化妆品废水方案初步设计

1、化妆品废水处理工程初步设计目 录一、水质及水量31.技术线路评估32.设计进水水质43.废水治理目标44.废水处理水量4二、工艺方案的选择51.工艺选择原则52.生产废水工艺流程图53.生产废水工艺流程说明64.工艺设计特点75.生化处理单元说明76.高级氧化说明107.应急系统说明12三、各主要处理单元的设计和设备、器材选型121.调节池122.絮凝池1#133.气浮池154.UASB厌氧池175.一级生物接触氧化池186.二级生物接触氧化池207.沉淀池1#（竖流式沉淀池）218.pH调节池239.芬顿氧化池2410.絮凝池2#2511.沉淀池2#（竖流式沉淀池）2612.贮泥池2713.

2、溶液池2714.设备房2815.各处理单元参数图表28一、水质及水量1.技术线路评估根据不同的工业废水性质，采取不同的处理方式。工业废水部分含有毒有害的污染物，可生化性低，难以通过生化处理进行去除。对这种工业废水主要通过物化手段进行预处理，提高其可生化性，再通过生化手段进行深度处理，或单独使用物化手段进行深度处理，达到排放标准。根据本生产废水性质，其有机物、悬浮物浓度高，可生化性低，难以单独通过物化手段处理，故采用物化生化结合的方法处理。采用物化气浮+生化+强氧化方法可达到出水标准。通过加絮凝剂进行气浮，降低废水中的悬浮物浓度；经过絮凝气浮后，废水中的大部分有机物通过生化手段处理；经过生化处理

3、后，对于废水中难以生物降解的剩余污染物，使用强氧化手段处理，从而达到出水标准。2.设计进水水质根据建设单位所提供的监测数据，进水水质如下：（单位：mg/L ,pH除外）项目CODcrpH化妆品废水11000150006.53.废水治理目标根据环保要求，处理出水需达到广东省水污染物排放限值（DB44/26-2001）第二时段一级标准后排入受纳水体，设计处理出水水质详表如下： （单位：mg/L ,pH除外）项目CODcrBOD5SS动植物油LASpH化妆品废水902060105694.废水处理水量根据建设单位提高的资料显示，污水的来源主要是生产废水。由于搅拌锅、乳化锅等生产设备在运行前后均需清洗一

4、次，平均每天46次，此外配料车间也需要定期进行清洗。根据业主提供资料，产生的清洗废水约20 m/d，本设计方案按20m/d设计（每天运行20h）。二、工艺方案的选择1.工艺选择原则污水处理工艺的选择与处理水量、原水水质、排放标准、建设投资、运行成本、处理效果及稳定性、工程应用状况、维护管理方便等因素有关。本工程选择工艺首先考虑以下几个原则：1.1 采用技术先进，技术成熟，高效节能，管理方便的处理工艺。1.2 出水水质稳定达标。1.3 对污水水质、水量变化适应性强，处理效率高。1.4 投资节省，充分利用空间，运行维护费用低。1.5 操作管理方便，便于维护。1.6 工程总体布局与周围环境相协调。2

5、.生产废水工艺流程图烧碱絮凝池1#气浮池UASB厌氧池二级生物接触氧化池沉淀池1#pH调节池芬顿氧化池絮凝池2#沉淀池2#贮泥池进水1t/h调节池PAC、PAM烧碱FeSO4、H2O2硫酸一级生物接触氧化池压滤外运出水1t/h3.生产废水工艺流程说明3.1 生产废水格栅井后进入生产调节池，在调节池中污水水质、水量得到均匀调节，保护后续系统免受到强烈的冲击。3.2生产废水进过调节池后，调节水质进入絮凝池进行处理。先通过加入烧碱调节pH至8，后加入絮凝剂和助凝剂，通过水力曝气搅拌，将废水中大部分微小固体悬浮物凝聚成为大颗粒物质。3.3 经过絮凝后的废水进入气浮池进行处理，利用微小气泡使杂质浮出水面

6、，去除废水中的固体悬浮物、油脂、LAS及各种胶状物。3.4 废水经过气浮后进入UASB厌氧池内，利用厌氧微生物生化作用把大分子有机物及难降解有机物分解成细小有机物，提高废水的可生化性，同时去除废水中的一部分有机物，降低好氧处理的有机物冲击。3.5 废水经厌氧处理后，进入两段好氧生物处理，通过好氧微生物的进一步分解利用，去除有机污染物。3.6 好氧生物处理后经由沉淀池实现泥水分离。3.7经过沉淀池处理后，先调节废水的pH至3，再通过芬顿高级氧化降低废水中难以生物降解的有机物浓度，之后再次进行沉淀处理，以达到排放标准。3.8 污泥收集到贮泥池中，经重力压缩后通过板框压滤机脱水，外运至有资质处理单位

7、进行处理。4.工艺设计特点4.1 处理效率较高。4.2 投资省、占地少。4.3 由于处理效率较高，所以缩小了处理池容积和占地，节省了基建投资。本工程在保证达标排放前提下，占地少，能有效节约投资。4.4 耐冲击，适应性较强。 5.生化处理单元说明根据微生物分解有机物对氧气的要求不同，生化处理单元可分为好氧处理单元与厌氧处理单元两部分。5.1厌氧处理单元厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质的过程。高分子有机物的厌氧降解过程可以被分为四个阶段：水解阶段、发酵(或酸化)阶段、产乙酸阶段和产甲烷阶段。(1)水解阶段

8、水解可定义为复杂的非溶解性的聚合物被转化为简单的溶解性单体或二聚体的过程。高分子有机物因相对分子量巨大，不能透过细胞膜，因此不可能为细菌直接利用。它们在第一阶段被细菌胞外酶分解为小分子。这些小分子的水解产物能够溶解于水并透过细胞膜为细菌所利用。水解过程通常较缓慢，因此被认为是含高分子有机物或悬浮物废液厌氧降解的限速阶段。(2)发酵（或酸化）阶段发酵可定义为有机物化合物既作为电子受体也是电子供体的生物降解过程，在此过程中溶解性有机物被转化为以挥发性脂肪酸为主的末端产物，因此这一过程也称为酸化。在这一阶段，上述小分子的化合物发酵细菌（即酸化菌）的细胞内转化为更为简单的化合物并分泌到细胞外。发酵细菌

9、绝大多数是严格厌氧菌，但通常有约1%的兼性厌氧菌存在于厌氧环境中，这些兼性厌氧菌能够起到保护像甲烷菌这样的严格厌氧菌免受氧的损害与抑制。这一阶段的主要产物有挥发性脂肪酸、醇类、乳酸、二氧化碳、氢气、氨、硫化氢等，产物的组成取决于厌氧降解的条件、底物种类和参与酸化的微生物种群。与此同时，酸化菌也利用部分物质合成新的细胞物质，因此，未酸化废水厌氧处理时产生更多的剩余污泥。(3)产乙酸阶段在产氢产乙酸菌的作用下，上一阶段的产物被进一步转化为乙酸、氢气、碳酸以及新的细胞物质。(4)甲烷阶段这一阶段，乙酸、氢气、碳酸、甲酸和甲醇被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、二氧化碳和氢气

10、等转化为甲烷的过程有两种生理上不同的产甲烷菌完成，一组把氢和二氧化碳转化成甲烷，另一组从乙酸或乙酸盐脱羧产生甲烷，前者约占总量的1/3，后者约占2/3。与普通的厌氧池相比，UASB厌氧反应器有以下优点：（1） 污泥浓度高，有机负荷高，处理能力强，因此节省用地；（2） 无混合搅拌设备，靠发酵过程中产生的沼气的上升运动，使污泥床上部的污泥处于悬浮状态，对下部的污泥层也有一定程度的搅动；（3） 污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题；（4） UASB内设三相分离器，实现固、液、气的分离，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备。5.2好氧处理单

11、元好氧生物处理是指在有充足氧的条件下通过好氧微生物的作用，将废水中各种有机物分解转化成二氧化碳等物质的过程。根据好氧微生物在水中分布状态的不同，可将好氧生物处理分为活性污泥法和生物膜法；活性污泥法中微生物以悬浮状态存在，而生物膜法中微生物以固着在填料上的形式存在。好氧生物处理主要分为两个阶段：(1) 吸附阶段： 在有氧条件下，絮凝性微生物吸附废水中的有机物。(2) 降解阶段： 水解性细菌水解大分子有机物为小分子有机物，同时微生物合成自身细胞。废水中的溶解性有机物直接被细菌吸收，在细菌体内氧化分解，其中间代谢产物被另一群细菌吸收，进而无机化。两段生物接触氧化法是属于生物膜法中的一种，在国内工业废

12、水处理中应用广泛，与普通的活性污泥法相比，有以下优点：（1） 采用两段式生物接触氧化法，第一段处理COD负荷高，第二段处理COD负荷低，能够有效地抵抗有机冲击，适应性强，处理效果好；（2） 有机负荷高，处理时间短，因此节省用地；（3） 不必进行污泥回流，同时也不存在污泥膨胀的问题，运行管理方便；（4） 污泥产量少，污泥后续处理费用降低，同时节能效果明显。6.高级氧化说明高级氧化试剂是由H2O2和Fe2+混合而成的一种氧化能力很强的氧化剂。其氧化机理主要是在酸性条件下(一般pH3.5)，利用Fe2+作为H2O2的催化剂，生成具有很强氧化电性且反应活性很高的OH，羟基自由基在水溶液中与难降解有机物

13、生成有机自由基使之结构破坏，最终氧化分解。同时Fe2+被氧化成Fe3+产生混凝沉淀，将大量有机物凝结而去除。高级氧化法可有效地处理含硝基苯、ABS等有机物的废水以及用于废水的脱色、除臭。在含有亚铁离子的酸性溶液中投加过氧化氢时, 在Fe2+ 催化剂作用下, H2O 2 能产生两种活泼的氢氧自由基, 从而引发和传播自由基链反应, 加快有机物和还原性物质的氧化。其一般历程为：Fe2+ + H2O 2Fe2+ + OH- + OHFe2+ + OHOH- + Fe3+Fe3+ + H2O 2Fe2+ + H+ + HO 2HO 2+ H2O 2O 2+ H2O + OHRH+ OHR+ H2OR+

14、Fe3+ R+ + Fe2+R+ + O 2ROO + CO 2+ H2O羟基自由基比其他常用的强氧化剂( 如MnO4- , ClO 2 ) 具有更高的电极电势, 且电子亲和能较高。OH+ H+ + e= H2O UH= 2. 80 V所以HO2、OH 自由基可与废水中的有机物发生反应，使其分解或改变其电子云密度和结构,有利于凝聚和吸附过程的进行。高级氧化试剂具有下列特点：（1）氧化能力强。（2）过氧化氢分解成羟基自由基的速度很快，氧化速率也较高。（3）羟基自由基具有很高的电负性或亲电性。（4）处理效率较高，处理过程中不引入其他杂质，不会产生二次污染。（5）由于是一种物理化学处理方法，很容易加

15、以控制，比较容易满足处理要求。（6）既可以单独使用，也可以与其他工艺联合使用，以降低成本，提高处理效果。（7）对废水中干扰物质的承受能力较强，操作与设备维护比较容易，使用范围比较广。7.应急系统说明本工艺设计中污水泵采用一用一备方式，在某一台污水泵出现故障，马上自动切换至另外一台备用水泵运行。三、各主要处理单元的设计和设备、器材选型1.调节池（1）功能：均匀水量水质，减轻对后续处理系统的冲击负荷，保证系统稳定运行。（2）设计参数：设计水量：20m3/d有效容积：20m3停留时间：20h外形尺寸：LBH=4.02.03.0m结构形式：钢混结构数量：1座（3）主要设备：A、污水提升泵 2台B、水位

16、控制系统 1套C、流量计 1套D、流量控制器 1套E、加药系统 1套F、pH检测系统 1套G、人工格栅 1套（4）设计计算：为确保水质水量得到充分调节，以一天的废水量作为调节池处理量。有效容积：V=Qt=120m3由于一般调节池容积利用率不能达到100%，取调节池的尺寸为：LBH=4.02.03.0m有效水深：h=V/(LB)=20/(42)=2.5m2.絮凝池1#（1）功能：将细小悬浮颗粒物、胶体等物质凝聚成大颗粒物，以便后续去除。（2）设计参数：设计水量：20m3/d有效容积：0.34m3停留时间：0.34h外形尺寸：H=0.81.0m结构形式：钢混结构数量：2座（3）主要设备：A、污泥泵

17、 1台B、进出水布水系统 1套C、斜板填料 1套D、填料支架 1套E、药剂混合器 1套F、加药系统 2套（4）设计计算：为确保絮凝效果，絮凝剂和助凝剂投加并搅拌的时间设计为20min（即0.34h）。有效容积：V=Qt=10.34=0.34m3絮凝池设计为圆柱型，取直径=0.8m有效水深：h=V/(/2)2=0.34/(0.8/2)2=0.68m取设计高度：H=1m 超高0.32m3.气浮池（1）功能：利用气浮作用，把杂质浮出水面，去除废水中的固体悬浮物、油脂、LAS及各种胶状物。（2）设计参数：设计水量：20m3/d处理水量：1m3/h停留时间：0.4h座数：1座（3）主要设备：A、气浮系统

18、 1套B、加药系统 2套C、气水混合器 1套D、药剂混合器 1套E、溶气罐 1个H、溶气循环泵 2台（4）设计计算：气浮池所需空气量：Qg=Cs(fP-1)RQ/1000式中Cs20时一个大气压下空气溶解度，18.7ml/ Latm； P溶气压力，绝对压力，5atm； f溶气效率，0.8； 空气容重，1.164g/L； R溶气水回流比，25%； Q处理水量，1m3/h。故Qg=1.16418.7(0.85-1)0.251/1000=0.016kg/h气浮池溶气水量：Qr=Qg/(736fPKT)式中Qg气浮池所需空气量，kg/h； f 溶气效率，0.8； P溶气压力，绝对压力，5atm； KT

19、20时溶解度系数，0.024。故Qr=0.016/(7360.850.024)=2.2610-4，可忽略。气浮接触室：接触室表面积：Ac=(Q+Qr)/(3600vc)=1/(36000.010)=0.03m3接触室长宽：Lc=0.3m，Bc=0.1m接触室堰上水深：H2= Bc=0.1m接触室气水接触时间：t=(H1-H2)/vc=(1.8-0.1)/0.010=170s（大于60s，符合设计规范要求。）气浮分离室：分离室表面积：As=(Q+Qr)/(3600vs)=1/(36000.001)=0.3m3分离室长宽：Ls=0.9m，Bs=0.34m分离室水深：H=vst=0.0012060=

20、1.2m气浮池容积：W=(Ac+As)H=(0.03+0.3)1.2=0.396m3校核总停留时间：T=60W/(Q+Qr)=600.396/1=24min4.UASB厌氧池（1）功能：提高废水可生化性，同时降解废水一部分有机物。（2）设计参数：设计水量：20m3/d容积负荷：6kgCOD/(m3d)有效容积：25m3表面水力负荷：0.2 m3/(m2h)停留时间：25h外形尺寸：LBH=2.52.05.5m结构形式：钢混结构座数：1座（3）主要设备：A、进水配水系统 1套B、三相分离器 1套C、沼气收集系统 1套（4）设计计算：估算絮凝气浮的COD去除率在50%左右，则UASB厌氧池进水CO

21、D浓度：S0=7500mg/L,按照设计规范以及工程经验取容积负荷：Nv =6kgCOD/(m3d)。有效容积：V=QS0/(1000Nv)=207500/(10006)=25m3设计有效水深应在58m之间，取有效水深：h=5m 超高0.5m厌氧池面积：A=V/h=25/5=5m2长宽比小于2:1时经济性、布水均匀性较好，取尺寸：LB=2.52m表面水力负荷：q=Q/A=1/5=0.2 m3/(m2h)，满足规范中小于0.8 m3/(m2h)的要求。5.一级生物接触氧化池（1）功能：承受较高有机负荷冲击，降解有机物。（2）设计参数：设计水量：20m3/d容积负荷：2kgBOD/(m3d)有效容

22、积：9m3接触时间：9h停留时间：12h外形尺寸：LBH=2.01.54.5m结构形式：钢混结构座数：1座（3）主要设备：A、悬挂式填料 1套B、填料支架 1套C、进出水配水系统 1套D、穿孔曝气管系统 1套E、鼓风曝气机 1台（4）设计计算：估算UASB厌氧池COD去除率在73%左右，则一级生物接触氧化池进水COD浓度：S0=2000mg/L。有效容积：V=Q(S0-Se)/(Mc1000)式中 V接触氧化池设计容积，m3； Q接触氧化池的设计流量，m3/d； S0接触氧化池进水BOD5浓度，mg/L; Se接触氧化池出水BOD5浓度，mg/L； Mc容积负荷，kgBOD/(m3填料d)；

23、填料填充比，%。根据设计规范以及工程案例，取一级生物接触氧化COD去除率为60%，容积负荷Mc=2kgBOD/(m3填料d)，填料填充比=60%。则出水COD浓度Se=2000(1-60%)=800mg/L由于前置UASB厌氧池，废水的可生化性得到提高，估算B/C=0.45，则式中S0-Se=(S0- Se)0.45=12000.45=540mg/L。故V=(20540)/(20.61000)=9m3设计长宽比宜取2:11:1，有效水深宜取36m，故取：有效水深：h=3m 尺寸：LB=21.5m（氧化池一池两格）其中有效水深的填料分三层，每层高1m，超高0.5m，填料上水深取0.5m，配水区高

24、度取0.5m，则：总高度：H=3+0.5+0.5+0.5=4.5m接触时间：t=LBh/Q=9h需气量：D=D0Q=20m3/h （取气水比D0为20:1）6.二级生物接触氧化池（1）功能：对经一级生物接触氧化处理后的废水进行有机物的再次降解，二级处理有机负荷较低，处理效果更好。（2）设计参数：设计水量：20m3/d容积负荷：1.2kgBOD/(m3d)有效容积：7.5m3接触时间：7.5h停留时间：10h外形尺寸：LBH=1.51.55.0m结构形式：钢混结构座数：1座（3）主要设备：A、悬挂式填料 1套B、填料支架 1套C、进出水配水系统 1套D、穿孔曝气管系统 1套E、鼓风曝气机 1台（

25、4）设计计算：一级生物接触氧化池出水COD浓度：S0=800mg/L。有效容积：V=Q(S0-Se)/(Mc1000)式中 V接触氧化池设计容积，m3； Q接触氧化池的设计流量，m3/d； S0接触氧化池进水BOD5浓度，mg/L; Se接触氧化池出水BOD5浓度，mg/L； Mc容积负荷，kgBOD/(m3填料d)； 填料填充比，%。根据设计规范以及工程案例，取二级生物接触氧化COD去除率为75%，容积负荷Mc=1.2kgBOD/(m3填料d)，填料填充比=60%。则出水COD浓度Se=800(1-75%)=200mg/L由于前置UASB厌氧池，废水的可生化性得到提高，估算B/C=0.45，

26、则式中S0-Se=(S0- Se)0.45=6000.45=270mg/L。故V=(20270)/(1.20.61000)=7.5m3设计长宽比宜取2:11:1，有效水深宜取36m，故取：有效水深：h=3.4m 尺寸：LB=1.51.5m（氧化池一池两格）其中有效水深的填料分三层，每层高1.1m，超高0.6m，填料上水深取0.5m，配水区高度取0.5m，则：总高度：H=3.4+0.6+0.5+0.5=5.0m接触时间：t=LBh/Q=7.5h需气量：D=D0Q=20m3/h （取气水比D0为20:1）7.沉淀池1#（竖流式沉淀池）（1）功能：实现生物接触氧化池出水的泥水分离。（2）设计参数：设

27、计水量：20m3/d有效容积：2m3表面负荷：0.76 m3/(m2h)停留时间：2h外形尺寸：H=1.33.0m结构形式：钢混结构座数：1座（3）主要设备：A、进出水配水系统 1套B、布水系统 1套C、排泥装置 1套（4）设计计算：根据设计规范以及工程案例，在生化处理单元后的沉淀池出水表面负荷不宜太大，规范中要求沉淀池表面负荷宜按常规活性污泥法二沉池设计值的70%80%取值，故选取范围为0.451.2 m3/(m2h)，设计选取q0=0.8 m3/(m2h)；沉淀时间一般取2h。有效容积：V=Qt=2m3竖流式沉淀池径深比不宜大于3。尺寸：设计面积A0=Q/q0=1/0.8=1.25m2故选

28、取直径=1.3m实际面积A=(/2)2=0.42=1.33有效水深h=V/A=2/1.33=1.50m超高0.5m，泥斗区高度1.0m，总高度H=3.0m。核算表面负荷：q=Q/A=1/1.33=0.76 m3/(m2h) 符合要求。8.pH调节池（1）功能：调节pH至3左右，为芬顿氧化提供条件。（2）设计参数：设计水量：20m3/d有效容积：0.34m3停留时间：0.34h外形尺寸：H=0.81.0m结构形式：钢混结构座数：1座（3）主要设备：A、加药系统 1套B、气动搅拌装置 1套C、pH检测系统 1套（4）设计计算：为确保药剂搅拌混合均匀，取停留时间：t=0.34h有效容积：V=Qt=1

29、0.34=0.34m3pH调节池设计为圆柱型，取直径：=0.8m有效水深：h= V/(/2)2=0.34/0.50=0.68m超高0.32m，总高度：H=1.0m。9.芬顿氧化池（1）功能：降解废水中剩余的难以生物降解的有机物，确保出水水质达到标准。（2）设计参数：设计水量：20m3/d有效容积：1m3停留时间：1h外形尺寸：H=1.41.0m结构形式：钢混结构座数：2座（3）主要设备：A、搅拌器 1台B、气动搅拌装置 1套C、加药系统 2套（4）设计计算：为确保芬顿氧化反应充分，取停留时间：t=1h有效容积：V=Qt=11=1m3pH调节池设计为圆柱型，取直径：=1.4m有效水深：h= V/

30、(/2)2=1/1.54=0.65m超高0.35m，总高度：H=1.0m。10.絮凝池2#（1）功能：调节pH，去除芬顿高级氧化后产生的铁离子及其他杂质。（2）设计参数：设计水量：20m3/d有效容积：0.34m3停留时间：0.34h外形尺寸：H=0.81.0m结构形式：钢混结构数量：1座（3）主要设备：A、污泥泵 1台B、进出水布水系统 1套C、斜板填料 1套D、填料支架 1套E、药剂混合器 1套F、加药系统 1套（4）设计计算：为确保絮凝效果，絮凝剂和助凝剂投加并搅拌的时间设计为20min（即0.34h）。有效容积：V=Qt=10.34=0.34m3絮凝池设计为圆柱型，取直径=0.8m有效水深：h=V/(/2)2=0.34/(0.8/2)2=0.68m取设计高度：H=1m 超高0.32m11.沉淀池2#（竖流式沉淀池）（1）功能：去除絮凝池后的悬浮颗粒物质，达到出水水质标准。（2）设计参数：设计水量：20m3/d有效容积：2m3表面负荷：0.76 m3/(m2h)停留时间：2h外形尺寸：H=1.32.0m结构形式：钢混结构座数：1座（3）主要设备：A、进出水配水系统 1套B、布水系统 1套C、排泥装置 1套（4）设计计算：根据工程案例，在最终出水的沉淀池表面负荷不宜太大，规范中给出的选取范围为0.61.5 m3