食品调料废水处理方案

1000T/D味精废水

设

计

方

案

2014年5月编制

宜兴xx环保设备有限公司

目录

一、概述 (5)

1.1、绪论 (5)

1.2、味精废水的来源，危害及处理的意义 (6)

1.2.1 味精废水的来源 (6)

1.2.2 味精废水的危害 (7)

1.2.3、精废水处理国内外现状 (8)

1.2.4、味精废水处理的意义 (9)

1.3、设计资料 (10)

1.3.1 、味精废水水量 (10)

1.3.2 工程地质资料 (11)

1.4 、设计内容 (11)

二、味精废水水质分析与工艺方案比选 (11)

2.1 废水水质分析 (11)

2.2 味精废水处理主要工艺 (12)

2.3 工艺选择 (13)

三、废水处理构筑物的设计 (15)

3.1、格栅 (15)

3.1.1、格栅作用与分类 (15)

3.1.2 、格栅设计参数 (16)

3.2 集水池 (16)

3.2.1、设计说明 (16)

3.2.2、设计参数 (17)

3.3 气浮池 (17)

3.3.1 、气浮设计说明 (17)

3.3.2、气浮池的设计参数 (19)

3.4 调节池 (20)

3.4.1 、调节池设计说明 (20)

3.4.2 、调节池设计参数 (20)

3.5 混凝沉淀池 (21)

3.5.1 混凝设计说明 (21)

3.5.2 混凝沉淀池参数 (22)

3.6 水解酸化池 (22)

3.6.1 水解酸化池设计说明 (23)

3.6.2 水解酸化池参数 (23)

3.7 生物接触氧化池 (24)

3.7.1 生物接触氧化池设计说明 (24)

3.7.2 生物接触氧化池参数 (25)

3.8 二沉池 (25)

3.8.1 二沉池设计说明 (25)

3.8.2 二沉池参数 (26)

3.9 污泥池设计 (26)

3.10 污泥浓缩脱水机房 (26)

四、废水处理站的平面布置和高程布置 (27)

4.1、废水处理站的平面布置 (27)

4.2、废水处理站的高程布置 (28)

五、投资预算总清单及费用 (31)

5.1、土建部分 (31)

5.2、设备部分 (32)

5.3、总投资费用 (33)

一、概述

1.1、绪论

目前，国内废水的排放要求越来越严格，而味精废水作为污染的重要来源，在处理和排放时受到了各方关注。

随着经济的飞速发展和技术的不断进步，我国已经成为味精的生产和消费大国。据报道，目前我国的味精生产量约占世界产量的一半。但是味精生产过程中所排放的废水量大，尤其是味精发酵液经等电提取谷氨酸后排放的母液具有“五高一低”的特点，是一种治理难度很大的工业废水。由于不能有效地治理味精废水，不少味精厂被列入全国重点污染源 3000 家单位之列[1]。味精废水的治理已经成为制约味精生产企业发展的重大难题。

目前国内外都还没有成熟的成套技术应用于生产实践。主要的问题是一次性投资过大，或者日常运行费用过高,大多数味精厂无法承受,不得不长期维持超标排放的现状。但面对环境的日益恶化，国家制定了严格的排放标准，味精生产企业在面对现状的同时，需要及时改进味精废水处理工艺，引进新技术。在味精废水中含有许多宝贵的资源，厂家可以根据废水中所含物质不同，对废水进行分析和适宜的处理工艺。因此，根据味精废水的特点，必须采取切实有效的措施，对其进行综合治理。在减小废水对环境造成污染的同时，回收废水中的菌体蛋白，取得一定的经济效益和环境效益。

1.2、味精废水的来源，危害及处理的意义

1.2.1 味精废水的来源

味精生产废水主要来源于提取味精后的发酵废液或离子交换尾液；生产过程中各种设备（调浆罐、液化罐、糖化罐、发酵罐，中和脱色罐等）的洗涤废水；离子交换树脂洗涤与再生废水；液化至糖化、糖化至发酵等各阶段的冷却水；浓缩结晶遗弃的结晶母液，以及各种洗涤、消毒废水。废水外观呈黄褐色。

发酵废液是一股极高浓度的废水，一般每生产1t 味精约有25t 发酵废液排出，这与发酵工艺、原料及菌种有关。我国目前生产水平大约是原发酵液中含酸量能达5%~8%，国外先进水平一般为10%~14%，毫无疑问，发酵时单位体积产酸愈高，发酵废液的单位排放量(以成品味精计)愈少。发酵废液中含2%~5%的湿菌体及蛋白质等固形物(菌体中富含蛋白质、脂肪、核酸等营养物质)，含有

-

--++-+++34242224e a g a PO SO Cl F C M NH N K 、、、、、、、、等无机盐，消泡剂，色

素，尿素，各种有机酸，小于1%的其他氨基酸，0.6%~0.8%+4NH ，残糖(小于1%）

以及1%~1.5 %的味精，此外还含有0.05%~0.1%左右的核昔酸类降解产物。由于提取方法的不同，废发酵液的性质会有所不同，废水水质自然就不尽相同[2]。此外，所用原料不同，发酵废液的性质也会有所变化。一般情况下，发酵废液的COD 高达60~80g/L ，BOD 高达31~50g/L ，谷氨酸1%~5%,悬浮物17~18g/L 。

要彻底地治理味精废水造成的污染，清洁生产和综合利用是发展的趋势。一方面，必须改进味精生产工艺现状，积极探索研究新工艺、新方法，大力推广清洁生产，从源头上遏制污染的产生；另一方面，对产生的味精废水必须处理和利用相结合，尽可能提取废水中有用物质，实现经济效益和环境效益的双丰收。

1.2.2 味精废水的危害

通常所说的味精废水是指味精发酵液提取谷氨酸后排放的母液。由于谷氨酸

的提取工艺不同，排放的废水水质也有所差别。但大多都具有COD

CR 高、BOD

5

高、

菌体含量高、硫酸根(改用硫酸调pH前为氯离子)含量高、氨氮含量高及 pH 值1.5~3.2 低“五高一低”的特点[4]。

由于味精废水往往具有较强的酸性，若不加处理就大量排放，势必会改变水体的pH值，从而污染环境、影响农作物生长、危害渔业生产。高COD、高BOD 的主要原因是谷氨酸、残糖、SS与氨氮所致，如不经处理，直接排放，会引发环境问题，破坏生态平衡。味精废水中的大量有机物质和含非蛋白氮、硫（或氯）的无机物质，非常适合微生物生长，而有害于除反刍动物及个别动物如兔以外的其它生物(包括江河湖泊里鱼虾)，同时也直接伤害了饮用该水源的人类本身，通过破坏水中动物生态平衡，又进一步造成对环境水源水质的严重损害。污染严重的河段，水的颜色发黑，味道发臭。

随着日趋渐严的环保法规的完善和全民环保意识的提高，废水处理工艺的实施面临着严峻的挑战。其主要危害如下：

(1)造成富营养化、破坏受纳水体水质的NH3-N值已放在了监测因子的首位。

(2)恶臭气味的产生，H

2

S气体排出对周边空气环境的影响造成对生态环境的破坏。

(3)受产品低利润空间的限制，企业无法承受过高的改造投资费用和运行费用。

(4)地下水和地表水随着新水法的执行，实行有偿使用和总量收费。

(5)处理时高能耗、高投入。

(6)味精废水有机物浓度高,色度大,且不易沉淀,废水中NH

3-N及-2

4

SO的含

量高,较难处理,此种污水虽然营养高,但直接进入生化处理也很难达到良好的效果。影响水体的营养组成成分，对水中生物生存产生极为严重的影响。

从多年的生产、试验和研究结果看来，单独采用某一种方法治理难以达到满意的效果。在味精废水的治理中，必须根据生产的工艺、废水的水质水量当地的环境以及回收利用的情况，联合采用物理的化学的以及生物的方法，并进行优化组合，方可实现味精废水的综合治理。

1.2.3、精废水处理国内外现状

精废水具有水量大、污染物浓度高、成分复杂、有机物、氨氮、硫酸根含量高等特点，处理难度极大。虽然味精生产企业、科研机构及有关的大专院校都对味精废水的治理进行了大量的研究。但是目前国内外都还没有成熟的成套技术应用于生产实践。主要的问题是一次性投资过大，或者日常运行费用过高，大多数味精厂无法承受，不得不长期维持超标排放的现状。

味精生产过程中产生的废水量很大，处理比较困难。据报道，每生产1t味精，大约要排出10~15t提取谷氨酸后的母液，全国每年要排放1000 多万吨这种高浓度有机废水。不仅严重污染了自然环境，而且制约了味精行业的发展。

国内,味精废水处理采用厌氧生物处理法、厌氧-好氧生物处理法、混凝除菌体、高速离心机分离和膜处理除菌体法等,这些方法各有千秋,但仅属于中小试阶段,或多或少存在一些问题,因而未被味精厂生产性采用[7]。我国台湾地区味精废水处理都不外是用兼氧-好氧法处理、沉淀、过滤、氧化、海抛、浓缩作肥料等方法,但不大适合大陆应用。

在国外,日本协和株式发酵会社对发酵液菌体采用蝶式自动分离机分离,分离出菌体作饲料。其母液及过程废水根据COD、SS、pH的不同分3种处理方法:高浓度废水经浓缩后作有机肥料；中浓度废水使用活性污泥-絮凝沉淀的方法；低浓度废水直接使用活性污泥法。

1.2.4、味精废水处理的意义

我国大小河川总长42万公里，湖泊7.56万平方公里，占国土总面积的0.8%，水资源总量28000亿立方米，人均2300立方米，只占世界人均拥有量的1/4，居121位，为13个贫水国之一。目前中国640个城市有300多个缺水，2.32亿人年均用水量严重不足。人口数量的几何增长、现代工业废水的乱排乱放、城市垃圾、农村农药喷洒等等，造成本来已是极少的淡水资源加剧短缺，无法为生产生活所用。污染水的70%-80%直接排放，我国污水的处理能力只占20%左右。全国每年排污量约300亿吨。全国各大城市地下水不同程度受到污染。全国78条主要河流有54条遭污染.我国七大水系:长江，珠江，松花江，黄河，淮河，海河，辽河。七大水系中有一半河段受到污染，86%城市河段污染超标，比较严重的有：黄河，淮河，辽河，太湖，巢湖，滇池等河流湖泊[9]。

20世纪80年代以来，城市建设规模和发展速度一直受水资源匮乏问题所困绕，影响了全市国民经济的发展。因此，地下水资源量的多少、未来变化趋势如何，能否满足城市发展建设的需要，一直是该市各级领导及有关部门十分关注的问题。

水污染威胁中国，威胁中华民族的生存，我国最大的污染源之一—味精工业废水的排放量每天10000吨，PH值3.5，含有大量有机物和非蛋白氮，严重地污

染着水源，我国的环保工作者呕心沥血地奋战了多年，就因为没有找到一种产出大于投入的治理方法，而战胜不了金钱和眼前利益的驱动，味精生产废水每天源源不断地，流入过去养育了我们祖先，现在养育着我们，将来还要养育我们子孙后代的江河湖泊。

从资源的综合利用和节能效果来看，利用味精废水生产生物蛋白饲料具有低成本、低能耗、无污染、高效益等优点，该治理方案是一条适合我国国情的味精废水治理方法[11]。由于该方案利用有机废水制取生物蛋白饲料，为社会提供廉价优质的蛋白饲料添加剂，解决我国蛋白饲料不足的现状，社会效益显著；同时，由于加工成本低廉，设备投资少，因此可使味精厂家在完全彻底治理味精废水污染的同时取得显著的经济效益。

1.3、设计资料

1.3.1 、味精废水水量

根据业主提供，所排污水主要来自谷氨酸提取后的高浓度离交废水:排放量为800 t/d,精制废水:排放量2 000 t/d,洗米废水:排放量300t/d,生活杂水:400 t/d，设计规模4000t/d。

1.4.2 味精废水混合水质

表1-1 味精废水混合水质

注：其他指标参考相关企业具体情况。

1.3.2 工程地质资料

(1)土壤承载力16t/m2；

(2)设计地震裂度8度；

1.4 、设计内容

(1)味精废水水质水量分析

(2)味精废水处理工艺流程的选择

(3)主要处理构筑物的设计

(4)泵站的初步工艺设计

(5)处理站平面布置和高程布置

二、味精废水水质分析与工艺方案比选

2.1 废水水质分析

味精生产工艺有两种:发酵法和水解法，日前我国生产厂家多采用发酵法生产味精，是用淀粉质为原料，经酸水解成葡萄糖，或直接采用制糖的糖蜜为原料，利用谷氨酸细菌的发酵作用，而生成谷氨酸。而味精废水主要来源于从发酵液中提取谷氨酸的提取工段，日前提取工艺有离了交换法、一步冷冻等电点法、浓缩等电点法、以及锌盐法[12]。生产过程中产生的废水COD,BOD浓度高,氯离子、硫

酸根离子含量大，pH值和温度较低，属于典型的高浓度有机废水而A悬浮物含量高，不沉淀，废水很难处理。

本项目污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.45,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。同时淀粉离交废水中含有大量的蛋白，可以用气浮工艺分离提取。

设计中的味精废水处理时的进水水质、出水水质及去除率见下表2-1：

表2-1 味精废水的处理情况

2.2 味精废水处理主要工艺

目前，国内味精行业废水主要是采用纯厌氧+好氧、厌氧前段(水解酸化段)+好氧的处理工艺。其中好氧处理主要有好氧塘、活性污泥法、接触氧化、生物滤池、生物转盘及SBR法等等，厌氧处理主要有厌氧塘、厌氧滤池、普通厌氧池、厌氧接触反应器、UASB等[13]。

根据本次设计的味精废水水质情况及味精同行业废水治理现状，技术水平，该废水采用厌氧与好氧相结合的方法来处理，废水首先经过气浮处理，去除大部分悬浮物，特别是蛋白质；然后经过厌氧处理装置，大大降低进水有机负荷，获得能源—沼气，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。

气浮是利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物，使其视密度小于水而上浮到水面上面实现固液或液液分离的过程。气浮过程包括气泡产生、气泡与颗粒（固体或液滴）附着以及上浮分离等连续步骤[14]。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。

在众多的厌氧工艺中选用水解酸化+生物接触氧化的方法，它在处理高浓度有机废水方面有一下优点：

(1)以厌氧水解酸化—生物接触氧化法处理高浓度抗生素有机废水，在经济和技术上是可行的。该法克服了常规好氧活性污泥法处理高浓度有机废水能耗高、稀释水量大、占地面积大以及运转费用高等缺点。

(2)此工艺可实现高浓度进水和高去除容积负荷氧化池。

(3)本工艺处理能力大，对冲击负荷有较强的适应性，污泥生成量少，运行费用低，勿需污泥回流，且可降低基建费用。

2.3 工艺选择 方案一、

混凝剂 石灰 泵

综合废水 集水池 气浮池

提取蛋白

调节池

混凝沉淀池

水解酸化池

生物接触氧化池

二沉池

排放

方案二、

方案一是由常见的处理构筑物构成，占地小、经济合理、操作简单。设计构造相对简单易懂，符合我国现在社会发展的国情。本工艺流程不仅在经济上为国家单位节省资金，而且在技术上掌握也比较成熟。适用于中小型污水处理厂及工业水处理站。

方案二 HCR系统由反应器、脱气池及二沉池组成，两组喷嘴是系统核心。其主要特点是：反应器容积小，系统占地面积少，溶解氧含量高，系统封闭运行稳定性好，容积负荷高，耐冲击负荷强，有机物去除率高，污水处理综合成本低，结构紧凑美观，环境、经济效益明显。由于味精废水的COD很高，仅经过HCR

一级反应处理还不能是出水达到排放标准，因此还要在HCR后续生物生物接触氧化池（BCO）。

综上所述，方案一更符合设计要求，且能达到处理要求。

三、废水处理构筑物的设计

3.1、格栅

3.1.1、格栅作用与分类

在排水工程中，格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。

(1)格栅的作用

格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。

格栅的拦截物成为栅渣，其中包括数十种杂物，大至腐木，小到树杈、木塞、塑料袋、破布条、石块、瓶盖等。

(2)格栅的分类

格栅一般由相互平行的格栅条、格栅框和清渣耙3部分组成。格栅按不同的方法可分为不同的类型。

按格栅条间距3的大小不同，格栅分为粗格栅、中格栅、和细格栅三类，其栅条间距分别为4~10mm、15~25mm和大于40mm。

按清渣方式不同，格栅分为人工清渣格栅和机械清渣格栅两种。人工清渣格栅主要是粗格栅。

按栅耙的位置不同格栅分为前清渣式格栅和后清渣式格栅。前清渣式格栅要顺水流清渣，后清渣式格栅要逆水流清渣。

按形状不同，格栅分为平面格栅和曲面格栅。平面格栅在实际工程中使用较

多。

按构造特点不同，格栅分为抓扒式格栅、循环式格栅、弧形格栅、回转式格栅、转鼓式格栅和阶梯式格栅。

3.1.2 、格栅设计参数

全自动回转式格栅参数

型号： HG-1000

功率： 1.5kw

间隙： 20mm

栅前流速： 0.4~0.8m/s

过栅流速： 0.6~1.0m/s

安装倾角：60°

数量： 1座

3.2 集水池

3.2.1、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，而且气浮池设在地上，所以在气浮池之前和格栅之后设一集水池，其大小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泵型号，以达到要求。

3.2.2、设计参数

外形尺寸: 6×5×4M

设计水量：Q=166.7m3

停留时间： 4h

有效深度： 3.5m

结构型式：钢砼

配套：浮球式液位计1套，污水提升泵两台（1备1用）：

提升泵参数：

型号：150WLⅠ190-18型

流量：190m3/h

扬程： H=18m

电机功率： 18.9kW

数量： 2台

3.3 气浮池

由于味精废水中离交废水占有很大比重，且含有大量的蛋白，所以设气浮池,分离提取蛋白质,提高经济效益，同时减轻后续处理构筑物的压力。

3.3.1 、气浮设计说明

利用高度分散的微小气袍作为载体粘附于废水中的悬浮污染物，使其浮力大于重力和阻力，从而使污染物上浮至水面，形成泡沫，然后用刮渣设备自水面刮除泡沫，实现固液或液液分离的过程称为气浮。

气浮是向水中注入或通过电解的方法产生大量的微气泡，使其与废水密度接近水的固体或液体污染物微粒黏附，形成密度小于水的气浮体，在浮力的作用下上浮至水面形成浮渣，进行固液或液液分离的一种处理技术。

废水中污染物微粒能较稳定的吸附在气泡上并随气泡上浮分离的前提条件。因此，被去除的污染物微粒应具有疏水性表面。为提高气浮法的分离效果，往往采取措施改变固体或液体污染物微粒的表面特性。

悬浮颗粒与气泡粘附的原理：水中悬浮固体颗粒能否与气泡粘附主要取决于颗粒表面的性质。颗粒表面易被水湿润，该颗粒属亲水性；如不易被水湿润，属疏水性。亲水性与疏水性可用气、液、固三相接触时形成的接触角大小来解释。在气、液、固三相接触时，固、液界面张力线和气液张力线之间的夹角称为湿润接触角以θ表示。

根据气泡产生的方式气浮法分为：a.电解气浮法；b.散气气浮法：分为扩散板曝气气浮和叶轮气浮；c.溶气气浮法：分为溶气真空气浮和加压溶气气

气浮法的优点：

(1) 气浮设备能在短时间内较为彻底地去除沉降速度很小的颗粒，通常需15~20min即可完成固液分离的过程，在水量、水质相同的条件下，以沉淀池具有较高的去除效率和较小的反映容器积，可节省基建投资。

(2) 气浮过程所生成的浮渣，其含水率较沉淀池污泥含水率低，污泥量少，且表面刮渣也较方便。

(3) 若用气浮池代替活性污泥中的二沉池，则可以消除污泥膨胀的影响。

(4) 气浮法对去除水中表面活性剂及嗅味等有明显效果。

(5) 对低温低浊及含藻类多的水源，气浮法比沉淀法可取得更好的精华效果。

气浮的缺点：

(1) 电耗较大，每吨水比沉淀法多消耗电0.02~0.04kwh。

(2) 减压阀或低压释放器易堵塞，维修工作量大。

(3) 浮渣易受较大风雨的干扰。

本设计中气浮选取叶轮曝气气浮法。其优点是气浮设备不易堵塞，适用于处理悬浮物浓度高的废水。但产生的气泡较大，气浮效率低。

1-叶轮；2-盖板；3-转轴；4-轴套；5-轴承；6-进气管；7-进水槽；

8-出水槽；9-泡沫槽；10-刮沫板；11-整流板

图3-3 叶轮气浮池

Fig.3-3 Impeller floataion tank

3.3.2、气浮池的设计参数

设计水量： Q=1000m3/d=41.7 m3/h=0.0115 m3/s

外形尺寸： 4×3×2.5m

停留时间：约40min

数量： 1座

3.4 调节池

3.4.1 、调节池设计说明

城市污水和工业废水在一天24h内排出的水量和水质是波动变化的。这样对废水站的处理设备，特别是生物处理设备或生化反应系统处理功能正常发挥是不利的，甚至可能遭到破坏。因此，应在污水处理系统前设置均化调节池，以均和水质、存盈补缺，使后续处理构筑物在运行期间内能得到均衡的进水量和稳定的水质，并达到理想的处理效果。

主要起均衡水量作用的调节池称为均量池，主要起均和水质作用的调节池称为均质池，既可均量又可均质的调节池称为均化池。

本设计中的味精废水主要是各车间生产后排出的含有不同物质、不同水量的废水，车间进行24h工作，机器不停转。所以水量的变化在很小的一个范围内变化，主要是在高峰期生活用水的排放。由于生活废水占的比例不大，所以设计中按水量不变来设计，则本设计中的调节池设均质调节池。

3.4.2 、调节池设计参数

外形尺寸: 10×7×5m

停留时间： 8h

设计水量： Q=1000m3/d=41.7 m3/h=0.0115 m3/s

有效水深： h=4.5m

数量： 1座

结构型式：钢砼