1、 本科 毕业论文 （ 20_ _届） MBR法处理食品废水的工艺设计 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要： 本工艺设计针对北京某食品厂的废水处理工程，通过仔细调研相关资料，详细分析食品废水的产生来源、水量和水质特征，以及综合对比 国内食品废水处理工程采用的相关处理技术，采用 MBR 即 膜生物反应器 处理工艺。 MBR 工艺具有 出水水质优质稳定 、 剩余污泥产量少 、 占地面积小 、 可去除氨氮及难降解有机物 、 操作管理方便 、 易于从传统工艺进行改造 等优点。 经过该工艺处理后， 对 COD、 BOD、 SS、氨氮的去除效率应分别在
2、92、 96、 78及 48以上，具有十分良好的环境效益。 关键词 ： 食品废水； MBR； 膜生物反应器 II Abstract： The process design to a Beijing food factory wastewater treatment works uses the membrane bioreactor treatment process (MRB). It is based not only on careful research in relevant information, detailed analysis of the production sourc
3、es, water quantity and quality characteristics of wastewater generation, but also the comprehensive comparison of the corresponding processing technology used in domestic food wastewater treatment. MBR process has many advantages. It has superior and stable out-water quality, low sludge production,
4、small area, and it can easily remove away ammonia nitrogen and persistent organic pollutants. The operation and management is convenient and it is easy to be transformed from traditional crafts. The removing rate of COD 、 BOD 、 SS and NH4-Nreach to 92% 、96%、 78%、 48%and more after the MBR process, s
5、o it has very good environmental benefits. Keywords： food wastewater； MBR； membrane bioreactor 目 录 摘要 Abstract 1 绪论 . 1 1.1 食品废水的来源 . 1 1.2 食品废水的危害 . 1 1.3 设计任务、依据及原则 . 1 1.3.1 设计任务 . 1 1.3.2 设计依据 . 1 1.3.3 设计原则 . 1 1.4 厂址的选择 . 2 1.5 污水处理工艺方案比较 . 2 1.5.1 污水处理工艺方案的选择原则 . 2 1.5.2 工艺的比较 . 2 1.6 处理工艺的确定
6、 . 4 1.7 工艺流程图 . 4 2 设计说明 . 5 2.1 设计水量和要求 . 5 2.1.1 设计水量 . 5 2.1.2 进水水质 . 5 2.1.3 出水水质要求 . 5 2.2 格栅 . 5 2.3 沉淀池 . 8 2.4 调节池 . 9 2.5 膜生物反应池设计计算 . 11 2.6 贮泥池 . 14 2.7 污水处理厂平面布置 . 15 2.7.1 平面布置原则 . 15 2.7.2 主要构筑物 . 15 2.8 高程布置 . 16 2.8.1 高程布置原则 . 16 2.8.2 高程水头损失计算 . 17 2.8.3 高程确定 . 17 3 技术经济分析 . 19 3.1
7、 劳动定员与工程投资估算 . 19 3.1.1 劳动定员 . 19 3.1.2 工程投资估算 . 19 3.1.3 运行费用 . 19 3.1.4 工程的环境效益 . 20 3.2 施工要求及安全措施 . 20 3.2.1 施工要求 . 20 3.2.2 安全要求 . 21 4 结论 . 23 致谢 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 24 1 1 绪论 1.1 食品 废水的来源 食品工业废水主要来源于三个生产工段。一、原料清洗工段：大量沙土杂物、叶、皮、磷、肉、羽、毛等进入废水中，使废水中含大量悬浮物。二、生产工段：原料中很多成分在加工过程中不能全部利用，未利用部分进入废水中，使废水含大
8、量有机物。三、成形工段：为增加食品色香味，延长保存期，使用了各种食品添加剂，一部分流失进入废水，使废水化学成分复杂 1。 本设计中的北京某食品公司专业生产婴幼儿食品 ,废水主要来自生产中洗瓶、洗菜、煮菜等工序以及厂区的少量的生活污水。 1.2 食品 废水的危害 食品工业废水本身无毒性，但含有大量可降解的有机物，废水若不经过处理排入水体会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使鱼类和水生生物死亡。废水中的悬浮物沉入河底，在厌氧条件下分解，产生臭水恶化水质，污染环境。若将废水引入农田进行灌溉，会影响农业果实的食用，并污染地下水源。废水中夹带的动物排 泄物，含有虫卵和致病菌，将导致疾病传播，直接危害人
9、畜健康 2。 1.3 设计任务、依据及原则 1.3.1 设计任务 本设计依据 食品废水 的主要特点 ，采用 MBR工艺处理食品废水。使出水水质达到污水综合排放标准的一级标准（ GB8978-1996） 。同时做出设计图纸和相关设计说明书。 1.3.2 设计依据 (1) 根据国家有关法规及标准：中华人民共和国污染防治法、污水综合排放标准 (GB8978 1996)的一级标准； (2) 根据各种设计手册对所需方案的研究； (3) 参照同行业的废水处理现状。 1.3.3 设计原则 (1)污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须 确保污水厂处理后达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件
10、，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。 (2)污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项2 设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技 术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。 (3)污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用， (4)污水厂设计应当力求技术合理。在经
11、济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。 (5)污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。 (6)污水厂设计必须考 虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。 (7)污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。 1.4 厂址的选择 一般污水处理厂厂址的选择，应该满足以下条件： （ 1）厂址应选在地质条件较好的地方。地基较好，承载力较大，地下水位较低，便
12、于施工。 （ 2）处理厂应尽量少占土地和不占良田。同时，要考虑今后有适当的发展余地。 （ 3）要考虑周围环境卫生条件。 （ 4）处理厂应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便。 （ 5）处理厂应选择 在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施 3。 1.5 污水处理工艺方案比较 1.5.1 污水处理工艺方案的选择原则 （ 1）考虑受纳水体的稀释能力，满足出水水质要求，尽量降低占地、运行费用和工程投资。 （ 2）工艺先进可靠，对水质变化适应能力强，运行管理简便、灵活、稳定。 （ 3）与当地经济发展和现有条件相适应。 （ 4）工艺反应应有利于今后扩建。 （ 5）污水处理排出的污泥应易于处理和处置
13、。 1.5.2 工艺的比较 方案一 膜生物反应器 MBR 工艺 (Membrane Bio reactor，简称 MBR)又 称膜生物反应器，是膜技术与污水生物处理3 技术有机结合的一种新型、高效的废水处理工艺 4。其工作原理是利用反应器的好氧微生物降解污水中的有机污染物，同时利用反应器内的硝化细菌转化污水中的氨氮，以除去污水中产生的异味 (污水中的异味主要由氨氮产生 )，最后，通过中空纤维膜进行高效的固液分离出水。 MBR 的主要特点：第一，污泥负荷率高去除率高，抗污泥膨胀能力较强；第二，出水水质良好且稳定可靠，悬浮物几乎为 零 ，可直接回用；第三，反应器运行灵活稳定；第四，污泥停留 时间
14、较长，剩余污泥大大减少；第五，占地面积较少，易于自动化 控制管理；第六，脱氮脱磷效果较好；第七，处理后的水细菌总数比较少，达饮用水标准，无须进行紫外线、臭氧消毒即可直接饮用。 膜是该工艺最重要的组成部分，一般为了减轻污水的高 SS 对膜的压力，需在膜生物反应器前增加一个沉淀池，预先去除一部分 SS。总体来说，膜质量的优劣决定了该工艺的运行效果，生物膜技术与其他过滤分离技术一样，在长期的运转中，膜作为一种过滤介质容易堵塞，膜的通水量随运转时间而逐渐下降，有效的反冲洗和化学清洗可减缓膜的堵塞。 另外，一般膜的价格相对较高，但其能承载高负荷的特性减小了占地面积，从而土建方 面成本明显降低，因此整体投
15、入不会过高。 方案二 SBR 工艺 SBR 法的英文名称为 Sequencing Batch Reactor，国内又译作序批式活性污泥法、间歇式活性污泥法 5。 SBR 法是活性污泥法的一种，其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，只是运行操作方式不尽相同。 SBR 与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元，整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的， SBR 集曝气、沉淀于一池，不需设置二沉池及污泥回流设备。根据工程实践 ，进水 COD为 9002500mg/L 的废水经该工艺处理，可达到一级排放标准 6， 7，是一种
16、经济、有效的处理高浓度食品有机废水的方法。 SBR 法的优点： ：其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制的；：不需要回流污泥和回流混液，不设专门的二沉池，构筑物少；：占地面积少。：容积及设备利用率较低（一般低于 50%）； 方案三 上流厌氧污泥床法 (UASB)工艺 UASB 是升流式厌氧污泥床反应器 (Upflow Anaerobic Sludge Blanket)的简称，是由荷兰Wageningen 农业大学教授 Lettinga 等人于 1972-1978 年间开发研制成功的一项厌氧生物处4 理技术 8,9。 UASB 由污泥反应区、气液固三相分离器（包括沉淀区）和气
17、室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥，具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触，污泥中的微生物分解污水中的有机物，把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出，微小气泡在上升过程中，不断合并，逐渐形成较大的气泡，在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一 起上升进入三相分离器，沼气碰到分离器下部的反射板时，折向反射板的四周，然后穿过水层进入气室，集中在气室沼气，用导管导出，固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区，污水中的污泥发生絮凝，颗粒逐渐增大，并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沿着斜壁滑回厌
18、氧反应区内，使反应区内积累大量的污泥，与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出污泥床。 UASB 工艺的优点： ： 反应器内污泥浓度高。一般平均污泥浓度为 3040g/L，其中底部污泥床污泥浓度达 6080g/L，悬浮层污泥浓度为 57g/L。 ： 有机 负荷高，水力停留时间短。 ： 反应器内设三相分离器。被沉淀区分离的污泥能自动回流到反应区，一般无污泥回流设备。 ： 无混合搅拌设备。投产运行正常后，利用自身产生的沼气和进水来搅动。 ： 污泥床内不填载体，节省造价及避免堵塞问题。 ： 反应器中污泥泥龄厂，污泥表观产率低，所排出的污泥数量极少，从而降低了污泥处理的费用。 1.6 处
19、理工艺的确定 食品废水是一种可生化较好的高浓度有机污水 10，其处理后水质要求达到 污水综合排放标准的一级标准（ GB8978-1996）。而膜生物反应器工艺是一种叫经济有效的处理方法。 食品废水有如下特点：水质水量变化较大；有机物含量高；可生化性好，固体悬浮物含量高 11。 结合食品废水的水质的特点，选用一种工艺简单、占地面积小，同时还具有适应性强、耐冲击符合等特点的膜生物反应器污水处理工艺。 1.7 工艺流程图 污 水 格 栅 沉 淀 池 调 节 池 M B R 反 应 池 出 水贮 泥 池 外 运图 1 工艺流程图 5 2 设计说明 2.1 设计水量和要求 2.1.1 设计水量 日处理水
20、量 3 3 32 0 0 m / d 2 . 3 1 1 0 m /sQ 总变化系数z 0 .1 1 0 .1 12 .7 2 .7 2 .4 62 .3 1K Q 最大日处理水量 3 3 3m a x z 2 . 4 6 2 0 0 4 9 2 m / d 5 . 7 1 0 m / sQ K Q 2.1.2 进水水质 表 1 进水水质 pH COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) 氨氮 (mg/L) 5 1300 530 320 29 2.1.3 出水水质要求 表 2 出水水质 pH COD(mg/L) BOD(mg/L) SS(mg/L) 氨氮 (mg/L) 6 9 100 20 70 15 2.2 格栅 格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成。倾斜安装在污水渠道、泵房集水 井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气机、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证水处理设施的正常运行。 按格栅条间隙可分为粗格栅（ 50100mm），中格栅（ 1040mm），细格栅（ 310mm）三种。栅条的断面形状有圆形、正方形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。 本设计中采用 断面为锐边矩形 细格栅。其结构图如下：
