某乳制品厂废水处理工艺设计

-[11]。2.设计参数设计流量：Q=1500m3/d=62.5m3/h=0.0174m3/s经UASB反应器处理后的进水浓度：COD=257.6mg/L，BOD=135mg/L实现出水COD≤200mg/L3.设计计算（1）膜组件选型本设计的膜选用日本久保田公司生产的液中膜，膜技术参数表如下：表2膜技术参数序号序号特性参数1材质PVC2膜孔直径0.4μm3过滤方式吸引过滤4耐化学药品性耐酸耐碱性强5膜支架尺寸510型宽×高×厚：490mm×1000mm×6mm6膜通量0.48m3(m2·d)膜支架张数：，为久保田液中膜参数，膜组件的数量：，取3907张。其中：J：膜的通量，A单张：单个膜组件的过滤面积（m²）。膜组件有AS型、FF型、ES型三种类型，AS型为大型市政排水处理类型；FF型为地埋式小型污水类型；ES型为生活污水、工业废水等一种常用的膜组件。故选用ES65，久保田ES系列每组最大承载60张，，取65组，每组60张。（2）膜生物反应器池有效容积计算：分为以下两种情况：取BOD5容积负荷Nv为1.0kg/(m3·d)时，其中S0为进水BOD浓度。按膜组件安装尺寸计算膜组件总数3907张，单张有效面积0.8m2，总膜面积=3907×0.8=3125.6m2，取3125m2；单组膜模块平面尺寸2m×1m，总平面面积65×2×1=130m2；有效水深H=3.0m，保护高度0.5m。取较大值V=390m3作为池有效容积，确保同时满足生化反应和膜组件安装需求。（3）膜生物反应器池所需空气量计算①膜装置洗净所需空气：，取47m3/min。q为每张膜洗净所需空气量，一般为10~15L/min，取12L/min。②生物处理所需空气量：参数：进水BOD浓度S0=135mg/L=0.135kg/m3；出水BOD浓度Se=20mg/L=0.020kg/m3；MBR池容积V=390m3；MLSS浓度X=10000mg/L=10kg/m2；污泥活性比例f=0.75(MLVSS/MLSS)；系数a取0.5；e为溶解效率，因水深、水温、水压级污泥浓度而异，取0.03。BOD去除量：需氧量：所需空气量：总空气需求量：取安全系数为1.2倍：，所以选用三台风机，两用一备，单台额定风量50m3/min。（4）池内曝气系统设计①供风管道沿程阻力以及局部阻力曝气管与膜组件下部距离一般为200~300mm，取250mm，确保均匀曝气并防止污泥沉积。取曝气干管管径DN200。干管风量：干管流速：DN200干管沿程阻力：取管长L=15m根据《简明管道工手册》，DN200管R=18Pa/m，DN65支管，80支。单支风量：支管流速：沿程阻力：单支长度L=2.5m；根据《简明管道工手册》，DN65钢管R=85Pa/m。总压损：②曝气器阻力采用BSD-Q-250球冠式微孔曝气器曝气器，主要性能参数：表3曝气器参数量参数曝气器尺寸D250×200mm适用工作空气量（m³/(h·个)）1.5~4.0服务面积（m²/个）0.25~0.6氧利用率18%~25%充氧能力（kgO₂/(h·个)）0.18~0.35动力效率（kgO₂/(kW·h)）7.0~9.5阻力损失（Pa）≤3500总曝气量：按供风量计算取q=1.8m3/(h·个)，则个，取整为2800个。取2800个，每支个，平均分布于MBR池底。曝气池淹没水头设MBR膜组件有效水深3m，则水深压力3mH2O=34.4kPa所以总排气压为：选择RC150罗茨鼓风机，主要参数如下：表4鼓风机参数量参数转速（r/min）1800理论流量（m3/min）20升压（Pa）68.6轴功率（kW）48配套电机型号Y2-280M-4配套电机功率（kW）55机组最大重量（kg）1350（5）出水系统设计总流量Q=1500m3/d=62.5m3/h，则MBR出水流量62.5m3/h；MBR池有效容积：V=390 m3。水力停留时间：MBR池水深3.5m，吸程可确定≥3.5m，因MBR出水水质较高，中水回用要求可满足，确定格兰富CRN32-4，流量：20m³/h，扬程：5m，功率：3kW；2台1备，流量变频控制。（6）MBR池排泥设计进水SS浓度：C0=200 mg/L出水SS浓度：C1=60 mg/L污泥含水率：P0=98%每日污泥量：排泥频率：每日1次，每次排泥时间t=20 min=1200 s排泥流量：管径选择：流速v=1.0 m/s，符合排泥管流速要求0.6~1.2m/s。，取DN100。每日污泥产量为10.5m3/d，用DN100排泥管，每天排泥一次，每次排泥20min，每次排泥流量0.00875m3/s。3.1.6沼气系统1.设计说明设置水封罐两个接收UASB反应器的产气，沼气从水封罐出来经过气水分离器，再经过沼气柜，存放沼气干燥、洁净的沼气。2.设计参数沼气产量为Q=618.24m3/d=25.76m3/h=0.00716m3/s，沼气管内流速取v=5 m/s。管径：，取50mm。集气室沼气出气管直径应当为50mm。3.设计计算（1）水封罐设计计算罐内气体流速取0.1m/s，防止水封液被带出。截面积：水封罐直径：1.7mH2O为UASB反应器的大小集气罩气压差。设计2.5mH2O是本项目的最大水封，该值为不考虑沼气管路压力降计算得到，取水封罐的设计总高度为3m，直径为300mm。（2）气水分离器气水分离器是沼气系统中一个重要的设备装置，可以有效的将沼气中的水气和杂质分离出来，达到纯质和高效使用沼气的目的。它是依靠重力、过滤等物理手段分离气体中的水分和杂质，干气进入气罐或者进入设备后对管线、设备等进行水气保护，增加沼气的热值，提高利用率，改善整个沼气系统的工作效果。（3）沼气柜每日产气量为618.24m3/d，即25.76m3/h。沼气柜体积至少为3h产气量，即25.76×3=77.28m3，本设计选用80m3的钢板储气柜，设置两个钢板储气柜，尺寸为长×宽×高=5m×2m×4m。3.1.7污泥泵房1.设计说明污水提升泵站的主要作用是克服管路高程，将上游收集的污水提升至下游处理工艺的预定水位，确保系统能够实现重力流排水。2.设计计算总排泥量=UASB排泥量+MBR池排泥量=7.73+10.5=18.23m3/d。储存时间取t=6 h=0.25 d，避免频繁排泥并留缓冲。污泥泵房容积：。污泥池深度h1取2.5 m，超高h2=0.5 m，总高H=3.0 m。污泥池面积。污泥池长度取2m，污泥池宽度为0.9m，实际面积1.8m2。每日排泥1次，每次排泥时间t排=1 h。污泥泵的选择：。采用污泥提升泵两台，一用一备，流量为20m3/h，耐驰NEMO®BY40-15潜水排污泵。3.1.8污泥浓缩池1.设计说明污泥浓缩池通过沉降、压缩等方式来降低污泥的体积，减少污泥含水率，便于后续处理。污泥浓缩池通常放置在生化单元的末端，主体主要为活性污泥，污泥经浓缩后进入污泥脱水设备，形成污泥饼便于运输、处置[12]。2.设计参数总排泥量为Qw=18.23m3/d（含水率98%，C为流入浓缩池的剩余污泥浓度取10kg/m3）目标含水率：浓缩后P1=95%；固体通量：N=2 kg/(m2⋅h)（辐流式浓缩池典型值）；浓缩时间：T=12 h。3.设计计算采用辐流式浓缩池污泥浓缩池的面积：，在实际工程中需考虑最小池容，取S=10 m2。池体直径：，取D=4.0m。浓缩池容积：。污泥浓缩池工作高度，设计中需预留10%~30%的安全余量，以应对污泥量的波动、浓缩效率变化或污泥沉降性能差异。所以h2×0.3=1.2m，h2取1.2m。池底倾斜高：污泥斗上部直径D1=1.0 m，坡度i=0.05，取h4=0.1m。污泥斗高度：污泥斗下底直径D2=0.5m，倾角60°，取h5=0.5m。污泥浓缩池总高度：。浓缩后的污泥量：。3.1.9污泥脱水间1.设计说明污泥脱水车间是对污水进行处理的设施之一，当污泥经过脱水浓缩处理后，污泥便经过污泥脱水车间，将其中的高含水量的污泥脱水为污泥水泥饼，便于运输与后续处理使用。污泥脱水车间通常包括污泥池、污泥脱水设备，将污泥中的水分脱出，降低污泥的含水率与污泥的容积，方便污水处理。2.设计计算目标含水率：脱水后P2=50%。脱水后污泥量：。脱水后污泥干重：。污泥脱水后运走进行填埋、焚烧、堆肥和资源化利用等。3.2主要设备选型1.格栅栅选用回转式GSH-300格栅，栅条间隙5mm，栅宽0.01m，角度α=60°。采用人工出渣，无动力进出。2.调节池调节池选用地下式钢筋混凝土结构型式，L×B×H=15m×6.5m×5.0m，有效水深4.0m，有效容积为375m³，调节时间为6h；提升泵选用WQ型不锈钢潜水提升泵，一台，两台为备用，65m³／h，5m，3kW。3.气浮池采用钢混结构，尺寸为L×B×H=5.2m×2.5m×2.0m，有效水深为2.0m，选用高效浅层气浮机。空压机选型为微孔曝气系统，功率0.55kW。溶气罐选用RG-1.5标准耐压溶气罐，采用不锈钢材质，尺寸为D=1.0m，H=2.0m，容积为1.57m3，工作压力0.4MPa。溶气泵采用CDL20-4不锈钢多级离心泵，流量20m³/h，扬程44m，功率3kW），一用一备。4.UASB反应器两台，单台尺寸D=7m；H=5m；单池容积175m³；容积负荷6kgCOD／(m³·d)。不锈钢钢混结构。定制不锈钢三相分离器，尺寸7m；高1.2m；采用多环穿孔管布水器。螺杆排泥泵。排泥泵流量为2m3／h，扬程为15m，功率1.5kW。5.MBR系统鼓风机选用罗茨鼓风机2台，65Nm³／h，5.5kW，互为备用。膜组件久保田ES65共66组×60张。风机：3台(两用一备)。水泵：格兰富CRN32-4，2台。曝气管径：干管DN250，支管DN65。6.沼气系统选用80m3的钢板储气柜，设置两个钢板储气柜，尺寸为长×宽×高=5m×2m×4m。7.污泥泵房选用污泥提升泵20m3/h，2台，1用1备，耐驰型NEMO®BY40-15潜水排污泵。8.污泥浓缩池选用一台0.5m³／hNM076BY1L06B型污泥泵。选用一台ZBG-4型刮泥机。9.污泥脱水间脱水间尺寸为6m×6m×4m。选用XMZ30／1000型板框压滤机，每批处理量为0.8～1.2m3，功率为2.2kW。选用LW350型离心脱水机，处理量为1–2m³/h，功率为5.5kW。3.3平面布置本设计本着安全高效的原则，紧凑设计，尽量减少用地面积。由于本乳制品废水含油量高，有机成份多，因此废水处理站总体布置在厂区东南侧，利用主导风向，减少对厂区周围的污染程度。格栅及调节池布置在入口端，可拦截部分悬浮物，均化水质水量；气浮池靠近调节池，可去除乳脂、胶体；UASB为中间段，是核心厌氧池，通过升流式污泥床分解废水中的有机物，产生沼气；MBR膜生物反应器布置在UASB后段，通过膜过滤进行深度处理后出水；污泥处理部分布置在废水排放口前段，并设有浓缩池及脱水间，脱水后污泥饼易输送排放。各部分之间通过潜水泵相连，空间紧凑，流程较短，且处理效率高，管理运行方便[13]。3.4高程布置连接管渠的水头损失，包括局部水头损失及沿程水头损失。污水管道局部水头损失其中：ζ：局部损失系数v：管内流速污水管道沿程水头损失其中：i：管道坡度；L：管内流速；污水管道水头总损失：H=hj+hf污泥管道沿程损失：其中：V：污泥平均流速d：污泥管道直径CH：污泥浓度系数污泥管道局部水头损失：其中：β：局部损失系数污泥管道水头损失：H2=h1+h2。表5污水损失计算表参数流速（m/s）管径（mm）管道水头总损失（m）格栅到调节池0.82000.06调节池到气浮池0.62000.04气浮池到UASB反应器0.72000.06UASB反应器到气水分离器0.52500.03气水分离器到沼气柜1.01500.18UASB到MBR池0.82000.06MBR池到污泥泵房1.21500.16污泥泵房到浓缩池1.01500.12浓缩池到脱水间0.82000.04表6污水损失计算表参数构筑物名称进水水面高程（m）出水水面高程（m）底部高程（m）顶部高程（m）细格栅-0.85-1.14-1.45-0.56调节池-1.17用泵提升至3.83-5.17-0.17气浮池3.833.651.834.83UASB反应器3.473.47-1.534.47膜生物反应器3.323.320.323.82气水分离器4.472.471.474.47污泥浓缩池1.381.38-0.721.68污泥脱水间1.26-1.242.76结论本方案的核心工艺采用UASB反应器与膜生物反应器组合系统，共同处理300m³/d的乳制品废水。经处理后的排放水水质得到显著改善，各项检测数据满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的限定标准。本设计由于采用了UASB反应器高效厌氧和氧化沟稳定好氧处理，从而有效彻底的降解了乳制品废水中的有机物质，实现污水水质达标排放，且占地面积小，厂区空间布局合理，乳制品厂后续有充足的成长空间[14]。本次设计将构筑物集中在南区，北区有充足的空间为今后乳制品厂扩大时，新建的污水处理站或将工艺进行优化提供保障，使得污水处理站能够实现长期良性运营。随着经济的不断发展，乳制品厂生产规模会进一步地扩大，废水产生量及浓度势必进一步升高。UASB反应器对乳制品废水的处理效果能够满足将来废水处理需求。污水站运行过程中需通过控制各项参数的运行，确保反应器处于正常运行状态，从而提高沼气产量[15]，通过对沼气的有效利用，不仅能够降低能源的消耗，同时还能获得较好的经济效益，提升乳制品厂厂效益水平。本设计具有灵活性以及可扩建性，为乳制品厂可持续发展奠定了坚实的技术基础，同时为废水处理的相同类型工程的设计改造提供了新的思路。参考文献李梅英.乳制品废水处理及除臭技术分析[J].中国食品工业,2024,(15):119-121.谢计平,乔明,白英,等.乳制品废水的特点、环境影响及处理方法研究进展[J].环境保护与循环经济,2024,44(06):42-46.文梅,张培培,李英,等.乳制品废水作为污水处理厂碳源的可行性评估[J].环境保护科学,2024,50(02):135-138.DOI:10.16803/ki.issn.1004-6216.2024010023.周苡戎.FMBR处理乳制品废水效能及其过程中的膜污染特征研究[D].江西理工大学,2023.DOI:10.27176/ki.gnfyc.2023.000677.朱雪娇.乳制品废水处理工程的设计与运行[J].山东工业技术,2022,(05):119-123.DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2022.05.024.李冰,石岩,吴迪,等.混合废水耦合微藻对小球藻生长及净水能力的研究[J].工业水处理,2022,42(03):114-122.DOI:10.19965/ki.iwt.2021-0608.张超杰,杨春燕,殷昊,等.乳制品加工废水的深度处理及资源回用研究进展与策略[J].食品工业科技,2022,43(22):422-428.DOI:10.13386/j.issn1002-0306.2021100175.张晓晶,张志,裘思谦,等.基于UASB+MBR乳制品废水处理系统的研制及运行效果[J].中国现代教育装备,2021,(15):59-62.DOI:10.13492/ki.cmee.2021.15.018.王龙.高浓度乳制品废水处理工艺研究及工程设计[D].内蒙古大学,2018.DOI:10.27224/ki.gnmdu.2018.000006.梁兴飞,冯力,高丹丹.气浮+UASB+A/O工艺在乳制品废水处理中的应用[J].资源节约与环保,2018,(04):14.DOI:10