20万吨燃料酒精废水处理工程设计及运行分析 80页

\n\n\n\n摘要酒精是当今社会生产、生活所需的重要的工业产品，酒精废水具有浓度高、水温高、水量大的特点，本工程在设计、施工时间有限的前提下，在节能的基础上，全部采用碳钢材料进行设计，采用两级厌氧一级好氧技术处理废水，设计厌氧采用先进3的IC反应器，好氧则采用卡罗塞尔3000型。一级厌氧有机负荷18kgCOD/(md)，二33级厌氧有机负荷3.5kgCOD/(md)，氧化沟设计为0.8kgCOD/(md)。在设计过程中考虑多种方式的尾水回流和原水投配，以保证达到最好的处理效果。工程投资4237万，直接运行费用4.6元/吨水，每吨废水产沼气约7元，盈余约3.4元/吨水。经过六个月的运行，处理情况良好，IC系统的COD去除率为95%左右，好氧系统的COD去除率为96%以上，整个废水系统的总COD去除率为99.7%，去除的污染量在300tCOD/d以上，超出设计处理量80tCOD/d，完全能达到处理要求。关键词：酒精废水；两级厌氧；IC；卡罗塞尔氧化沟；碳钢结构；I\nAbstractAlcoholisimportantasindustrialproductsintoday'ssocialproductionandlife,butalcoholwastewaterhasthefeaturesofhighconcentration,highwatertemperatureandlargeamount.Thisproject,withthedesignandconstructionunderthepremiseoflimitedtime,areallmadeofcarbonsteelmaterialsonthebasisofenergyconservation.Itusestwostageanaerobicandonestageaerobicwastewatertreatmenttechnology,withthedesignofadvancedICreactorinanaerobicstageandCarrousel3000oxidationditchin3aerobicstage.Thefirstlevelofanaerobicorganicloadingis18kgCOD/(md),the3secondaryanaerobicorganicloadingis3.5kgCOD/(md),foroxidationditch,itdesignsto3be0.8kgCOD/(md).Inthedesignprocess,consideringavarietyofwaysoftailwaterrefluxandrawwaterdistributionistoensuretoachievethebesttreatmenteffect.Engineeringinvestmentis42.37million,directoperationalcostis4.6yuanpertonofwater,wastewatertoproducebiogasisabout7yuanperton,thesurplusisabout3.4yuanpertonofwater.Aftersixmonthsofoperation,thesystemrunswell,theCODremovalefficiencyisapproximately95%inICsystem,withmorethan96%inthatofaerobicsystem,thetotalremovalefficiencyofCODwas99.7%inthewholewastewatersystem,andcanremovethepollutionofover300CODt/d,whichbeyondthedesigncapacityof80CODt/dandcanfullymeettheprocessingrequirements.Keywords:alcoholwastewater,Two‐stageanaerobic,IC,Carrouseloxidationditch,CarbonsteelstructureII\n目录1、绪论........................................................................................11.1概述.......................................................................................................................11.2酒精废水的处理现状...........................................................................................11.2.1酒精废水简介.............................................................................................11.2.2酒精废水的处理技术.................................................................................31.2.3结论............................................................................................................61.3生物法理论基础及常见工艺的比较..................................................................61.3.1厌氧生物处理废水原理.............................................................................61.3.2厌氧生物处理的影响因素........................................................................81.3.3厌氧生物处理的主要特征.......................................................................101.3.4UASB反应器和IC反应器........................................................................111.3.5氧化沟的工作原理..................................................................................122、研究背景及工艺流程的确定.........................................................162.1行业背景与企业概况........................................................................................162.1.1废水水质水量...........................................................................................172.1.2排放要求...................................................................................................172.2工艺流程选择....................................................................................................182.3工艺路线选择和单元去除率............................................................................193、工程设计................................................................................223.1工程设计依据及规范.........................................................................................223.2设计水质水量及排放要求................................................................................233.2.1设计水量..................................................................................................233.2.2设计水质...................................................................................................233.2.3排放要求...................................................................................................233.3工程设计的特殊要求........................................................................................233.4处理工艺设计....................................................................................................243.4.1原水贮罐...................................................................................................24I\n3.4.2换热器.......................................................................................................273.4.3调节池......................................................................................................283.4.4一级厌氧处理..........................................................................................303.4.5脱气调节塔..............................................................................................353.4.6二级厌氧................................................................................................383.4.7好氧池......................................................................................................413.4.8污泥池......................................................................................................483.4.9污泥脱水..................................................................................................503.4.10气柜及沼气系统......................................................................................504、平面、高程布置........................................................................515、概预算...................................................................................525.1土建部分............................................................................................................525.2设备部分............................................................................................................535.2.1外购标准（或定型）设备......................................................................535.2.2非标设备...................................................................................................545.3总投资................................................................................................................556、运行费用................................................................................566.1直接运行费用....................................................................................................566.1.1电费...........................................................................................................566.1.2药剂费......................................................................................................576.1.3人工费......................................................................................................576.2经济效益............................................................................................................577、运行分析................................................................................587.1运行概况............................................................................................................587.2整个废水处理系统运行情况............................................................................587.3厌氧系统运行情况分析....................................................................................597.4氧化沟运行情况................................................................................................63II\n8、结论与建议..............................................................................678.1结论.....................................................................................................................678.2建议....................................................................................................................67参考文献：..................................................................................68致谢..........................................................................................70作者简历.....................................................................................70III\n1、绪论1.1概述我国在能源总有量上来讲是一个能源大国，但是由于地域不均衡，人口基数大，因此在电能资源、水资源、燃料资源等方面又是一个能源匮乏的国家，对世界而言，地球能源相当有限，因此节约资源、保护环境是我们人类共同的认识。我国经过近40年的努力，节能工作已经初见成效，节能减排和环境保护也在逐步的法制化，节[1]能环保工作越来越被人们所重视。工业污水处理技术已经有很长的发展历史，根据不同废水的水质及现场情况，选择合理的废水处理工艺，制定可行的方案并最终完成废水处理工程的施工和调试，最终使其稳定运行，使废水得到应有的处理后排入水体或回用，是废水处理工程师的主[2]要工作。在工艺的选择方面，既要熟知各个工艺的适用条件及优缺点，更要跟实际情况如场地、工期、标准、人员资金配备、气候等条件结合，选择具有效果好、稳定性强、操作简单、维修方便、运行费用低等特点的废水处理工艺，经过合理的施工管理和组织，将工艺实现，并顺利调试成功，达到预期的处理效果。1.2酒精废水的处理现状1.2.1酒精废水简介酒精是我们当今社会生产、生活所需的重要的工业原料，广泛应用于化工、食品、卫生等各个领域，随着科技的进步及人们对环保的认识，我国目前又大力提倡发展燃料酒精行业，鼓励采用燃料酒精（燃料乙醇）作为车用燃料，逐步减少石油类燃料的[3]用量，可以在源头遏制大气污染，并具有重要的战略意义。目前，推广使用燃料酒精的地区越来越多，市场的需求促进了酒精产业的长足发展，据不完全统计，在2000年，我国的酒精产量已经超过200万吨，其中还不包括白酒用酒精和销售额低于500万元的小酒精企业，时至今日，酒精的用途也逐渐的扩展和完善，是目前环境和能源领域的热点。我国一般采用三类原料来生产各种工业用酒精，如下所述：1\n（1）纤维类原料，如农作物秸秆、木材工业的下脚料、城市废弃纤维垃圾、[4]甘蔗渣等等。（2）淀粉质原料，即常见的富含淀粉的粮食原料，如玉米、小麦、大米、[5]高粱等谷物原料和木薯、马铃薯等薯类原料。[6]（3）糖质原料，最常见的是废糖蜜制酒精。另外，还有少量的其他原料被用来制酒精，包括亚硫酸盐纸浆槽液、植物纤维等等。由于原料不同，各种酒精的生产工艺及产品的质量也各不相同，但是总体可以分为发酵法和化学合成法两种。其中淀粉质原料发酵法是我国生产酒精的主要方法。上述富含淀粉质的原料经过粉碎破坏其细胞组织结构，将淀粉析出，后经蒸煮等方式处理进一步破坏细胞，后使淀粉糊化形成相对稳定的发酵液，再经酶的作用转化为可发酵性糖才能发酵，最后经蒸馏提出产生的酒精。在蒸馏发酵的过程中，蒸馏塔底部留有的酒精糟的有机成分含量很高，是酒精废水的主要成分，加之生产过程中的洗涤水，和各个生产阶段所使用到的冷却水，共同排入工厂的污水处理系统。在发酵过程中，碳水化合物经微生物的作用转变为酒精及其他系列产物，而纤维素和一些细胞体其他物质如蛋白质、脂肪、盐分会残留在废水[7]当中，因此，该工艺生产酒精所造成的废水往往具有如下的性质：（1）由于废水产自蒸馏过程和冷却水，往往该废水具有较高的温度，在50℃到100℃之间。（2）残留在废水中的溶解性有机物和胶体物质使废水的BOD（生化需氧量）与COD（化学需氧量）含量升高，它们占据了整体的95%左右，相对无机物占了约5%左右。其COD构成主要是碳水化合物和有机氮，以及发酵生物菌丝和残余产品（酒精），另外含有一定浓度的有机酸，废水整体呈酸性。（3）废水的悬浮物质（SS）高。（4）据统计，每生产1吨酒精，要排放13~16吨高浓度有机废水，废水产量大。由此可见，酒精生产废水具有其独特的性质，若不经合理处理势必对当地环境造成严重破坏，因此，大量环保工作者对该废水的处理方法做了大量的尝试和验证，基2\n本满足了各个生产企业的实际需要，其中不乏有低能耗、高稳定性，甚至高产出的优秀的废水处理方法。1.2.2酒精废水的处理技术不同的研究者从不同角度出发，对酒精废水的综合处理及利用进行了各种探索，取得了许多成功的经验。现列举其中的部分代表性治理技术并逐个分析：[8]（1）酒精槽液生产蛋白饲料工艺（DDGS）。由于酒精槽内残留有未分离的大量的有机物、蛋白质、纤维素等有机体，可以将这些含量固液分离最终做成干燥的酵母饲料，同时废水的COD和SS含量大大降低，利于后续的处理。该类型饲料具有营养丰富、易吸收的特点，粗蛋白含量高，具有较好的市场需求。但是该技术有重要的缺陷，如废水的滤渣需要干燥后才能作为饲料，在过滤和干燥的过程中需要耗费大量的能源，甚至投入超过了产出的价值，并且饲料的营养成分往往不全或不足，需要额外添加一定量的辅助物质，且饲料粘度大，无机物混杂在饲料中不能分离，降低了饲料的品质，且整个工艺投资巨大，能耗高，不是一种绿色环保的废水处理方法。该方法在国内有不少成功的案例，但是上述这些缺点在一定程度上限制了该工艺的推广。[9]（2）浓缩焚烧法在南亚国家和南美国家的酒精厂中，使用了荷兰HCG公司和瑞典Alfa-Laval公司联合研制的商用酒精焚烧炉技术，该焚烧炉中废液与煤粉混烧，产生蒸汽，加热废液浓缩，再进入焚烧炉燃烧，形成一个良性的循环系统，从而实现废液零排放的目的，如果运行得当，燃烧投入的费用与产生的热能价值能够互相弥补，但是一般不能富余热量。但是目前该技术也存在了诸多难点，如炉膛的结焦问题，对流换热面堵灰问题，影响了锅炉的运行，废液与煤粉的比例只能在1/10左右，处理量远远低于产生的废液量，很难处理完，所以该技术在国内一直未能推广。（3）生物法废水生化处理根据利用微生物的不同，可分为好氧生化法和厌氧生化法，根据微生物在反应器中的持留状态则可分为悬浮生长型活性污泥工艺与附着生长型活性污泥工艺，需要根据水质的不同和工程的具体情况来加以灵活的运用，方能选择合适的处理工艺。3\n代表性的悬浮生长型的好氧活性污泥工艺有序批式活性污泥工艺（SBR，[10]SequencingBatchReactor），氧化沟工艺（OD，OxidationDitch）等，代表性的附着生长型的好氧活性污泥工艺有曝气生物滤池工艺（BAF，BiologicalAeratedFilter），[11]接触氧化工艺（BiologicalContactOxidationProcess）等。厌氧生化法中最具代表[12]性的有升流式厌氧污泥床反应器（UASB，Up-flowAnaerobicSludgeBlanket），厌[13]氧折流板反应器（ABR，AnaerobicBaffledReactor）与发展迅速的内循环厌氧反应[14]器（IC，InternalCirculation）。工程实际中还采用厌氧+好氧的组合工艺，如水解酸化+接触氧化，UASB+氧化沟等组合工艺对果汁饮料废水进行处理。随着人们对反应器理论与微生物生长动力学研究的深入，新的反应器构型与新材料、新理念被应用于废水处理工程当中，引导了整个废水处理工艺的发展与进步。酒精废水属于含固量较高的高浓度有机废水，可生化性好，是一种丰富的能源，厌氧发酵法处理酒精废水具有广阔的前景。自1967年在河南南阳酒精厂——中国第一座酒精废液沼气池建成，到现在各类型厌氧反应器用于处理酒精废水处理，厌氧反应器和酒精废水处理方法均得到长足的发展，很大程度上缓解了该类型废水对各地环境造成的污染，并一定程度上回收了生物质能源。如今在酒精废水处理中应用的厌氧反应器可以分为完全混合式反应器和具有固液分离效果的高效厌氧反应器两大类。在初期阶段主要采用全混式厌氧反应器，废液全部进入反应器，在机械搅拌或循环液等外力搅拌的作用下，达到混匀传质的目的，但物料停留时间一般在7天以上，能够去除大部分的COD物质，出水仍需进一步处理。随着厌氧反应器技术的发展，UASB、AF等具有一定污泥持留能力的二代厌氧反应器越来越多地用在环保领域，相比没有固液分离的全混式反应器，该类型反应器的处理效率高，传质效果也更好，广泛地应用于酒精废水处理工程当中。随后在第二代厌氧反应器的基础上发展出了膨胀颗粒污泥床反应器（EGSB，ExpandedGranularSludgeBed）与内循环（IC，internalcirculation)厌氧反应器等第三代厌氧反应器的代表，进一步提高了酒精废水处理的能力。经过厌氧处理后的废水仍然具有一定浓度的COD物质，并且厌氧过程本身没有特别明显的氨氮、总磷去除能力，故在厌氧处理之后需要进一步的采用后续的好氧处理。根据厌氧出水的性质，往往要求好氧处理过程具备较好的抗负荷冲击性能，并且4\n能够同时完成COD的去除和脱氮除磷任务，出水水质要满足当地排放标准，好氧工艺一般与厌氧工艺作为组合生物工艺出现，并且其工艺选择也是决定整个工程效果的重中之重。[15]王惠英等利用内循环UASB处理酒精废水，研究了启动过程和运行效果，分析了沼气含量，并探讨了其中的颗粒污泥特性和增长情况，实验表明，在总容积250L的自制内循环UASB反应器中加入酒精厂废水处理系统厌氧污泥，在容积负荷为1.38kgCOD/m³·d的启动条件下启动，逐步增大反应器进水流量以提高负荷，最终反应器稳定在容积负荷为7.9kg/m³·d的阶段，对COD的去除率可达到80%，氨氮的去除率约为16%，沼气中CH4的含量为81.61%，颗粒污泥的扫描电镜照片表明，该反应器中颗粒污泥内部主要为丝状菌。[16]王军等采用自制改进型外循环式UASB反应器处理高浓度酒精废水，研究了影响该反应器启动和运行的影响因素，在Ø14m*H8.5m的总体积1300m³的反应器中，接种天冠集团自行培养的厌氧消化污泥，通过逐步增加浓度的方法和增大外回流量的方法提高反应器负荷，完成调试过程。最终反应器在进水浓度8759mg/L左右时，外循环回流比为3:1，HRT为20h，COD去除率达到90.2%，负荷在5.49~12.1kgCOD/（m³·d）范围内波动，反应器中的污泥颗粒化程度＞80%，粒径在1~3mm之间，外循环的作用下能够有效减少有机负荷和酸性冲击所带来的不利影响，提高反应器的运行稳定性。[17]孙根行等人采用UASB-两级生物接触氧化-过滤工艺处理酒精废水，UASB的设计容积负荷为8kg/（m³·d），停留时间为4天，最终达到了《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准，在处理废水的同时，产生的沼气得以回收利用，产生了可观的经济价值。[18]袁旭峰等采用厌氧工程工艺，对超高浓度酒精废水进行研究，对COD为40000mg/L~110000mg/L的酒精废水进行甲烷化发酵，最终在厌氧反应器容积负荷达13.0~18.2kgCOD/（m³·d），但出水COD仍有6990~27036mg/L，需要进一步处理。（4）其他方法[19]王五洲等采用铁碳微电解/混凝沉淀/I-AF/I-BAF工艺处理玉米酒精生产废水，并对实际运行效果进行了简要分析。在水量7000m³/d，进水COD浓度8000~10000mg/L时，混凝沉淀之后COD降为5000mg/L，最终BAF出水COD在5\n50mg/L以下，满足《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的一级排放标准。[20]唐敏等对酒精废水的二级生化处理出水进行了深度处理研究，确定了混凝过滤-超滤-膜系统应用并回收废水的工艺，混凝过滤出水和反渗透掺水分别满足循环冷却水补充用水和锅炉补充用水的要求，并且运行费用较为合理，具有良好的应用前景。1.2.3结论目前国内一些企业采用UASB技术和全槽发酵技术处理酒精生产废水，但由于UASB工艺运行时由于需要严格的管理技术，酒精废水中高浓度的SS物质容易造成布水系统的堵塞，一旦堵塞极难修复；水解酸化的预酸化作用若调控不当，易造成后续反应器酸化，破坏产酸菌与产甲烷菌的系统平衡，造成甲烷菌适宜生长的环境遭到破坏，出现跑泥现象，造成恶性循环，导致出水不达标。此外水解酸化工段去除高浓度有机物的效果不佳，不能适应水质的急剧变化，且出水COD较高、pH低，需要进行调节后才能进好氧系统，控制不当，极易影响后续处理工艺。综上所述，酒精废水中COD、SS浓度是确定生化法处理构筑物的关键因素。目前高浓度有机废水的最经济有效的处理方法是“厌氧+好氧”为主体的生化法，而厌氧、好氧反应器的选择是方案设计的重中之重，针对酒精生产废水水质水量的波动，对厂区废水进行针对性的预处理，并选用抗负荷冲击的厌氧、好氧工艺，是做好此类废水处理工程设计的正确思路。1.3生物法理论基础及常见工艺的比较1.3.1厌氧生物处理废水原理有机物经厌氧消化产甲烷过程是一个多菌种之间的配合过程，人们对其过程的认[21]知从简单到复杂，经历了曲折的过程：1930年Buswell和Neave确认，有机物的厌氧消化过程分为酸性发酵和碱性发酵两个阶段：即酸性发酵阶段和碱性发酵阶段。在前一阶段中，起作用的细菌是产酸菌，各类有机物在胞外水解酶的作用下，生成溶解性的有机物，并进一步水解得到脂肪酸、醇类等小分子物质，有利于下一步的产甲烷。在第二阶段，产甲烷菌（MethaneProducingBacteria）利用前一阶段的产物，将其转化为CH4和CO2，完成反应。“两阶段”理论是对厌氧过程的一个直观认识，源于人们对消化过程中消化液6\npH的变化监测。“两阶段”理论的示意图如图1.1所示：不溶性有机物水解胞外酶酸性发酵溶性有机物阶胞内酶产酸菌段细菌细胞脂肪酸、醇类、其他产物H2、CO2碱性发酵内源呼胞内酶产甲烷菌吸产物阶段细菌细胞CO2、CH4图1.1厌氧反应的两阶段理论示意图人们发现产甲烷菌隶属古菌域，只能利用如甲酸、乙酸、甲醇、甲基胺类等简单结构物质为底物，对于其他两碳或超过两碳的脂肪酸和醇类均不能直接利用。于是人们猜测厌氧“两阶段”理论是不完整的，并在1979年被科学家Bryant所证实，并提出厌氧过程的“三阶段”理论，其示意图如图1.2所示。H2/CO2复杂有机酸甲烷有机物和醇类乙酸第一阶段第二阶段第三阶段水解发酵产氢产乙酸产甲烷图1.2三阶段厌氧发酵过程示意图7\n“三阶段”理论，比“两阶段”理论增加了产氢产乙酸阶段，即在水解酸化之后，小分子物质如单糖、甘油及脂肪酸、氨基酸等物质由产氢产乙酸菌转化为乙酸和氢气，最终产甲烷菌利用乙酸生成甲烷，完成反应。在“三阶段”理论被人认知的同时，JGZeius提出了“四群说”理论，在“三阶段”的基础上，增加了同型产乙酸过程，同型产乙酸菌能够将H2和CO2转化为乙酸，虽然这种反应所占的比例很小，但对厌氧系统的认识又更加全面。1.3.2厌氧生物处理的影响因素产甲烷菌对环境的要求异常苛刻，而产酸菌则相对来讲要求的环境范围要宽泛许多，因此，厌氧系统的控制条件多为甲烷菌合适的生长环境而设置。厌氧生化过程的主要影响因素包括：温度、pH值、氧化还原电位（ORP）、营养物质、F/M比、有毒物质等。[22]（1）温度：温度控制是厌氧生化系统控制的重中之重，厌氧微生物根据适宜温度的不同可分为高温菌、中温菌和低温菌，根据利用的微生物适宜温度的不同，厌氧消化可分为高温消化(55℃左右)、中温消化(35℃左右)和低温消化(20℃左右)。在每一个温度区间，温度越高生化反应的速率越大，随着温度的上升反应当反应速率达到最高时，此时的温度即为该系统中甲烷菌的最适宜温度。若温度高出细菌耐受的上限温度，将会导致酶变型而细胞死亡，当温度恢复时污泥活性也难以复原。当温度逐渐下降时微生物活性会随之下降，到一定限度时细菌将会进入休眠状态，因此温度超过上限会引起严重问题，而温度下降则一般只引起微生物活性下降，经过一定阶段的逐步升温，反应器活性可以恢复。迄今大多数厌氧污水处理系统在中温范围运行，人们发现在此范围温度每升高10℃，反应速率会增加一倍。目前中温工艺以30～40℃最为常见，其最佳处理温度在35℃。高温工艺在50～60℃间运行。高温厌氧消化的反应速率约为中温厌氧消化反应速率的1.5～1.9倍，产气率会比中温消化高，但气体中甲烷含量较低，但当处理含有病原菌和寄生虫卵的废水或污泥时，高温消化可取得较好的杀菌效果，且消化后污泥的脱水性能也较好。低温厌氧工艺由于污泥活性明显低于中温和高温，其反应器效率和负荷较低。[23]（2）pH值和碱度：8\npH值是厌氧消化过程中重要的影响因素之一。产甲烷菌对环境pH值的变化非常敏感，一般认为，其最适pH值范围为6.5-7.8，在pH小于6.5或大于8.2时，产甲烷菌活性会受到严重抑制。厌氧体系中的pH值进水pH、进水水质(有机物浓度、有机物种类等)、生化反应、酸碱平衡等多种因素影响。厌氧体系是一个pH值的缓冲体系，主要由重碳酸盐缓冲体系体系所影响，一般来说，系统中脂肪酸含量的积累，将−−消耗HCO3使pH下降，而产甲烷菌不但可以消耗脂肪酸，而且还会产生HCO3，使系统的pH值回升，从而也体现出了产酸菌与产甲烷菌的协同合作。厌氧体系是一个复杂的酸碱平衡缓冲体系，挥发性脂肪酸（VFA）若积累到一定程度，将会破坏此缓冲体系，造成pH值的波动，从而影响到甲烷菌的生长环境，短链脂肪酸和分子态氢的利用率也将下降，从而更容易造成VFA的积累，导致恶性循环，最终厌氧体系崩溃，系统酸化。即使在其适宜的pH范围内，厌氧微生物对pH的波动仍十分敏感，反应体系的酸碱度变化将会直接快速地影响甲烷菌的活性，并且研究表明，细菌从pH变化冲击中恢复要比从温度变化冲击中恢复困难的多，系统酸化后导致产甲烷菌的活动停止，再恢复过来需要投加大量的碱性物质，且一般需要暂停进水。在厌氧处理系统中，pH值除受进水的pH影响外，主要取决于代谢过程中自然建立的缓冲平衡，取决于挥发酸、碱度、CO2、氨氮、氢之间的平衡。由于此体系中的缓冲物质，pH值往往难以判断体系中挥发酸的积累程度，一旦挥发酸积累量足以引起消化液pH值降低，系统中的碱度缓冲能力已经丧失，碱度能保证厌氧体系具有一定的缓冲能力，保证体系的pH值不会有剧烈的波动而影响甲烷菌的活性，所以在实际监测中经常把挥发酸浓度及碱度作为监控指标。[24]（3）氧化还原电位：水解酸化细菌可以在氧化还原电位为−100～100mv的环境中正常繁殖和活动，而产甲烷菌则需要非常严格的厌氧环境才能保证活性，产甲烷菌能够保持活性的ORP值为−150～−400mv，所以在厌氧系统驯化的初期，为保证产甲烷菌的活性，整个系统的氧化还原电位一般要低于330mv。为控制厌氧系统的氧化还原电位，尽量避免分子态氧（溶解氧）进入系统，其他3+2−−一些氧化态物质(如某些污水中含有的Fe、SO4、NO3等氧化态物质)，若浓度可观，同样对整个系统的氧化还原电位造成正的影响，也会对产甲烷菌造成足够的抑制。9\n一般情况下，污水进入厌氧反应器后，氧化还原电位能够迅速降至−100～−200mV，继而降到−340mV以下，故在实际应用当中一般不需对厌氧进水进行特殊的除氧处理。（4）营养要求：厌氧微生物正常生长所需的碳氮磷比约为COD：N：P=200-500：5：1，远远低于好氧微生物的营养要求，然而厌氧菌有合成必要氨基酸或维生素的需要，故需向系统中投加K、Na、Ca等金属离子盐类和微量元素Ni、Co、Mo、Fe等，微量元素所需要的量非常少，但微量元素对于厌氧微生物合成代谢所必须的酶是十分重要的，有的微量元素浓度直接影响甲烷的产量，故需要特别加以重视。（5）F/M：由于没有氧气传递的限制，与好氧生物处理相比，厌氧反应器可以积累很高的生3物量，因而反应器的有机物负荷可以达到很高，容积负荷一般可达5-10kgCOD/m·d，3甚至可达50-80kgCOD/m·d。由于产酸菌的反应速率要远远高于产甲烷菌，因此必须十分谨慎地选择有机负荷，防止酸化；高的有机容积负荷的前提是高的生物量，而相应较低的污泥负荷；采用高的有机容积负荷可以缩短HRT，从而减少反应器的容积，节省反应器的造价。(6)抑制性物质：常见的厌氧抑制性物质有：硫化物、氨氮、重金属、氰化物及某些特殊的有机物。1.3.3厌氧生物处理的主要特征厌氧生物处理过程的主要优点：（1）不需要曝气，能耗低，有沼气产出可以用于加热回收能源；（2）厌氧生化处理由于对有机物不是完全氧化，故污泥产率很低，厌氧微生物的增殖速率远远小于好氧微生物的增值速率，产酸菌产率系数为0.15～0.34kgVSS/kgCOD，产甲烷菌产率系数为0.03kgVSS/kgCOD，好氧微生物产率系数约为0.25～0.6kgVSS/kgCOD；（3）厌氧生化法能够对一些难降解有机物质有一定的去除率，因为厌氧菌能够合成特定的酶，因此水解酸化也能改善污水的可生化性；厌氧生物处理过程的主要缺点：（1）对温度、pH等环境因素敏感，需要稳定的操作环境；10\n（2）初次启动过程缓慢，处理出水水质较差，需进一步好氧处理；（3）可能产生有毒有害气体，且对氨氮几乎没有降解作用；（4）厌氧生化反应速率慢，故停留时间长，反应器容积较大。厌氧反应器获得高处理效率的关键是持留大量的厌氧活性污泥，污泥颗粒化是重要的污泥持留方式，虽然颗粒污泥的出现取决于反应器内部的流态和水质、容积负荷、温度、pH、营养物质等一系列控制条件，但颗粒污泥的培养成功往往被认为是厌氧反应器启动成功的标志。由于厌氧微生物较低的产率系数，厌氧反应器的初次启动可能要花费数月之久。如何在短时间内大量得到沉降快，活性高，适应性强的厌氧颗粒污泥称为了人们研究的热点，也称为了高效厌氧反应器广泛应用的瓶颈之一。1.3.4UASB反应器和IC反应器UASB反应器由Lettinga教授等人于1974年开发研制，UASB反应器水力停留时间短，废水处理周期大为缩短，大大减小了反应器的体积；反应器无需填料及污泥回流装置，无需特殊的搅拌装置，成本和运行费用显著降低；可直接以污泥颗粒接种完成初次启动。但UASB反应器也有可能出现污泥床中的短流现象，且当进水中的悬浮物浓度过高时可能会造成局部酸化，甚至堵塞布水管，不可降解的无机颗粒物也会影响整个反应器的有效体积。其原理图如1.3所示。图1.3UASB反应器原理图高效厌氧处理反应器中不仅要使污泥停留时间和平均水力停留时间相分离，还应使进水和污泥之间尽量保持充分的接触，以达到更好的处理效果。第二代厌氧反应器11\n完成了SRT与HRT的分离，但在污泥与废水接触方面有待改进和提高。图1.4厌氧内循环反应器(IC)示意图IC反应器的示意图如图1.4所示，第一个反应室为进水区和全混的污泥膨胀区域，绝大部分有机污染物在此反应室被转化为沼气，并被下层相分离器收集后产生密度差而出现气提效果，沼气、泥水混合液通过上升管到达反应器顶部沼气分离包，在这里沼气经顶部管道排出系统，泥水混合液经下降管回流到反应器的底部，实现反应器的内部循环。在第一反应室，液体的上升流速能达到10～20m/h，系统处于完全混合状态，几乎没有死区，因此IC反应器具有强大的缓冲负荷冲击的能力，并对一些有毒有害物质具有更强大的容忍能力。废水经第一反应室处理后的污水进入第二反应室进行“精处理”，剩余的可生化降解的有机物将被进一步去除，在这个反应室里的液体的上升流速一般在2～10m/h，在经过第二层三相分离器后，废水经沉淀区排出反应器，完成厌氧系统的处理。1.3.5氧化沟的工作原理[29]氧化沟是一种历史悠久的延时曝气工艺，一般使用推流器或转刷等机械曝气方式，同时向沟中的泥水混合物传递水平速度，从而使泥水混合物在闭闭合式渠道中循环流动。氧化沟沟体平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L型、圆形或其他形状，12\n沟端面形状多为矩形和梯形，一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流设备和混合设备组成。氧化沟巧妙结合了连续环式反应池和曝气推流装置特定的定位布置，使得氧化沟具有独特的水力学特征和工作特性，能够保证较长的水力停留时间、较大的池容，因而有机负荷较低，污泥龄较长。相比传统活性污泥法，氧化沟可以省略调节池、初沉池和污泥消化池等构筑物，有的氧化沟根据独特设计，也能够省略二沉池。氧化沟在一个循环中可以看成是推流式，在整个沟体中又趋近于全混，也是具有混合流态的一种反应器形式，基本没有短流，并能很好地提高缓冲能力。通常氧化沟曝气区的上游设计入流，而出水往往仍设计在入流的上游，这样废水进入氧化沟后很好地被混合，混合液在沟中继续多次循环，故氧化沟可以提供很大的稀释倍数提高了整个氧化沟的缓冲能力。氧化沟中的平均流速一般在0.3m/s以上，能够有效防止污泥在沟中沉积而造成局部厌氧，即使废水中含有一定量有毒有害、不易降解的物质，也不会对整个系统造成太大影响。氧化沟内的溶解氧梯度对提高氧的传质效率和污泥沉降性有重要意义。传统曝气的功率密度一般为20～30W/m³，既有利于氧的传递和液体混合，又有利于充分切割絮凝的污泥颗粒，并能很好地节约能源。当混合液经过平稳的输送后到达好养区后期，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能。混合液经加速后在沟中流动，只需要克服弯道和沿程的阻力损失，故氧化沟只需要很低的整体功率密度。三沟式（T型）氧化沟是由克鲁格公司开发的一种氧化沟，20世纪90年代初以来国内开始逐渐推广。其示意图可见图1.5。在T型氧化沟前一般设有一座配水井，原水经自动化的配水井可根据需要进入三条沟中一条，每条沟之间都通过过水孔相互连接，在两座侧沟上设有自动可调式出水堰。中沟作曝气用，两侧沟根据运行方式作曝气-沉淀交替使用，每条沟都配置有一定数量的曝气转刷或推流器，中沟的转刷一般少于两条侧沟，剩余污泥从中沟以混合液的形式由泵排出，T型氧化沟曝气沉淀均在沟内交替运行，无需二沉池和污泥回流系统，运行灵活方便，自动化程度高。13\n图1.5三沟式（T型）氧化沟示意图60年代末期，荷兰DHV公司研制成功了卡鲁塞尔氧化沟，其构造特征如图1.6所示。原水进入氧化沟，与回流的活性污泥完全混合后沿箭头方向在沟内作不停的循环流动，混合液流动的动力一般由每组沟一端中垂直安装的低速表面曝气机提供，并且由此形成了表面曝气机下游的的富氧区和其上游及外环的缺氧区，有利于提高沟中微生物的沉降性，而且为脱氮提供了有利的条件。卡鲁塞尔氧化沟由于采用了表面曝气机，其水深可采用3.6～5.5m，沟内水流速度约为0.3～0.5m/s。由于表曝机周围地区能量强度比传统活性污泥法曝气池中的强度高得多，因此氧的转移效率也大大提高。并且当有机负荷较低时，可以停止某些表曝机的运行或降低水位，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，灵活地节约能量消耗。图1.6卡鲁塞尔氧化沟示意图14\n卡鲁塞尔氧化沟的系统表面上看，似乎比三沟交替式氧化沟复杂，我们能够针对它们不同的特点做以下简单的对比：A．三沟交替式氧化沟虽然不设二沉池，但它有三分之一的时间用于静置沉淀。例如设计总停留时间18～21小时，其中用于静置沉淀时间6～7小时，此值大于二沉池设计参数。卡鲁塞尔氧化沟在同等设计条件下，例如氧化沟停留时间12～14小时，二沉池停留时间2～4小时，总停留时间仅为14～18小时，显然要比三沟交替式氧化沟经济。B．在曝气设备选型上，在同等充氧条件下，三沟交替式氧化沟始终有1/3设备被闲置。换句话说，设备选型的装机容量需要增加1/3。此外，三沟交替式氧化沟的曝气设备一般采用卧轴式的曝气转碟（刷）。卧式机械不管是轴还是轴承均偏心受力。卡鲁塞尔氧化沟则采用立轴式表曝机，其轴和轴承中心受力，在同等机械制造水平条件下，由于其力学结构合理，使用寿命长，故障少。C．从生物处理技术角度，卡鲁塞尔氧化沟系统（包括二沉池和污泥回流），可以构成不同的MLSS浓度、回流污泥浓度、回流率和固体负荷，以求得最优处理参数组合。调节出流堰板或表曝机高低可变动叶轮浸没深度而调整充氧量。对于多沟串联沟型，可方便地组合氧化沟内的好氧、缺氧和厌氧组合C）工艺流程，其灵活性优于三沟交替式氧化沟。D．从活性污泥动力学理论，氧化沟处理效率与MLSS成正比。国内卡鲁塞尔氧化沟的MLSS已经达到6000mg/L；国外资料报导则达到7000mg/L。几乎高出50％。运行正常的卡鲁塞尔氧化沟的单位水量能耗比其他类型氧化沟低。E．在上述介绍的三沟交替式氧化沟的操作过程可知，人工控制操作难度很大，而自动控制必须可靠。这在试车调试和日常运行管理是复杂的。卡鲁塞尔氧化沟无论是人工或自动控制比较容易实施，可方便地按污水水质调整运行参数。15\n2、研究背景及工艺流程的确定2.1行业背景与企业概况酒精是重要的基础化工原料，广泛应用于化学工业、食品工业、日用化工、医药卫生等领域。随着世界石油资源的逐渐减少，酒精燃料成为最佳替代能源之一，它以玉米、小麦、高粱、薯类或植物纤维为原料，因此为可再生的绿色能源，受到人们的重视，较大规模的燃料酒精项目也逐渐启动，因此对此行业废水处理的研究也逐步受到人们的关注，该燃料酒精生产项目采用清液发酵工艺生产燃料酒精，与传统酒精生产工艺不同，因此，深入研究该厂酒精废水的处理技术，寻找一条处理效率高、运行稳定、操作简单、能源回收率高的处理路线，在保证出水效率的前提下，尽量缩短施工周期与调试周期，确保该集团废水达标处理。酒精废水属于易生化降解的高浓度有机废水，适宜厌氧/好氧处理为主的生化工艺，高效的厌氧反应器在去除废水中COD物质的同时，可回收产量可观的沼气，具有良好的经济效益，稳定运行的好氧系统决定了废水的处理程度，并占用了绝大部分运行费用，因此结合工程实际，对整个系统进行合理设计至关重要。本课题就是通过对具体某厂的燃料酒精的废水进行整体处理工艺设计，从预处理、厌氧处理、好氧处理、深度处理等角度出发，提出一套处理工艺流程，供同类企业借鉴。某40万吨酒精/年工程（一期20万吨酒精/年）是国家三个燃料酒精的示范项目之一，建成之后和集团原12万吨酒精/年项目一起形成我国最大的酒精生产基地之一。酒精生产过程中，集团采用先进工艺，并且力求在生产过程中废水回用，但仍排放大量的高浓度有机废水。该项目工期要求紧，在生产已经设计完毕的情况下，废水处理的设计还没有启动，设计启动时，生产系统的基建已完成30%左右。集团交给我们的设计时间非常有限，施工时间也很短，一年内从设计、施工、安装、调试全部完成。因此，本课题不能仅仅按照常规方法进行设计，必须在考虑满足处理要求的前提下，同时满足工期要求，一般的混凝土施工根本不可能满足这个要求。16\n2.1.1废水水质水量由于集团已有一定的生产经验，设计之前，厂方向我们提供了一段时间的废水水质实际数据，如下表。表2.14月份酒精分厂出水取样时间COD（mg/l）NH3-N（mg/l）SS（mg/l）4月26日滤前45730.81180.20滤后35948.60156.954月27日滤前40181.30130.79滤后36284.65162.764月28日滤前41806.4255.76滤后38396.8264.484月29日滤前31362.48145.321380滤后30146.88148.234月30日滤前46578.56540.59812滤后33517.68467.93过滤前的所有数据平均COD浓度：41131.91mg/l，过滤后的平均COD为：34848.92mg/l。两者都平均后的COD浓度为：37995.42mg/l。过滤前的所有数据平均NH3-N浓度：250.53mg/l，过滤后的平均NH3-N为：240.07mg/l。两者都平均后的NH3-N浓度为：245.3mg/l。综合以上数据，并经生产部、研发部技术人员、厂相关领导研究后决定，设计的水质水量如下：水质：COD=35000mg/L左右NH3-N=200mg/LSS=1500mg/L3水量：Q=6000m/d2.1.2排放要求燃料酒精在国内属于新型的生产行业，国家有专门的酒精行业排放标准，但此标17\n准要求较高，COD为100mgCOD/L，公司在投产时间已经确定，废水处理系统工期要求很短的情况下，设计越复杂要求的设计时间和施工周期就越长，而且当废水处理到一定程度后，再进行精处理代价（运行费用和投资）会以几何级增长。另外，集团已购买了当地的城市污水处理厂，城污厂正在扩改建，且酒精厂离城市污水厂距离并不远，因此，为充分利用集团现有资源，最终确定将酒精的尾水排入城污厂进行处理，十万吨的废水量增加6000立方并不会对其造成较大的影响。但进入城市污水厂的酒精废水浓度不宜太高，否则可能会影响污水厂的运行。综上分析，当地环保部门同意采用以下标准。COD ≤  300(mg/L）BOD5 ≤     100(mg/L)SS ≤    150(mg/L)NH4+‐N ≤  25(mg/L)pH：4～62.2工艺流程选择酒精废水属于易生物降解的高浓度有机废水，集团内部已有一定的运行数据可得到它们生物降解的速度、程度供设计参考，不需要再进行小、中型的试验，可以立刻着手进行优化设计。根据现有资料及集团其他类似废水的运行，结合团队工程经验，设计建议采用：预处理——两级厌氧处理——一级好氧处理的工艺。（1）预处理仅以调节水量和降温为主，不考虑SS脱除。降温采用间壁换热方式，3冷流体可部分采用二沉池出水。酒精废水预处理部分的罐体总体积8,000m，停留时间24h，投资比例有所下降。（2）在厌氧过程中尽量将COD降解到最低水平，以提高沼气产量、减少好氧投资和好氧运行费用。采用先进的IC反应器类型，一、二级厌氧反应器规模和个数相3同，两级反应器总体积24,000m，（4,000×6），总水力停留时间为80h左右，和国内较高水平相比，节约投资50%。（3）厌氧出水后好氧采用合建式卡鲁塞尔3000型氧化沟（φ76），容水体积27,00033m，其中二沉池（φ32）体积4800m，生化区停留时间72h。本项目分为两期建设：（1）在预处理中只考虑一期，留足二期用地，二期和一期18\n建设的规模和方式基本相同；（2）一期工程的厌氧要求安全可靠，预留的二期用地和一期相同，二期可根据一期的经验和教训可进行较大幅度地调整；（3）由于池体容积很大，规模效应对投资的影响已不明显，甚至是负效应，好氧也分为两期建设。由于施工场地的限制，二期氧化沟的土建基础是否与一期同时施工，由甲方决定；（4）污泥脱水基础建设，两期工程一次完成，某些机泵可分两期上马；（5）沼气处理工程一次完成；⑹电气、仪表系统分两期设置，土建一期完成，设备分期安装。根据生产项目的进度，废水处理项目必须与燃烧酒精生产项目的进度相配合。所以，本项目工作难度大、工程总量大、施工周期短。为了保证项目高质量地按期完成，所有的构筑物都尽量采用钢结构的形式。为了降低投资，在设计中尽可能地采用专利技术，减少钢材用量。本方案占地面积约70亩，可以在集团已征土地中布置完毕，不需要新征用地（见2平面布置方案图）。自制设备估计需要钢材3,000t多，防腐面积60,000m，一期工程33需要投资约4,300万元左右，吨水产出沼气约15m，总产出沼气约100,000m/d。本方案有如下优点：（1）简化预处理，降低了对大气环境的污染；（2）采用两级厌氧大大提高厌氧的去除率，成倍地减少了好氧的投资和运行费用，从而使厌氧和好氧的总投资和总运行费用大幅度下降，并且提高了沼气产量；（3）厌氧反应器中的三相分离器等采用专利技术，使厌氧反应器的重量下降40%左右，可节约700吨钢材以上；（4）好氧采用卡鲁塞尔-3000型的氧化沟，使其可经济地采用钢结构形式建设，大幅度地节约施工时间。并且，氧化沟也可以分期上马，延后了二期氧化沟的投资时间，减少了运行费用，降低了建设和运行操作的风险。2.3工艺路线选择和单元去除率对酒精废水分别进行适当地预处理，然后进入两级厌氧系统，在厌氧后接好氧系统。（一）预处理预处理中不进行沉淀处理，把酵母蛋白和废水一起进入厌氧，在厌氧中进行厌氧消化。19\n优点：A、节省沉淀池，B、少了污泥量，C、为厌氧发酵提供氮源，D、厌氧的PH值容易控制，E、投资和运行都有一定的节省。缺点：A、固体酵母可能在厌氧塔中占一定的体积，减少了厌氧污泥的贮存体积，B、酵母分解形成的NH3-N给后面的好氧造成较大压力。（2）酒精废水的降温综合考虑，厌氧采用中温发酵技术，一级厌氧进水温度在39℃左右，二级厌氧进水温度在37℃左右。因为，酒精废水的一大特点就是水温很高，所以，酒精废水必须进行降温。本方案不再建议采用冷却塔降温，防止气味太重而影响居民、办公区的大气环境质量，我们采用3个途径降温。A、通过板式换热器把热量传给冷却水，冷却水可直接用河水，或厂内的冷却水系统的冷却水。B、通过好氧，将热量传递给空气；C、通过设备和管道的散热，把热量传递给空气。酒精废水先进入原水贮罐中，然后经换热器换热，换热后的水进入调节塔。一级好氧出水回流到调节塔，以调配水温；二沉池的出水也可进入调节塔，以辅助调配水温。调节塔的水温控制在39℃左右。将部分原水贮罐中废水引入脱气调节塔中，来控制二级厌氧的水温，脱气调节塔中的水温控制在37℃左右。将部分原水贮水罐中的废水引入氧化沟中以调配好氧的营养比例。（二）一级厌氧调节塔中的废水直接用一级厌氧泵注入一级厌氧反应器，厌氧反应器采用IC的方式，COD去除率争取做到80%~85%。（三）脱气调节塔和二级厌氧一级厌氧的出水不进行污泥分离，直接进入脱气调节塔。在脱气调节塔中将没有分离的CO2等气体分离，防止二级厌氧泵的气蚀现象，并为二级厌氧泵提供缓冲体积。原水贮水罐和调节塔中的水部分进入脱气调节塔，以保证脱气调节塔中的水温在37℃。（四）好氧好氧采用卡罗塞尔3000型的氧化沟，在氧化沟内进一步去除COD、NH3-N以达到排放要求。二沉池和氧化沟合并建设。20\n（五）各单元的去除率各单元的进出水浓度和效率情况见下表：表2.2各主要处理单元COD、氨氮进出和去除效率表（单位：mg/L）指标COD氨氮工序进水出水效率进水出水效率一级厌氧35000525085%200350-75%二级厌氧5250183765%350400-14%好氧183727585%4002593%（六）氮的脱除由于酵母蛋白没有分离，酵母蛋白是废水中总氮（TN）的主要来源，酵母蛋白在厌氧反应中生成氨氮。由于酵母蛋白浓度很高，可能造成好氧出水中的氨氮超标，必须引起重视。根据集团提供的数据，废水中的总氮（TN）浓度在1000mg/L，日携带约7吨TN进入系统。脱除废水的氨氮有3种途径：（1）氮进入微生物体中，随污泥一起排出系统外；（2）在好氧硝化的作用下，厌氧生成的氨氮被氧化成硝酸根，随出水排出系统。硝酸氮（NO3-N）是总氮（TN）的一部分，现在淮河流域还没有对总氮（TN）进行要求，上海等省市的一级标准已对TN进行了要求。（3）好氧硝化产生的硝酸根被回流到厌氧区，部分硝酸根在厌氧区和COD进行反硝化反应生成氮气（N2）排出系统外。厌氧污泥中的含氮量一般为3%~4%，日产生干厌氧污泥20吨左右，进入污泥中的总氮量为0.6~0.8tTN/d，是进入系统的总氮量的10%。厌氧过后残余的总氮大部分以氨氮形式存在，按以往同类项目厌氧出水的经验值可知，氨氮浓度约在300~400mg/L左右。如果好氧污泥进入厌氧反应器，就不考虑好氧微生物的富集氮的作用。因此，好氧必须具有很强的脱氮作用。如果仅靠硝化过程脱氨氮（例如H/O技术），动力浪费，并且进行的不彻底，难以达到出水要求。利用硝化-反硝化过程，把氨氮变成氮气（N2）是唯一合理的工艺技术。21\n3、工程设计3.1工程设计依据及规范（1）《中华人民共和国水污染防治法》（2）《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》（3）《中华人民共和国环境噪声污染防治法》（4）《室外排水设计规范》（GBJ14-87）（5）《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）（6）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）（7）《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）（8）《水工混凝土结构设计规范》（SDJZ0-78）（9）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2002）（10）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）（11）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）（12）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）（13）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）（14）《工业企业总平面设计规范》（GB50187-93）（15）《供电系统设计规范》（GB50052-95）（16）《低压配电设计规范》（GB50054-95）（17）《电动装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50060-92）（18）《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978-1996）（19）《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）（20）《城市污水处理厂污水、污泥排放标准》CJ3025-1999）（21）《城市污水处理工程项目建设标准》22\n3.2设计水质水量及排放要求3.2.1设计水量3日设计水量Q=6000m/d3平均水量Q=250m/h根据调查，车间的生产较有规律，废水排放并不间断，根据调查结果，取最大设计水量：3Qmax=300m/h3.2.2设计水质根据对厂内水质展开的调查，以及厂内对生产技术路线的调整的决策，最终确定废水浓度如下：COD=35,000mg/LNH3‐N=250mg/LSS=1500mg/LpH=4~6T=60‐80℃3.2.3排放要求经各方讨论，最终确定的排放指标为：COD ≤  300(mg/L）BOD5 ≤     100(mg/L)SS ≤    150(mg/L)NH4+‐N ≤  25(mg/L)pH：4～63.3工程设计的特殊要求该项目工期要求紧，在生产已经设计完毕的情况下，废水处理的设计还没有启动，设计启动时，生产系统的基建已完成30%左右。由于废水浓度高、水量大，一旦污水处理系统没有按生产投产日期运行，则会对23\n周围环境造成巨大的影响。如果生产等待污水处理，那么每一天对于集团来说都会造成巨大的经济损失。在这种情况下，集团交给我们的设计时间非常有限，施工时间也很短，一年内从设计、施工、安装、调试全部完成。对于这样一个几乎不可能完成的任务，除了加班之外，必须采取多种技术措施经保证项目及时完成。由于已经和该集团有将近十年的合作经验，因此，在设计时，双方能很好地配合，且边设计边施工边修改。同时我们大胆地提出了一个设计方案：即将所有构筑物采用碳钢制成。其具体特点如下：1、钢材加工快捷，施工时间短，一个混凝土池体从开挖到浇铸、养护，至少需要几个月的时间，而钢材则可以在1-2个月内完成；2、钢材施工时需要的场地、设备、环境等较混凝土低，可同时开工几个池子，只要有足够多的施工队伍，可以同时开工几个池体的施工；3、碳钢加工的池体不需要养护，设备安装方便；4、钢材较为便宜，在满足施工进度的前提下，并不比混凝土池体投资多多少；5、集团有大量的碳钢合作加工单位，管理经验丰富；6、集团其他厂有很多生产和污水处理的钢构，对碳钢构筑物的管理维护很有经验；根据以上分析，所有池体除建筑物外均采用碳钢结构是可行的，也只有这样，才有可能既满足施工的工期要求，又能达到排放要求。3.4处理工艺设计本废水处理拟采用预处理+厌氧处理+好氧处理的工艺路线。分为预处理、厌氧系统和好氧系统三个部分。3.4.1原水贮罐由于生产的不确定性，一旦来水超过设计负荷，系统不能处理，如果外排，废水浓度太高，将会对整个厂区和外界环境造成巨大的影响。因此，为保证整个处理系统的稳定运行，在流程里设计一个原水贮池，平时用于贮存多余、暂时不能完全处理的废水，运行出现问题的特殊情况时用做事故池。由于工期紧张，大部分构筑物只能采用碳钢结构，才能满足按期进水、按时达24\n标排放的硬性要求，所以原水贮罐也采用碳钢结构进行设计。美观起见，贮罐直径和高选用和厌氧反应器相同的直径和高度。按照厌氧塔的设计，直径为15m，高为22~23m。设计尺寸：D=15m，H=22.8m3单塔体积V1=15*15*3.14/4*22=3800m碳钢结构，全地上式。下部为混凝土基础，直径16米，高出地面0.20m。池内外防腐，外部不设保温。1、进水管从车间过来的的废水有一定压力，可直接进入原水贮罐，不需要再设增压泵。3进水管设计：Q=300m/h，V=1.5m/sଷ଴଴כସܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.ହ=0.266取DN300，碳钢Q325。ଷ଴଴ൈସ校核此管径下的流速V=ଷ.ଵସൈ଴.ଷൈ଴.ଷ=1.2m/s符合要求。2、放空管尽管酒精废水中并没有多少可以能去除的SS，但日积月累，运行一段时间后，池底部不可避免地会有一定的沉淀物，而且此池高度较大，并不宜于设置搅拌装置，所以池底部的沉淀物会对污水处理的运行造成一定程度的影响，为解决此问题，设计放空管一根，定期对池底部进行放水（并不一定放空，必要时也可起到放空的作用），将池体内的排出物接入污泥池中进行浓缩并处理。由于池体高22米，水压较大，不需按一般排泥和排空管的要求进行，此设计管径DN100。3、冷却水泵用于将废水提升进入换热器内进行冷却。3原水量Q=300m/h，设3台水泵，2用一备。必要时也可同时开启3台。25\n单台水泵设计参数：3Q=200m/h，H=40m采用化工离心泵，水泵型号IH200‐125‐325，防曝电机，材质304不锈钢。单台水泵功率37KW。4、二次水泵用于将废水提升进入脱气调节塔甚至氧化沟内，进行二次配水，以满足后段处理时营养的需求。单台水泵设计参数：3Q=200m/h，H=40m设2台，1用一备。采用化工离心泵，水泵型号IH200‐125‐325，防曝电机，材质304不锈钢。单台水泵功率37KW。5、水泵进水管3水泵进水管设计：Q=200m/h，V=2.0m/sଶ଴଴כସܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଶ.଴=0.188取DN200，碳钢Q325。ଶ଴଴ൈସ校核此管径下的流速V=ଷ.ଵସൈ଴.ଶൈ଴.ଶ=1.77m/s符合要求。6、温度计由于厌氧池对进水温度要求较为严格，如超过或低于最佳进水温度范围，会导致处理效率下降，污泥死亡等严重后果。因此，在调节池内设计温度计，日常显示池内的水温，以便于及时发现问题，并及时进行处理。温度计设为热电耦式，插入预留的管内，同时具有现场传输与远距离显示两种功能。数量：1只。26\n7、溢流管池上口设溢流管一根，设管径DN350。8、取样管一根，DN25。9、人孔φ600，一只，检修用。10、配套液位计一套。3.4.2换热器1、冷却水3待冷却废水水量：Q1=6,000m/d待冷却废水降温任务：T1=80℃T2=40℃冷却水初始水温：t1=25℃假定出水水温：t2=65℃估计冷却水水量：Q2=（T1‐ T2）*Q1/(t2‐ t1)3=6,000m/d冷却水来源建议：公共配套工程系统设计时一并考虑此冷却水用量、冷却要求。另外，达标排放的废水经长时间的曝气，水温已经降至常温，为了节约水资源，考虑一条二沉池出水回流进行冷却的备用管路，将二沉池出水进行换热回用，辅助以3厂区内使用的冷却水，这样可以减少排放总量，节约用水。建议暂定为3000m/d的能力，废水从清水池用水泵打过去。2、换热器根据其它厂家的经验，可采用普通板式换热器，也可以采用螺旋板换热器，由集团领导确定。可用不锈钢材质，但部分厂的酒精含有大量的泥砂，为防止对不锈钢的磨损，也有采用碳钢材料的。经与生产部及换热器生产厂家讨论，考虑废水腐蚀性较强，泥砂含量较少，最终确定采用304不锈钢，进行二级换热，为板式换热器。27\n2一级换热器二台，设计参数为：180m换热面积，BR1.08，P≤1.6MPa。2二级换热器一台，设计参数为：120m换热面积，BR1.08，P≤1.6MPa。按换热器厂家提供的安装条件和要求，先进行混凝土基础的设计及施工。3.4.3调节池由于工期紧张，大部分构筑物只能采用碳钢结构，才能满足按期进水、按时达标排放的硬性要求，所以调节池也一反常态，也采用平时少见的碳钢结构进行设计。美观起见，调节塔直径和高选用和厌氧反应器相同的直径和高度。按照厌氧塔的设计，直径为15m，高为22~23m。设计参数选用：HRT=8小时3V总=6000/24*8=2000m3单塔体积V1=15*15*3.14/4*22=3800mV1>V总，符合要求所以设计调节池尺寸：D=15m，H=22.8m碳钢结构，全地上式。下部为混凝土基础，直径16米，高出地面0.20m。池内外防腐，外部不设保温。1、进水管从换热器出来的废水有一定压力，可直接进入调节池中，不需要再设增压泵。3进水管设计：Q=300m/h，V=1.5m/sଷ଴଴כସܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.ହ=0.266取DN300，碳钢Q325。ଷ଴଴ൈସ校核此管径下的流速V=ଷ.ଵସൈ଴.ଷൈ଴.ଷ=1.2m/s符合要求。进水管从调节池上部进入。2、回流水管28\n酒精废水的排放并不是完全均匀的，由于基数较高，一旦来水浓度提高10%，增加的COD净量就有几千，会对厌氧处理效果造成较较大的影响。为防止来水浓度过高，对后续的厌氧处理造成影响，并且在调试期间可自由调节进入厌氧反应池浓度，设置一根回流管，进入调节池内。设计回流管DN300，碳钢，如流速V=2m/s3可以回流流量Q=508m/h。能满足运行需要。3、放空管尽管酒精废水中并没有多少可以能去除的SS，但日积月累，运行一段时间后，池底部不可避免地会有一定的沉淀物，而且此调节池高度较大，并不宜于设置搅拌装置，所以池底部的沉淀物会对污水处理的运行造成一定程度的影响，为解决此问题，设计放空管一根，定期对池底部进行放水（并不一定放空，必要时也可起到放空的作用），将池体内的排出物接入污泥池中进行浓缩并处理。由于池体高22米，水压较大，不需按一般排泥和排空管的要求进行，此设计管径DN100。4、提升水泵用于将调节过后的废水提升进入厌氧池内。333原水量Q1=300m/h回流水量Q2最大500m/h，正常约300m/h，设计水3泵提升流量Q=600m/h，设4台，3用一备。必要时也可同时开启四台。单台水泵设计参数：3Q=200m/h，H=32m采用化工离心泵，水泵型号IH200‐125‐315，防曝电机，材质304不锈钢。单台水泵功率30KW。5、水泵进水管3水泵进水管设计：Q=200m/h，V=2.0m/sଶ଴଴כସܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଶ.଴=0.188取DN200，碳钢Q325。29\nଶ଴଴ൈସ校核此管径下的流速V=ଷ.ଵସൈ଴.ଶൈ଴.ଶ=1.77m/s符合要求。6、温度计由于厌氧池对进水温度要求较为严格，如超过或低于最佳进水温度范围，会导致处理效率下降，污泥死亡等严重后果。因此，在调节池内设计温度计，日常显示池内的水温，以便于及时发现问题，并及时进行处理。温度计设为热电耦式，插入预留的管内，同时具有现场传输与远距离显示两种功能。数量：1只。7、溢流管池上口设溢流管一根，设管径DN350。8、取样管一根，DN25。9、人孔φ600，一只，检修用。10、配套液位计一套。由于整个工程的设计图纸量较大，本课题中仅挑选较为重要及特殊的部分进行绘图表述。而预处理的三种罐体规格相同，仅管道方位与种类不同，因此设计图纸中不再对原水调节罐、脱气调节塔进行绘图，参照调节塔。3.4.4一级厌氧处理根据小试及其他工程经验，此厌氧处理工艺最终选定IC，采用二级处理。1、设计尺寸3设计容积负荷：18kgCOD/(md)3ହൈ଺଴଴଴有效容积：V=ଵ଼3=11667m30\n3设3座，单池容积=11352/3=3890m3଼ଽ଴设计池体直径D=15m，则H=ሺଵହכଵହൈ଴.଻଼ହሻ=22.0m池体取超高0.3m，配水区取高度0.5m则池体总高：H=22.0+0.3+0.5=22.8mଵଵ଺଺଻ൈଶସ设计的厌氧池停留时间约为：HRT=଺଴଴଴=46h单池设计尺寸最终为：φ15m*22.8m。2、产沼气量预计一级厌氧去除效率为85%则日去除有机物为：0.85×35*6000/1000=178.5吨COD33单位去除有机物产沼气量约为0.6m/kgCOD，则日产沼气量为10.7万m/d。3、进水采用下部进水。由于池体面积较大，为保证布水均匀，采用四周环绕式进水，一共分四个区域，每个区域设6根进水管。3水泵单台进水量=200m/h，3台水泵对应3座厌氧反应器，单座厌氧反应器进水3ଶ଴଴3量也为200m/h，单根进水管流量为=8.4m/h。ସൈ଺设进水V=1.5m/s଼.ସכସ则进水管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.ହ=0.045取DN50，碳钢Q325。଼.ସൈସ校核此管径下的流速V=ଷ.ଵସൈ଴.଴ହൈ଴.଴ହ=1.2m/s可以满足要求。池体内部进水布置方法和管径等的设置，由于涉及商业机密，本说明书中暂不方便表述。31\n4、三相分离装置略。5、出水系统3单池出水最大量为200m/h，堰的布置按出水尽量均匀为原则进行布置，最终确定如下图所示。图3.1一级厌氧出水布置图设7条堰，堰总长84.6m，双侧出水，采用三角堰，堰开齿尺寸为50*50。单齿出水量计算：设齿上出水流速V=0.2m/s，3则单齿出水量Q1=（0.05×0.025×0.5）×0.2=0.00125m/s3如果进水四台泵全开，则最大出水量Q=267m/hଶ଺଻需要的三角齿数==593个ଷ଺଴଴ൈ଴.଴଴ଵଶହ଼ସ.଺ൈଶ齿间距==0.285mହଽଷ考虑一定的保险系数，取间距0.2m。出水堰取堰宽300mm，堰深400mm。中间出水槽需要汇集所有的出水堰的来水，也就是全部的出水，所以需要的截面积大一些：3取宽600，Q=267m/h，V=0.5m/sଶ଺଻H=ൌ1.15mଷ଺଴଴଴.ହൈ଴.଺考虑一定的保险系数，取深度1600。32\n出水堰在施工时不容易做到水平、均匀出水，这会对厌氧处理造成一定程度的影响，所以出水堰采用下部碳钢制作，上部加设玻璃钢可调节堰板的方式，定做。出水堰的末端设出水管一根，将出水堰收集的出水排入下一构筑物。3设出水管V=0.8m/s，Q=267m/hଶ଺଻כସ则管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכ଴.଼=0.34取DN350，碳钢Q325。6、沼气管3每座厌氧池的沼气产量=10.7/3=3.6万m/d3=0.42m/s଴.ସଶכସ设沼气流速V=6m/s，沼气总管ܦൌට=0.31mଷ.ଵସכ଺取DN350。3每池设4根沼气支管，沼气量=0.42/4=0.11m/s଴.ସଶכସ设沼气支管流速V=5m/s，沼气支管ܦൌට=0.17mଷ.ଵସכ଺取DN200。所有沼气与二级厌氧沼气管合并进入沼气处理装置。池外设水封一台。7、排泥此厌氧池高度较一般污水处理池高出很多，排泥管设在最底部，排泥时水位很高——22.8m，因此排泥管的压力很大，不需要按规范上要求的“排泥管管径不能小于DN150”进行设计。但由于池体面积较大，一个或两个排泥管不能均匀地排出池内的污泥，所以综合考虑，设5根排泥管，均匀分布于池外壁，离底板高200mm。污泥产量计算：预计一级厌氧去除效率为85%则日去除有机物为：0.85×35*6000/1000=17.8吨COD单座厌氧池去除有机物：178.5/3=59.5吨/天由于没有分离酵母蛋白，厌氧污泥中可能含有部分酵母，按经验，估计此类废水33\n的厌氧产泥率约为0.1kg干泥/kgCOD去除，单池日产生干污泥：59.5×0.1=5.95吨。从厌氧池中排出时含水率约为95%，日产生湿污泥：ହ.ଽହ3ൌ119m.ଵି଴.ଽହ3设每天排泥时间2小时，则每根排泥管排泥流量=119/5/2=11.9m/h.设排泥V=1.8m/sଵଵ.ଽכସ则排泥管管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.଼=0.048取DN50，碳钢Q325。池外设排泥阀，由于水压大，要求密封性好，采用球阀。3单池的排泥总管：Q=119/2=59.5m/h，设排泥V=1.0m/sହଽ.ହכସ则进水管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.଴=0.145取DN150。污泥与二级厌氧的污泥一起排入污泥池处理。8、清液管厌氧池在整个污水处理系统中起着重要的作用，一旦发生问题，将会对于整个污水厂起到灾难性的影响，所以，在尽可能的情况下，以不影响厌氧池的运行为前提，如果需要检修等，可仅将池内废水从上部排出一部分，以免影响到下层污泥，因此，在池体上部设清液管一根，位于三相分离区的下部，污泥层的上部。设此管管径DN100，池外方便开启处安装阀门一套，需要时开启，清液排入厂内下水系统。9、取样管可以随时对池内水和污泥取样，进行分析，以便于及时了解池内的运行情况。在不同高度处需要安装，以取到不同高度处的污水和泥。设10根，第一根离池底1米，以后间隔2米一根。管径DN25，池外设阀门。10、温度探头随时显示并传输厌氧池内不同高度处的温度，以便于及时对调节池内的水温进34\n行调节。本池设3只，第一只离池底2米，第二只离池底10米，第3只离池底20米，分别测量厌氧池上、中、下部的水温。采用热电藕式温度计，具有现场显示和远距离传输两种功能，测温范围0——100℃。11、人孔施工和检修时方便进出厌氧池。设2只，一只位于底部，离池底0.8m，一只位于三相分离的下部，离池底14.8m。孔径φ700。3.4.5脱气调节塔设计二级厌氧的结构与一级厌氧相同，地面上高度也相同，由于水头损失的问题，从一级厌氧出水后，水不可能再重力进入二级厌氧池，所以需要一级提升，设脱气调节塔一座。另外，一级厌氧的出水不进行污泥分离，直接进入脱气调节塔。在脱气调节塔中将没有分离的CO2等气体分离，防止二级厌氧泵的气蚀现象，并为二级厌氧泵提供缓冲体积。为保证二级厌氧处理的营养均衡，有机物满足要求，将原水贮罐和调节塔中的水部分进入脱气调节塔，以保证脱气调节塔中的水温在37℃、有机物充足。设该脱气调节池与调节池完全相同。设计参数选用：HRT=8小时3V总=6000/24*8=2000m3单塔体积V1=15*15*3.14/4*22=3800mV1>V总，符合要求所以设计脱气调节塔尺寸：D=15m，H=22.8m碳钢结构，全地上式。下部为混凝土基础，直径16米，高出地面0.20m。35\n1、进水管一级厌氧池的出水管有3根，将其合并为一根后，进入调节池中。进水管设计：Qmax=800，V=1.1/s଼଴଴כସܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.ଵ=0.508取DN500，碳钢Q325。3校核此管径下正常流量时的流速，Q=600m/h，D=500଺଴଴ൈସV=ଷ.ଵସൈ଴.ହൈ଴.ହ=0.8m/s符合要求。进水管从调节池上部进入。2、回流水管为保证二级厌氧处理的效果，在脱气调节塔内接回流管一根。回流水管的来源为：好氧出水、调节池出水和好氧污泥。好氧出水回流的目的是稀释、降低浓度，保证在一级厌氧出水异常时仍能正常运行。调节池出水回流目的是增加二级厌氧进水的C和氮磷等有机物，提高进水的营养配比，保证处理效果。好氧污泥的产量较大，在整个污水厂的运行费用中占有较大的比重，设计将好氧污泥可以定期定量打入厌氧池，一是增加有机物浓度，二是可以将好氧污泥厌氧消化，降低污泥量，从而减少污泥脱水设备，并降低污泥处理费用。可在运行时按实际情况对回流进行调整，并确定回流何种水、回流多少水量等。设计回流管DN300，碳钢，如流速V=2m/s3可以回流流量Q=508m/h。能满足运行需要。3、放空管池体需要检修时，须将池子放空，因而设放空管一根。由于池体高22米，水压较大，不需按一般排泥和排空管的要求进行，此设计管径DN100。36\n4、提升水泵用于将调节过后的废水提升进入二级厌氧池内。333原水量Q1=300m/h回流水量Q2最大500m/h，正常约300m/h，设计水3泵提升流量Q=600m/h，设4台，3用一备。必要时可同时开启四台。单台水泵设计参数：3Q=200m/h，H=32m废水经一级厌氧处理后，已不再呈酸性，一般为pH7‐8左右，因此，水泵可不必再选用价位较高的IH泵。采用化工离心泵，水泵型号IS‐200‐125‐315，防曝电机，材质碳钢。单台水泵功率30KW。5、水泵进水管3水泵进水管设计：Q=200m/h，V=2.0m/sଶ଴଴כସܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଶ.଴=0.188取DN200，碳钢Q325。ଶ଴଴ൈସ校核此管径下的流速V=ଷ.ଵସൈ଴.ଶൈ଴.ଶ=1.77m/s符合要求。共四根，分别接入四台水泵的进口。6、温度计由于厌氧池对进水温度要求较为严格，如超过或低于最佳进水温度范围，会导致处理效率下降，污泥死亡等严重后果。因此，在调节池内设计温度计，日常显示池内的水温，以便于及时发现问题，并及时进行处理。温度计设为热电耦式，插入预留的管内，同时具有现场传输与远距离显示两种功能。数量：1只。7、溢流管37\n池上口设溢流管一根，设管径DN350。8、取样管一根，DN25。不锈钢材质。9、人孔φ600，一只，检修用。10、配套液位计一套。3.4.6二级厌氧根据小试及其他工程经验，二级厌氧处理工艺也选定IC，同一级厌氧一样。1、设计尺寸3设计容积负荷：3.5kgCOD/(md)଻ൈ଺଴଴଴有效容积：V=ଷ.ହ3=12000m3设3座，单池容积=12000/3=4000m池体取超高0.3m，配水区取高度0.5m则池体总高：H=22.0+0.3+0.5=22.8m为了统一、美观、方便施工和管理，将二级厌氧池设计成与一级厌氧同一个尺寸，φ15m*22.8m。ଵଶ଴଴଴ൈଶସ设计的二级厌氧池停留时间约为：HRT=଺଴଴଴=47h2、产沼气量预计二级厌氧去除效率为50%则日去除有机物为：0.5×7*6000/1000=21吨COD33单位去除有机物产沼气量约为0.6m/kgCOD，则日产沼气量为1.26万m/d。3、进水采用下部进水。由于池体面积较大，为保证布水均匀，采用四周环绕式进水，一共分四个区域，每个区域设6根进水管。38\n3水泵单台进水量=200m/h，3台水泵对应3座厌氧反应器，单座厌氧反应器进水3ଶ଴଴3量也为200m/h，单根进水管流量为ସൈ଺=8.4m/h。设进水V=1.5m/s଼.ସכସ则进水管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.ହ=0.045取DN50，碳钢Q325。଼.ସൈସ校核此管径下的流速V=ଷ.ଵସൈ଴.଴ହൈ଴.଴ହ=1.2m/s可以满足要求。池体内部进水布置方法和管径等的设置，由于涉及商业机密，本说明书中暂不方便表述。4、三相分离装置略。5、出水系统3单池出水最大量为200m/h，堰的布置按出水尽量均匀为原则进行布置，由于二级厌氧进、出水量大致与一级厌氧相同，因此二级厌氧池的出水系统设计与一级厌氧完全相同，仅其出水管的方位不同，详见图纸。6、沼气管3每座厌氧池的沼气产量=1.26/3=0.42万m/d3=0.05m/s଴.଴ହכସ设沼气流速V=6m/s，沼气总管ܦൌට=0.11mଷ.ଵସכ଺考虑在脱气调节池中预留了一根原水回流管，当一级厌氧出现问题时，可减少进水量，将多余部分原废水进入脱气调节池，再泵入二级厌氧池处理，如果这样运行，废水的浓度将大幅度提高，沼气产量也会增加。为了保险起见，取每座二级厌氧池沼气总管为DN300，比一级厌氧池的管径小一级。3每池设4根沼气支管，沼气量=0.42/4=0.11m/s଴.ସଶכସ设沼气支管流速V=5m/s，沼气支管ܦൌට=0.056mଷ.ଵସכ଺39\n同样，如果一级厌氧池出现问题，将大量原水进入二级厌氧时，沼气量增大，为保险起见，将支管管径取为DN200。所有沼气与一级厌氧沼气管合并进入沼气处理装置。7、排泥此厌氧池高度较一般污水处理池高出很多，排泥管设在最底部，排泥时水位很高——22.8m，因此排泥管的压力很大，不需要按规范上要求的“排泥管管径不能小于DN150”进行设计。但由于池体面积较大，一个或两个排泥管不能均匀地排出池内的污泥，所以综合考虑，设5根排泥管，均匀分布于池外壁，离底板高200mm。污泥产量计算：预计二级厌氧去除效率为50%则日去除有机物为：0.5×7*6000/1000=21吨COD单座厌氧池去除有机物：21/3=7吨/天估计废水的厌氧产泥率约为0.1kg干泥/kgCOD去除，单池日产生干污泥：7×0.1=0.7吨。从厌氧池中排出时含水率约为95%，日产生湿污泥：଴.଻3ൌ14m。ଵି଴.ଽହ3设每天排泥时间2小时，则每根排泥管排泥流量=14/5/2=1.4m/h.设排泥V=1.8m/sଵ.ସכସ则进水管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.଼=0.017取DN50，碳钢Q325。池外设排泥阀，由于水压大，要求密封性好，采用球阀。3单池的排泥总管：Q=14/2=7m/h，设排泥V=1.0m/s଻כସ则进水管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.଴=0.050取与一级厌氧池相同的排泥总管管径DN150。污泥与一级厌氧的污泥一起排入污泥池处理。40\n8、清液管厌氧池在整个污水处理系统中起着重要的作用，一旦发生问题，将会对于整个污水厂起到灾难性的影响，所以，在尽可能的情况下，以不影响厌氧池的运行为前提，如果需要检修等，可仅将池内废水从上部排出一部分，以免影响到下层污泥，因此，在池体上部设清液管一根，位于三相分离区的下部，污泥层的上部。设此管管径DN100，池外方便开启处安装阀门一套，需要时开启，清液排入厂内下水系统。9、取样管可以随时对池内水和污泥取样，进行分析，以便于及时了解池内的运行情况。在不同高度处需要安装，以取到不同高度处的污水和泥。设10根，第一根离池底1米，以后间隔2米一根。管径DN25，池外设阀门。10、温度探头随时显示并传输厌氧池内不同高度处的温度，以便于及时对调节池内的水温进行调节。本池设3只，第一只离池底2米，第二只离池底10米，第3只离池底20米，分别测量厌氧池上、中、下部的水温。采用热电藕式温度计，具有现场显示和远距离传输两种功能，测温范围0——100℃。11、人孔施工和检修时方便进出厌氧池。设2只，一只位于底部，离池底0.8m，一只位于三相分离的下部，离池底14.8m。孔径φ700。3.4.7好氧池由于工期紧，处理效果要求高，综合考虑工期、造价及运行，采用先进的卡罗塞尔3000型氧化沟，二沉池建于氧化沟的中心内部，节约占地、管道及建设时间。考虑二期不久即将上马，一期采用一座氧化沟及二沉池，都采用碳钢结构（内外都防腐）。二沉池建于氧化沟正中心，污泥排到氧化沟（二沉池）之外的集泥槽之41\n中，回流从集泥槽提升进入氧化沟的厌氧区，剩余污泥提升进入脱气调节塔。1、设计参数：设氧化沟水力停留时间3d3V=6000*3=18000m,MLSS=5000mg/l，假设进水浓度2600mg/l，ଶ଺଴଴ൈ଺଴଴଴3有机负荷ൌ=0.8kgCOD/（m.d），ଵ଴଴଴ൈଵ଼଴଴଴32二沉池采用辐流式，表面负荷0.5m/（m.h），଺଴଴଴2表面积Sൌ=500m.ଶସൈ଴.ହ2、二沉池设计2ହ଴଴כସ二沉池有效表面积应为500m，有效ܦൌට=25.24mଷ.ଵସ沉淀池直径较大，应为辐流式。辐流式沉淀池按进出水方式可分为：中心进水周边出水、周边进水周边出水，其中周边进水周边出水的可容许表面负荷较大，去除率也较高，对于占地和投资都较为紧张的高浓度酒精废水来说，是一个较为合理的选择。（1）、进水渠采用周边进水。设计采用周边进水渠，渠内设置进水短管，将废水均匀分布，并进入池内，以达到较好的处理效果。设二沉池污泥回流倍数为2倍，二沉池出水回流至厌氧为1倍水量，则二沉池最3大进水量应为4倍原始处理水量，即24000m/d。进水渠：ଶସ଴଴଴设进水水流速V=0.6m/s，则进水渠断面S=Q/Vൌଶସൈ଴.଺ൈଷ଺଴଴2=0.46m设水渠深0.6m，则渠宽B=S/H=0.46/0.6=0.77m考虑一定的余量，最终确定取渠宽为0.8m。采用碳钢制成。进水渠外侧底部设进水挡板，保证水流的流向。进水短管：42\n设进水短管直径为DN80，进水流速V=0.45m/s，则单管进水量3Q=0.8*0.8*0.785*0.45=0.0023m/S，如总进水流量按20000计，则进水短管的个数为：ଶ଴଴଴଴Nൌ=102个ଶସൈ଴.଴଴ଶଷൈଷ଺଴଴取100个，均匀分布于进水渠中。（2）、出水渠采用周边出水。由于出水渠只接收氧化沟的出水，回流的污泥不经过，所以二沉池的出水量应为36000加上二沉池出水回流到厌氧池的废水，按不利情况，设为出水量12000m/d。ଵଶ଴଴଴设进水水流速V=0.5m/s，则进水渠断面S=Q/Vൌଶସൈ଴.ହൈଷ଺଴଴2=0.28m设水渠深0.5m，则渠宽B=S/H=0.28/0.5=0.56m取渠宽为0.6m。采用碳钢制成。出水渠的外侧即为出水堰，设计采用三角堰。设单条堰，堰总长91.7m，单侧出水，采用三角堰，堰开齿尺寸为200*100。单齿出水量计算：设齿上出水流速V=0.15m/s，3则单齿出水量Q1=（0.05×0.1×0.5）×0.15=0.00375m/s3出水量Q=12000m/d，ଵଶ଴଴଴需要的三角齿数==371个ଶସൈଷ଺଴଴ൈ଴.଴଴ଷ଻ହଽଵ.଻齿间距==0.248mଷ଻ଵ考虑一定的保险系数，取间距0.22m。出水堰取堰宽300mm，堰深400mm。出水堰在施工时不容易做到水平、均匀出水，这会对厌氧处理造成一定程度的影响，所以出水堰采用下部碳钢制作，上部加设玻璃钢可调节堰板的方式，定做。出水堰的末端设出水管一根，将出水堰收集的出水排出。3设出水管V=0.8m/s，Q=12000m/d43\nଵଶ଴଴଴כସ则管径ܦൌටଶସכଷ଺଴଴כଷ.ଵସכ଴.଼=0.47取DN500，碳钢Q325。（3）、污泥渠二沉池排出的污泥包括剩余污泥和回流污泥两种。污泥回流倍数定为2，剩余污3泥量较少，计算过程可以忽略不计，因此，二沉池污泥渠的排泥量应为12000m/d。设污泥流速V=0.4m/s，ଵଶ଴଴଴2则污泥渠断面S=Q/Vൌ=0.35mଶସൈ଴.ସൈଷ଺଴଴设泥深0.5m，则渠宽B=S/H=0.35/0.5=0.7m取渠宽为0.8m。采用碳钢制成。渠末端设排泥管一根。3设管内V=0.8m/s，Q=12000m/dଵଶ଴଴଴כସ则管径ܦൌටଶସכଷ଺଴଴כଷ.ଵସכ଴.଼=0.47取DN500，碳钢Q325。污泥通过吸泥机吸入，进入污泥渠，再进入池内的污泥斗，通过污泥管接入氧化沟和污泥池。（4）二沉池设计尺寸二沉池有效半径应为25.24/2=15.32m，进水渠宽0.8m，出水渠宽0.6m，出水渠与污泥渠间距0.5m，污泥渠0.8m，则二沉池半径应为：15.32+0.8+0.6+0.5+0.8=15.32m，取16m。则二沉池直径为D32m。二沉池高度：与氧化沟高度相同，仅水位有变，比氧化沟水位低500mm。（5）刮吸泥机设刮吸泥机一套，BGQ32周边旋动，材质304不锈钢，将污泥从池底吸入污泥渠，然后排入好氧污泥槽内。刮吸泥机直径32米，功率1.5*2kw。44\n（6）污泥槽设计尺寸φ4m×7m。碳钢结构，内外防腐，位于氧化沟外侧。用于将好氧污泥提升回流进入氧化沟，并将剩余污泥排至好氧污泥池或调节池。3设计好氧污泥回流倍数最大为2倍，则需要的好氧污泥回流量为600m/h。槽外设好氧污泥回流泵3台，2用一备。单台泵设计参数：3Q=300m/h，H=15m泵型号IS300‐150‐500，单台功率55KW。污泥回流进入氧化沟厌氧段。由于好氧污泥含水率高，体积较大，进接处理的费用较高，因此设计定期将好氧污泥打入厌氧池中一部分，打入的量和周期视厌氧的运行情况而定。因此剩余污泥泵不光是将污泥提升进入好氧污泥池，还兼有提升进入调节塔的作用，因此剩余污泥泵的扬程较大。设计采用2台剩余污泥泵，一用一备。单台泵设计参数：3Q=100m/h，H=32m水泵型号IS100‐80‐250，单台功率15KW。二沉池设计如下图所示。图3.2二沉池剖面3、氧化沟设计3根据前面设计可知，氧化沟有效体积为18000m，设有效水深6米，则有效面2积S=18000/6=3000m。45\n中间为二沉池，二沉池直径为32m，则氧化沟外侧直径为：3000ൈ4ܦൌඨ൅32ଶ3.14=69.6由于氧化沟为圆形，但仍要布置成厌氧、好氧区，因此池内会有一定数量的死区，因此，取氧化沟外径为76米，以保证好氧的处理效果。（1）、曝气量空气量计算：废水中有机物耗氧量：进秘闻化沟废水COD=2600mg/l，处理后废水COD=100mg/l（以较低的出水COD计），设每千克COD耗氧气1.2kg，则每天降解COD所需的氧气O1=（2600‐150）*1.2*6=18000kgO2/d废水中氮耗氧量：废水原始含氨氮250mg/l，考虑废水中含有大量其他形式的氮，经长时间的厌氧处理后会有一部分转换为氨氮，所以计算初始含氨氮量设为400mg/l，出水氨氮含量设为20mg/l，按资料所述，每一千克氨氮硝化需氧约4.6kg，则每天降解氨氮所需的氧气O2=（400‐20）*4.6*6=10488kgO2/d每天所需的氧气O=O1+O2=18000+10488=28488mg/l曝气采用微孔曝气头，设氧转移率为15%。ଶ଼ସ଼଼כଶଶ.ସ则氧化沟所需的空气量ൌ଴.ଵହכ଴.ଶଶכଷଶ3=604290.9m/d଺଴ସଶଽ଴.ଽ3==419.6m/minଶସכ଺଴风机：3设三台风机，二用一备，单台风量220m/min，风压7米，型号GM35L，配套空气过滤器、消音器，单台风机功率350KW。（2）曝气管空气总管：设一根。46\n3设空气流速V=15m/s，流量Q=440/60=7.33m/s଻.ଷଷכସ沼气总管ܦൌට=0.79mଷ.ଵସכଵ଴取DN800。空气分管：设二根，一根位于氧化沟外圈，服务氧化沟外侧第一，接入总管，分为南北两端，由于服务面积不同，故通过气量也不相同。3北端：风量Q=84/60=1.4m/s，设空气流速V=15m/s，ଵ.ସכସ沼气总管ܦൌට=0.345m，取DN350。ଷ.ଵସכଵହ3南端：风量Q=148/60=2.5m/s，设空气流速V=15m/s，ଶ.ହכସ沼气总管ܦൌට=0.46m，取DN500。ଷ.ଵସכଵହ另一根位于内圈，服务氧化沟第二沟和第三沟沟，同样也分为南北两端。3北端：风量Q=88/60=1.47m/s，设空气流速V=15m/s，ଵ.ସ଻כସ沼气总管ܦൌට=0.35m，取DN350。ଷ.ଵସכଵହ3南端：风量Q=120/60=2m/s，设空气流速V=15m/s，ଶכସ沼气总管ܦൌට=0.41m，取DN400。ଷ.ଵସכଵହ空气总管和分管都位于氧化沟上部，安装于管廊内，以便于安装阀门等。管道的布置如下图所示。图3.3氧化沟空气管道布置氧化沟内曝气采用微孔曝气管。按照厂家提供资料，每根曝气管出气量332‐12m/h.m，设计采用12m/h.m，则所需的曝气管总长为：440*60/12=2200m。47\n每根微孔曝气管长1米，10根为一组，通过空气支管相连，空气支管两侧均布，每根空气支管上接控制阀门一个，位于管廊内。3每根空气支管的通过气量Q=10*2*12/60=0.067m/s设空气流速V=7m/s，଴.଴଺଻כସ空气支管ܦൌට=0.11m，取DN125。ଷ.ଵସכ଻（3）、推流器采用慢速推流器。根据厂方提供资料，每台推流器在本次设计的氧化沟内可以推26米，设计采用25米。厌氧区总长度132米，则需要推流器132/25=5.3台。好氧区总长度505米，需要推流器505/25=20.2台。氧化沟内设推流器共25台，布置见详图。（4）、连通管由于池体为钢制，防止在加水或放水时速度太快，导致池壁变形，分别设计在厌氧区和好氧区内设计四道沟的连通管，外设阀门，需要时可将其打开。管径设为DN150。3.4.8污泥池1、剩余污泥产量（1）、厌氧剩余污泥根据前面厌氧部分的计算，一级厌氧单池日产生干污泥：59.5×0.1=5.95吨，总产干污泥量=17.85吨。3含水率约为95%，日产生湿污泥：357m.二级厌氧单池日产生干污泥：7×0.1=0.7吨，总产干污泥量=2.1吨。3含水率约为95%，日产生湿污泥：42m。3厌氧剩余污泥日产量约399m。（2）、好氧污泥氧化沟进水COD为2600mg/l，出水COD为100mg/l，每天去除的COD总量约为：（2600‐100）*6=15000kg=15吨。根据经验，此种处理方法的产泥率约为0.4kg干泥/kgCOD去除，则氧化沟日产干污48\n泥=15*0.4=6吨。经二沉池沉淀后，活性污泥的含水率设为99%，则氧化沟日产剩余湿污泥：଺3ൌ600m。ଵି଴.ଽଽ2、设计尺寸好氧污泥量大且含水率高，我们可以有计划地过滤后泵入调节塔中，这样既可以降低酒精废水的水温，好氧微生物又可在厌氧塔中产生沼气，并得到降解。厌氧污泥量不大，但由于厌氧反应器的贮存能力很强，不需要经常出泥，但厌氧污泥的产量还是不能忽视的，否则厌氧污泥都进入好氧，对好氧的COD、氨氮去除的压力增大，对动力消耗的压力增大，对好氧池的体积要求较高。由于厌氧污泥与好氧污泥的性能差别较大，处理方式的差别也较大，厌氧污泥可以长时间贮存，不定期回用或是销售都可以，因此，本次设计将厌氧污泥与好氧污泥分开处理，污泥池也设二只，分别用于贮存并浓缩厌氧和好氧污泥。池体设为碳钢，圆柱形，为统一美观，罐体的直径与其他反应器设计直径的相同，都为D15米。池高设为15.9米，能满足厌氧和好氧污泥的使用，二期上马时也不需要再增加污泥池。设计污泥池尺寸：D15*15.9米。3、污泥脱水泵进泥管池外设污泥脱水泵3台，二用一备，泵流量26m3/h，扬程40m，采用螺杆泵，单台功率7.5kw。污泥泵型号：EH1500‐P‐W201。设进水管道V=1.5m/sଶ଺כସ则进水管径ܦൌටଷ଺଴଴כଷ.ଵସכଵ.ହ=0.072取DN80，碳钢Q325。4、进泥管每污泥池设一根进泥管，厌氧污泥池接自一、二级厌氧反应器，好氧污泥池接自二沉池排泥管，进泥管管径均为DN150。5、清液管49\n在池上部设清液管一根，将清液溢流进入厂内污水系统。设管径为DN200。6、放空管在池底部设放空管一根，设计管径为DN100，可以在检修时将污泥池放空。7、溢流管离池口1200处，设溢流管一根，管径DN200，接入厂内污水系统。8、池内设浮球式液位计一套。3.4.9污泥脱水设污泥脱水间一座。根据厂方的使用习惯及各种压滤机的性价比，最终选用带式压滤机。一期设三台，带宽2米，预留好二期的占地，滤液设专门的滤液槽，用泵提升进入调节罐。脱水间内设有溶药、投药等装置，由脱水机厂家统一配置。脱水间尺寸设计为21m*16m。脱水间外侧设污泥堆场一座，将脱水的污泥暂时贮存，定期外运。堆场尺寸设为22m*16m。脱水后的污泥和城市污水处理厂的污泥一并处置，或和复合肥料一起处理后用于农田肥料。3.4.10气柜及沼气系统本项目建议新建气柜1座和沼气处理系统一套。气柜以调节和控制厌氧反应器的沼气出口压力为主，对沼气气量不进行专门调3节。建议建1座总容沼气体积为2,000m的气柜。钟罩直径20m。现在的沼气系统最好和原沼气系统连接。须设计脱硫、除湿、燃烧等沼气处理、处置系统，由专业机构进行设计，本次设计不进行详细设计。50\n4、平面、高程布置根据厂方提供的可用地，以方便进出水、方便操作、方便检修、占地最小为原则进行平面布置。平面、高程布置另见详图。51\n5、概预算5.1土建部分主要工艺所用的构筑物多为碳钢防腐结构，因此，土建工作只有:罐体的基础、风机水泵的基础、脱水间、综合间、道路、下水道系统、管架基础等，主要工作内容为罐体基础。为了方便，在本方案中，基础厚按为0.5m进行初步估算。表5.1土建投资估算一览表占地面积钢砼量总造价序号名称规格数量23（m）（m）(万元)1原水贮水罐基础φ16×0.5m123010072调节塔基础φ16×0.5m120010073一级厌氧罐基础φ16×0.5m3200×3300204脱气调节塔基础φ16×0.5m120010075二级厌氧罐基础φ16×0.5m3200×3300207氧化沟(二沉池)基础φ77×0.5m1470023501608尾水槽基础φ5×0.5m1201019好氧集泥槽φ5×0.5m12010110污泥贮罐基础φ16×0.5m2200*24001411滤液槽φ5×0.5m2010112沼气气柜基础φ21×0.5m13501801313水泵管架等基础1014脱硫区基础515火炬塔基础1脱水间、脱水区、污泥216800m140贮区、值班区）217风机房500m12552\n占地面积钢砼量总造价序号名称规格数量23（m）（m）(万元)综合间（配电、控制、2181000m150分析、办公、厕所）19道路、下水道、绿化1100小计890041004823注：（1）钢砼按700元/m计算—此项目时间较早，砼价格也相对较便宜些；（2）作为支撑部分的钢砼费用未计算；（3）特殊处理费用未计算。（4）如果设备采用软性基础（砂石+沥青），费用可能会低一些，请土建设计单位认真根据地质情况进行选择。（5）道路绿化下水道等不计入本方案的估算。5.2设备部分5.2.1外购标准（或定型）设备表5.2定型标准设备一览表单价复价序号名称规格材质数量备注(万元)(万元)3200m/h,电动往复1进换热器水泵2481Mpa，45kw泵22一级换热器180m不锈钢21938板式23二级换热器120m不锈钢11212板式换热器33一级厌氧进水泵200m/h,32m不锈钢4416配电4台全用34二级厌氧进水泵200m/h,32m碳钢4312配电4台全用35脱气调节塔原水泵100m/h,32m不锈钢22.5536厌氧污泥回流泵26m/h,40m21.53螺杆泵3220m/min7曝气风机340120氧化沟曝气区7m53\n单价复价序号名称规格材质数量备注(万元)(万元)8曝气头管式硅胶3000m3009039好氧污泥回流泵300m/h,15m22410二沉池刮泥机DN32m碳钢1353511推流器慢速推流2510250国产出水回流至前312清水回流水泵200m/h,30m224面313污泥脱水泵26m/h,40m31.54.5进脱水机14溶药系统15515脱水加药系统16616带式压滤机系统带宽2米32060污泥脱水3100m/h，17滤液回流泵21.5332m小计675.55.2.2非标设备表5.3非标准设备一览表序重量防腐面积价格名称规格材质数量备注2号（吨）(m)(万元)酒精废水原1φ15×22.8m碳钢1100250080内外防腐水贮水罐2调节塔φ15×22.8m碳钢11202600100内外防腐3一级厌氧罐φ15×22.8m碳钢3240×34000×3560内外防腐4脱气调节塔φ15×22.8m碳钢11202500100内外防腐5二级厌氧罐φ15×22.8m碳钢3240×34000×3560内外防腐氧化沟(二沉内外防腐,6φ76×7m碳钢165018000700池)板厚6mm54\n序重量防腐面积价格名称规格材质数量备注2号（吨）(m)(万元)7污泥贮罐φ15×15.9m碳钢2100×22500×2160内外防腐8清水槽φ4×7m碳钢182508内外防腐9集泥槽φ4×7m碳钢182508内外防腐10滤液槽φ4×3.5m碳钢161504内外防腐沼气气柜与3112000m碳钢12501500250内外防腐沼气处理小计2902567502530注：重量包括外围附助小型设备和副件的重量。5.3总投资表5.4总投资估算一览表项目投资比例备注土建48211%标准（定型）设备675.516%非标准自制设备253060%管道与阀门2506%电气与仪表200设计调试等技术服务100小计4237.555\n6、运行费用6.1直接运行费用6.1.1电费表6.1用电量估算一览表单台功率开启率使用功率序号名称数量备注(KW)(KW)1进换热器水泵237100%371用1备3一级厌氧进水泵43090%1084台全用4二级厌氧进水泵43090%1084台全用5脱气调节塔原水泵21570%10.51用1备6厌氧污泥回流泵27.560%4.51用1备7曝气风机335090%6302用1备9好氧污泥回流泵255100%551用1备10二沉池刮泥机13100%311推流器253100%7512清水回流水泵23070%211用1备13污泥脱水泵37.560%92用1备14溶药搅拌机24100%416带式压滤机3460%4.817滤液回流泵21550%7.51用1备小计1077.3每天消耗电量=1077.3*24=25855.2kwh按每度电1元计，每天的电费为25855.2元。平均每吨水电费4.3元。56\n6.1.2药剂费此项目的药剂仅为污泥脱水使用，以投加投加高分子絮凝剂（PAM）为例，投加为污泥干重的0.3%，根据前面的计算得知，整个污水处理厂干污泥的产量=17.85+6=23.85吨/天.则药剂投加量为71.55kg/d。按每吨2万元计，每天的药剂费约为1431元/天。平均每吨水药剂费0.23元。6.1.3人工费厂内设操作员9人，技术员1人，分析员2人，维修等统一由厂内维修部门兼管，不单设人员。平均每人每月工资1500元，每天人工费约为600元。平均每吨水人工费0.1元。该废水的直接运行费用为4.3+0.2+0.1=4.6元/吨。6.2经济效益3经两级厌氧消化，日可产生约10万余m的沼气，其热值可相当于100吨标准煤，其效益最少相当于5万元/天（相当于7元/吨水），如用于民用，其效益将更高。此效益将完全抵消其直接运行并有余，每吨废水经处理后盈余7‐4.6=3.4元。每年的盈余额为3.4*6000*365/10000=745万。本项目工程投资在5年左右就能收回，如按城市煤气或天然气考虑，其回收年限将更短。57\n7、运行分析7.1运行概况整个废水处理系统主体工程按期完工，与废水处理系统有关的各项环境保护配套设施齐全、同时投入生产和运行且运行正常，其防治污染能力适应主体工程的需要，包括为防治污染和保护环境所建成和配备的工程如污泥处理系统、脱硫系统、沼气燃烧系统、化验室以及经培训具有专业素质的操作人员和化验人员。制定了健全的岗位操作规程及相应的规章制度，如各岗位操作规程，环保分厂各岗位职责，安全管理制度，定期开展安全管理和生产例会以及培训计划。废水处理系统运行正常，出水COD在100mg/L～150mg/L左右，去除COD总量超过设计总量的25%以上，污染物排放达到了预定标准，也达到了设计总量控制要求。7.2整个废水处理系统运行情况整个废水处理系统自投入运行以来，相继经历了来水浓度超过预定浓度、IC酸度升高、产气率下降、去除效率降低，以及后来的重新启动，以及氧化沟曝气管的大修。但是整个系统经受住了各种考验，后期运行情况良好，IC系统的COD去除率为95%左右，好氧系统的COD去除率为96%以上，整个废水系统的总COD去除率为99.7%，去除的污染量在300tCOD/d以上，超出设计处理量80tCOD/d。同时废水处理系统也具有较强的耐冲击能力。废水处理系统运行情况见下图：58\n60000100985000096）94g/L40000）m92%（3000090（D率O88除C水2000086去进84100008208034567月份/m进水COD去除率图7.1处理系统进水COD和COD去除率图各处理单元的进出水情况如下表：表7.1各处理单元处理情况一级IC反应器二级IC反应器好氧系统处理单元原水进水出水进水出水进水出水40000～8000～1000～5000～1000～1500～COD(mg/L)≤15050000120001500800015003000pH3.54.66.815.96.838.07～8温度(℃)7538373837327.3厌氧系统运行情况分析IC反应器接种污泥分为两种，开始为某城市污水处理厂的厌氧消化污泥，接种量33约为2000m。另一种为本集团的厌氧颗粒污泥，厌氧系统的污泥接种量约为10000m，运行情况良好。反应器的进水温度控制在38℃左右，上下偏差不超过2℃。经过一段时间的调试后，发觉厌氧的进水浓度不宜太高，以1万左右最适，因此在调节塔内投加回流液，将好氧出水定时定量打入厌氧调节塔，将原水浓度稀释。59\n同时二级厌氧增加进水浓度，将一部分原水从原水贮罐中打入脱气调节塔，将进水调配成一定的浓度，以提高处理效率。总结其运行，一级厌氧进水COD：8000‐12000mg/L，出水COD：1000mg/L左右，3去除率88%以上，有机负荷基本在15kgCOD/(m·d)左右；二级厌氧进水COD：5000‐8000mg/L，出水COD：1000‐1500mg/L左右，去除率70%以上。IC的平均去除效率和平均去除率见下图：16.0090.00）14.0088.0012.00）10.00%86.008.00CODkg/m3.d6.0084.004.00去除效率（82.00负荷（2.000.0080.0034567负荷进水COD月份/m图7.2厌氧IC进水COD和COD去除率图3月运行情况：900010080009080700070600060mg/l5000504000进水COD40COD去除率30003020002010001000135791113151719212325272931日图7.3一级厌氧3月的进水COD及去除率60\n三月刚加进污泥，属于启动阶段，进水的配制尚不熟练，进水浓度上下波动较大，而刚投加的污泥也还尚未适应酒精废水，其出水浓度上下波动也较大。4月运行情况：11000100%10000959000去除率800090mg/l7000进水COD600085去除率COD500040008030002000751357911131517192123252729图7.4一级厌氧4月的进水COD及去除率经过一个月的运行，操作工在配水方面有了一定的经验，配制废水浓度较为稳定，一个月的时间内，进水COD稳步从5000上升至一万。污泥初步适应，废水的去除效率也稳定在90%左右。5月运行情况：14000100%120009510000去除率908000mg/l6000进水COD85COD去除率40008020000751357911131517192123252729图7.5一级厌氧5月的进水COD及去除率61\n5月的进水浓度稳定在1万左右，去除效率也稳定在85%‐‐90%。但由图表能看出，去除效率还不是很稳定。在运行中还发现，污泥有流失现象，在操作时加强了污泥回流。6月运行情况14000100%1200095l10000去除率90mg/8000进水COD85去除率COD60008040002000751357911131517192123252729图7.6一级厌氧6月的进水COD及去除率本月的处理水量基本达到设计水量，处理效率较为稳定，除14日处理效率降为75%，其余时间都在90%左右。七月运行情况：16000100%1400095去除率1200090mg/l10000进水COD85去除率COD8000806000400075123456789101112131415161718192021222324图7.7一级厌氧7月的进水COD及去除率62\n二级厌氧与一级厌氧的运行情况基本相同，但二级厌氧的进水浓度较一级要略低一些，在此，不再另做单独分析。7.4氧化沟运行情况氧化沟进水为厌氧出水和污泥压滤水，接种的污泥为该市第一污水处理厂的氧化沟污泥，接种量约120t。进水COD为1500～3000mg／L，氨氮为200mg／L。氧化沟好氧区混合液SV%为30‐50%，出水COD为200mg／L左右。氧化沟与二沉池合建，其出水回流一部分至厌氧前的调节塔，调配厌氧进水浓度。运行中有时把工艺原废水和厌氧出水混合进入氧化沟，会比单独好氧处理厌氧出水的COD去除率会有较大的提高，这样可以改善废水的可生化性能，又能使IC反应器维持较稳定的负荷水平下，充分发挥氧化沟的作用。3至7月份的氧化沟的平均进水和去除率情况见下图：3000100250080））2000%mg/l60（150040COD1000去除效率（进水205000034567月份/m进水COD去除效率图7.8进水COD和COD去除率图63\n氧化沟3月运行情况：10000100%900090800080700070去除率600060mg/l500050进水COD400040去除率COD3000302000201000100013579111315171921232527图7.9氧化沟3月的进水COD及去除率三月刚投加接种污泥，属于启动阶段，进水的配制尚不熟练，进水浓度上下波动较大，而刚投加的污泥也还尚未适应酒精废水，其出水浓度上下波动也较大。四月运行情况：4000100%903500803000去除率70250060mg/l200050进水COD40去除率COD15003010002050010001357911131517192123252729图7.10氧化沟4月的进水COD及去除率尽管此月内进水COD变化较大，但出水COD变化不大，进水量和污泥浓度均有一定的增长，所以其运行较为稳定。64\n五月运行情况：4000120%35001003000去除率802500mg/l进水COD200060COD去除率15004010002050000135791113151719212325272931图7.11氧化沟5月的进水COD及去除率本月增加了进水量，但氧化沟出水仍较稳定，维持在200至300mg/l之间。六月运行情况：2500100%9020008070去除率150060mg/l50进水CODCOD100040去除率3050020100012345678910111213141516171819图7.12氧化沟6月的进水COD及去除率本月进水量已达到设计水量，运行稳定，出水效果良好。65\n七月运行情况：500098%450096400094去除率3500923000进水CODmg/l250090出水CODCOD200088去除率150086100084500082123456789101112131415161718192021图7.13氧化沟7月的进水COD及去除率根据几个月的运行来看，整个氧化沟的运行情况良好，出水稳定，出水COD维持在200左右，但在中期出现局部曝气管道断裂，停水维修的状况。总体来说，能够满足设计要求。66\n8、结论与建议8.1结论本课题主要针对某集团的燃料酒精废水，依据来水水质水量及处理要求进行设计，在时间有限的前提下，按时、合理、符合要求地完成设计目标，并对其进行调试和运行，得到结论如下：1、燃料酒精废水浓度高、温度高、有机物含量高，采用两级厌氧一级好氧进行处理完全是可行的；2、尽管原水中含有一定量的SS，预处理过程中可以不对其进行去除，直接进入厌氧反应器，并不会对厌氧处理造成致命的影响；333、设计一级厌氧有机负荷18kgCOD/(md)，二级厌氧有机负荷3.5kgCOD/(md)，3氧化沟设计为0.8kgCOD/(md)，运行稳定，处理效果良好，最终出水稳定在200mg/l左右，完全能达到处理要求；4、燃料酒精废水尽管处理难度较大，需要的运行费用较高，但由于其沼气产量大，每吨水可以盈余3.4元左右，可以为企业创造不少的经济效益；8.2建议针对燃料酒精废水的设计及运行，其中也发现不少问题，建议类似企业可以从以下几个方面进行改进：1、在自控方面加大投入。例如厌氧的配水，本工程基本靠人工进行投配，一旦操作员有失误，就会对厌氧系统造成致命的后果，应该设置PLC自控系统，将原水泵和回流水泵等进行自动控制，不再过分依赖人工。2、由于氧化沟为钢结构，池壁的稳固性较差，会出现小范围的晃动，导致氧化沟的曝气管道在调试时出现断裂现象，建议增加一部分软联接，以减少震动对管道的影响。3、尽管现在出水情况较稳定，但不可避免，如果厌氧运行出现问题时，最终出水也不可避免地会上升，为保证厂区的排水不会超标，建议增加深度处理部分。67\n参考文献：[1]唐受印，戴有芝等.废水处理工程.第2版.北京：化学工业出版社，2004[2]C.P.LeslieGrady.Jr，GlenT.Daigger，HenryC.Lim.BiologicalWastewaterTreatmentSecondEdition，RevisedandExpanded.张锡辉，刘勇弟译废水生物处理，第二版，改编和扩充，北京：化学工业出版社，2003[3]于陶，程军，刘茂玲等.微藻发酵制取燃料酒精的研究.燃料工程，2013，3（13）：12-16[4]张强，殷涌光，AndersThygesen.玉米秸秆湿氧化预处理同步糖化发酵酒精.农业工程学报，2010,26（9）：292-295[5]李魁.酵母菌与糖化酶共固定化木薯酒精连续发酵工艺研究.中国粮油学报，2005,20（1）：36-40[6]崔元峰，田娟娟，白志明.大豆糖蜜制备酒精工艺的研究.中国油脂，2008,33（12）：61-63[7]Metcalf&EddyInc.WastewaterEngineering:TreatmentandReuse(FourthEdition).北京：清华大学出版社，2003[8]徐洪斌，吴连成，刘小利等.酒精生产企业废水处理工艺的评价与优化.中国给水排水，2008,24（10）：25-28[9]耿士锁，袁嗣兵.高浓度酒糟废水的综合利用.江苏环境科技，1997，（2）：29-31[10]李亚新.活性污泥法工艺与控制.北京：中国建筑工业出版社，2007[11]张辰.污水处理厂改扩建设计.北京：中国建筑工业出版社，2008[12]贺延龄.废水的厌氧生物处理.北京：中国轻工业出版社，1998[13]黄继国，高文翰，董莉莉等.ABR-生物接触氧化工艺处理低碳氮比生活污水试验.吉林大学学报（地球科学版），2010，40(5)：1163-1169[14]陈鹏，张克峰，冯雷.厌氧内循环/两段好氧工艺处理粉丝生产废水.中国给水排水，2009,25（14）：59-65[15]王惠英，宋宏杰，孔德芳.内循环UASB处理酒精废水及其颗粒污泥特性.中国给水排水，2012,28（9）：13-16[16]王军，侯石磊，杨清香.外循环式UASB反应器处理高浓度酒精废水.环境工程68\n学报，2012,6（6）：1841-1845[17]孙根行，闫东峰，李连清.UASB-生物接触氧化处理酒精废水工程设计.环境工程学报，2010，4（11）：2542-2546[18]袁旭峰，林长松，王小芬等.超高浓度酒精废水厌氧工程工艺过程研究.InternationalconferenceonBiomassEnergyTechnologies，2008,3-5[19]王五洲，田晋平，别晓群.玉米酒精生产废水处理工艺设计实例.中国给水排水，2013,29（4）：68-72[20]唐敏，宋宏杰，孔德芳等.混凝过滤-超滤-膜系统深度处理酒精废水试验研究.水处理技术，2012,38（7）：95-101[21]C.P.LeslieGrady.Jr，GlenT.Daigger，HenryC.Lim.BiologicalWastewaterTreatmentSecondEdition，RevisedandExpanded.张锡辉，刘勇弟译废水生物处理，第二版，改编和扩充，北京：化学工业出版社，2003[22]吴云，张代钧，杨钢.厌氧消化过程中温度骤降对酸化活动抑制性的研究，环境工程学报，2010,4（4）：931-934[23]罗刚，谢丽，邹中海等.初始pH对木薯酒精废水高温厌氧产氢的影响.同济大学学报（自然科学版），2010，38（7）：1036-1068[24]周洪波，Cord-RuwischRalf，陈坚等.产酸相中氧化还原电位控制及其对葡萄糖厌氧发酵产物的影响.中国沼气，2000,18（4）：20-2469\n致谢好多人问：已经是四十岁的中年家庭妇女了，还费这劲读书干什么？有时候我自己也会有这种困惑，会觉得自己当初报名、考试、上学是一时冲动，学完了之后其实并没有什么用处。但是当今天写完说明书最后一个字的时候，却感觉并非如此。上学的过程很艰难，周末要照顾孩子，但也要去上课；晚上下了班回家要做饭、洗衣、做家务，但也要写老师布置的作业；觉得自己已经是只能给人家看看图的年纪了，却为了自己的毕业论文整天整天地坐在桌前计算、画图、写说明书。可是，要这过程中也收获了很多，收获了儿子眼中挑灯夜战不服输的妈妈、收获了二十位同窗、收获了听课后未了解的知识、收获了一张毕业证。。。在此，我要向鼓动我去报名的同学表示感谢，没有你们我今天也没有勇气来读这个书；感谢在那些周末、晚上给我们上课的老师，有了你们的付出才有了我们第一届学生的毕业；感谢我的学生，在我有作业不会做向你们求助的时候，你们给了我好多的帮助；感谢我的家人，上课期间给我无限的支持；感谢二十位同学，大家相互打气，才支撑到了毕业的时候；感谢李勇、赵宏两位导师，有你们做为我的指导老师，才使我对毕业充满信心；谢谢大家！！70\n作者简历吴建华，女，生于1974年9月，原籍山东省蓬莱市，汉族，中国民主同盟盟员，1997年毕业于苏州城建环保学院环境工程专业，取得工学学士学位，同年就业于苏州城建环保学院环保应用技术研究所，主要从事水污染控制工程的设计工作，主持过多个大型工业废水及市政污水的处理工程的设计，擅长于高浓度有机废水的治理。2007年进入苏州科技学院环境科学与工程学院市政与工程实验室工作，主要负责水质工程学、水污染控制工程、噪声污染控制工程和大气污染控制工程的实验教学。71