某牛奶废水处理工程设计 36页

苏州科技学院毕业设计1.设计原则、设计依据和标准：1.1、 设计原则 本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求。    投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的污水可以达标排放。    废水处理系统在运行上有较大的灵活性和可调性，可以适应污水水质、水量和水温的波动，即处理设施应有利于调节、控制、运行操作。    处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。    总图设计应考虑符合环境保护要求。管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；    在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命。    废水处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施。    所有设计应满足国家相关专业设计规范和标准；    所有设备的供应安装应满足国家相关专业施工及安装技术规范；    所有工程及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。1.2、 设计依据   国家现行的建设项目环境保护设计规定。   国内外有关该类废水治理的技术资料。   同类废水治理的工程经验和技术。   设计技术规范与标准1.3、 设计标准该废水处理项目的设计、施工与安装严格执行国家的专业技术规范与标准，其主要规范与标准如下：《室内排水设计规范》                          （GBJ14-87）《室外排水设计规范》                          （GBJ14-1996）《污水综合排放标准》                          （GB8978-1996）《给排水设计手册》《水处理设备制造技术条件》                    （JB2932-86）《建筑给水排水设计规范》                      （GBJ15-88）36\n苏州科技学院毕业设计2.生产工艺流程和废水来源：2.1.乳制品生产工艺流程：图1-1液体乳品加工工艺流程液体乳品的主要加工工艺为消毒、均质、调配维生素和瓶装，图1-1表示液体乳品典型的加工工艺和各种水的流向。奶粉的主要加工工艺为净化、配料、灭菌与浓缩、干燥（祥见图1-2）。酸奶生产工艺流程见图1-3。36\n苏州科技学院毕业设计图1-2奶粉生产工艺流程2.2.废水的来源及特性：乳场废水主要来自洗涤水、冲洗水；乳品加工废水主要是生产工艺废水和大量的冷却废水（图1-1~图1-3）。冷却水占总水量的60%~90%。乳品接收站废水主要是为运送乳品所用设备的洗涤水。乳品加工厂废水包括各种设备的洗涤水、地面冲洗水、洗涤与搅拌设备油的废水以及生产各种乳制品的废水（乳奶粉厂的废水主要来自设备洗涤水和大量的冷却水，酪厂的废水主要来自真空过滤机的滤液、产品的洗涤水、蒸发器的冷凝水）。36\n苏州科技学院毕业设计图1-3酸奶（凝固型）生产工艺流程各乳品加工厂日处理不同原料奶量的用水量和废水排放量有较大的差别，有表1-1可见，乳品加工厂与其他食品发酵企业一样，生产规模大的其耗水量和废水排放量反而比生产规模小的少，以消毒乳生产为例，在包装工艺上乳采用软包装则废水排放量只有瓶装工艺的30%~50%（见表1-2）乳品加工厂废水含有大量的有机物，主要是含乳固形物（乳脂肪、酪蛋白及其他乳蛋白、乳糖、无机盐类），其含量视乳品的不同品种和不同方法而不同，并在水中呈可溶性或胶体悬浮态。不同乳品加工耗水量、废水排放量、污染负荷见表1-3。有表见，乳品加工的平均PH值接近中性，有略带碱性。但在不同时间所排放废水的PH值变化很大，它主要受清洗消毒时所使用的清洗剂和消毒剂的影响。36\n苏州科技学院毕业设计表1-1不同规模乳品加工厂好水量及废水排放量处理能力吨产品用水量/t吨产品废水排量备注10-20t/d5-10t/d5t/d以下6.87.19.46.56.99.1废水排放量包括蒸汽冷凝水表1-2不同包装工艺的吨产品废水排放量加工工艺原料接收消毒均质洗瓶灌装合计瓶装软包装4.64.70.180.176.400.170.0511.354.92表1-3不同乳品的加工耗水量、废水量、污染负荷品种吨产品用水量/t吨产品废水排放量/tPH值COD/mg.l-1BOD/mg.l-1消毒奶奶粉酸奶冰激凌11.35.42.14.710.65.62.04.25.7-11.65.2-10.36.4-9.47.3-8.621.373.8304167.669.3239.7988544.8如制品厂废水浊度一般在30~40mm范围内，表1-4列出了几种食品发酵工业废水浊度的比较。由于乳品废水中胶体浓度高，所以废水的浊度相对较高。36\n苏州科技学院毕业设计表1-4几种食品与发酵工业废水浊度食品与发酵行业浊度范围/mm食品与发酵行业浊度范围/mm乳制品罐头30-4020-30粮食加工酒5-257-202.3.原水水量、水质及达标要求：2.3.1.原水水量：根据厂方提供的资料，工厂的废水量为500吨/天。2.3.2.原水水质：序号指标浓度（mg/l）1pH6-92COD10003BOD56004SS1002.3.3．处理要求：序号指标排放浓度（mg/l）（国家一级排放标准）1pH6—92COD1003BOD5304SS7036\n苏州科技学院毕业设计3.常用废水的处理工艺介绍和分析：3.1.我国乳制品工业概况：我国乳品工业是一个年轻的工业，起源与50年代初，经过50多年发展，乳制品年产量有50年代的600t，增加到2000年的31.21万t，增长了52。0倍。乳制品行业在国民经济中占的比例还很小，仅占食品工业的0.5%。世界一些发达的国家乳制品工业占食品工业的比重相当大，如美国占食品工业的12.4%，法国占21.9%，英国占11.8%，日本占8%。由此可见，我国的乳制品工业还回有一个教大的发展。乳品工业包括乳场。乳品接受站和乳制品加工厂。乳品接受站主要任务是从乳场接受乳品，然后装罐运输到装瓶站或加工厂。乳场除了作好运输准备工作外，有时还要在分离器中将乳品脱脂，把奶油运出或加工成黄油，而脱脂乳可作为饲料或加工酪。乳品加工厂主要生产奶粉、炼乳、酸奶、酪、冰激凌等产品。我国乳制品产量中，奶粉产量占75%左右，婴儿乳制品产量占10%左右，奶油、干酪、炼乳等其他乳制品占15%。乳品加工厂废水含有大量的有机物，主要是含乳固形物，并在水中呈可溶性或胶体悬浮态。不同乳品加工耗水量、废水排放量、污染负荷不同。乳品加工的平均PH值接近中性，有略带碱性。但在不同时间所排放废水的PH值变化很大，废水的浊度相对较高。3.2.工艺的比较：3.2.1、SBR工艺36\n苏州科技学院毕业设计SBR工艺由时间序列上依次循环进行的进水－曝气反应－沉淀分离－排水－闲置五个操作工序构成。这五个工序均在同一反应器(曝气池)中进行。就生物反应特征而言，在流态上属完全混合型，而在有机物降解方面，则与推流式反应器的特性相同。每一个运行周期中，各阶段的运行时间、反应期内混合液体积的变化以及运行状态都可以根据污水的性质、出水质量与运行功能的要求而灵活掌握。通过在时间上进行有效的控制与变换，即能达到脱氮除磷的效果。但由于自养菌和异养菌在一个池中混合培养而抑制了自养菌的生长，同时由于脱氮与除磷过程均在同一反应器中发生，使得此反应器的实际脱氮除磷的效果不是很好。生物处理系统的总容积通常小于连续式工艺，建设投资和运行费用都较为节省。若采用多组间歇反应器交替运行，则可实现污水的连续处理。本工艺的各操作工序要求采用计算机自动控制，主要运行控制参数的在线监测也较为方便。若设备和监测、控制仪表质量可靠，易于维护管理，运行控制灵活方便，能够达到较好的处理效果。3.2.2、UBF工艺即上流式厌氧污泥床过滤器。厌氧消化和固液分离在一个池中进行，微生物浓度高，所以能适应高的有机负荷，容积效率高，且能耗低且不需要搅拌设备，由于采用了三相分离器，能使气、固、液得到良好的分离使池中厌氧污泥浓度很高，并能培养出沉降性能很好的高活性颗粒污泥。去除效率高，目前国内外采用这样的技术处理废水还不是很多，技术水平有待提高。厌氧生化与好氧生化相关的废水处理工艺有运行能耗少、处理效率高等优点，在高浓度有机废水中经常使用，也可同时产生沼气而具有一定的经济效益，但此工艺运行仍具有一定的困难，普通厌氧法对水质、水温、PH要求高，废水的复杂多变性会导致普通厌氧法的低效运行甚至使厌氧生物受到严重危害而不可逆转，最终导致厌氧段的破坏，此外，还要满足普通法的恒温要求。3.3.乳品与蔬菜加工废水处理流程比较和方案优选：3.3.1.基本原则：（1）工艺先进，技术成熟，处理效果稳定，运行管理方便；（2）调节灵活，适用近后期不同出水水质要求；（3）最大可能减少剩余污泥量；（4）实现在线监测与控制；（5）投资与运行费用较低；（6）优美的厂区环境与良好的运行管理条件。3.3.2工艺流程的方案初选：在初选处理工艺和构筑物型式时，主要遵循以下原则：处理效率高，效果好，且工艺性能稳定，能适应一定程度的负荷波动和变化；技术可靠、先进、合理，有充足的实际工程设计、运行资料或试验依据；调试和正常运行管理简便易行，对操作人员的工艺知识要求尽可能低；设备维护要求相对较低；占地面积小，投资和运行费用低。36\n苏州科技学院毕业设计并且，厌氧+好氧工艺处理乳品与蔬菜加工废水具有许多优点：1）大部分COD在厌氧反应器中去除，大大节省由于供氧而引起的电耗；2）厌氧反应器内的污泥龄长，排出的污泥不仅数量少，且稳定性较好，从而降低污泥处理费用；3）废水中的大部分有机物转化为沼气，可回收数量可观的生物能。根据这些原则，综合考虑以上介绍的各种工艺和反应器的技术经济特点，我们认为采用UBF+TF，具有较为全面的技术经济优势，主要是在技术的先进、处理效果好等方面。3.4.主要工艺流程为：4.所选流程的工艺参数、设计计算：4.1.格栅：4.1.1.设计参数：（1）栅前流速：0.4～0.8m/s（2）过栅流速：0.6～1.0m/s（3）过栅水头损失：与污水的过栅流速有关，一般在0.2～0.5m之间（4）栅渣量：以每单位水量产渣量计0.1～0.01(m³/10³m³污水)，粗格栅用小值，细格栅用大值（5）栅渣的容重：960kg/m³;含水率：80%。36\n苏州科技学院毕业设计4.1.2.尺寸计算：假设格栅前水深h=0.3m，通过格栅的流速v=0.6m/s,栅条宽度S=0.02m，栅条间隙宽度b=0.01m，格栅放置与水平成75°倾斜角，进水渠宽=0.25m，其渐宽部分展开角度=20°（1）栅条间隙数n=0.028*0.96/(0.01*0.3*0.6)=13.1（取n为14）（2）栅槽有效宽度B设计采用φ10圆钢为栅条，即S=0.02mB=S*（n-1）+b*n=0.4m<0.6m所以取B为0.5m（3）进水渠道渐宽部分长度：设进水渠道内的流速为0.6m/s，进水渠道宽取=0.25m，渐宽部分展开角=20°。=（-）/2*tg=0.20m（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L=0.10m（5）过栅水头损失取k=3，β=1.79，ν=0.8m/s=k*β*（/2*g）*Sinα=0.176（6）栅槽总高度H取栅前超高=0.3m取栅前槽高=+=0.6mH==0.776m（7）栅槽总长度LL=L+L+0.5+1.0+/tg60°=2.37m（8）每日栅渣量，设栅渣量为每1000m污水产0.08mW=Q*W1*86400/（1.5*1000）=0.24>0.20m/d宜采用机械除渣。36\n苏州科技学院毕业设计图3-1格栅设计草图4.2.调节池:调节水量和水质的构筑物称为调节池。根据生产废水排放规律，其废水的水量、水质随时间的变化而变化，为了保证后续处理构筑物对水质水量稳定性要，后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节。调节池停留时间取24h，调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备或管道，考虑土建结构可靠性高时，故障少，只设一个调节池。设计计算：设调节池的水力停留时间取24h，有效水深取5.7米，超高0.3米1、调节池的有效体积：V=500/(24/24)=500m32、有效水深为5.7m，3、表面积A=83.3m2尺寸为9.4*7.9m36\n苏州科技学院毕业设计4.3.UBF的设计1、设计说明即上流式厌氧污泥床过滤器。厌氧消化和固液分离在一个池中进行，微生物浓度高，所以能适应高的有机负荷，容积效率高，且能耗低且不需要搅拌设备，由于采用了三相分离器，能使气、固、液得到良好的分离使池中厌氧污泥浓度很高，并能培养出沉降性能很好的高活性颗粒污泥。UBF一般包括进水区、反应区、填料层、三相分离区，气室等部分，UBF反应器的工艺基本出发点如下：（1）污泥絮凝提供有利的物理-化学条件，厌氧污泥即可获得并保持良好的沉淀性能；（2）好的污泥床常了形成一种相当稳定的生物相，能抵抗较强的冲击。较大絮体具有良好的沉降性能，从而提高设备内的污泥浓度；（3）通过在反应器内设置一个沉淀区，使污泥细颗粒在沉淀的污泥层内有进一部絮凝和沉淀，然后回流入反应器。UBF处理有机工业废水具有以下特点：（1）污泥床污泥浓度高，平均浓度可达20~40gVSS/L（2）有机负荷高，中温发酵时容积负荷可达8~12kgCOD/（M3.D）（3）反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护管理较简单；（4）系统较简单，不需另设沉淀池和污泥回流设施。本工程所处理的废水属高浓度有机废水，生物降解性好，UBF反应器作为处理工艺的主体，按下列参数设计。设计流量500m3/d进水水质：COD：1000mg/lBOD：600mg/lSS<100mg/lTN：40mg/l容积负荷Nv=3.0kgCOD/(m3.d)(按常温23度)产气率r=0.4m3/kgCOD污泥产率X=0.15kg/kgCOD（1）总容积计算进水COD浓度为1000mg/L，容积负荷为3kgCOD/(m3d)36\n苏州科技学院毕业设计，COD去除率为80%（参考《废水生物处理新技术》）总容积：取反应区高度=6.5m，断面面积:==166.7/6.5=25.6m2取长、宽都为5m（1）三相分离器设计1.回流缝及集气罩设计设上下三角集气罩斜面倾角θ＝55°,取下集气罩高为h2=1.2m,则，b1=h2/tan55°=0.84m取单元三相分离器宽度ｂ＝2.50m,则每个池可设5/2.50=2排单元三相离器，且可得各下三角集气罩之间宽度b2=2.50-0.842=0.82m则，下三角集气罩之间回流缝总面积s2和流速v2计算如下：36\n苏州科技学院毕业设计m/h<2m/h校核：,在15%～20%之间，满足要求。取上下集气罩顶部齐平，即其上覆盖水深均为ｈ，取上下集气罩底部重合部分b4=17.8cm,则上集气罩宽度m其高度0.84m故，上下集气罩底部边缘距离h2-h3=1.2-0.84=0.36m又因为：b3=0.662m即回流缝面积：6.62m2故，流速：m/h<2m/h可见，v1