10万吨年燃料乙醇项目立项污水处理工程初步方案本科学位论文

中国石化东乡10万吨/年燃料乙醇项目污水处理工程初步方案中冶华天工程技术有限公司中国马鞍山二零一四年十一月1 概况1.1 前言该酒精废水项目东乡10万吨/年燃料乙醇项目污水处理工程，日平均排废水量约3500m3/d（146m3/h），最大按120%产能设计，最大排水量4200 m3/d，考虑到建设投资，这次污水处理能力设计按4000 m3/d；为坚决贯彻国家和政府对排放污水达标的要求，该公司领导认真执行环境保护法，决定对其排放的污水进行彻底治理，达标排放。

以实现环境效益、经济效益和社会效益的统一。

我公司工程技术人员根据业主提供的资料及我们完成的相似废水处理工程经验，对本污水处理工程做出如下初步方案设计。

1.2 设计依据（1）《环境工程手册》（水污染防治卷）；（2）《三废处理工程技术手册》（废水卷）（3）《给水排水设计手册》；（4）已有的木薯酒精废水治理项目经验；（5）已进行的相关实验成果。

（6）本项目环评、可行性研究报告。

（7）业主方确认的设计水质、水量及其他相关资料。

1.3 相关规范、标准1.3.1 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；1.3.2 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）；1.3.3 《给水排水工程结构设计规范》（GB50069—2002）；1.3.4 《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）；1.3.5 《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）；1.3.6 《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）；1.3.7 《供配电系统设计规范》（GB50052-95）；1.3.8 《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）；1.3.9 《电力工程电缆设计规范》（GB50217-94）；1.3.10 《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）；1.3.11 《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》（GB50058-92）；1.3.12 《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）；1.3.13《发酵酒精和白酒工业污染物排放标准规范》（GB27631-2011）。

1.4 设计原则1.4.1 满足环境保护的各项规定，污水经处理达标后排放；1.4.2 选择工艺成熟可靠，且切实可行的方案；1.4.3 占地面积小，且流程布局合理；1.4.4 操作管理方便，运行费用低，处理系统运行稳定，有较长的使用寿命；1.4.5 污泥产生量少；1.4.6 在设计中充分考虑二次污染的防治，设备耐腐蚀，噪声达标，以免影响周围环境。

1.5 设计规模及进出水水质1.5.1废水性质：酒精废水（生产原料主要为木薯干片、鲜木薯）1.5.2设计水量：按4000m3/d（167m3/h）设计。

1.5.3设计进水水质：根据类似项目设计经验，确认本工程的设计水质如表1。

表1 设计水质一览表单位：mg/l(pH、温度除外)污染项目CODcr BOD5SS PH 氨氮总氮水温综合废水68000 40000 40000 4～5 300 400 80度注：该废水水质为利用木薯或粉渣为原料时水质，未对醪液中固体物质进行分离。

1.5.4出水水质根据《发酵酒精和白酒工业水污染排放标准》（GB27613-2011）中规定，自2012年1月1日起，新建企业执行下表的标准。

表2 新建企业水污染物排放标准单位：mg/l(pH除外)序号污染物项目限值（mg/L）污染物排放监控位置直接排放间接排放1 pH值6-9 6-9企业总排放口2 色度（稀释倍数）40 803 悬浮物（SS）50 140五日生化需氧量430 80（BOD5）5 化学需氧量（COD cr）100 4006 氨氮10 307 总氮20 508 总磷 1.0 3.0根据当地环保部门以及环评报告的要求，本项目执行直接排放标准。

2 工程方案设计2.1 设计范围本工程的设计范围是：污水流入处理站界区始、至全处理工艺出水为止，其内部的各工艺单元的全部内容，其中包括工艺、土建、电气、设备等各专业内容。

以下工程内容不属于本方案范围：（1）进入污水站的污水管道、自来水管、供电电缆、通讯电缆及处理后的排水管道。

（2）污水处理站站区内的雨水管道不在本工程范围内，由厂区建设规划统一布置。

（3）高压配电系统、变压器以及变压器至污水处理站配电房的配电线路不在工程范围内。

（4）土建工程暂按无不良地基进行考虑（地基承载力按160Kpa考虑），若属不良地基，其处理费用（地基处理、降水措施、护散坡）另计。

（5）污泥运输车及消防用具等的购置由厂区建设统一配套，不在方案设计范围内。

2.2 工艺方案比选酒精废水是属于高温高浓度的农产品加工有机废水，基本上说废水中的绝大部分有机物都是可采用生物法处理，普遍采用厌氧——好氧的处理方法，因此我们本次为贵公司设计的初步方案同样遵循此原则，采用国内及国际领先的具体工艺、技术为本工程的根本要求。

木薯酒精废水治理常采两种治理思路，其一是清液发酵，以分离后的清液经厌氧、好氧处理；其二是全糟发酵，第一级进行全糟厌氧发酵后再分离SS，分离液到第二级厌氧等后处理。

两种治理思路都能确保废水达到治理要求，增长环保投资效益，具体优缺点比较见下表：表2-1 全槽发酵与清液发酵优缺点比较单位：mg/l(pH除外)清液发酵全槽发酵优点1、工程投资大大降低了，占地减少了；2、流程简单，出水稳定；3、厌氧产沼量并没有大量减少，SS的热值较高，有助于燃烧回收能源，同时还可做部分饲料，解决了SS 的问题；4、减少了泥砂对厌氧反应器及管道等的沉积、磨损；5、操作、管理比较简单。

1、第一级厌氧的进水对SS 处理要求较低；2、理论上厌氧产沼气量约高一点；3、固形物（木薯渣）的处理量要求约少点；4、运用的实例较多，经验也较丰富缺点1、预处理的要求较高；1、工程投资较高，占地2、固形物的处理量约有增大；3、单体构筑物投资较大，但总投资减少了。

较多，构筑物较多；2、第一级厌氧容积负荷较低；3、泥砂等对管道等设备沉积、磨损，需定期检修。

设备更新维护投入大；4、消化后的糟仍需要处理。

5、好氧投资和运行费用大幅度提高全槽发酵和清液发酵，各自有优缺点，但考虑到全槽发酵一方面可以产生更多的沼气，回收更多的能源，从而降低酒精生产成本；另一方面解决了渣的出路问题，所以本方案采用全槽发酵处理工艺。

2.2.1 预处理工艺的选择考虑木薯酒精废醪液含砂量大、SS高的特点，预处理阶段主要去除废醪液中的泥砂及大块儿的木薯渣，减轻对换热器、卧式螺旋机、水泵等设备的磨损。

预处理工艺主要以沉砂池为主要土建构筑物，在沉砂池内安装砂水、渣水分离器。

砂水分离器将沉砂池沉淀的泥沙排入集砂斗，集砂斗上设有滤液管，滤液排入集水池，用水泵直接打入一级厌氧调节池，集砂斗设有排砂口，排入集砂车，送去沉砂堆放厂堆放。

渣水分离器将沉砂池沉淀的大块木薯渣排入集渣斗，斗上设有滤液管，滤液排入集水池，用泵打入一级厌氧调节池，集渣斗设有排渣口，排入集渣车，送去沉砂堆放厂堆放或送入螺旋挤压机挤压脱水后，送入热风炉干燥后，掺煤燃烧。

沉砂池进水口、集砂斗和集渣斗都留有二沉池出水回流管，用于对沉砂和木薯渣的清洗，同时调节废醪液的粘度。

2.2.2 厌氧工艺的选择一种好的厌氧反应器若想获得高的处理效率、高负荷、高稳定性，必须具备如下两点：a)产气和进水的均匀分布以及内循环回流，使底部的污泥呈“流化”状态，进水（底物）和活性污泥（菌种）形成了很好的接触，增大了相互间的传质效果；b)多组三相分离器的保护，从而保证了反应器运行时有足够多的活性污泥，为反应器的稳定、高负荷运行提供安全保障。

以下介绍两种目前常用的厌氧处理技术UASB处理工艺及IC处理工艺。

（1）UASB处理工艺介绍升流式厌氧污泥床（UASB）反应器是荷兰学者Lettinga等人于20世纪70年代初开发的。

由于这种反应器结构简单，不用填料，没有悬浮物堵塞等问题，因此一出现便立即引起了广大废水处理工作者的极大兴趣，并很快被广泛应用到工业废水和生活污水的处理中。

UASB反应器在处理各种有机废水时，反应器内在条件合适时能形成厌氧颗粒污泥，而厌氧颗粒污泥不仅具有良好的沉降性能，而且有较高的比产甲烷活性。

由于UASB反应器设有三相分离器，使得反应器内的污泥不易流失，所以反应器内能维持很高的生物量，平均浓度能达到80gSS/L左右。

同时，反应器的STR很大，HRT很小，这使反应器有很高的容积负荷率和处理效率以及运行稳定性。

UASB反应器的基本构造主要由污泥床、污泥悬浮层、沉淀区、三相分离器、及进水系统等部分组成。

1) 污泥床位于UASB反应器的底部。

污泥床内具有很高的污泥生物量，其污泥质量浓度（MLSS）一般为15～30g/L。

污泥床的容积一般占整个UASB 反应器反应区容积的30%左右，但它对UASB反应器的整体处理效率起着极为重要的作用，其对反应器中有机物的降解量一般可占到整个反应器全部降解量的70%～90%。

污泥床对有机物如此有效的降解作用，使得在污泥床内产生大量的沼气，微小的沼气气泡经过不断的积累、合并而逐渐形成较大的气泡，并通过其上升的作用而使整个污泥床层得到良好的混合。

2) 污泥悬浮层位于污泥床的上部。

它占据整个UASB反应器反应区容积的70%左右，其中的污泥浓度要低于污泥床，通常为10～20g/L，这一层污泥担负着整个UASB反应器有机物降解量的10%～30%。

污泥悬浮层中絮凝性污泥的浓度呈自下而上逐渐减小的分布状态。

污泥床和污泥悬浮层组成UASB的反应区，是UASB的核心组成部分，即是培养和富集厌氧微生物的区域，因而是有机污染物被降解去除的主场所。

3) 沉淀区位于UASB反应器的顶部，其作用是使由于水流的夹带作用而随之上升至出水区的固体颗粒（主要是污泥悬浮层中的絮凝性污泥）在沉淀区沉淀分离，并沿沉淀区底部的斜壁下滑经三相分离器而重新回到反应区内，并同时实现均匀集水。

4) 三相分离器由沉淀区、回流缝和气封组成，其功能是将沼气（气相）、污泥（固相）和处理水（液相）等三相进行分离。

沼气进入集气罩，污泥在沉淀区下沉；并经回流缝沉降到反应区。

经沉淀澄清后的废水作为处理水经排水系统排出反应器。

5) 布水系统位于UASB反应器的底部，其功能是将废水在UASB反应器的整个过水断面上均匀分布，以利于废水中有机污染均匀、充分地与反应区中的污泥混合接触，最大限度地发挥全部微生物的处理功能，防止反应器出现死区而降低其处理能力。

6) 水封箱其功能是根据UASB反应器的出水液位和集气室的布置方式，提供一定的水压，以保证一定的集气空间（高度），确保反应器正常的集气。

UASB处理有机工业废水的优点：1) 污泥床污泥浓度高，平均污泥浓度可达10～20gVSS/L；2) 有机负荷高，中温（35～40℃）发酵时容积负荷可达6～8kgCOD/(m3·d)；3) 反应器内无混合搅拌设备，无填料，维护和管理较简单；4) 系统较简单，不需另外设置沉淀池和污泥回流设施。