1、关键词：淀粉废水；UASB；淀粉生产过程中排放大废水,有机浓度高,有关淀粉废水处理方法的研究越来越受到重视。淀粉废水的资源化不仅可以降低废水中有机污染物浓度，减轻后续处理负担，降低处理费用，达到降低环境影响和获取经济效益的双重目的，真正做到资源化处理。玉米制淀粉过程中产生大量的淀粉废水，每消耗1t玉米排出淀粉废水5t，废水直接排放，影响周围环境，为适应当地环保工作的需要也使出水水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准，投资兴建此配套污水处理设施。1.2国内外现状及发展趋势1.2.1研究现状目前，国内外常用的淀粉废水处理方法有：絮凝沉淀处理法、气浮处理法、单纯曝气法、生物处
2、理法（包括厌氧生物法、好氧生物处理法等）、光合细菌法等。絮凝沉淀法是一种物理化学处理法，是通过加入絮凝剂，使分散状态的有机物脱稳，凝聚，形成聚集状态的粗颗粒物质从水中分离出来。其中絮凝剂的种类决定了絮凝沉淀效果。化学絮凝法处理对SS具有较高的去除率，且操作简单，但占地面积大，处理周期长，对BOD去除率低。气浮法是利用高压状态溶人大量气体的水（溶气水），作为工作液体，骤然减压后释放出无数微细气泡，废水中的絮凝物粘附其上，使絮凝物的比重远小于实际比重，随着气泡上升，将絮凝物浮至液面，达到液固分离的目的。单纯曝气法是指用空气或含臭氧的空气对废水进行短时间的曝气，通过空气氧化、臭氧氧化、以及对挥发物质
3、的吹脱以取得净化效果，一般不单独使用。生物处理法可分为厌氧生物处理法和好氧生物处理法。厌氧生物处理法是指无氧条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用,将淀粉废水中各种复杂的有机物分解为甲烷和CO等物质的过程，同时把部分有机质合成细菌胞体，通过气、液、固分离，使污水得到净化。在淀粉废水处理中用到的厌氧生物处理方法有上流式厌氧污泥床反应器（UASB）、厌氧填料床、厌氧滤池、厌氧折流板反应器（ABR）、厌氧塘等方法，但以UASB处理法最优，能耗低、剩余污泥少、处理效率高等优点。好氧生物处理法是指有分子氧条件下通过好氧微生物的作用，将淀粉废水中各种复杂的有机物进行好氧降解，使污水得到净化。在淀粉废
4、水处理中用到的好氧生物处理方法有SBR法、CASS法、接触氧化法、好氧塘法等。由于淀粉废水有机负荷高，处理难度大，在实际生产中往往将好氧处理法和厌氧处理法结合而用。光合细菌法是利用光合细菌处理淀粉废水，有机污染物去除率高，且投资省，占地少，菌体污泥是对人畜无害、富含营养的蛋白饲料。因此，光合细菌法是一种非常有前途的净化高浓度有机废水的处理技术。1.2.2发展趋势针对淀粉废水的特点，结合淀粉废水处理方法的研究现状，应从如下几方面加大淀粉废水处理方法的研究和开发应用。（1）继续对淀粉废水处理中所用混凝剂的研究，尤其是对无毒无害的微生物絮凝剂的研究，通过研究混凝剂的种类、混凝剂的用量和沉淀时间，提高
5、废水的处理效果。（2）进行生物处理新方法的探讨，根据淀粉废水的水质特点研究运行稳定、处理效果好、受环境影响小、费用低的新方法，如对于生产规模不大的淀粉厂，甲烷气无回收价值，可研究用水解酸化法代替目前应用最多的UASB处理法，水解酸化法受废水的气温、有毒物质等环境条件影响较小，投资费用也较低。（3）大力发展清洁生产，循环经济，继续研究回收淀粉废水中的有用物质，如通过混凝沉淀和混凝气浮回收废水中的悬浮物进行蛋白饲料的生产，利用淀粉废水中的营养组分发展生态农业建设，对废水进行厌氧消化回收甲烷气体等，在回收利用这些物质的同时也降低了废水的处理难度另外，淀粉废水中有毒有害物质少，应加大对淀粉废水深度处理
6、回用的研究，选择废水处理和资源化利用相结合的处理技术。（4）应加强淀粉废水综合处理方法的研究和应用，即对以上所介绍的混凝沉淀法、气浮法、生物法结合而用，既能使废水处理稳定达标，又可回收有用组分，提高企业经济效益。1.3研究的主要内容本设计研究的主要内容主要有：1.查阅文献及撰写综述。3.设计计算主要构筑物及确定主要设备的规格、型号、数量及工艺参数。4.完成处理系统的高程设计。5.绘制全厂配置平面图、高程图。该设计主要解决的问题是由于造纸工艺而产生的污水废水并对其进行处理设计处理水量为8000m3/d。经过处理后的水质应达污水综合排放标准（GB8978-1996）。第2章淀粉废水处理工艺设计2.
7、1废水生物处理工艺选择原则（1）在确定工艺流程之前，需要对原水的水质情况有全面的了解，摸清废水中污染物质的种类、数量和组成。工艺方法应适应国家和地方的有关规定，严格遵守国家地方有关环境保护法律、法规，保护改善周边的生态环境，处理后的水质指标达到规定的设计要求。确定的工艺应能适应一定范围内水质水量较大的变化，抗冲击负荷能力强。（2）在确保达到处理要求的前提下，尽量减少投资和运行成本，运用类比方法参考类似项目的运行经验，进行技术经济分析综合考虑确定最佳的工艺流程方案。（3）全面考察项目所在地的自然环境和社会环境现状，并结合考虑废水生物处理的特点。北方寒冷地区最好选择适合在低温条件或者对温度变化要求
8、不高的处理工艺运行。（4）工艺流程的选择应尽量考虑成熟的工艺流程，当然也可以选择技术先进的工艺，但是必须要考虑好先进技术和工艺和理性可行之间的关系，对把握不大或者难处理的废水应做好试验工作，甚至进行小试和中试试验，以实验结论作为工艺设计的参考依据，这样才能保证最终工艺方案的可行，将风险降低到最低程度。工艺的先进性也体现了废水处理项目的总投资、运行费用和管理等方面的内容，最好是选择处理能耗地、效率高、管理方便、产物能得到利用同时符合清洁生产要求的处理工艺路线。对不成熟的，尚在试验阶段的新处理技术、新处理工艺、新处理装备应慎重考虑对待。总之，废水生物处理工艺的选择应综合考虑多方面的影响因素，全面衡
9、量，进行多方案的比较确定才能得到最终方案。上述几条原则只是基本原则，在实际具体的工艺实践中，应该眼光放远点，涉及要有前瞻性，使工艺流程不仅能满足现在的需要，也要尽量符合将来的处理要求。2.2废水水质分析根据废水特点，设计稳定和经济技术合理的处理气浮-UASB-SBR式活性污泥处理工艺，保证废水达到国家污水综合排放二级标准，同时使投资、占地面积、运行管理度达到最佳设置。2.2.1淀粉废水进出水水质水量该废水处理工程的设计规模8000m/d，处理后水质要求达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准，进水水质和排放标准见表2-1。我国淀粉生产企业众多，原料不同，工艺不同，使得淀粉废水
10、污染指标间的差异也很大，尽管如此，淀粉废水有着以下共同特点：化学耗氧量（COD）、生物耗氧量（BOD）以及浊度都非常高。淀粉污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.6,可生化性很好，污水的各项指标都比较高，含有大量有机物，非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大量的，可以用转动格栅分离。2.3设计范围及原则1、生产废水流入污水处理场界区至全处理流程出水达标排放为止，设计内容包括水处理工艺、土建、排水等；2、污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两部分。根据国家和当地有关环境保护法规的要求，对淀粉废水进行有效处理，使之符合国家和当地废水排放标准，取得明显的环境和社会效益，使企业树立良
11、好社会形象。3、严格执行有关环境保护的各项规定，使处理后的各项指标达到或优于污水综合排放标准（GB8978-1996）二级排放标准；4、针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能的发挥投资效益，采用高效稳定的水处理设施和构筑物，尽可能的降低工程造价，同时结合企业的生产情况，对污水进行综合治理；5、工艺设计与设备选型能够在生产过程具较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定、达标排放；6、工艺运行过程中考虑操作自动化，减少劳动强度，便于操作、维修；7、建筑构筑物布置合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。2.4工艺方案选择根据水质情况及同行业废水
12、治理现状，技术水平，该废水采用UASB与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过转动格栅，去除大部分悬浮物，大大降低进水有机负荷，并使出水达到好氧处理可接受的浓度，在进行好氧处理后达标排放。气浮池是利用悬浮物与水的比重差异，分离去除污水中颗粒较大的悬浮物的一种处理构筑物，因其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液分离的过程。它是近几年发展起来的一种技术，在工业废水及生活污水处理方面得到广泛应用。2.5处理工艺UASB反应器+好氧技术UASB反应器UASB是升流式厌氧污泥床反应器的简称。基本原理是：废水中的有机污染物在厌氧条件下，经微生物分解，转化成甲烷、二氧化碳等，所产气体（沼气）含甲烷大于70%，
13、可作为能源燃料、发电等，既去除了有机污染物有回收了能源。UASB反应器集生物转化反应与沉淀于一体，结构紧凑，废水由配水系统从反应器底部进入，通过反应区经气、固、液三相分离器进入沉淀区，气、固、液分离后。沼气由气室收集，再由沼气管流向沼气柜；固体（污泥）由沉淀区沉淀后自行返回反应区，沉淀后的处理水从出水槽排出；UASB反应器内不设搅拌设备，上升水流和沼气产生的气流足可以满足搅拌要求。反应器内的三相分离器可使反应器内保持高活性、高沉淀性能的厌氧微生物，从而在工艺上较一般厌氧装置效率高，可节省投资与占地面积。厌氧处理出水可做农田灌溉，也可接好氧处理进一步降低出水中的有机物含量，达到工业污水的排放标准
14、。该技术现已被推荐为“国家环保最佳实用技术”，并已有许多座用于高浓度有机废水的处理中，目前运行状况均良好，达到了设计要求。UASB有如下优点：（1）污泥颗粒化使反应器对不利条件抗性增强；（2）不设填料，提高容积利用率，避免堵塞；（3）消化产气，污泥上浮，造成一定的搅拌，因此不设搅拌设备；（4）污泥浓度和有机负荷高，停留时间短；好氧工艺由于淀粉废水浓度较高，经处理后出水达不到排放标准，需继续进行好氧处理。现对生物接触氧化，选用SBR工艺UASB+SBR法处理工艺与水解酸化+SBR处理工艺相比有以下优点：节约废水处理费用。UASB取代原水解酸化池作为整个废水达标排放的一个预处理单元，从而降低后续S
15、BR池的处理负荷。节约污泥处理费用。通过以上分析及废水水质水量情况，选用“气浮池UASBSBR法”工艺进行淀粉废水处理。2.6工艺流程图沼气泵集水井气浮池蛋白淀粉废水出水SBR预曝沉淀池泵调节沉淀池UASB泥饼泵上清液压滤液污泥浓缩池污泥脱水间集泥井图2-1气浮+UASB+SBR法污水及污泥处理工艺流程2.7流程说明该淀粉废水处理工艺由提取蛋白、厌氧生物处理和好氧生物处理3部分组成。提取蛋白采用气浮分离技术，淀粉生产车间的废水流过格栅，先去除大的悬浮物，然后进入集水井，集水井的废水泵入气浮池提取蛋白饲料，湿蛋白饲料经烘干制成干蛋白饲料。气浮分离后的废水流入调节沉淀池，以调节水量并沉淀去除部分悬
16、浮物。厌氧生物处理采用UASB技术，调节沉淀池废水用泵压入UASB进行厌氧生物处理，大部分有机物在UASB反应器中降解，反应过程中产生的沼气经水封罐、三相分离器、脱硫器处理后进入沼气储柜进行利用。UASB出水自流进入预曝沉淀池，预曝沉淀池是厌氧处理单元和好氧处理单元之间的重要构筑物，其功能主要是去除厌氧出水的悬浮物和H2S等有害气体，增加水中的溶解氧，为好氧处理创造有利的条件。好氧生物处理采用SBR技术，预曝沉淀池的出水自流进入SBR进行好氧生物处理，以进一步降解水中的有机物。调节沉淀池、UASB、预曝沉淀池、SBR等处理单元产生的污泥排入集泥井，集泥井中的污泥泵提升至污泥浓缩池，污泥经浓缩后
17、进入污泥脱水间进行机械脱水，产生的泥饼作为有机农肥外运。污泥浓缩池的上清液和污泥脱水间的压滤液排入集水井进行再处理。2.8方案特点1.本方案以低耗的生化处理工艺为主体，且处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化。2.本废水处理工程技术先进实用，工艺合理，在处理水质稳定达标排放的同时，能获得蛋白饲料和沼气，具有显著的经济效益，实现了环境效益和经济效益的统一。3.废水处理后水质达到污水综合排放标准（GB8978-1996）二级标准，可直接向外排放。2.9本章小结本章通过对淀粉废水水质及水量的分析，结合淀粉废水的特点，在几种不同工艺中，根据各工艺的特点，选择了UASB+SBR工艺。该工艺具
18、有污泥颗粒化使反应器对不利条件抗性增强；沉降性能好；污泥浓度和有机负荷高，运行费用低，并可回收沼气；节约处理费用等有点。第3章构筑物计算3.1格栅1、设计说明：格栅安装在废水渠道、集水井的进口处，用于拦截较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞水泵机组及管道阀门。同时，还可以减轻后续构筑物的处理负荷。由于处理量不是很大，采用人工清渣。结构为地下钢混结构。2、设计参数：格条间隙d=10mm；栅前水深h=0.3m；过栅流速0.6m/；安装倾角=450设计流量：Q=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/3、设计计算（1）格栅的间隙数（n）n=48.08取n=48（2）栅槽有效宽度（B）设计采用
19、20圆钢为栅条：即=0.02mB=（n1）+dn=0.02（48-1）+0.0148=1.42m（3）进水渠道渐宽部分长度设进水渠道内的流速为0.4m/，进水渠道宽取B1=0.158m，渐宽部分展开角=20L1=1.74m（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2=0.87m（5）过栅水头损失：取k=3，=1.79，=0.6m/h1=k=0.215m（6）栅槽总高度H栅前槽高H1=h+h2=0.3+0.3=0.6m栅后槽高H=h+h1+h2=0.3+0.215+0.3=0.815m（7）栅槽总长度（L）L=L1+L2+0.5+1.0+=1.74+0.87+0.5+1.0+0.6/1
20、=4.71m3.2集水井1、设计说明由于工业废水排放的不连续性，为了方便操作，减少施工工程量，气浮池设在地上，所以在气浮池之前和格栅之后设一集水井，其大小主要取决于提升泵的能力，目的是防止水泵频繁启动，以延长污水泵的使用寿命。具体设计时要选取适当的设计参数及合适的提升水泵型号，以达到要求。进水1700030000图3-1集水井2、参数选择设计水量:=333.3m3/h水力停留时间：T=6h水面超高取：h1=0.5m有效水深取：h2=4.5m3、设计计算（如图4-2）集水井的有效容积：V=QT=333.3某6=2000m3集水井的高度：H=h1+h2=4.5+0.5=5m集水井的水面面积:A=V
21、/h2=2000/4.5=444.4m2，取445m2集水井的横断面积为：L某B=30某17（m2）则集水井的尺寸为：L某B某H30某17某5（m3）所以该池的规格尺寸为30m某17m某5.3m，数量为1座。在集水井中安装QUZ291式浮球液位计1台，可自动控制提升水泵的启动和停止，即高水位时自动启泵，低水位时自动停泵，超高水位时双泵启动，同时连续跟踪显示水池液位。3.3一级泵房1、设计说明一次污水泵从集水井中吸水压至调节池，污水泵设置于地面上，不能自灌，设置引水筒，采用砖混结构。2、设计计算提升流量：Q=333.3m3/h扬程：H=提升最高水位泵站吸水池最低水位水泵水头损失=4-（-6.7）
22、+2=12.7m选用100ZZB-15型无堵塞自吸污水泵，它的作用是将集水井中的废水提升至气浮池中，设2台泵（1用1备），泵的出口安装电磁流量计进行水量计量。提升泵参数：Q=400m3/h，H=18m，电动机功率为11kW，进、出口直径100mm，自吸时间100/5m，通过固体物最大直径75mm。安装尺寸：长1480mm，宽500mm,高865mm。泵体、电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定的检修空间。提升泵房设计尺寸：6m某4m某4.5m3.4气浮池1、设计说明由于废水的固体悬浮物含量很高,且含有大量的蛋白，所以设一气浮池,分离提取蛋白质，提高经济效益，同时减轻后续处
23、理构筑物的压力。该气浮池采用部分回流的平流式气浮池，并采用压力溶气法。2、参数选取设计水量：=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/反应时间取15min，接触室上升流速取20mm/，气浮分离速度取2mm/，溶气罐过流密度取150m3/（hm2）,溶气罐压力取2.5kgf/cm2，气浮池分离室停留时间为16min水质情况：表3-1预计处理效果项目CODBODSS进水水质（mg/L）1500090007000去除率（）404080出水水质（mg/L）9000540014003、设计计算（1）反应池：采用穿孔旋流反应池反应池容积W=83.3m反应池面积考虑与调节池的连接，取有效水深H
24、=2.5m，则反应池面积F=W/H=83.3/2.5=33.32m2孔室分4格:1.3m1.3m4个每格面积F1=F/4=33.32/4=8.33采用边长为2.8m的正方形平面取用1=1.0m/,2=0.2m/,中间孔口流速=孔口旋流反应池计算如下:表3-2孔口旋流反应池计算孔口反应历时t（min）孔口流速（m/）孔口面积（m2）水头损失（m）进口处01.000.0190.054一、二格间T/4=3.750.670.0280.024二、三格间2T/4=7.50.480.0400.012三、四格间3T/4=11.250.350.0540.007出口处T=150.20.0950.002注：表中孔口
25、流速（m/）孔口面积（m2）水头损失（m）则G=GT=65某15某60=58500（2）气浮池气浮所需的释气量：Qg=Q=某10%某40某1.2=1600L/h所需空压机额定气量：故选用Z0.025/6空压机两台，一用一备，设备参数：排气量0.025m3/min，最大压力6kgf/cm2，电动机功率0.375kw。加压溶气所需水量：Qp=44.75m3/h故选用CK32/13L，设备参数：流量45m3/h，扬程H=5m，转速1450r/min，轴功率0.211kw，电动机功率0.55kw。压力溶气罐直径：因压力溶气罐的过流密度I取150m3/（hm2）故溶气罐直径d=选用TR3型标准填料罐，规
26、格d=0.3m，流量适用范围712，压力适用范围0.20.5MPa，进水管直径70mm,出水管直径80mm，罐总高（包括支脚）2580mm。气浮池接触尺寸：接触室上升流速=20mm/，则接触室平面面积Ac=接触室宽度选用bc=0.50m，则接触室长度（气浮池宽度）B=接触室出口的堰上流速选取20mm/，则堰上水位H2=bc=0.5m气浮池分离尺寸：气浮池分离室流速=2mm/，则分离室平面面积A分离室长度L=A/B=52.5/10.5=5m气浮池水深H=t=2某10-3某16某60=1.92m气浮池的容积W=（Ac+A）H=（5.25+52.5）某1.92=105m3总停留时间T=接触室气水接触
27、时间tc（Hc=H1H2）气浮池集水管：集水管采用穿孔管,全池共用两根（管间距1.04m），每根管的集水量，选用直径Dg=200mm,管中最大流速为0.51m/。如允许气浮池与后续调节沉淀池有0.3m的水位落差（即允许穿孔集水管孔眼有近于0.3m的水头损失）则集水孔口的流速每根集水管的孔口总面积设孔口直径为30mm，则每孔面积=0.000708m2孔口数n=只气浮池长为5m，穿孔管有效长度L取4.7m，则孔距释放器的选择与布置：溶气压力2.5kgf/cm2，及回流溶气水量8.42m3/h，采用TS-78-型释放器的出流量为0.76m3/h。则释放器的个数N=8.95/0.7612只，释放器分两
28、排交错布置，行距0.3m，释放器间距（2.10某2）/12=0.35m，接口直径25mm，重0.70kg。（3）气浮系统的其他设备刮渣机采用TQ-1型桥式刮渣机，其技术参数：气浮池池净宽22.5m，轨道中心距2.232.73m，驱动减速器型号：SJWD减速器附带电机，电机功率0.75kW。3.5调节沉淀池1、设计说明工业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。由于淀粉废水中悬浮物（SS）浓度较高，此调节池也兼具有沉淀的作用。该池设有沉淀的污泥斗，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
29、，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。采用半地下钢混结构。2、参数选取停留时间：T=6h设计水量：=8000m3/d=333.3m3/h=0.093m3/水质情况：表3-3预计处理效果项目CODCrBOD5SS进水水质（mg/L）900054001400去除率（）101060出水水质（mg/L）810048605603、设计计算（1）池子尺寸池有效容积：V=QT=333.3某6=2000m3取池总高H=5m，其中超高0.5m，有效水深h=4.5m则池面积：A=V/h=2000/4.5=444.4池长取L=28m，池宽取B=16m池子总尺寸为：L某B某H=28m
30、某16m某5m（2）理论上每日的污泥量：（3-1）（3）污泥斗尺寸取斗底尺寸为400某400,污泥斗倾角取450则污泥斗的高度（h2）为：h2=（3.5-0.2）tan450=3.3m每个污泥斗的容积：设2个污泥斗，则污泥斗总容积：总=2V2=114.3m3V故符合要求。（4）进水系统进水起端两侧设进水堰，堰长为池长的1/2。（5）其他设置采用静水压力排泥，排泥口距地面0.2m，排泥管直径200mm，每天排泥一次。3.6UASB反应器1、设计说明UASB（上流式厌氧污泥床）是集生物反应与沉淀于一体的一种结构紧凑效率高的厌氧反应器。为了满足池内厌氧状态并防止臭气散逸，UASB池上部采用盖板密封，出水管和出气管分别设水封装置。池内所有管道、三相分离器和池壁均做防腐处理。2、设计参数（1）参数选取：容积负荷（NV）
