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山東淀粉廠廢水處理設計方案

案例詳細:

一、項目情況

本項目為淀粉生產污水處理。

二、設計依據
進水水質:CODCr≤15000mg/L ,BOD5≤6000mg/L ,SS≤3000mg/L,pH=4。
廢水處理能力: 500m3/d。

三、設計原則

在污水處理工藝中,最為經濟的選擇是厭氧生化處理。厭氧菌對營養的要求不高,但對環境十分敏感。

COD超過5000 mg/L或難降解COD比例過高,都會造成生化系統迅速崩潰。為此,一般須對廢水進行預處理后,

再進行厭氧處理。

從減少投資、和提高投入產出比的角度出發,比較理想的選擇是:對廢水進行微濾、超濾物理篩分,將

蛋白等污染物分別作為資源進行回收,以Ca(OH)2調節pH值同時回收Ca(HSO3)2,然后再通過生化處理實現沼

氣回收和水的全部回用。

根據本項目所提供的情況,為了最大限度地降低運行成本,提高回收蛋白的品位,經比較,確定設計原

則如下:采用無需填加藥劑,且能耗低的無機復合超濾、微濾膜篩分與生化相結合,提高效率,簡化操作,

減少費用,降低成本,回收資源,增加收益。充分發揮若干發明的技術優勢,通過蛋白等資源的提純、回
收,大幅度降低污染負荷,避免混凝藥劑等消耗,使廢水處理直接運營成本降至0.3元/ m3以下;同時確保出


水水質達到回用標準,(即:CODCr≤50 mg/L, BOD5≤10mg/L,SS≤10mg/L,色度≤30倍, pH=7~

9);以沼氣降低燃料費等生產成本;使污水處理由每年最少支出36.75萬元人民幣,轉為每年最少獲得凈收

益256.527萬元人民幣,為提高企業經濟效益和環境?;し⒒踴淖饔?。


系統工藝設計
一、工藝流程簡要說明

廢水由收集池泵入微濾膜過濾器,截留其中80%以上的懸浮顆粒物和60%以上的超高分子量污染物等,而

使其COD去除50%左右、BOD去除20%左右、SS去除80%左右、色度去除40%左右,濃縮液排入微濾膜回收器,微濾

膜回收器和微濾膜過濾器濾出液利用虹吸進入超濾膜過濾器,再截留90%左右的蛋白等,而使其COD再去除

80%以上、BOD去除60%以上、SS去除99%以上、色度去除60%以上,濃縮液排入超濾膜回收器,超濾膜木質素

回收器和超濾膜過濾器的濾出液利用虹吸進入pH值調節池,利用Ca(OH)2調節pH值至中性,去除90%以上的

SO32-,同時回收可用于造紙的Ca(HSO3)2,pH值調節池出水利用虹吸進入催化鐵內電解反應器A。

催化鐵內電解反應器,由兩層孔徑0.6微米、具有催化功能的無機復合微濾膜和中間填加的鐵屑、炭屑等組合填料過濾層構成。經無機微濾膜的催化處理后,利用和鐵、炭填料腐蝕電位的差異,以鐵作陽極、炭作陰極、原水作電解質而形成千萬個原電池。通過鐵-炭微原電池產生微電解作用,將大分子物質分解為小分子的中間體,使某些難生化降解的化學物質轉變成容易生化處理的物質,提高廢水的可生化性;利用鐵、炭電位差提高膠體污染物的沉積速度;利用電池反應產物的絮凝、新生絮凝體的吸附等作用,實現對膠體等污染物的絮凝、吸附脫除作用;由于鐵是生物氧化酶系中細胞色素的重要組成部分,通過Fe2+- Fe3+氧化還原反應進行電子傳遞,促進生化反應;Fe2+和Fe3+進入生化處理中,形成密度較大的生物鐵絮凝體,改善污泥沉降性能。陽極反應如下:Fe-2e= Fe2+, E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V;當無氧存在時,陰極反應如下:2 H++2e=H2↑, E0(H+/H2)=0 V,當有氧存在時,陰極反應如下:O2+4H++4e=H2O,O2+2H2O+4e=5OH-,E0(O2/OH-)=0.40 V。通過氧化還原反應、微電解及生物消化,使進水COD去除30%左右、色度去除60%以上。
催化鐵內電解反應器A出水利用虹吸進入水解酸化池A。通過水解酸化生物反應,使進水COD去除40%左右、色度去除60%左右、pH降至6.2以下。污泥靠污泥泵定期、定量排入厭氧膜生物反應器A。
水解酸化池A出水利用虹吸進入膜厭氧反應器A,通過厭氧反應、絮凝沉淀,使進水COD去除80%以上、BOD去除95%以上、色度去除20%以上。污泥定期排入污泥井。
膜厭氧反應器A出水利用虹吸進入催化鐵內電解反應器B, 通過氧化還原反應、微電解及生物消化,使進水COD去除30%左右、色度去除60%以上。
催化鐵內電解反應器B出水利用虹吸進入水解酸化池B,通過水解酸化生物反應,使進水COD去除40%左
右、色度去除60%左右、pH降至6.2以下。污泥靠污泥泵定期、定量排入厭氧膜生物反應器B。
水解酸化池B出水利用虹吸進入膜厭氧反應器B ,通過厭氧反應、絮凝沉淀,使進水COD去除80%以上、BOD去除90%以上、色度去除20%以上。污泥定期排入污泥井。
經上述多級處理,最終使進水COD去除99.93%以上、BOD去除99.8%以上、SS去除99.95%以上、色度去除98.5%以上。完全達到排放標準 。
廢水處理主要設備技術規范
一、 主要構筑物
1、混合廢水收集池
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×5m×4.5m。
2、微濾膜過濾器
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為: 4.75m×1.99m×4.5m,其中設有孔徑0.15微米、過濾面積225.89㎡的無機復合微濾膜過濾器,利用機械篩分截留懸浮顆粒物和超高分子量污染物。濾速0.092 m3/㎡·h。

3、微濾膜回收器
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×2.19m×4.5m,其中設有孔徑0.15微米、過濾面積225.89㎡的無機復合微濾膜過濾器,利用機械篩分濃縮懸浮顆粒物和超高分子量污染物。濾速0.004 m3/㎡·h。

4、超濾膜過濾器

采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為: 4.75m×4.69m×4.5m,其中設有孔徑0.01微米、過濾面積554.45㎡的無機復合超濾膜過濾器,利用機械篩分截留蛋白等。濾速0.038 m3/㎡·h。


5、超濾膜回收器
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×4.69m×4.5m,其中設有孔徑0.15微米、過濾面積335.41㎡的無機復合超濾膜過濾器,利用機械篩分濃縮蛋白等。濾速0.0016m3/㎡·h。

6、pH值調節池
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×5m×4.5m。
7、催化鐵內電解反應器A
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×5.5m×2.85m。無機復合微濾催化膜孔徑0.6微米,合計每層過濾面積102.68㎡,濾速0.203 m3/㎡h;鐵屑、炭屑等組合填料構成的氧化還原反應層尺寸為:9.5m×
2.85m×1.5 m,過濾面積27.08㎡;濾速0.77m3/㎡·h。

8、水解酸化池A
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×2.59m×8.5m,其中設有孔徑0.4微米、過濾面積109.52㎡的無機復合微濾膜過濾器。濾速0.19m3/㎡·h;有效容積為:103.66m3;HRT=4.98h;SRT=45d; MLSS濃度

為:25g/L。
9、厭氧膜生物反應器A
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×5.19m×8.5m,其中設有孔徑0.4微米、過濾面積225.89㎡的無機復合微濾膜過濾器。有效容積為:207.67m3;HRT=9.97h;SRT=100d;濾速0.092m3/㎡h;MLSS濃度為:35g/L。
10、催化鐵內電解反應器B
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×5.5m×2.85m。無機復合微濾催化膜孔徑0.6微米,合計每層過濾面積102.68㎡,濾速0.203 m3/㎡h;鐵屑、炭屑等組合填料構成的氧化還原反應層尺寸為:9.5m×

2.85m×1.5 m,過濾面積27.08㎡;濾速0.77m3/㎡·h。

11、水解酸化池B
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×2.59m×8.5m,其中設有孔徑0.4微米、過濾面積109.52㎡的無機復合微濾膜過濾器。濾速0.19m3/㎡·h;有效容積為:103.66m3;HRT=4.98h;SRT=45d; MLSS濃度

為:15g/L。
12、厭氧膜生物反應器B
采用地下式鋼筋混凝土結構,尺寸為:4.75m×3.35m×8.5m,其中設有孔徑0.05微米、過濾面積225.89㎡的無機復合微濾膜過濾器。有效容積為:207.67m3;HRT=9.97h;SRT=100d;濾速0.092m3/㎡h;MLSS濃
度為:15g/L。
13、污泥井
污泥井采用鋼筋混凝土結構,尺寸為2.5m×2m×9m。
14、出水井
出水井采用鋼筋混凝土結構,尺寸為2.5m×2m×9 m。
二、主要設備
1、管道離心泵
向微濾膜過濾器輸送廢水,共2臺(一用一備)。單臺流量:Q=25m3/h ,揚程:H=32m ,功率 :p=4KW 。


2、污泥泵:
水解酸化池向膜厭氧反應器排泥、MSBR向膜厭氧反應器排泥、膜厭氧反應器排泥,共6臺(三用三備)。單臺流量:Q =30 m3/h,揚程:9m,功率:1.5kW。


3、空氣壓縮機:
單臺排氣量: Q=0.9m3/min,排氣壓力0.7MPa,功率 N=7.5KW,共2臺(一用一備)。



工 藝 特 點
1、由于獨創的軸、徑雙向往復折疊無機復合微濾、超濾膜的優勢,通過科學的結構與流程設計,本工藝綜合了膜過濾、內電解法、LIT、MBR、UASB、 UBF等多種工藝的優點,大大減少了土地占用,占地面積不到傳統工藝的20%;投資與傳統工藝大致相當的情況下,即可實現蛋白等資源的回收和水的全部回用;且運行成本不到傳統工藝的25%。
2、通過孔徑0.15微米、0.01微米等不同精度的無機復合微濾、超濾膜過濾,按照不同等級分別回收懸浮顆粒物和超高分子量物質,基本去除SS,大大降低了難生物降解COD負荷,避免了資源浪費所造成的不良影響;最大限度地提高了蛋白等成分的純度且節省了藥劑費。
3、利用Ca(OH)2調節pH值,去除SO32-,同時回收可用于造紙的Ca(HSO3)2,大大節約了能耗,降低了成
本,提高了效益。
4、將鐵屑、炭屑等組合填料填于兩層孔徑0.6微米、具有催化功能的無機復合微濾膜之間,形成致密的過濾層,使射線催化與內電解有機結合,確保廢水與鐵-炭微原電池充分接觸,大大提高了其處理效果。
5、利用孔徑0.4微米的無機復合微濾膜和0.01孔徑微米的無機復合超濾膜作生物載體,實現了生物污泥的徹底截留,提高了容積負荷及抗沖擊能力。污泥附著在特制的軸、徑雙向往復折疊無機復合微濾膜上,形成生物反應膜,提高了微生物的掛膜效果,并實現了污水與污泥的充分接觸、HRT與SRT徹底分離以及生物污泥濃度的任意控制。通過調整 SRT,可使污泥濃度穩定保持在理想范圍,能確保工藝操作的長期穩定性。
6、由于膜的截流作用,可使SRT任意確定。營造了有利于硝化細菌、產甲烷菌等增殖緩慢微生物生長的

環境,可極大地提高系統的消化能力,同時提高難降解大分子有機物的處理效率、促使其徹底的分解。

7、污泥定期排入厭氧水解酸化膜生物反應器,通過延長SRT,使其充分硝化,將污泥化為沼氣回收利

用,大大降低污泥處理費用且節省了資源。

8、利用脈沖布水造成擾動,激起池底的沉積污泥,提高了活性污泥的分散性,可加強泥水之間的接觸,實

現污水的均勻混合。

9、充分利用無機復合微濾膜的各種優勢,最大限度地提高生化效果,省略了生物填料、二沉池、氣浮池

和硫酸及混凝藥劑。減少了投資,降低了運營成本。


經 濟 分 析
1、設計處理能力:500 m3/d。

2、占地面積≤220㎡;裝機容量:32kW,實際運行≤4.5kW 。

3、運行成本:4.473萬元/a。其中:電耗0.1512元/ m3污水(工業用電按0.7元/ kW· h計算);鐵屑費

0.08元/ m3污水 (鐵屑按800元/t、消耗量按50g/ m3污水計算);工資0.067元/ m3污水(額定1人,按

1000元/月計算)。合計直接運行成本:0.2982元/ m3污水 ,較傳統工藝2.45~2.95元/ m3污水處理成本

降低2.152~2.652元/ m3。

4、沼氣收入:11.25萬元/a(以沼氣產率為0.5m3/kgCOD計算,產氣量為750m3/d;沼氣的熱值約為

22 680kJ/m3,煤的熱值為21 000 kJ/Kg,以此計算則1m3沼氣的熱值相當于1 kg原煤;每天節約原煤


0.75t,原煤按500元/t計算,每天增收375元。)

5、回收粗飼料收入:261萬元/a(以淀粉廢水蛋白、脂肪、纖維素等含量6g/L估算,每天回收蛋白、脂

肪、纖維素等3噸,60%蛋白含量的產品按市場售價2900元/t計算,每天增收0.87萬元。)

6、扣除運營費用后,每年可凈增收益:256.527萬元。一年即可以新增收益收回全部投資。


7、采用傳統工藝處理,每年最少支出36.75萬元,而采用本方案,則每年凈增收益256.527萬元,二者每

年相差293.277萬元。