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定边农业示范园污水项目准备验收

2017-03-01 21:22:52 xiaoyifan 143
    1 设计基础
    1.1基本资料
    本项目为陕西省定边县马铃薯加工企业生产废水,废水来源为马铃薯冲洗废水、去皮清洗废水、设备、储罐及地面冲洗废水 污水处理设施建好后需满足以下规范及限值。
 (1)污水处理厂出水水质达到《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2011)一级标准规定,以上标准中没有的污染指标执行《淀粉工业水污染物排放标准》(GB 25461-2010)
的规定。
   (2)厂界声学环境执行《声环境质量标准》(GB3096-2008) 及《工业企业厂界噪声标准》(GB12348-90)Ⅲ类,工程施工期执行《建筑施工场界噪声限值》(GB12523-90)
   (3)恶臭气体执行GB14554-93《恶臭污染物排放标准》中的二级标准
   (5)污泥执行GB4284-84《农用污泥中污染物控制标准》或GB16889-1997《生活垃圾填埋污染控制标准》
   (6)大气环境执行GB3095-96《环境空气质量标准》二级
   (7)声学环境执行GB3096-93《城市区域环境噪声标准》Ⅲ类标准
    1.2编制依据
    (1) 建设单位提供的相关资料;
    (2)《室外排水设计规范》GB50014-2006;
    (3)《室外给水设计规范》GB50013-2006;
    (4)《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003;
    (5) 《黄河流域(陕西段)污水综合排放标准》(DB61/224-2011)
    (6)《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB/T19820-2002;
    (7)《污水再生利用工程设计规范》GB50335-2002;
    (8) 《淀粉工业水污染物排放标准》(GB 25461-2010);
    (9)《给水排水工程构筑物结构设计规范》GBJ50069-2002;
    (10)《低压配电设计规范》GB50054-95;
    (11)《工业企业照明设计规范》GB50034-92;
    (12)《工业企业场界噪声标准》GB12348-90。
    1.3编制原则
    根据国家、省市有关的技术经济政策和该项目的实际要求,确定以下编制原则:
   (1)技术可靠性原则。确定废水处理工艺时,应优先选择技术先进、运行可靠的成熟技术,以保证处理后水质达到预期的标准。设备选型要综合考虑性能、价格因素,设备要求高效节能,噪音低,运行可靠,工程及其材料使用寿命长。关键设备采用进口设备,一般设备采用国产优质设备,以确保处理系统长期、连续、高效运行。
   (2)经济节省性原则。选择处理工艺时,在满足使用要求的前提下,尽量采用优化组合工艺,来最大限度地降低工程的基建投资和运行成本。
   (3)远近期结合原则。在方案编制时,要根据该项目现有的排水量情况及远期发展的情况,来综合分析比较,适当考虑将来发展的可能性。
   (4)管理方便性原则。在方案设计时,尽量采用操作简便的控制方式,便于管理,以保证操作方便、降低劳动强度、设备运转安全。
   (5)结合自然地形地貌,将处理工艺建、构筑物及设备与周围环境相协调,做到美观大方,并具有较好的卫生环境
   (6)充分考虑企业内部建设污水处理站的特殊要求,充分考虑风向、气候等特点,采取节能降噪工艺,消除工程噪音强度和不良气味浓度等方面不给建设方及外界造成不良影响对污水处理站的废气进行收集除臭后高空排放,污水处理设施采用地下钢砼封闭结构,不影响企业周围环境。
    1.4 编制范围
  本方案的编制范围是:以本污水处理站为界区,从本项目的污水处理站污水入口至污水处理站排水出口为止。
    具体编制范围如下:
   (1)污水处理站内的污水处理工艺设计、污泥处理工艺设计。
   (2)工艺设备设计及设备选型;
   (3)配电及自控制系统设计;
   (4)界区内配套设施及构建物的建筑、结构、给排水、通风设计
    2  工程目标
    2.1处理能力
    根据业主提供数据,本项目采用近期与远期相结合的设计思路,一期总处理水量750m3/D,远期1500m3/d。土建等基础设施按照远期规划建设,工艺设备部分按照近期规划建设,预留远期接口。
    2.2进水水质
    根据业主提供数据并结合相类似企业的废水水质情况,本项目制定表1水质标准:
    表1 进水水质指标
    2.4质量目标
    (1) 工程质量合格率100%;
    (2) 设备安装合格率100%;
    (3) 再投诉率为0%;
    (4) 调试运行一次成功,环保验收一次通过。
    3 工艺流程的确定
    处理工艺的选择是废水处理工程建设的关键,处理工艺是否合理直接关系到污水处理站的处理效果、出水水质、运转稳定性、投资及运转成本和管理操作水平等。因此,必须结合实际情况,综合考虑各方面因素,慎重选择合适的处理工艺,以达到最佳的处理效果和经济效益。
    马铃薯淀粉废水来源马铃薯淀粉生产中产生的废水主要来自两个部分:一为清洗工段清洗马铃薯产生的废水。这部分废水主要成分为马铃薯表面的泥沙。通常可在生产过程中增添少许设备,经简单的沉淀处理后就可循环使用。二为提取工段的废水。这部分废水由两个生产阶段产生:一是淀粉乳提取产生的废水,主要是马铃薯自身的含水量,即细胞液,故该废水中的蛋白质含量较高。这部分废水不能循环使用,又因回收蛋白成本费用高,目前全部外排。二是淀粉提取产生的废水,生产过程中对水质的要求高,但用水量小,也称为工艺废水。该废水中主要含有淀粉、蛋白质等有机物,COD(化学需氧量)、BOD(生物需氧量)浓度非常高。目前马铃薯淀粉企业排放的污水主要为细胞液和工艺废水。
    3.1水量、水质分析
    根据业主提供的数据,制定的污水水量平衡表如下:
 
    说明:虚线部分为预留部分,如需回用需接入回用设备即可。
    生产工艺废水处理系统即可达到环保要求的排放限值。
    根据进水水质和出水水质要求,废水具有以下特征: 
 1)污水中含有大量SS、杂物,这些若不经处理直接进入生化处理系统会在生化系统中积累而占据大量池容,使池容不断减少最终导致系统完全失效。同时,去除对生物处理过程中有抑制作用的物质,减少生物反应的负荷,改善生物反应的条件,对生物系统正常运行,降低运行费用都是必不可少的一步。 
  2)污水中对生化反应有抑制作用的物质主要是:PH值等,PH值在初沉前进行调整。其余物质在预处理中不考虑,可通过生化段来去除。
    3)污水可生化性分析
    污水采用生物处理的方法是较经济的,但本项目要求在去除有机物的同时,到达脱氮除磷的效果,需对水质进行分析,确定是否需要投加化学药剂方能达到处理目的。 
  1)BOD5/COD:该指标体现了污水的可生化程度,是决定工艺主体参数的重要指标,本项目 BOD5/ COD>0.3,可采用生物方法去除有机物。
    2)反硝化过程碳源较充足。
    3)BOD5负荷较高,可取得较好的除磷效果,可采用适当的生物处理除磷。
    综上所述,本项目可采用生物处理工艺去除有机物和除磷脱氮。
    3.2废水中污染物的去除机理
    3.2.1有机物去除
    有机物可通过厌氧和好氧的生物处理过程,转化成CO2或CH4而得以去除,部分有机物转化为细菌或被细菌吸附通过污泥排出污水处理系统。本项目要达到BOD5<10mg/l的排放要求,必须进行充分的生物好氧处理,方可达到排放要求。有机物的去除程度主要受污水的可生化程度和反应器好氧时间的影响,污水可生化程度越高,生物处理系统去除总碳的程度越高,另外,需要有足够的好氧停留时间,出水才可以达到较低BOD5排出量。
    3.2.2脱氮
    污水生物脱氮的基本原理:先通过硝化反应将氨氮氧化为硝酸盐氮,再通过反硝化反应将硝酸盐氮还原成气态氮从水中逸出。在硝化反应和反硝化反应的过程中,环境因素对它们的影响有很大区别,下面是各主要因素的影响。 
  a.溶解氧:硝化反应必须在好氧的条件下进行,一般应维持混合液的溶解氧浓度为2-3mg/l,溶解氧浓度为0.5~0.7mg/l是硝化菌可以忍受的极限。
    溶解氧对反硝化反应有很大影响,主要由于氧同硝酸盐竞争电子供体,且抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性,因此系统中应有缺氧区,其溶解氧保持在0.5mg/l以下,才能保持反硝化反应的正常进行。
    b.PH值
    硝化反应是消耗碱度的反应,PH值最佳值范围是8.0~8.4,低于7时硝化速率明显降低。
    反硝化反应是产生碱度的反应,PH值最佳范围是6.5~7.5。
    c.碳源(BOD)
    硝化反应正常进行的有机负荷是在0.1kgBOD5/KgMLSS.d以下,过高的有机负荷会影响氨向硝化菌的传递。 反硝化反应需要提供足够的碳源(BOD),否则会产生内源反硝化反应,反硝化菌减少,并会有NH3的产生。另外,易降解的有机物碳源有利于提高反硝化速率。
    d.污泥龄
    保证连续稳定的脱氮效果,必须保持一定量的硝化菌和反硝化菌,一般污泥龄应大于10天。
    3.2.3除磷
    除磷机理是某些细菌(如不动杆菌、棒杆菌、假单胞菌等)交替地处于厌氧与好氧条件时,它们能在无氧的条件下吸收低分子有机物,同时将细胞原生质中聚合磷酸盐颗粒的磷释放出来,提供必需的能量,在随后好氧条件下,所吸收的有机物被氧化并提供能量,同时从污水中吸收超过其生长所需的磷,并以聚磷酸盐的形式贮存起来,通过排放剩余污泥,将摄取过量磷的细菌排出系统,而获得较好的除磷效果。影响除磷过程和效果的主要环境因素如下:
    a.溶解氧
    在厌氧区必须控制严格的厌氧条件,既没有分子态氧,也没有如NO3的化合态氧,以保证系统内的细菌能吸收有机物,并释放磷。其次是在好氧区中要供给充足的氧,以维持细菌的好氧呼吸,有效地吸收污水中的磷。
    b.BOD5负荷
    较高的BOD5负荷可取得较好的除磷效果,另外低分子易降解的有机物诱导磷释放能力较强,当磷的释放较充分时,磷的摄取量也大。
    c.污泥龄 
  生物脱磷系统主要是通过排除剩余污泥除磷,一般认为泥龄越短的系统产生较多的剩余污泥,除磷效果较好。
    由上分析可得,本项目污水处理工艺要达到除磷脱氮的效果,必须有一个好氧段供有机物氧化和硝化反应,一个厌氧段供磷的释放。因此,本项目污水处理工艺可定为具有厌氧、好氧的生物处理工艺。
    3.3常见工艺说明
    国内外目前常用的处理方法总体上可分为生化法和化学絮凝沉淀法,两种处理方法在实际应用中各有利弊。
    3.3.1预处理工艺段
    a)絮凝沉淀处理  
  絮凝沉淀法作为一种成本较低的水处理方法应用广泛。其水处理效果的好坏很大程度上取决于絮凝剂的性能,所以絮凝剂是絮凝法水处理技术的关键。絮凝剂可分为无机絮凝剂、合成有机高分子絮凝剂、天然高分子絮凝剂和复合型絮凝剂。追求高效、廉价、环保是絮凝剂研制者们的目标。这在高浓度有机废水治理工程中是完全可以接受的。絮凝下沉物容易脱水分离,便于回收和综合利用。由于微生物絮凝剂具有无毒、无二次污染的特点,因而处理淀粉厂废水絮凝得到的蛋白物质可以作为动物饲料进行综合利用。
    b)活性炭吸附
    活性炭吸附工艺处理淀粉废水,具有较好的处理效果,处理后各项指标均能达到国家污水排放标准。该方法具有工艺简单、处理效果好、投资小、易于操作等优点,而且处理效果不受气候条件影响,因此特别适用于寒冷地区小流量淀粉废水的处理。
    3.3.2生物处理工艺段
    生物处理法是利用微生物新陈代谢功能,使废水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质,使废水得以净化的方法,一般可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两种。该方法在处理高浓度有机废水方面,以其处理费用低、处理效率高等优点被广泛采用。
    厌氧生物法
   厌氧法处理淀粉废水,其最终产物是以甲烷为主的可燃气体,可作为能源回收利用;剩余污泥量少且易于脱水浓缩,可作为肥料使用;处理工艺运转费用低。在当前能源日益紧张的形势下,该方法作为一种低能耗,可回收资源的处理工艺日益受到世界各国的重视。  近年来,厌氧发酵法处理淀粉废水主要有升流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧流化床(AFB)、厌氧接触法(ACP)、两相厌氧消化法(TPAD)和厌氧滤池(AF)等。
    1、升流式厌氧污泥床(UASB)    
    UASB内的水流方向与产气上升方向相一致,一方面减少了堵塞的机率,另一方面则加强了对污泥床的搅拌混合作用而有利于微生物与进水基质间的混合接触及颗粒污泥的形成。该工艺不仅投资省、运行费用低、操作简便,而且产生可供利用的沼气,处理后的废水达标排放,获得较好的经济效益和环境效益。
污水自下而上通过UASB。反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床,污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。
因水流和气泡的搅动,污泥床之上有一个污泥悬浮层。
反应器上部有设有三相分离器,用以分离消化气、消化液和污泥颗粒。消化气自反应器顶部导出;污泥颗粒自动滑落沉降至反应器底部的污泥床;消化液从澄清区出水。
UASB 负荷能力很大,适用于高浓度有机废水的处理。能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。
    2、厌氧流化床(AFB)  
    该反应器内填充着粒径小、比表面积大的载体,厌氧微生物组成的生物膜在载体表面生长,载体处于流化状态,具有良好的传质条件,微生物易与废水充分接触,细菌具有很高的活性,设备处理效率高。
    3、垂直折流厌氧污泥床(VBASB)     
    VBASB是一种复合型厌氧反应器,它是以UASB反应器为主体,综合了ACP、UASB和AF三种工艺的特点,可视为在UASB反应器内加四道垂直挡板,使反应器的水流上下垂直折流,处理过的废水再经三相分离器流出反应器,使反应器内的水流呈推流的特点,对高悬浮物高浓度有机废水比AF和UASB有更好的适应性。
    4、厌氧接触消化法     
    厌氧接触消化法属第二代厌氧消化技术,由于采用将消化污泥回流至消化器的措施,可保持消化设施内较高浓度的生物量,从而提高了消化器的容积负荷。与上流式厌氧污泥床、厌氧滤床相比,厌氧接触消化法虽然负荷较低,但运行可靠,起动时间较短,但目前国内在淀粉废水处理方面的研究和应用并不多见。
    5、厌氧折流板ABR反应器
    ABR反应器作为一种理想的多段分相、混合流态处理工艺,具有比其他厌氧工艺更为优越的特性。
    6、厌氧滤池(AF)      
 装置中填满了如沙砾、塑料、泡沫等填料,使厌氧微生物附着在上面生长,可维持较高的生物量和较长的SRT。但由于该装置易发生堵塞,所以主要用于处理含悬浮物较少的中、低浓度废水,近些年使用该方法处理淀粉废水方面的报道不多。
    A/O好氧生物法
    与厌氧法相比,好氧生物法在处理淀粉加工废水方面有许多不足之处,例如需要充氧、动力消耗大、无能量回收、微生物所需营养多和污泥量大等适合处理低浓度的有机废水。而淀粉废水的COD一般较大,所以在淀粉废水的处理中单独应用的较少,主要是接触氧化法、生物氧化塘法和SBR法。在淀粉加工废水的处理中,好氧生物处理一般用作后续处理。
除了使有机污染物得到降解之外,还具有一定的脱氮除磷功能.在缺氧段,异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化游离出氨(NH3、NH4+),在充足供氧条件下,自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-,通过回流控制返回至A池,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环,实现污水无害化处理。
缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时,本工艺均能维持正常运行,故操作管理也很简单
    3.3.3深度处理工艺段
    根据该企业的排放标准,深度处理单元的重要性更为突出,采用常规曝气生物滤池深度处理工艺只能勉强将COD值降低至50mg/L左右,达到30mg/L根本没有可能,只有采用“GW.C催化氧化+C生物滤池”联合工艺才能保证出水达到设计预期。处理废水经过常规生化处理后,其中能够被微生物分解的有机污染物可以说被完全分解,残留的均是大分子多苯环类稳定分子,想要在此基础上对出水水质进行提高,加大生化系统虽然可能有一些效果,但投入及运行成本将会很高。
我公司制定的如下工艺不仅具有优良的COD去除率,而且运行稳定,投资、运行费用及占地面积均具有很强的性价比。
    GW.C催化氧化去除水中COD的化学反应原理是,掺杂的稀土/贵金属催化剂具有特殊的化学结构和晶体结构,其可以在常温常压下,与氧化剂进行电子耦合,从而生成较为稳定的羟基自由基团(·OH)或者过氧化物自由基团(·OOR)。这些自由基团具有非常强的氧化性能,可以和水中与有机物发生反应,反应中生成的有机自由基可以继续参加·OH的链式反应,或者通过生成有机过氧化物自由基后,进一步发生氧化分解反应直至降解为最终产物CO2和H2O,从而达到了氧化分解有机物的目的
经过常规生化处理后的废水首先进入GW.C催化氧化塔,在催化剂表面形成氧化剂、废水、空气等多相接触,形成催化氧化环境,将废水中的大分子强行分解为小分子,生化性大大提高,部分有机物也可直接去除。再经过后续C生物滤池,将小分子降解完全。达到降低COD的设计预期。
    3.4确定的工艺流程
    根据本项目水量、水质、处理要求以及以上分析,采用分类处理、综合利用的原则,采用物化、生化结合处理工艺,具体工艺流程如下:
    图1 废水处理工艺流程框图
    3.3工艺流程简述
    本项目根据废水水质情况分为3个单元进行处理
    1、清洗废水经格栅拦截大颗粒杂质后进入调节池,在调节池内调节水质、水温,设置预曝气装置防止泥沙沉淀。
然后经P1泵提升进入沉砂撇渣池,投加PAC、PAM经折板絮凝、沉淀后上清液进入清水池,经P2泵增压回用于清洗生生产线格栅拦截产生的栅渣及沉砂撇渣池产生的浮渣定期人工清理,自然干化后外运。
    2、生产废水经格栅拦截大颗粒杂质后进入调节池,在调节池内调节水质、水温,设置预曝气装置防止泥沙沉淀。然后经P3泵提升进入初沉池,投加PAC、PAM经折板絮凝、沉淀,上清液进入中间水池,经加压进入后续“UASB厌氧反应器+缺氧+好氧”生化处理系统,废水中的有机物、氨氮、磷等污染物经微生物菌群的生化降解,再经过二沉池进行固液分离后,再经过“GW.C催化氧化+C生物滤池”深度处理工艺后即可达标排放。
初沉池产生的污泥含有大量的淀粉,排入分类污泥池浓缩后经压滤机压滤后可作为饲料综合利用。
生化系统产生的剩余污泥,排入分类污泥池浓缩后经压滤机压滤后可作为有机肥料综合利用。
    3、污泥分类处置,含有大量的淀粉污泥,排入分类污泥池浓缩后经压滤机压滤后可作为饲料综合利用。
生化系统产生的剩余污泥,排入分类污泥池浓缩后经压滤机压滤后可作为有机肥料综合利用。
清洗废水产生的污泥压滤后外运填埋。
    3、废气处理,废水处理过程中产生的臭气经管道收集进入臭气处理装置处理后高空排放,臭气处理装置采用催化氧化工艺,臭气气经过变频风机加压后,由下部进入A.C.O(气体催化氧化)反应塔,塔内部装填FTG高效低成本催化剂, A.C.O反应塔专门设置了循环喷淋,并在喷淋水内投加了高效氧化剂,这样就在催化剂表面形成了气体、臭味污染物、氧化剂、催化剂、水等多相接触,在催化剂的作用下,废气中的臭味污染物被有效的氧化得以去除,同时对粒径<2.5µm的污染物进行凝集,形成大的颗粒物从而通过催化填料的拦截、吸附、过滤等作用去除,在通过氧化剂的逐步氧化分解,因此A.C.O反应塔的去除污染物的过程是多样化、多层次的过程。

 

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