河南机电高等专科学校毕业设计
第一章 工程概况、设计原则及依据
1.1工程概况
本设计是屠宰废水处理工程的方案设计,废水处理工程的设计水量为400m3/d,原水水质:CODcr:1800mg/L SS:850mg/L BOD:850mg/L 动植物油≤130mg/L PH:6-7 NH3-N:95mg/L。
1.2 设计原则
(1) 根据屠宰废水的特点,选择成熟的工艺路线,既要做到技术可靠确保处理后出水达标排放,出水稳定,还要设备简单、操作方便、易于维护检修,日常运行维护费用低。
(2) 在保证处理效果前提下,充分考虑城市寸土寸金的现实,尽量减少占地面积,降低基建投资。平面布置和工程设计时,布局力求合理、通畅、美观,合乎工程建设标准。
(3) 具有一定的自动控制水平,在确定自控程度时兼顾经济合理性。 (4) 整个处理系统建设时施工方便,工期短,运行时能耗低。
根据对屠宰废水特点的分析和处理出水水质要求进行初步设计,经论证选择技术上可行、经济上合理的处理方案,然后确定具体的、符合实际的工艺流程。对所选流程中的主要构筑物进行工艺计算,主要设备进行选型。根据任务书要求,进行合理的平面布置。确定自动控制及监测方案,进行初步的技术经济分析,包括工程投资和人员编制、成本分析等,附必要的图纸。
1.3 设计依据
1.《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的二级标准,废水处理后要求CODcr:150mg/L SS:150mg/L BOD:30mg/L 动植物油≤15mg/L PH:6-9 NH3-N:25mg/L。
2.毕业设计任务书 1.4设计规范
GBJ14-87 《室外排放设计规范》
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GB/T50106-2001 《给水排水制图标准》 GB/T50103-2001 《总图制图标准》 GBJ15-88 《建筑给水排水设计规范》 GBJ08-23-91 《污水泵站设计规范》
GB187-93 《工业企业总平面设计规范》 GB8978-1996 《污水综合排放标准》
《给水排水工程快速设计手册》《给水排水设计标准图案》
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第二章 屠宰废水的处理方法及工艺流程的确定
2.1屠宰废水的处理方法
2.1.1 好氧生物处理
(1)序批式活性污泥系统(SBR)
SBR(Sequencing Batch Reactor)工艺适应当前好氧生化处理工艺的发展趋势,简易、高效、低耗,广泛地应用于屠宰废水的处理中。其主要优点有: ① 流程简单,无二沉池和污泥回流设备;
② 比普通活性污泥法可节省基建投资30%、运行费用10~20%; ③ 不易发生污泥膨胀,具有较强的脱氮除磷能力;剩余污泥性质稳定,便于浓缩和脱水;
④ 耐冲击负荷能力强。
SBR间歇运行的特点很适合处理流量变化大的屠宰场废水,已在很多国家广泛应用于小型污水领域。此工艺处理屠宰废水COD,BOD 的去除率分别达到80%,90%以上,氨氮去除率达80%,90% 。J.Keller 等人在研究SBR处理屠宰废水脱氮的过程中发现,通过控制溶解氧浓度可使约50%的氮通过同步硝化反硝化去除,而控制这种脱氮过程对减少处理费用,提高出水水质有重要意义。CASS工艺是SBR的改进工艺,它在反应器前部增加了一个生物选择器,实现了连续进水,剩余污泥性质稳定,泥量只有传统活性污泥法的60%左右 (2)AB法
AB法是生物吸附活性污泥法的简称,A段污泥负荷可高达2~6kgBOD/(kgMLSS·d),对废水主要起生物吸附作用:而B段负荷较低,不大于0.3kgBOD/(kgMLSS·d),主要起生物氧化作用。AB法特别适用于屠宰废水悬浮有机物浓度高、水质水量变化大的特点,一般不设初沉池,对BOD、COD、SS、P和NH3-N的去处率一般高于常规活性污泥法,且可节省基建投资约20%,节省能耗15%左右 。 (3) 氧化沟
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氧化沟对水质、水温、水量的变动有较强的适应性,污泥龄长,可以产生硝化反硝化反应,有脱氮功能。污泥产率低且稳定,勿需消化。表2-1 给出了国外采用氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与除污染效果。
表2-1 氧化沟工艺处理屠宰废水的参数与效果
运行参数 HRT/d 容积负荷0.4 /[kgBOD5/(m.d)] 温度/℃ MLSS/(mg/l) DO/(mg/l) SVL/(ml/g) 17 1425 0.8 382 TSS VSS NH3-N 油脂 724 636 21 420 142 42 18.3 21 80.4 93.4 1.1 93.9 3
项目 3.6 COD 进水(mg/l) 2040 出水(mg/l) 260 去除率(%) 87.3 BOD5 1400 70 94.8 (4)水解酸化一好氧生物处理
针对屠宰废水高分子有机物浓度高的特点,研究者在好氧生物处理前加入酸化处理,开发出酸化一好氧生物处理工艺,酸化过程中动物性复杂大分子有机物降解成小分子溶解性有机物,为后续反应提供优质的底物,提高了好氧处理效果及整个系统的抗冲击能力和稳定性;同时类似于消化池的固体降解过程实现了污水酸化和污泥消化的集中处理,污泥产量低。 2.1.2厌氧生物处理
一般地,厌氧生物处理CODcr 浓度大于1000mg/L的中高浓度工业废水具有优势,可以回收生物能,低能耗,容积负荷率高,对环境的要求低,剩余污泥稳定,产量仅为好氧系统的1/10—1/6;投资费用低、管理简易,有广阔的应用潜力。
(1)普通厌氧消化池
普通厌氧消化池处理屠宰废水在美国和澳大利亚得到广泛应用。厌氧消化池处理屠宰废水的成本低,操作和维护简便,有机物去除率高,但反应速率慢,水力停留时间长,占地面积大,对温度要求高,低于21℃效率将会大大下降,大型厌氧消化系统一旦由于低温而瘫痪就很难恢复 ,因而此工艺不适合用于土地紧张或常年温度偏低的地方。
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(2)厌氧序批式活性污泥系统(ASBR)
ASBR较其他厌氧处理工艺具有不需要脱气和回流设备,有机物和SS去除率高的优势,因而被誉为屠宰废水处理中很有发展前途的工艺。消化产生的生物气可用于系统搅拌,或作为能源直接利用。D.I.Masse 研究表明ASBR处理屠宰废水的适宜条件是:间歇搅拌,温度25℃—35℃,反应时间24h,污泥负荷0.2kg/(kgMLSS·d)—0.5kg/(kgMLSS·d),在此条件下COD和SS的去除率分别达到98%和91%。 (3)高效厌氧反应器
近年来用高效厌氧生物反应器处理屠宰废水成为热点。通过强化传质和提高污泥浓度高效厌氧反应器可在短时间内得到良好的去除效果,较传统厌氧消化池其最大的优势是负荷能力高、水力停留时间短、占地小。国内外应用于屠宰废水的工艺主要有:上流式厌氧污泥床(UASB)、厌氧滤池(AF)、厌氧流化床(AFB)、厌氧折流床反应器(ABR)、厌氧固定膜反应器(AFFR)、内循环反应器(IC)等。 UASB反应器结构紧凑、简单、负荷能力高,因而广受青睐。
屠宰废水中的BOD,COD值较高,非常有利于进行生物处理。且生物理较之物化处理,化学处理工艺成熟,处理效率高。同时,运行费用、水处理成本低。 经过对各种工艺的比较,本设计选用SBR反应器,因为该工艺技术成熟,处理效率高,占地省,投资省,运行灵活,污泥的性能良好,出水水质可达标。更重要是SBR法有除氮的功能,完全可以满足氮的去除。
水解酸化—SBR工艺处理屠宰废水,具有工艺简单、处理流程短、操作方便、投资省和运行费用低等优点,适合于小型肉类加工厂屠宰废水处理。本工艺对废水的水量及有机负荷的冲击有较好的缓冲能力,按设计的处理程序运行,无污泥膨胀现象发生,系统工作稳定可靠。
因此,本设计处理方案采用水解酸化—SBR(厌氧—好氧相结合)工艺,既满足出水要求,又尽可能的节约了投资,节省了运行费用。
2.2 工艺流程的确定
水解酸化—SBR工艺,格栅处理后的废水中动植物油和有机悬浮物含量还较高,采用隔油沉砂池能很好地去除废水中的动植物油和初步去除污水中大颗粒悬浮有机污染物。在实际运行过程中,废水中含有大量浮渣,该单元发挥重要作用,
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