一種高濃度COD、高磷去除工藝
第一章總論
一、項目概況
（1）項目名稱：豆制品廢水處理工程
（2）建設單位：
（3）工程概況
工程規(guī)模：
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處理工藝：采用“厭氧水解+混凝沉淀+氣浮+A²O2+多級過濾系統(tǒng)+MBR膜處理”的主體工藝。
污水出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標（GB18918-2002）》中的一級排放標準；
二、編制內容、原則、依據
1、編制內容
本設計方案的編制內容為50m3/d廢水處理工程的工藝設計、工程投資等。
2、編制原則
（1）貫徹國家關于環(huán)境保護的基本國策，執(zhí)行國家規(guī)定的相關法規(guī)、規(guī)范及標準；
（2）根據公司建設現狀及發(fā)展，污水處理規(guī)模和工藝既滿足當前廢水整治的要求，又在國內具有一定的先進性；
（3）根據進廠污水的特點和現狀，選擇行之有效的適應性強、操作靈活、效果穩(wěn)定、管理簡便、節(jié)約能耗的工藝處理流程，盡量提高厭氧的去除率，提高沼氣產率，減少MBR的投資和運行費用；
（4）平面布置要求分區(qū)明確，近遠結合，便于管理；高程布置上根據場地條件合理選擇高程，既保證處理后污水方便而安全排放，又能降低污水提升能耗，并減少土方量，降低建設費用。
（5）管理控制采用集中監(jiān)測管理、分散控制的集散方式，建立完善的檢測系統(tǒng)，對整個污水處理過程進行監(jiān)測和控制。
（6）工藝選擇嚴格滿足生產的季節(jié)性，能夠較好的適應季節(jié)性廢水處理的要求，系統(tǒng)二次啟動迅速。
3、編制依據
（1）治理廠方所提供的基礎資料；
（2）《環(huán)境工程手冊》（水污染防治卷）；
（3）《三廢處理工程技術手冊》（廢水卷）
（4）《給水排水設計手冊》；
（5）本單位已有的相關廢水治理項目經驗。
4、相關規(guī)范、標準
中華人民共和國《水污染防治法》
《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標》（GB18918-2002）
《給水排水工程結構設計規(guī)范》（GBJ69-84）
《建筑結構荷載設計規(guī)范》（GB50009-2001）
《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）
《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）
《低壓配電裝置及線路設計規(guī)范》（GB50054-95）
《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）
《機械設備安裝工程施工及驗收規(guī)范》（GBJ231-75）
《現場設備、工業(yè)管道焊接工程施工及驗收規(guī)范》（GBJ236-82）
《鋼制焊制常壓容器》（JB4735-1997）
《建筑給水排水設計規(guī)范》（GBJ15-88）
《城市下水道水質標準》（CJ3082-1999）
三、廢水概況
1、污水排放現狀
1.1生產排水情況
廢水主要來源于豆制品生產中產生的黃漿水、清洗水等中高濃度的有機廢水。
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四、項目建設必要性
豆制品生產具有較好經濟效益，但其生產過程中會產生大量的弱酸性高濃度有機廢水，公司排放的豆制品生產廢水會造成水體富營養(yǎng)化、缺氧、魚蝦絕跡、水質惡化、發(fā)臭，嚴重污染地表地下水。
高濃度有機廢水不治理會對環(huán)境造成嚴重危害，影響當地居民的生活質量和影響附近環(huán)境質量。為了公司可持續(xù)性的發(fā)展，公司領導要求對此污水進行徹底治理，使其達到相關標準后外排，建設一套新的廢水治理工藝是控制污染的有效手段，也是公司總體規(guī)劃的實施，并樹立良好的企業(yè)形象，創(chuàng)造良好的投資環(huán)境和生產環(huán)境。
同時，廠區(qū)廢水處理廠的建設，也符合國家的發(fā)展規(guī)劃和產業(yè)政策、以及地區(qū)社會、經濟、環(huán)境協調發(fā)展規(guī)劃。保護環(huán)境是我國的基本國策，保護水環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，是實現社會、經濟可持續(xù)發(fā)展的重要保證，并能改善居民的生活環(huán)境，提高生活質量，促進經濟持續(xù)發(fā)展。因此建設50噸/天生產廢水治理工程是十分必要的。
第二章工程總體設計
一、設計范圍
設計（50m3/d）。
本設計范圍為從廢水匯合處開始，到廢水處理后達標排放為止的廢水處理站范圍內的土建工程、工藝設備及工藝管路、動力配電及照明、測量控制儀表、給排水及污泥脫水工程的設計。
主要包括：
(1)從廢水匯合開始，至達標水排放為止的廢水處理工程范圍內所需的土建、工藝、動力配電及儀表的設計、站區(qū)給水排水設計。工程范圍內與外界相連的管道計算到站界外1m。
(2)工程配套用房的設計。包括操作控制、配電、分析、辦公用房和泵房、空壓機房的設計。
(3)廢水處理工程范圍內的給水排水管路的設計。
廢水處理工程所需的動力及照明用電、自來水等由廠方接至廢水處理工程的指定位置。生產所排廢水由廠方負責送至廢水匯合處，達標處理后由廠方接入總排水管網。
二、工程規(guī)模
廢水主要來源于黃豆生產的黃漿水、清洗水等中高濃度的有機廢水，水量為50m3/d。
1、進廠廢水水質
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2、出廠廢水水質
出水采用《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）》排水指標為：
CODCr≤50mg/L
SS≤10mg/L
PH=6~9
第三章工藝方案比選
一、工藝方案的選擇原則
廢水處理廠工藝方案的確定遵循以下原則：
（1）技術成熟，處理效果穩(wěn)定，保證出水水質達到規(guī)定的排放要求。
（2）運行管理方便，運轉靈活，并可根據進水水質的變化調整運行方式和工藝參數，最大限度地發(fā)揮處理裝置和構筑物的處理能力。
（3）有大型高濃度有機廢水處理工程成功的工程實例及經驗。
（4）選定工藝的技術及設備應因地制宜，便于養(yǎng)護、維修，運行可靠，有一定的先進性。
（5）便于實現工藝的自動控制，提高管理水平，降低勞動強度和人工費用。
（6）合理衡量工藝方案的技術經濟性，嚴格控制建設投資和運行費用。
（7）重視環(huán)境，臭氣防護，噪聲控制，環(huán)境協調，清潔生產。
二、污水處理工藝方案的比選
1、污水處理基本流程
根據豆制品生產廢水的特性，采用“厭氧水解+混凝沉淀+氣浮+A²O+多級過濾系統(tǒng)+MBR膜處理”的主體工藝。
2、二級處理方案比選
2.1污水水質分析
根據擬建廢水處理廠的進、出水水質分析，去除的主要污染物質為BOD5、COD、NH3-N、TP。
目前高濃度有機廢水最常采用的處理方法是生物處理方法，厭氧+MBR工藝具有運行費用低、管理方便等優(yōu)點，在運行正常的情況下，均能滿足處理的要求。
能否很好的采用生物處理工藝主要取決于生物處理過程中自身的營養(yǎng)是否能平衡，相關的指標能否達到要求，主要從以下幾個檢測指標分析：
（1）BOD5/TN
BOD5/TN是鑒別能否采用生物脫氮的主要指標，生物脫氮是缺氧階段反硝化菌利用MBR階段產生的、由混合液回流帶入的硝酸鹽作為最終電子受體，氧化原水中有機物（BOD5），同時自身被還原為氮氣從水中逸出，達到脫氮的生物處理過程。由于生物脫氮系統(tǒng)主要利用原水中的基質作為反硝化的氫供體，BOD5/TN比值越大，反硝化速度越快，理論上BOD5/TN>2.86時反硝化過程才能正常進行，實際運行資料表明BOD5/TN>3才能使反硝化過程正常進行，BOD5/TN=4～5時，氮的去除率>60%，磷的去除率在75%左右。本項目中原水BOD5/TN≥5，可采用生物脫氮工藝。
（2）BOD5/COD
BOD5/COD指標是鑒定污水可生化的最簡便易行和最常用的方法之一，一般認為BOD5/COD>0.45的原水生化性能較好，BOD5/COD<0.3較難生化，BOD5/COD<0.25不易生化，本項目原水BOD5/COD>0.45，可采用生物處理方法。
2.2污染物的去除方法
二級處理去除的主要污染物包括：有機污染物COD、BOD，無機營養(yǎng)鹽N、P。
（1）BOD5的去除
污水中的BOD5的去除主要是靠微生物吸附、代謝作用及對出水進行泥水分離來完成的。
在活性污泥與污水接觸初期，會出現很高的BOD5去除率，這是由于污水中有機顆粒和膠體被吸附在微生物表面，從而被去除所致。但是這種吸附作用僅對污水中懸浮物和膠體起作用，對溶解性有機物不起作用。對于溶解性有機物需要靠微生物的代謝來完成，活性污泥中的微生物在有氧的條件下，將污水中一部分有機物進行分解代謝以便獲得細胞合成所需的能量，其最終產物是CO2和H2O等穩(wěn)定物質。在這種合成代謝與分解代謝的過程中，溶解性有機物（如低分子有機酸等）直接進入細胞內部被利用，而非溶解性有機物則首先被吸附在微生物表面，然后被胞外水解酶水解后進入細胞內被利用，由此可見，微生物的MBR代謝作用對污水中的溶解性有機物和非溶解性有機物都起作用，并且代謝產物均為無害的穩(wěn)定物質，因此可以使處理后污水中的殘余BOD5濃度很低。
（2）COD的去除
污水中的COD去除的原理與BOD基本相同，即COD的去除率取決于原污水的可生化性，它與廢水的組成有關。廢水的BOD5/COD比值大于0.5，其污水的可生化性好，出水中COD值可控制在較低的水平；對于高濃度有機廢水，所選擇的處理工藝是先采用厭氧工藝降解部分有機物，然后通過后續(xù)的MBR工藝進一步去除有機物。
2.3廢水處理工藝的選擇
豆制品廢水處理工藝選擇應根據廢水的水質、排放標準及企業(yè)的具體情況進行綜合分析對比后確定，通常包括三個組成部分：一是預處理，目的是去除廢水中的懸浮物和浮渣，采用的方法以物化為主，如篩網、沉淀、混凝沉淀、氣浮等；二是生物處理，這是整個處理工藝的核心，通過微生物的新程代謝作用，分解廢水中溶解性有機物，常用的方法有活性污泥法，如SBR、生物接觸氧化法、射流曝氣、氧化溝、淺層曝氣等。厭氧生物處理方法主要有水解酸化、UASB、厭氧濾池等。結合我們多年的工程經驗，確定處理主體工藝流程為“厭氧水解+混凝沉淀+氣浮+A²O+多級過濾系統(tǒng)+MBR膜處理”的主體工藝。
2.3.1厭氧生物工藝的選擇
采用缺氧和厭氧兩種方式，直接把厭氧生物菌的反應控制在水解和酸化兩個過程。
2.3.2MBR工藝選擇
在污水處理，水資源再利用領域，MBR又稱膜生物反應器（MembraneBio-Reactor）,是一種由膜分離單元與生物處理單元相結合的新型水處理技術。膜的種類繁多,按分離機理進行分類,有反應膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質分類,有天然膜(生物膜)和合成膜(有機膜和無機膜)按膜的結構型式分類,有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。
與許多傳統(tǒng)的生物水處理工藝相比，MBR具有以下主要特點：
一、出水水質優(yōu)質穩(wěn)定
由于膜的高效分離作用，分離效果遠好于傳統(tǒng)沉淀池，處理出水極其清澈，懸浮物和濁度接近于零，細菌和病毒被大幅去除，出水水質優(yōu)于建設部頒發(fā)的生活雜用水水質標準（CJ25.1-89），可以直接作為非飲用市政雜用水進行回用。
同時，膜分離也使微生物被完全被截流在生物反應器內，使得系統(tǒng)內能夠維持較高的微生物濃度，不但提高了反應裝置對污染物的整體去除效率，保證了良好的出水水質，同時反應器對進水負荷（水質及水量）的各種變化具有很好的適應性，耐沖擊負荷，能夠穩(wěn)定獲得優(yōu)質的出水水質。
二、剩余污泥產量少
該工藝可以在高容積負荷、低污泥負荷下運行，剩余污泥產量低（理論上可以實現零污泥排放），降低了污泥處理費用。
三、占地面積小，不受設置場合限制
生物反應器內能維持高濃度的微生物量，處理裝置容積負荷高，占地面積大大節(jié)。辉摴に嚵鞒毯唵、結構緊湊、占地面積省，不受設置場所限制，適合于任何場合，可做成地面式、半地下式和地下式。
四、可去除氨氮及難降解有機物
由于微生物被完全截流在生物反應器內，從而有利于增殖緩慢的微生物如硝化細菌的截留生長，系統(tǒng)硝化效率得以提高。同時，可增長一些難降解的有機物在系統(tǒng)中的水力停留時間，有利于難降解有機物降解效率的提高。
五、操作管理方便，易于實現自動控制
該工藝實現了水力停留時間（HRT）與污泥停留時間（SRT）的完全分離，運行控制更加靈活穩(wěn)定，是污水處理中容易實現裝備化的新技術，可實現微機自動控制，從而使操作管理更為方便。
六、易于從傳統(tǒng)工藝進行改造
該工藝可以作為傳統(tǒng)污水處理工藝的深度處理單元，在城市二級污水處理廠出水深度處理（從而實現城市污水的大量回用）等領域有著廣闊的應用前景。
三、污水處理工藝流程
通過上面對本污水處理工程的厭氧、MBR的比選，現確定本工程的污水處理方案為下面流程圖所示:
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采用氣浮沉淀+厭氧好氧+多級過濾+MBR的主體工藝。來水經格柵池進入調節(jié)池，調節(jié)池出水用泵提升入氣浮沉淀系統(tǒng)厭氧系統(tǒng)，厭氧系統(tǒng)出水進入MBR出水達標排放。
1、工藝流程簡述
①細格柵井：粗格柵去除進站污水中的大塊雜物和部分懸浮物，主要為后續(xù)單元動力設備的正常運行提供保障。
②調節(jié)池：本單元主要是均和水質、平衡水量，削減高峰水量對后續(xù)處理單元的沖擊負荷，大大降低水量變化對處理效果的影響，減少處理構筑物的容積節(jié)省工程投資費用，便于系統(tǒng)自動化控制。
③厭氧水解池：在高濃度廢水處理工藝中，厭氧處理技術是一個關鍵步驟，成功的厭氧水解工段去除效率可達到50%以上。廢水的厭氧生物處理是指在沒有游離氧的情況下，以厭氧生物為主對有機物進行降解的一種處理方法。在厭氧生物處理過程中，復雜的有機化合物被降解，轉化為簡單、穩(wěn)定的小分子化合物，同時釋放出能量。其中，大部分能量以甲烷（CH4）的形式出現，如果厭氧消化過程徹底，最終產物均為CH4、CO2及NH3（NH4HCO3）。本單元除了降解有機物同時還為后續(xù)好氧處理作了很重要的前期處理。其特點表現在：
a非常經濟的技術，不需要動力消耗、不需要藥劑消耗；
b設備負荷高，占地少，投資；
c剩余污泥量少，高度無機化、脫水容易；
d初次啟動過程緩慢，一般需要5—10周時間，通過接種的方式可加以解決；
e受反應溫度的影響而波動；
f效率受pH值的影響較大，最合適的范圍在6.8---7.2之間。
④混凝沉淀池:本處理單元是將適當數量的混凝劑投入水體，經過充分混合、反應，使廢水中微小懸浮顆粒和膠體顆粒相互產生凝聚作用，成為顆粒較大，易于沉降的絮凝體（顆粒直徑>20µm），經過沉淀加以去除；炷恋淼膬(yōu)點是去除效率高，對廢水的懸浮物、濁度和色度有很高的去除，對COD、BOD的去除也有很好的效果。根據實驗室混凝實驗表明，混凝劑采用的聚合氯化鋁（PAC）助凝劑采用聚丙烯酰胺（PAM）最佳工藝條件為：pH值為6.0---7.5、攪拌速度160r/min、攪拌時間15min、混凝劑投加量100mg/L、沉降時間150min，COD去除率可達60%左右。
附：常用混凝劑的一般特性
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⑤氣浮池：氣浮裝置的工作原理是在一定條件下，將大量空氣溶于水中，形成溶氣水，作為工作介質，通過釋放器驟然減壓，快速釋放，產生大量微細氣泡黏附于經過混凝反應后廢水中的“礬化”上，使絮體上浮，從而迅速地除去水中的污染物質，達到凈化的目的。
⑥接觸氧化池：廢水的好氧生物處理是一種有氧的情況下，以好氧微生物為主對有機物進行降解的一種處理方法。廢水中存在的各種有機物，以膠體狀、溶解態(tài)的有機物為主，作為微生物的營養(yǎng)源。這些有機物經過一系列的生物反應，逐級釋放能量，最終以無機物質穩(wěn)定下來，達到無害化。
原生質（微生物）剩余污泥（C5H7NO2）
合成
有機物+氧+微生物
中間產物CO2、H2O、NH3、SO42+、PO43-+能量
分解
由圖可見，有機物被微生物攝取之后，通過新程代謝活動，有機物一方面被分解、穩(wěn)定，并提供微生物生命活動所需的能量；一方面被轉化，合成為新的原生質（或稱細胞質）的組成部分，使微生物自身生長繁殖，廢水生物處理中的活性污泥或生物膜的增長部分稱為剩余活性污泥，剩余污泥需進一步處置。
⑦沉淀池：本單元主要是利用重力的作用使廢水中的懸浮物、生物處理后產生的污泥或生物膜與水分離，形成泥水界面。
⑧污泥濃縮池：本單元主要是將各個處理單元產生的剩余污泥匯集，通過靜置使污泥進一步濃縮。
⑨污泥干化場：進過污泥濃縮后的污泥含水率仍然在98%以上，需要進一步處理，采用污泥干化場的方式是無需機械壓濾機等設備，但需要一定的場地。
四、工程內容概述
根據上述論證，確定本工程污水處理站流程為：采用厭氧+MBR工藝方案，其主要工程內容為：
污水預處理系統(tǒng)；
污水二級處理；
供電系統(tǒng)、儀表、電氣及控制系統(tǒng)；
供水系統(tǒng)；
廠外配套工程（包括輸電、通信，不包括在本設計方案范圍內）。
五、結構設計
1、設計條件
根據業(yè)主巖土工程初勘報告再定，本方案暫不考慮。
2、執(zhí)行的主要設計規(guī)范
《建筑結構荷載規(guī)范》（GB50009-2001）
《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007-2002）
《建筑地基處理技術規(guī)范》（JGJ79-2002）
《砌體結構設計規(guī)范》（GB50001-2001）
《混凝土結構設計規(guī)范》（GB50010-2002）
《鋼結構設計規(guī)范》（GB50017-2003）
《給水排水工程結構設計規(guī)范》（GB50069-2002）
《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）
《室外給水排水和煤氣熱力工程抗震設計規(guī)范》（GB50032-2003）
《構筑物抗震設計規(guī)范》（GB50191-93）
3、地基處理
根據巖土工程初勘報告待定。
4、抗震設計
按《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2001）的有關規(guī)定采取相應的構造加強措施。
5、主要材料
（1）鋼筋φ＜12時，采用HPB235級鋼，φ≥12時，采用HB335級鋼。
（2）混凝土。水池類構筑物混凝土采用C25，抗?jié)B等級S6，基礎墊層及池內填充混凝土采用C10，其余構件均為C25混凝土。
（3）砌體。磚用MU10燒結多孔磚，±0.000以下用M10水泥砂漿砌筑，±0.000以上用M5混合砂漿砌筑。
第四章勞動安全、衛(wèi)生及消防
一、勞動安全
（1）在污水處理廠運行前，必須對操作人員、管理人員進行安全教育，并要制定安全操作規(guī)程和管理制度，運行后要嚴格執(zhí)行，并經常檢查。
（2）全廠工人配備必要的勞動保護用品，如安全帽、安全鞋、救生衣、安全帶、工作服、氣體檢漏器等，并設安檢員。
（3）對于一些密封結構、通風條件差的場所，采取機械通風。
（4）池體走道邊緣均設置扶欄，并有照明設施，以確保行人安全。
（5）所有電器設備的安裝保護，需滿足電器設備有關安全規(guī)定，做好高壓設備的接地保護工作。
（6）機械設備的危險部分，如傳動帶，齒輪、砂輪等必須安裝防護裝置。
（7）必須加強安全工作的管理，設置崗位責任制，廠區(qū)所有的危險地段在醒目處設置警告示牌，高于1.2m以上的平臺設護欄，對有可能聚集有毒、有害氣體的地方，均應有通風設備，設置安全勞動保護機構，負責安全的安全生產和勞動保護。
二、衛(wèi)生
（1）根據《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》等有關規(guī)定進行設計，創(chuàng)造良好的勞動環(huán)境，保護職工身體健康。
（2）建筑物的設計均考慮給排水、采暖通風、采光照明等衛(wèi)生要求，工作人員長期工作的場所設空調設施。
（3）根據各工段的實際需要和使用方便，設置生產衛(wèi)生用室（廁所、盥洗室、存衣室等），環(huán)境惡劣的工段及露天作業(yè)處，除加強通風設遮擋外，還應設休息室。廠內設集中浴室。
（4）凡直接接觸污水、污泥及生活垃圾等的工作人員，要定期檢查身體，并定期注射有關疫苗（如甲肝、乙肝等）。
三、消防
1、建筑防火設計依據及原則
本工程防火設計按《建筑設計防火規(guī)范》GB50016－2006、《建筑滅火器配置設計規(guī)范》GB50140-2005以及《電器設計規(guī)范》等國家及地方的有關規(guī)范、規(guī)定執(zhí)行。
本工程防火設計原則是從總平面布局、建筑平面布局、細部構造、設備等各方面統(tǒng)籌考慮，全面滿足防火規(guī)范及安全生產的要求。
2、總體布置防火
廠區(qū)圍墻內無較高建筑物，廠外是綠化帶或道路，有利于安全防火要求。廠內道路采用環(huán)狀布置，主干道寬6m，次干道寬4m。所有廠內建（構）筑物與圍墻間距均大于5m，廠內建（構）筑物間距均滿足《建筑防火設計規(guī)范》GB50016－2006的有關規(guī)定。
在總平面設計中，充分考慮了消防通道的順暢、便捷，并按規(guī)范要求布置室外消火栓。
第五章組織結構與人力資源配置
一、勞動定員
參照污水處理項目建設標準的要求，并結合污水處理廠運轉的實際需要，人員編制為1人。
二、人員培訓
污水處理廠必須對員工進行培訓，所有人員必須經考合格后才能正式上崗操作。
（1）培訓類型
分四種情況：
1）專業(yè)技術人員提前上崗，參與施工、安裝、調試、驗收的全過程，為污水處理廠的正常運轉奠定基礎；
2）工程項目竣工后投入使用前的全員培訓；
3）新員工進廠后的崗前培訓；
4）經常性的以提高人員素質為目的的業(yè)務學習。
（2）培訓內容
分四種情況：
1）污水處理廠的污水處理工藝流程和技術方案
2）設備類型、技術參數及操作技術；
3）生產操作規(guī)程及安全生產制度；
4）污水廠實行現代化管理。
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