水产加工废水处理毕业设计内容论文 18页

水产加工废水处理工艺设计摘要近年来，水产加工行业蓬勃发展，水产加工废水逐渐成为一些沿海地区水质污染的主要来源。水产加工废水中悬浮物和动物油脂浓度高；氨氮及磷浓度比较高；污泥量大，污泥呈胶体状，难脱水，根据水产加工废水的以上特点对水产加工废水处理进行工艺设计。关键词：水产加工废水；工艺设计；A2/O工艺；脱氮除磷；污水处理AquaticProductsProcessingWastewaterTreatmentProcessDesignAbstractInrecentyears,theaquaticproductprocessingindustrytoflourish,aquaticproductsprocessingwastewaterisgraduallybecomingthemainsourceofwaterpollutioninsomecoastalarea.Highconcentrationsofsuspendedmatterinaquaticproductsprocessingwastewaterandanimalfats;Ammonianitrogenandphosphorusconcentrationishigher;Itislargeamountofsludge,sludgecolloid,dehydration,accordingtotheabovecharacteristicsofaquaticproductsprocessingwastewaterofaquaticproductsprocessingwastewatertreatmentprocessdesign.Keywords:aquaticproductsprocessingwastewater;processdesign;A2/Oprocess;nitrogenandphosphorusremoval;Wastewatertreatment1水产加工废水介绍1.1水产加工行业现状当前我国渔业及渔业经济发生了巨大变化，水产品人均占有量超过了世界平均水平，“吃鱼难”n早已成为历史，渔业生产正持续、快速发展，渔业工作重心由数量增加型向质量效益型转变。到2006年，我国水产品总量为5290万吨，同比增长3.7%，已连续10多年名列世界首位，水产品出口占据出口农产品首位。水产品加工业取得长足的发展，整体实力明显提高，加工技术水平不断上升，质量卫生意识大大增强，一批龙头加工企业与名牌企业相继涌现。目前已形成了冷冻冷藏、腌熏、罐藏、调味休闲食品、鱼糜制品、鱼粉、鱼油、海藻食品、海藻化工、海洋保健食品、海洋药物、鱼皮制革及化妆品和工艺品等十多个门类的水产加工品，有的产品生产技术已达到世界先进水平，成为推动我国渔业生产持续发展的重要动力，成为渔业经济的重要组成部分。近来虽然我国水产品加工业有了长足的发展，在水产品加工能力、加工企业发展、加工产品的种类和产量和加工技术及装备建设发展成效明显，但与发达国家相比，仍存在有很多不足，主要体现在基础研究薄弱、加工与综合利用率比较低、加工产品品种少附加值低、装备落后、标准体系不健全、产品质量不高等方面的不足。1.2水产加工废水来源水产品加工过程中产生的废水来源主要包括以下三部分：（1）加工废水：主要是原料前处理过程中产生的解冻废水和清洗废水，其中主要含有鱼肉碎片、鱼血以及鱼油等物质，色度、COD、BOD、SS、氨氮、动植物油等是其主要的污染指标。（2）设备冲洗水：每个工序在完成每一批次的生产后，均需要对本工序的设备进行一次清洗工作，清洗废水浓度一般较高，为间歇排放。（3）地面冲洗水：地面定期清洗排放的废水，其主要污染指标为COD、BOD、SS等。1.3水产加工废水特点水产品加工企业所产生的废水，有机物含量很高，尤其是蛋白质、胨、氨基酸等有机氮的含量特别高，且含有高浓度的盐类，外观浑浊。其主要特征如下：（1）水质水量变化大。不同企业由于产品和生产工艺不同，其所产生的废水的水质和水量变化很大；另外，相同企业不同季节由于加工的水产品种类以及数量的不同，其的废水水质水量也差别较大。各工序污水经调节池混合均匀后，水处理设施进水的COD值一般在500mg/L和2000mg/L之间变化。（2）有机物浓度和色度均较高。水产品加工过程中产生的大量的鱼血、鱼油和鱼肉碎片等均随着清洗工序而进入废水中，因此废水中的有机物浓度特别是大分子有机物浓度较高，可生物降解性能较好，但生化降解速度相对较慢。（3）水温较低。由于原料生产过程中的解冻过程会产生大量的废水，而且此类废水水温低，使得生产废水的总体水温较低：一般来说，冬季低于14℃n，夏季低于20℃。2水产加工污水处理原理由于在水产品加工废水中蛋白质及氨氮磷的含量高，由此在废水处理工艺中，主要为氮磷的去除，从而废水处理的主要原理为生物脱氮除磷。在生物脱氮方面,国内外都做了大量的研究和开发。在未经处理的废水中,含氮化合物存在的主要形式有:有机氮、如蛋白质、氨基酸、尿素、胺类化合物、硝基化合物等;氨态氮(NH3、NH4+)。一般以前者为主。含氮化合物在微生物作用下,相继发生氨化反应、硝化反应及反硝化反应。硝化菌对环境的变化很敏感,为了使硝化反应进行正常,必须保持硝化菌所需要的环境条件。如溶解氧、温度、PH值、底物浓度等进行控制。如在硝化反应过程中,混合液中的含碳有机底物浓度不应过高,一般BOD值应20mg/L以下。若BOD浓度过高,会使增殖速率较大的异氧细菌迅速增殖,从而使自养型的硝化菌受到排挤,难以形成优势菌种,从而使硝化反应无法进行。近年来除磷技术总的发展趋势是化学沉淀除磷尤其是前置和后置化学沉淀应用在逐渐下降,而生物除磷技术的应用在迅速增长。生物除磷的关键是依靠多种微生物(聚磷菌)的除磷活性。聚磷菌在好氧和缺氧条件下摄取磷,并以聚磷酸盐的形式储存。在厌氧条件下它能分解其细胞内的聚磷酸盐而产生三磷酸腺甘并产生能量,用以将废水中的脂肪酸等小分子量的有机物摄入细胞中,以聚羟基丁酸盐和糖原等有机颗粒的形式储存于细胞内,同时将分解聚磷酸盐所产生的磷酸排出胞外。这时,细胞内还会诱导产生聚磷酸盐激酶,一旦进入好氧环境,这类除磷菌又可以利用PHB氧化分解所释放的能量来摄取废水中的磷,并将其聚合成聚磷酸盐而储存于细胞中。一般的说,聚磷菌在好氧环境中摄取的磷量比厌氧环境中释放的磷量要多,污水生物除磷正是利用这一特点,并通过剩余活性污泥的排放,来排出处理系统中的磷。影响除磷的主要因素主要有溶解氧和NOX、污泥泥龄、温度、PH值和有机负荷。一般来说有机负荷较高的系统可以获取较高的除磷效果。生物除磷的BOD/TP比值不得小于20,如果BOD/TP太低,在厌氧阶段产生的VFA将无法满足聚磷菌的需要。有机质对系统除磷也有影响,含有简单基质比例比较高,除磷效果越好。3水产加工废水处理工艺及分析3.1AB法工艺nAB法工艺由德国BOHUKE教授首先开发，是吸附—生物降解(Adsorption—Biodegradation)工艺的简称。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段（A段）停留时间约20--40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50%以上。B段与常规活性污泥法相似，负荷较低，泥龄较长。　　AB法A段效率很高，并有较强的缓冲能力。B段起到出水把关作用，处理稳定性较好。对于高浓度的污水处理，AB法具有很好适用性的，并有较高的节能效益。尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时，优势最为明显。　　但是，AB法污泥产量较大，A段污泥有机物含量极高，污泥后续稳定化处理是必须的，将增加一定的投资和费用。另外，由于A段去除了较多的BOD，可能造成炭源不足，难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低的场合，B段运行较为困难，也难以发挥优势。目前有仅采用A段的做法，效果要好于一级处理，作为一种过渡型工艺，在性能价格比上有较好的优势，但脱氮除磷效果一般，难以达标，不能达到本设计的出水要求。一般适用于水体自净能力较强的排江、排海场合。3.2SBR工艺　　SBR是序批式间歇活性污泥法（又称序批式反应器，SequencingBatchReactor）的简称。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水。n该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。　　由SBR发展演变的又有CASS和CAST等工艺，在除磷脱氮及自动控制等方面有新的特点。　　但是，SBR工艺对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。另外，由于撇水深度通常有1.2—2米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。　　SBR工艺一般适用于占地省、自动化程度高、规模小的污水处理厂，而本设计为中等水量的污水处理厂，不宜采用此工艺。3.3氧化沟氧化沟又称连续循环式反应池或“循环曝气池”引起构筑物呈封闭的沟渠型而得名。故有人称其为“无终端的曝气系统”。氧化沟是活性污泥法的一种改型，它把连续式反应池用作生物反应池。污水和活性污泥混合液在该反应池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循环。氧化沟通常在延时曝气条件下使用，这时水和固体的停留时间长，有机物质的负荷低。它使用一种带方向控制的曝气和搅拌装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅拌的液体在闭合式曝气渠道中循环。氧化沟池底水平速度v〉0.3m/s，污泥负荷和污泥龄的选取需考虑污泥稳定化和污水硝化两个因素。一般污泥龄为10～30d，污泥负荷在0.05～0.10kgBOD5/（kgMLVSS·d）之间，水力停留时间为12～24h，污泥浓度（MLSS）一般在4000～5000mg/l。氧化沟曝气池占地表面积比一般的生物处理要大，但是由于其不设初沉池，一般也不建污泥厌氧消化系统，因此，节省了构筑物之间的空间，使污水厂总占地面积并未增大，在经济上具有竞争力。氧化沟的技术特点，主要表现在以下几个方面：（1）处理效果稳定，出水水质好，并且具有较强的脱氮功能，有一定的抗冲击负荷能力。（2）工程费用相当于或低于其他污水生物处理技术。（3）处理厂只需要最低限度的机械设备，增加的污水处理厂正常运转的安全性。（4）管理简化，运行简单。（5）剩余污泥较少，污泥不经消化也容易脱水，污泥处理费用较低。（6）处理厂与其他工艺相比，臭味较小。（7）构造形式和曝气设备多样化。（8）曝气强度可以调节。n（9）具有推流式流态的某些特征。氧化沟适于脱氮除磷、中水量的污水处理。设置厌氧、缺氧段的Carrousel氧化沟(文中简称：A2/O氧化沟)具有生物脱氮除磷功能，是目前城市生活污水处理的主流工艺之一。但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。3.4曝气生物滤池曝气生物滤池实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填(滤)料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的,如要求处理出水BOD5、SS＜20mg/L,去除BOD5达90%以上的工艺，其容积负荷为0.7～3.0kgBOD5/(m3·d)，水力停留时间1～2h；以硝化(90%以上)为主的工艺，其容积负荷为0.5～2.0kgBOD5/(m3·d)，水力停留时间2～3h。一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5×104m3/d左右为宜。国外(主要在欧洲)处理水量有达到36×104m3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行管理经验有关。从实践上来说，曝气生物滤池属新工艺，国内尚缺少经验，因此不建议采用。3.5A2/O工艺A2/O脱氮除磷工艺（即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，亦称A-A-O工艺），它是在A2/O除磷工艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池流出的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。A2/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。A2/O工艺适用于对氮、磷排放指标均有要求的城市污水处理，其特点如下：（1）工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。n（2）该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。（3）该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。（4）便于在常规活性污泥工艺基础上改造成A2/O。（5）该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除鳞效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。（6）沉淀池要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生N2而干扰沉淀。但溶解氧含量也不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。4设计资料4.1废水指标某水产加工厂废水流量：Q=8000m³/d，COD浓度：2000～3000mg/L，废水的BOD5浓度：1100～1500mg/L,，废水的SS含量：600～1000mg/L，pH=7.0～8.0，TP浓度：10～30mg/L，动植物油浓度：60～80mg/L，NH3-N浓度：100～120mg/L。处理后，要求出水水质符合GB8978-1996二级标准，即pH=6.0～9.0，COD≤150mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤150mg/L，NH3-N≤25mg/L，动植物油浓度≤15mg/L，TP≤,1.0mg/L。4.2污水处理工艺的出水水质n5处理工艺根据要求出水水质与处理加工废水的费用，系统运行稳定性等综合分析本设计采用混凝气浮加SBR工艺，由于污水量较低，适合使用SBR去除COD，氨氮，同时选用混凝气浮去除水中有机物与油脂，此方案具有维护简单，占地面积小，造价低的特点。　　　　　6SBR工艺设计计算6.1格栅根据最优水力断面公式解得式中Q---设计流量，---栅前槽宽m---栅前流速，取栅前水深栅条间隙数nn式中---格栅倾角，一般为，取---格栅间隙，本设计采用细格栅，取---过栅流速，通常取，，取栅槽有效宽度B式中s---栅条宽度，取进水渠道渐宽部分长度式中---进水渠展开角，取栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度过栅水头损失其中式中---系数，栅条为矩形界面，取---阻力系数，栅条截面为矩形时，栅前槽总高度取栅前渠道超高，则栅前槽总高度栅槽总高度格栅总长度6.2调节池设水力停留时间T=6hn设计流量Q=8000m³/d=0.0925m³/s调节池有效容积取调节池总高度H=5.5m，其中超高0.5m，有效高度h=5m，则池面积为取池长L=20m，池宽B=20m，则池总尺寸为提升泵？6.3平流式气浮池气浮所需空气量QqQq=QR式中Q---气浮池设计水量R---实验条件下的回流比%，取20%---实验条件下的释气量，取0.04---水温校正系数，取1.1~1.3，本设计中取1.2加压容器水量Qp式中Qq---气浮所需空气量P---选定容器压力MPa;，取0.3MPak---溶解度系数，根据水温20。C查表可得k=0.024---容器效率一般取0.6—0.8取0.6气浮池用挡板分为接触室和分离室接触区容积Vc/60式中---气浮池内接触时间，=5minn分离区容积Vs式中---分离室内停留时间，=15min分离区表面积AsAs=分离室的向下平均水流速度为1.5~3mm/s，取3mm/s根据设计原则，气浮池长宽比一般为1:1~1:1.5，以单格宽度不超过10m，长度不超过15m取分离室宽Bs=5m，分离室长Ls=6.5m该长宽可行接触室表面积Ac接触室的水流上升流速为10~20mm/s，取20mm/s取接触室宽Bc=2m，接触室长Lc=2.5m，该长宽可行气浮池总高H式中---保护高度，=0.3~0.4m，本设计中取=0.4m---气浮池有效水深，气浮池有效水深为2.0~2.5m，本设计选取=2.0m---池底安装出水管所需高度，取0.3m6.4EGSB反应器反应器有效容积n式中---进水COD浓度，---出水COD浓度，600---容积负荷，，取值见表1，本设计取表1采用EGSB处理溶解性废水时推荐容积负荷采用2座相同的EGSB反应器，则单座反应器的有效容积取反应器有效高度单座反应器面积单座反应器直径取反应器总高，其中超高为0.5、反应器总容积上升流速EGSB反应器的三相分离器结构如图n沉淀区设计沉淀区的表面负荷率为回流缝设计上下三角形导流筒与水平夹角为，取保护高度，上导流筒距水面，取下导流筒高下导流筒宽度下导流筒长度设下导流筒距器壁下导流筒直径n下导流筒面积水流经下导流筒的上升流速设上导流筒高上导流筒宽度上导流筒长度设上下导流筒间距；重叠长度重叠垂直高度重叠水平宽度上导流筒直径上导流筒面积水流经上导流筒的上升流速n三相分离区总高度EGSB总高，其中超高0.5，沉淀区高2，污泥床高4，悬浮区高6校核气液分离假设围绕气泡的水流成层流状态，即Re<1，气泡直径dg=0.015cm，在常温（35℃）下，取水流密度，沼气密度，液体的运动黏滞系数v=0.0101cm2/s（按净水值取），碰撞系数。净水黏度为，由于废水一般比净水的大，可取废水的，则气泡上升速度校核水流状态属于层流符合要求。配水系统设计本设计采用4个布水点，均匀分布在池底，进水口距池底取，，，n，取，取，取，取出水系统设计出水堰与沉淀池出水装置相同，即汇水槽上加设三角堰，采用正三角形出水堰。设计堰上水头Hw=3cm，三角堰角度。由于堰上水头和过流堰宽B之间的关系为，则：设计三角堰宽为10cm，流量系数Cd取0.62，则单堰过堰流量为：反应池布置的三角堰总数出水堰总长，设出水堰宽0.2m，高0.5m，距上导流筒0.1m总周长污泥产量取厌氧生物处理污泥产量进水浓度去除率流量反应器总产泥量n取，，取污泥含水率98%，污泥产量产气量计算进水COD浓度，出水COD浓度产气量取占沼气体积51%，沼气体积6.4SBR反应器根据HJ577-2010序批式活性污泥法污水处理工程技术规范，SBR主要设计参数见表1表1SBR脱氮除磷主要设计参数SBR各工艺时间进水时间n式中---每池每周期所需要的进水时间，---一个运行周期需要的时间，---每个系列反应池个数，本设计采用n=2反应时间式中---充水比，可参照表1，本设计取---反应池进水五日生化需氧量，---反应池的五日生化需氧量污泥负荷，，参照表1，本设计取---反应池内混合液悬浮固体（）平均浓度，，参照表1，本设计取SBR反应池有效容积V式中---反应池有效容积，---每个周期进水量，---反应池进水五日生化需氧量，---反应池的五日生化需氧量污泥负荷，---反应池内混合液悬浮固体（）平均浓度，---每个周期反应时间，