利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设计一万吨年

长沙理工大学

《生物工程设备与机械设计原理》

课程设计支配任务书（六）

化学学生物工程学院生物工程专业09—1.2班

题H《利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设

计（一万吨/年）》

任务起止日期：2012年5月28日〜2012年6月10日

学生姓名孙晓伟学号2

指导教师虢国成陈永发

教研室主任年月日审查

院长年月日批准

课程设计内容

项目名称：利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设

计（一万吨/年）

1.介绍国内外利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理概况与

本课题采纳利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设

计（一万吨/年）的特点有何特色之处。

2.利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设计（一

万吨/年）方案比较确定。

3.利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设订（一

万吨/年）采纳数据统计、分析。

4.利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设计（一

万吨/年）工艺流程图..（CAD与手工图都可，一号图纸）

5.工艺计算（物料、热量衡算、主要发酵设备一览表等）

课题任务要求

1、查阅相关文献与资料，进行技术分析,

2.按要求写出完整的设计说明书；

3.确定先进合理的废水处理工艺方案；

4.所画图纸按规范要求；

5.做出完整的工艺计算.

6.按学校课程设计的相关要求完成设计.

课程设计完成后应提交的文件和图表（或设计图纸）

1、利用蔗糖废糖蜜生产高活性面包干酵母废水处理车间工艺设计（一

万吨/年）带限制点流程图一张（1号）

3、设计计算说明书一份

4、设计心得一份

[13]高雅琴.月见草有效成分的探讨.I.丫一亚麻酸的分别与鉴定.中草

i.药.1982,13:385

[14]钟辉，张峻，刑来君.微生物发酵法生产丫一亚麻酸的探讨进展.微

生物学通报.1994,21(4)：239

[15]禹慧明，吴水清，姚汝华.丫-亚麻酸高产菌株的选育，华南理工高校

学报(自然

科学版)，1997,25(12):60^64

同组设计者

周生珍孙晓伟吴青林郑伟凡王珂李璇地

《生物工程设备与机械设计原理》课程设计工作进度支配表

序工作进度日程支配

课程设计工作任务

号5.30-316.11-34-8910

1查阅资料文献，了解设计任务要求—

2设计说明书、绘图—

3设计说明书、绘图—

4修改、总结—

《生物工程设备与机械设计原理》课程设计成果评定

班级生物09・1班，学生姓名孙晓伟

综合成果：分（折合等级）

指导老师队签字_____________________________________

2012年6月10日

前言

本次课程设计主要是对利用蔗糖糖蜜生产高活性面包干酵母废水处

理车间的设计和设备的选用，是以《生物工程设备与机械设计原理》为基

础的一门综合课程设计。

依据老师的支配，两个班分成了若干个组，我们组的课题任务是设计

干酵母废水处理车间的工艺，并进行工艺设计的绘图。依据要求，我们以

现成比较成熟的处理工艺为基础，加以改进和创新，本方案能够达到处理

要求。

本组成员共有六人，人员分工如下

组长：孙晓伟，负责工艺各个环节的热量衡算和加热，换热设备的选取

组员：郑伟凡，负责整个处理工艺的设计和改进创新，并编写报告书

组员：周生珍，负责设计工艺的绘图与主要设备的选取

组员：吴青林，负责资料的整理与物料衡算之一部分

组员：王珂，负责物料衡算之一部分

组员：李璇地，负责资料查找

我们组共同完成了此次设计资料的搜集与筛选。本次课程设计中，

我们可以获得综合运用所学的基本理论、学问、基本技能、独立分析和解

决问题的实力，培育应用现代信息技术手段获得资料，利用信息解决问题

的实力和相应的思维方式，培育进行科学探讨，产品开发等方面的实力，

培育严谨、仔细、科学的工作作风和勇于进取开拓的创新精神。

由于我们学问水平以与个人实力上的限制，设计中的错误和不妥之

处必定存在，恳请老师指责指正，让我们学到更多的学问。

1酵母生产废水概述..........................

1.1酵母生产污染物来源与排放量..........

L2酵母废水处理方法概述.................

1o1太灌注

L2：2生产有了二羌机翼吝触新法二二二二

1.2.3生化法..........................

1.2.4其他方法........................

L3清洁生产与综合利用...................

1.3.1清洁生产的定义与面临的形式....

1.3.2废水综合利用...................

2废水处理车间工艺..........................

2.1高浓度废水处理工艺...................

2.1.1工艺流程........................

2.1.2主要设备........................

2.1.3工艺流程说明....................

2.2低浓度废水处理工艺...................

2.1.1工艺流程...........................

2.1.2工艺方案分析....................

2.1.3新方案的工艺流程...............

2.1.4新工艺方案的改造和特点.........

2.1.5总工艺流程......................

3污水处理站总体布置........................

3.1布置原则.............................

3.2管线设计.............................

污水管................................

污泥管................................

沼气管................................

给水管................................

雨水外排.............................

管道埋深

①压力管道…在淬行适乏卡•，加床0.，10.9m,不得不小于0.7m,

在其他彳立置0.5〜0.7m,不宜大于0.7mo...................................18

3.3布置特点...............................................................18

3.4高程布亶...............................................................19

4物料衡算....................................................................20

4.1热量衡算..............................................................20

4.1.1低浓度污水处理原方案换热计算：...................................20

4.1.2计算过程：......................................................22

4.2工艺计算..............................................................22

4.2.1集水池...........................................................22

4.2.3调整池..........................................................23

4.2.3UASB反应器设计计算..............................................25

4.2.4喷雾干燥设备.....................................................28

4.3物料衡算..............................................................29

4.3.2混凝剂...........................................................30

设计心得

参考文献.......................32

1酵母生产废水概述

1.1酵母生产污染物来源与排放量

酵母发酵才用甘蔗或甜菜压榨得到的废糖蜜来发酵。废糖蜜是制

糖工艺过程中残余的糖浆，即制糖过程中不能再析出结晶糖的残余糖浆。

由于制糖工业的条件和各个糖厂技术进步的不同，汤米中除糖浆外，还含

有大量的杂质和酵母不能利用的其他物质，因此在以糖蜜为发酵底物时，

需用水加以稀释和处理，从而最大限度保证酵母发酵的质量。

酵母生产排放污水是污染最严峻，处理难度最大的工业废水之一。酵

母废水的污染主要来自于发酵过程，经过分别机分别后排出的废水，它的

肥糖蜜一糖蜜处理，糖蜜一PC培养种了培养一A分离—＞酬母种子一

塘渣废水

商品发酎一＞分离—＞酉寺母乳一＞真空转鼓压缩一＞造粒一干燥一*酎母成品

II

废水废水

图1-1以废糖蜜为原料生产酎母时废水产生工艺流程

COD浓度很高，以甘蔗糖蜜为例，其COD达13000mg/L左右。平均It干酵

母产生约20nl3废液。本生产工艺处理年产WOOOt的干酵母，废水约为

20*10000t=200000t的污水。因此，酵母废水是必需治理的严峻污染源。

酵母废水还包括地面，设备清洗水，但其污染物总量远远小于酵母分

别排放的废水。图1-1为以废糖蜜为原料酵母废水生产的工艺流程图。

1.2酵母废水处理方法概述

依据目前国内外酵母生产厂家酵母废水处理状况分析，以糖蜜为原料

发酵生产酵母，其排放废水由于高浓度、低生化性能，大多数酵母厂治理

污水均采纳综合方法进行治理，主要有农灌法、浓缩法和生化处理法。

1.2.1农灌法

该法是将酵母高浓度有机废水进行肯定程度的稀释后进行农灌，将废

水作为肥料，再被农作物汲取利用，形成一个良性的自然循环过程，符合

生态要求。酵母废水具有很好的肥效，含有植物生长所须要的氮、磷、钾

三要素外，还含有多种微量元素和有机质。废水的适应施用量和稀释量应

视土壤的类型而定2,假如不加区分地把废水施入肥沃土壤和酸性土壤，

则会适得其反造成土壤的盐分，酸性增加，从而烧死农作物。

农灌法的有点是投资少，操作简洁，但只适合于酵母参量小、水量少

且农田多而又缺水的地区，如在我国的北方甜菜种植区，可以采纳冬贮夏

灌。另外在甘蔗种植地区，也可采纳。

1.2.2生产有机一无机复合肥料法

酵母废水含有丰富的氮、磷、钾等多种元素与富含丰富的有机质，是

农作物的良好肥料，多作物的增长和土壤的改良都有很好的效果。目前国

内以糖质为原料的发酵企业对这种高浓度废水处理大多采纳此利用途径，

并取得和很好的环境效益和社会效益。特殊是以酵母废水生产的有机-无

机复混肥料在经过多种农作物上的应用试验表明，肥料具有明显的抗病、

增长效果。

1.2.3生化法

采纳厌氧与好氧相结合的生物处理技术，是目前国内运用最多的方

法。但处理废水离国家排放标准仍有肯定差距，必需进入城市污水处理厂

进行再处理才能达标排放，此法还能回收沼气作为能源。生化法具有操作

便利、运行成本低的优点。生化与浓缩制肥相结合的方法，是一个综合处

理的方法，结合酵母生产特点，实行“清污分流，浓淡分别”，高浓度有

机废水(C0D>50000mg/L)进行浓缩制肥，低浓度有机废水进入生化处理

)进行处理，可以最大限度地解决酵母废水污染问题。

1.2.4其他方法

目前，国内外有许多关于酵母废水处理的探讨方法，除了常规的方法

处理外，有人将酵母废水进行浓缩后喷入锅炉进行燃烧回收热能，燃烧产

生的灰用作混凝土减水剂或者用作水泥的填充剂。也有将浓缩液作生物饲

料的说法，但目前还没有此方面的探讨报告。

1.3清洁生产与综合利用

1.3.1清洁生产的定义与面临的形式

清洁生产是指不断实行改进设计，运用清洁的能源和原料、采纳先进

的工艺技术和设备、改善管理、综合利用等提高资源利用效率，从源头削

减污染物生产的措施，以削减或消退对人类健康和环境的危害。

国外先进国家对于酵母等发酵行业难以处理的废水一般都耍求进行

浓缩处理后综合利用，这是这些国家多年来姓理这种高浓度有机废水得出

的阅历，因为发酵行业废水处理难度较大，一般处理水质达标须要很大的

投入，从经济上来说是不划算的，目前，欧共体均规定如酵母废水等发酵

行业的高浓度有机废水都必需浓缩处理。毫无疑问，采纳浓缩工艺处理酵

母废水是比较彻底的，但由于水量大，须要的能耗高，同时对设备的财质

要求也较高，导致国内酵母废水处理率与处理效果仍不志向，处理工艺的

选择也不一样。详细采纳何种处理工艺能够有效处理酵母废水，目前也没

有最终的答案。

近年来，随着酵母工业的不断发展，其水处理形式也越来越严峻，如

何搞好生产管理与技术的创新，实现清洁生产，从生产源头削减污染物的

排放和消退污染物的生产，是酵母行业将来发展必需重视的问题。依据酵

母生产的特点，在酵母生产过程中，从生产工艺和设备两方面着手，依靠

工艺进步和设备改进，在酵母生产过程中全面实现清洁生产

1.3.2废水综合利用

酵母发酵的主要原料是经过处理的糖蜜，糖蜜处理工艺不同，其有效

利用率也不同，目前酵母生产大多数采纳传统的沉淀法和离心分别法，这

两种方法的主要弊端是处理后，约有5%10%的糖蜜随处理后的塘渣排入污

水处理厂。这部分水虽然不多，但COD浓度偏高，COD高达1200000mg/L

以上。

酵母生产耗水量大，特殊是生产过程中的分别、洗涤过程中。由于对

用水不能很好的限制，造成排放水量过大，增加了末端处理实力，同时生

产过程中冷凝水，冷冻水的运用，都会造成水利用率的降低，因此应当实

行如下措施：1.建立中间水池，增加循环冷却水的回收重复利用；2.尽量

削减生产过车中洗涤水、冲洗水用量；3.加强生产管理，防止跑、冒、滴、

漏现象。

酹母废水正因为前面所述的高浓度，可生化性差等特点，因此在处理

废水时必需实行高浓度有机废水和低浓度有机废水分开治理，高浓度有机

废水实行物理处理方法走综合利用道理，低浓度有机废水实行生化处理方

法，尽可能将废水中的COD降到最低限度，最终辅之以物理方法化学方法

才能最终达标治理。

虽然酵母废水经过分流，低浓度有机废水COD仍高达8000mg/L,有机

物多BOD含量高，在进行生化处理时，干脆实行好氧生物处理比较困难，

在一般状况下几乎是不行能的，因此必需实行厌氧生物处理，将BOD降下

来，然后再用好氧生物处理，这样既可保证生化处理的最终出水的质量，

又能节约投资。

2废水处理车间工艺

由于酹母废水的可生化性能极差，因此无论采纳何种生化技术处理都

难以达到国家排放标准，目前许多以废糖蜜为原料发酵生产酵母、味精、

酒精的发酵企业在处理其排放的废水时，都对废水进行了清污分流处理，

高浓度有机废水由于含有丰富的N、P、K等养分与富含有机质，在处理这

种废水时，一般采纳蒸发浓缩后再干燥成肥料等副产品的方法，而对于低

浓度的有机废水干脆采纳生化处理方法，可大大提高污水的各项污染物的

去除率。

2.1高浓度废水处理工艺

本课题高浓度有机废水采纳机蒸发浓缩后再干燥成肥料等副产品的

方法。

2.1.1工艺流程

生产工艺流程如图1-2

高浓度有机废水

蒸发器+催化剂

I

酵母废水浓缩液

I

卧螺离心机一含K、Ca复合盐一滚筒干燥造粒一成品肥料

I

脱盐后的废水浓缩液-喷雾干燥f饲料添加剂产品

图1-2高浓度有机废水处理工艺

2.1.2主要设备

(1)蒸发浓缩工艺采纳内加热五效降膜板式蒸发器。该形式蒸发器由

支柱、筒体、加热元件、安排器与除沫器等构件组成。在蒸发酵母污水时,

与管式蒸发器比较。板式蒸发器造价低，蒸发热效率高以与结垢周期长，

清洗便利。该蒸发器能将物料浓度浓缩到70%左右，但在实际操作过程中,

为了延缓板片结垢时间，浓缩液浓度达到45k50%为最佳。

(2)干燥工艺采纳滚筒干燥造粒机，该干燥设备融干燥、造粒于一体,

利用干燥剂的底料料幕，将浓缩液干脆喷射在料幕上，干燥、造粒一步完

成。

2.1.3工艺流程说明

含固形物约8.5%的酵母废水由泵先打入五效蒸发器内，进行自循环，

然后通入蒸汽，蒸汽的温度一般限制在120C左右，物料与蒸汽的进入方

式可以在五个蒸发器之间自由组合，一般有顺流、逆流、前顺后逆流等方

式，蒸发过程中要求不断检测浓缩液的浓度改变，当浓缩液浓度达到要求

后即可出料。

浓缩液进入配料罐，依据肯定比例加入肯定量的硫酸镂，搅拌混合匀

称并要求硫酸镂完全溶解，加入硫酸镂的作用主要是增加浓缩液在干燥造

粒后具有肯定的强度，小会冉干燥机内摩擦成粉状。溶解好的浓缩液由泉

打入蒸发器，同时通入肯定压力的压缩空气，浓缩液要求以雾状形式喷入。

干燥的热源采纳热风，要求热风的温度限制在380~420℃之间，滚筒

干燥机的限制关键点有热风温度、热量、喷雾状况与喷雾量、干燥机电流

与干燥机尾部温度与压力。其综合表现在滚筒造粒干燥机运行的电流上，

一旦发觉滚筒电流过低，就要实行措施，以防肥料结块。由于糖蜜污水融

点低，因此在干燥过程中物料表面简洁形成一层膜，膜的存在不利于水分

与时挥发，因此这就是干燥机尾部温度居高不下的缘由，在干燥其它物料

时，干燥机尾部的温度一般为105C。而干燥这种糖质原料温度一般高达

150℃o

从干燥机出来的颗粒肥料经过筛分后，合格品经过冷却即可包装成肥

料成品，不合格品再次返回干燥机内处理。干燥机尾气先经过旋风除尘，

然后再经过水膜除尘后干脆排空。

2.2低浓度废水处理工艺

2.1.1工艺流程

本课题采纳的工艺为生化法+化学处理法，方案参照了现有的一些公

司的方案，并进行改进，以削减设计难度，并且在投入生产后也能便利选

择设备和基础设施。广州某干酵母厂的废水处理方案如下

酵母废水|一|泵加压|一|板式加热器|一|调节罐|厌氧罐

一।斜板沉淀池|一|曝气池|一|二沉池I一晒沉淀池

-I活性炭脱色|->|气浮池|一回函

图1-2改进前废水处理工艺流程

此方案是外国公司设计，国内公司施工，部分设备为进口产品。原设

计公司在考虑处理工艺时;想做到尽善尽美，故工艺在厌氧反硝化处理基

础上，又采纳硝化、化学混凝、活性炭脱色、气浮法、沙虑等方法。

2.1.2工艺方案分析

进过两年时间运行后，废水并未能达到预期的处理效果。主要问题有:

（1）运行成本较高（约达10元/n?）。该厂每天处理1500/废水，运

行费用L5万元/d,每月达45万元；

（2）排放水水质不达标。COD在2000mg/'L以上，因该废水处理前色

度较高，即使加入活性炭收效也不大，排水色度仍在200倍以上。

经梁耀开，李立强等探讨，对此工艺方案部分水质监测数据如表

表1原方案监测数据

CODTSS色度

序.

号进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率

(mg/L)(mg/L)(%)(mg/L)(mg/L)(%)(倍)(倍)(%)

111,400223080.4144035075.795026072.6

210,550214079.7135032076.393024074.2

3111,200221080.3128029077.391025072.5

412.300252079.5131033074.889023074.1

511,400215081.1148034077.098028071.4

611,600232080.0125028077.686022074.4

712,200248079.7136031077.282020575.0

812,800213083.4129029077.588023073.9

911,500231079.9142033076.892026071.7

1011,800226080.8138027580.085021574.7

平均

值11,670227580.51356311.577.089923973.4

从表1可知，原方案的COD去除率平均值为80.5%,TSS去除率平均

值为77%,色度去除率平均值只有73.4%。原方案的处理效果不大志向。分

析其主要缘由有如下几点：

(1)板式加热器加热废水温度达不到35℃,因此厌氧罐的降解效果不

够好，去除率不够高；

(2)曝气池的溶解氧浓度达不到2~4mg/L,故好氧处理后COD和TSS的

去除率也不高；

(3)吧活性炭干脆加入到池子中，脱色效果很差，而且造成奢侈；

(4)气浮池的设置多余，没有任何作用。

2.1.3新方案的工艺流程

幡母废水卜，顾n国一麻血热器（用厌氧罐产生的沼气来加热废水）

T调温罐|-夜丽*斜板沉淀池|*曝气池（加入EM菌种）

一|二沉池II化学学化池（脱函］一砂湎|

图1-4改进后废水工艺处理流程

2.1.4新工艺方案的改造和特点

（1）用厌氧罐产生的沼气作板式加热器的热源来加热废水，保证废水

温度达到35℃,又可以节约加热蒸汽成本1.00元/一。

（2）在曝气池中加入EM菌种（由广州某微生物工程有限公司供应）；

加入量为2mg/LoEM菌种原来是由口本某高校农业部探讨开发的新型复合

微生物菌剂。该菌剂包括有效放线菌（能促进难分解有机物的分解）、光

合菌群（EM的核心菌群，供应菌群共存基质和光合分解有机物质）、线状

菌（使复糖物质转化为单糖，有效利用有机养分促进EM繁殖）以与酵母

菌、乳酸菌等5科10属80多种微生物菌群。其中好氧菌、厌氧菌、兼性

菌共存，有较强的适应实力，在处理高浓度有机废水中效果特别显著。

（3）加大鼓风机的风量，把原来的穿孔曝气改为微孔曝气，提高曝气

池中溶解氧的含量，并保持在4mg/L,提高曝气池的降解效果。

（4）将原有加入混凝剂的化学沉淀改为氧化脱色池，由于加入EM菌

种后，COD去除率已达90%以上；只是色度须要进一步降低，因此已没有

必要再加入混凝剂，这就节约了混凝剂的成本。虽然增加了脱色剂的成本,

但由于原来加入混凝剂的量比较大，仍可节约不少成本。

（5）原方案由于加入混凝剂而会产生大量污泥，与二沉池的剩余污泥

一起送到脱水机脱水、污泥脱水前，又要加入絮凝剂（PAM）。而工艺改革

后，化学沉淀池不再加入混凝剂，污泥量削减50%,也减轻了脱水机的负

荷

（6）取消了气浮池。因为原方案中气浮池作用不大

（7）取消加入活性炭脱色。实践证明，在池子中干脆加入活性炭脱色

效果并不明显，并会造成奢侈。

经梁耀开，李立强等探讨，对此工艺方案部分水质监测数据如表二

表2新方案监测数据

CODTSS色度

序・

号进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率

(mg/L)(mg1)（%）(mg/L)(mg/L)（%）（倍）（倍）（%）

112,400113088.7134012091,093011088,2

211,50092092.0125011091.295010089.5

312,20088092.8126013089.79109090.1

412,50086093.1132011591.38809589、1

511,60085092.7141010592.696011588.0

612,80093092.713509593.08909089.9

712,600121090.4137012590.98708590.2

811,900112090.6131010092.494010588,8

911,800128089.2132013589.892010089、1

1012,100116090.4137011092.08608090.7

平

均12,140103491.51330114.591.49119789.4

值

从表2可知，新方案的C0D去除率达91.5%,丁$$去除率达91.4%,色

度去除率达89.4%。新方案比原方案COD去除率提高IK；TSS去除率提高

14.4%；色度去除率提高16%。工艺方案改造后的处理效果提高特别明显。

低浓度污水

2.1.5总工艺流程

3污水处理站总体布置

3.1布置原则

（1）处理站构（建）筑物的布置应紧凑，节约用地和便于管理。

①池形的选择应考虑削减占地，利于构（建）筑物之间的协调；

②构（建）筑物单体数量除按计算要求计算外，亦应利于相互间的

协调和总图的协调。

③构（建）筑物的布置除按工艺流程和进出水方向顺捷布置外，还

应考虑与外界交通、气象、人居环境和发展规划的协调，做好功能划分和

局部利用。

（2）构（建）筑物之间的间距应按交通、管道敷设、基础工程和运行管

理须要考虑。

（3）管线布置尽量沿道路与构（建）筑物平行布置，便于施工与检修。

（4）做好建筑、道路、绿地与工艺构筑物的协调，做到即使生产运行平

安便利，又使站区环境美观，向外界呈现美丽的形象。

详细做好以下布置：

①污水调整池和污泥浓缩池应与办公区或厂前区分别；

②配电应靠近引入点或电耗大的构（建）筑物，并便于管理；

③沼气系统的立安要求较高，应远离明火或人流、物流繁忙区域；

④重力流管线应尽量避开迂回曲折。

3.2管线设计

污水管

①进水管：原污水沟上截流闸板的设置和进站限制闸板的设计由啤

酒厂完成。DN=500mmo

②出水管：DN400钢管或铸铁管，q=60L/s,v=0.92m/s,i=0.006o

③超越管：考虑运行故障或进水严峻超过设计水量水质时废水的出

路，在UASB之前设置超越管，规格DN400铸铁管或陶瓷管，i=0.006。

④溢流管：浓缩池上清液与脱水机压滤水含微生物有机质0.5%〜

1.0%,需进一步处理，排入调整池。设置溢流管，DN150钢管，i=0.004。

污泥管

UASB、CASS反应池污泥池均为重力排入集泥井，站区排泥管均选用

DN200钢管，i=0.02。

集泥井至浓缩池，浓缩池排泥泵贮泥柜，贮泥柜至脱水机间均为压力

输送污泥管。集泥井排泥管DN200,钢管，v=1.0m/so浓缩池排泥管，贮

泥柜排泥管，DN200,钢管,v=l.Om/so

沼气管

沼气管从UASB至水封罐为DN1OO钢管，从水封罐向气水分别器与沼气

柜为DN150,钢管，沼气管道逆坡向走管，i=0.005。

给水管

沿主干道设置供水干管200DN,镀锌钢管。引入污泥脱水机房供水支

管DN50,镀锌钢管。引入办公综合楼泵房与各地匀称为DN32,镀锌钢管。

雨水外排

依靠路边坡排向厂区主干道雨水管。

管道埋深

①压力管道在车行道之下，埋深0.7〜0.9m,不得不小于0.7m,在其

他位置0.5-0.7m,不宜大于0.7mo

②重力管道由设计计算确定，但不宜小于0.7m（车行道下）和0.5m（一

般市区）。

3.3布置特点

平面布置特点：布置紧凑，构（建）筑物占地面积比例大。重点突出，

运行与平安重点区域UASB放于站前部，引起留意，但未靠近厂区主干道。

美化环境，集水井、调整池侧面、污泥储存池设于站后部。

3.4高程布置

污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构

筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸与其标高；通过

计算确定各部位的水面标高；从而使污水能够在处理构筑物之间顺畅的流

淌，保证污水处理工程的正常运行。

污水处理工程的高程布置一般遵守如下原则：

(D.仔细计算管道沿程损失、局部损失、各处理构筑物、计量设釜与

联络管渠的水头损失；考虑最大时流量，事故流量的增加，并留有肯定的

余地；还应当考虑到当某座构筑物停止运行时，与其相邻的其余构筑物与

其连接管渠能通过全部流量。

(2).避开处理构筑物之间跌水等奢侈水头的现象，充分利用地形高

差，实现自流。

(3).在仔细计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失与提升

泵站的扬程，以降低运行费用。

(4).须要排放的处理水，在常年大多数时间能够自流排入水体。留意

排放水位不肯定选取水体多年最高水位，因为其出现时间短，易造成常年

水头奢侈，而应选取常常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设

计排水位时，可进行短时间的提升排放。

(5).应尽可能使污水处理工程的出水渠不受水体洪水的顶托，并能自

流。处理装置与构筑物的水头损失

(6).尽可能利用地形坡度，使污水按处理流程在构筑物之间能自流，

尽量削减提升次数和水泵所'需扬程。

(7).协调好站区平面布置与各单体埋深，以免工程投资增大、施工困

难和污水多次提升。

(8).留意污水流程和污泥流程的协作，尽量削减提上升度。

(9).协调好单体构造设计与各构筑物埋深，便于正常排放，又利检修

排空。

4物料衡算

4.1热量衡算

4.1.1低浓度污水处理原方案换热计算：

选定用固定管板式换热器(T47152-92)

O相关尺寸参数：

管径：外径d()=20mm,内径&=16mm

管壁厚度：b=do—di=4mm

管壁材质的导热系数：入二45W/(m2­℃)

换热面积:S=52m2

O污水的相关参数：密度P污水=2.0XlO'kg/nf,比热容C污水

=4.OkJ/(kg•℃),传热系数ai=934W/(k•℃)

。计算所用相关参数：

水的密度P水二l.OXIO'kg/m：',水蒸气的密度P水蒸汽=0.705kg/n?,水

蒸气的传热系数a(=700蒸立•C)

水的比热容C水二4.187kJ/(kg•℃),水蒸气的比热容C水蒸汽

=1.926kJ/(kg-℃)

换热过程中热流体为水蒸气，冷流体为干酵母污水，要求：

熟流体：105℃ft2℃

冷流体：25℃-*35℃

。计算过程(忽视污垢热阻)：

?

污水处理量为2.5X10M/h,即污水的质量流量为W污水=6.25X10kg/h

管内外的平均直径&二18mm

总传热系数K=348.96W/(m2­℃)

Q二W污水C污水(T2一T)=6.25X10'kg/hX4.0kJ/(kg・℃)X(35℃-25℃)

=2.5X109KJ/h=6.94X10%

(T1-tl)-(T2-12)80-(t2-35)

又依据S二:，得t2=50℃

I、L\V

所以Q小水蒸式水"(t2-t.),得W水蒸气=2.36Xl(rkg/h,则体积流

7

量V水蒸气==3.35X10m7h

因为=0.94,即换热一立方米污水须要0.94立方米水蒸气

水蒸气市场价为0.5元/凌，所以年处理量20万立方污水的水蒸气用费

为2X1。*0.94X0.为9.4X10,元,即9.4万

利用沼气炉加热水，使其成为换热所需的水蒸气所需甲烷的量的计

算:

相关参数;

沼气炉的热量传递率约为nk80%,换热设备与输送管道的能量损失

为112=10%

常温下，

110℃的水蒸气的标准摩尔焰变为△风=1.98X10,kJ-mol-1

水蒸气的密度P水蒸汽=0.705kg/nf,甲烷密度P甲烷=0.7g/L

甲烷的标准摩尔生成焙为△凡(甲炕尸-890.34kJ・mol-1

计算过程：

由热量恒算可知：所需水蒸气的量为2X105x0.94=1.88X10$痛，即

m水蒸气二1.88X10mX0.705kg/m-132540kg

所以n水蒸气==7363333mol

Q二n水蒸气△n=7363333molXI.98义1(/kJ•4579X10ukJ

Q总==2.025X10"kJ

n甲烷===2.27X10'mol

m甲烷=2.27X10smolX16g/mol=3.632X10g

所以所需甲烷量为：

V甲烷二二二5.2X101=5.2X106m3

4.2工艺计算

集水池

4.2.1.1设计说明

集水池是汇合打算输送到其他构筑物去的一种小型贮水设备，设置集

水池作为水量调整之用，贮存盈余，补充短缺，使生物处理设施在一日内

能得到均和的进水量，保证正常运行。

4.2.1.2设计参数

设计流量Q=670m7d=27.91m3/h=0.0077m3/s；

4.2.1.3设计计算

集水池的容量为大于一台泵五分钟的流量，设两台水泵（两用一冬）,

每台泵的流量为Q=0.005m7so

集水池容积采纳相当于一台泵30min的容量

QT5x60x30

W=-------=--=---9-----------

10001000

有效水深采纳2口，则集水池面积为F=4.5m2,其尺寸为2.2mX2.2m。

集水池构造集水池内保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞

留，必要时可设置导流墙，水泵吸水管按集水池的中轴线对称布置，每台

水泵在吸水时应不干扰其他水泵的工作，为保证水流平稳，其流速为

0.3-0.8m/h为宜。

调整池

4.2.3.1设计说明

调整池是用来均衡调整污水水量、水质、水温的改变，降低对生物处

理设施的冲击，为使调整池出水水质匀称，防止污染物沉淀，调整池内宜

设置搅拌、混合装置。

4.2.3.2设计参数

设计流量Q=670mVd=27.91m7h=0.0077m7s

调整池停留时间T=5.Oh。

4.2.3.3设计计算

调整池有效容

V=QT=27.91X5=139.55in3

调整池水面面积

调整池有效水深取5.5米，超高0.5米，则

调整池的长度

取调整池宽度为5m长为6m,池的实际尺寸为：长X宽X高二6mX5m

X5m=150mo

.V139.55-1

调~H=~5~9整池的搅拌器

使废水混合匀称，调整池下设潜水搅拌机，选型QJB7.5/6一

640/3-303/c/sl台

调整池的提升泵

设计流量Q=30L/s,静扬程为80.9-71.05=9.85m。

总出水管Q=60L/s,选用管径DN250,查表的v=l.23m/s,1000i=9.91,

设管总长为50n】，局部损失占沿程的30%,则总损失为:

991

^—x50x(1+0.3)=0.64m

1000l7

管线水头损失假设为1.5m,考虑自由水头为1.0m,则水泵总扬程为:

H=9.85+0.64+1.5+1.0=12.99m取13m。

选择150QW100-15-11型污水泵三台，两用一备,其性能见表2-3

表1-4表0QW100-15-11型污水泵性能

流量30L/s电动机功率11KW

扬程15m电动机电压380V

转速1460r/min出口直径150mm

轴功率4.96KW泵重量280kg

效率75.1%

4.2.3UASB反应器设计计算

4.2.3.1设计说明

上流式厌氧污泥床(Up-flowAnaerobicSludgeBed),简称UASB,

UASB是1974^1978年由荷兰Wegeningen农业高校Lettinga教授等人研制

胜利的，目前在各行各业的废水处理中都有UASB反应器在运行，也是运

用最普遍的厌氧反应器之一。

UASB反应器主体部分可分为两个区域，即反应区和，气、液、固三相

分别区。在反应区下部，是由沉淀性能良好的污泥(颗粒污泥或絮状污泥)

形成的厌氧污泥床。当废水由反应器底部进入反应器后，由于水的向上流

淌和产生的大量气体上升形成了良好的搅拌作用，并使一部分污泥在反应

区的污泥床上方形成了相对淡薄的污泥悬浮层。悬浮液进入分别区后，气

体首先进入集气室被分别，含有悬浮液的废水进入分别区的沉降室，在沉

降室扰动很小，污泥在此沉降，由斜面返回反应区。

4.2.3.2设计参数

设计流量Q=670nl7d=27.91m7h=0.0077m7s

进水COD=12000ng/L去除率为80%；

容积负荷(Nv)为:8.4kgC0D/(m23•d)；

污泥产率为：0.07kgMLSS/kgC0D；

产气率为：0.4mVkgC0D0

4.2.3.3设计计算

UASB反应器结构尺寸计算

1.反应器容积计算(包括沉淀区和反应区)

UASB有效容积为：

V_Q'S。

式中：

V有效-------------反应器有效容积，mJ

Q-------------设计流量，m7d

So-------------进水有机物浓量,kgCOD/m3

Nv-------------容积负荷，kgCOD/Gn。d)

670x12

=957.2m3

2.

3.UASB反应器的形态和尺寸

4.工程设计反应器2座，横截面为矩形

①反应器有效高度为5m

②反应器H:D=2:1

3

Vi=SiH=\Ux(6.5-0.5)=672m

设池长L=14m,则宽取8m。匕有效==112x5=560加

单池截面积：

S总=Sjn=112x2=224m2

14*8=112mV=\Zn=672x2=1344m3

右效=匕有效n=560x2=112°n?

③设计反应范总高

H=6.5m,其中超高0.5m（一般应用时反应池装液量为70%-90%）

单池总容积

单池有效反应容积

单个反应器实际尺寸14nlX8mX6.5m

横截面积=以丝-479n?反应器数量2

h5

单池面积=9=竺=23951]3总池面积

22

反应器总容积

总有效反应容积

1120nl>957.4nf符合有机符合要求UASB体积有效系数

—X100%=83.3%

1344在7096-90%之间，符合

8二幺二”“6.82m

L14求

④水力停留时间（HRT）与水力负荷率（V）

4.2.4喷雾干燥设备

喷雾干燥设备技术参数：

1.干燥塔：干燥室直径中9000mm,直桶高9000mm

干燥室外径①9200mm,总高21000mm（地面至顶部栏杆）

2.进口温度：300℃

出口温度：105℃

3.料液处理量:5440kg/h

•七=£=4。.⑵

4.水分蒸发量:2448kg/h

3*52

5.Vr=—==O.25[m/（m•h）]<1,0产量：2992kg/h

S总112

6.产品水份：<5%

7.干燥用风量：52228kg/h（自然空气平均温度15平均湿度70%）

8.加热方式：800万大卡直燃式燃煤热风炉（二套共用一台）

9.喷雾方式：并流行高速离心喷雾干燥

10.干燥用热量:3760x103kcal/h

1L协助设备：气锤装置；照明装置；除湿风冷却奉送系统；湿法

除尘器尾气处理；余热利用

12.收料方式：塔底、旋风分别器下二点出料后由除湿风，风送至

小旋风分别器一点收料

将脱盐后的酵母高浓度有机废水浓缩液加入喷雾干燥设备中，浓缩液

通过供料泵将料液送至告知离心雾化器，雾化器在塔内将料液雾化成细小

雾滴。自然空气经直燃式燃煤热风炉加热到设定高温，流经蜗壳热风安排

器，匀称进入塔内。细小雾滴与高温热空气接触，瞬间干燥，并在下落过

程中不断干燥残留水份。产品从干燥塔的下部排出进入集中收料风送系

统，少量细粉与尾气经旋风分别器分别。在旋风分别器的下部设有缓冲器,

干粉经缓冲器、旋转卸料阀后进入集中收料风送系统。旋风分别器分别排

出的尾气经引风机进入水膜除尘器，含有的少量干粉被捕集，当达到肯定

浓度后可返回前道去蒸发。通过水膜除尘器后排入大气中的尾气清洁排

放。进入除湿风送系统的干粉在小引风机的作用下经小旋风分别器分别后

进入料仓后包装，达到使物料降温防止吸湿结块的目的，小旋风分别器尾

气则切线进入大旋风分别器中，再次捕集削减奢侈。

4.3物料衡算

4.3.1活性炭与脱色剂

在处理20万m3干酵母废水的过程中，

在旧方案中,须要活性炭的费用:（按加入量100mg/L计算，10元/kg

计算）

活性炭费用=20万x1000Lx100mg/Lx10元/k=20万元

在新方案中，须要脱色剂（广东知名企业生产）的费用：（按加入量

50mg/L计算，10元/kg计算）

脱色剂费用=20万x1000Lx50mg/Lx10元/kg=10万元

在整个过程中，须要加入脱色剂，取消加入活性炭，节约的费用为10

万元。

4.3.2混凝剂

化学混凝法常用的絮凝剂有：有机高分子絮凝剂、铝盐（明

矶）、铁盐（氯化铁）和CaO等。助剂有：聚合高分子

电解质（PE）、M1011等（8,13,15,20,21）。探讨表明，酵母废水

经两级生化处理后，采纳氯化铁絮凝处理，对COD、色度去除效果明显，

且聚合高分子电解质能明显改善铁盐的絮凝效果，但药剂用量大、处理成

本高，同时存在污泥和化学物质的处理以与出水中Fe2+污染问题；CaO虽

然絮凝较差，但脱色效果明显，成本较低，从脱色目的考虑，可选择CaO。

新方案取消混凝剂：取消化学混凝，可计节约混凝剂的费用按加入量

100mg/L计算，每天消耗150kg；按5元/kg计算，每天可节约750元：新

方案与旧方案对比,每处理In?废水可节约的费用为2.0元,每天节约3000

元，每月节约9万元，每年可节约108万元。经济效益特别明显。每处理

Inf废水，750/3000=0.25,0.25*2=0.5<»3000*0.5=1500,1500*30=45000,

45000*12=540000

每处