1、1甘薯淀粉厂废水资源化处理工程方案（修改讨论稿）2目 录1.项目概述 31.1 项目背景 . 31.2 研究与应用现状 . 32.设计依据 . 63.设计原则 . 74.工艺比选 . 75.工程方案 . 95.1 工艺设计 . 105.2 主要设备和构筑物一览表 . 125.3 总体布置 . 145.4 建设周期 . 146.投资估算与资金筹措 . 146.1 预算汇总 . 146.2 土建预算 . 156.3 设备预算 . 156.4 运行费用 . 166.5 资金筹措 . 177.工程效益 . 177.1 社会效益 . 177.2 环境效益 . 177.3 经济效益 . 1831.项目概述
2、1.1 项目背景淀粉是绿色植物进行光合作用后的产物，是人类生命活动中必不可缺少的基础物质。淀粉是一种非常重要的工业原料，它不仅应用在食品工业领域而且在制酒、制药、纺织、化工等行业也被广泛应用。淀粉在加工过程中会产生大量的高浓度酸性有机废水，其含量随生产的波动而时有变化，其 COD 值通常达到 10000mg/L 以上。地瓜，又名甘薯、红薯。地瓜本身易腐烂，不宜长期存放。地瓜的深加工，可以解决因贮存鲜薯不当而导致大量烂薯的现象，地瓜精制淀粉经过不同深度的加工，可生产出数百种有价值的化工产品，增值 10-30 倍左右，前景可观，市场潜力巨大。目前，我国淀粉生产企业 1000 多家，年产量已达 60
3、0 万吨，按现在的加工工艺，每生产 1 吨淀粉大约产出 6 吨高浓度有机废水，可见整个淀粉制造业每年产生的废水量甚多。这些废水中主要含有溶解性淀粉、少量蛋白质、有机酸、尘土、矿物质及少量的油脂，易腐败发酵，使水质发黑发臭，排入江河会消耗水中的溶解氧，促进藻类及水生植物繁殖，量大时河流严重缺氧，发生厌氧腐败，散发恶臭，鱼、虾、贝类等水生动物可能会因此而窒息死亡。因此越来越受到环境科学工作者的重视。尽管目前我国没有统一的淀粉工业污染排放标准，执行的是污水综合排放标准（GB 8978-1996），但随着对生态环境的重视，有的省市已经颁布了强制性的淀粉加工工业水污染物排放标准 ，2005 年和 200
4、8 年国家环保部公布了淀粉工业水污染物排放标准 （征求意见稿和送审稿）并且要求现有企业于2009 年 1 月 1 日起至 2010 年 6 月 30 日止执行，因此统一的强制性的淀粉工业污染排放标准的执行已日益临近，进行淀粉废水综合治理的示范研究和推广应用意义十分重大。1.2 研究与应用现状针对淀粉废水的特点,人们都在力求研究出一种快速、高效、低能耗的淀粉废水处理方法。国内外目前常用的处理方法总体上可分为生物处理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。41.2.1 化学絮凝沉淀法淀粉废水含有蛋白质、淀粉、糖类及悬浮物。废水呈高分散系的亲水胶体溶液，这种胶体一般比较稳定。因此，治理
5、这类废水首先要破坏胶体状态。化学絮凝法就是通过药剂的物理化学作用，使废水的胶体破坏，使分散状态的有机物脱稳、凝聚，形成聚集状态的粗颗粒物质从水中分离出来。通过混凝可以去除分子量较大的有机物。而分子量较小的有机物，可以通过活性炭吸附法去除从而达到治理这类废水的目的。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。1.2.2 生物处理法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
6、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。1.2.2.1 厌氧生物处理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。2) 厌氧折流板反应器（ABR）ABR 反应器作为一种理想的多段分相、混合流态处理
7、工艺,具有比其他厌氧工艺更为优越的特性。沿水力流向设置多层隔板，将反应器分隔成若干个串连的反应室，每个反应室都类似厌氧污泥床的单元。该工艺构造设计简单，反应器内水流的反复上下折流作用，提高了微生物体与被处理废水间的混合接触，稳定了处理效果，促进了颗粒污泥的形成与生成，发挥完全混合式承受冲击负5荷能力，及所有微生物体的作用。由于各隔室营养水平不同，反应器的微生物相有明显的种群差异。3) 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。4) 厌氧接触
8、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UASB、AFB 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，SRT 的延长实质上是维持了反应器内污泥的高浓度。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。1.2.2.2 好氧生物处理与厌氧法相比,好氧生物法在处理淀粉加工废水方面有许多不足
9、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。1) 接触氧化法接触氧化池是在生物滤池的基础上，从接触氧曝气法改良而来，它兼具生物膜法和活性污泥法的特点。它在一曝气池中装入填料（通常为塑料、焦炭、砾石等） ，填料浸没于水中，用鼓风机在填料下面曝气充氧，由于气液相对运动，气泡被剪碎，相应地增大了与生物膜的接触面积，加速生物膜的脱落使得生物膜保持较高活性，提高了处理效果。2) 氧化
10、沟6氧化沟是活性污泥法的一种改型，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和污泥的混合液在其中进行不断的循环流动。该工艺不需设初沉池，对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，若运行得当，氧化沟还具有反硝化脱氮作用。但氧化沟池体体积过大，占地面积过大。3) SBR 法SBR 法采用间歇运行，运行周期每一阶段有适应基质特征的优势菌群存在；污泥不断内循环，排泥量少，生物固体平均停留时间长；沉淀和排水时水流处于静止状态，故处理效果优于一般活性污泥法。由于进水、曝气、沉淀、排水等工序在一个池内进行，工艺简单，运行费用低。SBR 原则上不需要二沉池和污泥回流设施，多数情况下可以省去初沉池，故而其工程投资和占地面积均小
11、于一般活性污泥法。国内目前对于淀粉加工废水治理方面的研究比较重视,在这方面不断取得新的进步。虽然和国外发达国家相比还有很大差距,但处理方法和工艺已相当成熟,基本适应我国淀粉加工业的发展需要。由于淀粉废水的高有机浓度和无毒等特点,目前应用最多的是生化法和絮凝沉淀法,对这两种方法的应用研究也是最多的,但是近些年随着一些新的废水处理工艺的出现和发展,这些工艺也必将会被不断应用于淀粉废水的处理。另外,将各种方法结合起来,可以使它们的优缺点相互补充,达到较高的处理效果。1.2.3 资源化技术淀粉废水含有高浓度的蛋白质、淀粉、糖类，如果排放，就是重污染源，如果合理利用，也是宝贵的资源。中国科学院生态环境研
12、究中心环境生物技术实验室的一项专利技术“利用高浓度有机废水制备防治植物病害的生防剂”（申请号：2006101655951），就是将高浓度有机废水通过生物转化，生产防治植物病害的生防剂。也有文献报道，可以将该类废水转化为蛋白饲料（我们的合作实验室的前期工作）或用来生产沼气。2.设计依据本工程设计依据业主提供的初步资料以及国务院发布的建设项目环境保护管理条例 、 中华人民共和国环境保护法等有关规定。设计采用的其他相7关规范及标准：1. 建筑给水排水设计规范 （GBJ15-88）2. 淀粉工业水污染物排放标准 （GB 征求意见稿 -2005）3. 淀粉加工工业水污染物排放标准 （DB37/ 595-
13、2006 ）4. 污水综合排放标准 （GB 8978-1996）5. 建设项目环境保护设计规范 （877 国环字第 002 号文）3设计原则1. 严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后的水质符合污水综合排放标准 （GB 8978 1996）排放标准。2. 采用技术先进、运行安全可靠、操作管理简单的工艺，使先进性可靠性有机的结合起来。3. 采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。4. 废水处理站内外，严格防止对环境造成二次污染，充分体现以人为本的原则。4.工艺比选湖南湘丰金薯公司为红薯原料生产淀粉，生产规模为毛淀粉 1 吨/小时，每年约生产 100 天，生产期间每天 20 小时,
14、生产期为每年的 9、10 和 11 月份；另外大部分时间利用淀粉生产粉丝。其废水的水质特征为：1. 输送和洗净废水：通常含有泥土、碎皮及由原料溶出的有机物，这种废水悬浮物含量高，但 COD 和 BOD 值都不高；2. 分离废水：含有大量的水溶性物质，如糖、蛋白质、树脂等，同时也含有少量的微细纤维和淀粉，COD 和 BOD 值都很高，且水量大。因此本工段废水是主要污染源；3. 生产设备洗刷废水；4. 淀粉渣贮槽废水：淀粉生产过程中，作为副产品产生大量的渣滓，长期积存在贮槽内，会含有一定量的废水，这种废水因发酵其酸度很高；5. 冲洗粉条的废水。上述 5 类废水总排放量约 1050 m3/d，其中输
15、送洗净废水约 350 m3/d。5 类水对当地水环境都会造成一定污染。但8根据该厂的实际情况，分离废水浓度高，是主要污染源，需用厌氧+好氧+物化综合处理。下面拟从处理效果较好的投药气浮+UASB+SBR 工艺和 ABR+接触氧化池+混凝过滤工艺简单比较中挑选出最符合该厂的的处理工艺：1) 投药气浮+UASB+SBR 工艺现在淀粉行大多采用此种工艺，可以说是一种比较成熟的处理工艺。此工艺基本流程如下如下：淀粉废水 格栅 调节池 投药气浮池 UASB 预曝沉淀池 SBR 出水淀粉废水经格栅截留粒径较大的漂浮物悬浮物后，进入调节池调节水质与均化水量，调节池设机械搅拌装置，通过机械搅动使原水混合均质，
16、阻止悬浮物沉淀，悬浮物随水流入气浮池。同时投加絮凝剂或混凝剂，经过气浮,分离提取蛋白质,有效的去除淀粉废水中的悬浮物、降低废水 COD ，提高经济效益，减轻后续处理构筑物的压力。气浮池出水流入 UASB 进行厌氧生物处理，大部分有机物在 UASB 反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐、气水分离器、脱硫器进入沼气储柜进行利用。UASB 出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和 H2S 等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。预曝沉淀池的出水自流进入 SBR 进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。
17、调节池、UASB 、预曝沉淀池、 SBR 等处理单元产生的污泥排入污泥浓缩池进行浓缩，提高污泥的含固率，使污泥含水率低于 95%。污泥经浓缩后进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼外运，污泥浓缩池上清夜及机械压滤液回流至调节沉淀池再继续处理。此工艺可以有效的降低淀粉废水中的 COD，处理出水达到国家要求的相关标准。但是气浮池投资运行费用较高，而且 UASB 启动周期达到 2 个月至 3 个月，这对于只在 9、10、11 月份收地瓜打淀粉的企业是不可接受的，这将大大增加企业的生产成本和运行消耗，经济上不适用；并且此工艺不适宜处理冲洗粉条的废水。2) ABR+接触氧化+混凝过滤工艺ABR+接触氧化
18、+混凝过滤工艺，从9原理上说与投药气浮+UASB+SBR 工艺大致相同。具体处理单元如下：淀粉废水 格栅 微滤机 调节池 ABR 两级接触氧化池 二沉池 混凝过滤 出水淀粉生产车间的废水流过格栅，先去除大的悬浮物。然后废水进入微孔过滤机，去除较小悬浮物和胶体。之后，废水就流入具有调节池进行水质、水量调节，调节池出水进入 ABR 池去除废水中的有机物质。研究表明，不同条件下ABR 反应器不同隔室中的 VFA 及 pH 的变化呈现出显著的相分离及移动的特征且其特性随不同隔室而呈现出相应的变化规律。还需要重点说明的是，ABR 启动时间比 UASB 大大缩短，只需要 2 周左右，而且二次启动快，非常适
19、合红薯淀粉的季节性生产。ABR 反应器处理后的 废水 ，COD 浓度仍较高，要达到排放标准必须进一步处理，即采用好氧处理，此工艺用接触氧化池，该方法处理效果稳定可以有效解决 SBR 工艺后期因营养缺乏造成大量丝状菌的问题。从某些意义上说，这降低了处理费用，因为不用添加额外的营养物质，减少了运行费用。接触氧化池出水经过混凝过滤处理，去除出水中的细小悬浮物，最大程度降低污水对河道水环境的影响。该工艺以低耗的生化处理工艺为主体，既可以处理淀粉生产车间的高浓度废水又可以处理不宜生化冲洗粉条的废水及农村生活污水，可以适应污水水质、水量的变化，处理系统有较大的灵活性，先进又实用。5.工程方案经过上述工艺比
20、选并充分考虑当地实际及现场用地等因素，确定以 ABR+接触氧化工艺+ 混凝过滤为基础并添加以中科院的创新成果，设计湘丰金薯公司的废水处理工艺，在处理水质稳定达标排放的同时，使其具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。5.1 工艺设计5.1.1 设计进、出水水质及处理程度设计水量：根据淀粉厂提供的数据，10建设规模确定为 700t/d，（不包含输送洗净废水 350 t/d）。按照标准淀粉生产工艺推算，每天水量应该是 400 吨左右。本项目一期工程暂不建设资源化处理工段，700t/d 处理量的出水优于污水综合排放标准GB8978-1996 中的三级标准，暂执行 “味精工业水污染物排放标
21、准值” 。400t/d 处理量的出水暂执行污水综合排放标准GB8978-1996 中的二级标准。二期建设资源化处理工段后出水将达到一级标准或无废水排放。确定红薯淀粉厂废水处理工程设计进出水水质如下表 1 所示。表 1：设计进出水水质及处理程度：（至少达到味精行业排放标准）水质类别 CODcr BOD5总氮 氨氮 总磷 SS pH进水水质， mg/l 12000 6400 1500 出水水质， mg/l 500 30050 400 （6-9 ）去除效果， % 95.8 95.3 73.3表 1 淀粉加工工业水污染物排放限值（2008 年 7 月 1 日以前执行）序号 项 目 单位 标准值2以玉米
22、为原料 m3/t 产品 31排水量 以甘薯为原料 m3/t 产品 152 化学需氧量（COD Cr） mg/L 1201503 生化需氧量（BOD 5） mg/L 50304 悬浮物（SS） mg/L 1005 氨氮（NH 3-N，以 N 计） mg/L 40256 色度 倍 707 pH 69注 1：以甘薯、木薯、马铃薯等薯类为原料进行淀粉生产、深加工的企业执行“以甘薯为原料”的规定。注 2：以玉米为原料进行淀粉生产、以淀粉为原料进行深加工执行“以玉米为原料”的规定。表 2 味精工业水污染物排放标准值（2004 年 1 月 1 日起建设(包括改、扩建) 的项目）化学需氧量(COD Cr)五日生化需氧量(BOD5)悬浮物（SS） 氨氮（NH 3-N） 排水量 pH 值污染物项目 kg/t 产品 mg/Lkg/t 产品 mg/Lkg/t 产品 Mg/Lkg/t 产品 mg/Lm3/t 产品标准值 30 200 12 80 15 100 7.5 50 1506-9
