小麦淀粉酒精废水

*****酒精淀粉厂

废水处理工程

设计方案

河南省*****环保科技有限公司

2009年06月

工程简介

*****酒精淀粉厂以生产小麦淀粉及小麦酒精为主要产品，生产的小麦淀粉及小麦酒精深受市场青睐，具有很好的发展前景。

该厂领导十分重视环境保护问题，前期已经建设了一期污水处理工程。随着生产规模的扩大，现有污水处理工程对工厂生产规模扩大后所产生的废水难以处理。公司领导对生物质能源----沼气十分感兴趣，希望通过酒精淀粉废水厌氧发酵产生的沼气利用代替原煤用于锅炉燃烧以节省燃煤。

本方方案工程设计根据厂方现有污水处理工程运行情况及厂房领导的建议

进行设计。本方案设计采用新建部分构建筑物与原有污水处理工程进行有机结合以降低建设成本。

本方案为初步设计方案，具体施工方案另行设计。

第一章 水量水质

1. 淀粉废水

1.1 小麦淀粉废水水质

小麦淀粉生产通过破坏小麦细胞结构和溶解作用进行提取淀粉。排出废水主要是原料洗涤用水、浸泡永蒸发的气压冷凝水和产品干燥过程废水。其水质特征为（1）温度高，一般在25～35℃；（2）所含悬浮物浓度高，一般在6000mg/L 以上；（3）有机物（COD ）浓度高，一般在10000mg/L；（4）pH 低，一般为4～5。因此小麦淀粉废水是一种高悬浮物、高浓度有机污水。

小麦淀粉废水水质特征如下：

CODcr:10000g/L、BOD5：6500g/L、SS ：33000g/L、PH ：4～5、水温25～35℃。

1.2 小麦淀粉废水水量

小麦淀粉生产因市场需求进行调整，本工程设计水量为150m 3/d。

2. 小麦酒精废水

2.1 小麦酒精废水水质

小麦酒精生产过程中所产生的高浓度有机污水主要为酒精蒸馏塔的釜底残液，即酒精蒸馏塔所排出的酒精糟液。糟液的排出量一般为10～15m3/t酒精，其水质特征为（1）温度高，一般在90℃以上；（2）所含悬浮物浓度高，一般在30000mg/L 以上；（3）有机物（COD ）浓度高，一般在80000mg/L；（4）pH 低，一般为3～4。（5）废水中还用一定量的沙砾等无机杂质。因此小麦酒精废水是一种高温、高悬浮物、高浓度有机污水。

小麦酒精废水的水质特征为：

CODcr:80000g/L、BOD5：48000g/L、SS ：60000g/L、PH ：3～4、水温90℃。

2.2. 小麦酒精废水水量

小麦酒精生产因市场需求进行调整，本工程设计水量为150m3/d。

3. 混合废水

小麦酒精废水水温偏高、水质为高浓度，其单独处理难度较高且效果欠佳，根据以往工程经验，本工程采用小麦酒精废水与小麦淀粉粪水混合处理。

3.1 混合水质

CODcr:45000g/L、 BOD5：33000g/L、 SS：6000g/L、 PH：3.5～4.5、 水温55～65℃。

3.2 混合水量

本工程设计混合废水水量为150m3/d。

4. 排水水质

本工程排水执行新乡市环境保护局对该企业下达的污水排放标准：

CODcr ≤100mg/L、 BOD5≤30mg/L、 SS≤70mg/L、 PH：6.0～9.0

第二章 工艺选择

2.1主体工艺

本方案对酒精废水与淀粉废水的混合废水采用“二级厌氧+好氧”的主体处理工艺。工程产生污泥量较小，污泥处理部分采用原有工程的污泥处理系统。本工程的污水处理部分具体工艺流程如下：

酒精废水、砂水分离器池反应器反应器

2.2 工艺反应器简介

2.2.1 预曝气池

本方案中预曝气池的主要作用主要是：对淀粉废水与酒精废水进行预混合处理，以使得两种废水水质进行良好的均和；改变混合废水特别是酒精废水的粘性，利于后续的砂水分离效果提高；对原高温混合废水进行温度调节。

2.2.2 砂水分离器

本方案中杀谁分离器的主要作用是：对混合废水中含有的沙石、大颗粒悬浮物等进行分离，以减轻后续处理负荷及避免后续处理的故障。

2.2.3 调节池

本方案中调节池的主要作用是：调节酒精废水及淀粉废水的水质，使其混合均匀；调节混合废水的水量，使后续处理单元连续稳定运行；接收自厌氧出水的部分回流水，对原混合废水进行水质特别是PH 值的调节使其利于后续厌氧处理。

2.2.4 IC反应器

IC 反应器构造特点：IC 厌氧反应器和UASB 反应器一样，能够形成高生物活性的厌氧颗粒污泥，但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环，其形成过程如下： 进水由底部进入第一反应区与颗粒污泥混合，大部分有机物在此被降解，产生大量沼气，沼气被下层三相分离器收集，由于产气量大和液相上升流速较快，沼气、废水和污泥不能很好分离，形成了气、固、液混合流体。又由于气液分离器中的压力小于反应区压力，混合液体在沼气的夹带作用下进入气液分离器中，在此大部分沼气脱离混合液外排，混合流体的密度变大，在重力作用下通过回流管回到第一反应区的底部，与第一反应区的废水、颗粒污泥混合，从而实现了流体在反应器内部的循环。内循环使得第一反应区的液相上升流速大大增加，可以达到10～20 m/h［2］。 第二反应区的液相上升流速小于第一反应区，一般仅为2～10 m/h［2］。这个区域除了继续进行生物反应之外，由于上升流速的降低，还充当第一反应区和沉淀区之间的缓冲段，对解决跑泥、确保沉淀后出水水质起着重要作用。

IC 厌氧反应器与UASB 反应器相比具有以下优点：①有机负荷高。内循环提高了第一反应区的液相上升流速，强化了废水中有机物和颗粒污泥间的传质，使IC 厌氧反应器的有机负荷远远高于普通UASB 反应器。②抗冲击负荷能力强，运行稳定性好。内循环的形成使得IC 厌氧反应器第一反应区的实际水量远大于进水水量，例如在处理与啤酒废水浓度相当的废水时，循环流量可达进水流量的2～3倍；处理土豆加工废水时，循环流量可达10～20倍［2］。循环水稀释了进水，提高了反应器的抗冲击负荷能力和酸碱调节能力，加之有第二反应区继续处理，通常运行很稳定。③基建投资省，占地面积少。在处理相同废水时，IC 厌氧反应器的容积负荷是普通UASB 的4倍左右，故其所需的容积仅为UASB 的1/4～

1/3，节省了基建投资。加上IC 厌氧反应器多采用高径比为4～8的瘦高型塔式外形［1］，所以占地面积少，尤其适合用地紧张的企业。④节能。IC 厌氧反应器的内循环是在沼气的提升作用下实现的，不需外加动力，节省了回流的能源。

本工程中IC 厌氧反应器的主要作用是：对原高浓度混合废水进行高负荷处理，大大降低废水的有机污染物浓度；对原废水中高浓度有机污染物厌氧发酵产生大量沼气。

2.2.5 冷却塔及中间缓冲水池

本方案中IC 厌氧反应器采用高温厌氧发酵运行，高温IC 反应器出水进入冷却塔进行温度调节，温度自55℃左右调节至35℃左右。

中间水池对IC 反应器出水进行缓冲贮存，利于后续UASB 正常稳定运行。

2.2.6 UASB反应器

本方案采用絮状污泥UASB 工艺对IC 出水进一步进行厌氧发酵降解，可进一步降低后续好氧工艺运行的进水负荷。絮状污泥UASB 工艺具有以下优点：

工艺稳定性能高，去除有机污染物的能力强；

容积负荷较高，出水水质好，比颗粒污泥UASB 出水水质好。

2.2.7 厌氧沉淀池

本方案厌氧沉淀池的主要作用为：沉淀厌氧出水中含有的悬浮物，降低后续SBR 反应器进水的悬浮物含量，减轻SBR 反应器处理负荷；UASB 厌氧反应器发生污泥严重流失时，对流失污泥进行沉淀回流，保证UASB 的稳定运行。

2.2.8 SBR反应器

SBR 处理工艺基本流程： SBR 艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。SBR 艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括如下5个阶段：①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。SBR 的运行工况以间歇操作为特征。其中自进水、反应、沉淀、排水排泥至

闲置期结束为一个运行周期。在一个运行周期中，各个阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质及运行功能要求等灵活掌握。

SBR 工艺的主要性能特点： 在空间上完全混合，时间上完全推流式，反应速度高，为获得同样的处理效率SBR 法的反应池理论明显小于连续式的体积，且池越多，SBR 的总体积越小。工艺流程简单，构筑物少，占地省，造价低，设备费。运行管理费用低。静止沉淀，分离效果好，出水水质高。运行方式灵活，可生成多种工艺路线。同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同性质的废水。由于进水结束后，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化对反应器不再有任何影响，因此工艺的耐冲击负荷能力高。间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2/3右，其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。

另一方面，SBR 法能够有效地控制丝状菌的过量繁殖，这一特性是由缺氧好氧并存、反应中底物浓度较大、泥龄短、比增长速率大决定的。

本方案中采用SBR 反应器对UASB 出水进行好氧处理，确保污水达标排放。

2.2.9 柔性气体贮存罐

柔性气体贮存罐的组织结构无须过多维护，并采用具备长期使用寿命的材料，它的优势还在于：交货时间极短、装备便利，仅需数天便可搭建完成、即用即有效。

主体由特殊加工聚酯材质（主要成分为PVDF-聚偏氟乙烯和特殊防腐蚀配方）制成，具有抗紫外线及各种微生物的能力，高度防火并符合德国标准。与传统低压湿式贮气柜比较，柔性织物气柜重量轻，基础建设投资可节省30%；不需每年一次的防腐处理，耐寒，节约维护费用；同样贮存空间，占地面积相对更少；还可选择燃气泄漏检测报警等功能，使用更安全；作为设备化装备，便于搬迁。作为国际沼气贮存技术的新型换代产品，柔性干式气柜已在各大型厌氧沼气工程中得到应用，生产、安装周期较低压湿式气柜缩短近三分之一。

双层膜结构储气罐使用内外两层加上底膜组成。内膜与底膜之间形成一个容量可变的气密空间用作储存沼气，外膜多为球状外型。在内外膜夹层中利用鼓风机进气恒压，保持内膜沼气的设计压力。

任何产品的使用都有一定寿命，沼气工程也不例外， 过去的沼气工程报废后要么直接就地毁坏，产生大量固体垃圾；要么直接掩埋，占用土地资源，恶化了土壤环境，甚至引发安全事故。本产品从产业生态学原理出发，坚持循环经济发展原则，进行可拆卸和再安装的装置设计，很容易回收利用，减少垃圾，实现资源循环。

主要特点：

1、投资少，占地面积少；作为干式储气使用可以直接建于地面无须挖土。

2、主要部件为耐腐蚀专用柔性膜，不需要防腐处理，无水结构，无须冬季防冻；

3、作为发酵罐柔性顶盖，开启相对便利，有利于发酵罐检修；

4、出口沼气压力恒定，进/出口沼气流量大，适用范围广。

5、重量轻，基础建设要求低，建设成本低；

6、气密性好气体不易散发、保护环境；

7、安装工期短，施工成本低；

8、在工厂制造，质量保证。该产品质量轻，质地柔软，易于运输。

9、采用专用材料，寿命可达15-20年。

10、可回收。

本方案采用柔性气体贮存罐的主要作用：对IC 反应器及UASB 反应器产生的沼气进行缓冲贮存，利于后续锅炉的稳定燃烧。

第三章 工艺设计

设计平均流量：12.5m3/h，

最大时变化系数2.0，设计最大流量：25m3/h。

3.1 预曝气池

3.1.1 构筑物

数 量：1座

停留时间：4.5h

有效池容： 56m 3

工艺尺寸：8.0×2.0×4.0（m ）

结 构： 砖混，新建

3.1.2 设备

1. 人工格栅

材 质：不锈钢或玻璃钢

数 量：1套

2. 曝气、排渣设备

曝 气 量：1．5m3空气/(m3池容*h) 数 量：8套

规 格：φ110PVC 管

材 质：优质给水PVC

公称压力：1.25MPa

3. 提升泵

型 号：ISWR40-100

流 量：6.3m3/h

扬 程：12.5m

功 率：0.55KW

数 量：1台

技术要求：工作环境PH3.5～7.0，水温35～95℃。

型 号：ISWR50-100

流 量：12.5m3/h

扬 程：12.5m

功 率：1.1KW

数 量：1台

技术要求：工作环境PH3.5～7.0，水温35～95℃。

4. 引水罐

材 质：碳钢防腐

数 量：2套

工艺尺寸：φ×H ＝0.95m ×1.25m

3.2 砂水分离器

材 质：不锈钢

数 量：2套

工艺尺寸：φ×H ＝1.0m ×3.0m

3.3 调节池

3.3.1 构筑物

数 量：1座

停留时间：18h

有效池容：224m 3

工艺尺寸： 16.0×4.0×4.0（m ）

结 构： 砖混，新建

3.3.2 设备

1. 排渣设备

数 量：8套

规 格：φ110PVC 管

材 质：优质给水PVC

公称压力：1.25MPa

2. 提升泵

数 量：2台

型 号：ISWR50-125

流 量：12.5m3/h

扬 程：20.0m

功 率：1.5KW

技术要求：工作环境PH3.5～7.0，水温50～60℃。

3.4 IC反应器

3.4.1 构筑物

数 量： 4座

停留时间：128h

单池有效池容：400m 3

单池工艺尺寸：5.0×5.0×16.5（m ）

结 构：钢混，新建

3.4.2 设备

1， 集气罩

数 量：32套，

材 质：PVC

工艺尺寸：L ×B ×H ＝2.5m ×2.5m ×1.1m

2. 升流管道

数 量：16套

材 质：PVC

规 格：φ110mm

3. 降流管道

数 量：16套

材 质：PVC

规 格：φ110mm

4. 气水分离器

材 质：碳钢防腐

数 量：16套

工艺尺寸：φ×H ＝0.95m ×1.25m

5. 水封器

材 质：碳钢防腐

数 量：4套

工艺尺寸：φ×H ＝0.95m ×1.25m

6. 气水分离器

数 量：2台

型 号：ISWR50-125

流 量：12.5m3/h

扬 程：20.0m

功 率：1.5KW

技术要求：工作环境PH6.5～7.5，水温50～60℃。

7. 回流泵

数 量：4台

型 号：QWH 型潜水污泥

流 量：100m3/h

扬 程：3.0m

功 率：1.5KW

技术要求：工作环境PH6.5～7.5，水温50～60℃。

3.5 中间水池

3.5.1 构筑物

数 量：1座

停留时间：9h

有效池容：110m 3

工艺尺寸：8.0×4.0×4.0（m ）

结 构：砖混，新建

3.5.2 设备

1. 冷却塔

2. 提升泵

型 号：ISWR50-100

流 量：12.5m3/h

扬 程：12.5m

功 率：1.1KW

数 量：2台

技术要求：工作环境PH3.5～7.0，水温35℃。

3.6 UASB反应器

3.6.1 构筑物

数 量：1座

停留时间：80h

单池有效池容：500m 3

单池工艺尺寸：9.6×8.0×7.0（m ）

结 构：钢混，原有改造

3.6.2 设备

新增回流泵：

数 量：2台

型 号：80SG40-10

流 量：40m3/h

扬 程：10.0m

功 率：2.2KW

技术要求：工作环境PH6.5～7.5，水温35℃。

3.7 厌氧沉淀池

3.7.1 构筑物

数 量：1座

停留时间：5h

有效池容：60m 3

工艺尺寸：4.0×4.0×4.5（m ）

结 构：砖混，原有好氧池池体改造

3.7.2 设备

1. 回流泵

型 号：ISWR40-100

流 量：6.3m3/h

扬 程：12.5m

功 率：0.55KW

数 量：1台

技术要求：工作环境PH6.5～7.5，水温35℃。

2. 排泥管道

数 量：8套

规 格：φ110PVC 管

材 质：优质给水PVC

公称压力：1.25MPa

3.8 SBR反应器

3.8.1 构筑物

SBR 池（改建）：

数 量： 1座

停留时间：5h

有效池容：60m 3

工艺尺寸：4.0×4.0×4.5（m ）

结 构：砖混，原有好氧池池体改造