e rp i p e sr e s p e c t i v e l ya r e1 4 0 m 、9 0 m m 、5 9 r a m 、3 9 m m ，2 5 r a m 、 1 0 m m ；a c t u a lr a t eo fr e a ls u r f a c eo ft h r e ep h a s es e p a r a t o ri s0 5 6 7m 3 ( m 2 h ) 。t l l e l i 桂林工学院硕士学位论文 e f f e c t i v e w a t e r d e d t h i s0 9 m ：t h eh e i g h to ft h er e a c t o ri s3 1 5 m ( 3 ) s e d i m e n t a t i o nt a n k ：t h ed i a m e t e ro f t h ec e n t e rp i p ei s0 8 m ，t h eh e i g h tb e t w e e nt h eh o r n m o u t ho ft h ec e n t e rp i p ea n dt h eb a f f l e - b o a r di so 2 m ，i t sd i a m e t e ri s 5 2 9 m ，t h ee f f e c t i v eh e i g h t o fs e d i m e n t a t i o nt a n ki s37 8 m t h ed i a m e t e ro ft h et a p e rb o t t o mi so 4 m t h ea n g l eo ft h et a p e r b o t t o mi s5 0 0 , t l l eh e i g h to f t h et a n ki s7 5 m ； ( 4 ) b i o e o n t a e to x i d a t i o n ( b c o ) ：e f f e c t i v ev o l u m ei s 4 8 2 7 6m 。t h ea r e ai s1 6 0m 2 h e i g h t i s5 m i ti sd i s p a r t e di n t o8p a r t s ，e f f e c t i v er e s i d e n tt i m ei s0 3 6 2 l d 。c o n s u m p t i o n o ft h ec o m p r e s s e da i ri s l 9 9 9 9 9 5 m 3 d k e y - o r d a ：c a s s a v as t a r c hw a s t ew a t e r , i n t e g r a t e du n i t s ；c o a g u l a t i o ns e d i m e n t a t i o n ；u a s b s e d i m e n t a t i o nt a n k ；b c 0 桂林工学院硕士学位论文 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡 献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 签名：互i 星挞日期：2 边：石，石 关于论文使用授权的说明 本人完全了解桂林工学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或 部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 签名：至姓导师签名：主烨日期；垒巡 桂林工学院硕士学位论文 日i j吾 水是地球上唯一不可替代的自然资源。我国人均水资源占有量仅为世界平 均水平的四分之一，水源不足、水体污染和水环境生态恶化已成为经济发展的 制约因素，保护水资源、防治水污染、改善水环境是实施可持续发展的必由之 路。 “广西水环境的污染主要是由一些高浓度有机工业废水排放江河所致。” 这是一九九八年全国政协环境保护考察团来桂检查工作时对我区水环境质量的 评价。广西全区的水环境现状的确不容乐观，来自淀粉、食糖、味精、造纸等 企业的高浓度有机生产废水，由于污水成分复杂、排放季节集中、污水量大等 因素的影响，大多数污水没有得到有效的处理就被排入了江河等自然水体，严 重污染了“四江”( 左江、右江、岜江、郁江) 流域的地表水体，并影响到水生 态环境和沿岸居民的生活环境。为了促进广西区环境与经济的可持续发展，必 须把“四江”流域的水环境污染防治工作做好。 受自治区科技厅委托，我院自2 0 0 3 年起，与桂林矿产地质研究院、广西大 学等单位共同承担了广西壮族自治区重点课题之一“四江”流域重点污染 防治技术研究及综合利用技术开发研究项目，笔者有幸参加了该课题有关木薯 淀粉达标处理新工艺的研究，主要负责木薯淀粉生产废水一体化处理设备工艺 设计研究。 本文在总结国内外木薯淀粉废水处理技术的基础上，并在现场通过对木薯 淀粉生产的有机废水进行系统的处理试验研究。本课题首先采用多种方法、多 种工艺分别对废水进行条件实验，最终归纳融合了厌氧( u a s b ) 一好氧( b c o ) 这一先进的水处理组合工艺，根据实验中总结的参数，完成了木薯淀粉生产废 水一体化处理设备的研究与设计。该一体化设备设计：进水量为1 3 3 3 m 3 d ，进 水c o d 为5 2 0 0 8 1 0 0 m g 1 ，s s ( ( 2 5 0 0 m g 1 ：出水c o d 1 0 0m g 1 ，s s 1 0 0m g 1 。 基本能够适应广西木薯淀粉废水水量大、污水排放周期短、污染物浓度高，水 质变化大等特点，较好的解决了广西木薯淀粉废水处理占地面积广，投资大， 处理效果不好的问题。 桂林工学院硕士学位论文 论文完成分为四个阶段：( 1 ) 资料收集阶段( 2 0 0 4 年0 9 月2 0 0 4 年1 0 月) 收集国内外的一体化处理设备的资料；( 2 ) 试验研究阶段( 2 0 0 4 年1 1 月2 0 0 5 年0 5 月) 跟随课题组以广西明阳淀粉厂为试验基地，采用絮凝沉淀预处理、厌 氧生物处理( u a s b ) 以及好氧生物处理( b c o ) 组合工艺，对木薯淀粉生产废水 进行试验研究。( 3 ) 试验成果整理及分析阶段( 2 0 0 5 年0 6 月2 0 0 5 年0 9 月) 对试验研究成果进行整理分析，挑选出最优的一体化处理设备工艺方案；( 4 ) 一体化设备设计及论文编写阶段( 2 0 0 5 年1 0 户 - 2 0 0 6 年0 4 月) 进行一体化设 备的设计以及论文的编写工作。 桂林工学院硕士学位论文 第一章项目概述 1 1 任务来源 广西壮族自治区是我国的主要淀粉产地之一，木薯淀粉的产量约占全国产 量的4 0 。因此，木薯淀粉废水也就成为了广西区“四江流域”的主要污染源 之一，木薯淀粉废水具有水量大、污水排放周期短、污染物浓度高、水质变化 大等特点。据资料统计，每生产1 吨的木薯淀粉就会产生( 1 5 2 5 ) m 3 的废水， 木薯淀粉生产所产生的废水量最大。木薯淀粉生产废水中主要的有机污染物种 类有残余淀粉、蛋白质、糖类及悬浮物等，这些有机污染组分极易腐败并对环 境造成污染。广西木薯淀粉生产企业集中分布于“四江”( 左江、右江、邕江、 郁江) 流域，并以中、小型规模为主，其废水大多都只在氧化塘中停留一段时间 就被排放。然而，氧化塘对有机物的去除率不高且容积有限，远远不能满足废 水处理的要求。而建立专门处理木薯淀粉废水的污水处理厂一次性投资大，运 行管理费用较高，由于木薯淀粉生产企业利润较低，木薯淀粉废水处理工程的 实施进度十分缓慢。随着广西木薯淀粉生产规模不断扩大，排放的污水也越来 越多，从而导致“四江”流域地表水体的严重污染。 2 0 0 1 年，广西壮族自治区人民政府专门下文指示各级部门和科研机构，要 把“四江”流域的环境防治工作做好。桂林矿产地质研究院、广西大学、桂林 工学院受广西科学技术厅的委托，共同承担了国家科技部“西部开发”重大攻 关项目( 编号2 0 0 3 b a 9 0 i a 0 7 ) “四江”流域重点污染防治技术的研究及综 合利用技术开发项目。作者负责其中的一个子题，着重对木薯淀粉生产废水的 一体化处理设备工艺设计进行研究，为我区木薯淀粉生产废水进行达标处理开 发出一种高效、低耗、运行管理方便的新设备。以便从根本上改善“四江”流 域的水环境现状。 1 2 主要研究内容 木薯淀粉废水中含有蛋白质等大量的有用组分，现代社会追求经济效益， 追求可持续发展，因此，开发一体化设备技术的关键之一就是如何有效回收其 中的可再生资源，其次是必须设计出科学合理、投资少、占地小、能够灵活拆 桂林工学院硕士学位论文 装的反应器系统。回收资源不仅能够变废为宝，而且可以减少废水处理的成本。 开发出高效生物处理反应器是保证淀粉废水能进行有效处理的关键。研究开发 的一体化设备要求处理效果好、稳定可靠、可操作性强。如果一体化设备能够 同时处理多种类型的高浓度有机废水，那么其应用推广的价值就更大。本课题 所研究的一体化设备主要内容包括：在试验研究基础上根据木薯淀粉生产废水 的特性选择高效的组合工艺，确定一体化设备的规格大小，进行一体化设备的 工艺设计，提交工艺设计的尺寸图等。 1 3 工作进度安排 本课题迄今已经历时两年多了，从作者研究生二年级时开始就介入了本课 题的研究，整个研究工作分为四个阶段完成： 第一阶段，2 0 0 4 年0 9 月2 0 0 4 年1 0 月，进行资料查新和资料收集； 第二阶段，2 0 0 4 年1 1 月2 0 0 5 年0 5 月，广西明阳淀粉生化科技股份有限 公司进行现场试验研究； 第三阶段，2 0 0 5 年0 6 月- 2 0 0 5 年0 9 月，对试验成果进行整理及分析、以 及在学校实验室进行补充实验； 第四阶段，2 0 0 5 年1 0 月- 2 0 0 6 年0 4 月，进行论文编写。 1 4 本课题研究的意义 1 4 1 木薯淀粉生产废水的来源 在广西南部、东南部等地区，木薯有着得天独厚的生长环境，因而成为这 些地区种植面积较大的经济作物之一，它不仅促进了广西农业生产的发展，也 带动了淀粉工业的发展。然而在其开发利用过程中，木薯淀粉废水也给环境造 成了很大的污染。根据大量统计结果表明，木薯淀粉生产过程中，每生产一吨 淀粉就产生1 5 2 5 m 的废水，木薯淀粉生产废水主要包括：木薯清洗废水、淀 粉两次洗涤分离废水和变性淀粉生产废水四类。木薯淀粉废水c o d 的浓度一般 在4 0 0 0 2 5 0 0 0 m g l 范围内变动( 通常大于1 0 0 0 0 m g l ) ，主要有机污染物是残 余淀粉、蛋白质、有机酸、糖类及少量浊脂等易腐败发酵的物质，这些组分极 易腐败变质，加上广西绝大多数木薯淀粉生产厂家均位于亚热带地区，榨季期 桂林工学院硕士学位论文 间白天平均气温在2 5 c 以上，废水中有机物酸化变质的速度很快( 通常只需几 个小时) 。广西的淀粉生产企业以中、小型为主，废水有机物浓度高，日排放量 很大，而总的生产周期又很短( 约为3 4 个月) ，导致木薯淀粉生产废水长期得 不到治理，严重影响厂家周围环境和居民的生活及健康，并对附近水域造成了 危害。因此，必须对淀粉废水进行综合治理，以取得良好的经济、社会和环境 效益。 1 4 2 广西木薯淀粉生产废水处理的现状 广西木薯淀粉生产企业集中于“四江”( 左江、右江、岜江、郁江) 流域并 以中、小型企业为主，其废水处理太简单大多都只在氧化塘中停留一段时间就 被排放。氧化塘工艺是广西木薯淀粉厂家用以处理木薯淀粉生产废水应用较多 的工艺之一，氧化塘工艺处理过程如下所示：木薯清洗废水混合淀粉加工一次 分离废水直接排入一级氧化塘；为了能有效的回收二次分离废水中的残余淀粉， 淀粉二次洗涤分离废水先排入沉淀池进行固液分离后再进入一级氧化塘：一级 氧化塘出水进入二级氧化塘；二级氧化塘出水用于进行农作物灌溉或排入自然 水体事实上，该工艺的处理效果欠佳。其原因在于( 1 ) 二次洗涤分离废水在对 残余淀粉回收过程中，在回收沉淀池中需停留较长的时间( 约l o b ) ，因此池中 的淀粉和废水会在一定程度上厌氧发酵，影响回收淀粉的质量，降低沉淀池出 水的p h 值并会散发难闻的气味。( 2 ) 木薯淀粉生产废水水量大，要求大容量的 氧化塘，废水在输送过程中和进入氧化塘后都在进行厌氧发酵，由于废水水量 多、有机物浓度高，散发出的臭味很浓，对周围的空气污染十分严重，严重影 响周边的环境。为了解决这个问题，某些木薯淀粉厂家引进了日本的e 掰微生物 投入氧化塘中，该类微生物有加速有机物降解的效果，尤其是对氧化塘中产生 臭气有一定的缓解作用，但是，其处理能力仍然十分有限，氧化塘的出水有机 物浓度还是很高，达不到污、废水治理排放标准的要求。同时，该类微生物的 使用成本较高，经济上不合算。 因此可以认为，采用氧化塘工艺对木薯淀粉生产废水的处理，根本达不到 国家允许排放标准的要求，改进或采用其它新的工艺处理木薯淀粉生产废水， 全面实现达标排放，已经是势在必行 1 4 3 研究开发木薯淀粉生产废水一体化处理设备的意义 e 桂林工学院硕士学位论文 广西淀粉生产的原料主要是木薯，并且，绝大部分木薯淀粉生产厂家一般 都是中、小型规模，这些生产厂家产生的木薯淀粉生产废水具有生产周期短、 废水量不是太大等特点。如果设计建造造价昂贵的大型污水处理厂，那么，企 业往往难以承受一次性投资的负担，也无法满足不同规模企业、不同废水特征 达标处理的需要。针对广西的实际情况，极需要研究设计出设备构造简单、节 省材料、造价低、运行节能、管理方便的木薯淀粉生产废水处理一体化设备， 为木薯淀粉生产企业提供可以灵活选型的一体化装置。 为了保证木薯种植业和木薯淀粉加工业的稳步前进，实现广西工农业建设 与环境、经济的可持续发展，必须对木薯淀粉生产废水进行达标处理。而木薯 淀粉生产废水一体化处理设备的研究就是为了达到以下目的： 1 改善现有木薯淀粉加工过程中的用水原则，尽可能实现某些生产废水的 循环使用；推广清洁生产工艺，减少污水排放量 2 回收木薯淀粉黄浆废水中的有用悬浮物质，提高经济效益。 3 融合先进水处理工艺，研究设计出设备构造简单、节省材料、造价低、 运行节能、管理方便的木薯淀粉生产废水一体化处理设备，为木薯淀粉生产企 业提供可以灵活选型的一体化装置。 因此研究开发可以灵活选型的木薯淀粉生产废水一体化处理设备是符合我 国的国情和发展形势的，一体化污水处理设备已经成为近年来污水处理设备的 一个研发和应用热点，具有极好的发展前景。 6 桂林工学院硕士学位论文 第二章一体化污水处理设备及其在工程实际中的应用 2 1 一体化污水处理设备概述 随着我国生活水平的不断提高，城镇人口迅速增加，城镇需水量急剧递增， 污水的排放量也不断增多。预计到2 0 1 0 年，我国城镇需水量将增加到1 0 0 0 亿 m 3 以上。根据“十五”规划及有关规定，到2 0 1 0 年，城市污水处理率不得低 于6 0 0 。要达到这一目标，我国需要新增污水处理厂1 0 0 0 余座，总投资高达 2 0 0 0 至3 0 0 0 亿元。此外，相应的管网建设投资也非常巨大。由此可见，我国 的污水处理事业存在较大的资金缺口，环境形势严峻。 在很多情况下，由于污水量少而难以集中处理，即使修建小型的污水处理 厂又因投资和管理等原因，往往经济上很不合算，因而简易合算的一体化处理 设备就问世了。污水处理系统从大规模集中式污水处理厂向中小规模分散式转 变一体化污水处理设备转变，是符合我国国情和发展形势的。这为一体化污水 处理设备的应用和发展提高了新的契机。目前，在我国、日本、欧美等国家和 地区，一体化污水处理设备已广泛于生活污水及医院、啤酒、食品、酿造等废 水领域，已经成为近年来污水处理设备的一个研发和应用热点。 所谓的一体化污水处理设备就是依据现有的先进的处理工艺设计，设计制 作出能够单独处理污水，占地面积小，投资又少，操作方便的设备。这种设备 可以整体运输、整体安装，不需要采用土建构筑物工程，直接在工厂生产成一 定规格的、并可随意拆分组装的设备。一体化设备具有工艺流程简单、工艺适 应性强、自动化程度高、运行连续、控制操作简单和过程可调节性强，占地面 积小等一系列优点。正是由于其具有的上述优点，一体化处理设备现在越来越 受到废水处理设计和研究人员的关注和重视。 2 2 一体化污水处理设备的优点和优势 与大型污水处理厂相比，一体化设备具有处理效率高、能耗低、产泥量少、 管理方便、占地面积小等优点。因此，一体化设备在污水处理领域得以广泛的 应用：而且在新的形势下，更具有不可替代的优势：( 1 ) 充分利用社会闲散资 金。目前，一方面大型污水处理厂存在巨大的资金压力，另一方面又存在大量 社会闲散资会难以利用。而一体化设备总投资额很小，适于房产物业、小型工 桂林工学院硕士学位论文 厂等社会小额资金投资。可以直接有效地利用类似闲散资金。这也更符合我国 “谁污染，谁治理”的环保特色。( 2 ) 缓解市政管网建设的压力。建设大型污 水处理厂往往需要配套建设大规模的市政管网系统。而对于小型住宅区、风景 区、工厂等管网不发达的地方建设污水处理厂，既不便管理，也不经济。这种 情况下采用一体化污水处理设备更为适宜。另外，对于分流制排水系统，较小 流量的污水采用一体化污水处理设备后可以直接排入雨水管道或水体，而不增 加污水管道的压力( 3 ) 有效节约建设面积。污水厂建设势必要占用大面积的 土地，破坏生态。而随着城市化的进程，用地日益紧张。一体化污水处理设备 处理效率高，而且可以地埋处理，基本不占用地表面积，不影响建筑群的整体 布局和环境景观。( 4 ) 有效实现中水回用，节约用水。大型污水处理厂开展中 水水务的主要障碍同样在于要铺设庞大的中水管道网。而一体化污水处理设备 则可以更为灵活的进行配置，通常排水点也是中水回用点，完全可以省却中水 管道建设。随着我国对中水回用要求的提高，一体化污水处理设备将体现出更 大的优势。 2 3 一体化处理设备开发研究现状 一体化处理设备在我国经过近3 0 年的发展，出现了很多不同形式的设备。 按照其构造不同可以分为：整体罐装式一体化污水处理设备和可拆卸式一体化 污水处理设备。按照其应用的工艺的不同可以分为：膜处理7 体化设备、化学 处理一体化设备、生物处理一体化设备等。 2 3 1 膜处理一体化设备 早在1 8 世纪初，人们已经发现了膜分离现象，但直到1 9 世纪末2 0 世纪初 科学教才对膜处理技术进行研究。自从2 0 世纪5 0 年代膜处理技术进入工业应 用以来，每1 0 年就有一种新的膜处理技术得到工业应用。进入2 1 世纪，由于 膜生产技术的不断改进，在不断的扩展应用领域的同时，工业应用的膜处理技 术也不断地发展和完善。随着各种膜材料和膜技术的应用，各种性能优异价格 便宜的膜不断被开发，出现了很多新形式的膜组件。膜处理一体化设备正是在 这种环境下越来越多的应用到水处理的各个领域，例如： 1 膜处理一体化纯水设备 8 桂林工学院硕士学位论文 该设备采用国际知名公司逆渗透膜，运用目前国际上最为先进的逆渗透水 处理技术制取纯水，可以去除原水中的胶体、细菌、杂质、有机物、重金属、 可溶性固体、细菌、病毒、热源与其他有害杂质，仅保留水分子和溶解氧，有 效去除率达9 6 以上。设备采用开放式造型，高压泵选用原装不锈钢立体多级 进口泵，噪音低、震动小、使用寿命长、运行可靠。预处理采用美国f e l c k 公 司自动控制阀，英国p o e l t e 公司树脂，过滤效果好，产水运行成本低廉。水处 理机制水过程全自动化，无须专人职守。具有缺水、满水自动停机，高压冲洗 逆渗透膜的功能，可有效延长r 0 膜的使用寿命。水处理机具有占地小能耗低、 与市政水网连接方便，水利用率高( 回收率高达5 0 以上) 等优点。制取的纯 水经臭氧杀菌可以直接饮用，是取代传统饮水茶炉的最佳方案。 2 膜处理市政污水处理设备 该设备采用膜一生物反应器技术，将市政下水道污水处理后作为生活杂用 水回用。膜一生物发生器( m e m b r a n eb i o r e a c t o r ，简称m b r ) 是生物处理技术 与膜分离技术相结合的一种新工艺，产水水质好，工作稳，工艺剩余污泥少， 极有效地去除氨氮，出水中细菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面积小， 操作管理方便，运行费用低，是污水处理的理想设备。中水处理设备有5 t d ， 2 5 t d ，5 0 t d ，l o o t d ，1 5 0 t d ，2 0 0 t d ，3 0 0 t d ，5 0 0 t d 等规格，适宜住宅 小区、办公楼商场、宾馆、饭店、机关、学校、部队、工厂等生活污水和与 之类似的工业有机废水，如纺织、啤酒、造纸、制革、食品、化工等行业的有 机污水处理。 3 。膜处理中水处理设备 该设备是专为工业污水和生活污水回用而研制的一种新型生化净水处理设 备，其打破传统的中水水处理设施所沿用的工艺，将国际上最新膜技术工艺用 于中水处理，从而构成了当今最新的中水水处理技术。其出水水质优良而稳定， 适宜于冲厕、绿地、洗车、补充观赏水体等非饮用水场所，极大的利用了水资 源、减少了环境污染。 2 3 2 化学处理一体化设备 化学方法是处理污水常用的方法，水的化学处理是利用化学反应的作用以 去除水中的杂质。它的处理对象主要是水中的无机和有机溶解物质或胶体物质。 9 桂林工学院硕士学位论文 化学处理方法分为：化学混凝法、中和法、化学沉淀法、氧化还原法等，现在 的化学处理一体化设备就是采用这些方法来进行污水处理的。例如：张永珍、 马海燕等对处理电镀废水新型一体化设备进行了研究，活动式小型自动化离子 交换再生一体化设备是国家“八五”科技攻关课题研制的新型电镀废水处理设 备。其结构为拼装式。交换柱可依工况( 交换或再生) 由三维驱动器控制，自 动完成与固定管道系统离合，从而实现水的连续处理。 2 3 3 生物处理一体化设备 废水生物处理的目的是使废水中挟带的有机污染物质，通过微生物的代谢 活动予以转化、稳定，使之无害化。在这种无害化的过程当中，有害物质转化、 稳定的主体是微生物。生物处理技术现在也广泛地应用到一体化处理设备中， 例如： 1 d a t - - i a t 工艺一体化污水处理设备 许吉现、张胜等应用d a t i a t 工艺一体化污水处理设备处理污水，实践证 明，该设备操作简单，占地面积小，灵活多变，投资小，处理水质可达到排放 或回用标准。 2 地理生活污水处理一体化设备 该装置主要有七部份组成：初沉池、接触氧化池、二沉池、消毒泡、消毒 装置、污泥池，风机房、风机、水泵配电装置组成。初沉池为竖流式沉淀池。 污水在沉淀池的上升流速为0 6 - 0 8 毫米秒，沉淀下来的污泥用水磁吸出；初 沉后的水自流到接触池进行生化处理。接触池分2 3 级，总留时问为3 5 5 小 时，填料为蜂窝、半软性组合填料，易结膜，不堵塞结球，接触池气水比在1 2 ： l 左右；生化后污水流n - - - 沉池，二沉池也为竖流式沉淀池，上升流速为0 3 - 0 4 毫米秒，排泥采用水泵吸出；该装置的消毒池按规范“g b j 4 8 8 3 ”标准为3 0 分铸，若医院污水，消毒池可增匀停留时阍l - 1 5 小对。消毒装置是参照国外 资料改制而成的，它能根据出水量的大小计不断改变加药量，多出水多加药， 少出水少加药的目的，投加药剂为氯饼；初沉池、二沉池的所有污泥均自动排 至污泥池内进行好气消化，消化后剩余污泥很少，一般每年只需用吸粪车运出 卜2 次即可。 0 桂林工学院硕士学位论文 3 生活污水生物处理一体化设备 该设备主要用于居住小区( 含别墅小区) 、高级宾馆、综合办公楼和各类公 共建筑的生活污水处理，经该设备处理的出水水质，达到国家规定的“污水综 合排放标准”( g b 8 9 7 8 1 9 9 6 ) 。全套设备均可埋设于地下，故称“地埋式污水处 理设备”。 2 4 一体化污水处理设备应用的工程实例 一体化污水处理设备已经广泛应用于工程实际中，以下举例说明：位于秦 皇岛市山海关开发区内的交通酒店产生的污水，原先未经任何处理直接排入渤 海湾。由于该酒店的用地非常紧张，可用于污水处理的场地仅有1 5 m 2 左右，经 过对多个工艺的相互比较，决定采用s b r 法的变型d a t i a t 工艺为主要工艺的 一体化污水处理设备。考虑到水量较小( 7 0 m 3 d ) ，整个污水处理系统采用埋地 式一体化设备，地面绿化以美化整个酒店的环境。一体化设备剖面图如下图2 1 所示： 证艇 k j 丛文 j l 【 、率ii t i ) a t 谁 l 昌i 熊 - i 耻，i 【n必 ! 、 ：赢i fh丽 图2 - - 1 d a t i a t 一体化设备剖面图 其工艺流程为：污水一化粪池一格栅一调节池一d a t i a t 一体化设备一 排放或回用；设计进水：c o d = 4 0 0m g l 、b o d 5 = 1 5 0 m g l 、s s = 3 0 0m e d l ； 出水c o d 1 0 0m g l 、b o d 。3 0 m g l 、s s 3 0m g l 。 出水水质：自1 9 9 9 年以来，d a t i a t 系统一直稳定运行，无需专人管理。 经当地环保部门多次抽查检测，出水水质良好。其出水部分回用于酒店内的花 草及果树灌溉等。检测结果见表2 1 桂林工学院硕士学位论文 表2 一l 水，嚣检测结果 项目c o d ( m g l )b o d 5 ( m g l )s s ( 。g l )拿归娄 p h t m g l j 进水 2 8 0 4 31 2 3 3 82 7 5 1 ，2 i7 7 9 出水 6 0 8 79 6 41 0 0 1 37 6 2 去除率( ) 7 8 2 98 8 39 6 4 8 9 3 注：表值为多次检测平均值。 d a t i a t 系统可实现厌氧、缺氧和好氧状态，对生活污水和洗涤废水均有 良好的处理效果。可根据用户的不同需求，调整控制系统的运行方式，处理后 水质可达到中水回用或排放标准。由于d a t i a t 系统是连续进水，提高了池容 的利用率，与传统的s b r 工艺比较，反应器的容积和占地面积可减少3 0 9 6 5 0 。 该一体化设备由于限制了配水孔的高度，从而可保证d a t 池中始终保持足够的 活性污泥量，无需污泥回流，与常规的d a t i a t 工艺比较，节省了运行费用。 由于采用了水下射流曝气机替代传统的曝气方式，消除了噪音的干扰，尤其适 用于旅游度假区、住宅小区等小水量的污水处理系统。滗水器除了内置潜水泵 外没有任何电动元件，升降完全靠浮力运动。实践表明，运行安全可靠，滗 水器和水下射流曝气机的维修均可在地面进行，无需将水排空，安装维修简单 方便。 2 5 一体化污水处理设备的展望 一体化污水处理设备的的设计和研究，包括组合装置在内的设计、制作和 运行技术，近年来在国内外都有了一定的研究和发展。一体化污水处理设备适 用于生产污水的处理，出水经过进一步消毒处理后，可全面达到污水排放水质 指标。一体化污水处理设备具有紧凑高效、占地少、投资少、管理方便等优点， 是一种运行灵活，适用性广的新型污水处理技术，其特有的技术特点使它在污 水处理行业中具有无可比拟的发展前景。 在发达国家，分散的小居民点污染源的排放比重逐年增加，在前苏联、欧 美各国和同本对此均做了大量工作，研究了不同形式的小型一体化污水处理设 备，例如：前苏联的k y 型活性污泥装置、同本的净化槽等。国际水污染控制 桂林工学院硕士学位论文 协会为满足一体化污水处理设备技术发展的需要，于1 9 8 9 年6 月2 6 2 8 同在 挪威首次召开了有4 2 个国家2 7 2 名代表参加的“小型污水处理厂的设计运行国 际讨论会”，会议就投资、水质效果、运行费用及适用于一体化污水处理设备的 处理工艺等方面，作了交流和讨论，并确定今后每隔3 4 年召开一次会议，使 这一领域的国际交流活动能持续开展。在我国，因水资源紧缺，建设污水处理 厂投资大，供需矛盾日益突出。研究和发展紧凑高效、占地少、投资少、管理 方便的一体化污水处理设备成为解决问题的重要途径。 一体化污水处理设备技术自2 0 世纪8 0 年代初引进我国以来，随着污水处 理要求的提高以及其应用与实践，不断得以革新和发展。作为环境工程污水处 理设计技术人员应该研究怎样融合现有成熟的工艺于一体化污水处理设备中， 优化组合现有的工艺流程，以进一步提高设备的处理效率，减少设备的能耗， 开发出适应市场需求的标准化和产业化的一体化污水处理设备。在实际工程设 计中积累经验不断完善一体化污水处理设备的设计准则，使其符合市场的要求， 突显一体化污水处理设备的优势。 桂林工学院硕士学位论文 第三章木薯淀粉生产废水处理试验研究 3 1 木薯淀粉生产废水处理技术研究现状 由于木薯淀粉废水的特殊性和复杂性，迄今，我国对木薯淀粉废水处理研 究的相关报道不多，处理方法多以化学絮凝沉淀法为主，其它方法有u a s b 厌 氧工艺1 3 1 和混种发酵法1 4 j 等。 化学絮凝沉淀法对木薯淀粉废水中的c o d 和悬浮物有一定的去除效果， 但出水c o d 往往较高，必须作进一步处理。另外，木薯淀粉废水通常呈酸性， 采用化学絮凝沉淀法处理需要先调节p h 值，再加入絮凝剂反应沉淀。过程中 化学药剂的使用可能导致二次污染，并可能影响后续处理的进行。 广西民族学院的李媚等采用聚合硫酸铁作混凝剂、o 5 改性聚丙烯酰胺作 助凝剂处理木薯淀粉废水，废水中c o d = 6 0 9 2 m g l ，p h = 3 5 4 5 。最佳条件时 沉降3 0 m i n ，废水中的c o d 可去除8 8 以上，但出水p h 值较高( 8 ) 1 5 】。 黎铉海等对广西武鸣某淀粉厂废水进行了化学絮凝研究，结果表明以碱式 氯化铝作为絮凝剂对s s 的去除效果较好，去除率可达到9 9 ；而含铁复盐对 c o d 的去除效果较好，去除率均在8 0 以上。该法出水c o d 较高，需进一步 处理才可达标排放1 6 j 。 华南理工大学的岑超平采有进口高分子絮凝剂n o p 、6 5 0 b c 、a n 对木薯 淀粉黄浆废水( c o d 约为1 2 0 0 0 m g l ) 进行了研究，试验表明先用石灰乳中和， 再进行絮凝沉淀，可去除废水中6 0 以上的c o d ，最好时c o d 去除率可达 9 9 3 ，总固形物去除率为4 5 6 6 8 。但如果要保证最大有机物去除率，所 需药剂费用较高【7 j 。 浙江大学的郑平等利用u a s b 反应器对喀麦隆的木薯加工废水进行处理时 发现，当进水c o d 浓度不大于1 4 1 9 0 m g l 、h r t 为2 天时，反应器容积负荷 为6 8 k g c o d m 3 d ，c o d 去除率可达9 0 以上。如果进水c o d 浓度大于 1 4 1 9 0 m g l ，u a s b 对有机物的去除效果将大幅度下降p j 。 广西大学的梁智采用混种发酵法来处理木薯淀粉废水，同时培养单细胞蛋 白。处理后废水c o d 去除率达6 0 以上，出水p h 值接近中性，单细胞蛋白产 率高，收益可观”。但从混种发酵工艺上来看，处理级数多，占地面积大，也 桂林工学院硕士学位论文 需要较多的动力费，处理后的出水必须进行后续处理才能达标排放。 2 0 0 3 1 0 - - 2 0 0 4 1 2