1、毕业论文 开题报告 环境工程 气浮 -生物接触氧化法处理 1000m3/d 食品废水工艺设计 一、 选题的背景、意义 （所选课题的历史前景、国内外研究现状和发展趋势） 在食品加工业都是以水作为工业用水和清洁用水，用水量很大，废水排放量也很大。食品工业废水本身无毒性，但含有大量可降解的有机物，废水若不经处理就排放入水体中，要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，产生臭气恶化水质，污染环境。若将废水引入农田进行灌溉，会影响农田果实的食用，并会污染地下水源。因此，食品 工业废水在排放前必须进行处理。而在水污染处理领域中，传统的污（废）水处
2、理工艺，如传统活性污泥法及变形工艺、生物氧化沟工艺、生物脱氮除磷工艺（ A/O 法、 A/A/O 法及其改进工艺）、 A-B 工艺和 SBR 工艺等，处理的污水出水水质可以达到基本的排放或回用要求，但是难以达到城市回用水的要求，而且投资大，占地面积大，管理不方便，不能满足高效低能耗的要求，因此需要研究和开发一些新型的污水处理工艺。而生物接触氧化法也应运而生。 生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺 。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效
3、益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。 19 世纪末 ,德国开始把生物接触氧化法用于废水处理，但限于当时的工业水平，没有适当的填料，未能广泛应用。到 20 世纪 70 年代合成塑料工业迅速发展 ,轻质蜂窝状填料问世 ,日本、美国等开始研究和应用生物接触氧化法。中国在 70 年代中期开始研究用此法处理城市污水和工业废 水，并已在生产中应用。由于净化效率高；处理所需时间短；对进水有机负荷的变动适应性较强；不必进行污泥回流，同时没有污泥膨胀问题；运行管理方便。针对我国水资源匮乏，污水排量逐年增长没有很好解决方法的情况下，生物接触氧化
4、法有着很好的发展前景。 二、相关研究的最新成果及动态 食品工业原料广泛，制品种类繁多，排出废水的水量、水质差异很大。废水中主要污染物有 (1)漂浮在废水中固体物质，如菜叶、果皮、碎肉、禽羽等； (2)悬浮在废水中的物质有油脂、蛋白质、淀粉、胶体物质等； (3)溶解在废水中的酸、碱、盐、糖类等； (4)原料 夹带的泥砂及其他有机物等； (5)致病菌毒等。食品工业废水的特点是有机物质和悬浮物含量高，易腐败，一般无大的毒性。其危害主要是使水体富营养化，以致引起水生动物和鱼类死亡，促使水底沉积的有机物产生臭味，恶化水质，污染环境。 食品工业废水处理除按水质特点进行适当预处理外，一般均宜采用生物处理。如
5、对出水水质要求很高或因废水中有机物含量很高，可采用两级曝气池或两级生物滤池，或多级生物转盘或联合使用两种生物处理装置，也可采用厌氧 需氧串联的生物处理系统。 【 1】 气浮一生物接触氧化工艺是根据 K 沙某食品厂废水含动植物油 、 COD、氨氮三个指标高的特点，经过小试最后确定的生产性工艺。该工艺处理效率高，操作管理方便，出水能达到污水综合排放标准中的一级标准，出水回用于农田灌溉。该废水处理工程的核心处理单元是气浮和生物接触氧化工艺系统，气浮系统是由空气压缩机、溶气罐、高压泵、溶气释放器和气组成，主要是去除废水中的油类有机物和悬浮物。生物接触氧化由氧化池、填料、布水装置和曝气系统四部分组成，运
6、行时填料全部浸没在污水中，利用机械装置向水体充氧，生物膜绝大部分附着在固体填料上。 【 2】 从运行来看，尽管乳品废水的水质波动比较大，但气浮 工艺受水质波动的影响较小，对污染物保持了较高的去除率，确保了生物接触氧化池运行正常 (COD去除率一般稳定在 80以上 )。该工程的总投资为 65 万元，吨水基建投资为 1 300 元矗；连续运行功率为 21 1 kW，运行费用为 0 66 元，其中电费为 0 45 元，药剂费为 0 12 元 m3，人工费为 0 09 元 m3。气浮系统可根据实际情况间歇使用，因而可降低运行费用。 实践证明，生物接触氧化法辅以曝气调节、气浮前处理和沉淀后处理可有效处理
7、乳品加工废水，并具有适应性强、效果明显、运行稳定、费用低和操作灵活简单的优势。经该工 艺处理后，出水水质可达国家一级排放标准。另外，对于地下水短缺的地方，如条件允许可将出水进行回用 (需加设过滤与消毒装置 )，以节约水资源，同时也可产生一定的经济效益。 气浮生物接触氧化法对对再生纸所产生的废水也有了处理方法。废水由集水、导水渠经机械格栅进入调节 (沉淀 )池，水中大块悬浮杂质被截除，接着由水泵提升到气浮处理系统。气浮池采用部分回流加压溶气工艺，溶气水取自气浮池出水。气浮池前设有反应池，与气浮池台建。气浮加药采用泵前加药 PAC或 PAM。气浮出水进入中间水池进行水量水质均衡调节。根据造纸工业水
8、污染物排放 标准，结合生产用水水质要求，利用系统工程控制方法，大部分中间水回用造纸生产，小部分水经污水泵泵人生化系统，生化系统所需 N、 P等营养物质，由厂区生活污水经化粪池厌氧处理后提供。生化系统采用生物膜法中的生物接触氧化法，填料采用聚氯乙烯塑料。生物接触氧化法的生物膜上生物量很大，可形成一个密集而稳定的生态系，因而有较高的净化效果，该法抗冲击能力强，污泥量小，不需污泥回流易管理，无产生污泥膨胀的危害，出水水质稳定，非常适合再生纸废水深度处理。生化系统出水经沉淀池沉淀后达标排放，也可采用MSABP无剩余污泥的多级活性生 化处理工艺出水直接达标排放。 【 3】 在墨西哥，采用生物转盘反应器
9、RBC(Rotating Biological Contactor)来处理玉米加工废水。利用生物转盘在转动过程中周期性地与废水及空气接触，转盘上的生物膜可以不断地吸附并降解废水的有机废弃物，而转盘上的生物膜可被周期性地刮落更新。进水 COD在 6500mg L左右，停留时问为 2 5d。经生物转盘反应器处理后的玉米加工废水，无气殊、略带棕色，再经活性炭处理后即变为无色。 在捷克，开发了 由颤处理、厌氧消化、好氧降解三部分组成的废水处理系统来处理马铃 薯片加工厂所排放的废水。废水先经过预处理，去陈废水中的马铃薯皮等固体杂质，进入调节池使废水的浓度和温度均一化废水混合物 (废水及回流污泥 )逆流通
10、过厌氧枵泥层，系统中的pH 用 1O 的碳酸钠调节，产生的气体由顶部的气体收集器收集 进水 COD 约 5500 mg ， 厌氧处理后降为 540mg I ，平均去除率 90 18 。为进 步降低 COD值，经厌氧消化后的废水再进人好氧活性污泥反应器，将其降至 45 rng L，好氧阶段平均 COD 去除率 86 5 。这种集厌氧消化和好氧降解串联的工艺在我国已用于处理淀粉工业废 水。 4 壳聚糖是环境友好的天然高分子材料，其分子中丰富的带电基团如氨基、羟基以及长链分子结构赋予其优良的絮凝吸附能力，因此作为絮凝剂被广泛用于工业用水、食品精制以及中药液纯化等领域。然而壳聚糖絮凝剂存在一定的不足，
11、最突出的两方面在于：其中性及碱性条件下的水溶性较差，限制了其应用范围；同时其正电荷密度不够高，导致絮凝效率较低。 5 大孔树脂是一种优良的高分子吸附剂，具有机械强度高、选择性好、再生容易、易实现资源化等优点，广泛应用于废水处理、医药工业、化学工业、食品工业、分析化学、临床鉴定等领域。 对大孔 树脂在食品中果绿的检测、山梨酸的回收及纺织印染废水中氯离子的去除等三个方面的应用。对树脂吸附果绿的性能进行了研究，结果表明：树脂 D380和 D296对果绿具有较好的吸附性能，分别在 pH值 3.0和 13.0时吸附最佳。 6 我国每年约产生 60万吨大豆异黄酮废水，处理这些废水成为企业无法忽视的经济负担
12、。根据企业的要求，研究利用大豆异黄酮废水生产酒精，以实现大豆资源的综合利用，减少生产废水对环境的污染。 大豆异黄酮废水中含有大量的棉子糖和水苏糖等低聚糖，酵母不能完全利用，所以发酵后的酒精得率很低，残糖浓度很高。 7 聚 -谷氨酸 ( -PGA)是一种可生物降解的新型环境友好水处理剂，具有安全、无毒、高效等优势，在废水处理和饮用水处理以及食品、发酵工业的下游工艺具有广阔的应用前景。从低分子量聚谷氨酸入手，采用聚乙二醇缩水甘油醚作为交联剂制备高分子量聚谷氨酸絮凝剂（ HMPGA），对其制备工艺及性能进行了研究，并对 HMPGA絮凝剂进行改性，进而对其应用于污水处理、印染及工业废水处理中作了初步研
13、究。 8 三、 课题的研究内容及拟采取的研究方法（技术路线）、研究难点及预期达到的目标 生物接触氧化法的净化机理表明溶解性物质 的去除与生物膜密切相关，结合国家“十五”重大科技专项，主要对不同填料、培养方式、温度、 pH 值、不同营养配比下生物膜量、生物膜耗氧率、生物膜多聚糖、生物膜活菌数、沉降性能及生物相等生物膜特性进行了研究，为采用接触氧化工艺的可行性提供依据。 【 9】 污水经过格栅和调节池 ,进入接触氧化池 ,氧化池中设置一定高度的弹性填料 ,使经过曝气充氧的污水以一定的流速流过填料 ,弹性填料长满生物膜 ,污水流过弹性填料时 ,在微生物的分解作用下 ,有机物被分解为二氧化碳、水和无机
14、盐 ,污水得到净化。污水经过接触氧化池后 ,主要污染指标 (如 : COD、 BOD 等 )均可达标。接触氧化池内采用国家认定的最新研究开发的新型复叶推流式曝气机。 生物接触氧化法（ biological contact oxidation process）是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法，即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料，利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气 ,通过生物氧化作用 ,将废水中的有机物氧化分解 ,达到净化目的。 【 10】 1.生物接触氧化池的工艺流程 对生物接触氧化池的工艺流程，可分为一级处理流程图和二级处理流程图和多级处理流程。 （ 1）一级处理流程 原污水
15、 先经初次沉淀池处理后进入生物接触氧化池，经接触氧化后，水中的有机物被氧化分解，脱落或老化的生物膜与处理水进入二次沉淀池进行泥水分离，经沉淀后，沉泥排出处理系统，二沉池沉淀后的水作为处理水排放。 （ 2）二级处理流程 在二级处理流程中，两段接触氧化池串联运行，两个氧化反应池中间的沉淀池可以设也可以不设。在一段接触氧化池内有机污染物与微生物比值较高，即 F/M2.2，微生物处于对数增殖期， BOD 负荷率高，有机物去除较快，同时生物膜增长亦较快。在后级接触氧化池内 F/M 一般为 0.5 左右，微生物增殖处于减速增殖期或内源 呼吸期， BOD 负荷低，处理水水质提高。 （ 3）多级处理流程 多级
16、处理流程是连续串联 3 座或多个接触氧化池组成的系统。多级生物接触氧化池，在各池内的有机污染物的浓度差异较大，前级池内的 BOD 浓度高，后级则很低，因此在每个池内的微生物相有很大不同，前级以细菌为主；后级可出现原生动物或后生动物。这对处理效果有利，处理水水质非常稳定。另外，多级接触氧化池具有硝化和生物脱氮功能 . 采用气浮 + 生物接触处理高浓度有机废水 ,具有独特的优越性。单位体积内水中和填料上微生物浓度高 ,有利于提高容积负荷 ,且微生物能保持较 高的活性 ,并对冲击负荷有较强的适应性 ;挂膜后无须污泥回流 ,无污泥膨胀 ;短期内进水突然变化时 ,出水水质受影响很小 ,出水水质好而稳定。
17、 在工程应用中 ,在生化反应前增加物化处理工艺 ,不仅简化了生化处理流程 ,而且提高了生化效率。 一级气浮池的 COD 去除率能达到 70 %以上 ,能有效地降低后续接触氧化法的 COD 负荷 ;二级气浮池能够达到 50 %左右的 COD 去除率 ,使得最终出水的 COD 100mg/ l ,达到了国家污水排放一级标准。 【 11】 四、论文详细工作进度和安排 2010.10.20-2010.11.22：毕业设计（论文）选题，查阅文献等前期准备工作； 2010.11.23-2010.12.31：在广泛查阅文献资料的基础上，完成外文翻译、文献综述和开题报告等工作； 2011.1.1-2011.1
18、.10：毕业设计（论文）开题报告； 2011.1.11-2011.5.8：进行课题的实验、设计、调研及结果的处理与分析等， 2011.5.9-2011.5.23：完成毕业设计说明书或论文写作，进行毕业设计（论文）的审阅和修改完善； 2011.5.24-2011.6.3：毕业设计（论文）的 答辩。 五、主要参考文献 1颜智勇，周富强，吴根义 气浮 -生物接触氧化法处理含油食品废水 2006 年 2张敏，刘和义，包南 气浮一生物接触氧化法处理乳品加工废水 2003 年 3姚来银 气浮一生物接触氧化法深度处理再生纸生产废水 2003 年 6 月 4 王忠新 控制食品工业废水污染的措施 2005 年 5徐运波 水溶性壳聚糖絮凝剂的制备及其应用研究 2008 6吕建 大孔树脂在食品中果绿检测及废水处理中的应用研究 2009 7 王浩月 同步糖化与发酵大豆异黄酮废水生产酒精中米曲霉 的选育 2008 8 金华环境友好絮凝剂高分子量 -聚谷氨酸的合成研究 2006 9 李海燕 生物接触氧化工艺生物膜特性的研究 2007 10 揭春生，王嵘 利用生物接触氧化法处理某中学生活污水工程的研究 江西化工 2010.2 11 滕仕峰 ,王 熳 气浮 + 生物接触氧化工艺处理食品加工废水 中国环境管理干部学院学报 2005.4
