山东淀粉厂废水处理设计方案
案例详细：
一、项目情况
本项目为淀粉生产污水处理。
二、设计依据
进水水质：CODCr≤15000mg/L ,BOD5≤6000mg/L ,SS≤3000mg/L，pH＝4。
废水处理能力： 500m3/d。
三、设计原则
在污水处理工艺中，最为经济的选择是厌氧生化处理。厌氧菌对营养的要求不高，但对环境十分敏感。
COD超过5000 mg/L或难降解COD比例过高，都会造成生化系统迅速崩溃。为此，一般须对废水进行预处理后，
再进行厌氧处理。
从减少投资、和提高投入产出比的角度出发，比较理想的选择是：对废水进行微滤、超滤物理筛分，将
蛋白等污染物分别作为资源进行回收，以Ca(OH)2调节pH值同时回收Ca(HSO3)2，然后再通过生化处理实现沼
气回收和水的全部回用。
根据本项目所提供的情况，为了最大限度地降低运行成本，提高回收蛋白的品位，经比较，确定设计原
则如下：采用无需填加药剂，且能耗低的无机复合超滤、微滤膜筛分与生化相结合，提高效率，简化操作，
减少费用，降低成本，回收资源，增加收益。充分发挥若干发明的技术优势，通过蛋白等资源的提纯、回
收，大幅度降低污染负荷，避免混凝药剂等消耗，使废水处理直接运营成本降至0.3元/ m3以下；同时确保出
水水质达到回用标准，（即：CODCr≤50 mg/L， BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，色度≤30倍， pH＝7～
9）；以沼气降低燃料费等生产成本；使污水处理由每年最少支出36.75万元人民币，转为每年最少获得净收
益256.527万元人民币，为提高企业经济效益和环境保护发挥积极的作用 。
系统工艺设计
一、工艺流程简要说明
废水由收集池泵入微滤膜过滤器，截留其中80%以上的悬浮颗粒物和60%以上的超高分子量污染物等，而
使其COD去除50%左右、BOD去除20%左右、SS去除80%左右、色度去除40%左右,浓缩液排入微滤膜回收器,微滤
膜回收器和微滤膜过滤器滤出液利用虹吸进入超滤膜过滤器，再截留90%左右的蛋白等，而使其COD再去除
80%以上、BOD去除60%以上、SS去除99%以上、色度去除60%以上，浓缩液排入超滤膜回收器，超滤膜木质素
回收器和超滤膜过滤器的滤出液利用虹吸进入pH值调节池，利用Ca(OH)2调节pH值至中性,去除90%以上的
SO32－，同时回收可用于造纸的Ca(HSO3)2，pH值调节池出水利用虹吸进入催化铁内电解反应器A。
催化铁内电解反应器，由两层孔径0.6微米、具有催化功能的无机复合微滤膜和中间填加的铁屑、炭屑等组合填料过滤层构成。经无机微滤膜的催化处理后，利用和铁、炭填料腐蚀电位的差异，以铁作阳极、炭作阴极、原水作电解质而形成千万个原电池。通过铁－炭微原电池产生微电解作用，将大分子物质分解为小分子的中间体，使某些难生化降解的化学物质转变成容易生化处理的物质，提高废水的可生化性；利用铁、炭电位差提高胶体污染物的沉积速度；利用电池反应产物的絮凝、新生絮凝体的吸附等作用，实现对胶体等污染物的絮凝、吸附脱除作用；由于铁是生物氧化酶系中细胞色素的重要组成部分，通过Fe2+－ Fe3+氧化还原反应进行电子传递，促进生化反应；Fe2+和Fe3+进入生化处理中，形成密度较大的生物铁絮凝体，改善污泥沉降性能。阳极反应如下：Fe-2e= Fe2+， E0(Fe2+/Fe)=-0.44 V；当无氧存在时，阴极反应如下：2 H++2e=H2↑， E0(H+/H2)=0 V，当有氧存在时，阴极反应如下：O2+4H++4e=H2O，O2+2H2O+4e=5OH-，E0(O2/OH-)=0.40 V。通过氧化还原反应、微电解及生物消化，使进水COD去除30%左右、色度去除60%以上。
催化铁内电解反应器A出水利用虹吸进入水解酸化池A。通过水解酸化生物反应，使进水COD去除40%左右、色度去除60%左右、pH降至6.2以下。污泥靠污泥泵定期、定量排入厌氧膜生物反应器A。
水解酸化池A出水利用虹吸进入膜厌氧反应器A,通过厌氧反应、絮凝沉淀，使进水COD去除80%以上、BOD去除95%以上、色度去除20%以上。污泥定期排入污泥井。
膜厌氧反应器A出水利用虹吸进入催化铁内电解反应器B, 通过氧化还原反应、微电解及生物消化，使进水COD去除30%左右、色度去除60%以上。
催化铁内电解反应器B出水利用虹吸进入水解酸化池B，通过水解酸化生物反应，使进水COD去除40%左
右、色度去除60%左右、pH降至6.2以下。污泥靠污泥泵定期、定量排入厌氧膜生物反应器B。
水解酸化池B出水利用虹吸进入膜厌氧反应器B ,通过厌氧反应、絮凝沉淀，使进水COD去除80%以上、BOD去除90%以上、色度去除20%以上。污泥定期排入污泥井。
经上述多级处理，最终使进水COD去除99.93%以上、BOD去除99.8%以上、SS去除99.95%以上、色度去除98.5%以上。完全达到排放标准 。
废水处理主要设备技术规范
一、 主要构筑物
1、混合废水收集池
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×5m×4.5m。
2、微滤膜过滤器
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为: 4.75m×1.99m×4.5m,其中设有孔径0.15微米、过滤面积225.89㎡的无机复合微滤膜过滤器，利用机械筛分截留悬浮颗粒物和超高分子量污染物。滤速0.092 m3/㎡·h。
3、微滤膜回收器
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×2.19m×4.5m,其中设有孔径0.15微米、过滤面积225.89㎡的无机复合微滤膜过滤器，利用机械筛分浓缩悬浮颗粒物和超高分子量污染物。滤速0.004 m3/㎡·h。
4、超滤膜过滤器
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为: 4.75m×4.69m×4.5m,其中设有孔径0.01微米、过滤面积554.45㎡的无机复合超滤膜过滤器，利用机械筛分截留蛋白等。滤速0.038 m3/㎡·h。
5、超滤膜回收器
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×4.69m×4.5m，其中设有孔径0.15微米、过滤面积335.41㎡的无机复合超滤膜过滤器，利用机械筛分浓缩蛋白等。滤速0.0016m3/㎡·h。
6、pH值调节池
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×5m×4.5m。
7、催化铁内电解反应器A
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×5.5m×2.85m。无机复合微滤催化膜孔径0.6微米，合计每层过滤面积102.68㎡，滤速0.203 m3/㎡h；铁屑、炭屑等组合填料构成的氧化还原反应层尺寸为：9.5m×
2.85m×1.5 m，过滤面积27.08㎡；滤速0.77m3/㎡·h。
8、水解酸化池A
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×2.59m×8.5m,其中设有孔径0.4微米、过滤面积109.52㎡的无机复合微滤膜过滤器。滤速0.19m3/㎡·h；有效容积为：103.66m3；HRT＝4.98h；SRT＝45d； MLSS浓度
为：25g/L。
9、厌氧膜生物反应器A
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×5.19m×8.5m，其中设有孔径0.4微米、过滤面积225.89㎡的无机复合微滤膜过滤器。有效容积为：207.67m3；HRT＝9.97h；SRT＝100d；滤速0.092m3/㎡h；MLSS浓度为：35g/L。
10、催化铁内电解反应器B
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×5.5m×2.85m。无机复合微滤催化膜孔径0.6微米，合计每层过滤面积102.68㎡，滤速0.203 m3/㎡h；铁屑、炭屑等组合填料构成的氧化还原反应层尺寸为：9.5m×
2.85m×1.5 m，过滤面积27.08㎡；滤速0.77m3/㎡·h。
11、水解酸化池B
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×2.59m×8.5m,其中设有孔径0.4微米、过滤面积109.52㎡的无机复合微滤膜过滤器。滤速0.19m3/㎡·h；有效容积为：103.66m3；HRT＝4.98h；SRT＝45d； MLSS浓度
为：15g/L。
12、厌氧膜生物反应器B
采用地下式钢筋混凝土结构，尺寸为：4.75m×3.35m×8.5m，其中设有孔径0.05微米、过滤面积225.89㎡的无机复合微滤膜过滤器。有效容积为：207.67m3；HRT＝9.97h；SRT＝100d；滤速0.092m3/㎡h；MLSS浓
度为：15g/L。
13、污泥井
污泥井采用钢筋混凝土结构，尺寸为2.5m×2m×9m。
14、出水井
出水井采用钢筋混凝土结构，尺寸为2.5m×2m×9 m。
二、主要设备
1、管道离心泵
向微滤膜过滤器输送废水，共2台(一用一备)。单台流量：Q=25m3/h ,扬程：H=32m ,功率 ：p=4KW 。
2、污泥泵：
水解酸化池向膜厌氧反应器排泥、MSBR向膜厌氧反应器排泥、膜厌氧反应器排泥，共6台(三用三备)。单台流量：Q =30 m3/h，扬程：9m，功率：1.5kW。
3、空气压缩机：
单台排气量: Q=0.9m3/min，排气压力0.7MPa，功率 N=7.5KW，共2台(一用一备)。
工 艺 特 点
1、由于独创的轴、径双向往复折叠无机复合微滤、超滤膜的优势，通过科学的结构与流程设计，本工艺综合了膜过滤、内电解法、LIT、MBR、UASB、 UBF等多种工艺的优点，大大减少了土地占用，占地面积不到传统工艺的20%；投资与传统工艺大致相当的情况下，即可实现蛋白等资源的回收和水的全部回用；且运行成本不到传统工艺的25%。
2、通过孔径0.15微米、0.01微米等不同精度的无机复合微滤、超滤膜过滤，按照不同等级分别回收悬浮颗粒物和超高分子量物质，基本去除SS，大大降低了难生物降解COD负荷，避免了资源浪费所造成的不良影响；最大限度地提高了蛋白等成分的纯度且节省了药剂费。
3、利用Ca(OH)2调节pH值,去除SO32－，同时回收可用于造纸的Ca(HSO3)2，大大节约了能耗，降低了成
本，提高了效益。
4、将铁屑、炭屑等组合填料填于两层孔径0.6微米、具有催化功能的无机复合微滤膜之间，形成致密的过滤层，使射线催化与内电解有机结合，确保废水与铁－炭微原电池充分接触，大大提高了其处理效果。
5、利用孔径0.4微米的无机复合微滤膜和0.01孔径微米的无机复合超滤膜作生物载体，实现了生物污泥的彻底截留，提高了容积负荷及抗冲击能力。污泥附着在特制的轴、径双向往复折叠无机复合微滤膜上，形成生物反应膜，提高了微生物的挂膜效果，并实现了污水与污泥的充分接触、HRT与SRT彻底分离以及生物污泥浓度的任意控制。通过调整 SRT，可使污泥浓度稳定保持在理想范围，能确保工艺操作的长期稳定性。
6、由于膜的截流作用，可使SRT任意确定。营造了有利于硝化细菌、产甲烷菌等增殖缓慢微生物生长的
环境，可极大地提高系统的消化能力，同时提高难降解大分子有机物的处理效率、促使其彻底的分解。
7、污泥定期排入厌氧水解酸化膜生物反应器，通过延长SRT，使其充分硝化，将污泥化为沼气回收利
用，大大降低污泥处理费用且节省了资源。
8、利用脉冲布水造成扰动，激起池底的沉积污泥，提高了活性污泥的分散性，可加强泥水之间的接触，实
现污水的均匀混合。
9、充分利用无机复合微滤膜的各种优势，最大限度地提高生化效果，省略了生物填料、二沉池、气浮池
和硫酸及混凝药剂。减少了投资，降低了运营成本。
经 济 分 析
1、设计处理能力：500 m3/d。
2、占地面积≤220㎡；装机容量：32kW，实际运行≤4.5kW 。
3、运行成本：4.473万元/a。其中：电耗0.1512元/ m3污水（工业用电按0.7元/ kW· h计算）；铁屑费
0.08元/ m3污水 （铁屑按800元/t、消耗量按50g/ m3污水计算）；工资0.067元/ m3污水（额定1人，按
1000元/月计算）。合计直接运行成本：0.2982元/ m3污水 ，较传统工艺2.45～2.95元/ m3污水处理成本
降低2.152～2.652元/ m3。
4、沼气收入：11.25万元/a（以沼气产率为0.5m3/kgCOD计算，产气量为750m3/d；沼气的热值约为
22 680kJ/m3，煤的热值为21 000 kJ/Kg，以此计算则1m3沼气的热值相当于1 kg原煤；每天节约原煤
0.75t，原煤按500元/t计算，每天增收375元。）
5、回收粗饲料收入：261万元/a（以淀粉废水蛋白、脂肪、纤维素等含量6g/L估算，每天回收蛋白、脂
肪、纤维素等3吨，60%蛋白含量的产品按市场售价2900元/t计算，每天增收0.87万元。）
6、扣除运营费用后，每年可净增收益：256.527万元。一年即可以新增收益收回全部投资。
7、采用传统工艺处理，每年最少支出36.75万元，而采用本方案，则每年净增收益256.527万元，二者每
年相差293.277万元。
