1、 本科 毕业 设计 (论文 ) （二零 届） 气浮生物接触氧化法处理 1000m3/d 食品废水工艺 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 1 摘要： 食品废水含固体杂质多，有机物和悬浮物含量高，生物化学需氧量高，又因考虑到废水水质的不均匀 性和季节性水量差异大、可用地面积小等因素，因而本设计采用了气浮 -生物接触氧化法处理食品生产废水。主要 工艺流程为格栅、调节池，气浮池，生物接触氧化池，二沉池 。 经过曝气生物滤池工艺处理后的出水可达到 中华人民共和国污水综合排放标准（ GB8978 GB1996）一级排放标准。 关键词 : 气浮；生物接触氧化法；
2、废水工艺 2 ABSTRACT: The food waste water containing solid impurities, organic matter and suspended solids content high, biological chemical oxygen demand (cod) high, and because of considering the wastewater quality uniformity and seasonal water big differences, KeYongDe area is small, and the factors
3、such as design USES a floating - biological contact oxidation processing food production waste water. Main processes for grille, regulation ponds, floating pond, biological contact oxidation pool, the second pond. Through biological aerated filters process effluent can achieve after the Peoples Repu
4、blic of China “(integrated wastewater discharge standard GB8978 - GB1996) level 1 emission standard. Keywords: flotation; biological contact oxidation; wastewater 3 目 录 绪论 . 3 1.1 选题的意义 . 4 1.2 食品废水现有处理工艺分析 . 5 1.2.1 物化法在食品废水处理中的应用 . 5 1.2.2 生物法在食 品废水处理中的应用 . 5 1.2.3 物化 -生物法在食品废水处理中的应用 . 7 1.3 现有处理方
5、法比较与选择 . 8 2 工艺设计 . 10 2.1.1 设计任务和依据 . 10 2.1.2 设计原则 . 10 2.1.3 进水水量与水质 . 11 2.2 工艺设计 . 11 2.2.1 格栅 . 12 2.2.2 调节池 . 14 2.2.3 气浮池 . 15 2.2.4 生物接触氧化池 . 18 2.2.5 二沉池 . 20 2.3. 污泥处置 . 22 2.4 平面布置 . 25 2.5. 高程布置说明 . 26 2.6 技术经济分析 . 28 2.7. 运行费用核算 . 28 结论 . 30 参考文献 . 30 致 谢 . 错误 !未定义书签。 4 绪论 1.1 选题的意义 水污
6、染是我国环境污染的首要问题，其具有广阔性、普遍性、多样性等特征。在污染控制上难度大、技术复杂、投入多、运行困难。随着社会的经济的发展和人们对良 好环境日益增强的渴望，投入大量的人力物力从事水污染治理是十分必要的。我国的水环境污染，特别是流域性水环境污染问题已经称为当前我国环境污染最具代表性的问题之一。 1 根据国家环境保护总局对我国水环境污染现状调查统计表明：我国的江河、湖泊以及近海流域已经普遍受到不同程度的污染，总体上呈现加重的趋势，造成污染加重的主要因素是工业废水和生活污水的超标排放。 在现阶段，水环境问题主要是有机废水的污染问题。而食品废水是有机废水的主要来源之一 ,因此 ,食品废水的治
7、理是环保工作的重点之一。食品废水就是一种典型的工业有机废水 ，在食品食品工业领域，由于食品生产过程中不同食物品种和生产工艺不同，所产生的废水水质及水量有很大的差别，而且由于产品更换周期短，随着产品的更换，废水水质、水量经常波动，极不稳定。 2 食品生产废水主要来自生产车间，在洗泡蒸煮药材、冲洗、制剂等过程中产生。废水包括生产过程中的原药洗涤水、原药药汁残液、过滤、蒸馏、萃取等单元操作中产生的污水；生产设备洗涤和地板冲洗用水。污染物主要是从药材中煎出的各种成分，主要成分为：糖类、木质素、生物碱、蛋白质、色素及它们的水解产物。 食品废水的特点是：有机污染物浓度高；悬浮 物，尤其是木质素等比重较轻、
8、难于沉淀的有机物质含量高；色度较高；废水的可生化性较好；多为间歇排放，污水成分复杂，水质水量变化较大。 3 食品废水的上述特点决定了其处理难度较大。因此，很有必要对食品废水进行处理，使其达到排放标准，不污染其它水质，使水环境得到一些改善。 5 1.2 食品废水现有处理工艺分析 有关食品废水治理技术的报道在国内外都不多见，根据已有的报道，食品废水现有的治理方法依然沿用了目前常用的食品废水的处理方法，即：物化法、生物法和物化 -生物法。下面简单的对这三种方法做以具体的分析。 1.2.1 物化法在食品废水处理中的应用 物化法处理食品废水可作为单独的处理工序，又可作生物法的预处理或后处理工序。根据水质
9、的不同，采用的物理化学法有：混凝法、吸附法、电解法、气浮法等。 4 混凝法是食品废水处理中常用的物化法，通过投加凝聚剂来降低污染物浓度，改善废水的可生物降解性能。常用凝聚剂有聚合硫酸铁，氯化铁，亚铁盐类，聚合氯化硫酸铝，聚合氯化铝，聚丙烯酰胺 (PAM)等，有研究表明投加硫酸亚铁等凝聚剂，可改善小诺霉素等抗生素废水中胶体物质的沉降性能，激活废水中降解微生物的某些酶的活性，从而实现 COD的去除 。使用氯化铁处理食品废水不但有着良好的 COD去除效果，还能除去废水中的氟。 吸附法是利用多孔性固相物质吸附废水中某种或几种污染物以达到废水净化的目的。食品废水处理中，常用活性碳处理维生素、双氯灭痛、中
10、药等生产中产生的废水。受吸附剂的粒径、表面以及结构等的影响，径吸附处理的废水 COD去除率一般在 20%40%，色度的去除率则可以达到 80%左右。 5 气浮法也是食品废水处理工艺中常用的一种方法，包括充气气浮、溶气气浮，化学气浮和电解气浮等多种形式。其中化学气浮法应用较多，使用于悬浮物含量较高的废水预处理。而食 品废水采用化学气浮的方法处理之后， COD 的去除率可达 50%，固体悬浮物的去除率达 70%以上。尽管气浮法投资少，能耗底，工艺简单，维修方便，但不能有效地去除废水中可溶性有机物，需要用其他方法进一步处理。 除了上述物化法，还可用反渗透法、吹脱法、电解法等处理食品废水。这些物化法能
11、去除部分 COD、 SS、 NH3-N，改善废水的物理化学性状，常作为生物处理方法的预处理工序。 6 1.2.2 生物法在食品废水处理中的应用 生物法广泛用于生活污水和工业废水的处理，技术成热，处理设备简单，运6 行管理方便，费用低廉。食品废 水处理工艺也以生物法为主。厌氧生物法是食品废水最常用的处理工艺，能够去除有机废水中的大部分污染物。现有研究多利用两相厌氧消化中的产酸相将大分子有机物分解成小分子物质，改善食品废水的可生物降解性之后，再进行厌氧或好氧处理。有研究人员对高效产酸发酵反应器、两相厌氧消化法、复合式厌氧反应器处理医药原料废水的效果进行了实验论证，当进水 COD 不超过 16000
12、 mg/L 时，出水水质接近医药废水排放标准。但是出水COD 仍然普遍高于污水综合排放标准 (GB8978-96)食品工业一级排放标准所要求的 150mg/L，需要进 一步处理。 7 近年来，有研究者通过改进反应器结构来提高厌氧消化的处理效率。修光利等利用加压上流式厌氧污泥床 PUASB处理食品废水。 PUASB通过压力的变化，提高溶解氧的浓度。溶解氧浓度高时，菌胶团中心的厌氧范围缩小，参加生化反应的微生物数量增加，从而加快了基质降解速率，提高了处理效率。当 P=0.2MPa，进水 COD=500800mg/L，回流比 R=6时， COD 去除率可以达到 60%90%； P=0.3MPa，进水
13、 COD=10001500mg/L，回流比 R=6时，去除率可以达 60%70%。 8 但是 采用厌氧法处理废水，进水 COD 浓度和 SS 含量不宜过高，预处理要求严格，设备比较复杂，运行操作条件严格，适用范围受抑制性物质限制。与厌氧生物法相比，好氧生物法处理有机废水反应周期短，运行操作条件易控制，管理简单。尤其是序批式间歇反应器 SBR法，其结构简单，操作灵活，对水质、水量变化适应能力强，耐冲击负荷，污泥活性高。使用 SBR法处理中药材、四环素、庆大霉素等食品废水，当进水 COD浓度介于 10002500mg/L时，曝气 814h，出水 COD可以低于 200mg/L9。 生物接触氧化法也
14、是好氧生物法中常用的 一种方法，可用于四环素、麦迪霉素、维生素等食品废水的处理。但要保证生物接触氧化对 COD有良好的去除效果，进水 COD 浓度不宜超过 l000mg/L，否则会增长曝气时间增加能耗，最终导致处理费用增加。由于生物流化床载体表面积大，单位体积微生物数量大，可在高容积负荷 (4.5kgCOD/d.m3)条件下处理高浓度的食品废水。 11 厌氧生物法和好氧生物法处理食品废水各有优缺点，将这两种工艺进行组合，利用各自的工艺特点实现食品废水净化，是本次设计的创新之处。对于高浓度有机废水，厌氧水解酸具有把大分子及不溶性有机物分解 为小分子可溶性有机7 物的作用。通过此种途径，废水可生物
15、降解性得以改善，有利于后续的生物处理。而好氧法则可以为微生物提供较好的外部环境，促使微生物有效地去除污染物。 因此，食品废水的主体处理工艺以水解酸化 -好氧工艺最为常见。食品废水当其流量为 0.300.38m3/d，进水 COD 控制在 2000m3/d 以下时，经水解酸化后可以去除 18%23%的 COD，再通过产甲烷阶段及接触氧化处理， COD 去除率能够达到食品废水二级排放标准的要求。负荷增高时，出水 COD普遍高于 200 mg/L。 近年来，为提高生物法的处理效率 ，利用优势菌种处理高浓度有机废水的技术得以迅速发展。优势菌株生物膜法、光合细菌处理法及固定化微生物法处理食品废水都有报道
16、。该方法是通过筛选分离出高效菌株，或通过生物工程技术培养出特异菌株，将其固定在载体上或定位于限定的空间区域内，保持其生物功能而去除废水中的特定底物。相对而言，固定物化生物法运用较多。 13 1.2.3 物化 -生物法在食品废水处理中的应用 以生物法为主体处理工艺，以物化法为预处理或后处理工艺的物化 -生物法在食品废水治理中有着广泛的应用。物化 -生物法一般按照前处理 -厌氧处理 -好氧 生物处理 -后续处理的途径来组合。前处理的目的是使物料的理化性状适合于后续生物法处理的要求，除调节、稳定水量与水质 (如 COD、 SS、碱度、 PH、物料营养比例等 )。还有去除生物抑制物质，提高废水可生化性
17、的作用。 前处理方法应根据废水特点及试验结果而定，以沉淀、絮凝、过滤等方法为主。但从实践看，化学药品投加量大时，处理成本高且有污泥生成。生物厌氧水解法通常也因为是提高废水可生物降解性的有效方法而用于废水的预处理。厌氧处理的目的是利用高效厌氧工艺容积负荷高、 COD去除率高、耐冲击负荷的优点，减少稀释水量并且大幅度 地削减 COD。优先采用的厌氧工艺是升流式厌氧污泥床反应器 UASB和上流式厌氧污泥床过滤器 UASB+AF。 好氧生物处理的目的是保证厌氧出水经处理后达标排放。常用好氧工艺有生物接触氧化、生物流化床和 SBR。这些工艺的优点是污泥不用回流且剩余污泥少，基建投资低且占地面积少，运行稳
18、定且成本低于其他好氧工艺。当废水经好氧生物法处理后仍不能达标时，还会在其后布置后处理工序，一般以砂滤沉淀法为主。废水经过物化 -生物法处理，出水水质一般可以达到食品废水二级排放标准的要求，甚至满足一级排放标准。 8 1.3 现有处理方法比 较与选择 目前食品废水的处理方法主要有物化法和生物法。物化法包括絮凝、强氧化剂氧化、反渗透、电解、离子交换等，物化法运行成本高，处理问题单一，国外使用较多，国内较少使用。生物法包括好氧法和厌氧法，处理效果好，无二次污染，运行费用低，广为使用。现将现有的处理工艺做比较如下： 物化法：物化法耗费大量药剂、能源，若单纯使用物化法，经济上不合算，处理成本过高。 14
19、 好氧生化法：好氧生化法主要有活性污泥法、生物接触氧化法、生物转盘、生物滤池等，其中生物接触氧化法填料昂贵，需要更换，投资大，运行成本高；生物滤池和生 物转盘卫生条件差，不符合食品企业对厂区卫生条件的要求；传统活性污泥法采用连续进水方式，反应器中基质浓度低，反应速率低，且抗冲击能力差，不适应水量、水质的较大变化，易发生污泥膨胀等问题，均不宜采用。 厌氧生化法：厌氧生化法能将复杂大分子有机物水解为小分子溶解性有机物，在兼性菌和厌氧菌的作用下，有机物被转化为无机物等，并产生甲烷等气体。厌氧生化法适合处理高浓度有机废水。 本设计：生物接触氧化法技术的实质是将微生物固着生长的填料全部淹没在污水中，并采
20、用与曝气池相同的曝气方法向微生物提供氧化作用所需的溶解氧，并起到 搅拌和混合作用。该技术既相当于浸没在污水中的生物滤池，又相当于曝气池中充填供微生物栖息的填料，所以生物接触氧化法又称为“淹没式生物滤池”或“接触曝气法”。 生物接触氧化法是一种介于活性污泥和生物滤池两者之间的生物处理技术，具有两种方法的优点，因此在污水处理工程中得到了广泛的应用。 生物接触氧化法具有如下特点： 15 （ 1）填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池。因此，生物接触氧化池具有较高的有机容积负荷，处理效率高，有利于减小池容，减小占地面积 ； （ 2）生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便； （ 3）由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对9 水质水量的骤变有较强的适应能力； （ 4）生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其 F/M保持在较低水平，污泥产 量低，污泥颗粒大，易于沉淀。
