阜阳赖氨酸废水处理

第一章 序言 题目： 阜阳赖氨酸厂废水处理工程 初步设计 院（系） 化工学院 专 业 环境工程 年 级 2005 学 号 0514411011 姓 名 郭学涛 指导老师 周作明 华侨大学环境科学与工程系 2008 年 9 月 第一章总论…………………………………………………………4 1，文献综述…………………………………………………………4 1．1. 赖氨酸生产废水及其污染特点……………………………4 1. 2、设计资料 ……………………………………………………5 第2 章 建设规模及处理程度……………………………………7 2.1 污水处理量…………………………………………………7 2.2 设计进水水质和处理…………………………………9 第三章 工艺分析……………………………………………12 3.1 污水及污泥处理工艺的功能要求…………………………12 3.2 废水质分析…………………………………………………13 3.3工艺方案选择…………………………………………………13 3.4工艺分析………………………………………………………15 3.5总工艺流程的确定……………………………………………15 第四章 投资估算………………………………………………17 4 .1土建部分………………………………………………………17 4. 2 设备部分……………………………………………………18 第五章 流程概况………………………………………………20 5.1. 工艺流程图如下…………………………………………20 5.2 流程说明……………………………………………………22 5.3 主要处理设备和构筑物的设计参数………………………23 5.4 方案特点…………………………………………………23 第6章 技术经济分析……………………………………………24 6.1 人员编制……………………………………………………24 6.2 投资费用概算………………………………………………25 6.3 污水处理成本概算…………………………………………25 6.4工程效益分析…………………………………………………25 第七章 总图布置………………………………………………26 7.1 平面布置……………………………………………………26 7.2 高程布置……………………………………………………26 7.3 运输…………………………………………………………26 第一章总论 1，文献综述 近年来，随着食品工业规模的扩大和养殖业的发展，赖氨酸的需求量迅速增加，因此国际和国内赖氨酸生产也得到快速发展。赖氨酸生产过程中产生大量的高浓度废水，如不进行有效的处理将对周围环境造成严重的污染。赖氨酸废水的处理方式有化学法、生物法和综合利用等。 1．1. 赖氨酸生产废水及其污染特点 1．1．1，赖氨酸废水的生产 赖氨酸是一种碱性氨基酸，分子式为H2NCH2CH2CH2CH2 CH(NH2)COOH ，是一种重要的营养强化剂，添加赖氨酸可提高大米和面粉的蛋白质的品质，使其营养价值提高。目前工业生产赖氨酸的世界总产量约为5万吨左右，我国食用级赖氨酸生产能力仅为200吨/年。近几年，随着饲料行业的迅猛发展，对赖氨酸（饲料级）的需求量不断增加，仅国内市场年需求量就达6万吨以上，赖氨酸产品作为饲料添加剂具有较好的销售前景。 赖氨酸的主要生产原料为淀粉，其生产过程分为制糖、发酵、离子交换和精制等四个阶段。 直接发酵法是广泛采用的赖氨酸生产法。常用的原料为甘蔗或甜菜制糖后的废糖蜜、淀粉水解液等廉价糖质原料。此外，醋酸、乙醇等也是可供选用的原料。直接发酵法生产赖氨酸的主要微生物有谷氨酸棒状杆菌、黄色短杆菌、乳糖发酵短杆菌的突变株等 3种。这种方法是在50年代后期开发的。70年代以来，由于育种技术的进展，选育出一些具有多重遗传标记的突变株，使工艺日趋成熟，赖氨酸的产量也得到成倍增长。工业生产中最高产酸率已提高到每升发酵液100～120g,提取率达到80～90％左右。 1．1．2 赖氨酸生产废水特征 赖氨酸生产过程中产生大量含有固体悬浮物（SS），硫酸根，COD,BOD5含量严重超标的废水。其中分为浓液，稀液以及淀粉废水。这些废水若直接排放到河流或海洋的生态环境中，将破坏水质造成严重污染，影响我们的生活。 1．1．3 赖氨酸生产废水处理要求 阜阳赖氨酸厂生产中排放出的废水浓液中COD,BOD的含量较高，需要进行前期处理。 根据《国家污水排放标准》以及《工业废水排放标准》该厂生产产生的废水处理后水质应达到国家标准才可排放。 阜阳赖氨酸厂地处郊区，当地气候属于属北亚热带湿润气候区，常年为偏东南风，处理后水排入周边河流，应注意水文气候对其的影响。 处理过程中，注意避免二次污染。 1. 2、设计资料 1. 2. 1．基本情况 赖氨酸是一种碱性氨基酸，分子式为H2NCH2CH2CH2CH2 CH(NH2)COOH ，是一种重要的营养强化剂，添加赖氨酸可提高大米和面粉的蛋白质的品质，使其营养价值提高。目前工业生产赖氨酸的世界总产量约为5万吨左右，我国食用级赖氨酸生产能力仅为200吨/年。近几年，随着饲料行业的迅猛发展，对赖氨酸（饲料级）的需求量不断增加，仅国内市场年需求量就达6万吨以上，赖氨酸产品作为饲料添加剂具有较好的销售前景。 赖氨酸的主要生产原料为淀粉，其生产过程分为制糖、发酵、离子交换和精制等四个阶段。1. 2. 2．设计依据 ⑴废水水量及水质： 厂内共排出三种污水，分为浓液、稀液和淀粉废水。其中浓液污水COD浓度很高，此外还含有较高的硫酸根、氨氮和其他一些污染物。现已采用合适的方法使废水中的NH4+-N浓度降至可忽略的浓度。采用合适方法去除氨氮后，废水水质如下表 ⑵气象水文资料： 阜阳属北亚热带湿润气候区 风向：常年为偏东南风 气温：年平均气温：14.9 oC 地下水位：常年平均地下水位1.8米 最高水位：4.26米 最低水位：0.41米 平均地面高程：4.2米 地震烈度：6级 地基承载力：各层均在120Kpa以上 ⑶拟建污水处理厂的场地为一30×140平方米的平洼地，位于主厂区的东方，相对工厂地平面（+0.00）的标高为-1.0米。浓液、稀液和淀粉废水均可自流至该污水厂的集水池（V=25m3,池底较洼地地平面低3.00m）。接纳处理出水的排水沟底的相对标高为-4.50m。 第2 章 建设规模及处理程度 2.1 污水处理量 阜阳赖氨酸废水处理厂处理规模（即现状污水量）为浓废水250m3/d,稀废水1000 m3/d，淀粉废水750 m3/d. 2.2 设计进水水质和处理标准 2.2.1 设计进水水质 设计任务书提供的资料中阜阳赖氨酸废水处理厂设计进水水质为： 表1 污水处理厂设计进水水质 2.2.2 出水排放标准 污水处理厂的污水排放应执行《污水综合排放标准（GB8978－1996）》中的二级标准，即出水水质应达到如下要求： 表2 污水处理厂出水排放标准 污染物 CODCr BOD5 SS SO4 pH 含量≤ 100mg/l 25mg/l 70mg/l 0 6~9 第三章 工艺方案分析 3.1 污水及污泥处理工艺的功能要求 污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据： (1) 污水的处理程度； (2) 工程造价与运行费用； (3) 当地的各项条件； (4) 原污水的水量与污水流入工程。 污泥是水处理过程的副产物，包括筛余物、污泥、浮渣和剩余污泥等。污泥体积约占处理水量的0.3%～0.5%左右，如水进行处理深度，污泥量还可能增0.5～1倍。污泥处理的目的有：确保水处理的效果，防止二次污染；使容易腐化发臭的有机物稳定化；使有毒有害的物质得到妥善处理和利用；使有用物质得到综合利用，变害为利。总之，污泥处理和处置的目的是减量、稳定、无害化及综合利用[9]。 3.2 废水水质分析 本项目污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.51,可生化性很好，污水的各项指标都比较高，含有大量有机物，非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大量的蛋白，可以用气浮工艺分离提取。 3.3工艺方案选择 根据水质情况及同行业废水治理现状，技术水平，该废水采用厌氧与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过气浮处理，去除大部分悬浮物，特别是蛋白质；然后经过厌氧处理装置，大大降低进水有机负荷，获得能源—沼气，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，在进行好氧处理后达标排放。 3.3.1 气浮 气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液或液液分离的过程。气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤。它是近几年发展起来的一种技术，在工业废水及生活污水处理方面得到广泛应用。 3.3.2 UASB 上流式厌氧污泥床(Up Flow Anaerobic Sludge Blanket ,简称UASB) 反应器是荷兰Wageningen 农业大学的Lettinga 等人于1973 - 1977 年间研制成功的。目前,在欧洲的UASB 工艺已普遍形成了颗粒污泥,这使得厌氧UASB 工艺在欧洲迅速得到了推广和普及。我国于1981 年开始了UASB 反应器的研究工作,该技术在我国已得到了实际的推广应用。UASB 反应器是目前应用最为广泛的高速厌氧反应器,该技术在国内外已经发展成为厌氧处理的主流技术之一。 3.3.2.1 UASB 反应器的基本构造和原理 (1) UASB 反应器的构成 图1 是UASB 反应器的示意图。UASB 反应器的主体部分主要分为两个区域,即反应区和三相分离区。其中反应区为UASB 反应器的工作主体。 (2) UASB 反应器的工作原理 在UASB 反应器的反应区下部,是由沉淀性能良好的污泥(通常是颗粒污泥) 形成的厌氧污泥床,污泥浓度可达到50～100g/ l 或更高。废水由反应器底部进入反应区,由于水的向上流动和产生的大量气体上升形成良好的自然搅拌作用,并使一部分污泥在反应区的上方形成相对稀薄的污泥悬浮区,悬浮区污泥浓度一般在5～40g/ l 范围内。悬浮液进入分离区后,气体首先进入集气室被分离,含有悬浮液的废水进入分离区的沉降室,污泥在此沉降,由斜面返回反应区,澄清后的处理水溢流排出。 3.3.2.1 UASB 反应器的工艺特点 UASB 反应器运行的3 个重要的前提是: ①反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥; ②出产气和进水的均匀分布所形成的良好的搅拌作用; ③设计合理的三相分离器,能使沉淀性能良好的污泥保留在反应器内。 (1) 利用微生物细胞固定化技术- 污泥颗粒化UASB 反应器利用微生物细胞固定化技术- 污泥颗粒化实现了水力停留时间和污泥停留时间的分离,从而延长了污泥泥龄,保持了高浓度的污泥。颗粒厌氧污泥具有良好的沉降性能和高比产甲烷活性,且相对密度比人工载体小,靠产生的气体来实现污泥与基质的充分接触,节省了搅拌和回流污泥的设备和能耗;也无需附设沉淀分离装置。同时反应器内不需投加填料 和载体,提高了容积利用率。 (2) 由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用在UASB 反应器中,由产气和进水形成的上升液流和上窜气泡对反应区内的污泥颗粒产生重要的分级作用。这种作用不仅影响污泥颗粒化进程,同时还对形成的颗粒污泥的质量有很大的影响。同时这种搅拌作用实现了污泥与基质的充分接触。 (3) 设计合理的三相分离器的应用三相分离器是UASB 反应器中最重要的设备。三相分离器的应用省却了辅助脱气装置,能收集从反应区产生的沼气,同时使分离器上的悬浮物沉淀下来,使沉淀性能良好的污泥能保留在反应器内。 在众多的厌氧工艺中选用上流式厌氧污泥床(USAB)，它在处理高浓度有机废水方面与其它生物处理相比具有以下几大优点： （1）成本低。运行过程中不需要曝气，比好氧工艺节省大量电能。同时产生的沼气可作为能源进行利用。产生的剩余污泥少且污泥脱水性好，降低了污泥处置费用。 （2）反应器负荷高，体积小，占地少。 （3）运行简单，规模灵活。无需设置二沉池，规模可大可小，较为灵活，特别有利于分散的点源治理。 （4）二次污染少。但其出水浓度仍然比较高，还需后续好氧处理 3.4工艺分析 在进行废水处理工艺选择时，应结合该工厂所排放废水水质水量特点，充分考虑该厂的发展趋势以及经济效益，合理确定处理出水所需达到的排放标准。下面针对该厂废水处理特点，就几种比较适合于赖氨酸废水的常规处理工艺进行分析对比。 　 3.4.1 直接厌氧- 好氧生物处理流程 将高浓度废水与低浓度废水及淀粉废水混合后,直接进入厌氧消化池,废水在厌氧微生物的作用下会去处掉一部分的有机物和悬浮物，经初步处理后的的废水再进入接触氧化池,进一步去除废水中的COD 及BOD5 ,出水排放。试验结果表明, (1) 由于废水中的SO42-很高,厌氧过程中在硫酸盐还原菌(SBR) 作用下,被还原生成硫化氢,对甲烷菌有抑制作用,厌氧处理过程将受到明显影响,以至完全停止作用,且排气中含有H2S 气味,达不到预期的处理效果,COD 去除率很低,约6. 2 %～15 %。 (2) 混合废水经本流程处理后,出水COD 401～452mg/ L ,无法达标排放。 3. 4 .2 SBR工艺 SBR工艺简单；布置紧凑、占地面积省；操作维修方便；抗冲击负荷能力强；污泥沉降性能好、污泥处理系统简单；出水水质好；可防止污泥膨胀。统计结果表明，采用SBR工艺处理小城镇污水，要比普通活性污泥法节省基建投资30%以上[4]。有研究表明，SBR法在每一个运行周期之间以及同周期进水阶段内出现急剧的水质水量变化甚至处理负荷猛增到正常负荷的两倍以上的情况下，仍可获得良好的处理效果。刘永松等人对SBR工作稳定性的分析研究结果充分表明了这一点[5]。但SBR反应器设备的闲置率高，进水和排水的阀门切换频繁，自动化程度较高，这对于技术力量和管理水平相对较弱的小城镇来说，限制了该工艺的推广。 SBR是一种间歇式的活性泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。 SBR池通常每个周期运行4～6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3～5倍旱流量的冲击负荷。 SBR工艺具有以下特点： (1) SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用； (2) 处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中)，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好； (3) 有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率； (4) 污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好； (5) SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。 3.4 ．3　预处理后厌氧- 好氧生物处理流程 高浓度废水加入石灰调节pH 至10. 5 以上,沉淀其中的SO42-,然后与低浓度废水及淀粉废水混合后,再进行厌氧- 好氧处理。试验结果表明, (1) 废水经沉SO42-后,降低了SO42-对厌氧消化的影响,但处理效果也很差,厌氧阶段COD 去除率仅15. 7 %～21. 0 %。 (2) 经本流程处理后,出水COD 为322～458mg/ L ,无法做到达标排放。(3) 由于用石灰沉淀SO42-产生了硫酸钙渣,约为50t/ d (含水率70 %) ,造成了二次污染。因此该处理流程不甚理想。 3.4 ．4 分析以上废水处理效果差的原因, 主要是废水中SO42-、SS浓度过高, 若SO42-在厌氧处理过程中生成H2S（浓度达200m/L以上）, 抑制了甲烷菌的生长另外, 好氧池弹性填料挂膜效果差, 也是影响因素之一。为此, 对预处理方法进行了改进, 采用调节PH废水使废水中高浓度蛋白质胶体沉淀的方法, SS去除率可达到75%左右, 然后, 将沉淀后的含高浓度SO42-的上清液分流, 一部分与稀废水混合进行厌氧生化处理另一部分直接进好氧生化池,与厌氧处理后的废水及生活污水一起进行好氧处理。同时, 好氧生化池改用软性纤维填料。采取以上后, 取得了良好的处理效果。生化处理出水再经气浮处理, 最终出水COD≤100mg/L BOD5≤25mg/L SS≤70mg/L pH 6~9各项指标均达到国家污水排放标准。 3.5总工艺流程的确定 经过综合考虑确定总的工艺流程概况如下：浓废水首先经过气浮处理，去除大部分悬浮物，特别是蛋白质；然后进入调节池与稀废水混合，混合后的废水进入沉淀池在沉淀池中加入Cao，废水中的SO42-与钙离子生成硫酸钙沉淀，从而可以除去SO42-，经过预处理的废水再进入调节池中与淀粉废水混合，混合后的废水经过厌氧处理装置，大大降低进水有机负荷，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，在进行好氧处理后可达标排放。 3.5.1综合污水处理、污泥处理所选定的方案，确定阜阳赖氨酸废水处理厂的工艺流程 3.5.2该方案特点 1.​ 本方案以低耗的生化处理工艺为主体，且处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化。 2.​ 本废水处理工程技术先进实用，工艺合理，在处理水质稳定达标排放的同时，能获得蛋白饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。 3.​ 废水处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）二级标准，可直接向外排放。 第四章 投资估算 4 .1土建部分 表1 土建部分投资估算（单位：万元） 序号 名 称 规 格 型 号 单位 数量 估算 1 格栅 钢筋混凝土结构，2.2m×0.2m×0.5m 座 3 1.0 2 集水井 钢筋混凝土结构，10m×6.0m×5.0m 座 1 20 3 一级泵房 地上式砖混结构，5m×4.5m×5m 座 2 5.0 4 气浮池 钢筋混凝土结构，10.0m×3.0m×3.0m 座 1 4.0 5 调节池 钢筋混凝土结构，12m×6.0m×5.5m 座 2 16 6 UASB反应器 钢筋混凝土结构，Φ10.0m×8.0m 座 4 50 7 沉淀池 钢筋混凝土结构，12m×5.5m×5.0m 座 10 8 SBR反应器 钢筋混凝土结构，12.3m×5.5×5.m 座 4 40 9 集泥井 钢筋混凝土结构, Φ5.0m×4.5m 座 1 2 10 污泥浓缩池 钢筋混凝土结构，7.0m×8.5m×5.0m 座 2 10.0 11 污泥脱水间 砖混结构，10.0m×5.0m×5.0m 间 1 3.0 12 鼓风机房 砖混结构，12.0m×6.0m×6.0m 间 1 3.0 13 二级泵房 地下为钢混结构，地上为砖混结构 座 1 10.0 14 综合楼 砖混结构，建筑面积100m2 座 1 15.0 15 辅助车间 砖混结构，建筑面积30m2 间 2 2.0 16 合计 188.0 4. 2 设备部分 表2 设备部分投资估算（单位：万元） 序号 名称 规格型号 单位 数量 估算 备注 1 一级提升泵 100ZZB-15型污水泵 台 2 1.30 １用1备 2 空压机 z-0.025/6型空压机 台 2 0.9 １用1备 3 溶气罐 TR-3型压力溶气罐 台 1 9.3 4 清水泵 CK32/13L 台 1 0.13 5 溶气释放器 TV-I型溶气释放器 台 1 4.6 6 刮渣机 TQ-1型桥式刮渣机 台 1 3.8 7 减压释放阀 个 1 0.65 8 二级提升泵 80WG型污水泵 台 3 2.25 2用1备 9 鼓风机 TSD-150鼓风机 套 3 10.2 2用1备 10 污泥提升泵 150QW100-15-11潜污泵 台 2 0.92 1用1备 11 带式压滤机 DYQ-2000 套 1 5.30 12 自控液位机 LZB-65、LZB100 套 2 0.80 13 转子转子流量计 LZB-100 套 2 0.30 14 空气流量计 LZB—100 套 1 0.15 15 加药系统 药剂泵、流量计等 套 2 4.00 16 曝气装置 SX-１型曝气器、曝气管 套 5 5.3 17 沼气柜 台 1 2.86 18 水封罐 台 1 0.24 19 螺杆泵 GFN65×2A 台 1 0.56 20 阀与管道 15.0 21 运输费 2.06 取设备费3% 22 安装费 6.86 取设备费10% 23 合计 77.48 4.2.1 工程直接投资 土建费用+设备费=188.0+77.48=265.48（万元） 4.2.2 其它部分费用 工程设计费： 286.08×1.5%=4.3万元 工程调试费： 286.08×1.5%=4.3万元 不可预见费： 286.08×5%=14.3万元 管理费： 286.08×3%=8.6万元 税金： 286.08×0.5%=1.43万元 小计： 32.93万元 4.2.3 工程总造价 （直接费用+间接费用）×1.035=（265.48+32.93）×1.035=308.85万元 第五章 流程概况 5.1. 工艺流程图如下 5.2 流程说明 该赖氨酸废水处理工艺由气浮法提取蛋白、厌氧生物处理（UASB）工艺和好氧生物处理（SBR）工艺3部分组成，提取蛋白采用气浮分离技术，赖氨酸生产车间的废水流过格栅，先去除大的悬浮物，然后进入集水井，集水井的废水由泵提升进入气浮池提取蛋白，湿蛋白经烘干制成干制成蛋白饲料。经气浮分离后的废水进入调节沉淀池，与稀废水充分混合后进入沉淀池，在沉淀池中进行沉淀，同时加入氧化钙出去硫酸根同时去除部分悬浮物。处理后的废水进入调节池与淀粉废水混合后进入厌氧生物处理池，厌氧生物处理采用UASB技术，调节沉淀池废水用泵压入UASB进行厌氧生物处理，大部分有机物在UASB反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐、气水分离器、脱硫器进入沼气储柜进行利用。UASB出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。好氧生物处理采用接触氧化池，预曝沉淀池的出水自流进入接触氧化池进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物，最后流入二沉池，进一步沉淀以均化水质。调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、二次沉淀池等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵入污泥浓缩池，污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液排入集水井进行再处理。 5.3 主要处理设备和构筑物的设计参数 5.3.1 格栅 设计尺寸2.5m×0.2m×0.5m，进水渠沟底标高为-2.0m，超高0.2m，栅前水深0.2m，栅前水面标高-1.5m，栅后水面标高-1.6m。 5.3.2 集水井 集水井的尺寸为12m×6m×5.5m，提升泵选用100ZZB-15型污水泵，它的作用是将集水井中的废水提升至气浮池中，采用自动和手动两套控制系统，2台水泵1用1备，泵的出口安装转子流量计。提升泵的技术性能参数：Q=70m3/h，H=18m，电动机功率为11kW,进、出口直径100mm，自吸时间100s/5m通过固体物最大直径85mm。安装尺寸：长1500mm，宽500mm,高750mm.提升泵房设计尺寸：6m×5m×4.5m。 5.3.3 气浮池 气浮所需空气量V=220L/h，空压机选用Z—0.025/6空压机；加压溶气水量q´=9m3/h；溶气罐选用TR-3型压力溶气罐；气浮池尺寸：接触室尺寸为2.5m×0.5m×3m，分离室尺寸为5m×2.1m×3m，反应池尺寸为2.6m×2.6m×3m；溶气释放器采用TS-78-Ⅱ型溶气释放器；刮渣机采用TQ-1型桥式刮渣机。 反应池水面标高+3.0m，池底标高+1.00m；气浮池水面标高+2.0m，池底标高+1.00m，池顶标高2.50m。 5.3.4 调节池 　　池子的总尺寸为L×B×H=5m×3m×m；污泥斗的尺寸为：斗底尺寸为0.4m×0.4m，污泥斗倾角取450，污泥斗的高度为3.3m。 　　该构筑物地上2.0m，地下3.5m，最低水位设置-1.0m，则最高水位为+2.0m，池顶高程为+3.0m，池底高程为-2.5m。 5.3.5 UASB反应器 UASB反应器尺寸为Φ8m×9m，数量为6座。 池底高程为±0.00m，最低水位为±0.00m，最高水位4.5m，池顶高程为5.0m 5.3.6 沉淀池 曝气区平面尺寸为6.5m×2.0m×3.0m，池高3.5m，其中超高0.5m，水深3.0m。曝气区设进水配槽，尺寸6.5m×0.3m×0.8m，其深度0.8m（含超高）。 　沉淀区平面尺寸为6.5m×6.5m×2.0m，池总高6.0m，其中沉淀有效水深2.0m。 预曝沉淀池设置地下2.5m，地上4m，曝气池水面标高+3.5m，沉淀池水面标高+3.3m，池底标高+0.5m，污泥斗底标高-2.5m。 5.3.7 接触氧化池 １、设计说明 经UASB处理后的废水，COD浓度仍较高，要达到排放标准必须进一步处理，即采用好氧处理，此工艺拟用接触氧化池，设计6座接触氧化池。 ２、设计水质水量 （1）​ 设计水质 表3 预计处理效果 项目 COD BOD SS 进水水质(mg/L) 1075.5 310 503.75 去除率(%) 20 10 50 出水水质(mg/L) 860.4 279 252 （２）设计水量：Q=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/s ３、设计计算 （１）确定参数 容积负荷率取：NW=1.5kgBOD/(m3·d) 填料层高度取：H=3m，分三层，每层1米； （２）接触氧化池填料的总有效容积： （３）接触氧化池总面积：A=W/H=433.5/3=144.5m2 每座接触氧化池面积f≤25m2，滤池格数n=F/f=144.5/25=5.8，取6个 则池长取L=5m，池宽取B=5m。 （４）污水与填料的接触时间为： ，取7h （５）接触氧化池的高度：H0=H+h1+h2+(m-1)h3+h4 其中，超高取h1=0.5m，填料上部的稳定水层深取h2=0.5m，填料层间隙高度h3=0.2，填料层数m=3，配水区高度h4=0.6m。 则H0=3+0.5+0.5+(3-1)×0.2+0.6=5.0m （６）空气量Ｄ 　　污水需气量为：D0=18m3/m3 则，D=D0Q=18×66.67=1200m3/h=20m3/min 5.3.8 鼓风机房设计 1、供气量 本处理需提供压缩空气的处理构筑物及供风量为：预曝沉淀池0.22m3/min,接触氧化池20m3/min，56kPa=5.71mH2O。 2、供风风压 预曝沉淀池的供气压力为4.0mH2O 3、鼓风机选择 综合以上计算，鼓风机总供风量及风压为Gs=20m3/min，Ps=4.0mH2O。 所以拟选用RD-127鼓风机三台，二用一备，该鼓风机技术性能如下：转速n=1150r/min，口径DN=125mm，出风量11.4m3/min，出风升压39.2kPa，电机功率N=15kW。 4、鼓风机房布置 　　鼓风机房平面面积尺寸10.8m×5.4m，鼓风机房净高4.8m，鼓风机房含机房两间7.8m2，值班（控制）室一间3.0m3，鼓风机机组间距不小于1.5m。 5.3.9二次沉淀池 １、设计说明 　　接触氧化池后要设二次沉淀池，以去除出水中挟带的生物膜，保证系统出水水质。 ２、设计水质水量 （1）​ 水质 表4 预计处理效果 项目 COD BOD SS 进水水质(mg/L) 860.4 279 251 去除率(%) 90 95 75 出水水质(mg/L) 86.04 13.95 62.75 （２）设计水质：Q=1600m3/d=66.7m3/h=0.019m3/s ３、设计计算 （１）参数选取：停留时间：T=6h （２）池水尺寸 　　池子有效容积为：V=QT=66.7×6=400m3 取池子总高H=3.5m，其中超高0.5m，有效水深h=3m 则池面积：A=V/h=400/3=133.3m2，池长取L=20m，池宽取B=7m （３）理论上每日的污泥量： （４）污泥斗尺寸 　　取斗底尺寸为0.7m×0.7m,污泥斗的高度h2=1.5m 每个污泥斗的容积： 设计1个污泥斗， 5.3.10 污泥部分计算 １、集泥井 池底高程设置-3.5m，则最低泥位为-3.0m，最高泥位-1.5m。集泥井最低泥位-3.0m，浓缩池最高泥位1.5m则排泥泵抽升所需扬程为5.0m，排泥富余水头2.0m。污泥泵吸水管和出水管压力损失有2.5m。则污泥泵所需扬程为：Hh=5.0+1.5+2.5=9.00m。 选用150QW100-15-11型潜污泵，该泵技术性能为Qb=100m3/h，Hb=15.0m，电机功率11kW，出口直径150，重量280kg。 ２、污泥浓缩池 池子尺寸为：5.5m×4.5m×2.5m，其中池子总高2.5m，超高0.5m，缓冲层高0.5m，有效高度1.5m；污泥斗尺寸：污泥斗下锥体边长取0.5m，高度取3m。 池底高程设置-3.0m，池顶高程为1.5m。 ３、污泥浓缩间 选用带式压滤机将污泥脱水，其型号为DYQ-2000，一套。处理能力为430kg(干)/h。设备参数：干泥生产量400~460kg/h，泥饼含水率70%~80%，主机调速范围0.97!4.2r/min，主机功率1.1kw，系统总功率25.2kw，滤带宽度2000mm，滤带运行速度1.04~4.5r/min，外形尺寸5.0m×3.0m×2.5m，重6120kg。污泥脱水间尺寸：10.0m×7.0m×5.0m。 5.4 方案特点 1、本方案以低耗的生化处理工艺为主体，且处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化。 2、本废水处理工程技术先进实用，工艺合理，在处理水质稳定达标排放的同时，能获得蛋白饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。 3、废水处理后水质达到《污水综合排放标准》（GB8978—1996）二级标准，可直接排放。 第6章 技术经济分析 6.1 人员编制 污水厂人员编制系根据建设部2001年《城市污水处理工程项目建设标准》进行确定。该标准中规定：1～5万m3/d二级污水厂，每万m3配备25～7人；5～10万m3/d二级污水厂，每万m3配备7～5人；10～20万m3/d二级污水厂，每万m3配备5～3人。 由于本厂自动化程度高，因此，劳动定员大大减少，全厂劳动定员为35人，其中管理人员4人，化验工2人，电工1人，值班室1人，其余28生产工人。污水处理厂必须连续运作，一经投产，除特殊情况外，不能停运，生产人员按“四班三运转配备”，每班生产工人7名。 表5 污水厂人员编制表 类别 机构设置 人员(人) 比例(%) 备注 管理及工程技术人员 厂长 1 14 副厂长 2 总工程师 1 直接生产人员 工程师 6 72 给排水、机电、自控 污水处理值班工人 6 污泥处理值班人 4 中心控制室 3 化验室 2 辅助生产人员 生活区工作人员 2 14 机修、电修 1 门卫 1 从上表可看出，在全厂29人的编制中，管理人员占14%；直接生产人员占72％；辅助生产人员占14%。为了使本厂建成后高运转，专业技术人员和技术工人应在国内和与本厂工艺类似，且运转管理好的城市污水处理厂进行时间。 6.2 投资费用概算 燕郊污水处理厂工程设计总规模为50000m3/d。本设计污水处理工艺采用SBR工艺。工程建设投资由单项工程投资费用、建设工程其他费用、基本预备费等费用组成。单项工程构筑物根据工程预算法及扩大单价法计算，建筑物根据设计内容及当地造价指标采用概算指标法计算。 表6 主要经济指标 序号 工程项目或费用名称 费用（万元） 经济指标 (元／m3) 占总投资 比例(％) 一 工程费用 3500 700 0.76 1 建筑费用 1750 350 0.37 2 设备费用 1250 250 0.27 3 安装工程 335 67 0.08 4 其他费用 165 33 0.04 二 工程建设其他费用 750 150 0.16 三 基本预备费 340 68 0.08 合计 建设项目总投资 4590 918 1 注：本工程基本预备费按第一、二部分的8%计算。 6.3 污水处理成本概算 表7运行成本分析 项目 总量 单价 年费用(万元) 备注 用电量 实用负荷700kW 0.6元/度 240.9 单位电耗 0.22度/吨水 用水量 120吨/天 1.2元/吨 5.26 职工费用 工资 29人 1000元/人月 27.6 福利 500元/人月 13.8 按工资的50% 年修理费用 工程建设费用的2.0% 70 固定资产 基本折旧费 工程建设费用的4.0% 140 其他费用 以上费用的5% 24.88 运行成本 0.27元/吨水 含折旧费 运营成本 0.20元/吨水 不含折旧费 6.4工程效益分析 6.4.1 经济效益 　　本废水处理工程处理水量为1520m3/d，在运行过程中每吨废水提取蛋白饲料5.0kg，每年可以提取蛋白饲料2736t，UASB处理过程中每年的沼气产量201万m3。工程运行成本及运行效益见下表，本废水处理工程运行费用为171.44万元/a，运行效益为428.8万元／a，去除运行成本每年可以获得万元的经济效益258.78万元/a。 表8 运行效益 项目 数量 单价 金额／（万元／a） 工资费 13人 1200元/月 18.72 电费 85kW 0.76元/(kW·h) 54.26 药剂费 1920元/d 67.2 维修费 总投资×2% 6.952 折旧费 总投资×7% 24.332 运行成本合计 171.46 蛋白饲料 2736t/a 1200元/t 328.3 沼气 201万m3/a 0.5元/m3 100.5 运行效益合计 428.8 6.4.2 社会效益分析 随着经济的发展，污染治理已成为企业的一项重要责任，该味精厂淀粉工艺废水通过此方案的处理，其对环境的污染削减到最低程度，做到了以废治废；执行了国家的环保法规，对保护当地水环境尽到了应承担的义务；必将得到当地环保部门和周围群众的认可；增加了企业的无形资产，为企业的生存、发展打下良好的基础。 第七章 总图布置 7.1 平面布置 7.1.1 总平面布置原则 该赖氨酸污水处理厂位于厂区的南面，处理站东西长 30 m，南北长140m，总占地面积5200m2。其中构（建）筑物占地面积为1610.6m2，所占比例为31.53%。 布置原则： 1．​ 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理； 2．​ 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助构筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。 3．​ 构（建）筑物之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。 4．​ 管道（线）与渠道的平面布置，应与高程布置相协调，顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。 5．​ 协调好辅助建筑物、道路、绿化与处理构筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。 7.1.2 总平面布置结果 污水处理厂呈长方形，东西长30 m,南北长140m综合楼、仓库、车库及其它主要辅助建筑位于处理站的北部，正门在东北角，占地较大的水处理构筑物位于处理站南部，沿流程自东向西排开。污泥处理系统及出水消毒设施位于厂区东侧。在处理站的东面紧临现有混凝土路，故在处理站东面另设一大门，以便污泥及沉砂外运。同时为了改善处理站区环境，在空地上都铺上草皮，在主干道两旁种植常绿树木，并于中心空地设一大花坛，起到绿化环境、调节气侯、净化空气和降噪音隔臭等作用。 厂区主干道宽6m，两侧构（建）筑物间距不小于14m，次干道宽4m，两侧构（建）筑物间距不小于10m。 7.1.3 厂区土地使用情况（见表9） 表9 厂区用地一览表 序 号 项 目 占地面积（m2） 占地比例（%） 1 总占地面积 5200 100.0 2 构（建）筑物 1610.6 41.53 3 绿化用地 1227.2 35.44 4 道路及铺装地面 1447.2 23.03 7.2 高程布置 7.2.1高程布置原则 1、充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。 2、协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。 3、做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。 4、协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。 7.2.2 高程布置结果 赖氨酸废水经提升泵一次提升后自流经过气浮池、调节沉淀池，在由二次污水提升泵提升至UASB反应器，然后自流到预曝沉淀池，最后经SBR池处理后直接排入自然水体。气浮-UASB-SBR方案高程布置图见附录设计图2。 7.3 运输 根据本站的设计计算及运输要求，需备1辆东风牌自卸汽车和2至3部手推车。运输工具由厂部统一调配解决。 结 论 综上所述，采用气浮-UASB-SBR工艺合理，技术成熟，管理方便，在处理水质稳定达标排放的同时，能够得到饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。对规划区内的生产废水进行集中处理，避免废水对周围水环境的严重污染。以较低的投入，可以收到良好效果，是一种合理、可靠的废水处理方案。在对两套方案进行比较时，我们可以看到在此工程中气浮-UASB-SBR工艺从经济和技术上都占有优势，非常适合该废水的处理。 通过对方案的比较，对工程做出系统的规划，为企业节省投资，对企业和社会都有巨大的经济和环境效益。 本工程设计只是初步设计方案，采用的方案比较法，可以针对废水的特点做出适当的选择，然后再做出具体设计。 附录一 阜阳赖氨酸厂生产废水处理 设 计 计 算 书 目录 1．​ 格栅设计计算…………………………………………………………………………2 2．​ 集水井设计计算………………………………………………………………………6 3．​ 气浮池的计算…………………………………………………………………………2 4．​ 调节池的计算…………………………………………………………………………9 5．​ 沉淀池设计计算………………………………………………………………………10 6．​ 二级调节池……………………………………………………………………………11 7．​ UASB反应器…………………………………………………………………………12 8．​ 二级沉淀池……………………………………………………………………………16 9．​ SBR反应器…………………………………………………………………………19 10．​ 鼓风机房………………………………………………………………………………20 11．​ 二级机房………………………………………………………………………………21 12．​ 污泥相关计算…………………………………………………………………………23 主要处理设备和构筑物的设计参数 1. 格栅 1.1计说明： 格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于拦截较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞水泵机组及管道阀门。同时，还可以减轻后续构筑物的处理负荷。由于处理量不是很大，采用人工清渣。结构为地下钢混结构。 1.2计参数：格条间隙d=10mm；栅前水深h=0.2m；过栅流速0.5m/s；安装倾角 =450 1.1.1浓废水的格栅设计计算： 设计流量：Q=250m3/d=10.42m3/h=0.003m3/s 1、设计计算 （1）格栅的间隙数（n） n = = = 3.78 取n = 4 （2） 栅槽有效宽度(B) 设计采用 20圆钢为栅条：即 s=0.02m B = s (n – 1) + dn = 0.02 (4 - 1) + 0.01 4 = 0.1m （3） 进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为0.4m/s，进水渠道宽取B1=0.15m，渐宽部分展开角 =200 L1 = = = 0.1m （4） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 = L1/2 = 0.05m （5） 过栅水头损失：取k=3, =1.79, =0.6m/s h1=k = =0.157m （6） 栅槽总高度H 栅前槽高 H1 = h + h2 = 0.2 + 0.3 = 0.5m 栅后槽高 H = h + h1 + h2 = 0.2 + 0.157 + 0.3 = 0.657m （7） 栅槽总长度(L) L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + = 0.10 + 0.05 + 0.5 + 1.0 + 0.5/1 = 1.90m （8）高程布置 设计尺寸2.5m×0.2m×0.5m，进水渠沟底标高为-2.0m，超高0.2m，栅前水深0.2m，栅前水面标高-1.5m，栅后水面标高-1.6m。。 1.1.2稀废水的格栅设计计算： 设计流量：Q=1000m3/d=41.67m3/h=0.012m3/s 1、设计计算 （1）格栅的间隙数（n） n = = = 10.09 取n = 11 （2） 栅槽有效宽度(B) 设计采用 20圆钢为栅条：即 s=0.02m B = s (n – 1) + dn = 0.02 (11 - 1) + 0.01 11 = 0.31m （3） 进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为0.4m/s，进水渠道宽取B1=0.15m，渐宽部分展开角 =200 L1 = = = 0.22m （4） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 = L1/2 = 0.11m （5） 过栅水头损失：取k=3, =1.79, =0.5m/s h1=k = =0.157m （6） 栅槽总高度H 栅前槽高 H1 = h + h2 = 0.2 + 0.3 = 0.5m 栅后槽高 H = h + h1 + h2 = 0.2 + 0.157 + 0.3 = 0.657m （7） 栅槽总长度(L) L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + = 0.22+ 0.11 + 0.5 + 1.0 + 0.5/1 = 2.08m （8）高程布置 设计尺寸2.5m×0.2m×0.5m，进水渠沟底标高为-2.0m，超高0.2m，栅前水深0.2m，栅前水面标高-1.5m，栅后水面标高-1.6m。 1.1.3淀粉废水的格栅设计计算： 设计流量：Q=750m3/d=31.25m3/h=0.009m3/s 1、设计计算 （1）格栅的间隙数（n） n = = = 7.57 取n = 8 （2） 栅槽有效宽度(B) 设计采用 20圆钢为栅条：即 s=0.02m B = s (n – 1) + dn = 0.02 (8 - 1) + 0.01 8 = 0.22m （3） 进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道内的流速为0.4m/s，进水渠道宽取B1=0.15m，渐宽部分展开角 =200 L1 = = = 0.16m （4） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 = L1/2 = 0.08m （5） 过栅水头损失：取k=3, =1.79, =0.5m/s h1=k = =0.157m （6） 栅槽总高度H 栅前槽高 H1 = h + h2 = 0.2 + 0.3 = 0.5m 栅后槽高 H = h + h1 + h2 = 0.2 + 0.157 + 0.3 = 0.657m （7） 栅槽总长度(L) L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + = 0.16+ 0.08 + 0.5 + 1.0 + 0.5/1 = 2.0m （8）高程布置 设计尺寸2.5m×0.2m×0.5m，进水渠沟底标高为-2.0m，超高0.2m，栅前水深0.2m，栅前水面标高-1.5m，栅后水面标高-1.6m。 2 集水井 1、设计说明 由于工业废水排放的不连续性，为了方便操作，减少施工工程量,气浮池设在地上,所以在气浮池之前和格栅之后设一集水井，其大小主要取决于提升泵的能力，目的是防止水泵频繁启动，以延长污水泵的使用寿命。具体设计时要选取适当的设计参 ２、参数选择数及合适的提升水泵型号，以达到要求。 设计水量:Ｑ=10.42m3/h 水力停留时间：T=6h 水面超高取：h1=0.5m 有效水深取：h2= 3.0m 3、设计计算（如图4-2） 集水井的有效容积：V=Q·T=66.7×6=62.52m3 集水井的高度：H=h1+h2=3.0+0.5=3.5m 集水井的水面面积:A=V/h2=62.52/3=20.84m2，取30m2 集水井的横断面积为：L×B=7×5(m2) 则集水井的尺寸为：L×B×H=7×5×5(m3) 所以该池的规格尺寸为7m×5m×5.3m，数量为1座。最高水位-2.0m，顶标高为-0.5m，池底标高为-3.5m。在集水井中安装QUZ—291式浮球液位计1台，可自动控制提升水泵的启动和停止，即高水位时自动启泵，低水位时自动停泵，超高水位时双泵启动，同时连续跟踪显示水池液位。 3 一级泵房 1、 设计说明 一次污水泵从集水井中吸水压至调节池,污水泵设置于地面上,不能自灌,设置引水筒。采用砖混结构。 2、 设计计算 提升流量：Q = 10.42m3/h 　　扬 程：Ｈ= 提升最高水位－泵站吸水池最低水位－水泵水头损失 = 4-(-3.5)+2=9.5m 选用100ZZB-15型无堵塞自吸污水泵，它的作用是将集水井中的废水提升至气浮池中，设2台泵（1用1备），泵的出口安装电磁流量计进行水量计量。提升泵参数：Q=70m3/h，H=18m，电动机功率为11kW，进、出口直径100mm，自吸时间100s/5m，通过固体物最大直径75mm。安装尺寸：长1480mm，宽500mm,高865mm。 泵体、电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定的检修空间。提升泵房设计尺寸：6m×4m×4.5m。 4 气浮池 1、设计说明 由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以设一气浮池,分离提取蛋白质,提高经济效益，同时减轻后续处理构筑物的压力。该气浮池采用部分回流的平流式气浮池，并采用压力溶气法。 ２、参数选取 设计水量：Ｑ=250m3/d=10.42m3/h=0.003m3/s 反应时间取15min，接触室上升流速取20mm/s，气浮分离速度取2mm/s，溶气罐过流密度取150m3/(h·m2), 溶气罐压力取2.5kgf/cm2，气浮池分离室停留时间为16min。 水质情况： 表1 预计处理效果 项目 CODCr BOD5 SS 进水水质（mg/L） 57000 29167 1820 去除率（％） 45 45 80 出水水质（mg/L） 31350 16041 364 3、设计计算 (1) 反应池 ：采用穿孔旋流反应池 反应池容积 W = = = 3m3 反应池面积考虑与调节池的连接，取有效水深H = 1.5m，则反应池面积 F = W / H = 3/1.5=2m2 孔室分2格: 1