制糖工业废水处理工艺设计

1 引言

中国的淡水资源总量占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2200立方米，仅为世界平均水平的1/4，在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一，是一个干旱缺水严重的国家。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对中国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。

所以，对于水的可持续利用成为国民发展的必要手段，其中对于污水的处理迫在眉睫，更是被提到重要的日程上来。对于关系到国计民生的食品行业，制糖产业一直占据着不可或缺的重要位置。但是“前门产糖，后门排污”却给环境带来了很大压力。从工业角度看，如果按年榨甘蔗3000万吨计算，全国制糖及其深加工过程中将产生约100万吨废糖蜜，约330万吨蔗渣，约310万立方米酒精废液。这样巨大的数字表明，如果对这些废物的处理不及时，排放到地表水体中，将会对我国的水资源产生很大的影响。对制糖废水进行处理后让其达标排放，可以大大减少向水体排放的污水量，减轻环境负担，实现环境效益与经济效益的统一[1]。

制糖工业废水[2]是以甜菜或甘蔗为原料制糖过程中排出的废水，主要来自斜槽废水、榨糖废水、蒸馏废水、地面冲洗水等制糖生产过程和制糖副产品综合利用过程。我国甘蔗糖厂大多利用制糖生产的副产品糖蜜生产酒精，酒精生产过程中产生的废弃物废醪液为一种色度高（深褐色）、PH低（4.5左右）、污染物浓度高的酸性有机废水，废水中一般含有有机物和糖分，COD、BOD很高，是糖厂对水环境的主要污染源[3]。

2 设计依据及原则

2.1 设计依据

2.1.1 工艺设计主要法律、法规

（1）《中华人民共和国水法》2002年08月

（2）《中华人民共和国环境保护法》1989年12月

（3）《中华人民共和国水污染防治法》1996年05月

（4）《中华人民共和国大气污染防治法》2000年09月

（5）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》1996年10月

（6）国务院31号令《关于环境保护若干问题的规定》（1996）

（7）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》1995年10月

2.1.2 工艺设计主要规范、标准

（1）《给水排水设计手册》

（2）其它国家相关规范、标准

（3）《污水综合排放标准》GB8978-1996

（4）《鼓风曝气系统设计规程》CECS97-97

（5）《室外排水设计规范》GBJ14-87（1997年版）

2.2 设计原则

（1）在污水处理工艺的采用上力求技术成熟、简单实用，保证运行与维护管理的方便性。

（2）认真贯彻国家有关环境保护的各项方针政策，严格执行国家及地方环保法律法规，确保经处理后的外排污水水质达到国家有关标准要求。

（3）污水处理工艺及设备选择应以排放标准为依据，选择工艺设备要求先进可靠，效率高，能耗低，操作维修简单方便，自动化程度高，能够降低废水运行成本。

（4）设计中尽量选用低噪声的动力设备，适当采取消声、减震措施，防止产生噪声污染。

（5）在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。平面布置上要紧凑，以节省用地[4]。

3 工艺设计

3.1 设计范围及规模

本设计只包括废水处理站的处理工艺、设备选型、及管网的设计。根据国内同行业污水来源和特征，本设计规模按日最大处理水量Q=6000m3/d设计。

3.2污水处理站进、出水水质

3.2.1 进水水质

污水中主要污染物及指标见表3.1

表3.1 主要污染物及指标

排放量（m3/d）COD（mg/L）BOD5(mg/L) SS(mg/L) PH 6000 3000 1500 400 6-7

3.2.2 出水水质

根据国家相关法律法规及行业特征，污水处理站出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准要求，具体指标见表3.2。

表3.2 出水水质标准

排放量（m3/d）COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）pH 6000 ≤60 ≤20≤20 6-9

3.3工艺方案的确定

3.3.1 方案比选

制糖废水中大量的污染物是溶解性的有机物、糖类、酒精等，这些物质具有良好的生物可降解性，处理方法主要是生物氧化法。有以下几种常用方法处理制糖废水[5]。3.3.1.1 好氧处理工艺

制糖废水处理主要采用好氧处理工艺，主要由普通活性污泥法、生物滤池法、接触氧化法和SBR法。传统的活性污泥法由于产泥量大，脱氮除磷能力差，操作技术要求严，目前已被其他工艺代替。近年来，氧化沟和SBR工艺得到了很大程度的发展和应用[6]。

（1）氧化沟法

1）Carrousel氧化沟

Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。

普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。微生物的氧化过程硝耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限。

2）奥贝尔（Orbal）氧化沟

奥贝尔（Orbal）氧化沟一般由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。外沟道体积占整个氧化沟体积的50%-55%，溶解氧控制趋于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用；中间沟道容积一般为25%-30%,溶解氧控制在1.0mg/L左右，作为“摆动沟道”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的15%-20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L左右）,以保证有机物和氨氮有较高的去除率。

奥贝尔（Orbal）氧化沟特点：

a、奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能；

b、奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点；

c、外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，但80%以上的BOD可以在外沟道中去除；

d、奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面密布凸起的三解形齿结，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和动力效率。

（2）SBR工艺

SBR工艺具有以下优点：运行方式灵活，脱氮除磷效果好，工艺简单，自动化程度高，节省费用，反应推动力大，能有效防止丝状菌的膨胀。

CASS工艺(循环式活性污泥法)是对SBR方法的改进。食品行业的废水一般无大的