食品工业废水处理设计

第一章简介1.1食品工业废水来源食品工业原料广，产品种类多，排水水量、水质差异大。 废水中的主要污染物有菜叶、果皮、碎肉、鸟羽等在废水中浮游的固体物质，如油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等夹在原料之间的砂土和其他有机物等病原菌毒等1。食品工业废水主要来源于三个生产工程(1)原料清洗工序：大量土砂垃圾、叶、皮、鳞、肉、羽、毛等进入废水中，废水中含有大量浮游物。(2)生产工序：原料中多数成分在加工中不能利用，未利用部分进入废水，废水中含有大量有机物。(3)成型工序：为了增加食品的颜色、香味、味道，延长保存期，使用各种食品添加剂，部分流失到废水中，使废水的化学成分变得复杂。1.2食品工业废水的危害近20年来我国食品工业，特别是乡镇食品工业迅速发展，大大促进了社会经济的增长和人民生活质量的提高，但一段时期，多一点、广一点的食品工业废水直接排放，给水环境带来了很大的压力，成为主要的水污染源之一。食品工业废水本身没有毒性，但含有大量可分解的有机物质，废水未经处理，水中就会消耗大量溶解氧，水体缺氧，鱼类和水生生物死亡。 废水中的悬浮物沉入河床，在厌氧条件下分解，产生臭气，水质恶化，污染环境。 引进农田灌溉废水，影响农业果实的食用，污染地下水源。 夹在废水中的动物排泄物含有卵和病原菌，可导致疾病传播，直接危害人畜健康。 因此，食品工业废水排放前必须清除各种有害成分2 .1.3食品工业废水常用处理方法食品工业废水处理除了根据水质特征进行适当的预处理外，一般还应采用生物处理。 当对出水水质要求高或废水中有机物含量高时，二级曝气池、二级生物滤池或二级生物处理装置可采用厌氧好氧串联生物处理系统。目前国内食品工业废水的处理技术基本上包括各种先进技术，主要有SBR法、生物接触氧化法、UASBTF法、氧化槽法、水解氧化好氧法等。 国外处理食品工业废水探索了许多新方法。 例如，新加坡利用活性污泥反应器开发了大豆饮料的处理废水，其主要装置由活性污泥好氧池和沉淀池构成，废水在好氧池和沉淀池的滞留时间分别为8h和2h，处理后可以去除95%的COD、67%的氮和57%的磷3。 墨西哥利用生物转盘反应器RBC处理玉米加工废水4； 在捷克，为了处理土豆泥加工厂排出的废水，开发了由前处理、厌氧消化、好氧分解3个部分构成的废水处理系统5等。第二章编制依据和设计内容2.1设计资料排水水量400m3/d、k设计时=1.56，水质特性如表1所示。表1原水水质设计项目COD/mg/L BOD5 /mg/L SS/mg/L pH温度/数值800120050060015056常温注：表中，COD平均为1000 mg/l bo d 5为平均550mg/L的SS平均： 125mg/L .2.2处理要求出水水质达到污水综合排放标准 (GB89781996 )中一级标准，见表7。表2出水水质的设计项目BOD5/mg/LCOD/mg/LSS/mg/LpH值数值201007069第三章工艺流程的选择食品工业废水处理技术。 根据任务书水质特征的要求和比较，进一步经过分析研究，其中主要污染物为浮游物、胶体和呈溶解状态的有机物，即BOD、COD。 根据国内外已经运转的食品工厂废水处理工程的调查，为了达到规定的管理目标，可以采用SBR法、接触氧化法、UASBTF法、氧化沟法、水解氧化好氧法等各种技术。 现将SBR、氧化沟工艺与生物接触氧化工艺进行比较，尽可能优化本设计工艺的选择。3.1生物接触氧化方案生物接触氧化法又称淹没式生物滤池法和接触式曝气法，在氧化池内设置填充剂淹没污水中，通过曝气充满氧气的污水与填充剂上的生物膜接触，生物膜吸附有机物，净化污水9。 吸附过程虽短，但吸附的有机物积累在生物膜中，微生物氧化、分解、吸收的时间长。 生物膜达到一定厚度后，内层生物膜缺氧，好氧菌死亡，黏附力减弱时脱落，沉降到沉淀池。 旧生物膜脱落后，新生物膜在原来脱落的地方生长，这种新陈代谢动态平衡了氧化池的净化功能，稳定了水的水质。但生物接触氧化处理技术的主要缺点是，填料之间的水流缓慢，水力冲洗小，如不另行采取施工措施，生物膜自行脱落，更新速度慢，膜活性受影响，蜂窝管式填料这样的填料容易堵塞，布水布气不均匀10。 另外，填料价格高，加上填料支持结构，投资费用高。 设计和运行不当，可能造成局部死角11。3.2氧化沟方案氧化槽是活性污泥法的变形，以连续环式反应槽为生化反应器，混合液连续循环流动。 随着氧化沟技术的发展，氧化沟技术已远远超出最初的实践范围，具有多种工艺参数、功能选择、构筑物形式和操作方式。 Carrousel2000氧化沟、三沟式(t型)氧化沟、Orbal氧化沟等。氧化槽工艺的优点：(1)用旋转刷子曝气时，设计污水的流量以每天数百立方米为多。 用叶轮曝气时，可设计污水流量每天数万立方米。(2)氧化沟由环状沟构成，刷子横穿其上面旋转曝气，使混合液在池内循环流动其中循环流速为0.30.6m/s，循环流量一般为设计流量的3060倍。(3)氧化槽的流型为循环混合式，污水从环的一端流入，从另一端流出，具有完全混合曝气池塘的特征。(4)间歇运转适合处理少量污水。 能够利用作业间歇时间使槽内的混合液沉淀而省略沉淀池剩馀污泥通过氧化槽内污泥捕集器排除。 连续运行适合处理流量大的污水，与另一沉槽污泥回流系统。(5)工艺简单，管理方便，处理效果稳定，日益普遍使用。(6)氧化槽的设计采用延迟曝气的设计方法，导出曝气槽的体积，遵循氧化槽的技术条件配置成环状循环混合式。氧化槽工艺的缺点：(一)处理构筑物多；(2)回流污泥溶解氧高，对除磷有一定影响(三)容积和设备利用率不高；氧化槽工艺建设和运行费用低，同时具有清除BOD5和脱氮磷的作用，建设费用比常规活性污泥法低40%60%，其运行费用也比常规活性污泥法低40 %60 % 12 .3.3 SBR方案序贯式活性污泥法SBR法由FillDraw (充排式)反应器发展而来，其工作过程是在短时间内将污水加入反应器，反应器充满水后开始曝气，污水中的有机物通过生物降解达到排放要求后停止曝气，沉淀后排放一定时间上清液13。 简而言之，上述过程可概括为短时供水、曝气反应、沉淀、短时排水，进入下一个循环。由于该技术具有独特的技术优势，自1979年以来，该技术在美、德、日、澳、加等工业发达国家污水处理领域得到了广泛应用。 80年代以来，该技术在我国也受到重视和应用。 本工艺系统最主要的特点是采用有机污染物分解和混合液一体沉淀的反应器、间歇曝气曝气槽。 与连续式活性污泥法系统相比，本工艺系统结构简单，无需设置污泥回流设备，无需设置二次沉淀池，曝气池容积小于连续式，建设费用和运行费用均较低。 另外，分批式活性污泥法系统具有以下各特征：(一)多数情况下(包括工业废水处理)，无需设置调节池(2)SVI值低，污泥易沉淀，一般不发生污泥膨胀现象(3)通过调节运转方式，能够在单一曝气槽内与脱氮进行除磷反应(4)应用电动阀、液位计、自动定时器以及可编程控制器等自动仪表，可使本过程全部自动化，由中心控制器进行控制(5)运行管理适当，处理水质优于连续式。SBR法处理食品废水具有一次性投资省、运行成本低、处理稳定性好、处理效率高等特点，是一种经济有效的处理高浓度有机废水的方法，特别是在现场紧张的情况下，显示出其优势14。 因此，本设计采用SBR法处理食品厂废水。3.4工艺流程本设计最后选定的流程如图1所示。调节污水电网污水泵室沉淀池SBR出水外运污泥脱水间重力浓缩池图1 SBR工艺流程图第四章主要处理构筑物的设计计算与说明4.1网格格栅由平行的金属栅栏构成，通常斜放在污水泵的集水池前，隔断水漂浮或漂浮的大固体物质，以免阀门、管道、泵和后续处理设备堵塞或破损15。烤架有人工烤架和机械烤架两种。 人工电网多用于小型水处理技术的机械电网多用于大型水处理技术。 这种电网结构复杂，维护量大，但自动化程度高，能减轻污染对员工造成的污染，减轻劳动强度。在本设计中，日排水量为400m3/d，因此在提升泵之前设置人工格栅。 人造电网具有结构简单、安装灵活、易于维护等优点。根据实践经验，本设计选择的条形网格参数如下b=5mm、B=0.3m、B1=0.15m、H1=0.4m、H=0.7m、L=2.0m、=45每日炉渣量：式中块、m3/103 m3污水、=0.05m3/103 m3污水最大日最大时污水量与平均日平均时污水量之比即总变化系数为1.5=0.0132(m3/d)0.2(m3/d )因此，采用人工清渣。4.2提升阀本设计采用集池与泵相结合的方式。4.2.1泵的选型应选择泵的要素：泵机组泵站泵的总吸引能力应以水管最大时污水量计量，满足最大满意度时的流量要求16。 尽量选择相同类型(最多2个机种)和口径的泵进行维护，但需要满足低流量时的需求污水对泵有腐蚀作用，污水泵站尽量采用污水泵，大污水泵站在没有大型污水泵的情况下选择设计流量Q=400m3/d=0.0046m3/s、潜水污水泵2台(1用1台)时，单体泵流量如下所示Q1=16.56(m3/h )选用50WQ18-7-0.55型潜水污水泵。 WQ系列泵为单级、单吸、立式离心潜水污水泵。 具有泵与马达一体潜水工作、水力设计优良、节能效果显着、结构合理、防纠缠、无堵塞、安装灵活、可靠、无故障运行时间长等优点。 结构的参数如表4所示。表4 80WQ100-16-11型潜水污水泵参数出水口径/mm流量/(m3/h )转速/(r/min )电机功率/KW扬程/m效率/%50728500.557414.2.2集池集水池的设计遵循以下原则：集水池的最小容积不得小于最多1台污水泵5min的水量，优选集水池设置清洗或除泥设施，应考虑泵吸水管的水力条件，减少滞留或涡流。有效容积污水泵室的集水池容积一般采用最多1台泵5min以上的水量，本设计集水池容积采用1台泵的容量。W=5.962(m3 )有效水深和面积有效水深是指栅格后的水位与最低水位的高低差，本设计为H=1 (m )集池面积a为A=5.962 (m2 )当集池宽度b为2m时，集池长度如下L=2.481(m )取3(m )保护水深为1.0m时，实际水深为2m。4.2.3泵的位置和安装本设计的潜水污水泵采用湿式设置，具有无需设置污水泵室、泵效率高、投资节约运行费用的优点。 潜水泵的检查采用了移动吊架。4.4调整池4.4.1一般说明废水的水量和水质不一定均匀，多随时间变化，在本设计的食品工厂加工废水也是如此。 水量和水质的变化使处理设备无法在最佳工艺条件下运行，严重情况下设备无法运行，需要设置调节池，进行水量调节和水质均匀化18。 为达到均匀和均质的目的，工程一般采用平均化池。 本设计均化池设计是以调节水量和搅拌均匀水质为目的的调整池。4.4.2主要设计参数调节池的设计主要是确定调节池的有效容积，调节池的设计应根据处理废水的水质水量变化周期，使调节池的有效容积不得小于变化周期内累积的废水量。(1)调节游泳池的容积：如果有水量水质随时间的累积变化资料，可根据行业经验决定调整池的容积，不显示常用停留时间(HRT )。 停留时间是调整池的有效容积与处理水量之比间歇处理的情况下，调整池的容积以平均每小时的废水流量的34h计算。 废水水量少时，可采用较长者HRT19。(m3)(2)调节游泳池的尺寸：该污水处理厂供水管的海拔为地坪下1.00m，调整池内的有效水深为1.5m，调整池的水抽水机上升20。 本设计采用方形池，池长l与池宽b相等，池表面积如下(m2)所以呢取(m)6(m )在池底设置集水坑，以池底的坡度向集水坑调整池的构