一. 概述

以大豆為原料的植物蛋白生產(chǎn)線，每天要排放大量生產(chǎn)工藝廢水，此類廢水色度高、酸性強、污染物濃度大、懸浮物多，屬有害、高濃度有機廢水，直接排放將對生態(tài)環(huán)境造成極大污染和嚴重破環(huán)。

本設(shè)計方案以處理后出水實現(xiàn)達標(biāo)排放為最終原則，采用技術(shù)領(lǐng)先，成熟可靠的處理方案；選擇經(jīng)濟合理的處理工藝減少投資成本；采用操作簡便的運行方式降低運行成本；堅持穩(wěn)妥可靠與節(jié)省投資相結(jié)合。

二. 設(shè)計依據(jù)、內(nèi)容和范圍

2.1 設(shè)計依據(jù)

⑴. 業(yè)主提供的大豆蛋白廢水的水質(zhì)和水量說明；

⑵. 污水綜合排放標(biāo)準（GB8978—1996）；

⑶. 水處理設(shè)備技術(shù)條件（JB/t2932—1999）；

⑷. 工業(yè)與民用供電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范（GB50052—92）。

三. 廢水的處理要求

設(shè)計廢水水質(zhì)

根據(jù)業(yè)主提供數(shù)據(jù)，原水綜合水質(zhì)情況如下表；

CODcr（mg/L）	BOD5（mg/L）	SS（mg/L）	水溫（°C）	pH
20000	8500	12000	40～60	4～4.5

設(shè)計出水水質(zhì)

工程調(diào)試結(jié)束后，要求出水水質(zhì)達到污水一級排放標(biāo)準：

CODcr（mg/L）	BOD5（mg/L）	SS（mg/L）	水溫（°C）	pH
100	30	70		6～9

四. 選擇廢水處理方案的分析

在制取大豆分離蛋白時經(jīng)堿溶酸沉，離心分離蛋白凝乳后產(chǎn)生的大豆乳清廢液中還含有乳清蛋白、低聚糖、有機酸和無機酸的鹽類；現(xiàn)廢水中有機物含量為20g/L，固體懸浮物為12g/L，生產(chǎn)工藝中加入大量酸堿，廢水中溶解鹽類含量高，該類廢水的處理普遍采用生物處理方法，通常先采用既適用于高濃度有機廢水，又適用于對好氧生物處理方法難以降解的固體有機物的厭氧生物處理；由于廢水中原始有機物含量高，厭氧出水中的有機物仍不能達到排放要求，需再進行好氧生物處理；好氧出水再經(jīng)二沉、氣浮除濁和生物碳吸附過濾進行深度處理后實現(xiàn)達標(biāo)排放。

因原水中的高懸浮物和低pH會影響厭氧生物處理的正常進行，需對原水進行降低懸浮物，水解酸化和提高pH值的預(yù)處理措施。

厭氧生物處理采用三級升流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)串聯(lián)，其特點是：反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，有機負荷高，水力停留時間短，無需裝填載體；沉淀區(qū)設(shè)置三相分離器，在其作用下分離的污泥能自動回流到反應(yīng)區(qū)，無需污泥回流設(shè)備；運行正常后，在進水和產(chǎn)生沼氣作用下能對反應(yīng)器內(nèi)污泥和廢水進行攪拌，不要機械攪拌裝置。

蛋白是含氮有機物，大豆蛋白乳清廢水經(jīng)厭氧處理后出水中有機氮、氨氮含量高，采用二級A/O法(前置式反硝化生物脫氮)缺氧—好氧生物處理串聯(lián)工藝是目前應(yīng)用廣泛和最有前途的脫氮處理方法，其特點是：廢水C/N較高(＞4)時，不需外加碳源，而是以前級厭氧出水中的有機物為碳源，保證充分反硝化，降低運行費用；缺氧池在好氧池前，由于反硝化消耗了一部分碳源有機物，可減輕好氧池的有機負荷，也可起到生物選擇器的作用，有利于控制污泥膨脹，同時反硝化過程產(chǎn)生的堿度可以補償部分硝化過程對堿度的消耗；好氧池設(shè)在缺氧池后，可使反硝化殘留的有機物得到進一步去除，提高出水水質(zhì)；廢水在低污泥負荷、長泥齡條件下運行，處理系統(tǒng)的剩余污泥量少，穩(wěn)定性較好。

剩余污泥可以送至末級UASB反應(yīng)器中進行消化處理，能減少好氧處理所需的污泥處置費用，也可使操作管理簡化。

五. 廢水處理流程

5.1 處理工藝方框流程

5.2 流程說明

5.2.1預(yù)處理

由于pH值相當(dāng)?shù)?，在進入處理系統(tǒng)前需調(diào)節(jié)廢水的pH值，使之達到后級厭氧細菌生物處理所需的中性pH值；加入的堿中和劑(Na2CO3)通過管式靜態(tài)混合器與廢水混合，加堿量由在線pH控制器自動控制堿液計量泵的投加流量，加入的堿中和劑還可以部分地去除廢水中的硫酸根離子；調(diào)整pH后的廢水經(jīng)沉淀后進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)池可取代初沉池，有較高的懸浮物去除率；兼有預(yù)酸化作用，利用水解和產(chǎn)酸菌反應(yīng)，將不溶性有機物水解成溶解性有機物、大分子物質(zhì)分解成小分子物質(zhì)；能進一步防止固體顆粒物進入?yún)捬跎锓磻?yīng)器，同時防止在后級厭氧生物反應(yīng)器中產(chǎn)生對甲烷菌有抑制作用的硫酸鹽。

5.2.2 厭氧處理

采用三級UASB厭氧處理。UASB反應(yīng)器是種懸浮生長型的消化囂，由反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)和氣室三部分組成；反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括三相分離器和布水系統(tǒng)。厭氧生物處理是一個復(fù)雜的微生物化學(xué)過程，依靠三大主要類群的細菌(水解產(chǎn)酸細菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸細菌和產(chǎn)甲烷細菌)的聯(lián)合作用完成。UASB反應(yīng)器中的污泥，絕大部分是甲烷化細菌，能將廢水中90%以上的有機物轉(zhuǎn)化為由甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)、氨(NH3)、硫化氫(H2S)混合組成的沼氣，其含量分別約為55%～73%、25%～35%、1%～2%、0.5%～1.5% 。

調(diào)節(jié)池出水經(jīng)耐腐蝕料漿泵增壓，通過換熱（調(diào)試時使用，正常運行時廢水不需加熱）加熱后進入第一級高溫（55°C）UASB反應(yīng)器；一級厭氧出水經(jīng)沉淀池Ⅱ沉淀后泵入二級中溫(35°C) UASB反應(yīng)器；二級厭氧出水經(jīng)沉淀池Ⅲ沉淀后泵入三級中溫(35°C) UASB反應(yīng)器；廢水經(jīng)一級高溫和二級中溫共三級厭氧處理后出水COD可降至2000mg/L以下。

厭氧產(chǎn)生的沼氣經(jīng)氣水分離、脫硫、脫水后送至沼氣貯罐，收集的沼氣可以代替燃煤進入鍋爐燃燒，節(jié)省部分能源；多余沼氣應(yīng)導(dǎo)至安全地區(qū)經(jīng)放空火炬燃燒。

按每天還原9噸COD計，大約產(chǎn)沼氣6600m3(其中甲烷氣約3600m3)，相當(dāng)于6.6噸20000KJ/Kg燃煤或4620L汽油或3.66×104 kW?h(3.66萬度)電能的熱量。

三級厭氧出水自流進入缺氧—好氧系統(tǒng)。

5.2.3 缺氧—好氧處理

采用二級A/O串聯(lián)高效同步生物脫氮除磷技術(shù)，即Bardenpho(巴登福)工藝，將一級好氧反應(yīng)器含硝態(tài)氮的污水經(jīng)內(nèi)循環(huán)回流至前級缺氧段進行反硝化，后級二沉池含磷污泥回流至缺氧段，強化磷的釋放，保證在好氧條件下有更強的硝化和吸磷能力，提高脫氮除磷效果，脫氮除磷率＞90%；其生物過程包括含碳有機物的氧化、氨氮的硝化和硝態(tài)氮的反硝化，即碳化—硝化—反硝化過程；形式采用懸卦填料的附著生長預(yù)缺氧脫氮生物膜反應(yīng)器。

廢水在缺氧池內(nèi)停留，使厭氧出水中有機物的理化性質(zhì)得到改善，適合好氧生物代謝條件；二級A/O工藝串聯(lián)脫氮效果好，回流污泥中挾帶的硝酸鹽很少，對除磷效果影響小。

二級好氧出水再經(jīng)好氧曝氣，目的是起到延時曝氣作用，減少剩余污泥，提高沖擊負荷適應(yīng)能力，穩(wěn)定出水水質(zhì)。

好氧處理出水經(jīng)二沉池后，COD應(yīng)降至200mg/L以下。

5.2.4 物化—生化處理

二沉池出水進入混凝氣浮裝置，廢水經(jīng)投藥混合反應(yīng)，對二沉池出水中的剩余活性污泥，生物降解困難的大分子有機物，投加聚凝劑后能形成絮狀顆粒，利用在水中引入大量高度分散的微小氣泡作為載體去黏附水中的污染物，使其密度小于水而上浮，實現(xiàn)固液分離。浮渣由括渣機定期刮出；清水室中30%的水量由溶氣泵增壓后經(jīng)溶氣罐與壓縮空氣接觸，制備溶氣水后回流至氣浮池；70%的水量由提升泵輸往后級處理。氣浮具有表面負荷高、停留時間短、占地少，泥渣含水率低、污泥體積少、不易腐化等特點。

氣浮出水中有機物含量仍高于排放標(biāo)準，采用新穎的HOK生物處理工藝，能夠提高生物降解能力，更好地去除NB－CODCr和有機化合鹵素(AOX)以及廢水色度。

新型生物膜法HOK反應(yīng)器是在固定床內(nèi)裝填用平爐工藝生產(chǎn)的褐煤焦炭，焦炭顆粒具有循環(huán)的吸附和解析功能，可以使用多年而無需更換，只要定期加以反洗便可重復(fù)使用。HOK反應(yīng)器除具有常見濾池的機械物理凈化功能外，還具有相當(dāng)高的生物降解能力。平爐褐煤焦炭作為細過慮器，能阻止未分解物質(zhì)直接排出；作為吸附劑，可以吸附一些已分解的小分子物質(zhì)和有毒物質(zhì)；作為微生物的載體，可以使好氧菌、兼氧菌和厭氧菌共生，有利于世代時間長的微生物，更有效地進行細菌接種，有利去除特定目標(biāo)污染物。

HOK處理技術(shù)具有物理、化學(xué)和生物的綜合分解效果，廢水經(jīng)氣浮和生物炭深度處理后，出水可達標(biāo)排放。

5.2.5 污泥處理

厭氧塔、曝氣池和二沉池中的活性污泥分別進入污泥濃縮罐，其中部分污泥由泵回流至缺氧池和UASB反應(yīng)器進行消化處理；濃縮罐中剩余污泥和氣浮渣用帶式壓濾機脫水干化后，送至鍋爐燃燒或外運做肥料；UASB反應(yīng)器中過剩的活性污泥半年或一年排放一次。

六. 環(huán)境保護和安全生產(chǎn)

由于廢水處理站是個污染源，沼氣是易燃易爆危險物品，處置不當(dāng)會對周圍環(huán)境造成嚴重影響，設(shè)計方案中對環(huán)境保護、勞動保護、生產(chǎn)安全及消防采取以下措施。

⑴對有可能產(chǎn)生臭味的構(gòu)筑物加蓋密封，處理站房設(shè)置排風(fēng)扇，加強通風(fēng)、防止有害氣體或異嗅在室內(nèi)積聚。

⑵處理過程中只有合格水排出站外，經(jīng)處理后的不合格水及運行中間過程產(chǎn)水（二沉池上清液、溢流、污泥脫水、沖洗水等）均回流至調(diào)節(jié)池重新處理。

⑶對泵、減速機、風(fēng)機等動力裝置選用低噪音設(shè)備，強噪聲源采用消聲措施。

⑷對污水站產(chǎn)生的污泥作干化處理后與煤拌合焚燒或作肥料外運處置。

⑸ 對設(shè)備平臺的操作走道、地坑四周均設(shè)置保護欄桿。欄桿高度1.2m。

⑹ 對電氣設(shè)備的安裝、防護以及操作條件，按電器有關(guān)安全規(guī)定設(shè)計。

⑺ 對廢水站操作人員、管理人員進行安全教育、制訂操作規(guī)程和管理制度。

⑻ 在厭氧處理區(qū)域設(shè)置名顯嚴禁煙火標(biāo)志；沼氣柜與建（構(gòu)）筑物分離，在沼氣柜周圍一定區(qū)域內(nèi)留出空地，滿足消防規(guī)范要求距離，站內(nèi)道路寬度滿足消防車輛行駛要求。

七． 供配電及自動控制

本系統(tǒng)經(jīng)調(diào)試正常投運后基本上能連續(xù)自動運行，廢水從提升進入運行的處理設(shè)施開始到出合格水能按設(shè)定的流程自動進行。只有少數(shù)運行工況的實施要工作人員通過手動切換和調(diào)節(jié)相應(yīng)閥門的啟閉狀態(tài)來實現(xiàn)。如投配藥、溶藥、調(diào)整加藥量、清渣、排泥、污泥脫水等要工作人員在現(xiàn)場操作。

系統(tǒng)中分段設(shè)置液位、流量、壓力、pH值等儀表用于現(xiàn)場監(jiān)測相關(guān)單元裝置的運行情況；調(diào)節(jié)池、加藥箱設(shè)置液位儀，有超限報警功能，并與相應(yīng)水泵實現(xiàn)連鎖，以控制水泵的工作狀態(tài)。

系統(tǒng)裝機總功率264.885Kw，其中備用容量72.015Kw，間斷用電使用系數(shù)40％所有用電負荷均為380V和220V低壓用電負荷；處理系統(tǒng)以100%設(shè)計能力同時運行時，******需要用電量為234.31Kw，其中連續(xù)用電量為192.87Kw，間斷用電量為41.44Kw。

根據(jù)國家標(biāo)準《供配電系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50052-95）中關(guān)于負荷分級的規(guī)定，裝置所有負荷均為三級負荷。

處理系統(tǒng)中的大部分用電設(shè)備均為三相對稱的線性負荷，預(yù)計用電設(shè)備投運后產(chǎn)生的高次諧波******允許值符合《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》（GB/T14549-93）的要求，不需要采取防止高次諧波污染電網(wǎng)的措施。