大蒜脱水废水处理工程设计

武汉理工大学《环境工程学课程设计》摘要近几年，大蒜制造业蓬勃发展，各种大蒜加工企业规模不断扩大，由此产生了大量的加工废水，但是大蒜废水具有强烈的抑菌作用，因此目前对于这类废水的研究还很少。本文是大蒜脱水废水的处理工艺设计。本文根据废水的流量、进水水质以及处理要求，由于大蒜废水CODCr浓度高，用单一的化学法处理效果不好且费用高，对这种较高浓度的有机废水一般采用物化一生化法来处理。大蒜废水主要含有大蒜素，化学名称为二烯丙基三硫化物．相对分子质量为178．总含量≥95％：具有强烈的刺激味和特有的辛辣味．难溶于水，呈油状液体，可与乙醇、乙醚和苯等混合。大蒜素中的二硫醚和三硫醚能够透过病菌的细胞膜进入细胞质中，将含巯基的酶氧化为双硫键，从而抑制细胞分裂，破坏微生物的正常代谢。所以先用物理化学方法去除大部分大蒜素．大幅度降低大蒜素的浓度以减轻对后续生物处理单元的影响．再用生化处理去除溶解性有机物。具体工艺流程为：污水→格栅→调节池→溶气气浮池→混流式生物选择器→加强SBR→排放。工艺原理是：污水经格栅去除较大的漂浮物后，进入调节池进行水质水量的均化，再进入溶气气浮池，去除大蒜素及大部分有机物,然后进入混流式生物选择器，投加特定高效微生物菌液，最后进去SBR进一步去除有机物脱氮除磷，然后排放污水经过本设计所采用的工艺进行处理后，达到了《污水综合排放标准》(GB8978－1996)一级标准，所以该工艺对大蒜脱水污水处理具有高效性、经济性。武汉理工大学《环境工程学课程设计》I目录1绪论.....................................................................11.1概况...................................................................11.1.1大蒜的成分...........................................................11.1.2大蒜脱水废水来源.....................................................21.1.3大蒜脱水废水的成分...................................................31.2进出水水质及处理程度说明...............................................31.2.1进出水水质...........................................................31.2.2处理程度说明.........................................................31.3大蒜脱水废水处理原则及设计原则.........................................41.3.1处理原则.............................................................41.3.2设计原则.............................................................42废水处理工艺的选择与说明.................................................52.1各种处理工艺的比较.....................................................52.1.1ABR-氧化工艺.........................................................52.1.2加强SBR工艺.........................................................62.1.3水解酸化-多级接触氧化工艺............................................62.2处理工艺的具体说明.....................................................82.2.1污水处理的说明.......................................................82.2.2污泥处理的说明.......................................................93各构筑物的设计计算.......................................................103.1细格栅.................................................................103.2调节池.................................................................113.3混流式生物选择器.......................................................123.4加强SBR池............................................................123.5污泥浓缩池.............................................................134平面和高程布置...........................................................164.1平面布置...............................................................164.2高程计算...............................................................165经济分析.................................................................186结论.....................................................................19参考文献...................................................................20致谢.....................................................................21附录......................................................................22武汉理工大学《环境工程学课程设计》11绪论1.1概况大蒜又名胡蒜、独蒜、独头蒜，为百合科葱属植物蒜的鳞茎，其作为民间药物已广泛应用于世界各地。近年来，随着人们对保健功能食品的重视，大蒜以其丰富的营养成分和药物有效成分日益受到青睐，各种蒜制品(食品和药物)也都相继出现。此外，大蒜也是人们日常生活中喜爱的调味佳品，能够在烹调菜肴时去掉腥膻味，增加香味。我国大蒜资源丰富，品种多样，质地优良，年产量占世界总量的1／3，其鲜蒜及各种加工品除了供应国内消费之外，还大量出口日本、韩国及东南亚各国，出口总量占世界第4位。大蒜直接生食最为普遍，这样营养价值最高，生理功效也最明显。但由于它在环境适宜时会因为迅速抽芽消耗所存储的营养物质而导致品质急剧恶化而不能食用，所以大蒜初产品的价格较低。因此，可以对大蒜进行加工，提高其经济效益。1.1大蒜的成分大蒜含有许多化学成分，其主要的成分包括糖类、氨基酸类、脂质类、肽类、含硫化合物及多种维生素、微量元素等。从大蒜制剂“保生油丸中能够测出人体己知的必需微量元素，这些微量元素包括镁、钠、铁、磷、锰、钡、钙、锶、铝、钾、锌、铜、钒、铝、硒、钼、钻、镍、镉。另外，大蒜中还含有人体几乎所有的必需氨基酸，其中半胱氨酸、组氨酸、赖氨酸的含量较高，另外还有丙氨酸、精氨酸、天冬氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、脯氨酸、苏氨酸、色氨酸、胱氨酸、丝氨酸、亮氨酸、缬氨酸等。目前认为大蒜主要的生物活性物质是含硫化合物。大蒜内含硫成分多达30余种，其中主要的含硫化合物有二稀丙基一硫化物，二烯丙基二硫化物，二烯丙基三硫化物。大蒜中维生素的主要成分为维生素A、B、C，另外大蒜中还含有前列腺素A、B、C。大蒜中含有的诸多化学成分是大蒜防病抗病的基石出。大蒜的食疗价值，主要是大蒜素的作用。纯品大蒜素为无色油状物，具有大蒜异味。在20℃下比重为1．112，折射率为1．561，无旋光性，微溶于水，溶于乙醇、苯、乙醚等有机溶剂。对热和碱不稳定，对酸较稳定。对皮肤有刺激性，对许多革兰氏阳性和阴性细菌及真菌具有很强的抑制作用。武汉理工大学《环境工程学课程设计》2大蒜素的结构式为：GleitzJ等研究认为新鲜的大蒜中是没有游离的大蒜素的，只有它的前体物质一蒜氨酸(aUiin)，大约占大蒜总鲜重的0．25％。蒜氨酸在放置或经水蒸汽蒸馏后转化成5种主要成分：二烯丙基硫代磺酸酯(大蒜素)，二烯丙基二硫醚，S．烯丙基甲基硫代磺酸酯，甲基烯丙基二硫醚，二烯丙基硫醚。蒜氨酸以稳定、无臭的形式存在于大蒜之中，当大蒜受到物理机械破碎或者被加工后，大蒜中的蒜酶(allinase)就会被激活，将蒜氨酸催化分解为大蒜素。在大蒜素形成过程中，蒜氨酸和蒜氨酸酶起着重要作用。WuDK等研究证明，大蒜素对温度、强酸和碱较敏感，在30℃时较稳定，而且在0C-50C范围内，大蒜素含量与温度成反比。pH值低于3时的大蒜素含量高于pH值为5时的含量。表明大蒜素的稳定性与温度、pH值有直接关系。当温度≤0℃，pH值3-'5时，大蒜素较稳定，且分解较缓慢。添加0．5％～1．5％的维生素C或1．0％-1．5％3-环糊精可大大提高大蒜素的稳定性。AgrawalR等在大蒜静置培养过程中发现：含3％～5％的蔗糖、0．5mg／L激素和NI-14+：N03=2：l或l：l的培养基能使大蒜素含量增加10。1.1.2大蒜脱水废水来源近年来，大蒜切片加工生产业已形成规模，大蒜脱水生产加工一般包括挑选、清理、切片、漂洗、脱水(烘干)、平衡水分、分选、包装、成品等几个过程，其中清理、漂洗和脱水过程中，会产生大量的废水。大蒜切片废水为高浓度废水，CODCr近万mg／L，虽然该种废水本身并没有毒性，但它含有大量可生物降解的有机物质，如果不经过处理直接排入水体，将会消耗水中大量的溶解氧，造成水体缺氧，使水生生物死亡。同时，废水中含有的悬浮颗粒物沉入水底，经过厌氧分解，产生臭气使水质恶化，不仅给水体造成了严重的污染，给大大的损害了周围的空气环境。由于大蒜具有强烈的抑菌作用，大蒜素中的硫醚能够氧化含巯基的酶，抑制了细胞细胞分裂，破坏了微生物的正常代谢，因此采用传统的物化一生化方法进行处理则效果较差。武汉理工大学《环境工程学课程设计》31.1.3大蒜脱水废水的成分废水中的主要成分有糖类、蛋白质、大蒜素和少量果胶、蜡,以及生产过程中添加的柠檬酸、明矾、食盐等无机化合物,CODCr、BOD5、SS含量高，有一定的氨氮。无有毒物质，但不能直排，直排易导致河水溶解氧低，生物大量死亡。1.2进出水水质及处理程度说明1.2.1进出水水质水量Q：800m3/d表1综合进水水质出水要求达到《污水综合排放标准》(GB8978－1996)一级标准。见附录1.2.2处理程度说明（1）CODCr的去除率：η=（4000-100）/4000*100%=97.5%（2）BOD5的去除率:η=（1400-20）/1400*100%=98.6%（3）SS的去除率:η=（600-70）/600*100%