食品废水处理设计(课程设计)

湖南科技大学环境工程综合课程设计1一、食品废水简介食品工业是以农、牧、渔、林业产品为主要原料进行加工的工业。食品工业作为中国经济增长中的低投入、高效益产业正在引人注目地发展、扩大；这种扩大对中国的经济发展无疑是有促进作，但从环境保护的角度来讲，食品工业污水对环境的影响也要引起有关方面高度重视。食品工业包括许多与饮食有关的行业，有不同的分类方法。若按所用的原料分类，可分为：肉与肉制品工业；水产品加工工业；禽蛋加工工业；水果、蔬菜加工工业；乳品加工工业；制糖工业；粮食加工工业；淀粉工业；使用油脂工业；发酵工业；调味品及食品添加剂工业等。表1-1食品工业废水来源及水质加工厂类别产品名称原料主要污染源排水水质/(mg/l)肉类加工厂红肠、火腿、咸肉（包括各种肉罐头）禽肉、鱼肉、调料原料处理设备、水煮设备、冷却水PH值：5.5～7.5BOD：300～600SS：100～150湖南科技大学环境工程综合课程设计2奶制品厂奶油、干酪、酸乳酪、奶粉、炼乳、各种加工奶、冰激凌牛奶设备和各器具清洗排水PH值：6.5～11BOD：50～400SS：70～150水产品加工厂鱼贝罐头、鱼贝类加工制品、鱼粉、饲料、海产品肥料、骨粉肥料鱼贝类、调料原料处理设备、水煮设备、其他器具清洗排水、除臭设备排水PH值：6.6～8.5BOD：200～2000SS：150～1000砂糖加工厂砂糖、糖粒原糖过滤设备、冷却水PH值：6.0～8.0BOD：80～200SS：70～100膨化粉、酵母、其他酵母合成剂制造厂膨化粉、酵母和酵母合成剂面粉、糖蜜糖蜜发酵排水、清洗排水、杂排水PH值：6.0～9.0BOD：300～1200面包糕点厂各种面包、饼干和糕点面粉、砂糖酵母等清洗搅拌机和其他各种容器排水PH值：6.0～8.0BOD：200～600饮料厂汽水、柠檬汁、橙汁、果露砂糖、碳酸设备和各种容器清洗水PH值：6.0～12.0BOD：250～350湖南科技大学环境工程综合课程设计3SS：100～150啤酒厂啤酒麦芽、酒花、碳酸麦芽清洗设备和冷却水PH值：8.0～11.0BOD：200～800SS：210～350清酒（日本人）厂清酒米冲洗设备排水PH值：7.0～9.0BOD：50～300SS：100～200酒厂白酒、威士忌酒、白兰地酒、果酒、药酒薯类、各种水果和米等蒸馏后发酵排水、冲洗设备PH值：6.0～8.0BOD：600～900SS：600～2000琼脂厂琼脂（含工业用）石花菜原料处理设备、漂白洗水PH值,：1.0～14BOD：300～600SS：250～500蔬菜、水果罐头和农产品加工厂蔬菜水果罐头、腌（泡）菜、果酱、果冻、奶油花生、冷冻野菜各种蔬菜和水果原料处理设备、杀菌、冷却水PH值：1.0～12.0BOD：200～600湖南科技大学环境工程综合课程设计4SS：20～200CL-:2500～6000(腌菜)调料厂豆酱、酱油、食用氨基酸、谷氨酸苏打、辣酱油、西红柿酱、蔬菜调味汁、蛋黄酱、醋、香辣调料、咖喱粉小麦、米和蔬菜原料处理设备、洗涤设备、清洗排水PH值：6.0～8.0BOD：40～300SS：200～300粮食加工厂白米、面粉、荞麦粉、玉米粉、豆粉、黄豆面小麦和大豆原料处理设备、收集装置排水PH值：6.0～8.0BOD：20～400SS：400～600食用油制造厂食用油、色拉油、人造奶油、食用精制油脂各种油原油洗净设备、脱酸设备、冷却水PH值：1.4～7.0BOD：150～1100SS：90～100淀粉厂淀粉、玉米粉红薯、马铃薯和玉米原料处理设备、漂白设备PH值：6.0～8.0BOD：500～3000SS：3000葡萄糖、麦芽糖原料处理设备、湖南科技大学环境工程综合课程设计5制造厂葡萄糖、麦芽糖淀粉、麦芽漂白设备PH值：6.0～8.0BOD：1500～2000SS：1000～2500面条制造厂切面、挂面、荞麦面粉、手擀面、通心粉小麦、面粉、荞麦原料处理设备、水煮设备PH值：6.0～8.0BOD：250～600豆馅制造厂豆馅小豆、杂豆原料处理设备、沉淀设备、压滤设备PH值：5.0～8.0BOD：500～4000SS：250～5000食品工业污水主要来源于原料处理、洗涤、脱水、过滤、各种分离精制、脱酸、脱臭和蒸煮等食品加工生产过程。污水中含有大量的蛋白质、有机酸和碳水化合物。由于很多浮游生物的存在，水中溶解性有机物增加很快，容易产生腐殖质，并伴有难闻气体；同时这些污水中铜、亚铅、锰、铬等金属离子含量较多，细菌、大肠菌群也常有超过国家排放标准，所以食品工业污水要经过处理后才能排放。由于食品种类繁多，原料来源广泛，食品工业污水具有悬浮物、油脂含量高，重金属离子多，COD和BOD数值大，谁知和水量变化幅度大，氮、磷化合物含量高，某些情况下水温也较高等特点。污水处理工艺分成一级处理、二级处理和三级处理。对湖南科技大学环境工程综合课程设计6于食品工业污水，一级处理一般是采用固液分离技术去除污水中的悬浮物和漂浮物；二级处理是主要处理过程，一般采用生物处理技术去除水中有机物等有毒物质，一般采用膜处理法、强氧化剂等技术将污水进一步进化。食品工业污水在处理过程中会产生污泥、废油、废酸、废碱、加工过程中产生的动植物废弃物也应该进行无害化处理。选择食品工业排放污水处理工艺，不仅要考虑污水中有害物质的组成，而且要了解排出污水水质、水量的瞬间变化情况，这些对选择污水处理工艺、设备和日后运行管理都很重要。食品工业废水中较大悬浮物和油脂可以采用悬浮分离技术去除，以SS值表示的水中悬浮物（包括胶体）可以采用固液分离技术去除；污水中以COD、BOD等表示的有害物质可以采用生物处理技术去除；处理后的水要经过消毒处理才能排放，生物处理过程中产生的污泥要进行脱水排放。综上所述，食品工业污水的典型处理工艺流程图如下：污水→悬浮分离→调节池→生物处理→沉淀（过滤）→消毒→达标排放→污泥处理湖南科技大学环境工程综合课程设计7二、处理方法选择1、处理方法：UASB+SBR工艺处理食品废水（1）工作流程：污水→格栅→污水提升泵房→调节沉淀池→隔油池→UASB→SBR→出水外运←污泥脱水间←重力浓缩池（2）工艺原理及特点SBR是活性污泥法的一种，其反应机制及去除污染物的机理与传统的活性污泥法基本相同，但SBR与传统的水处理工艺的最大区别在于它是以时间顺序来分割流程各单元，整个过程对于单个操作单元而言是间歇进行的，但是通过多个单元组合调度后又是连续的。SBR集曝气、沉淀于一池，不需设置二沉池及污泥回流设备。在该系统中，反应池在一定时间间隔内充满污水，以间歇处理方式运行，处理后混合液沉淀一段时间后，从池中排除上清液，沉淀的生物污泥则留于池内，用于再次与污水混合处理污水，这样依次反复运行，则构成了序批式处理工艺。这种工艺的特点是使处理流程简洁，节省了运行费用，而把UASB作为整个废水达标排放的一个预处理单元，在降低废水浓湖南科技大学环境工程综合课程设计8度的同时，可回收所产沼气作为能源利用。同时，由于大幅度减少了进入好氧处理阶段的有机物量，因此降低了好氧处理阶段的曝气能耗和剩余污泥产量，从而使整个废水处理过程的费用大幅度减少。采用该工艺既降低处理成本，又能产生经济效益。并且UASB池正常运行后，每天产生大量的沼气，将其回收作为热风炉的燃料，可供饲料烘干使用。三、设计说明书3.1进出水水质项目C（COD）C（BOD5）C（SS）色度pH植物油设计值2600100010005006-8200出水≤100≤20≤70≤506-920该水经处理以后，水质应符合《污水综合排放标准》GB8978-1996一级排放标准，即上表中的出水水质数值。3.2处理程度的相关计算COD去除率：（2600-80）/2600100%=97.0%BOD5去除率：（1000-20）/1000100%=98.0%SS去除率：（1000-70）/1000100%=93.0%色度去除率：（500-50）/500100%=90.0%湖南科技大学环境工程综合课程设计9植物油去除率：（200-20）/200100%=90.0%3.3采用的处理工艺流程3.3.1处理工艺的选择污水→格栅→污水提升泵房→调节沉淀池→隔油池→UASB→SBR→出水外运←污泥脱水间←重力浓缩池3.4流程说明3.4.1格栅3.4.1.1设计说明格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于截流较大的悬浮物或漂浮物,主要对水泵起保护做用。另外,可以减轻后续构筑物的处理负荷。3.4.1.2参数选取格栅过栅流速一般采用0.6～1.0m/s湖南科技大学环境工程综合课程设计10格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4～0.9m/s格栅倾角，一般采用45～60o，人工清渣的格栅倾角小时较省力，但占地多通过格栅的水头损失，一般采用0.08～0.15m格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m机械清渣不小于0.2m3.4.2调节沉淀池3.4.2.1设计说明食品加工废水的水量和水质随时间的变化幅度较大，为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，缓冲瞬时排放的高浓度废水，同时使生产废水进行内部中和反应，从而降低运行成本，保证系统的稳定运行。另外,虽然食品加工废水中悬浮物(ss)浓度不是很高，但考虑到ss可能会影响到UASB中的反应，所以，此调节池也兼具有沉淀池的作用，能有效地去除部分ss。该池设计有沉淀池的泥斗，有足够的水力停留时间，保证后续处理构筑物能连续运行，其均质作用主要靠池侧的沿程进水，使同时进入池的废水转变为前后出水，以达到与不同时序的废水相混合的目的。3.4.2.2设计参数水力停留时间T=6h;设计流量Q＝1500m3/d=62.50湖南科技大学环境工程综合课程设计11m3/h=0.01740m3/s,采用机械刮泥除渣。污水经初沉池后，其中的ss去除率约为60%,则进入下一步UASB反应器的ss为190mg/L。这里，将水中的COD看为不能摘这个环节出去，全部进入下一个工段反应。3.4.3UASB反应器3.4.3.1设计说明UASB，即上流式厌氧污泥床，集生物反应与沉淀于一体，是一种结构紧凑，效率高的厌氧反应器。废水经沉淀去除废水中的悬浮物后，进入UASB(上流式厌氧污泥床)进行厌氧处理，通过在UASB池中培养厌氧菌，分解水中的有机物，其COD去降率可达80%以上。厌氧处理采用高效的升流式厌氧污泥床，具有容积负荷高、污泥产量小、效果稳定、能耗低等特点。一方面降低了后续好氧生化处理的负荷，减少了运行费用；另一方面回收沼气，可作为能源回用于锅炉燃烧，降低了煤耗。这种反应器结构简单，不用填料，没有悬浮物堵塞等问题。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反应器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需充填填料，也不需在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理，且不存在堵塞问题。处理各种有机废水时，在反应器内培养颗粒污泥形成污泥床，废水由底部进入，向上流过污泥床区与大量的厌氧菌接触，湖南科技大学环境工程综合课程设计12废水中的有机物大部分被厌氧菌分解成沼气，沼气与水和污泥在三相分离器中进行分离，沼气通过气室、水封、阻火罐等收集至锅炉。处理后的水由反应器顶部流出，进入好氧生化池进行进一步的处理。厌氧反应可处理高浓度废水，具有动力消耗小、容积负荷大、可产生一定的生物能、运行管理方便等特点。3.4.3.2参数选取经过对同类工业废水用UASB反应器处理运行结果的参考，已知常温条件下（20～25℃）条件下UASB反应器的设计参数为:容积负荷2.5-3.0kgCOD/(m3·d),污泥产率0.10kgMLSS/kgCOD,产气率0.35m3/kgCODg。设计COD去除率为70%,预计出水COD为960mg/L。设计参数选取如下：容积负荷（Nv）2.8kgCOD/(m