乳品废水处理工程

1第1章绪论1.1概论工业废水种类繁多，成分复杂，对环境的影响大，处理难度高。我国尚处于经济发展之中，特别是在制药、印染、化工、食品等领域，产品的附加值不高，低端产品多，单位产值的产污量大，因此更需要寻求经济有效的方法来解决工业废水的污染问题，以满足严格的污水排放标准的要求。1.2工业废水的分类、种类、指标工业废水指工业、企业各行业生产过程中产生和排放的废水，可分为生产污水（包括生活污水）和生产废水两大类。1.2.1分类按行业的产品加工对象：冶金、造纸、纺织、印染等。按工业废水中主要污染物分：无机废水（电镀、矿物加工），有机废水（食品加工）。按废水中污染物的主要成分：酸性、碱性、含酚等。按处理难易程度和危害性分：易处理危害性小的废水，易生物降解无明显毒性的废水，难生物降解又有毒性的废水。1.2.2工业废水造成环境污染的种类含无毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有毒物质的有机废水和无机废水的污染；含有大量不溶性悬浮物废水的污染；含油废水产生的污染；含高浊度和高色度废水产生的污染；酸性和碱性废水产生的污染；含有多种污染物质废水产生的污染；含有氮、磷等工业废水产生的污染。1.3处理原则工业废水的有效治理应遵循如下原则：2（1）最根本的是改革生产工艺，尽可能在生产过程中杜绝有毒有害废水的产生。如以无毒用料或产品取代有毒用料或产品。（2）在使用有毒原料以及产生有毒的中间产物和产品的生产过程中，采用合理的工艺流程和设备，并实行严格的操作和监督，消除漏逸，尽量减少流失量。（3）含有剧毒物质废水，如含有一些重金属、放射性物质、高浓度酚、氰等废水应与其他废水分流，以便于处理和回收有用物质。（4）一些流量大而污染轻的废水，如冷却废水，不宜排入下水道，以免增加城市下水道和污水处理厂的负荷。这类废水应在厂内经适当处理后循环使用。（5）成分和性质类似于城市污水的有机废水，如造纸废水、制糖废水、食品加工废水等，可以排入城市污水系统。（6）一些可以生物降解的有毒废水，如含酚、氰废水，经厂内处理后，可按容许排放标准排入城市下水道，由污水处理厂进一步进行生物氧化降解处理。（7）含有难以生物降解的有毒污染物废水，不应排入城市下水道和输往污水处理厂，而应进行单独处理。1.4工业废水处理方法概述1.4.1工业废水的物理处理应用物理作用没有改变废水成分的处理方法称为物理处理法。操作单元：调节、离心分离、除油、过滤等。废水经过物理处理过程后并没有改变污染物的化学本性，而仅使污染物和水分离。1.4.2工业废水的化学处理应用化学原理和化学作用将废水中的污染物成分转化为无害物质，使废3水得到净化的方法称为化学处理。操作单元：中和、化学沉淀、药剂氧化还原、臭氧氧化、电解、光氧化法等。污染物在经过化学处理过程后改变了化学本性，处理过程中总是伴随着化学变化。1.4.3工业废水的物理化学处理废水中的污染物在处理过程中是通过相转移的变化而达到去除的目的的处理方法称为物理化学处理。操作单元：混凝、气浮、吸附、离子交换、电渗析、扩散渗析、反渗透、超滤等。污染物在物化过程中可以不参与化学变化或化学反应，直接从一相转移到另一相，也可以经过化学反应后再转移。1.4.4工业废水的生物处理利用微生物的代谢作用氧化、分解、吸附废水中可溶性的有机物及部分不溶性有机物，并使其转化为无害的稳定物质从而使水得到净化的方法称为生物处理。操作单元：好氧生物处理、厌氧生物处理。生物处理过程的实质是一种由微生物参与进行的有机物分解过程，分解有机物的微生物主要是细菌，其它微生物如藻类和原生动物也参与该过程，但作用较小。1.5现状及发展趋势随着工农业生产的不断发展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的成分也随之变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染，人民身体健康受到严重威胁（如日本国骨疼病、水俣病），引起人们的高度重视，治理水污染的课题被列入世界环保组织的工作日程。4中国政府历来重视环保治理工作，建立了国家级环保组织——国务院环境保护办公室。国务院环保办先后投资兴建了天津市纪庄子污水处理厂、北京高碑店污水处理试验厂。周恩来总理曾提出“全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”32字方针，政府也提出根治海河、三河三湖的治理的要求。各大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业。由于各级政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工农业生产发展的步伐很快，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，长此下去势必会给环境造成严重污染。为此当今环境污染的治理不能仅停留在各级政府的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要实现经济发展，生活水平提高，还要做到经济与环境保护协调发展。国定“七五”、“八五”、“九五”科技攻关课题的建立，使我国污水处理、污泥处理、再生水回用的新技术都取得了可喜的成果，某些项目达到了国际先进水平。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥工艺应用的同时，AB法、A/O法、AA/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在各污水处理厂中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展到具有多样化处理手段的新技术，如利用格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备。建设大型城市污水处理厂的投资很大，我国的建设资金又有限，无法适应水污染治理的需要，为此引进国外资金就成为了建设资金的重要组成部分，同时也加快了我国城市污水处理厂的建设速度。一批利用国外贷款的大型城市污水处理厂项目相继建成投产。如天津东郊污水处理厂、成都三瓦窑污水处理厂、沈阳北部污水处理厂、郑州王新庄污水处理厂。这些大型污水处理厂的建设标志着我国政府对污水处理事业的重视，也标志着我国污水处理事业发展到了一个崭新的阶段。5经济发展与水环境污染成正比，也就是说经济发展越快，带来的水环境污染就越严重。经济的发展需要资金投入，保护环境同样也需要大量资金。当资金有限的时候，就需要将经济发展和保护环境这两项硬指标进行有机的协调，不能造成顾此失彼的局面。若顾经济发展失环境保护，就会产生严重的污染环境，再投入相当的资金也不会治理到原来的清洁环境。日本的伊势湾受到沿海石化生产废水的污染，使伊势湾的水产品不能食用，受到严重的损失，虽经多年的治理也难以恢复污染前的环境状况。这充分证明了经济发展与环境保护的密切关系。在水和其他资源日渐短缺以及环境污染治理日益严重的情况下，工业废水处理的发展趋势是：把水和污染物作为有用资源回收利用和实行闭路循环。1.6设计目的及意义进入二十一世纪后，随着现代化工业的迅猛发展和人们生活质量的提高，工业废水、生活污水对水环境及生态环境的污染也越来越严重。国内外对水环境保护与污水处理理论与技术已有广泛的研究与应用，工程设计的方法很多。应用多种污水处理工艺配合中水处理方式在我国的利用很广。本设计所要达到的目的是设计出一座经处理后出水能够达到国家所要求的一级排放标准的污水处理厂，此外该污水处理厂还要满足以下要求：（1）设计要结合该乳品废水的实际情况，经济合理工程造价不宜过高，节约用地；（2）工艺新颖，处理能力及处理效率高，运行费用低；（3）考虑到该厂未来的发展本设计的处理能力需有一定的预留空间。本次设计的意义为：（1）减轻了水污染程度，改善了水体环境；（2）缓解了因水质问题所造成的缺水问题；（3）促进了工农业发展。6第2章方案的比较与选择2.1设计原始资料乳品废水主要来源于各种工艺容器的洗涤水、地面冲洗水、洗瓶水、杀菌后的热水（冷却水）以及在生产过程中发生破碎、跳盖导致产品报废等产生的废水。废水中含有大量乳固型物质（乳脂肪，酪蛋白，乳糖，无机盐类），主要的成分是脂肪、蛋白质，碳水化合物，其COD和BOD5都超过了国家规定的排放标准，要是不经过处理就直接排放的话将会造成水体严重污染。进水水量为：3000d/m3；进水水质为：COD=1600L/mg，BOD5=700L/mg，SS=500L/mg，水温20～30℃，pH=5～6，OIL=500Lmg/；出水水质要求：COD≤100L/mg，BOD5≤20L/mg，SS≤70L/mg，色度≤50，pH=6～9；中水回用水量：1000d/m3；回用水作为洗涤用水水质要求：SS≤30L/mg，BOD5≤30L/mg，COD≤60L/mg，pH=6.5～9。2.2生物处理工艺的选定目前国内外对于乳品厂废水的处理方法，主要有活性污泥法、生物滤池法、生物接触氧化法、化学凝聚沉淀法、气浮法等。这些工艺的优缺点如下：1、高负荷生物滤池高负荷生物滤池是生物滤池的第二代工艺，它是在解决、改善普通生物滤池在净化功能和运行中存在的缺陷而开创的，大幅度提高了滤池的负荷率，其BOD容积负荷率高于普通生物滤池6～8倍，水力负荷率则高达10倍。高负荷生物滤池的高滤率是通过限制进水BOD5值和在运行上采取处理水回流等技术措施而达到的。进入高负荷生物滤池的BOD5值必须低于200L/mg，否则用处理水回流加以稀释。处理水回流可以产生以下各项效应：7（1）均化与稳定进水水质；（2）加大水力负荷，及时地冲刷过厚和老化的生物膜，加速生物膜更新，抑制厌氧层发育，使生物膜经常保持较高的生物活性；（3）抑制滤池蝇的过度滋长；（4）减轻散发的臭味。由于进水的BOD值有限制，此乳品废水的BOD达到700L/mg，因此稀释就必须要回流大量的水量，对于处理较浪费。2、生物接触氧化技术（1）在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链；（2）填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，由于丝状菌的大量滋生，有可能形成一个呈立体结构的密集的生物网，污水在其中通过，起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果；（3）由于进行曝气，生物膜表面不断地接受曝气吹脱，这样有利于保持生物膜的活性，抑制厌氧膜的增殖，也宜于提高氧的利用率，因此，能够保持较高浓度的活性生物量。在运行方面的特征有：（1）对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍能够保持良好的处理效果；（2）操作简单、运行方便、易于维护管理，勿需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇；（3）污泥生成量少，污泥颗粒较大，易沉淀。在功能方面的特征：运行得当不仅可以去除有机物质，还能脱氮。但是主要缺点是设计、运行不当时，填料可能堵塞。此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。但是最主要的是简单的几级处理工艺的COD去除效率最好只能达到80%左右，因此达不到乳品废水处理的要求。3、化学凝聚沉淀法化学凝聚沉淀法，主要的工艺是电化学凝聚法，其原理是利用废水在直8流电的作用下，污染物质颗粒被极化、脱稳、电泳，同时在两极发生强氧化和强还原作用，使水溶性污染物质氧化或还原成低毒或无毒的物质。这种处理工艺具有操作管理方便，设备简单，投资省，上马快，不投加药剂，处理费用低等优点。但是在长期的运转实验过程中，电极板会发生钝化，影响处理效果，且耗电量大，处理水量少。污染物BOD的处理率在71.3%～89.3%之间，COD处理率只有50%～70%。要达到排放标准，还必须再进行生物处理。4、传统的活性污泥法传统的活性污泥法在操作方面不易控制，一般应用其改型的工艺。此处理工艺中要求用气浮法预处理废水，因此气浮将在后面的章节介绍。2.3SBR工艺的选定污水好氧生物处理的主要去除对象是污水中溶解的和胶体状态的有机污染物，通过微生物的代谢作用予以转化和稳定，达到无害化。按照污水好氧生物处理反映器中微生物的生长状态，好氧生物处理还可以划分为悬浮生长工艺和附着生长工艺。前者以活性污泥法为代表，包括氧化沟、SBR等变形工艺，微生物在曝气池内以呈悬浮状态的活性污泥的形式存在；而后者则以生物膜法为代表，包括生物滤池、接触氧化池、生物转盘等，微生物以膜状固着在某种载体的表面上。通过查阅资料及参考类似工程实例，结合本设计具体情况，最终选用SBR法作为本设计的好氧处理方法。SBR是一种好氧微生物污水处理技