食品加工废水处理工艺设计方案

食品加工废水处理工艺设计方案1项目背景某速冻调理食品厂日产各类水饺、春卷、锅贴共120t，原料以猪肉、鸡肉、蔬菜、面粉为主。生产段包括解冻、漂烫、冷却、斩拌、成型、速冻、内包、CIP清洗。排放点集中在原料解冻线、漂烫冷却线、设备清洗线、地面冲洗水，合计水量1800m³·d⁻¹，三班运行，瞬时峰值120m³·h⁻¹。原水COD3200mg·L⁻¹、BOD₅1600mg·L⁻¹、SS700mg·L⁻¹、NH₃-N45mg·L⁻¹、TN110mg·L⁻¹、TP18mg·L⁻¹、动植物油350mg·L⁻¹、Cl⁻1200mg·L⁻¹、TDS3800mg·L⁻¹、色度400倍、pH6.2，水温28℃。厂区位于太湖流域敏感区，执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A，其中COD≤50mg·L⁻¹、TN≤15mg·L⁻¹、TP≤0.5mg·L⁻¹、动植物油≤1mg·L⁻¹。场地仅1200m²，冬季最低水温12℃，蒸汽余热0.6MPa饱和蒸汽2t·h⁻¹可供利用。2设计原则（1）盐分高、油脂高、氮磷高，优先“隔油+生化”协同，减少物化药剂量；（2）占地小，选用高污泥浓度、高容积负荷工艺；（3）出水TN、TP稳定达标，预留提标至地表Ⅳ类空间；（4）无组织臭气密闭收集，排气筒高度15m，满足GB14554-93二级；（5）污泥减量化，含水率≤60%，外运焚烧；（6）吨水电耗≤0.65kWh，吨水直接运行成本≤1.8元；（7）自动化程度达到“夜间无人值守”水平。3水量水质平衡生产班制8h×3，瞬时峰值系数K时=1.3，K日=1.1，设计规模2000m³·d⁻¹，小时平均83m³·h⁻¹，峰值150m³·h⁻¹。设置1000m³事故池，可截留8h事故水量。水质按90%保证率取值，COD3500mg·L⁻¹、BOD₅1800mg·L⁻¹、TN120mg·L⁻¹、TP20mg·L⁻¹、动植物油400mg·L⁻¹。4工艺流程格栅渠→旋流沉砂池→调节池（蒸汽加热）→溶气气浮（DAF）→水解酸化池→两级A/O-MBBR→二沉池→臭氧催化氧化→上向流生物活性炭（BAC）→纤维转盘滤池→紫外消毒→计量排放。污泥路线：气浮浮渣+二沉污泥→储泥池→叠螺浓缩→低温带式干化→含水率60%污泥袋装外运。臭气路线：格栅、调节、水解、污泥储池加盖→负压收集→生物土壤滤池→15m排气筒。5单元设计计算5.1格栅渠两格，单格宽0.6m，栅隙3mm，过栅流速0.8m·s⁻¹，安装倾角60°，设螺旋压榨机1台，Q=3m³·h⁻¹。5.2旋流沉砂池Φ2.4m，水力停留时间30s，表面负荷150m³·m⁻²·h⁻¹，砂斗容积1.2m³，气提排砂。5.3调节池有效容积600m³，HRT8h，池内设置2台潜水搅拌机Φ400mm，N=3kW，池底布置蒸汽盘管，冬季将水温从12℃提升至20℃，蒸汽耗量0.35t·h⁻¹。池顶加盖玻璃钢罩，臭气抽风量1200m³·h⁻¹。5.4溶气气浮（DAF）采用回流比30%，溶气罐压力0.45MPa，停留15min，表面负荷6m³·m⁻²·h⁻¹，设4m×1.5m浅层气浮区，集水区设V型穿孔管。投加PAC30mg·L⁻¹、PAM1mg·L⁻¹，油脂去除率≥85%，COD去除率≥25%。浮渣进入污泥储池，含水率96%。5.5水解酸化池分2格，总有效容积300m³，HRT4h，上升流速0.8m·h⁻¹，池内悬挂组合填料，填充率60%，填料比表面积350m²·m⁻³。池底设多点布水器，污泥层高度1.5m，pH控制在6.5-7.2，碱度不足时投加NaHCO₃。5.6两级A/O-MBBR（1）一级A池：有效容积250m³，HRT3h，DO≤0.3mg·L⁻¹，内置悬浮载体，填充率40%，载体规格Φ25mm×10mm，密度0.96g·cm⁻³，比表面积500m²·m⁻³。设2台潜水搅拌机，功率2.2kW。（2）一级O池：有效容积500m³，HRT6h，DO2-4mg·L⁻¹，微孔曝气盘布置密度45%，气水比12:1，内置同型号载体，填充率50%。设混合液回流泵2台（1用1备），Q=150m³·h⁻¹，回流比200%。（3）二级A池：有效容积150m³，HRT1.8h，DO≤0.2mg·L⁻¹，投加乙酸钠作为碳源，C/N按4:1计算，日耗25%乙酸钠溶液0.8t。（4）二级O池：有效容积300m³，HRT3.6h，DO3-5mg·L⁻¹，气水比10:1。（5）MBBR同步硝化反硝化负荷：NH₃-N容积负荷0.25kg·m⁻³·d⁻¹，TN负荷0.35kg·m⁻³·d⁻¹，设计出水NH₃-N≤5mg·L⁻¹、TN≤12mg·L⁻¹。（6）碱度补充：按7.14gCaCO₃·g⁻¹NH₃-N氧化、3.57gCaCO₃·g⁻¹NO₃⁻-N反硝化，每日投加30%液碱0.6t，维持pH7.2-7.5。5.7二沉池采用辐流式，Φ12m，有效水深3.5m，表面负荷0.7m³·m⁻²·h⁻¹，固体负荷120kg·m⁻²·d⁻¹，设中心驱动刮泥机，周边单三角堰出水，堰负荷1.3L·m⁻¹·s⁻¹。污泥回流比80%，剩余污泥泵2台，Q=30m³·h⁻¹。5.8臭氧催化氧化臭氧投加量60mg·L⁻¹，接触时间30min，采用微纳米曝气盘，臭氧利用率≥90%，催化剂为铝基复合金属氧化物，粒径3-5mm，空床流速10m·h⁻¹，COD去除率≥40%，色度去除率≥70%。设2台1kg·h⁻¹臭氧发生器，一用一备，冷却水循环量2m³·h⁻¹。5.9上向流BAC炭床高度2.5m，空床停留时间25min，采用8×30目破碎炭，碘值≥900mg·g⁻¹，比表面积950m²·g⁻¹，生物量MLVSS8g·L⁻¹，反冲洗周期72h，膨胀率15%，冲洗水强度12L·m⁻²·s⁻¹，冲洗历时8min。BAC对COD、色度、臭阈值进一步去除，出水COD≤35mg·L⁻¹、色度≤20倍。5.10纤维转盘滤池滤布孔径10μm，有效过滤面积120m²，水力负荷15m³·m⁻²·h⁻¹，SS去除率≥80%，出水SS≤5mg·L⁻¹。设反冲洗泵2台，Q=100m³·h⁻¹，冲洗压力0.6MPa，冲洗历时1min，耗水率1%。5.11紫外消毒采用低压高强汞齐灯，剂量30mJ·cm⁻²，模块4组，每组16支灯管，寿命12000h，出水粪大肠菌群≤10³MPN·L⁻¹。5.12污泥处理气浮浮渣与二沉剩余污泥合计干泥量1.2t·d⁻¹，含水率99.2%，经叠螺浓缩至92%，再经低温带式干化机（热泵型），蒸发量0.8t·d⁻¹，干化热源65℃循环热风，电耗0.12kWh·kg⁻¹水，出泥含水率60%，体积0.3m³·d⁻¹，由当地焚烧厂接收。6主要设备清单潜水搅拌机6台，N=3kW；微孔曝气盘520套；混合液回流泵2台；剩余污泥泵2台；臭氧发生器2套；溶气泵2台；叠螺机1套；带式干化机1套；紫外模块64支；PLC控制柜1套；在线仪表：pH、DO、MLSS、NH₃-N、NO₃⁻-N、TP、COD、流量计、臭氧浓度计、余臭氧报警仪共18套。7自控与仪表采用西门子S7-1500PLC，以太网通讯，WinCC上位机，设本地触摸屏10寸2台。控制策略：（1）调节池液位与进水泵联动，高液位双泵运行，低液位停泵；（2）MBBR曝气根据DO闭环控制，DO设定2.5mg·L⁻¹，PID输出调节变频风机；（3）臭氧投加按进水COD前馈+出水COD反馈双模式，COD每升高100mg·L⁻¹臭氧增加15mg·L⁻¹；（4）碳源投加按二级A池ORP控制，ORP>-100mV启动计量泵；（5）污泥龄SRT15d，根据MLSS自动排泥；（6）BAC反冲洗按时间+压差双控，压差>50kPa立即冲洗；（7）所有数据上传云端，手机APP实时查看，故障短信推送。8总图布置厂区呈长方形40m×30m，流程自南向北，重力流顺行，减少提升。东侧设6m宽道路，满足消防通道。污泥干化间靠近北围墙，远离办公区。臭氧发生间设负压抽风，屋顶2m排气筒。绿化率20%，种植香樟、海桐，吸收臭气。9高程设计厂区地坪标高4.5m（黄海高程），进水管底3.0m，调节池最低液位2.5m，二沉池出水堰4.0m，BAC出水井4.3m，最终排放口4.2m，全程仅一次提升，节能15%。10结构设计所有水池采用C30抗渗P8混凝土，内刷2mm聚脲防腐涂料。气浮、臭氧、BAC设备间采用轻钢结构，屋面0.6mm彩钢瓦+50mm玻璃棉保温。设置1t检修葫芦3台，单轨吊贯穿整条线。11电气设计总装机容量185kW，运行功率135kW，年耗电1.18×10⁶kWh。设630kVA箱变1座，功率因数0.92。曝气风机、臭氧发生器、干化机由变频器控制，谐波THD≤5%。电缆桥架沿池顶架空，防止水浸。室外配电箱IP65，设100mA漏电保护。12给排水与消防生产给水由市政DN100引入，压力0.25MPa，用于冲洗、加药、冷却。消防水池200m³，设稳压泵2台，室内消火栓6套，室外消火栓4套，污泥干化间设自动喷淋系统，火灾危险等级丙类。13劳动安全（1）臭氧发生间设臭氧泄漏报警仪2套，上限0.1ppm，联动排风机；（2）封闭池加盖，设24轴流风机强制通风，硫化氢报警仪4套；（3）所有转动设备设防护罩，噪声≤75dB(A)；（4）配备应急洗眼器2套，防化服2套，正压呼吸器2套；（5）有限空间作业执行GBZ/T205-2007，设三脚架+救援绳。14运行效果预测经BioWin模拟，冬季12℃条件下，出水COD32mg·L⁻¹、BOD₅5mg·L⁻¹、SS4mg·L⁻¹、NH₃-N1.2mg·L⁻¹、TN9mg·L⁻¹、TP0.3mg·L⁻¹、动植物油0.5mg·L⁻¹、色度15倍，满足一级A并优于20%安全余量。15运行成本（1）电费：1.18×10⁶kWh×0.7元=82.6万元·a⁻¹；（2）药剂：PAC22t·a⁻¹×1800元=3.96万元，PAM0.7t·a⁻¹×22000元=1.54万元，乙酸钠292t·a⁻¹×1200元=35.04万元，液碱219t·a⁻¹×800元=17.52万元，合计58.06万元；（3）蒸汽：0.35t·h⁻¹×24h×120d×200元=20.16万元；（4）人工：4人×7万元=28万元；（5）维护费：设备原值680万元×3%=20.4万元；总计209.22万元·a⁻¹，吨水成本2.09元·m⁻³，其中电耗0.65kWh·m⁻³。16题型（完整）一、单项选择（每题2分，共20分）1食品加工废水高油脂对生化系统最主要危害是（）A堵塞曝气头B抑制硝化菌C增加污泥指数D提高需氧量2MBBR载体填充率一般不宜超过（）A30%B40%C60%D75%3臭氧催化氧化中，下列哪种金属氧化物催化活性最高（）AFe₂O₃BMnO₂CCuODAl₂O₃4低温条件下提高硝化速率最有效措施（）A提高DOB延长SRTC投加碱度D提高MLSS5带式干化机热源温度一般控制在（）A45℃B65℃C85℃D105℃二、判断题（每题2分，共10分）6气浮回流比越高，油脂去除率一定越高。（）7BAC反冲洗强度越大，生物膜恢复越快。（）8臭氧尾气中剩余臭氧可直接排放。（）9食品加工废水C/N比高，无需外加碳源。（）10纤维转盘滤池