论文总字数：40458字

摘 要

本设计以530t/d的某油脂化工厂废水为设计处理对象，该废水具有pH不稳定，盐含量、COD、氨氮、总磷数值高的水质特点。

本设计针对废水中的动植物油、高盐分、COD和总磷采用隔油、蒸馏/芬顿氧化和混凝进行预处理，减轻后续生物处理负荷。后续采用UASB—生物接触氧化法的厌氧—好氧生物法处理还未达标的氨氮、COD和总磷。该方法具有工艺简单、运行费用低、出水水质稳定等优点。整个工艺可以对有机物高效去除，该工艺适合在油脂废水处理中推广应用。

本设计对设计的意义与依据和工艺的选择做了说明；对各个构筑物和设备做了计算和选型；对整个厂房进行了平面布置及经济分析概算。

关键词：油脂废水 UASB 生物接触氧化法

Design of Wastewater Treatment Process in a Oil Chemical Plant

Abstract

In this design, 530t/d waste water from a grease chemical plant is taken as the design treatment object. The waste water has the characteristics of unstable pH and high values of salt, COD, ammonia nitrogen and total phosphorus.

This design uses oil separation, distillation/Fenton oxidation and coagulation for pretreatment of animal and plant oil, high salinity, COD and total phosphorus in wastewater to reduce subsequent biological treatment load. Subsequently, the anaerobic-aerobic biological method of UASB-biological contact oxidation is adopted to treat ammonia nitrogen, COD and total phosphorus that have not yet reached the standard. The method has the advantages of simple process, low operation cost, stable effluent quality and the like. The whole process can effectively remove organic matters, and the process is suitable for popularization and application in grease wastewater treatment.

This design explains the meaning and basis of the design and the choice of process. All structures and equipment are calculated and selected. The plane layout and economic analysis budget of the whole factory building were carried out.

Key words: Grease wastewater；UASB；Biological contact oxidation process

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 油脂废水处理现状 1

1.2.1 油脂废水处理的研究现状 1

1.2.2 油脂废水处理的研究发展趋势 1

1.3 油脂废水的处理技术 2

1.3.1物理处理法 2

1.3.2化学处理法 2

1.3.3生物处理法 2

1.4 文献综述总结 4

1.5 工艺设计选择说明 5

1.5.1 设计原则 5

1.5.2 设计原始资料 5

1.6 工艺流程 6

1.6.1 工艺选择 6

1.6.2 工艺流程图 7

1.7 处理单元污染物去除率汇总 8

第二章 构筑物设计计算及其说明 10

2.1 隔油池设计 10

2.1.1 功能 10

2.1.2 设计草图 10

2.1.3 设计计算 10

2.1.4 出水水质 13

2.2 物化调节池设计 14

2.2.1 功能 14

2.2.2 设计草图 14

2.2.3 设计计算 14

2.2.4 出水水质 15

2.3 三效分离系统设计 16

2.3.1 功能 16

2.3.2 设计计算 16

2.3.3 出水水质 18

2.4 芬顿氧化池设计 18

2.4.1 功能 18

2.4.2 设计计算 19

2.4.3 出水水质 21

2.5 一级化学除磷设计 21

2.5.1 功能 21

2.5.2 设计草图 22

2.5.3 设计计算 22

2.5.4 出水水质 27

2.6 二级化学除磷设计 27

2.6.1 功能 27

2.6.2 设计草图 27

2.6.3 设计计算 28

2.6.4 出水水质 32

2.7 生化调节池设计 32

2.7.1 功能 32

2.7.2 设计计算 33

2.7.3 出水水质 34

2.8 UASB反应器设计 34

2.8.1 功能 34

2.8.2 设计计算 35

2.8.3 出水水质 40

2.9 一级生物接触氧化池设计 40

2.9.1 功能 40

2.9.2 设计草图 41

2.9.3 设计计算 41

2.9.4 出水水质 44

2.10 二级生化接触氧化池设计 44

2.10.1 功能 44

2.10.2 设计草图 45

2.10.3 设计计算 45

2.10.4 出水水质 48

2.11 二沉池设计 48

2.11.1 功能 48

2.11.2 设计草图 48

2.11.3 设计计算 49

2.11.4 出水水质 52

2.12 排水池设计 52

2.12.1 功能 52

2.12.2 设计计算 53

2.13 事故池设计 53

2.13.1 功能 53

2.13.2 设计计算 54

第三章 污泥处理系统 55

3.1 污泥池设计 55

3.1.1 功能 55

3.1.2 设计计算 55

3.2 污泥浓缩池设计 56

3.2.1 功能 56

3.2.2 设计草图 56

3.2.3 设计计算 57

3.3 污泥脱水设计 63

3.3.1 功能 63

3.3.2 设计草图 63

3.3.3 设计计算 63

第四章 设备选型 65

4.1提升泵 65

4.1.1 W1、W2提升泵 65

4.1.2 W3提升泵 66

4.1.3 物化调节池后提升泵 67

4.1.4 生化调节池后提升泵 68

4.2 污泥排泥泵 70

4.2.1 UASB反应器排泥泵 70

4.2.2 二沉池排泥泵 70

4.2.3 一级化学除磷排泥泵 70

4.2.4 二级化学除磷排泥泵 71

4.2.5 污泥池后排泥泵 71

4.3 浓缩脱水设备 72

4.4 搅拌设备 72

4.4.1 一级化学除磷搅拌器 72

4.4.2 二级化学除磷搅拌器 72

4.5 加药泵选型 73

4.5.1 酸碱中和加药泵 73

4.5.2 过氧化氢加药泵 73

4.5.3 硫酸铁加药泵 73

4.5.4 一级化学除磷加药泵 73

4.5.5 二级化学除磷加药泵 74

4.6 风机选型 74

4.6.1 一级生物接触氧化池风机 74

4.6.2 二级生物接触氧化池风机 74

第五章 平面与高程布置 75

5.1 污水处理厂平面布置 75

5.2 污水处理厂高程布置 76

第六章 费用计算 77

6.1 建厂固定费用 77

6.2 运行费用 77

参考文献 79

致谢 81

第一章 绪论

1.1 研究背景

近些年我国油脂行业不断发展，然而油脂行业产生的废水处理不达标甚至不处理就排放给国内环境造成了巨大的负担。重点表现在下面几个方面：（1）油脂废水具有良好的乳化性和亲水性，油脂会覆盖在受纳水体表面，影响复氧进程和好氧微生物生长，水体自净能力下降；（2）有利于厌氧微生物的生长，造成水体变黑发臭，产生的有害物质不断积累和富集，通过层层食物链对动物和人体健康造成危害^[1]；油脂含量在2%～5%，还包括脂肪酸、蛋白等有机分子和盐类，COD高且铵盐含量高达1%，严重污染生态环境^[2,3]。（3）油脂废水中的高盐分有着非常高的资源化价值，可以回收利用。因此无论从保护生态环境还是资源化方面，对油脂废水做出科学合理的处理都是刻不容缓的^[4]。

1.2 油脂废水处理现状

1.2.1 油脂废水处理的研究现状

油脂废水有着乳化性和亲水性，用物理法和化学法难以处理。但由于油脂废水含有高浓度的油脂，其可生化性高且这类废水通常不含有重金属离子和有毒物质，故不会毒害微生物，有利于采用生物处理法。目前国内外处理油脂废水污染的学者们广泛认可物理和化学结合法，主要工艺采用生物法的综合性处理技术^[1]，处理效率可以达到80%～90%^[5]。国内外油脂行业处理油脂废水的处理工艺一般为前面使用隔油、气浮等预处理措施，国内后续采用SBR法、A/O法、UASB法、膜处理法、臭氧工艺等，国外后续采用A/O法、人工湿地、电絮凝法、厌氧接触法等。

1.2.2 油脂废水处理的研究发展趋势

随着近年来油脂行业各种精制油的不断发展和新的技术的使用，油脂废水中各种污染物的浓度不断增加以及成分变得越来越复杂，因此现如今的处理方法在处理油脂废水方面存在着一定的不足和缺陷。所以未来国内外油脂废水处理研究的主要方向在于加大对生物法的深入研究、不断完善和改进，优化油脂废水的处理的工艺流程。

1.3 油脂废水的处理技术

油脂废水化学成分较多，其有机物种类更是复杂，难以通过单一处理工艺达到排放标准。目前国内学者广泛应用物理、化学和生物处理法及其交叉应用的方法对浓度较高的油脂废水进行处理。

1.3.1物理处理法

油脂废水内有着较高含量的动植物油以及各种盐类，这些物质将会给下一步的生物处理造成影响。所以，还需采用物理处理对油脂废水进行预处理，比如沉降、过滤、离心、气浮、隔油、蒸馏等。李德胜^[6]在处理某粮油有限公司的油脂废水中采用隔油-气浮的预处理措施去除高浓度的油脂，后接A/O工艺进行进一步处理，经过这一方法处理的废水符合相关要求。

1.3.2化学处理法

化学处理法常用于油脂废水的深度处理，用来去除废水中的有机物、金属离子、氮磷、乳化油等，处理高效但费用较高。其主要方法有中和法、混凝法、焚烧法、氧化法、萃取法等。刘富安^[7]采用UASB—MSBR处理工艺对其进行处理，其中氨氮以及总磷去除率分别为87.7%与96.1%，符合有关国家标准，但COD却不能够符合标准，进一步使用Fenton/混凝工艺进行相应的处理，经过该项处理后的废水能够符合有关国家标准。

1.3.3生物处理法

生物处理法的原理在于利用各类微生物进行代谢反应将油脂废水内含有的有机物为无机物。依据微生物所参与的代谢反应的区别，可分为好氧与厌氧生物处理法。因为其有机物的含量高，组成繁杂，仅仅使用单一生物处理往往难以达到排放标准。为此，近年来广泛采用多种生物法联合处理的新工艺，其具备经济节约、效果优异等优势，而越来越广泛的运用到油脂废水的处理^[8,9]。

1. 好氧生物法

好氧生物法定义为其水中的溶解氧在2mg/L左右时，其中所存在的微生物会以废水内存在的有机物为碳源来进行降解。其又可分为活性污泥法以及生物膜法。

1. 好氧活性污泥法

该方法通过不断地优化，技术不断成熟，得到了广泛的应用。但缺点在于运行中易发生污泥膨胀、不耐冲击负荷等。包括SBR法、CASS法、A2/O生物脱氮除磷法、氧化沟法等^[10,11]。李尔泉^[12]处理某油脂公司的有机废水，其均为浓度高难以降解的有机废水(进水COD为25000mg/L），使用活性污泥法进行处理，COD去除率高达95%，出水水质达到当地的排放要求。

1. 好氧生物膜法

好氧生物膜法作为将生物处理与膜处理进行联合的一类有效处理方式，生物膜通过曝气会持续的进行更新，因而生物膜法的负荷比起活性污泥法更高、处理效果更好^[13,14]。目前采用生物膜法处理油脂废水的工艺主要是生物滤池和生物接触氧化法。杨阳等^[15]釆用酸析－隔油－ABR－两级曝气生物滤池处理某米糠油厂污水（进水COD为16000mg/L），其去除率约为90%，经过该项处理后的废水能符合相关国家标准。

1. 厌氧生物法

该方法是处于厌氧时，体系内的厌氧菌等利用代谢反应能够将废水内含有的有机大分子转变为小分子化合物，并进一步生成甲烷与二氧化碳的一类方法。优势在于它不必稀释进水浓度直接处理高浓度有机废水、动力消耗少、产生甲烷等能源物质等，但厌氧处理后的出水水质难以达标，需要后续处理^[16]。其可以分为厌氧活性污泥法以及生物膜法。

1. 厌氧活性污泥法

该方法定义为在无氧时，其中所存在的微生物会以废水内存在的油脂为碳源来进行降解。现阶段大部分使用厌氧活性污泥法来进行油脂废水处理的工艺主要包括UASB和EGSB。乔大磊等^[17]针对高有机浓度、高冲击负荷的植物油脂废水，采用CAF—EGSB—SBR厌氧和好氧生物组合工艺处理，其COD、BOD₅和SS的浓度为10000mg/L、5500mg/L和800mg/L，经过该项处理后的废水能符合相关国家标准，其消耗的费用在3.24元/吨。邬容伟等^[18]采用混凝气浮对江西某油脂有限公司排放的有机废水进行预处理，再进行UASB-生物接触氧化-混凝沉淀工艺处理，其COD去除率约为95%，经过该项处理后的废水能符合相关国家标准，运行费用约为2.34元/吨废水。

1. 厌氧生物膜法

厌氧生物膜法是指油脂废水的有机物被附着在固体填料中的厌氧微生物进行有效降解的过程。现阶段重点使用厌氧生物膜法来进行处理的主要包括AF、AFB和ABC。

二者对比如表1.1所示。

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