水课程设计---饮料厂生产废水处理 14页

《饮料厂生产废水处理》课程设计学生姓名：朱慧敏学号：专业班级：环境工程091指导教师：万金保2012年6月18日n目录一、设计说明1．饮料厂生产废水的来源及水量水质特性.................31.1饮料厂生产废水的来源.................................1.2饮料厂生产废水的水量水质特征及设计要求...............2.关于膜生物反应器（MBR）2.1.膜生物反应器(MBR)的简介2.2MBR与传统生物处理法比较的显著优点-2.3MBR工艺的特点3.饮料厂生产废水处理技术3.1物理处理工艺3.2化学处理工艺3.3生物处理工艺3.4.MBR处理工艺MBR处理工艺举例4.设计依据5.一体式AAO膜生物反应器5.1工艺流程5.2主要构筑物技术参数消毒工艺的比较二．计算书n1.物料衡算2.需氧量及供风量计算3.化学药剂使用量计算4.主要构筑物及反应器尺寸计算三．总结四．参考文献一、设计说明1.饮料厂生产废水的来源及水量水质特征1.1饮料厂生产废水的来源饮料厂生产废水的主要污染物是有机物和氮、磷等营养物质，其水质特征是水质稳定但浑浊，色深且具有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含有大量细菌、病毒和寄生虫卵。1.2饮料厂生产废水的水量、水质特征及设计要求该饮料厂主要的生产产品为咖啡饮料、碳酸饮料、果蔬饮料、茶饮料以及含乳蛋白饮料。设计水量为1200t/d。废水处理出水分为两部分，一部分排入园区地下排水管道，最后排入赣江南支；另一部分进行深度处理后回用于冲厕、绿化、冲洗车间地面等城市杂用水。要求排放水出水水质达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)表4中规定的一级排放标准；回用水出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）标准。废水进水水质及排放标准见表1所示:表1进水水质及排放标准指标pHCODcr(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)动植物油(mg/L)进水6~7.5200010001503010排放水(≤)6~910020701510回用水(≤)6~950101010——2.关于膜生物反应器（MBR）n2.1.膜生物反应器(MBR)的简介膜生物反应器（MBR)主要由膜组件和膜生物反应器两部分构成。大量的微生物（活性污泥）在生物反应器内与基质（废水中可降解的有机物等）充分接触，通过氧化分解作用进行新陈代谢以维持自身生长、繁殖，同时使有机污染物降解。膜组件通过机械筛分、截留等作用对废水和污泥混合液进行固液分离。大分子物质等被浓缩后返回生物反应器，从而避免了微生物的流失。生物处理系统和膜分离组件的有机组合，不仅提高了系统的出水水质和运行的稳定程度，还延长了大分子物质在反应器中的水力停留时间，加强了系统对难降解物质的去除效果。它把膜分离工程与生物工程结合起来，以膜分离装置取代普通生物反应器中的二沉池，从而取得高效的固液分离效果。2.2MBR与传统生物处理法比较的显著优点（1）能高效地进行固液分离，其分离效果比传统的沉淀池要好，且占地少，通过膜分离装置所获得的水质很好，可以直接再利用；（2）使生物反应器能保持高浓度的微生物。膜分离装置能阻止高分子量的有机物和悬浮物向系统外流失，使参与反应的微生物完全保持在生物反应器内，这对于截留世代期较长的微生物尤其有利，如硝化细菌在反应器内的停留，有利于系统硝化效率；（3）膜可以阻留许多分解速度较慢的大分子能降解物质，通过延长其停留时间而提高对它的降解效率；（4）剩余污泥产量少，污泥处理费用少；（5）易于实现自动化，操作管理方便。2.3MBR工艺的特点（1） 对污染物的去除效率高MBR对悬浮固体(SS)浓度和浊度有着非常良好的去除效果。由于膜组件的膜孔径非常(0.01~1µm),可将生物反应器内全部的悬浮物和污泥都截留下来,其固液分离效果要远远好于二沉池,MBR对SS的去除率在99%以上,甚至达到100%;浊度的去除率也在90%以上,出水浊度与自来水相近。　　由于膜组件的高效截留作用,将全部的活性污泥都截留在反应器内,使得反应器内的污泥浓度可达到较高水平,最高可达40~50g/L。这样,就大大降低了生物反应器内的污泥负荷,提高了MBR对有机物的去除效率,对生活污水COD的平均去除率在94%以上,BOD的平均去除率在96%以上。n同时,由于膜组件的分离作用,使得生物反应器中的水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)是完全分开的,这样就可以使生长缓慢、世代时间较长的微生物(如硝化细菌)也能在反应器中生存下来,保证了MBR除具有高效降解有机物的作用外,还具有良好的硝化作用。研究表明,MBR在处理生活污水时,对氨氮的去除率平均在98%以上,出水氨氮浓度低于1mg/L。　　此外,选择合适孔径的膜组件后,MBR对细菌和病毒也有着较好的去除效果,这样就可以省去传统处理工艺中的消毒工艺,大大简化了工艺流程。　（2）具有较大的灵活性和实用性在城市污水或工业废水处理中,传统的处理工艺(格栅+沉砂池+初沉池+曝气池+二沉池+消毒池)流程较长,占地面积大,而出水水质又不能保证。而MBR工艺(筛网过滤+MBR)则因流程短、占地面积小!处理水量灵活等特点,而呈现出明显优势MBR的出水量根据实际情况,只需增减膜组件的片数就可完成产水量调整,非常简单、方便。　　对于传统的活性污泥法工艺中出现的污泥膨胀现象,MBR由于不用二沉池进行固液分离,可以轻松解决。这样,就大大减轻了管理操作的复杂程度,使优质稳定的出水成为可能。　　同时,MBR工艺非常易于实现自动控制,提高了污水处理的自动化水平。(3)解决了剩余污泥处置难的问题剩余污泥的处置问题,是污水处理厂运行好坏的关键问题之一，MBR工艺中,污泥负荷非常低,反应器内营养物质相对缺乏,微生物处在内源呼吸区,污泥产率低,因而使得剩余污泥的产生量很少,SRT得到延长,排除的剩余污泥浓度大,可不用进行污泥浓缩,而直接进行脱水,这就大大节省了污泥处理的费用。有研究得出,在处理生活污水时,MBR最佳的排泥时间在35d左右。由上述可知,MBR工艺所具有的优越性,是目前其他处理工艺无法比拟的。该工艺在城市污水或生活污水处理高浓度有机废水、难降解有机废水以及中水回用等方面都具有广阔的应用前景。3.小区污水处理技术3.1物理处理工艺由前述小区污水的性质已知为了保证整个处理工艺的正常运行，需要将一些物理处理工艺作为MBR处理工艺的前处理。针对小区污水水质可能用到的物理处理工艺设备有格栅，调节池，沉砂池，沉淀池（初沉池），3.2物理处理工艺列举（1）格栅：在排水工程中，格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀们的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。格栅所能截留污染物的数量，随所选用的格栅条间距和水的性质而有很大的区别。一般以不堵塞水泵和水处理厂站的处理设备为原则。n设置在污水处理厂处理系统前的格栅，还应考虑到使整个污水处理系统能正常运行，对处理设施或管道等均不应产生堵塞作用。因此，可设置粗细两道格栅，栅条间距一般采用16~25mm，最大不超过40mm。所截留的污染物数量与地区的情况、污水沟道系统的类型，污水流量以及栅条是间距等因素有关。（2）调节池：由于小区的污水的流量变化较大，用调节池对其流量进行调节，使流量相对稳定，这对后续处理各程序的稳定性十分重要。（3）沉砂池：沉砂池的工作原理是一重力分离或离心力分离为基础，即控制进入进入沉砂池的流速或旋流速度，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。沉砂池设置的目的就是去除污水中的泥沙，煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。（4）沉淀池：沉淀池是分离悬浮固体的一种常用处理构筑物，其按工艺布置的不同可以分为初沉池和二沉池。初沉池是一级污水处理系统的主要构筑物，或作为生物处理法中预处理的构筑物，对于一般城镇污水，初沉池的去除对象是悬浮固体，可以去除SS约40%~50%，同时可以去除20%~30%的BOD5，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。3.2化学及物理化学处理工艺在水污染控制工程中也常用到化学及物理化学处理工艺，常用的方法有中和法，化学混凝法，化学沉淀法，氧化还原法，吸附法，离子交换法，萃取法，膜析法，超临界处理技术等。3.3生物处理工艺生活污水中的主要污染物是易于生物降解的有机物，并且生物处理工艺也最为经济有效，因此，处理生活污水的最普遍的主体工艺是生物处理工艺。生物处理工艺有厌氧与好氧之分，它们适用于不同的水量水质。一般地，厌氧处理工艺适用于高有机物浓度的污水（CODcr大于1000mg/L）,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。厌氧生物处理工艺按厌氧微生物的培养形式可分为悬浮生长系统和附着生长系统。厌氧处理出水中NH3-N、硫化物等还原性污染物较多,没有脱氮能力,有时出水的BOD5偏高,还需进一步处理。因此厌氧工艺一般作为好氧工艺处理的前处理，或是作为排放到城市下水道之前的预处理，很少有单独使用的。好氧生物处理的反应速率较快，所需反应时间短，处理构筑物容积较小，且处理工程中散发臭气较少，也可按好氧微生物的培养形式可分为悬浮生长系统和附着生长系统，典型代表有活性污泥法和生物膜法。好氧生物处理技术适用于低浓度有机污水（BOD5小于500mg/L），相应的能耗较大。3.4MBR处理工艺MBR处理工艺已在前叙述过，它的工艺分类有3种，n分置式膜生物反应器，一体式膜生物反应器，复合式膜生物反应器。3.4.1MBR处理工艺列举3.4.1.1分置式膜生物反应器分置式膜生物反应器是指膜组件与生物反应器分开设置,相对独立,膜组件与生物反应器通过泵与管路相连接，分置式膜生物反应器的工艺流程如图1所示。　　该工艺膜组件和生物反应器各自分开,独立运行,因而相互干扰较小,易于调节控制,而且,膜组件置于生物反应器之外,更易于清洗更换。但其动力消耗较大,加压泵提供较高的压力,造成膜表面高速错流,延缓膜污染,这是其动力费用大的原因,每吨出水的能耗为2~10kWh,约是传统活性污泥法能耗的10~20倍,因此能耗较低的一体式膜生物反应器的研究逐渐得到了人们的重视。3.4.1.2一体式膜生物反应器一体式膜生物反应器起源于日本,主要用于处理生活污水,近年来,欧洲一些国家也热衷于它的研究和应用。一体式膜生物反应器是将膜组件直接安置在生物反应器内部,有时又称为淹没式膜生物反应器(SMBR),依靠重力或水泵抽吸产生的负压或真空泵作为出水动力。一体式膜生物反应器工艺流程如图2所示。该工艺由于膜组件置于生物反应器之中,减少了处理系统的占地面积,而且该工艺用抽吸泵或真空泵抽吸出水,动力消耗费用远远低于分置式膜生物反应器,每吨出水的动力消耗约是分置式的1/10。如果采用重力出水,则可完全节省这部分费用。但由于膜组件浸没在生物反应器的混合液中,污染较快,而且清洗起来较为麻烦,需要将膜组件从反应器中取出。n3.4.1.3复合式膜生物反应器复合式膜生物反应器也是将膜组件置于生物反应器之中,通过重力或负压出水,但生物反应器的型式不同。复合式MBR,是在生物反应器中安装填料,形成复合式处理系统,其工艺流程如图3所示在复合式膜生物反应器中安装填料的目的有两个：一是提高处理系统的抗冲击负荷,保证系统的处理效果;二是降低反应器中悬浮性活性污泥浓度,减小膜污染的程度,保证较高的膜通量。　　复合式膜生物反应器中,由于填料上附着生长着大量微生物,能够保证系统具有较高的处理效果并有抵抗冲击负荷的能力,同时又不会使反应器内悬浮污泥浓度过高,影响膜通量。4.设计依据：《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准》GB8978—1996（单位：mg/L）nn《城市污水再生利用城市杂用水水质》GB18920—2002，城市杂用水水质标准：n二.设计计算1．物料衡算1.1格栅：对COD的去除率为8%，BOD5的去除率为4%，对SS的去除率为10%，对氮磷不去除，水体通过格栅的水质特性为1.2沉砂池：对COD的去除率为16%，BOD5的去除率为10%，对SS的去除率为30%，对NH3-N的去除率为5%，水体通过沉砂池的水质特性为4.主要构筑物计算4.1格栅参数栅条宽度10mm，栅条间隙25mmB—栅槽宽度（米）S—栅条宽度（米）b—栅条间隙（米）n—栅条间隔数（个）H—栅前水深（米）—格栅倾斜角（度）Qmax—最大设计流量（米3/秒）V—通过格栅的流速（米/秒）nh1—通过格栅的水头损失（米）h0—计算水头损失（米）g—重力加速度（米/秒2）—阻力系数K—系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3H—栅后槽总高度(米)h2—栅后最高水面距平台底面的高度，一般采用0.3米，L—栅槽总长度（米）—进水渠道渐宽部分的长度（米）B1—进水渠道宽（米）—进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用20度—栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（米）H1—栅前渠道深（米）栅前水深h=0.4米格栅前渠道内的水流速度采用0.6~0.8米/秒，污水过栅流速一般采用0.8~n1.0米/秒，4.2沉砂池计算污水由水泵抽升进入处理构筑物时—按工作水泵最大设计出水量计算。池子个数或分格数不少于2个，并宜按同时工作设计。平流式，最大流量0.3米/秒，最小0.15米/秒，生活污水的沉砂量可按0.01—0.02升/人/日计算，其含水率为60%，容重为1500千克/米3。沉砂斗容积一般按不超过2日的沉砂量计算，斜壁与水平的倾斜角不应小于4度。平流式沉砂池一般常用由底阀控制的重力排砂，设置贮砂池或贮砂箱。重力排砂管直径不应小于200毫米。沉砂池和贮砂箱布置要紧凑，以缩短排砂管长度，并应将排砂阀门设于排砂管前端，是排砂管畅通和易于养护管理。矩形平流式沉砂池的有效水深不得大于1.2米，每格宽度一般不小于0.6米，超高采用0.3米。L—长度（米）v—最大设计流量时的流速（米/秒）t—最大设计时的流行时间（秒）A—水流断面积(米2)Qmax—最大设计流量（米3/秒）B—池总宽度（米）h2—设计有效水深（米）V—沉砂池所需容积（米3）N—设计人口数（人）X—每人每日沉砂量（升/人/日）T—清除沉砂的间隔时间（日）H—池总高度(米)h1—超高（米）h3—沉砂室高度（米）n