屠宰废水处理改造工程方案说明设计-毕业论文.doc
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1、屠宰废水处理改造工程方案设计 第 21 页奥迪集团股份有限公司屠宰废水处理改造工程方案设计某地市市环境保护科学研究院(国环设乙字第号)二七年四月目 录1.概述22.设计依据23.水质水量24.设计原则35.设计水量及出水水质要求36.工艺选择37.工艺流程及说明118.主要建构筑物工艺参数149.主要设备工艺参数1610.总图布置 1911.电气控制 1912.运行管理与劳动定员 1913.工程投资估算 1914.运行成本分析 2012.效益分析 21附图:1. 工艺流程及高程图2. 总平面布置图1 概况奥迪集团股份有限公司地处中部省某地市市芦松区,主要生产“奥迪”牌系列肉制品,高峰日宰牲猪约
2、3000头。公司多年前曾建设了一套废水处理装置,但因设计和技术原因,该装置一直不能正常运转,出水达不到国家排放标准。为此,当地环保部门要求公司进行废水处理改造,并列入限期治理项目。本方案即是根据上述情况和环保要求而设计。2 设计依据2.1水污染防治法;2.2给水排水标准规范实施手册;2.3室外排水设计规范(GBJ 14-87);2.4肉类加工工业水污染物排放标准(GB13457-92);2.5 建设方提供的有关资料。3 水质水量牲猪屠宰加工主要分为待宰、屠宰、内脏处理及洗净等工序,屠宰废水主要来源有两部分;一部分是粪便污水,另一部分是血污水。粪便污水是指肠、肚清洗水,主要含未消化的饲料和粪便,
3、不论是否回收和加以局部处理,这些物质都要大量混入废水,废水中悬浮物(以纤维类物质为主)较高,还含有一些泥砂性物质。血污水包括屠宰时的猪血及清洗水、开膛后的内腔清洗水和场地冲洗水,占总废水量的50%以上,废水中含有大量血液、粪便、蛋白质、碎肉和油脂污染物。另该单位还有一股肉制品废水,主要含动物油脂及肉屑等。两股水合一处理。屠宰废水属含高浓度有机物、高悬浮物的废水,废水中主要污染物为COD、BOD、SS等。根据业主提供的资料确定最大废水总排放量为1000m3/d。根据国内同类企业外排废水污染物浓度和我公司工程实践经验,确定该项目屠宰废水污染物浓度。(见表一)表一:主要污染物浓度一览表 mg/L(p
4、H除外)pHSS(mg/l)BOD5(mg/l)CODCr(mg/l)氨氮(mg/l)总磷(mg/l)69600300060030003000500020030010254 设计原则4.1充分考虑屠宰行业的实际情况,采用实用、可靠、先进的工艺技术,并确保污水处理系统投产后运行稳定,易于操作、管理和维护。4.2在确保污水经处理后达到国家允许的排放标准的前提下,因地制宜,尽量利用现有设施,合理确定设计参数,使工程投资省、运行管理费用少,经济合理。4.3优化总体设计,合理布局,污水处理建、构筑物采用半地下式设计,美观大方。5 设计水量及出水水质要求根据屠宰行业生产要求和国内同类企业调查情况,本方案设
5、计废水处理规模为1000m3/d。根据环保部门的要求,屠宰废水经处理后水质必须达到肉类加工工业水污染物排放标准(GB13457-92)中的一级标准。(见表二)表二:主要污染物排放标准 mg/L(pH除外)pHSSBOD5CODCr动植物油NH3N68.560308015156 工艺选择根据我院多年工程设计、施工及调试的实践经验,屠宰废水属高浓度有机废水,生化降解性好,本着设计合理、工艺先进、节省投资和运营管理费用的原则,本方案设计该屠宰废水处理工程的主体工艺采用厌氧-好氧的联合两段生物处理工艺,具有以下特点:由于厌氧工艺会去除大量有机物和悬浮物,其后的好氧工艺的污泥量会少得多,因此其容积也会小
6、得多。在工程实践中,厌氧好氧工艺的总容积不到单独好氧工艺的一半。厌氧工艺可以省掉污泥稳定所需的操作单元,好氧部分的剩余污泥可以循环至厌氧反应器并在那里消化和增浓。剩余污泥量比单独好氧工艺少的多,因为厌氧环境下污泥产率远小于好氧。由于厌氧部分已去除部分有机物,所以在好氧部分的需氧量大为减少,由此可节约能源。由上分析,厌氧好氧联合两段生物处理工艺对该有机废水处理是一种适合的工艺。由于屠宰废水含大量粪渣、血块、动植物油类等,对生化会有影响。固在生化前加强预处理,通过格栅拦截、沉淀和气浮以去除上述杂质。生化后废水中还含少量微生物残骸和不能生化的有机物,则通过混凝、过滤措施加以去除,最后经消毒杀菌后达标
7、排放。6.1 厌氧生物处理厌氧技术由于高效率、低成本、高有机负荷和多用途等方面,已广泛应用于高、中、低浓度的有机废水处理,应用行业涉及造纸、皮革、制糖、酒精、制药、肉类食品加工、合成脂肪酸等。在废水的厌氧处理过程中,废水中的有机物经大量微生物的共同作用,被最终转化为甲烷、二氧化碳、水、硫化氢和氨。在此过程中,不同的微生物的代谢过程相互影响,相互制约,形成复杂的生态系统。高浓度屠宰废水的厌氧降解过程可以被分为四个阶段。水解阶段:蛋白质、碳水化合物和脂类等高分子有机物因相对分子质量巨大,不能透过细胞膜,因此不可能被细菌直接利用。因此它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。如废水中的纤维素被纤维素酶
8、水解为纤维二糖与葡萄糖,蛋白质被蛋白酶水解为短肽与氨基酸等,这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。发酵阶段:在这一阶段,上述的小分子的化合物在发酵细菌的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外,这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等。与此同时,酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质,氨基酸、糖类、较高级的脂肪酸及醇类被厌氧氧化。产乙酸阶段:在此阶段,上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。产甲烷阶段:在这一阶段里,乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。近二十多年来,发展了多种由于处理高浓
9、度有机废水的高效厌氧消化工艺,有厌氧接触工艺、厌氧生物滤池、厌氧流化床反应器、上流式厌氧污泥床反应器、两相厌氧消化系统等。6.1.1 厌氧接触工艺是在传统的完全混合反应器(Complete Stirred Tank Reactor,简写作CSTR)的基础上发展而来的,在一个厌氧的完全混合反应器后增加了污泥分离和回流装置,从而使污泥停留时间(SRT)大于水力停留时间(HRT),有效的增加了反应器中的污泥浓度。 厌氧接触工艺用于高浓度有机废水时,为了强化有机物与池内厌氧污泥的充分接触,必须连续搅拌;同时为了提高处理效率,必须连续进水排水。但这样会造成厌氧污泥的大量流失,因此反应器后要串联沉淀池将厌
10、氧污泥沉淀并回流至厌氧反应器。厌氧接触工艺存在以下缺点:负荷较低,在沉淀池中的固液分离较为困难; 受污泥浓度的制约,在高的有机负荷下,厌氧接触工艺也会产生类似好氧活性污泥的污泥膨胀问题。厌氧接触工艺系统较为复杂,反应器需要搅拌装置,运转设备多,管理比较复杂。6.1.2 厌氧流化床反应器的内部充填着粒径很小(d=0.5mm左右)的挂膜介质,依靠在惰性的填料颗粒表面形成的生物膜来保留厌氧污泥,废水与污泥的混合、物质的传递依靠使这些带有生物膜的颗粒形成流态来实现。流化床反应器的主要特点归纳如下: 流化态最大程度使厌氧污泥与被处理的废水接触; 由于颗粒与流体相对运动速度高,液膜扩散阻力小,且由于形成的
11、生物膜较薄,传质作用强,因此生物化学过程进行较快,允许废水在反应器内有较短的水力停留时间;高的反应器容积负荷可减少反应器容积,同时由于其高度与直径的比例大于其它厌氧反应器,因此可以减少占地面积。但是厌氧流化床反应器存在着几个尚未解决的问题:为了实现良好的流态化并使污泥和填料不致从反应器中流失,必须使生物膜颗粒保持均匀的形状、大小和密度,但这几乎是难以做到的,因此稳定的流态化也难以保证。为取得高的上流速度以保证流态化,流化床反应器需要大量的回流水,这样导致能耗加大,成本上升。该反应器运行管理较为复杂。由于以上原因,流化床反应器至今没有生产规模的设施运行。6.1.3 上流式厌氧污泥床反应器(UAS
12、B)是一种高效的生物处理装置。在反应器底部装有厌氧污泥,废水从反应器底部进入,在穿过污泥层时进行有机物与微生物的接触。产生的生物气附着在污泥颗粒上,使其悬浮于废水中,形成下密上疏的悬浮污泥层。气泡聚集变大脱离污泥颗粒而上升,能起一定的搅拌作用。有些污泥颗粒被附着的气泡带到上层,撞在三相分离器上使气泡脱离,污泥固体又沉降到污泥层,部分进入澄清区的微小悬浮固体也由于静沉作用而被截留下来,滑落到反应器内。 UASB反应器运行的三个重要前提是: 反应器内形成沉降性能良好的颗粒污泥或絮状污泥; 由产气和进水的均匀分布所形成的良好的自然搅拌作用; 设计合理的三相分离器,使沉降性能良好的污泥能保留在反应器内
13、。UASB反应器存在以下问题: 需要性能优良的气、液、固三相分离器保证其出水水质,由此也造成构造的复杂化,并占去了一定的容积。 UASB反应器抗冲击负荷能力低,当进水的浓度低或SS高时会导致污泥大量流失,影响出水水质。6.1.4 两相厌氧消化系统中参与厌氧消化的微生物主要分为两大类群,即水解发酵细菌和甲烷细菌。但这两大类群细菌的生理特性及对环境条件的要求很不一致:前者生化速率高、繁殖快、适应的pH值及温度范围宽、环境条件突变对其影响较小;后者的生化速率低、繁殖慢、对环境条件要求较苛刻。由此出现了两相厌氧消化系统,将两大类群微生物的发酵过程分别在两个反应器中完成,维持各自的最佳环境条件,促进整个
14、厌氧消化过程。此外,前段酸化反应器具有较高的抗毒物负荷及环境条件突变的能力,运行起来比较稳定。但由于两相的工作条件不同,运行管理较复杂。6.1.5 厌氧生物滤池采用生物固定化技术,使污泥在反应器内的停留时间(SRT)极大的延长,可以大大缩短废水的水力停留时间(HRT),从而减少反应器容积,这种 采用生物固定化延长SRT,并把SRT和HRT分别对待的思想推动了新一代高速厌氧反应器的发展。在厌氧生物滤池内,由于填料是固定的,废水进入反应器内,逐渐被细菌水解酸化、转化为乙酸和甲烷,废水组成在不同反应器高度逐渐变化。厌氧生物滤池内厌氧污泥的保留由两种方式完成:其一是细菌在反应器内固定的填料表面(也包括
15、反应器内壁)形成生物膜;其二是在填料之间细菌形成聚合体。高浓度厌氧污泥在反应器内的积累是厌氧生物滤池具有高速反应性能的生物学基础,使厌氧生物滤池具有容积负荷率高、抗冲击负荷能力强、运行稳定、出水水质好的显著优点。同时该反应器内形成的厌氧污泥密度大、沉降性能好,出水中的剩余污泥不存在分离困难的问题。在厌氧生物滤池进水一端,由于反应器底部污泥浓度特别大,微生物增殖较快,污泥浓度较大,因此容易引起反应器的堵塞,有时截留的气泡也会造成局部堵塞。堵塞问题是影响厌氧生物滤池应用的最主要问题。复合式厌氧生物滤池通过改变厌氧生物滤池的结构、液体流态以及采用新型填料,不仅解决了堵塞问题,同时提高了有机负荷和处理
16、效率。复合厌氧生物滤池内置ABT型弹性填料,最大优点是可以保持稳定的污泥量,泥龄长,抗冲击负荷能力强,COD去除率高,无搅拌和脱气装置,构造简单,运营管理方便。出水设置污泥回流,消除反应器内部各部分污泥浓度差别,中和进水有机物的浓度,有效消除了滤池底部的堵塞问题。6.1.6 几种厌氧生物处理工艺及装置的比较(见表三)表三:厌氧生物处理系统比较表序号工艺或技术厌氧接触工艺厌氧流化床反应器上流式厌氧污泥床反应器两相厌氧消化系统厌氧生物滤池复合厌氧生物滤池1容积负荷较高高高较高较高高2抗冲击负荷较好一般较差较好好好3出水悬浮物较多较多较少较少少少4剩余污泥产量较少较少少较少少少5占地面积大小小大较小
17、较小6运行控制复杂复杂复杂复杂简单简单7设备维修复杂复杂一般复杂一般一般8运营费用高低低低低低 通过以上分析,复合厌氧生物滤池具有容积负荷高、抗冲击负荷能力强、出水水质好、剩余污泥产量低、运行控制简单、设备维修方便的显著特点,对于该屠宰废水处理是最适合的厌氧处理工艺。6.2 好氧处理 选择好的好氧处理工艺也很关键,实际上所有的好氧生物处理方法都对进水浓度有限制,常规的活性污泥法要求进水CODcr在1000mg/L左右,本设计的处理废水经复合式厌氧滤池处理后出水CODcr浓度可达到1000mg/L以下,能够被好氧处理工艺所接受。 6.2.1 普通活性污泥法普通活性污泥法又称普曝法,是采用普通曝气
18、池为主体构筑物,对污水进行生化处理的方法。废水及回流污泥从曝气池首端进入,沿池长方向推流式前进,需氧量首端高,末端低,利用好氧微生物对废水中有机物进行降解,达到净化废水的目的。其工艺比较简单,运行经验成熟,此工艺对COD、BOD、SS的去除率均可达到预期效果。但该工艺BOD负荷低,抗冲击负荷的能力较弱,且占地面积大。6.2.2 氧化沟工艺氧化沟工艺是活性污泥法的一种变型。氧化沟工艺流程简单,管理方便,氧化沟中的循环流量很大,进入沟内的原废水立即被大量的循环水所混合稀释,因此具有承受冲击负荷的能力,对不易降解的有机物也有较好的处理效果,不仅可满足BOD、SS的处理要求,还可以达到脱氮除磷的效果。
19、由于氧化沟的水力停留时间与泥龄都很长,有机物在沟内可获得较彻底的降解,活性污泥产量少且趋于稳定,一般可不设初沉池和污泥消化池,简化了处理流程,减少了处理构筑物。氧化沟耐冲击负荷强,通过对运行管理的调节,脱氮除磷效果亦显著。但该工艺一般对于水量较大的情况较适合(一般处理水量大于5000m3/d),对于中小水量而言,综合投资较大。6.2.3 生物接触氧化工艺生物接触氧化法属生物膜法处理范畴。所谓生物接触氧化池即淹没式生物滤池,它是在池内设置填料,污水浸没全部填料,采用与曝气池相同的曝气方法,提供微生物所需的氧量。填料上长满生物膜,废水中的有机物被生物膜上的微生物所降解,使污水得到净化。由于填料上附
20、着的生物膜有限,有机物容积负荷即处理能力便不能太大和有大的变化,因此对于小负荷并恒定负荷的有机废水,该方法是有效的。生物接触氧化法的正常BOD容积负荷值不宜超过0.8kg/m3.d,且进水CODcr不可过高。生物接触氧化法由于生物群体是附着在填料表面的,过高负荷的有机物相应要求有足够的生物量存在才能完成其代谢过程所期望降解的BOD,简单的说就是填料上所附着的生物膜要求足够厚,但过厚的生物膜将阻止氧向填料深层扩散,导致内部生物膜因厌氧而造成生物膜脱落。生物接触氧化工艺最大好处是运行操作简便,无复杂的控制系统。6.2.4 SBR工艺SBR工艺即间歇式活性污泥工艺(Sequence Batch Re
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