本科生毕业设计（论文）
1.绪论
1.1课题研究的意义，国内外研究现状和发展趋势 1.1.1意义
淀粉属于多羟基天然高分子化合物，在植物的根，茎和果实中有很多淀粉，是食品，医药，化工，造纸，纺织等工业部门的重要原料。淀粉生产的主要原料作物是玉米、薯类和小麦。
在淀粉生产加工过程中会产生大量的高浓度酸性有机废水，其含量随生产的波动而发生变化，其中主要是溶解性的淀粉、少量蛋白质、糖类、废碱和废酸等污染物，一般没有毒性，但COD值很高，由于生产工艺的不同，废水中CAD的浓度通常为2000～20000mg/L，SS为1500mg/L。如果将其直接排放到环境水体中，那将会对环境造成严重危害，而且也会造成水资源的浪费。在淀粉加工企业附近经常会出现居民采取举报、上访等形式反映淀粉厂排放废水的污染问题。国家环保总局在国家环境科技发展“十五”计划纲要指出，决定继续把淀粉加工工业的废水污染控制技术作为重要内容进行研究。而且针对淀粉工业废水的特点，人们都在力求研究出一种快速，高效，低能耗的淀粉废水处理方法[1]。 1.1.2 国内外研究现状和发展趋势
目前国内外淀粉废水处理方法主要有沉淀分离法、化学絮凝法、生化处理法等。
沉淀分离法直接通过物理沉淀使废水中的悬浮物沉淀下来，以降低后序消毒处理污染负荷，此方法过于简单不能有效的去处污水中的化合物。
化学絮凝法处理对SS具有较高的去除率，且操作简单，处理周期长，但占地面积大，对BOD去除率低，并且絮凝后污泥的处理也存在很大的问题。
生化处理法是国内外常用的处理淀粉废水的方法，分为厌氧生物法和好氧生物法，能较好的去除COD，BOD等指标，达到排放标准，且处理费用低，效率高。
目前国内外成熟的工艺有：气浮—UASB—SBR法，气浮—UASB—接触氧化法[2-4]。
1.2研究的主要内容
本设计研究的主要内容主要有：
?.查阅相关文献及撰写此次设计综述。
?.利用给定的资料,确定污水处理方案和污水处理厂的工艺流程。
?.设计计算主要构筑物及确定主要设备的规格、型号、数量及工艺参数。 ?.完成处理系统的高程设计。
?.绘制全厂配置平面图、高程图及相关构筑物图。
该设计主要解决的问题是由于淀粉生产而产生的污水废水并对其进行处理，
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设计处理水量为10000m3/d。经过处理后的水质应达《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准。
1.3课题的研究目标、内容和拟解决的关键问题
通过此次毕业设计，使我们熟悉并掌握淀粉厂废水处理的设计原理、方法、内容和步骤，能根据设计原始资料正确地选定设计方案和工艺，掌握淀粉厂废水处理工艺设计的基本流程及各构筑物的计算方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并且能够熟练和规范的绘制工程CAD图纸。
具体内容如下：(1) 淀粉厂废水处理方案的比较、优化和确定；(2) 各主要构筑物结构设计与参数计算，主要设备造型包括格栅、鼓风机、曝气器等；(3) 平面布置和高程计算；(4) 根据所确定的工艺和计算结果，绘制城市污水处理厂的总平面布置图、高程布置图、工艺流程图及各主要构筑物图。
2．淀粉废水处理工艺设计
2.1废水处理工艺选择原则
?在确定工艺流程之前，需要对原水的水质情况有全面的了解，摸清废水中污染物质的种类、数量和组成。工艺方法应适应国家和地方的有关规定，严格遵守国家地方有关环境保护法律、法规，保护改善周边的生态环境，处理后的水质指标达到规定的设计要求。确定的工艺应能适应一定范围内水质水量较大的变化，抗冲击负荷能力强。
?在确保达到处理要求的前提下，尽量减少投资和运行成本，运用类比方法参考类似项目的运行经验，进行技术经济分析综合考虑确定最佳的工艺流程方案。
?全面考察项目所在地的自然环境和社会环境现状，并结合考虑废水生物处理的特点。北方寒冷地区最好选择适合在低温条件或者对温度变化要求不高的处理工艺运行。
?工艺流程的选择应尽量考虑成熟的工艺流程，当然也可以选择技术先进的工艺，但是必须要考虑好先进技术和工艺和理性可行之间的关系，对把握不大或者难处理的废水应做好试验工作，甚至进行小试和中试试验，以实验结论作为工艺设计的参考依据，这样才能保证最终工艺方案的可行，将风险降低到最低程度。工艺的先进性也体现了废水处理项目的总投资、运行费用和管理等方面的内容，最好是选择处理能耗地、效率高、管理方便、产物能得到利用同时符合清洁生产要求的处理工艺路线。对不成熟的，尚在试验阶段的新处理技术、新处理工艺、新处理装备应慎重考虑对待。
总之，废水生物处理工艺的选择应综合考虑多方面的影响因素，全面衡量，进行多方案的比较确定才能得到最终方案。上述几条原则只是基本原则，在实际具体的工艺实践中，应该眼光放远点，涉及要有前瞻性，使工艺流程不仅能满足现在的需要，也要尽量符合将来的处理要求。
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2.2废水水质分析
根据废水特点，设计稳定和经济技术合理的处理气浮-UASB-SBR式活性污泥处理工艺，保证废水达到国家污水综合排放二级标准，同时使投资、占地面积、运行管理度达到最佳设置。 2.2.1淀粉废水进出水水质水量
该废水处理工程的设计规模10000m3/d，处理后水质要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准，进水水质和排放标准见表2.1。 表2.1废水的污染状况及执行的排放标准 序号 1 2 3 4
污染物 COD（mg/L） BOD5（mg/L） SS pH
进水设计值 8000～10000 5000～7000 3000 5
排放标准 <150 <30 <150 6～9
2.2.2淀粉废水的特点及来源
从生产淀粉的工艺流程看，小麦淀粉废水由两部分组成：沉降池里的上清液和离心后的黄浆水。前者的有机含量较低，后者则含有大量有机物，生产中通常将两部分废水混合后集中排放。玉米淀粉废水主要来自含有大量有机物（不溶蛋白质，可溶蛋白质，无机盐及糖类）的工艺水（中间产品的洗涤水，各种设备的冲洗水）和玉米浸泡水。
我国淀粉生产企业众多，原料不同，工艺不同，使得淀粉废水污染指标间的差异也很大，尽管如此，淀粉废水有着以下共同特点：化学耗氧量（COD）、生物耗氧量（BOD）以及浊度都非常高。
综上所述，淀粉废水主要来源于玉米淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段，废水中含有大量溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪、氨基酸等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水。
综上所述，淀粉废水主要来源于玉米淀粉加工过程中的洗涤、压滤、浓缩等工艺段，废水中含有大量溶解性的有机污染物，如蛋白质、糖类、碳水化合物、脂肪等，其次是含N、P的无机化合物，另外还含有一定量的挥发酸、灰分等，属生化性较好的高浓度有机废水。
淀粉污水处理的特点：污水的BOD/COD=0.6，可生化性很好，污水的各项指标都比较高，含有大量有机物，非常有利于生物处理。同时淀粉废水中含有大量的ss，可以用转动格栅分离。 2.3设计涉及范围及原则
? 生产废水流入污水处理场界区至全处理流程出水达标排放为止，设计内
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容包括水处理工艺、土建、排水等。
? 污水处理站的设计主要分为污水处理和污泥处理及处置两部分。 根据国家和当地有关环境保护法规的要求，对淀粉废水进行有效处理，使之符合国家和当地废水排放标准，取得明显的环境和社会效益，使企业树立良好社会形象。
? 严格执行有关环境保护的各项规定，使处理后的各项指标达到或优于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级排放标准。
? 针对废水水质特点采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺和设备，最大可能的发挥投资效益，采用高效稳定的水处理设施和构筑物，尽可能的降低工程造价，同时结合企业的生产情况，对污水进行综合治理。
? 工艺设计与设备选型能够在生产过程具较大的灵活性和调节余地，能适应水质水量的变化，确保出水水质稳定、达标排放。
? 工艺运行过程中考虑操作自动化，减少劳动强度，便于操作、维修。 ? 建筑构筑物布置合理顺畅，降低噪声，消除异味，改善周围环境。 2.4工艺流程的比较
根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，日处理能力在10~20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺[2]。本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：（1）间歇式活性污泥法（SBR工艺）；（2）氧化沟工艺；（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺。
以下是三种工艺流程额比较：
（1）SBR工艺
SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。
SBR工艺是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五个阶段：（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。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的[2]。
SBR工艺的优点如下：（1）工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；（2）处理效果好，出水可靠；（3）具有较好的脱氮除磷效果；（4）污泥沉降性能良好；（5）对水质水量变化的适应性强。
SBR工艺的缺点如下：（1）反应器容积率低；（2）水头损失大；（3）不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；（4）峰值需要量高；（5）设备利用率低；（6）管理人员技术素质要求较高。
对于小型污水处理厂而言，SBR是一种系统简单、投资节省、处理效果好
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的工艺，但是它用于大型污水处理厂就不太适合了。因为大型污水处理厂的进水量打，需要设计多个SBR反应池进行并联运行，个数增多，必定使操作管理变得复杂，运行费用也会提高。而且由于SBR法事一种设备利用率低的处理工艺，用于大型污水处理厂时，基建费用也高。
（2）氧化沟工艺
氧化沟又称循环混合式活性污泥法。一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。氧化沟处理效率为：BOD5和SS均为95%以上，总氮为70%～80%。氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。出水水质稳定，运行管理简单等优点。但占地面积过大。在流态上，氧化沟介于完全混合于推流之间。污水在沟内的流速v平均为0.4m/s，氧化沟总长为L，当L为100～500m时，污水完成一个循环所需时间约为4～20min，如水力停留时间定为24h，则在整个停留时间要做72~360次循环。可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高到低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区、用以进行消化和反硝化，去的脱氮的效应。常用的氧化沟系统有卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替氧化沟。
氧化沟可分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟如帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁赛尔（Carrousel）氧化沟。
普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限。 氧化沟的主要优点如下：（1）氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的（2）处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。（3）污泥厂量少，污泥性质稳定。（4）能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力
氧化沟的缺点如下：（1）单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。（2）虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。
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