某淀粉厂废水处理毕业设计说明书计算书

一、前言

（一）设计任务来源

学院下达设计任务。

（二）原始资料

原始资料见设计任务书。

（三）设计要求

设计要求按扩大初步设计要求完成设计文件。

（四）设计指导思想

毕业设计的目的是使学生综合运用所学的理论知识，根据“环境保护法”和设计规范以及党和政府颁布的各项政策和法令，依据原始资料，设计一座城市或工业企业的污水处理厂，具体指导思想如下：

1.总结、巩固所学知识，通过具体设计，扩大和深化专业知识，提高解决实际工程技术问题的独立工作能力；

2.熟悉建造一座现代化污水处理厂的设计程序，掌握各类处理构筑物的工艺计算，培养分析问题的能力；

3.广泛阅读各类参考文献及科技资料，正确使用设计规范，熟练应用各种设计手册，标准设计图集以及产品目录等高等工具书，进一步提高计算、绘图的技能和编写好设计说明书，完成工程师的基本训练。

（五）设计原则

“技术先进、经济合理、安全使用、确保质量”。

二、概述

淀粉属多羟基天然高分子化合物，广泛地存在于植物的根、茎和果实中。淀粉是食物的重要成分，是食品、化工、造纸、纺织等工业部门的主要原料。

目前，我国淀粉行业有600多家企业，其中年产万吨以上的淀粉企业仅60多家。该行业1979—1992年的13年中，年产量从28万t增加到149万t，平均年递增率14％。1998年淀粉产量为300多万t。每生产13

m废水，在淀粉、酒

m淀粉就要产生10—203

精、味精、柠檬酸等几个较大的生物化工行业中，淀粉废水的总排放量占首位。淀粉废水中的主要成分为淀粉、蛋白质和糖类，随生产工艺的不同，废水中的Cr COD 浓度在2 000—20 000mg/L 之间。这些淀粉废水若不经处理直接排放，其中所含的有机物进入水体后会迅速消耗水中的溶解氧，造成水体因缺氧而影响鱼类和其他水生生物的生存，同时还会促使水底的有机物质在厌氧条件下分解而产生臭味，恶化水体，污染环境，损害人体健康。因此废水必须进行处理。

淀粉生产的主要原料作物有甘薯类、玉米和小麦。

(一)以甘薯类为原料的淀粉生产工艺是根据淀粉不溶于冷水和其密度大于水的性质，采用专用机械设备，将淀粉从水中的悬浮液中分离出来，从而达到生产淀粉的目的。作为原料的马铃薯等都是通过流水输送到生产线的，在流送过程中，马铃薯等同时得到了一定程度的洗净。除此之外，淀粉厂内还设有专门清除马铃薯等表皮所沾染的污物和砂土的洗净工序。这两工段(洗净和流送工段)流出的废水含有大量的砂土、马铃薯碎皮碎片以及由原料溶出的有机物质。因而这种废水悬浮物含量多，Cr COD 和5BOD 值都不高。

原料马铃薯经洗净后，磨碎形成淀粉乳液。乳液中含有大量的渣滓，需使淀粉乳与渣滓分离，淀粉乳进入精制、浓缩工段。这时，分离废水中含有大量的水溶性物质，如糖、蛋白质、树脂等，此外还含有少量的微细纤维和淀粉。Cr COD 和5BOD 值很高，并且水量较大，因而这一工段是马铃薯原料淀粉厂主要污染废水。

在精制淀粉乳脱水工序产生的废水水质与分离废水相同。

淀粉生产过程中，产生大量渣滓，长期积存在贮槽内，会产生一定量酸度较高的废水。另外，还有蛋白分离废水、生产设备洗刷废水、厂区生活废水等。

(二)以玉米为原料的生产工艺其废水主要来源于浸泡、胚芽分离、纤维洗涤和脱水等工序。此工艺主要表现为耗水量大和淀粉提取率低，这就造成了玉米淀粉废水量大，且污染物浓度高。工艺用水量一般为5—123m /t 玉米。玉米淀粉废水中的主要成分为淀粉、糖类、蛋白质、纤维素等有机物质，Cr COD 值为8 000—30 000mg/L ，5BOD 值为5 000—20 000mg/L ，SS 值为3 000—5 000mg/L 。

(三)以小麦为原料的生产工艺其废水由两部分组成：沉降池里的上清液和离心后产生的黄浆水。前者的有机物含量较低，后者的含量较高。生产中，通常将两部分的废水混合后称为淀粉废水。

小麦淀粉废水的特点主要有：

1.淀粉废水中有机质大部分是淀粉，其含量大致为2—

2.5g/100 m1；

2.与淀粉含量相比，还原糖含量低，在0.10g/100ml 以下；

3.淀粉废水中有一定量的氮源，平均0.044 7 g/100 m1，C ：N(碳氮比)约(20—25)：1左右。

三、设计的基本要求

（一）水量：本项目生活污水主要由本厂150名职工的日常生活产生，生活污水排放量估算为14.2563m /d ；生产废水排放量为989.0093m /d ，废水排放总量估算为1003.2563m /d ，设计可按10003m /d 考虑。

（二）水质：进水5BOD 3500mg/L ，Cr COD 4900mg/L ，SS2000mg/L ，pH 值7.0。出水要求5BOD 30mg/L ，Cr COD 150mg/L ，SS150mg/L ，pH 值6.0—9.0。

四、设计原则

技术先进、经济合理、安全使用、确保质量。

五、处理工艺方案的比选

（一）基本处理法

污水处理的基本方法，就是采用各种技术与手段，将污水中所含的污染物质分离去除，回收利用，或将其转化为无害物质，使水得到净化。

现代污水处理技术，按原理可分为物理处理法，化学处理法和生物化学处理法3类。 物理处理法：利用物理作用分离污水中呈悬浮状态的固体污染物质。主要方法有筛滤法，沉淀法，上浮法，气浮法，过滤法和反渗透法。

化学处理法：利用化学反应的作用，分离回收污水中处于各种形态的污染物质（包括悬浮的、溶解的、胶体的等）。主要方法有中和、混凝、电解、氧化还原、气提、萃取、吸附、离子交换和电渗析等。化学处理法多用于处理生产污水。

生物化学处理法：是利用微生物的代谢作用，使污水中呈悬浮、胶体状态的有机污染物转化为稳定的无害物质。主要方法可分为两大类，即利用好氧微生物作用的好氧法(好氧氧化法)和利用厌氧微生物作用的厌氧法（厌氧还原法）。前者广泛用于处理城市污水及有机性生产污水，其中有活性污泥法和生物膜法两种；后者多用于处理高浓度有机废水与废水处理过程中产生的污泥，现在也开始用于处理城市污水和低浓度有机污

水。

城市污水与生产废水中的污染物是多种多样的，往往需要采用几种方法的组合，才能处理不同性质的污染物与污泥，达到净化的目的与排放标准。

（二）选择污水处理工艺需考虑的因素

污水处理工艺的工程投资和运行费用是工艺流程选择的重要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、

BOD和SS浓度较高，水质水量变化工程投资和运行费用较低的处理工艺。如城市污水

5

较大的情况下，采用AB法活性污泥工艺，不仅比普通活性污泥法处理效果好，同时能除氮脱磷，在一般情况下可节省基建投资约20%，节省能耗15%左右。

根据当地自然、地形条件及土地与资源情况，因地制宜，综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。要尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。

考虑分期分级处理与排放和利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期工程；根据当地财力情况可先建一级处理，以后再建二级处理。同时根据排放和利用情况，如某市污水处理厂一部分采用一级处理后排海，一部分采用二级处理后回用于农田灌溉，还有一部分采用深度处理后回用于城市杂用水。

施工和运行管理：如地下水位较高，地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。

操作人员的经验和管理水平：要使工艺能达到预期的处理目标，操作管理人员具有十分重要的作用。同样的处理设备由于操作人员的不同可能产生不同的效果。因此在工艺选择时，应尽量选择符合当地习惯和使用要求的净水工艺。

场地的建设条件：不同处理工艺对占地或地基承载力、搞浮力等会有不同的要求，因此在工艺选择时还应结合建设场地可能提供的条件进行综合考虑。有些处理工艺与气候、水温关系密切，在选用时还应充分注意当地的气候条件和水温情况。

（三）大方案的比选

1.传统活性污泥法

工艺流程见图1。

图1

特点：传统活性污泥法处理效果较好，BOD去除率可达90%—95%，适用于处理净化程度和稳定程度要求较高的废水，对废水的处理程度比较灵活。

缺点：

a容积大，占地面积多；

b曝气池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，增加动力费用；

c对冲击负荷适应性较弱。

2.生物滤池

工艺流程见图2。

图2

优点：

a构造简单，操作容易；

b污水在池内停留时间比较短，污水中的有毒物质对生物膜的破坏相对较小；

c当负荷低时，出水水质可以高度硝化，污泥量少，依靠自然通风供氧，运行费用低；

缺点：微生物附着在滤料固定的表面生长，不能随环境变化而改变反应器中生物量，所以对污水浓度和流量的变化适应性差，对于季节和环境温度变化也会受一定影响。3.氧化沟工艺

工艺流程见图3。

图3

特点：

a流程简单，构造也很简单；

b氧化沟中污水流态可以按照完全混合——推流式考虑，其BOD负荷低，处理水质

好，对水温、水质和水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，排泥量少，污泥龄长；

c氧化沟中悬浮有机物和溶解性有机物可以得到比较彻底的去除。在氧化沟内可能

产生硝化反应和反硝化反应，因而具有脱氮功能；

d氧化沟在流程中省略了初次沉淀池和污泥消化池，有时还可以省略二次沉淀池和

污泥回流装置。

待解决的问题：如何在现有的条件下，因地制宜地推广改进氧化沟工艺，合理地进

行设计和运行操作管理。

4.SBR法

工艺流程见图4。

图4

特点：

a工艺流程简单

不需设二沉池，污泥回流及回流设备，调节池容积小或可以不设调节池，多数情况

下可以省去初沉池。

b占地面积小，造价低

SBR工艺处理系统布置紧凑，工艺简洁，因此占地面积小，在处理小水量污水时，

较普通活性污泥法基建投资省30%以上。

c处理效果好

反应器中的底物浓度和微生物浓度随反应的时间而变化，而且反应过程是不连续的，因此运行过程是典型的非稳态过程。在运行期间，反应器中活性污泥处于一种交替的吸附，吸收，生物降解和活化过程的不断变化过程。

d污泥沉降性能好

污泥易于沉淀，SVI值较低，一般不会出现污泥膨胀现象。

e良好地适应性

在工艺进水期，曝气池起到了调节池的作用可以通过调节进水时间，调整污水量和调节反应时间，也可以通过调节闲置时间，调整活性污泥的吸附和吸收能力，提高污泥活性，从而提高污染物被处理程度。

f易于维护管理

SBR采用自动控制技术达到工艺的控制要求，把用人工操作难以实现的控制通过计算机、软件、仪器设备的有机结合自动完成，并创造满足微生物生存的最佳环境。5.UASB

升流式厌氧污泥床在构造上的特点是集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑的厌氧反应器。

UASB设计见图5。

沼气

出水

三相分离器

悬浮污泥区

颗粒污泥区

进水

图5

特点：

a污泥床内生物量多，折合浓度计算可达20—30g/L；

b容积负荷率高，中温发酵条件下，一般可达10kgCOD/m3·d左右，甚至高达15—40kgCOD/m3·d ,废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小；

c设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置。造价相对较低，便于管理，而且不存在堵塞问题。

6.生物接触氧化

生物接触氧化处理技术实质之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定流速流经填料，在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。

生物接触化处理技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供所需的氧气，并起到搅拌与混合作用。

据上所述，生物接触氧化是一种介于活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。

生物接触氧化处理技术的工艺流程可分为:一段(级)处理流程，二段(级)处理流程， 多段(级)处理流程。

其中一段(级)处理流程最为常见,其处理流程见图6。

初次沉淀池原污水 接触氧化池 二次沉淀池

污泥

处理水

图6

特点：

a 使用多种型式的填料，有利于氧的转移，溶解氧充沛，生物膜上能形成稳定的生态系统与食物链，无污泥膨胀之虑；

b 填料表面全为生物膜所布满，形成了呈立体结构的密集的生物网，能够有效提高净化效果；

c 生物膜上能保持较高浓度活性生物量，有机负荷率高，处理效率较高，有利于缩小池容，减少占地面积；

d 对冲击负荷有较强适应能力，操作简单，运行方便，易于维护管理，勿需污泥回流，污泥生成量少，易于沉淀；

e 运行得当还可以脱氮。

缺点: 设计或运行不当，填料可能堵塞。此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部

出现死角。

（四）厌氧处理工艺选择

近年来，厌氧处理技术得到很快发展，常用的先进技术有厌氧接触工艺、上流式厌氧污泥床和厌氧过滤器。

厌氧接触法属于传统厌氧消化技术的发展。它采用完全混合式消化反应器，适合于处理含悬浮固体很高的废水，预处理要求低，一需要设置池内完全混合搅拌，池外还要设消化液沉淀池。其处理效率比传统厌氧消化技术有提高，但中温消化时容积负荷只有1.0—3.0 kgCOD/(3m ·d)，其水力停留时间仍然较长，要求的消化池容积大。本设计处理对象为较好生化处理的废水。为提高处理效率，节省工程投资和占地，因此不宜采用厌氧接触法。

上流式厌氧污泥床（UASB ），属采用了滞留型厌氧生物处理技术，在底部有污泥床，依据进水与污泥的高效接触提供高的去除率，依靠顶部的三相分离器，进行气、液、固分离，能使污泥维持在污泥床内而很少流失。因而生物污泥停留时间长，处理效率高，适合于处理较易生化降解，Cr COD 和SS 浓度均较高的废水(一般要求进水SS 不大于4000mg/L)。常温条件下对于较易生物降解有机废水，容积负荷可达4—8kgCOD/(3m ·d)。 厌氧过滤器采用附着型厌氧生物处理技术，在反应器内充填一部填料，使生物污泥附着在填料上生长，不易随出水流失，且填料对于改善水流均匀性有益，并起到—定过滤截留作用。但反应器内填料易发生堵塞现象，因此不适合处理有机物浓度过高的废水，且要求进水SS 浓度应较低，—般要求SS<200mg/L 。尽管厌氧过滤器抗冲击负荷能力大，处理效率亦高，但不适合本次设计进水水质(SS 浓度较高)。

综合以上分析，结合类似工程资料，本设计厌氧处理装置采用UASB 。

（五）好氧处理工艺选择

有机废水经厌氧处理，出水的5BOD /Cr COD 会降低，出水可生化性较原污水差。采用一般好氧生物处理方法(活性污泥法和生物膜法)，处理厌氧处理出水，其Cr COD 去除率约只有60％，而处理同等浓度的原有机废水，Cr COD 可达80％。尽管采用生物膜法处理效果可能会稍好，但难以适应5BOD 大于250mg/L 的来水。近年来开发了一些处理此类废水(进水浓度较高，可生化性较差，不易生化降解)的工艺技术，如A-B 法活性污