新疆吉木萨尔屠宰污水处理项目
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新疆吉木萨尔屠宰污水处理项目

所属分类:案例工程
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屠宰污水处理成套设备

设计水量

    根据业主单位描述每天大约宰杀300头猪、每头猪宰杀过程中需要消耗水量0.4方,污水日处理量为120m³/d,排放方式:连续式。每天按照24小时计算,每小时处理废水量为5m³,考虑到水量波动大,设计物化处理15 m3/h,生化处理即6m3/h。

二、进水水质和出水指标

   根据同行业水质数据,设计废水水质如下,出水水质

(GB18978-1996)中一级标准。

项目

进水指标

出水指标

PH

7.5

7~8.0无量纲

CODcr

1500mg/L

≤100mg/L

BOD5

900mg/L

≤30mg/L

SS

700mg/L

≤70mg/L

氨氮

60 mg/L

≤15 mg/L

动植物油

200 mg/L

≤15 mg/L

 

三、水站选址

    水站选址应在生产车间及办公用房的主导风向的下风向

 第三章  污水处理系统工艺

设计原则

a 污水处理系统设计原则

    1、认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策,使设计符合国家的有关法规、规范、标准。

   2、 综合考虑废水水质、水量的特征,选用的工艺流程技术先进、稳妥可靠、经济合理、运转灵活、安全适用。

   3、污水处理系统平面布置力求紧凑,减少占地和投资。

    4、妥善处置污水处理过程中产生的污泥和其它栅渣、沉淀物,避免造成二次污染。

   5、 污水处理过程中的自动控制,力求管理方便、安全可靠、经济实用。

   6、 高程布置上应尽量采用立体布局,充分利用地下空间。平面布置上要紧凑,以节省用地。

l  7、严格按照厂方界定条件进行设计,适应项目实际情况要求。

b泥处理系统设计原则

    1、系统产生的污泥经浓缩脱水后运输至垃圾填埋场处理。

2、工艺设计尽量减少系统污泥产生。

二、废水属性分析

    屠宰废水含有大量的污血、油块和油脂、毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食物和粪便等污染物,带有令人不适的血红色和使人厌恶的血腥味。

屠宰废水是一种高浓度有机污染废水,成分复杂。屠宰废水具有以下特点:

1、具有一定血红色,主要是由血造成;

2、具有血腥味,主要是由猪血和蛋白质分解造成;

3、含有大量的悬浮物,主要由猪毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食化和粪便等形成;

4、含有较高动物油脂;

    5、含有大量大肠杆菌群。

    根据废水特点及处理出水要求,该废水处理工艺采用物化+生化处理工艺是必需的。废水CODcr与色度较高,废水中油脂浓度超过40mg/l时,油脂粘附于生物膜表面,阻断废水与生物膜的接触,使生化去除效率下降;废水中含有的大量毛、肉屑、骨屑、内脏杂物、未消化的食化和粪便等也不易生化,因此该废水必需采取必要的预处理及物化处理,尽量降低进入生物处理构筑物的悬浮物和油脂含量,再进行生化处理,确保生化处理的正常运行。屠宰废水除了浓度高,色度高外,还有氨氮,总磷超标比较难处理,因此在设计过程中应该考虑到它们的去除。

三、工艺路线的确定:

根据废水特点及处理出水要求,该废水处理工艺采用物化+生化处理+过滤消毒工艺是必要的。废水COD和色度较高,主要是废水中猪毛、肉渣、肠、粪便浓度过高所致,大量粪便的存在影响后续污水的处理,使生化去除率下降;废水中含有大量毛、残留饲料、杂物等也不易生化,因此该废水必须采用必要的预处理及物化处理,尽量降低进入生物处理构筑物的悬浮物,再进行生化处理的正常运行。

3.1废水的预处理

屠宰废水的预处理是整个系统能否有效运行的关键。该废水中固体悬浮物(SS)高达500-1000mg/L,该类悬浮物属易腐化的有机物,必须在进入处理系统前加以拦截,以防止后续管道、设备的堵塞,延长设备的使用寿命,同时可避免悬浮固体有机质腐化成为溶解性有机质,导致废水CODcr、BOD5浓度升高。

     常用的预处理方法很多,主要包括:过滤、沉砂、沉淀、混凝沉淀、调节、气浮等。考虑到本工程的水质特点,预处理工艺采用格栅、固液分离机、调节池、气浮机相结合的工艺。

废水首先经过格栅进入处理系统,格栅可以去除废水中较大粒径的悬浮物、漂浮物、毛、等杂质,出水进入隔油池,隔油池即可以对水量及水质进行调节,又可以去除浮油。隔油池出水由提升泵提升至固液分离机,固液分离是一种机械过滤的方法。它适用于把液体中存在的微小悬浮物质(浆料、纤维、粪便)最大限度地分离出来,实现固、液两相分离的目的。固液分离与其它方法的区别在于过滤介质空隙特别小,借助筛网回转的离心力,在较低的水力阻力下,具有较高流速性,截留住悬浮固体。

本设备是针对现有微滤机易堵塞、易破损、维修维护工作量大、二次投资多等问题专门研制的,是适用于废水处理的最佳实用设备之一。

该设备是吸收新西兰万全机技术,针对我国国情开发的一种新型固液分离机。它广泛适用于需进行固液分离的各种场合,如城市生活污水、造纸、食品、纺织、印染、化工污水等的过滤。

经过固液分离机处理后,废水中的悬浮物大大降低,给后续处理创造了条件。固液分离机出渣进入渣浆池,出水进入集水池,集水池经过泵送入高效气浮机。

气浮采用一体化气浮装置,它由池体,溶气罐、空压机及回流水泵组成,由一个电控箱进行控制操作。废水中有大量的细小悬浮物及油脂,通过气浮装置的处理可大大降低上述污染物浓度,在气浮设备工作时加入高分子絮凝剂,废水经加药反应后进入气浮机内,与通过释放器释放的气泡充分混合接触,使水中的絮凝体粘附在微小气泡上,释放的气泡平均直径Φ30um左右,絮体浮向水面形成浮渣,浮渣聚集到一定厚度后,由刮渣机刮入气浮泥槽道送到污泥浓缩池,气浮机下层的清水一部分经溶气泵抽送供溶气水使用,剩余的清水通过溢流管进入后续处理单元。气浮能够去除80—90%的悬浮物和40—70%的CODcr。同时,由于在气浮池内加入了混凝剂,与废水中的磷酸盐反应,生成更难溶于水的盐类,从而将废水中的磷较好的去除,减少了后续除磷处理单元的负荷。

3.2二级处理工艺的选择

3.2.1厌氧部分工艺的选择

屠宰废水中的有机物主要为蛋白质和脂肪,难以被一般的好氧菌直接利用,其生物降解过程中一般是先通过酶的作用分解成氨基酸、碳水化合物等小分子有机物,然后方可被好氧菌直接利用。另外,本废水的污染物浓度较高,直接用好氧工艺去除全部的有机物将消耗大量的电能,势必增加系统的运行费用。为了节省运行成本,选择一种既要处理效果好,又要节省运行成本的工艺是非常重要的。在屠宰废水处理中常用的厌氧方法有完全厌氧和不完全厌氧即水解酸化,水解酸化是完全厌氧的主要阶段。完整的厌氧过程分为水解、酸化、产乙酸和产甲烷四个阶段。在水解阶段,高分子有机物被细菌胞外酶分解为能够溶解于水并能够透过细胞膜的小分子物质;在酸化阶段,

水解后的小分子物质在酸化菌的细胞内转化为更简单的化合物并分泌至细胞外;在产乙酸阶段,水解酸化阶段的产物被产乙酸菌进一步转化为乙酸、氢气、二氧化碳以及新的细胞物质;在甲烷化阶段,产乙酸阶段产生的乙酸、氢气、碳酸以及甲酸、甲醇等被转化为甲烷、二氧化碳和新的细胞物质。完全厌氧工艺对高浓度有机废水的处理具有容积负荷高、去除效果明显、抗冲击能力强、产甲烷菌活性强、污泥浓度高的优势。但是完全厌氧工艺的条件要求比较严格,如废水需达到一定温度(中温消化为35—38℃)、反应器内的PH值必须保持在一定的水平、必须具有有效的三项分离器、必须具有颗粒污泥或高浓度厌氧污泥等。同时在完全厌氧反应过程中产生大量的沼气,针对于本项目的废水类型,产生的沼气存在臭味、腐蚀性和易爆炸等问题,若管理、处理不善,会危及管理人员及周围居民的安全。

水解酸化工艺在高浓度有机废水的处理中是应用最多的形式,是通过控制水力停留时间及水中溶解氧的浓度,将生物的厌氧过程控制在水解及酸化阶段,不要求进入产乙酸和产甲烷阶段,从而缩短了反应的进程和时间。其主要的优势在于能够去除较多的有机物、降解分子量大和碳链较长的物质、提高进水的可生化性,同时由于其不进入产甲烷阶段,对环境条件的要求较低,能够抵抗一定的水质和水量的冲击负荷,同时水解酸化反应在厌氧和缺氧条件下都能够发生,对反应池的结构形式要求较低。水解酸化是将厌氧过程控制在水解和酸化阶段即可,因此水解酸化反应池的停留时间短,反应池内的优势菌群为水解酸化菌,少数为乙酸菌和产甲烷菌。另外,水解酸化工艺不进入产甲烷阶段,产生的少量气体可直接排入大气中,不会对人体和周围环境产生较大的影响。

因此,从运行稳定、管理方便安全、经济性等角度考虑,水解酸化工艺优于完全厌氧工艺。

3.2.2好氧工艺的选择

该项目有机废水处理后达到GB18978-1996中一级标准。最后选用好氧生物处理工艺是最常用、最有效、运行成本最低廉的工艺。对于屠宰和肉类加工废水来讲,国内外运用比较多的好氧生物处理工艺有A2O、SBR、接触氧化等工艺。现将几种方法的优缺点进行比较,确定适合本工程的处理工艺。

A2O工艺即厌氧-缺氧-好氧工艺,该工艺的生物处理构筑物分为三部分,即厌氧池、缺氧池和好氧池,在三个池内分别生长着不同的优势菌群,分别去除不同的污染物,去除效率相对较高,同时由于污泥依次经过厌氧、缺氧和好氧的条件,不易发生膨胀。但是A2O工艺需要在好氧池与缺氧池之间以及二沉池与厌氧池设置两套污泥回流系统,以实现废水的脱氮除磷作用,所需的设备较多、维护管理工作量大。同时A2O工艺的污泥有机负荷低、池体容积很大。

SBR工艺是一种间歇式的活性污泥系统,其基本特征是在同一反应池内的不同时段实现不同有机物的去除。单个SBR池运行包括进水、反应、沉淀、出水和闲置5个基本工序,周而复始的循环运行。该工艺不需另设二沉池和污泥回流设备,工艺流程简单、处理效果良好。但是由于SBR反应池水位不恒定,反应池容积利用率较低。当几个SBR反应池并联运行时,每个反应池在不同的时间内分别充当调节池、曝气池、沉淀池,每个反应池内均需设有一套曝气系统、滗水系统等相应设备,而各池是交替运行的,因此设备利用率也较低。另外由于SBR工艺为间歇运行,其控制系统依赖于计算机,对设备仪表和自控系统的可靠性要求较高,有时需使用进口设备,将增加设备的总体造价。

接触氧化法是一种好氧生物膜法工艺,微生物以生物膜形式及悬浮态生长于水中,因此它兼具活性污泥及生物滤池二者的特点。池内设置立体弹性填料和曝气管路系统,并于曝气管路系统上安装微孔曝气器。弹性填料由拉毛的PP材质的丝条和绞绳制成,呈圆形毛刷状,

比表面积大,能附着大量的微生物(生物膜)。该填料挂膜快,脱膜容易,运行时丝条对空气泡能起到极好的切割作用,使大气泡切割成小气泡,可增加气液接触面积,促进氧的传递,从而提高处理效果。微孔曝气器强度高,不易损坏,布气均匀,阻力损失小,抗腐蚀,氧的利用率高达15%以上,与弹性填料配合使用,可达到较大的节能效果。因为填料的比表面积大,池内氧的利用率高,具有较高的容积负荷,而且耐冲击;生物接触氧化池不需要污泥回流系统,不存在污泥膨胀问题,运行管理方便;生物接触氧化池内生物固体量多,当有机容积负荷较高时,其F/M可以保持在一定水平上。在生物接触氧化池有机碳水化合物最终被分解成CO2H2O。

3.2.3氮的去除

中国目前的水体富营养化问题日益突出,而引起富营养化的元素主要为氮、磷等,另外国家及地方制定的各项排水标准中均对氮磷的排放量做了明确的规定,因此在废水处理设计中必须考虑氮磷的去除。

有机工业废水的脱氮处理一般采用生物法脱氮,其原理是在好氧条件下,废水中的有机氮和氨态氮被硝化菌转化为亚硝态氮和硝态氮,之后在无氧条件下,亚硝态氮和硝态氮被反硝化菌转化为氮气,前一阶段称为硝化反应,后一阶段称为反硝化反应。本项目废水处理脱氮的主要途径为在接触氧化池填料生物膜表面的好氧环境发生硝化反应,而在填料生物膜内部则为缺氧环境,发生反硝化反应,从而实现同步硝化反硝化脱氮。

    影响生物脱氮效率的因素主要是温度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源;生物脱氮系统中,硝化菌增长速度较缓慢,所以,要有足够的污泥龄,也就是要求系统必须维持在较低的污泥负荷条件下进行,才可达到硝化的目的。反硝化则需在缺氧条件下进行,并且要在有充裕的碳源提供能量的情况下,才可促使反硝化作用顺利进行。

根据以上分析,要求在去除BOD5的同时能实现脱氮的功能,生化处理系统中必须具有缺氧和好氧的单元,只有这两个单元的有机组合才可以达到去除BOD5N的功能。

本工程选择A2O组合工艺。

3.2.4磷的去除

废水中磷的去除方法主要为化学法、生物法及两者相结合的方法。化学法的原理是向废水中加入铝盐、铁盐等化学物质,通过化学反应形成磷酸盐沉淀,从而实现除磷。生物法则是活性污泥的聚磷菌在厌氧条件下,将体内积聚的磷排放在水中,之后在好氧条件下,从废水中吸收过量的磷形成含磷污泥,并最终以剩余污泥的形式将磷排出系统,从而实现废水的除磷目的。在本项目中,磷的去除采用化学法与生物法相结合的形式,即:在预处理阶段,由于在气浮池加入一定量的铝盐或铁盐,可以去除进水中大部分的磷,同时在水解酸化阶段原水和污泥中的聚磷菌在厌氧条件下释放磷,在接触氧化池内聚磷菌在好氧条件下又可过量吸收磷,吸收了过量磷的剩余污泥排入浓缩池,之后进行脱水外运,从而实现了生物除磷。

3.2.5污泥处理

废水生物处理过程中将产生一定量的生物污泥,其含水率高,容积大,不便于输送与处置;同时还含有大量有机物,使污泥容易腐化发臭,此外,污泥还含有一些有毒有害物质(如寄生虫卵,病源微生物,重金属离子等),若不妥善处理和处置,将造成二次污染。

污泥处理的要求是采取一定的措施使其稳定化,减少污泥中的有机物含量,使之得到稳定,防止均能达到80%以下。可采用如下两种方案:

污泥定点堆放干化积肥;

污泥重力浓缩、机械脱水。

针对本工程的基本情况,采用的是生物处理工艺,污泥产生量较少,因此,采用重力浓缩后机械脱水即可。一般的机械脱水方式包括带式带式压滤机和离心脱水机两种,但是采用带式压滤机耗水量很大,每小时要十几吨水,用来冲洗滤带。而采用离心脱水机电力消耗过大,造成处理成本的增加。因此,针对本工程的基本情况,本方案中采用板框式脱水机对污泥进行处理。

污泥的最终处置,目前我国污水处理后产生的污泥大都经无害化处理后用于农田,借以改良农田的土壤。本工程的污泥主要为粪便和处理后的污泥,经过发酵处理后可以还田。

3.2.6消毒工艺的选择

废水处理后都必须经过严格的消毒手段,以避免水体、绿地滋生各种细菌、大肠杆菌等,因此出水水质必须达到相应的卫生指标,以杀灭水中所含菌类。目前水的消毒方法大至可以分为三类:加氯消毒、紫外线消毒和臭氧消毒。

A、加氯消毒

加氯消毒是比较传统的消毒方式,通过投加次氯酸钠或液氯的方式,达到杀毒灭菌的目的,并可以保持一定的余氯使得消毒过的水在一定时间内仍具有消毒的作用。

B、臭氧消毒

臭氧消毒是近些年新兴起来的消毒方式,不少欧美国家采用这种消毒方式。臭氧消毒时间短,效果好,制作过程较简单,只需要用纯氧或者空气为气源经过高压放电反应产生臭氧气体。但臭氧发生器设备的制造要求和安全操作要求非常高,因为臭氧可以在低浓度下对人体造成很大伤害,且设备容易老化和漏气。废水处理后的出水中不仅含有很多菌类,还含有一些没处理完全的有机物,这些有机物也有可能消耗部分臭氧,或者完全分解,或者变成中间产物,而有机物被臭

氧氧化后的很多中间产物具有很高的毒性,有可能对受纳水体产生副作用,因此不予采用。

C、紫外线消毒

紫外线消毒是一种物理消毒方法,其作用并不是杀死微生物,而是去掉其繁殖能力,对其进行灭活,原理主要是用紫外光摧毁微生物的遗传物质核酸(DNA或RNA),使其不能进行分裂复制。除此之外,紫外线还可引起微生物其它结构的破坏。微生物不能在人体内复制繁殖,就会自然死亡或被免疫系统消灭,从而不会对生物体造成危害。

紫外线消毒技术作为物理消毒方式,运行维护安全、简便、消毒时间短(一般为1~10S),无需接触池,占地小,结构简单,设备安装快,消毒效果不受水体pH和温度影响,但污水经紫外线消毒后没有余氯的产生。

根据对上述各种消毒工艺的分析比较,本工程中消毒工艺最终选择采用投加次氯酸钠的消毒工艺。

3.3工艺路线的确定

    经过上述比较,最终工艺路线如下图所示:

拟定污水处理工艺流程:

   

 

 

 

 

 

 

 

原废水  机械格栅

 

 

上清液回流

 

PAC/PAM浮渣

 

污泥外运

 

 

 

污泥回流

 

消化液回流

鼓风曝气

污泥

 

反冲洗水

 

 

排放