某生物工程基地3000吨日生产废水的生物处理工程设计

设计任务在化工、制药、食品等行业生产中，经常排放出大量含氨基酸的发酵废水，这种废水呈酸性，若排入江河，会使水体的自净能力降低，容易引起水体富营养化，严重污染环境。本设计要求以肇庆某生物工程基地3000吨/日的氨基酸发酵废水为处理样品，出水水质达到《广东省地方标准—水污染物排放限值》（DB44/26-2001）二时段一级标准的要求。具体进出水指标如表：氨基酸发酵废水污水设计水质指标项目PHCODBODSSTNTP进水浓度4-5300020008003010出水浓度6-9≤90≤20≤60≤10≤0.5氨基酸发酵水特点以及国内外处理概况氨基酸发酵废水具有高COD、高BOD、高硫酸根、高氨氮及强酸性等特点,且含有多种氨基酸,单独采用物化或生化方法处理都难以达标，国内外对这类废水的处理主要致力于废水中氨基酸综合利用，主要方法如下表：处理方法优点缺点膜分离法高效、实用、工艺简便投资和运行费高超滤法处理对象广泛处理效果欠佳生物法费用低，不产生二次污染等生物滤膜易堵塞好氧活性污泥法技术成熟、稳定处理效果差厌氧生物处理除COD、BOD效果好除TP、TN效果欠佳主要工艺论证在参照了国内外运用各种工艺处理氨基酸发酵废水成功经验的基础上，本次设计主要比选的工艺主要为厌氧-好氧组合工艺。

厌氧和好氧处理工艺各有特点：将两种工艺组合起来，它们各自的优点得以发扬，缺点得到弥补，厌氧-好氧组合工艺已经成为高浓度有机废水的主流工艺。优点缺点厌氧工艺能够承受更高的进水有机物浓度和负荷，能够降低运行能耗，且可回收能源但操作比较复杂，出水的COD仍然较高，难以达标排放；好氧工艺可以更彻底地讲解废水中的有机物高浓度有机废水直接进行好氧处理时，需要对原废水进行高浓度倍数的稀释，同时消耗大量能源工艺比选根据污水处理厂出水水质达到一级排放标准要求，结合工程实际，本设计的主要工艺选取MBR工艺以及UASB+A/A/O、UASB+生物接触氧化池和UASB+CASS工艺等三种经典厌氧-好氧组合工艺进行论证和比较，在比较的四种工艺中，MBR处理池、生物接触氧化池和厌（缺、好）氧处理池、CASS生化处理池是处理工艺的关键单元。四个方案的技术比较见表：从表2.1可以看出各种工艺方案的优缺点1.MBR工艺虽然具有处理效果好占地面积少等特点但造价昂贵；2.UASB+生物接触氧化池则在出水水质方面存在悬浮物含量高的缺陷；3.UASB+A/A/O技术成熟，运行可靠，但是存在构筑物较多，占地面积大，管维护理复杂等缺点；3.UASB+CASS则在各方面都是比较突出的，综上所述，针对氨基酸发酵废水的水质，本次设计采用的主体工艺为UASB+CASS工艺UASB+CASS工艺简介简介优点UASB工艺是在一种在已开发的厌氧反应器中研究最为深入、应用最为广泛，并已大量成功应用于各种废水的处理。因此，选择UASB反应器作为厌氧主体反应器处理能力强，有机负荷高，运行稳定，管理方便、维护简单CASS工艺CASS工艺独特之处在于，它提供了时间程序的污水处理系统，而不是连续流提供的空间程序的污水处理污泥活性高，沉降、分离效果好、耐冲击负荷、出水水质好、不需要二次沉淀池费用降低工艺流程图经过以上各种工艺方案的论证，本次设计的工艺流程图如下：主要构筑物设计说明本次设计去除指标的核心构筑物选取调节池、UASB反应池、CASS反应池加以说明1.调节池根据生产废水排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，考虑土建结构可靠性高时，故障少，只设一个调节池调节池其设计参数：1.调节周期T＝8.0h2.有效容积V＝TQH＝8.0×125＝1000立方3.有效水深h＝4m4.规格2m×8m×16m×4m，V有＝1024立方5.设污泥斗四个，每斗上口面积8m×8m，下口面积：1m×1m，泥斗高3.5m。2UASB反应池设计说明1.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设计参数选取如下：容积负荷（Nv）为4.5kgCOD/(m3·d)；污泥产率为：0.1kgMLSS/kgCOD；产气率为：0.5m3/kgCOD。2.当长宽比在2：1左右时，基建投资最省。L×B×H=11.6m×5.8m×5.5m，采用四座UASB，故UASB反应池的设计图如下：CASS反应池本工艺采用2个CASS池为一组,共壁建造选用设计资料参数如下：各反应区体积比为：选择区体积：预反应区体积：主反应区体积=1：5：30宽深比约为：B：H=1～2长宽比约为：L：B=4～6回流比为：20%充水比为：32%MLSS为：4000mg/LCOD去除率为：85%预反应区和反应区间隔墙的孔口水流速度为：30~50m/h一个运行周期为：4个小时运行周期数：6污水处理厂总体布置

污水处理工艺平面布置

高程布置项目数量单价金额／（万元／a）工资费121800元/月25.92电费92kW0.76元/(kW·h)58.73药剂费1735元/d60.73维修费总投资×2%9.39折旧费总投资×7%32.75运行成本合计187.52每吨水处理费用1m36.002元/m3蛋白饲料5475t1200元/t657沼气107.8万m330.5元/m3353.9运行效益合计710.9本废水处理工程总投资469.7万元，运行成本合计187.52万元/a，处理水量为3000m3/d，每吨污水的处理费用约为：4.29元投资估算结论采用UASB+CASS工艺处理氨基酸发酵废水废水具有工艺简单，运行可靠、节省投资、日常维护简单等特点。废水经UASB反应器处理后，可以大幅度减轻CASS工段的负荷