甘薯淀粉废水处理工艺研究及设计

论文摘要

本文介绍了甘薯淀粉废水在工厂生产过程中产生的原因，其主要来自于淀粉生产中的磨碎和淀粉乳的分离过程。废水的COD、BOD5极高，是高浓度的有机废水，如不加以处理直接排放的话，会造成水体的严重污染。且环境因素严重限制了淀粉工业的发展，设计一套有效处理甘薯淀粉废水的系统对行业发展有着重要的意义。由于甘薯淀粉废水各项污染指标都很高，使用普通的物理、化学方法处理效果并不理想。甘薯淀粉废水主要含有可溶性糖类、淀粉、纤维素、蛋白质等天然有机成分，并不含有生物毒性物质，故采用生物处理方法是可行的，这也是处理高浓度有机废水的有效方法。本设计将采用厌氧生物处理方法为主，处理设备选用UASB处理器。通常情况下，厌氧法可以大大降低废水的COD等指标，但不足以使之达到排放标准。系统的后面再设置CAST废水处理装置，该装置的进水COD不能太高，但可以最终使废水达标排放，所以它与UASB反应器联合处理高浓度的甘薯淀粉废水理论上是非常有效的。笔者进行了相关的模拟实验，使用配制的甘薯淀粉废水进行实验，首先的絮凝实验确定了絮凝剂聚合氯化铝的最佳用量为300mg/L，确定了pH调节剂采用石灰。在有机玻璃制造的一个小型UASB实验装置中，通过长时间的运行实验，确定甘薯淀粉废水在UASB反应器的停留时间应为18h，并测得UASB对甘薯淀粉废水的COD去除率可达90%。结合实验的结果，本文设计了一套针对大型甘薯淀粉生产企业的废水处理系统。设计废水处理量10000m3/d，COD=10000mg/L，BOD5=5000mg/L，SS=3000mg/L。废水首先经过格栅和沉砂池预处理，除去可能对后续的处理设备造成损坏的较大的漂浮物、残渣、砂粒等，随后加入无机高分子絮凝剂聚合氯化铝，经过一定程度的混合后，投加石灰乳调节pH至中性，将废水通入沉淀池沉淀。沉淀池采用竖流式，可以节省占地，处理效果较好。经沉淀后的废水通入UASB反应器进行厌氧消化。本设计中的UASB反应器不采用传统的钢筋混凝土结构，而是使用利浦罐，这样可以大大缩短建筑周期和节约建筑成本，且设备的使用寿命并不会因此而缩短。经UASB反应器处理后的废水COD可降至1000mg/L左右，再进入CAST处理系统处理。该系统是传统活性污泥法的改良方法，可以省去二沉池，有效地减少占地面积，并且控制更简单，不易发生污泥膨胀。经过处理后的废水可以达到污水综合排放标准（GB8978-1996）中该行业的二级排放标准。本设计的实际直接运行成本为0.55元/m3。本设计中加入了沼气发电机，可以充分利用厌氧消化过程中产生的大量沼气，产生的电能除了供废水处理工程使用外，还可以供淀粉生产使用，有效降低了企业的成本，实现环境效益和经济效益的双赢。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 淀粉性质及用途概述
• 1.1.1 淀粉的性质
• 1.1.2 淀粉的用途
• 1.2 淀粉工业现状及淀粉废水处理的现实意义
• 1.2.1 世界淀粉工业
• 1.2.2 中国淀粉工业
• 1.2.3 淀粉废水处理的意义
• 1.3 甘薯淀粉的生产及废水的产生
• 1.3.1 甘薯简介
• 1.3.2 甘薯淀粉生产工艺及废水的产生
• 2 废水处理工艺流程设计
• 2.1 待处理淀粉废水的概况及处理对策
• 2.2 废水处理工艺中部分设计参数的实验确定
• 2.2.1 实验目的
• 2.2.2 实验所用试剂及仪器
• 2.2.3 实验内容
• 2.2.4 实验结果与分析
• 2.3 工艺路线的确定及流程图
• 3 废水处理过程的工艺设计计算
• 3.1 初始甘薯淀粉废水的参数
• 3.2 废水水量的衡算
• 4 废水处理设备的工艺设计与选型
• 4.1 格栅
• 4.1.1 格栅的设计任务
• 4.1.2 格栅的设计计算
• 4.2 沉砂池
• 4.2.1 沉砂池的设计任务
• 4.2.2 沉砂池的设计计算
• 4.2.3 沉砂量的计算与沉砂的清除
• 4.3 絮凝药剂投加和折板反应池
• 4.3.1 絮凝剂和 pH 调节剂的投加
• 4.3.2 药剂投加量及储药池设计计算
• 4.3.3 折板反应池设计计算
• 4.4 沉淀池
• 4.4.1 沉淀池的种类和选型
• 4.4.2 沉淀池的设计计算
• 4.4.3 沉淀池污泥量计算
• 4.5 UASB 反应器
• 4.5.1 UASB 反应器概述
• 4.5.2 UASB 反应器建筑材料及选型
• 4.5.3 UASB 反应器容积计算
• 4.5.4 UASB 反应器布水系统设计
• 4.5.5 三相分离器设计
• 4.5.6 出水系统设计
• 4.5.7 污泥产量及排污泥设计
• 4.5.8 沼气产量计算
• 4.6 CAST 反应器设计
• 4.6.1 CAST 处理系统概述
• 4.6.2 CAST 系统设计任务
• 4.6.3 CAST 反应器运行周期及时间的计算：
• 4.6.4 CAST 反应池容积计算
• 4.6.5 CAST 反应池池内废水水位控制
• 4.6.6 CAST 反应器出水口高度和出水装置
• 4.6.7 CAST 处理系统的产泥量和排泥
• 4.6.8 CAST 处理系统曝气需氧量计算及其设计
• 4.7 污泥处理系统设计
• 4.7.1 污泥浓缩池设计
• 4.7.2 污泥浓缩池出泥、出水计算
• 4.7.3 污泥压滤机处理设计计算
• 5 甘薯淀粉废水处理的总平面设计
• 6 技术经济分析
• 7 结论
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历