资源描述
东海粮油工业(张家港)有限公司谷朊粉厂污水处理工程设计方案
上海####环境工程公司
二0一0 年 十一 月
目 录
一、 概述
二、 水质水量
三、 污水处理工艺路线及工艺流程简图
四、 主要工艺设计参数
五、 主要处理构筑物及设备
六、 动力装置
七、 污泥处置
八、 定员
九、 主要技术经济指标
十、几点说明
十一、基本建设投资估算
附:工艺平面布置图
一、 概述
东海粮油工业(张家港)有限公司自1997年投产以来,生产规模
和经济效益不断发展,尤其是榨油、油脂和饲料产业更为显著。近年来该公司面粉产业虽也取得了一定进步,但及公司远景规划发展要求差距甚远,根据公司现有综合实力优势,拟在面粉加工能力为750吨/日基础上,再增加一条250吨/日面粉生产线。并发展及小麦(面粉)为主要原料相关产品:谷朊粉;小麦淀粉及淀粉糖。
在谷朊粉、小麦淀粉及淀粉糖生产过程中产生两股高浓度有机
废水:淀粉废水及戊聚糖废水。前者CODc r浓度达到数万ppm,而后者浓度更高,超过10万ppm。废水中SS亦很高,也达到几万ppm。废水中主要有机污染物为淀粉(多糖类物质)、蛋白质、戊聚糖及纤维素。这些有机污染物,有呈溶介状态,有呈非溶介状态,而非溶介状态有机质几乎占到废水中CODcr总量一半左右。
为了确定废水处理工艺路线,自二00四年四月开始至十一月,历
时七个多月,用相同生产厂家、相同生产工艺所产生废水作了试验。试验H/O工艺(水解—好氧工艺),厌氧工艺及SS分离工艺。这些试验为工程设计提供了依据。
本污水处理工程系“三同时”建设项目,执行国标GB8978-1996
《污水综合排放标准》一级排放标准。
本污水处理工程建于生产扩建征地范围内,本工程涉及到水、电等公用设施,由生产厂统一规划提供,污水站不单建。
本污水处理方案涉及到污水处理站建筑红线范围内工艺、总图、水、电、气、自控仪表等各工种工程设计内容,基本建设投资估算及此相吻合。
二、 水质水量
(一) 水量
1、谷朊粉及戊聚糖混合废水量(以下简称面粉深加工废水)
q1=15m3/h
2、油脂废水及生活污水混合废水(稀释水)
q2=50m3/h
(二) 水质
1、谷朊粉及戊聚糖混合废水(离心机分离后)
CODcr 5000mg/l; 总氮 1400 mg/l; 磷酸盐 400mg/l;
SS 3000 mg/l; PH 3~4
2、油脂等混合废水
CODcr 6000mg/l; 动植物油 3000 mg/l; 磷酸盐 70mg/l;
SS 3000 mg/l; PH 4~5
(三) 处理后出水水质
CODcr ≤100mg/l; BOD5 ≤ 20mg/l SS ≤70mg/l;
磷酸盐(以P计) ≤0.5mg/l; 氨氮≤15 mg/l; PH 6~9
三、 废水处理工艺路线及工艺流程简图
(一)小试主要结论
1、小试分两个阶段实施:第一阶段单用戊聚糖CH2OH(CHOH)3CHO废水试验;第二阶段用淀粉和戊聚糖混合废水试验。用戊聚糖单独试验意在了解这种五碳化合物其可生物降解性及有无毒性。一般讲五碳化合物较难生物降解,而且有还有毒性,例如糠醛C5H4O2和四氢糖醇C4H7OCH2OH。它们原水CODcr浓度都不能超过4000~5000mg/l,超过这个阈值,便会使生化处理装置中微生物中毒。本小试证实,无论是用H/O工艺,还是用厌氧工艺,以小麦面粉为原料产生高浓度戊聚糖度废水(CODcr>10000mg/l)可生化性均较好,没有发现有中毒现象。三段H/O工艺,小试进水CODcr浓度17713mg/l,出水为124mg/l;厌氧工艺,进水CODcr 13023mg/l,出水CODcr 573~643mg/l。小试数据表明戊聚糖废水无毒性,无须单独特殊处理,可及淀粉废水混合后一并处理,简化了工艺流程。
2、淀粉和戊聚糖混合废水试验
(1)用芬兰STATECH公司小型离心样机在上海做SS分离试验。原水CODcr为78700mg/l,SS为53500mg/l,磷酸盐为252mg/l,总氮为2490mg/l。在未加任何药剂及调正PH值条件下分离:
A、离心机转速为低速时,分离后清液呈乳浊态,CODcr为53000mg/l,去除率为32.66%;SS为33000mg/l,去除率38.3%;磷酸盐244mg/l,去除率为3.2%;总氮为114mg/l,去除率为95.4%。
B、离心机转速为高速时,分离后清液呈乳浊态,CODcr为37200mg/l,去除率为52.73%;SS为19400mg/l,去除率63.74;磷酸盐140mg/l,去除率为44.4%;总氮为114mg/l,去除率为95.4%。
离心分离试验数据表明,采用高速离心机优于低速;离心后水CODcr值可削减50%以上;SS基本上完全分离掉,水呈乳浊态,由胶体物质形成;磷酸盐和总氮分别去除44%和95%以上。试验表明,采用离心机作为水预处理手段是可取方案。
(2)用离心分离后清液做混淀(加药)试验
混凝(加药)试验结果(PH值调至7.5~8)
序号
原水CODcr,mg/l
药剂
沉淀后清液CODcr平均值,mg/l
CODcr去除率,%
1
36100
NaOH
31705
12.2
2
36100
NaOH,PAC
32830
9.1
3
36100
NaOH,PAC,PAM
33320
7.7
4
36100
39188
NaOH,Ca(OH)2
NaOH,Ca(OH)2
30576
32398
15.3
17.3
5
36100
39188
Ca(OH)2
Ca(OH)2
27636
30846
23.45
21.34
6
39188
Ca(OH)2
FeCl3
31234
20.29
7
39188
NaOH
FeCl3
31040
20.8
所有加药化学处理PH值调至7.5~8是为了适应UASB反应条件需要,避免二次调正PH值。面粉深加工废水原水呈酸性,进入UASB前必须要调正PH值,试验证实,用Ca(OH)2优于NaOH,也优于用其它混凝剂,CODcr去除率能达到20%以上。分析其原因可能是两种作用机理结果,一是水中胶体物质带正电负,调PH后,在偏碱性条件下,胶体物质发生电荷中和,破坏了胶体稳定性;二是Ca(OH)2颗粒较重,起到载体作用,及胶体凝聚物产生共沉淀。当然,采用Ca(OH)2有其缺点:UASB反应器池底会产生重颗粒沉积物,长时间运行可能会出现不利影响,设计时采用相应工程措施。
(3)厌氧试验
A、采用UASB反应装置,容积负荷4~6kg/m3·d;反应PH值6.8~7.8;UFA控制在300~500mg/l;试验流量1L/d;出水PH值>8。
B、试验原水CODcr配水浓度12387~17883,出水平均2276mg/l,CODcr去除率为85%左右,这组数据正常运行只持续了21天。过后,试验装置出现反常现象:出水和出气通道堵塞;污泥层堆积呈一园柱体,没有悬浮层;降低进水CODcr浓度(按2000mg/l梯度下降CODcr浓度)上述堵塞现象仍然出现,区别在于出现时间长短不一而以,浓度越高出现堵塞时间越短。这种现象在做戊聚糖废水试验时是不存在。分析其原因,是小麦淀粉降解特性反映。周知,以淀粉(多糖类物质)降解到单糖(葡萄糖)要经过多个阶段:淀粉→糊精→麦芽糖→葡萄糖。小麦淀粉不同于玉米淀粉等区别在于从淀粉降解为糊精速度较快,而糊精降解为麦芽时间则较长(即糊精滞留时间较长),糊精是粘淍物质,它粘附在厌氧颗粒污泥和絮状污泥表面,并逐渐聚集在一起,至使上升水流通道堵塞。在实际工程中,由于厌氧反应装置体积(截面积)厐大,水流上升通道不会堵塞,但糊精及污泥体聚集在一起现象是发生:小块,在沼气上托力作用下,漂浮在表面;大块则在重力作用下有可能下沉到池底,在微生物作用下慢慢分解。张家港市振兴面粉厂日处理量800m3/d小麦淀粉废水厌氧处理装置运行实践(已运行一年多)证明,在进水CODcr浓度为8000~5000mg/l条件下,虽然厌氧池表面出现了一些污泥块状漂浮物,但处理装置始终正常运行着,CODcr去除率保持在80%以上。
综合试验及工程实践表明,小麦淀粉废水采用厌氧处理装置是可行,但CODcr进水浓度应控制在10000mg/l以下,容积负荷控制在5kg/m3·d以下。
(二)主要污染物对症治理措施
本污水处理工程主要污染因子为CODcr,磷酸盐,氨氮,SS和动植物油。
1、CODcr
谷朊粉厂废水中主要有机污染为淀粉(多糖物质)、蛋白质、戊聚糖及纤维素。这些物质均属可生物降解物质,BOD5/ CODcr大于0.5,但CODcr总量较大,CODcr浓度经车间排水前离心分离后仍达到40000~50000mg/l。经试验及类似工程实践证实,将原水稀释(用粮油生产废水)至CODcr 10000mg/l左右,用UASB厌氧反应器削减大部分CODcr(75%左右),然后用H/O工艺及SBR工艺,另加相应物化处理,可使出水达到排放标准。
2、磷酸盐
谷朊粉厂废水中磷酸盐(以P计)高达300mg/l,经粮油废水稀释后,UASB出水中游离磷酸盐含量仍达到72.5mg/l,按出水磷酸盐含量0.5mg/l标准,P去除率达到99.3%以上。像这样高去除率,单靠生物处理是无法达到,必须采用物化和生化处理相结合方法,而且需要多级处理。物化处理实为投加化学药剂。例如钙盐、铁盐和铝盐,在合适PH条件下均能生成不溶介(或难溶介)磷酸盐,但实践证实投加钙盐(石灰)去除效果最佳。
3、氨氮
谷朊粉厂排水中总氮相当高,达1400mg/l,经粮油废水稀释,并经UASB反应,结合态氮素(主要存在于蛋白质内)实现氨化(脱出氨氮)后,生成氨氮值为242mg/l。根据生物脱氮原理,厌氧反应器后采用H/O工艺实现了两次硝化-反硝化。最终用SBR反应器作为生物脱氮把关措施。实际上用了三级脱氮过程。
4、SS
谷朊粉厂废水中SS主要是非溶介性有机质,采用国外进口离心机,SS基本上能全部分离掉,CODcr削减50%以上,水中残存基本上是颗粒极细小,达到胶体状态物质,试验证明,用常规混凝剂助凝剂对去除CODcr均无明显效果,只有采用石灰(石灰液),调PH至7.8~8.0。沉淀物明显析出。说明离心分离后胶体物质带有正电荷,石灰投加后,致使胶体颗粒表面电荷发生中和,产生混凝,并在Ca(OH)2沉降物作用下,发生共沉淀作用。本来原水呈酸性,进入厌氧反应前,须调正PH值,用石灰(石灰乳)调PH同时得到了附加效果:CODcr去除率可达23%左右,这是一举两得效应。
5、动植物油
油主要含在粮油废水中。粮油废水可生化性极好,作为高浓度谷朊粉厂生产废水稀释水是可行。问题是要在作为稀释水前,进行予处理,去除水中浮油、乳化油及溶介性油。工程实践证明,在粮油废水进入生化处理前,进行隔油,化学破乳,用隔油器、沉降池及气浮器可将绝大部份浮油、乳化油去除掉(相应CODcr可去除75%左右,SS可去除94%,油去除97%),经予处理后粮油废水可以作为谷朊粉厂废水稀释水,至于粮油废水中溶介性油可在后续生化处理装置一并去除掉。
综上所述,拟采用以下工艺流程简图。
污水处理工艺流程简图(未含污泥系统和加药系统)
药剂 药剂
沉淀池I
隔油池
调节池Ⅰ
气浮池
粮油废水
q1=50m3/h 沼气直排
水封槽
在生产车间 药剂
反应池
UASB
混合池
沉淀池A
调节池Ⅱ
离心机
面粉深加工混合废水 ●A
q2=15m3/h
加温
药剂
中间水池
H/O池
沉淀池C
中间水池池
预曝池
沉淀池B
A● ●B
药剂
过 滤 器
中间水池
SBR池
清水池
H池
沉淀池D
B● 出水
四、主要工艺设计参数
(一)粮油废水预处理
油脂废水 调节池 隔油池 沉淀池I 气浮池 至面粉深加工混合废水
q1=50m3/d
水力停留时间
(h) 16 1.5 2 0.75
有效容积
(m3) 800 75
CODcr去除率
(%) 10 60 30
出水CODcr
(mg/l) 6000 5400 2160 1512
动植物油去除率
(%) 40 10 95
出水油
(mg/l) 3000 1800 1620 81
SS去除率
(%) 80 70
出水SS
(mg/l) 3000 600 180
磷酸盐去除率
(%) 80 70
出水p
(mg/l) 70 14 4.2
(二)面粉深加工混合废水
A、厌氧处理工段
粮油废水
q2=50m3/d
药剂
混合废水 调节池 离心机 沉淀池A 混合池 UASB 沉淀池B 至予曝气池
q2=15m3/h
水力停留时间
(h) 高速 2 1 4.6kg/m3•d 2
有效容积
(m3) 25
CODcr去除率
(%) 20 75
出水CODcr
(mg/l) 50000 40000 10394 2599
出水总氮
(mg/l) 1400 242(氨氮)
P去除率
(%) 5
出水P
(mg/l) 400 380 91
B、厌氧后处理工段
接厌氧工段 预曝池 沉淀池C H/O池 沉淀池D H池 SBR池 过滤器 清水池 出水
q4=65m3/h
水力停留时间
(h) 10 2 24 2 8 16(反应)V=6m/h 1
有效容积
(m3) 650 1560 520 65
CODcr去除率
(%) 30 10 70 10 20 70 10
出水CODcr
(mg/l) 1819 1637 491 442 354 106 95<100
氨氮去除率
(%) 60 40 80
出水氨氮
(mg/l) 97 58 12 < 15
P去除率
(%) 60 50 80 90
出水P
(mg/l) 36.4 18.2 3.64 0.37 < 0.5
空气需要量
(m3/h) 1127 1242 358
氧利用率
(%) 15 15 15
五、主要处理构筑物及设备
1、调节池I(20×5.1×8.5m):其主要功能是调节粮油废水水质水量。废水由车间压力输送至此。池内设集油器,池顶设冷却塔,以备夏季高温时降温。水力停留时间16小时,系钢筋砼防腐构筑物。
2、隔油池(8×4×2.4m):其主要功能是分离水中浮油,池内设浮油回收机、池壁防腐、浮油回收机系不锈钢设备。
3、沉淀池I(φ7×7.4m)两座:其主要功能是分离水中SS,并在投药条件下实现破乳。采用竖流式沉淀池,水力比表面负荷<0.72m3/m2·h。系钢筋砼构筑物。
4、气浮器(TJQJ-50型):其主要功能是分离破乳后浮油,系组合式成套专用设备。
5、反应器A(5×2×2.5m):其主要功能是将离心分离后谷朊粉厂废水在投加Ca(OH)2条件下,使PH调正至7.8~8,中和胶体物质电荷,破坏胶体稳定性。系钢结构专用设备。
6、沉淀池A(φ5.2×6.3m):其主要功能是实现胶体凝结体和Ca(OH)2共沉淀,部分削减水CODcr值,采用竖流式沉淀池,水力比表面负荷<0.72m3/m2·h。系钢筋砼构筑物。
7、混合池(15×3×3.5m):其主要功能是将稀释水(粮油废水)在此及谷朊粉厂废水混合,并调正进入UASB反应器PH值及水温。系钢筋砼构筑物。
8、UASB(45×15×8.9m):其主要功能是在厌氧条件下降解大部分有机污染物,并实现氨化和释磷反应。容积负荷4.6kg/m3·d,设双层三相分离器。反应温度35°±2,PH6.8~7.8。压力配水,设内循环系统。沼气直排,暂不考虑回收利用。
9、沉淀池B(20×4×5.3m):其主要功能是截留UASB出水中夹带之生物污泥。采用斜板沉淀池,水力比表面负荷<1.2m3/m2·h,系钢筋砼构筑物。
10、予曝池(35×4.6×6m):其主要功能是作为厌氧生物反应向好氧生物反应过渡段,并部分实现碳化和硝化反应。水力停留时间10小时。内挂SH-I型醛化维纶填料,用膜式微孔曝气器曝气。系钢筋砼构筑物。
11、沉淀池C(φ7.6×7.6m):其主要功能是在投药条件下,实现化学除磷。采用竖流式沉淀池,水力比表面负荷<0.72m3/m2·h,系钢筋砼构筑物。
12、H/O池(35×9.8×6m):其主要功能(1)实现一次反硝化脱氮;(2)实现二次硝化;(3)部分削减CODcr,内挂SH-I型醛化维纶填料,用膜式微孔曝气器曝气,水力停留时间24小时。系钢筋砼构筑物。
13、沉淀池D(φ7.6×7.6m):其主要其功能是实现二次化学除磷。采用竖流式沉淀池,水力比表面负荷<0.72m3/m2·h,系钢筋砼构筑物。
14、H池(35×3.6×6m):其主要功能是实现二次生物脱氮。内挂SH-I型维纶填料,水力停留时间8小时,系钢筋砼构筑物。
15、SBR池(27.5×15×6m):其主要功能是作除磷脱氮三级反应器,是改进型连续进水间隙曝气活性污泥法(CF10),池子分八格,每一格按进水3小时、曝气14小时、沉淀2小时、排水3小时及闲置2小时(其中半小时为排泥),采用电动阀门由电脑指令按顺序,八格轮回运行。排水液高度4.2m,池内污泥占池高1.4m。用膜式微孔曝气器曝气。
16、过滤器(φ2.7×4.2m)两台:其主要功能作出水把关用。
六、 动力装置
1、 提升泵(100WQ65-15-5.5),九台(五用四备),N=5.5kw×5
2、 回流泵(100WQ65-15-5.5),二台(一用一备),N=5.5kw
3、 反冲洗泵(150WQ200-10-15),二台(一用一备),N=15kw
4、 污泥泵(50WQ10-10-0.75),四台(二用二备),N=0.75kw×2
5、 气浮器(TJQJ-50),一套, N=12.5kw
6、 板框压滤机(XAY80/920-V-1),三台(二用一备),N=1.5kw×2
7、 螺杆泵(G42-I型), 三台(二用一备),N=2.2kw×2
8、 搅拌器 七台 N=0.55kw w×7
9、 三叶鼓风机(SSR-200),△p58.8kpa,三台(二用一备), N=45kw×2
10、加药泵A 二台(一用一备) N=1.1kw
11、加药泵B 六台(三用三备) N=0.37kw×3
12、冷却塔(50-NG) 一台(备用) N=4kw
七、污泥处置
本污水站污泥主要产生于沉淀池,其次是气浮池。由于采用石灰投药,故产泥量较大,约每天生成含水率为98%污泥78m3,经板框压滤后,最终每天约生成含水率为78~80%污泥7.8~8.0m3。此污泥无毒无害,可按一般废弃物处置。
八. 定员
污水站定员按24小时三班四运行制配备。检修工不单设, 由全厂统一调配。
人员配备表
工 种
人数
备 注
站长
1
大专以上文化
分析员
1
操作工
8
合 计
10
九、主要技术经济指标
1、 处理能力: 65m3/h (1560m3/d)
2、 截污量:25044kgCODcr/d
3、建筑面积: 298m2
4、占地面积:5090m2
5、总有效装机容量: 169.46KW
6、单位电耗: 1.96kw·h/ m3水
7、基本建设总投资: 1096.68万元
8、运行费: 4.992元/ m3
9、折旧费(按15年计):1.284元/ m3
运行费组成一览表
项 目
计算标准
单位处理水费用,元/m3
备 注
电 费
0.5元/kw.h
0.98
Ca(OH)2
460元/吨
3.45
精石灰
PAC
2300元/吨
0.17
PAM
13000元/吨
0.195
人工费
800元/人·月
0.171
维修费
2%
0.026
合 计
4.992
十、几点说明
1、本方案中土建投资估算,未包括特殊地基处理费用。
2、考虑到油脂废水原水水温较高,且占总处理水量77%,估计及面粉深加工废水混合后,水温基本上能满足UASB反应要求,但设计仍考虑引一根蒸汽管至混合池作备用措施。
十一、基 本 建 设 投 资 估 算(65m3/h方案)
序
号
项 目
单
位
数
量
价 格
备 注
单 价
(元)
总 价
(万元)
(一)
土建工程
⒈
建筑物
M2
298
650
19.37
⒉
构筑物
⑴
调节池
M3
867
33.20
防腐
⑵
沉淀池I
M3
285
8.55
⑶
混合池
M3
158
4.74
⑷
沉淀池A
M3
134
4.02
⑸
UASB
M3
6008
178.00
防腐
⑹
沉淀池B
M3
424
12.72
⑺
予曝池
M3
972
29.16
⑻
中间水池A、B
M3
119
3.57
⑼
沉淀池C
M3
345
10.35
⑽
H/O池
M3
2052
61.56
⑾
沉淀池D
M3
345
10.35
⑿
H池
M3
882
26.46
⒀
SBR
M3
2520
73.00
⒁
污泥池
M3
179
5.37
⒂
中间水池C
M3
95
3.04
⒃
清水池
M3
81
2.59
小计
466.68
3.
设备基础
3.50
4.
道路地坪
4.00
5.
土建工程合计
493.55
(二)
安装工程
1.
设备类
序
号
项 目
单
位
数
量
价 格
备 注
单 价
(元)
总价
(万元)
⑴
提升泵
台
9
10800
9.72
带耦合装置、液位控制器、室外控制
⑵
回流泵
台
2
10800
2.16
同上
⑶
反冲洗泵
台
2
20060
4.01
同上
⑷
污泥泵
台
4
4181
1.67
⑸
反应器A
台
1
32000
3.20
⑹
反应器B
台
3
64000
19.20
⑺
隔油池
台
1
113800
11.38
⑻
集油器
台
2
5800
1.16
⑼
气浮器
套
1
250000
25.00
⑽
过滤器
台
2
42000
8.40
⑾
板框压滤机
台
3
51500
15.45
⑿
螺杆泵
台
3
6400
1.92
⒀
搅拌器A
台
5
5000
2.50
⒁
搅拌器B
台
2
15000
3.00
⒂
三叶风机
台
3
68000
20.40
⒃
加药泵A
台
2
4200
0.84
⒄
加药泵B
台
6
3800
2.28
⒅
冷却塔
台
1
48000
4.80
⒆
加药槽
个
5
5800
2.90
⒇
UASB
三相分离器
72.23
布水系统
13.50
排气系统
11.89
排泥系统
8.78
辅助系统
10.60
小计
256.99
2.
器材类
序
号
项 目
单
位
数
量
价 格
备 注
单 价
(元)
总价
(万元)
⑴
醛化维纶填料
M3
3110
110
34.21
⑵
填料框架
吨
42
4800
20.16
⑶
膜式微孔曝气器
套
2020
110
22.22
⑷
斜板填料
M3
118
700
8.26
⑸
钢梯、平台、走道
8.30
⑹
中心导流器
个
7
6500
4.55
⑺
PH计
个
2
5100
1.02
⑻
转子流量计1
个
1
3500
0.35
⑼
转子流量计2
个
4
2500
1.00
⑽
转子流量计3
个
3
500
0.15
⑾
油漆
5.20
小计
105.42
3.
管道阀门类
63.52
含SBR用32套电动阀门
4.
电气仪表
35.40
5.
1-4合计
461.33
6.
安装费
%
10
46.13
7.
运杂费
%
3
13.84
8.
安装工程合计
521.30
(三)
(一)+(二)
1014.85
(四)
其它费用
1.
设计费
%
3
30.45
2.
调试费
%
1.5
15.22
3.
税金
%
3.41
36.16
4.
小计
81.83
(五)
工程总投资
1096.68
注:该基本建设投资估算不包括特殊地基处理费用。
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