水解酸化+MBR工艺处理乳制品废水设计

西安交通大学网络教育学院论文STYLEREF"标题1"摘要I总论乳制品废水的来源一般情况下我们依据废水的来源将乳制品废水分成三大类：洗涤废水、产品加工废水和冷却水。下面分别介绍三类废水的特点：洗涤废水：大部分是来自乳制品加工和收集过程中的器皿、设备、容器和管道的洗涤以及加工场地洗刷。废水中主要含有酪蛋白及其他乳蛋白、乳脂肪和无机盐类等污染物，并且水中还伴有一定数量的洗涤剂和杀菌剂。洗涤废水的水量一般会比乳制品加工量多出1～3倍，COD值常在几克至几十克每升。所以洗涤废水的水质和水量通常因产品品种、加工方法、设备情况及管理水平的不同而有很大出入。冷却水：来自冷凝器等热交换设备，通常我们把乳制品加工中排放的冷却水称之为间接冷却水。由于这部分废水基本不接触生产原料和产品，因而污染较低，其COD值一般＜50mg/L。但是其水量较大，一般约为鲜奶加工水量的5～20倍，只需经过简单处理方可直接排入受纳水体或经过降温处理后便能反复利用。产品加工废水：在这部分废水中含有较多的污染物质，化学成分也相对复杂的多。这些污染物质呈溶解状态或胶体悬浮状态于废水中。产品加工废水与洗涤废水是水量基本相差不大。乳制品废水的特点①废水量大小不一，受生产工艺过程的限制，常常是间歇式排放，生产随季节变化，废水水质水量也随季节变化②乳制品工业废水中含有大量可生物降解的成分③废水中含各种微生物，包括多种致病微生物④含高浓度的有机物⑤废水中氨氮含量偏高，气味刺鼻⑥乳制品加工产废水在不同时间排放废水的pH变化很大，一般接近中性，有时略带碱性，主要受清洗消毒时所使用的清洗剂和消毒剂的影响⑦易腐败发臭乳制品废水的的危害由于乳制品繁多复杂的种类和大不相同生产工艺，一般情况下，乳制品废水水量有一半以上来自于生产过程中可循环使用的冷凝和冷却用水，其他则来自于加工容器、管道、地面清洁以及员工生活污水，其中污染程度较重的是清洗废水。乳制品废水通常呈乳黄色，属于典型的工业废水。其中COD高达800~2500mg/L，BOD5高达500~1200mg/L，虽然二者维持在一个较高的水平，但BOD5/COD通常大于0.5，具有较好的可生化性；另外，废水的水质水量会因为每天上下班时工人对设备、加工地面等进行清洗从而导致废水波动较大，乳制品废水作为高浓度有机废水，通常含有蛋白质、乳糖、乳脂肪、洗涤剂等成分，如果不及时合理的处理，排进湖水后导致水体中的溶解氧的大量消耗，将会对水生动植物的生长造成严重后果，废水中有机氮在缺氧条件下分解产生氨氮，使得水体变色发臭，严重影响下会发生水生生物的死亡现象。因此，对乳制品加工废水，其中特别是对水体中的悬浮物和有机物的处理和防治，是十分必要的。项目概况本项目主要是针对某乳制品厂废水处理设计，乳制品废水中含有大量的有机物质，确保废水达标排放。处理水量：1000m3/d要求出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中一级排放标准。各水质指标的给定数据如下表：（进水水质供参考）水质指标pHCODBOD5SS氨氮进水6-7200060040050出水6-9100207015注：除pH外，各水质指标的单位均为mg/L。设计范围本工程设计范围包括乳制品加工废水处理区内的污水处理工艺、管道工程、建构筑物的平立面布置图等。设计包括：（1）处理工艺流程的比较选择；（2）主要构筑物的比较选择；（3）工艺流程图、建构筑物的平立面布置图、高程图、管道及仪表布置图、典型设备结构图；（4）工程投资概算，成本分析，运行管理；（5）工程经济和环境效益分析。设计原则工艺方案的选择对于乳制品废水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最佳的工艺方案。在废水处理的设计过程中，应遵循以下原则：所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保证出水水质达到工厂使用标准及国家废水排放标准的要求；所选工艺应减少基建投资和运行费用，节省占地面积和降低能耗；所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质、水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整；所选工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平；所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响。设计污水处理程度（1）CODcr的处理程度:式中：E—CODcr的处理程度，（％）Ci—未处理废水中CODcr的平均浓度，（mg/L）Ce—可以排入水体的已处理污水中CODcr的平均浓度，（mg/L）（2）溶解性BOD5的处理程度:式中：E—BOD5的处理程度，（％）Ci—未处理废水中BOD5的平均浓度，（mg/L）Ce—可以排入水体的已处理污水中BOD5的平均浓度，（mg/L）（3）SS的处理程度：式中：E—SS的处理程度，（％）Ci—未处理废水中SS的平均浓度，（mg/L）Ce—可以排入水体的已处理污水中SS的平均浓度，（mg/L）（4）氨氮的处理程度：式中：E—氨氮的处理程度，（％）Ci—未处理废水中氨氮的平均浓度，（mg/L）Ce—可以排入水体的已处理污水中氨氮的平均浓度，（mg/L）综上所述：某乳制品厂废水处理设计进出水前后的处理程度计算结果见下表：水质指标pHCODBOD5SS氨氮进水6-7200060040050出水6-9100207015处理程度0-295%96.7%82.5%70%注：除pH外，各水质指标的单位均为mg/L。工艺方案论证乳制品废水处理方法研究现状物化处理技术物化法顾名思义是物理法和化学法相结合的技术，此种技术主要用来处理废水中以胶体污染物和悬浮物，物化法处理的原理相对较复杂，但占地面积不大，投建费用高昂，目前国内应用以气浮法及混凝沉淀为主。（1）气浮处理技术选矿业是最早使用气浮处理技术的行业，依据其表面吸附的技术原理，靠鼓泡使溶液内的表面活性物质集中在气液界面（气泡的表面），然后上浮至溶液上方形成一层泡沫层，将泡沫层与液相主体分开，从而达到处理的目的将净化液和浓缩表面活性物质（在泡沫层）相主体。气浮法能有效剔除废水中的乳蛋白和乳脂肪等高分子有机物。（2）混凝沉淀混凝沉淀原理：在混凝剂的作用下，使得废水中的胶体污染物和悬浮物聚集成絮凝体，然后再将絮凝体剔除的一种水处理法。混凝沉淀利用投加在废水中的电解质，通过反应，破坏了污水中悬浮物颗粒的稳定状态，进一步去除浮渣，达到想要的处理效果。处理效果通常受到多个方面的影响，就比方说混凝剂的种类和性质、投加量以及pH值等等。混凝剂该如何选择使用，是该技术的核心关键。生物处理技术因为在摘要中就提到了乳制品废水可生化性较高，利用这个特点想到了污水中的有机物可以促进水中微生物的生长代谢，这样一来完全满足了生物处理的条件。现如今我国生物处理技术应用广泛、技术成熟，使用该技术不但处理系统有很好的抗冲击负荷能力，还能达到很好的处理效果。其次是因为乳制品废水中有机物含量很高，如果只采用好氧处理技术很大程度上会出现污泥膨胀的现象，并且好氧处理技术必须要持续曝气，这样一来又增加了运行费用。如果只单独采用厌氧处理技术处理的话，所需要的时间会比较长，影响处理效率。因此为了达到高效除去污染物质的目的，只单独采用厌氧、好氧处理工艺很难实现。大量文献研究表明，若将两种工艺结合使用，可以把乳制品废水中绝大多数的污染物质除去，去除率通常能高达90%以上。现如今国家对于乳制品废水的污染防治工作越抓越紧，处理工艺也在高速发展和创新当中。目前处理技术主要有两个发展方向：一是重新提炼出废水中有用的营养物质如乳糖和蛋白质，将其再利用；二是降低溶解废水中也许对环境中的水体造成恶劣影响的有害物质。将两者结合起来并运用到实际工程中，可以起到既资源回收再利用，又能减少污染物的排放的双重效果。生物处理技术被越来越多的运用于处理乳制品废水，跟其具有高浓度的COD、BOD5的特点有着决然的联系，如厌氧处理技术，活性污泥技术，滴滤法等等。但是每种处理技术都不是那么的完美合理，需要将各种工艺有机组合，创新工艺才能取得最佳效果。乳制品废水处理工艺对比和选择针对此次毕业设计课题，关于处理乳制品废水的处理工艺和特征研究。通过翻阅大量书籍和文献，整理各种处理工艺和特征并制成如下的表格，见表1。表1：废水生物处理的新工艺及其特征工艺微生物环境条件特征活性污泥法AB工艺（吸附生物降解法）好氧＋厌氧，悬浮或附着生长吸附与生化降解两段串联，耐负荷与毒性冲击强SBR工艺（序批式间歇反应器）好氧，悬浮生长批量进水，程序化间歇操作，适用于高浓度有机废水，脱氮效果明显膜分离活性污泥法好氧，悬浮＋附着生长用膜分离装置为二沉池，避免细菌流失，有利于繁殖速度慢的菌体在反应器积累LINPOR反应器好氧，悬浮生长往曝气池中加悬浮状载体，为微生物提供附着表面，生物相浓度提高井式反应器好氧，悬浮生长深井或塔式曝气池，占地面积小，供氧能力强，氧利用率高D型氧化沟好氧＋厌氧好氧与厌氧过程交替操作，脱氮除磷效果明显固定床生物处理（好氧、厌氧兼性）活性生物滤池好氧，悬浮＋附着生长活性污泥法曝气池与生物滤池串联，兼具悬浮生长和生物膜法两大特点，处理效率高厌氧生物滤池厌氧，附着生长完全浸没式，上、下两种进水方式，适合高浓度有机废水的处理活性炭生物膜法好氧，附着生长以粒状活性炭为填料，结合吸附与生物降解两种特性，对难降解物质去除率高软性载体吸附（挂吊式、倾斜板式）好氧或厌氧以纤维等合成材料为载体生物膜法（生物接触氧化法）附着生长采用鼓风式、机械式、洒水式或射流式曝气，有分流和直流运行方式，其填料附着表面大，阻力小，生物量大生物转盘（RBC）好氧，附着生长间歇式曝气，转盘上附着生物膜周期性浸没式生长生物砂滤系统好氧或厌氧，附着生长结合砂滤与生物法特点，投资少，操作简单，适用于小型污染源附着生长环境（AGCR系统）好氧＋厌氧，附着生长将氧化沟与附着生长技术相结合，对BOD和氮等的脱除效果优良A/O工艺缺（厌）氧＋好氧悬浮或附着生长缺氧、厌氧和好氧组合工艺，是处理高浓度有机废水行之有效的方法稳定塘系统好氧＋厌氧藻类悬浮生长主要利用藻类的塘沟技术组合，投资少，管理方便，可实现因地制宜固定化微生物法固定化生长利用载体对微生物进行股东华，极大提高微生物的利用率，处理效果显著改进通过综合考虑，比较出水水质的好坏及各工艺的优劣，结合本课题的实际情况和各种乳制品废水处理技术的优缺点及适用条件确定工艺。确定本次设计方案为“水解酸化+MBR工艺处理乳制品废水”。设计方案的介绍之所以确定本次设计方案为“水解酸化+MBR工艺处理乳制品废水”。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"这是因为高分子有机物将被微生物所利用，在进入细菌细胞之前必须水解成小的有机化合物以进一步降解。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"水解阶段是大分子有机化合物降解的必要过程。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"酸化阶段是一个增快有机物降解的过程，它将水解后的小分子有机物质进一步转化为简单的化合物并将其分泌到细胞外。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"这就是为什么在实际的工业废水处理工程中经常使用水解酸化作为预处理单元的原因。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"水解酸化处理是好氧和厌氧处理相结合的一种方法。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"结合其他工艺可以降低处理的成本，提升处理废水的效率。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"根据产甲烷菌和产酸菌的不同生长速率，厌氧反应在厌氧处理的第一阶段和第二阶段以较短的反应时间来控制，\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"将不溶性有机物水解成溶解性有机物。全都靠的是大量的水解菌和酸化菌的作用。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"可生物降解的小分子可以提高废水的生物降解性，\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"为后续的处理奠定良好的基础。废水的可生化性得到进一步的改善。而MBR作为一项新型技术，它比传统的生物处理污水技术具有下面几点明显优势：

设备紧凑，占地少

\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"由于在生物反应器中污泥浓度增加了2～5倍，大大提高了容积负荷，并且采用膜组件来代替二沉池和过滤设备。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"因此，与传统的生物处理工艺相比，可以大大减少膜生物反应器的面积。出水水质优质稳定

\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"由于膜的有效分离，分离效果比传统沉淀池好得多，出水非常清楚，悬浮物和浊度接近零，细菌和病毒被大大去除。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"水质优于建设部发布的生活饮用水水质标准（CJ25.1-89.），\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"它可以直接作为非饮用市政水。使用。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"同时，膜分离也使微生物在生物反应器中完全截获，使微生物在系统中保持较高的浓度，不仅提高了污染物的整体去除效率，而且保证了良好的水质。同时反应器具有良好的抗冲击性和稳定性来应对进水负荷（水质及水量）的各种变化，从而稳定获得优质的出水水质。

剩余污泥产量少

该工艺剩余污泥产量极低（理论上可以实现零污泥排放），大大减少了处理污泥的费用。可去除氨氮及难降解有机物

\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"当微生物在生物反应器中被完全截获时，生长缓慢的微生物例如硝化细菌便可以加快生长，从而提高了系统的硝化效率。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"同时，可以提高系统中某些难降解有机物的水力停留时间，有利于提高难降解有机物的降解效率。

操作管理方便，易于实现自动控制

该工艺实现了将水力停留时间（

HRT

）与污泥停留时间（

SRT

）的完全分离，\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"操作控制更加灵活、稳定。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"这是一种易于实现污水处理设备的新技术，实现了微机的自动控制，使操作管理更加方便。易于从传统工艺进行改造

该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元（实现城市污水的大量回用），\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"在城市二级污水处理厂的水处理领域具有广阔的应用前景。此次设计的课题是处理1000m3的乳制品废水，根据上面对水解酸化和MBR工艺的介绍可以看出，完全可以保证出水水质达到相关规定的指标，也符合上面设计原则中提到的“所选工艺必须技术先进、成熟，适应水质变化的能力强，稳定运行，出水水质达到企业使用标准及国家废水排放标准的要求；该工艺应尽量降低基础设施的投资费用和运行成本，节约占地面积，降低能源能耗；所选工艺应操作简便、运行灵活且易于管理。根据水质和水量的特征，应适当调整工艺相关参数和操作；选择过程应易于实现自动控制，提高运行管理水平；对周围环境最大程度减少不良影响。”的要求。乳制品废水处理的工艺设计处理工艺流程简介综合进出水水质分析、上述几种处理方法的优缺点、处理效果及本工程的实际情况，另外在工艺选择过程中坚持以下几点原则：（1）主体构筑物和设备结构简单，利于运行和维护；（2）设计合理，工艺成熟，处理效果稳定；（3）经济投资少，合理化配置资源；（4）设备运行费用低，操作管理简单；（5）为后续处理留有升级空间通过综合考虑，比较出水水质的好坏及各工艺的优劣，本设计以徐州君乐宝国润乳业有限公司为实际参考对象处理乳制品加工废水，结合本课题的实际情况和各种乳制品废水处理技术的优缺点及适用条件确定工艺。乳品废水的主要特征是：水质和水量变化明显，废水的排放和浓度随工程和时间的变化而波动，废水的排放和浓度在上午和夜间变化很大，废水的酸碱度不平衡，pH波动很大；有机物含量高，废水中COD指数很高；可生化性好，乳制品废水中溶解的有机物易于生物降解，通常能够达到BOD5/CODcr＞0.5，具有良好的生物降解性。鉴于此，生物处理作为主要的处理工艺。所以确定本次研究方案为“水解酸化+MBR工艺处理乳制品废水”。其工艺流程如下：进水提升泵调节池细进水提升泵调节池细格栅水解酸化池水解酸化池污泥脱水间污泥浓缩间MBR反应池污泥外运污泥脱水间污泥浓缩间MBR反应池污泥外运消毒消毒出水图1：乳制品处理工艺流程处理工艺流程说明机械加工之后产生的乳制品废水会先经过粗格栅+细格栅两道工序用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理设备和水泵的正常运行，大大减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管道。然后污水通过管道进入调节池，在调节池内预计停留9.5小时，调节池内设置了搅拌装置，一般采用空气搅拌，搅拌气量0.8m3/（m3·h）。为了调节混合后的废水pH，调节池末端还应加装酸碱投料装置。之后经污水提升泵作用进入气浮池，气浮池内停留处理后，依靠重力出水流入水解酸化池，水解酸化池进行水解酸化反应。污水在水解酸化反应池中预计反应6小时。此时水中的固体、大分子和难生物降解的有机物降解为易于生物降解的有机物，提高污水的可生化性，使废水在后续的生物处理单元中能以较少的能耗得到高效处理。然后经过MBR反应池，利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质进行了截断，省掉二沉池，节省了基建和处理成本。MBR处理后的出水水质标准超过国家一级标准，经过消毒处理，最后形成生物安全性超高的优质再生水，可直接作为新生水源二次利用。各构筑物功能细格栅\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"为了去除后续处理单元和水泵的正常运行，降低后续处理单元的处理负荷，防止污泥管道的堵塞，\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"采用网格去除废水中较大的悬浮物、纤维和固体颗粒。调节池\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"乳品废水的水质和水量随时间变化很大。\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"为了保证后续处理的结构和设备的正常运行，应设置调节池来调节水的水质和水。设计参数：水力停留时间9.5h提升泵污水提升泵房的作用就是提升进入污水厂的污水，以保证污水能够依靠重力流在后续构筑物内畅通地流动。水解酸化池\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"水解酸化池的作用是将有机大分子降解成可被微生物吸收的小分子，从而大大减少后续处理设备的负荷。

设计参数：水力停留时间6hMBR反应池微生物之所以能够被完全截留在MBR膜生物反应器中，正是因为生物膜起到了至关重要的过滤作用，让水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离这个目标得以实现，传统活性污泥法中的污泥膨胀问题也完全得以解决。设计参数：水力停留时间3h污泥浓缩间\t"/online/2018051315/15266327548171732/htmls/detail_report/right"为了便于污泥脱水的后续处理，减少混凝剂的用量和机械脱水设备的体积，应大大压缩污泥体积以减少污泥的含水量。

重力浓缩池按照其运转方式可分为连续式和间歇式两种，前者主要用于大中型污水处理厂，后者主要用于小型污水处理厂。设计参数

：固体负荷M：一般为10~35kg/m3h，取M=15kg/m3h；浓缩停留时间：3h；

浓缩后污泥含水率：97%污泥脱水间将污泥浓缩间内收集的含泥废水进行脱水处理，降低污泥含水率。主要构筑物设计计算格栅的设计说明格栅作为一种最常见最简单也是最基础的污水预处理工艺，作用是截留污水中较大的污染物，以降低后续构筑物的处理负荷。格栅的分类根据不同的划分依据可以分为以下两种：（1）根据栅条间距大小，分为细格栅、中格栅和粗格栅；（2）按照清渣方式的不同，分为水力清除格栅、机械格栅和人工格栅。机械清渣方式适用于拦截的栅渣量大于0.2m3/d时，当栅渣量小于0.2m3/d时，两种清渣方式都适用。格栅在本设计中主要是用来处理工厂生活污水和加工废水，而生活污水中通常会伴有一些悬浮物质，通过格栅可将其拦截去除，进而使得后续处理构筑物的处理负荷减轻，最终保护设备仪器。本设计采用细格栅做预处理单元。细格栅的设计参数格栅的设计参数参照《水污染控制工程》设计如下：（1）栅前流速通常在0.4m/s～0.9m/s之间，取0.6m/s（2）过栅流速通常在0.6m/s～1m/s，取0.6m/s（3）水头损失一般在0.08～0.15m，取0.1m（4）格栅安装倾角通常为30°～60°，取60°（5）栅前水深一般取0.3～0.5m，取0.3m（6）栅条间距宽：粗：>40mm中：15～25mm细：4～10mm，取10mm（7）格栅受污染物阻塞时水头增大的倍数一般采用3，则k=3细格栅的设计计算设计流量为总变化系数：，则：设计最大流量Qmax：细格栅设2组，一组备用，按两组同时工作设计。每个格栅的流量为栅条的间隙数n：设栅前水深h=0.3m，过栅流速v=0.6m/s，栅条间隙宽度b=10mm，格栅倾角α=60°，则：栅槽宽度B：设栅条宽度s=10mm，则：通过栅格的水头损失h1：设栅条断面为锐边矩形断面，查《水污染控制工程》表10-2得知，其阻力系数β=2.42，K为系数，格栅受污物堵塞后的，水头损失增大倍数，一般采用K=3；g为重力加速度，取9.81m/s2。栅后槽总高度H：设栅前渠道超高h2=0.3m，则栅槽总长度L：设α1为进水渠道连接处的渐窄部位的展开角度，一般取20°；L2为格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，一般取L2=0.5L1；每日栅渣量W,m3/d：所以采用人工清渣。调节池的设计说明在污水处理过程中，水质水量不是唯一的，而是受不同的环境和场地因素的影响，这种变化对污水后续处理构筑物是有一定影响的。设置调节池就是为了调节废水的水质水量，以改善水质，降低后续水处理构筑物的负荷。进入调节池的废水水质不均匀，在调节池内设置两个搅拌器是废水混合均匀，然后通过提升泵提升进入水解酸化池。调节池的设计参数调节池的设计参数根据《给水排水工程手册》设计手册来进行设计。设计参数如下：（1）工业废水调节池有效停留时间8~12h，取9.5h；（2）有效水深3~5m，取3.5m；（3）乳制品污水设计最大流量42m3/h，取变化系数1.2。调节池的计算（1）调节池有效容积：式中：Q—进入调节池的最大流量，m3/h；T—停留时间，取9.5h。（2）调节池尺寸：式中：V—调节池有效容积，m3；h—调节池有效水深，m，一般在3~5之间，取3.5m；超高取0.5m，调节池面积取140m2，池长取L=14m，池宽取B=10m，则池子总尺寸为：L×B×H=14×10×3.5=490m3＞478.8m3，符合条件。调节池结构示意图如图6所示：图6调节池结构示意图提升泵房的设计计算设计说明污水提升泵房的作用就是提升进入污水厂的污水，以保证污水能够依靠重力流在后续构筑物内畅通地流动。本设计污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经过提升后进入水解酸化池。设计流量1.泵房进水角度不大于45°2.相邻两机组突出部分的间距，一级机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。3.泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，泵房尺寸为。4.水泵为自灌式。设计计算根据废水设计流量，购买2台，1台工作，1台备用，则每台泵流量为20.84m3/h。提升泵选型：采用50QW140-7型潜污泵：出水口径：50mm转速：720r/min流量:50/h扬程：4m轴功率：1.62kW水解酸化池的设计计算水解酸化池的设计说明废水经过水解酸化池后可以提高其可生化性，降低污水的pH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造了有利条件。组合填料在设置水解酸化池可以提高整个系统对有机物和悬浮物的去除效果，减轻好氧系统的有机负荷，使整个系统的能耗相比于单独使用好氧系统大为降低。水解酸化池的设计参数（1）水力停留时间HRT=2.0—8.0h，一般为2.5—5.0h(按最大日平均时水量计)；（2）上升流速v=0.5—2.5m/h；（3）有效深度4—5m（4）布水方式:上流式穿孔管布水，单孔布水负荷1.0—5m3(孔口出水设45°导流板)（5）出水集水以90°锯齿三角堰为好,堰上水头以1/2堰高为佳；（6）颗粒污泥层高约1.0—1.5m(浓度30—50kg/m3）,稀污泥层1.5—2.0m，（浓度15—20kg/m3），清水保护层0.5—1.0m；（7）排泥点宜在颗粒污泥层中上部,可沿池四周方向多点均匀排泥,并应考虑从底部排泥的可能性；（8）泥龄应大于7天(应以从水解池排泥量决定所需泥龄);（9）污泥的水解率约为去除SS量的20—40%，计算温度以t≥13℃为好；（10）底部设计按多槽式,有利于均匀布水和克服死水区；应设他中泥位监测装置。设计计算(1)设计流量:Q=1000m3/d=41.6m3/h(2)水力停留时间:T=6h(3)水解酸化池的容积:V=QT=41.6×6=250m3设一个水解酸化池，其尺寸取20×12×4.3m(0.3m的超高)(4)设计进水配水系统进水配水系统的主要功能：将进入调节池的废水均匀地分配到反应器的整个横断面，并均匀上升；起到水力搅拌的作用。本系统采用穿孔管进水。干管：干管流量q=41.6m3/h=11.5L/s；采用管径：200mm；干管始端流速v=0.60m/s。支管：支管中心间距d=0.5m。池中支管数n=2×6/d=2×12/0.5=24。每根支管入口流量q=q/n=11.5/24=0.48L/s。查表得管径为30mm，支管始端流速v=1.14m/s。水解酸化池的处理效果增强措施水解酸化池底部安装有大阻力布水系统，利用调节池的回流污泥搅动水解酸化池底部的污泥，使其处于悬浮状态并且与进入的废水充分混合，从而提高了水解酸化池的处理效果，减轻后续好氧处理的负荷。调节池的污泥回流水解酸化池，可以增加水解酸化池内的污泥浓度、提高处理效果，同时使污泥得到消化，减少了剩余污泥的排放量、降低污泥处理费用，从而减少了运行费用。在水解酸化池内安装弹性填料，对搅动的废水进行水力切割，使悬浮状态的污泥与水充分混合。为水解酸化菌的生长提供有利条件。水解酸化池底部还装有排泥管道系统，是由UASB厌氧反应器排泥系统改进而成，可以保证水解酸化池长期稳定的运行。为保证设施的稳定运行，必须保证均匀进水!根据车间的日产生污水量，分次分阶段的从调节池提升至水解酸化池。污泥回流量控制在总污泥量为池容的1/3即可。图5：水解酸化池剖面图图6：水解酸化池平面图MBR反应池的设计计算MBR反应池的设计说明由于MBR膜的存在,大大提高了系统的固、液分离能力，大大提高了系统的水质和体积负荷。经生物膜处理后的水质指数超过国家一级标准，形成了生物安全性高的优质再生水，可作为新生水源直接使用。微生物之所以能够被完全截留在MBR膜生物反应器中，正是因为生物膜起到了至关重要的过滤作用，让水力停留时间与活性污泥泥龄的彻底分离这个目标得以实现，传统活性污泥法中的污泥膨胀问题也完全得以解决。MBR反应池的设计参数

MBR池设计参数主要根据《给水排水工程结构设计规范》（GB50069-2002）

、《MBR设计手册》、《膜生物反应器——在污水处理中的研究和应用》

三本书的指导进行设计。参数如下：MBR进水BOD5

S0

=114

mg/L设计处理水流量Qd=1000

m3/d

MBR对BOD5的去除率达到95%～98%，出水BOD5Se≤5.7

mg/LMBR反应池的设计计算本次设计的处理水量为1000m3/d，其BOD5含量为200mg/L，处理后出水的BOD5为≤30mg/L数量：2座

（一用一备，后面计算均以单座为例）单座有效容积：500m3，共1000m3，。其中缺氧区200m3，好氧区220m3，膜区80m3

有效水深：3m

停留时间为：3h

结构：钢砼结构生物膜相关计算膜通量η一般取0.4～0.8

m3/m2.d，这边取0.4m3/m2.d膜支架张数计算（按每天24小时运行计算）（4-5-1）=1000÷0.4÷1÷0.8=3125张同一膜生物反映器内应选同型号的膜组件，膜组件分为AS型、

FF型、ES型三种：AS形适用于大型市政排水处理FF型适用于地埋式小型污水处理

ES型适用于生活污水、工业废水故膜组件选用ES200（n0=200）

N=n÷n0=3125÷200=15.6组，取16组4.膜生物反应器池有效容积计算:（1）按膜组件安装尺寸计算：500平面布置尺寸为：25×20m，反应池深度为3.0m膜生物反应器有效容积：V=25m×20m×3.0m×=1500m3 取保护高度0.5m，则总容积：

V总=25m×20m×3.5m=64.7

m3取BOD5容积负荷NV为1.0

kg/(m3.d)WBOD5=

Qd×S0×10-3

=

500×114×10-3

=57

kg.BOD5/d（4-5-2）V=WBOD5÷NV=57÷1.0=57m3（4-5-3）由于BOD5容负荷算出的池有效容积往往小于膜平面布局所得的池容积，MBR池的体积大小是根据膜组件安装尺寸来确定的。其他相关参数：污泥浓度5g/L

曝气池供气量200m3/h

膜区供气量250m3/h曝气系统

数量：1

套

组成：罗茨风机（2台，一用一备）、Φ215mm膜片式曝气器200个、管路阀门等。图7：MBR反应器工作原理简图污泥浓缩间的设计计算污泥浓缩间的设计说明污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处理或处理都不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减少为原来的几分之一，从而为后续处理或处理带来方便。首先，经浓缩之后，可使污泥管的管径减少输送泵的容量最少。浓缩之后采用消化工艺时，可减少消化池容积，并降低加热量；浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。1.污泥浓缩主要有重力浓缩，气浮浓缩和离心浓缩三种工艺形式。（1）重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多。（2）气浮浓缩池：适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高贮泥能力小。（3）离心浓缩：适用于不适合重力浓缩的污泥，由于其靠离心力浓缩，且为封闭结构，故效果较好。但运行成本较高。综上所述，本设计采用连续式重力浓缩池。重力浓缩池设计规定及参数（1）进泥含水率：当为初次沉淀池污泥时，其含水率一般为95%～97%；当为二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%；当为混合污泥时，其含水率一般为98%～99.5%。由于本设计进入污泥浓缩池的污泥为初沉池和二沉池的混合污泥，因此进泥含水率P1取99.2%。（2）浓缩后污泥含水率：浓缩后污泥含水率宜为97%～98%，本设计P2取97%。（3）污泥固体负荷：当为混合污泥时，污泥固体负荷为25～80kgSS/（m2·d），本设计取=25kgSS/（m2·d）。（4）污泥浓缩时间：浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h，以防止污泥厌氧腐化，本设计取浓缩时间T=17h。（5）贮泥时间：定期排泥时，贮泥时间t=4h。（6）集泥设施，辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0.003，当采用刮泥机时，不宜小于0.01，不设刮泥设备时，池底一般有污泥斗，其污泥斗与水平面的倾角应不小于55ο。本设计采用刮泥机，池底坡度取i=0.06。（7）浓缩池固体通量M为0.5～10kg/（m2·h），本设计取1.0kg/（m2·h），即24kg/（m2·d）。（8）有效水深一般宜为4m，最低不小于3m。经济分析和主要设备选型估算范围及编制依据估算范围污水处理项目的经济预算范围主要包括污水处理工程、污泥处理、油处理，具体分为土建费用、设备购置费和管道安装费，以及后期的调试运营费用等等。估算依据本工程设计的经济预算中土建费用主要依据《省市政工程费用定额》来进行计算，设备购置费根据设备选型进行询价，其他费用都按照相应的规定进行估算。构筑物和设备费用表2主要构筑物和设备一览表序号名称规格或型号（L×B×H或D×H）m数量材料土建费用（万元）1水解酸化池20m×12m×4.3m1半地上式钢砼542MBR反应池25m×20m×3.5m1半地上式钢砼153电解气浮池15m×10m×3m1半地上式钢砼104调节池7m×2m×3.5m1半地上式钢砼495污泥池10m×15m×2m1半地上式钢砼66污泥干化池8m×4m×1.5m1半地上式钢砼47设备用房4m×2m×3m4钢砼408机械过滤器TH-8001159细格栅SD-121510气浮机FS-5120合计216辅助设备费用表3辅助设备一览表序号设备名称设备型号数量价格(万元)1机械搅拌机JBY-124.02电极组SK系列31.03刮渣机LT-1013.04水位调节器Q1810.55污水提升泵100QW70-15-442.06污泥泵40WQ7-7-0.5522.57罗茨风机FRF250Y238膜片式曝气器Φ215mm2000.8合计16.8其它费用本工程项目设计中除了土建费用和设备购置费外，还存在设备安装和运行管理费用。具体如下：表4其他费用项目估计费用（万元）备注设备的运行及安装费132.9设计费1.5%200不可预见费2%136本项目工程综合土建、设备购置以及安装设计费用共计为701.7万元。运行成本分析运行成本主要包括电费、人工费、生物膜更换费和设备折旧费，经过分析计算，每吨废水的运行费用如下表所示：表5单位水运行成本电费0.4元生物膜日平均消耗费0.95元人工费0.67元设备折旧与维修年平均0.34元合计1.96元综上所述，本工程设计中一吨废水的运行成本为2.36元。管道设计管道系统设计与安装遵循的主要设计规范（1）《建筑工程施工质量验收统一标准》（GB50300-2001）；（2）《室内给水管道安装工程施工工艺标准》（J511-2004）；

（3）《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》（GB50242-2002）；

（4）《机械设备安装工程施工及验收规范》（GB50231-98）；

（5）《工业金属管道工程施工及验收规范》（GB20235-97）；

（6）《现场设备、工业管道焊接工程及验收规范》（GB50236-98）；

（7）《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275-98）；（8）《工业管道工程施工及验收规范》（金属管道篇）（GBJ235-82）；设计依据（1）可避免渗漏液环境污染介质对环境的危害（2）避免污染物对人员、设备、建筑、土壤、空气和水源的影响（3）可迅速发现管路渗漏点（4）可避免污染物扩散带来的法律责任连带责任管道材质要求及主要内容管道的材质要求为：在废水处理项目设计中，废水的处理需要借助管道来完成污水的输送。管道材质和大小的选择参照《环境工程手册》设计。本工程设计中废水流量为120m3/d，考虑水量变化和管道充盈度，代入手册计算，结果管径小于DN200。根据管道设计规范，污水管径不小于DN200，所以污水管道选取管径DN200，同时排油和排泥管道计算都小于DN200，所以排泥管道和集油管道管径都设计为DN200，处理系统管路主要为美标U-PVC管。管道设计的主要内容为：管路系统设计与安装，阀门系统与附件设计安装，管廊设计管道支架，管道电气设备安装，管道走向设计，自来水管路设计，电气管路、桥架设计和设计范围内其它管路系统。主要安装范围（1）重度污染管路系统（2）化学药品管道系统（3）电力系统区域管路（4）埋地管路系统（5）主要操作区域、人员通道区域管道防阻、堵设计（1）检查孔设置（2）管道活接设置（3）流量计设置（4）管道交叉时压力管让重力管，小管让大管，架空管应设管道支架构筑物之间的计算构筑物之间的连接管道水力计算见下表1：表6：管道水力计算表序号构筑物设计流量/(m3/s)公称直径/mm长度/m1厂区——细格栅0.0119300202细格栅——泵房0.0119300103泵房——水解酸化池0.0119300104水解酸化池—MBR反应池0.0119300205MBR反应池——排放0.011930020平面布置污水处理厂的平面布置污水处理厂的平面布置包括：处理构筑物、办公、化验及其他辅助建筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。为了使布置更合理且成本适当，污水厂平面布置应遵循下列原则：

\t"C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.772/%E3%80%8A%E6%88%91%E7%9A%84%E8%AE%BA%E6%96%87%E3%80%8B%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"污水厂厂区应按工程总规模进行控制，并分期安排工程建设。\t"C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.772/%E3%80%8A%E6%88%91%E7%9A%84%E8%AE%BA%E6%96%87%E3%80%8B%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"合理确定短期规模。近期工程水量应达到近期设计规模的60%。\t"C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.772/%E3%80%8A%E6%88%91%E7%9A%84%E8%AE%BA%E6%96%87%E3%80%8B%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"污水厂的总体布局应以厂区建筑物和构筑物的功能和工艺要求为基础，结合厂址、气候和地质条件，优化运行成本，促进施工和日后维护，并进行技术经济比较。3．\t"C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.772/%E3%80%8A%E6%88%91%E7%9A%84%E8%AE%BA%E6%96%87%E3%80%8B%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"污水处理厂建筑物的结构应简洁美观，材料节约，材料选择适当，建筑施工队伍的作用应与周围环境相协调。4．\t"C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.772/%E3%80%8A%E6%88%91%E7%9A%84%E8%AE%BA%E6%96%87%E3%80%8B%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"生产管理建筑物和生活设施应集中布置，其位置和方向应合理，并与处理过的结构保持一定距离。。5．污水污泥处置构筑物应尽可能独立地配置。\t"C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.772/%E3%80%8A%E6%88%91%E7%9A%84%E8%AE%BA%E6%96%87%E3%80%8B%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"结构间距要紧凑合理，符合国家消防标准的现行要求，并应满足各种管道的施工、设备安装和安装、维护、保养和人员的要求。结构的管理。

6.\t"C:/Users/ADMINI~1/AppData/Local/Temp/Rar$EXa0.772/%E3%80%8A%E6%88%91%E7%9A%84%E8%AE%BA%E6%96%87%E3%80%8B%E6%96%87%E6%A1%A3%E6%A3%80%E6%B5%8B%E6%8A%A5%E5%91%8A/htmls/detail_report/right"污水处理厂的工艺和竖向设计应充分利用地形，满足排水、能耗和平衡的要求。7．厂区消防的设计和消化池、贮气罐、污泥气压缩机房、污泥气发电机房、污泥气燃烧装置、污泥气管道、污泥干化装置、污泥焚烧装置及其他危险品仓库等的位置和设计，应符合国家现行有关防火规范的要求。

8．污水厂周围根据现场条件应设置围墙，其高度不宜小于2.0m。

9．污水厂的大门尺寸应能容运输最大设备或部件的车辆出入，并应另设运输废渣的侧门。

10．污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。

11．污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。

12．管廊内应设通风、照明、广播、火警及可燃气体报警系统、独立的排水系统、吊物孔、人行通道出入口和维护需要的设施等，并应符合国家现行有关防火规范要求。

13．污水厂应合理布置处理构筑物的超越管渠。14．处理构筑物应设排空设施，排出水应回流处理。15．污水厂宜设置再生水处理系统。

16．厂区的给水系统、再生水系统严禁与处理装置直接连接。

17．污水厂的供电系统，应按二级负荷设计，重要的污水厂宜按一级负荷设计。当不能满足上述要求时，应设置备用动力设施。

18．位于寒冷地区的污水处理构筑物，应有保温防冻措施。

19．根据维护管理的需要，宜在厂区适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、浴室、厕所等设施。

20．处理构筑物应设置适用的栏杆，防滑梯等安全措施，高架处理构筑物还应设置避雷设施。高程布置（1）污水处理厂高程布置根据各处理构筑物的高度和水头损失来设计；（2）为避免水头损失，便于方便运行和降低电耗，布置时充分考虑地形差，实现重力流，减少泵的提升；（3）为避免水头不够使用影响构筑物的运行，设置时应当选择水头损失最大的流程来进行计算；（4）进行水利计算时，按照最大流量计算，同时留有贮备水头；（5）对于预备水池，要能够达到随时自流的状态，以备需要；（6）计算构筑物的水头损失时，主要集中在进水口、出水口以及弯折处，其他损失较小可忽略。（7）构筑物连接管之间的水头损失按下式计算：（8.2-1）式中：h1—沿程水头损失，m；h2—局部水头损失，m；I—单位管长的水头损失，根据流量、管径和流速确定；L—连接管道长度，m；ξ—局部阻力系数；g—重力加速度，m/s2；v—连接管中流速，m/s，一般取0.7~1.5m/s。（8）各构筑物间的水头损失见下表11：表7：各构筑物间水头损失表序号构筑物沿程损失hi/m局部损失hf/m总水头损失（hi+hf）/m1厂区——细格栅0.1120.0900.2022细格栅——泵房0.0280.0940.1223泵房——水解酸化池0.1120.0940.2064水解酸化池—MBR反应池0.2800.0940.3745MBR反应池——排放0.1120.0940.206结论现如今随着乳制品年产值和年销量的不断提升，国家对于乳制品废水的污染防治工作越抓越紧，处理工艺也在高速发展和创新当中。本工程的设计核心是利用水解酸化加MBR（膜生物反应）法处理乳制品废水。乳制品废水作为目前一种常见的高浓度有机废水，如果处置不合理，导致水体中溶解氧大量消耗，使水体发臭，严重时会导致水生生物大面积死亡的现象。因此，如何高效的处理水体中的悬浮物和有机物是十分必要的。整个处理流程涉及到的构筑物主要有调节池、提升泵房、水解酸化池、MBR反应池以及相关的一些辅助污水处理设备。处理之前的废水水质特征明显，有机物含量高，COD为2000mg/L，BOD5为600mg/L，SS为400mg/L，氨氮含量为50mg/L，处理水量达1000m3。通过查阅大量处理乳制品的资料，综合分析过后，拟采用水解酸化+MBR技术处理加工废水。污水通过整套流程