一、項目概況
(一)項目背景
某某有限公司在番薯淀粉加工過程中產生大量高濃度酸性有機廢水，廢水主要來源于淀粉加工過程中的洗滌、壓濾、濃縮等工藝段。廢水中含有大量溶解性的有機污染物，如淀粉、蛋白質、糖類、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的無機化合物，另外還含有一定量的揮發(fā)酸、灰分等，屬生化性較好的高濃度有機廢水，但由于氨氮和鹽份含量高，較難處理。這些有機廢水排入水體要消耗大量的溶解氧，如不經(jīng)治理直接排放，將會對環(huán)境造成污染。
淀粉生產大約有80%是以番薯為原料，其余以玉米、小麥、大麥、燕麥以及其他富含淀粉的植物塊根等為原料。原料中除含有淀粉以外還含有其他的多種成分—蛋白質、纖維素、機鹽等。在淀粉生產由原料處理、浸泡、粉碎、過篩、分離淀粉、洗滌、干燥等幾個主要工序組成。但具體操作上因原料的不同存在著一些差異，廢水的主要來源也因淀粉生產原料的不同而異。
(二)污水排放
水量及排放規(guī)律
根據(jù)業(yè)主的要求，參考對國內眾單位多年積累的設計資料和在食品污水處理方面的成功經(jīng)驗，同時考慮到雨水倒灌和生產高峰情況，該社區(qū)污水處理量按2m3/H設計。
該污水處理站設備運行采用全自動兼人職守操作，每天工作24小時，年生產按365天計。
位于山西平定縣一農村社區(qū)，該食品企業(yè)處理的生產廢水所含COD、SS、BOD5均較高。廢水間歇排放，排放量為20m3/d左右，日均水質波動較大。且該生產廢水中含有多種高指標的有機污染物，但污水的B/C為0.5，可生化性能較好，因此采用水解酸化池+生物接觸氧化+MBR膜工藝處理為主體工藝，消毒處理為輔助處理。該組合處理工藝對此類生產廢水處理效果穩(wěn)定、操作簡單、剩余污泥產量少，且具有很強的耐沖擊負荷能力。經(jīng)過處理的廢水最終出水水質要求執(zhí)行《污水綜合排放標準》(GB8978—1996)中的一級標準，其原始廢水水質情況及排放標準要求如表1所示。
表1廢水水質及排放標準
(三)污水水質狀況
根據(jù)一般食品生產污水水質監(jiān)測報告和實際情況，該廢水水質狀況如下：
二、本方案編制的依據(jù)、原則和范圍
(一)編制依據(jù)
1、《中華人民共和國水污染防治法》;
2、企業(yè)提供的水質、水量及相關情況;
3、國家《污水綜合排放標準》GB8978—1996中的一級排放標準;
4、《室外排水設計規(guī)范》GBJ14—47;
5、國家現(xiàn)行的有關工程設計規(guī)范。
(二)編制原則
1、認真貫徹國家關于環(huán)境保護工作的方針和政策，符合國家的有關法規(guī)、規(guī)范、標準;
2、嚴格執(zhí)行國家有關環(huán)保的各種法規(guī)，保證出水水質達到國家及地方污染物排放標準。
3、積極穩(wěn)妥地采用先進可靠的處理技術，為節(jié)省建設資金和合理利用資金創(chuàng)造條件。
4、貫徹經(jīng)濟性和可靠性并重的設計原則，在最大限度地降低工程造價和運行費用的同時，合理的兼顧運行操作條件和管理維護條件。
5、需要與可能相結合的原則，充分考慮當?shù)氐膶嶋H情況與可觀條件，因地制宜、積極穩(wěn)妥地采用先進適用的工藝技術，使工程各項指標都能達到預期的目的。
6、經(jīng)廢水處理工程處理后出水水質，應能滿足國家和地方環(huán)保部門有關標準。
7、廢水處理規(guī)模應留有一定余地，以滿足生產發(fā)展需要，布局緊湊，盡量少占土地，實行科學管理。
8、選用的工藝流程處理效果好，技術先進成熟穩(wěn)妥可靠，適應性強，經(jīng)濟合理，在確保達標排放的前提下，力求簡單實用，以方便管理操作;
9、盡量降低一次性投入，力求運行成本降低，具有可持續(xù)發(fā)展性;
10、創(chuàng)建良好的生產和生活環(huán)境，努力創(chuàng)建現(xiàn)代化花園式污水處理工程。
(三)編制范圍
1、本方案只涉及廢水處理站內的設計和施工概算;
2、消防設計、冬季保暖及廢水處理站外的管網(wǎng)設計、供電系統(tǒng)設計和概算由企業(yè)自行安排。
三、排放廢水特點概述
該食品企業(yè)的生產廢水排放屬中等偏低濃度的有機廢水，主要含有有機污染物質，不含有毒物質，廢水的BOD5/CODcr為0.6左右，可生化性好，易于生化處理。在淀粉生產過程中產生的生產廢水含有淀粉、糖類、蛋白質、有機酸等溶解性有機物質，小顆粒淀粉、纖維等不溶性細小顆粒有機物及泥砂等無機物。為了減輕后續(xù)處理構筑物的處理負荷，保護后續(xù)處理設施，應在輸送、清洗排放的廢水預處理處理設施的后端安裝氣浮設備，以截留原污水中較大的懸浮物或漂浮物、去除廢水中沉淀物。
該企業(yè)廢水屬高濃度可生化有機廢水，故可采用生化處理方法。由于原水的BOD較高，要求達到的處理效果也較高，擬采用厭氧一好氧的處理路線。廢水中難降解的COD經(jīng)厭氧處理后轉化為較易降解的COD，高分子有機物轉化為低分子有機物，好氧生物處理法工藝成熟、穩(wěn)定性好、出水水質較好。因此，采用厭氧一好氧的處理路線較合理。
四、廢水治理工藝選擇
(一)工藝選擇
根據(jù)該企業(yè)現(xiàn)場實際，建議采用一體化的鋼體結構，具有占地面積小、靈活、耐用、基本無噪音和運行費用低等優(yōu)點，相對投資不大，處理工藝仍采用生化處理。
一體化淀粉廢水處理設備，采用以厭氧工藝、好氧工藝為主的處理工藝。前置預處理工藝，應設置格柵、調節(jié)池或沉淀池等，以盡量降低進入生物處理構筑物的懸浮物，確保后續(xù)工藝正常運行。綜合分析考慮，確定使用氣浮法+水解酸化池+生物接觸氧化+MBR膜工藝處理+消毒處理工藝處理該廢水。
污水經(jīng)由調節(jié)池隔油調節(jié)池提升進入混凝加絮凝裝置，依次投加PAC和PAM。充分進行混凝、絮凝反應。經(jīng)混凝、絮凝反應好后的廢水進入高效組合氣浮，除去大部分油和SS，出水基本達標，經(jīng)過一體化污水處理設備，去除水中的COD、BOD、氨氮、PH值等，最后一道工序加二氧化氯進行最終消毒，出水達標排放。
氣浮裝置去除參數(shù)：
廢水經(jīng)氣浮設備處理后流入調節(jié)池進行初步的勻質、勻量，主要是因為在調節(jié)池內對廢水進行預曝氣及攪拌可以盡可能地避免大量SS在調節(jié)池內堆積和發(fā)酵，同時還能夠將廢水中的低分子有機污染物吹脫氧化。隨后由潛污泵提升至水解酸化池。在水解酸化池中得到馴化、培養(yǎng)的大量厭氧微生物，則直接將廢水中所含的大部分高分子有機污染物破碎降解為小分子有機污染物，進而提高廢水的可生化性，有效地緩解后續(xù)好氧生化處理工序的處理壓力。廢水經(jīng)水解酸化處理后自流進入接觸氧化池，接觸氧化池中的好氧微生物種群及硝化菌菌群在池內羅茨鼓風機曝氣充氧的情況下，大量的有機污染物被好氧微生物種群氧化降解為CO2和H2O，廢水中的氨氮則被氧化為硝酸鹽和亞硝酸鹽得以去除。經(jīng)接觸氧化池處理后的出水進行最終的混凝沉淀反應，作用是使廢水中不易沉淀的細小顆粒絮體凝聚形成大顆粒絮體，混合液隨后進入二沉池內進行固液分離，保證最終出水水質穩(wěn)定達到排放標準要求。固液分離后的上清液溢流進入出水流量堰可達標排放，剩余污泥則排入污泥濃縮池進行污泥濃縮處理。
膜-生物反應器(MBR)
主要作用：利用微生物去除污水中大量的可溶性有機物，大量降低廢水的COD和氨氮，由于膜的高度分離特性科使出水基本不含的懸浮物。經(jīng)過MBR的處理使廢水完全達標排放，其出水水質由于國家所要求的污水排放標準。
污泥處理工藝流程簡述
沉淀池底部集泥斗內的沉淀污泥由氣提裝置抽入污泥濃縮池，隨后在污泥濃縮池內進行污泥重力濃縮處置，污泥斗凝聚濃縮后的污泥由污泥泵加壓泵入廂式壓濾機，再進行后續(xù)的壓濾脫水處理。最終污泥濃縮池上清液及廂式壓濾機濾液則統(tǒng)一回流至調節(jié)池進行處理。脫水后的污泥經(jīng)收集后由專用污泥運輸車外運至衛(wèi)生填埋場進行處理。
(二)生物處理技術
在生物處理技術中，我們選擇了近年來發(fā)展最為迅速的一種好氧生物處理技術——生物接觸氧化法+MBR膜工藝。
該法屬于生物膜法的一種，該法的生物載體主要是池內裝置的優(yōu)質生物填料。與其它生物處理方法相比，其主要特點是：
1.由于填料的比表面積大，池內的充氧條件良好，生物接觸氧化池內單位體積的生物固體量(10~20g/L)都遠遠高于活性污泥法曝氣池的生物量(1.5~3.0g/L)。因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷(3.0~6.0kgBOD5/m3˙d)，是活性污泥法的6~7倍。
2.由于相當一部分微生物固著生長在填料表面，不存在令人頭痛的污泥膨脹問題，運行管理方便。
3.由于生物接觸氧化池內生物固體量多，水質屬完全混合型，因此生物接觸氧化池對水質水量的驟變有較強的適應能力。
4.由于生物接觸氧化池內生物固體量多，有機容積負荷較高，其F/M(有機基質F與微生物M的比值)可以保持在一定水平，因此污泥產量低于活性污泥法。
5.處理能力大，占地面積小，容積負荷高，池子容積小，相當于活性污泥法和氧化溝的四分之一至五分之一。
6.氧的利用率高(15%以上)運行動力省。
在生物接觸氧化法工藝中，有兩種供氧方式,一種是鼓風曝氣，一種是射流曝氣。這兩種方式相比，鼓風曝氣具有氧利用率高、能耗省等特點，因此本方案決定采用《鼓風曝氣生物接觸氧化法》工藝對該企業(yè)廢水進行生化處理。
該技術具有投資少、效益高、運行費用低、操作管理方便、耐沖擊負荷強等特點。
7.MBR膜的清洗方法一般根據(jù)膜的性質和處理液的性質來確定。無機膜的分離對象是活性污泥混合液。生物反應器中的微生物對餐飲業(yè)污水中的有機物降解是一個動態(tài)、連續(xù)的過程。餐飲污水中的營養(yǎng)成分主要是油、淀粉、蛋白質等，經(jīng)過微生物的分解、吸收作用，將其轉變成能量和自身的一部分。微生物正常代謝會產生粘性多糖類物質、粘性多肽分子和蛋白質分子等.細菌死亡后，這些物質一部分可被其它微生物所利用，一部分可能存在于活性污泥混合液中。同樣，來自餐飲污水的少量無機鹽也會部分被細菌等微生物攝人，剩余部分也存在于活性污泥混合液中。這些殘留在污泥混合液中的成分，最終到達膜表面，形成了堵塞膜的凝膠層。
五、污水處理站設計技術方案
(一)工程地點
污水池排水口右側空置區(qū)域。
(二)設計參數(shù)
1.設計處理能力：Q=20m3/d，每天24小時運行，設計：1m3/h。
2.設計進水水質(見表1)
表1-設計進水水質-進入綜合污水池后
3.設計出水水質(采用GB8978-1996《污水綜合排放標準》中的一級標準)。(見表2)
表2-設計出水水質
(三)工藝流程說明
廢水經(jīng)氣浮設備除去漂浮物及漂浮油，流入調節(jié)池進行水質與水量的調節(jié)預處理，然后，再進入一級和二級接觸氧化池進行生化處理，同時對一級和二級接觸氧化池的水用鼓風機進行曝氣。經(jīng)過二級接觸氧化池進行生化處理之后的水含有殘余的生物膜，必須經(jīng)行沉淀，經(jīng)MBR膜工藝處理，經(jīng)沉淀后的上清液排出，此時的出水水質達到GB8978-1996一級標準。經(jīng)沉淀池后產生的污泥回化糞池進行厭氧處理。經(jīng)過化糞池進行厭氧處理后的上清液再流入調節(jié)池進行處理，如此循環(huán)。
(四)本工藝流程中采用的特色技術
1.本工藝對產生的污泥經(jīng)過巧妙設計，不需要外排處理，而是進行厭氧消化。這樣大大改善了污水處理站的環(huán)境。由于整個污水處理實施全部埋在地下，基本做到不占地。
2.生物接觸氧化池：該裝置為整個廢水處理工藝中關鍵技術，這里應用了目前國內最先進的不會堵塞的曝氣裝置——可變孔曝氣軟管和新型的組合式多孔環(huán)生物填料。保證了生化系統(tǒng)的高效運行。
(五)廢水處理效果預測
表2 工程運行監(jiān)測結果由此可見 ，處理后水質達到GB8978-1996一級標準。該處理后水質再經(jīng)過濾處理完全可回用于企業(yè)辦公樓、住宅樓沖廁、澆花草、灌溉農田等。
(六)主要構筑物及設備概述
一體化污水處理設備的組成：
1、格柵：在綜合污水進入調節(jié)池前設置一道格柵，用以去除生產污水中的軟性纏繞物、較大固顆粒雜物及飄浮物，從而保護后續(xù)工作水泵使用壽命并降低系統(tǒng)處理工作負荷。
2、調節(jié)池：綜合污水經(jīng)格柵處理后進入調節(jié)池進行水量、水質的調節(jié)均化，保證后續(xù)生化處理系統(tǒng)水量、水質的均衡、穩(wěn)定，并設置預曝氣系統(tǒng)，用于充氧攪拌，以防止污水中懸浮顆粒沉淀而發(fā)臭，又對污水中有機物起到一定的降解功效，提高整個系統(tǒng)的抗沖擊性能和處理效果。
3、提升泵;調節(jié)池內設置潛污泵，經(jīng)均量，均質的污水提升至后級處理。
4、A級生物池：將污水進一步混合，充分利用池內高效生物彈性填料作為細菌載體，靠兼氧微生物將污水中難溶解有機物轉化為可溶解性有機物，將大分子有機物水解成小分子有機物，以利于后道O級生物處理池進一步氧化分解，同時通過回流的硝炭氮在硝化菌的作用下，可進行部分硝化和反硝化，去除氨氮。
5、O級生物池：該池為本污水處理的核心部分，分二段，前一段在較高的有機負荷下，通過附著于填料上的大量不同種屬的微生物群落共同參與下的生化降解和吸附作用，去除污水中的各種有機物質，使污水中的有機物含量大幅度降低。后段在有機負荷較低的情況下，通過硝化菌的作用，在氧量充足的條件下降解污水中的氨氮，同時也使污水中的COD值降低到更低的水平，使污水得以凈化。
6、二沉池;進行固液分離去除生化池中剝落下來的生物膜和懸浮污泥，使污水真正凈化
7、消毒池：二沉池出水流入過濾消毒池進行消毒，使出水水質符合衛(wèi)生指標要求，合格外排。
8、鼓風機：供A/O級生化池、調節(jié)池中充氧曝氣，攪拌、和污泥提升、污泥消化。
9、污泥提升泵：調節(jié)池內設置潛污泵，經(jīng)均量，均質的污水提升至后級處理。
【問題】如何獲得完整的番薯粉加工污水處理方案？
一般需考慮以下因素：
1.廢水水質
2.污水處理程度
3.建設及運行費用
4.工程施工難易程度
5.當?shù)氐淖匀缓蜕鐣䲢l件
6.污水的水量
7.處理過程是否產生新污染物
綜合以上因素制定合理的方案，才能定出合適的設備報價。