糠醛厂废水处理工程
可行性研究报告
1 总论
1.1 企业概况
糠醛厂是一以玉米轴为主要原料生产糠醛的厂家，年生产糠醛2500吨，年产值1500万元，利税150万元。该厂在生产过程中排放的污水有机物浓度较高，不能满足国家规定的排放标准。糠醛厂为了消除污染、保护环境，以利于企业的可持续发展，决定对生产过程中排放的废水进行净化处理，实现所排废水的达标排放。受糠醛厂的委托，编制了该厂废水处理技术方案。
1.2 生产过程及废水的产生情况
以玉米轴为主要原料采用直接法生产糠醛的生产工艺及废水排放节点见图1。首先将粉碎后的原料(玉米芯) 和催化剂(硫酸) 加入到蒸煮锅中进行混合蒸煮，玉米芯中的戊聚糖水解成戊糖，再经脱水生成糠醛。糠醛水溶液通过冷却、冷凝后进入蒸馏塔，经蒸馏得粗糠醛。粗糠醛再用碱液中和，去除上层水溶液，真空精制得到产品—糠醛。
玉米芯、硫酸 蒸汽 废气 稀醛水
残渣 冷却水 余馏水 冷却水 粗醛
成品 冲洗水
图1 糠醛生产工艺及废水排放节点图
由图1排污节点可见，糠醛生产过程中产生的废水主要有余馏水（塔底水）和循环冷却排污水。其中循环冷却排污水污染物浓度较低可直接排放；余馏水产生量较小，但污染物浓度高，属于高浓度有机废水，废水中的污染物主要有醋酸、甲醛和糠醛等，pH 值较低为3~4，COD 在20000mg/L左右，而且水温较高，是处理的重点。
1.3 设计依据
(1)《建设项目环境保护设计规定》； (2)《给水排水设计手册》； (3)《给水排水标准规范实施手册》； (4)《给水排水工程概预算与经济评价手册》；
(5)《污水综合排放标准》（GB8978—1996）表4中二级标准； (6)糠醛厂提供的有关资料。
1.4 设计原则
(1) 废水处理方案符合国家有关方针政策规定的要求，处理后水质达到国家规定的排放标准。
(2) 选取的处理工艺技术先进、成熟，运行稳定可靠，易于运行管理。 (3) 处理方案尽量节省投资和运行费用，以减轻企业的负担。
2 处理方案
2.1 处理工艺的确定
由本项目废水的排放情况可见，需处理废水中污染物以有机物为主，属高浓度有机废水。从生产原料及产品来看，废水中污染物主要有醋酸、甲醛和糠醛等物质，可生化性较好。对于高浓度有机废水国内外多采用以厌氧、好氧为主的处理工艺进行净化。为消除污染使废水做到达标排放，多年来国内作了大量的研究工作，如保定化工二厂、河北省威县恒威糠醛有限责任公司等的糠醛生产过程中排放的废水均采用“厌氧—好氧”工艺进行处理，取得较好的净化效果。河北科技大学20多年来一直从事高浓度有机废水生物处理技术研究，在高效生物反应器的研制、处理工艺开发和废水处理工程的设计、运行控制技术方面取得了大量的研究成果，在国内几十家企业中进行了推广应用，取得了较好的环境效益、社会效益和经济效益。
根据企业排水的水质特征，本工程拟采用“厌氧—好氧”组合处理工艺对糠醛废水进行处理。
2.2 设计参数
2.2.1设计规模
根据企业的生产规模及企业提供的资料和监测结果，考虑到生产过程中废水排放的波动性和水质特征，便于处理设施的运行，拟利用部分循环冷却排水对余馏水进行稀释调节后，送废水处理站进行处理。废水处理站的设计规模确定为130m 3/d。 2.2.2 设计水质
(1) 设计进水水质
根据监测结果并同类企业所排废水的水质特征，设计进水水质为： 水温80～85℃；pH=3～4；COD=10000mg/L；BOD 5=4500mg/L；SS=300mg/L； (2) 设计出水水质：
废水经废水处理站处理后，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978
—1996）表4中二级标准值要求，即：pH 6~9；COD ≤150mg/L；BOD 5≤30mg/L；SS ≤150mg/L。
2.3 处理工艺流程说明
2.3.1 工艺流程简介
处理工艺流程如图1所示：
冷却排污水
混合废水集水池
图1 废水处理工艺流程图
由生产过程中排放的废水因温度较高（80~90℃），经集水池收集后，首先经泵入凉水塔进行冷却，降温至45℃左右；冷却后的废水进入中和池中，用碱进行中和，使中和后废水的pH 达到6.0～6.5，然后进入调节池与循环冷却排污水混合，进行水质、水量的均衡调节；调节后废水泵入厌氧反应器，在厌氧反应器中厌氧菌群降解废水中的有机物，将其转化为沼气；沼气经水封、气水分离器后排放。厌氧反应器出水经沉淀后进入接触氧化池，在好氧条件下，接触氧化池内填料表面生物膜中的微生物将废水中有机物降解为CO 2和H 2O ，使废水得到进一步净化。氧化池出水经二沉池分离脱落的生物膜后达标排放。沉淀池剩余污泥排至污泥浓缩池，浓缩后的污泥在干化池脱水干化后卫生填埋。 2.3.2 预期达到的处理效果
采用以上工艺预期达到的处理效果见表1。
表1 处理工艺预期达到的净化效果
2.4 主要设备、构筑物描述
(1) 集水池
功 能：收集生产车间排放的高浓度废水。 有效容积 12m 3 结构形式 地下钢砼结构
(2) 凉水塔
功 能：将生产过程中排放的高温废水（80～90℃）进行冷却，降温至45℃左右。
处理能力 100m 3/d 温 差 40～50℃ 结构形式 玻璃钢结构，地上 (3) 中和池
功 能：调整废水的pH 值，使其能满足生化处理的要求。 有效容积 12m 3 结构形式 地下钢砼结构
(4) 调节池
功 能：高温废水冷却后与循环冷却排污水在调节池进行水质水量
调节。
有效容积 45 m3 结构形式 地下钢砼结构 (5) 厌氧反应器（UASB ）
功 能：厌氧反应器主要由反应区和三相分离器组成，在反应区
的下部是由大量具有良好生物活性的厌氧颗粒污泥组成的污泥床。废水从污泥床的底部进入后和污泥充分接触，厌氧微生物将废水中的大部分有机物降解，将其转化为CH 4、CO 2。气、水、污泥混合液上升至三相分离器进行分
离，沼气排出，污泥经沉淀后回到厌氧反应器，出水进入下一处理单元。
容积负荷： 8kgCOD/m3.d
有效容积 160m 3 结构形式 钢结构，地上 (6) 沉淀池（Ⅰ）、（II ）
功 能：靠重力作用使泥水分离。
有效容积 12 m3 停留时间 2h
结构形式 钢结构
(7) 接触氧化池
功 能：接触氧化池内装填组合填料，采用曝气软管进行曝气。在
好氧条件下，组合填料表面滋生大量的生物膜，膜中的微生物将废水中有机物氧化分解为CO 2和H 2O ，使废水得到进一步净化。 有效容积 45m 3
尺 寸 4500×2500×4500
结构形式 钢砼结构
2.5 工艺特点及技术关键
（1）工艺的技术特点：
① 采用的高浓度有机废水生物处理技术是河北科技大学近年来取得的研究成果，并已成功地应用于淀粉、制药、柠檬酸和有机化工等高浓度废水处理，并均通过环保主管部门的验收。
② 工艺采用的厌氧反应器是第二代新型高效生物反应器（UASB 反应器），其关键部分—三相分离器和配水系统是技术单位所拥有的技术成果。
③ 工艺简单灵活，运行稳定可靠，基建投资少，运行费用低。 （2）工艺的技术关键：
① 厌氧反应器结构设计。
② 厌氧微生物菌种筛选及颗粒污泥的培养。 ③ 厌氧反应器快速启动。
④ 接触氧化池的设计及运行控制运行。
3 公用工程
3.1 给水排水
(1) 给水
废水处理正常运行时所用水量较小，主要是化验室及清洗用水，用水量按2m 3/h设计。由生产过程供水系统供给。 (2) 排水
废水处理产生的废水为污泥干化池排水和设备放空时排水，设一排水沟，所排废水经此入调节池。
3.2 供配电
本工程装机总容量22kw ，常用功率约8.8kw ，供电按三类电负荷设计，单回路供电，380伏四线制。配电情况见表2。
表2 工程配电情况表
3.3 环境保护
废水处理属环境保护工程，工程本身产生污染主要是水泵的设备噪声和废水处理过程中产生的污泥。所用产生噪声设备尽量安装在工房内，门窗设计时采取隔声措施，不会对周围环境造成污染；脱水后的污泥外运卫生填埋。
3.4 定员
废水处理站定员4人。三班制，每班1人，化验室1人。
4 工程投资估算与资金筹措
4.1 工程投资估算
根据《河北省建设工程材料预算价格》、《河北省建筑工程预算定额》、《河北省建筑工程预算补充定额》、《河北省常用项目单位估价汇总表》，并 参考同类处理设计，本工程总投资108.1万元，其中土建投资21.1万元，设备投资72.0万元。
土建投资估算见表3，设备投资估算见表4，工程总投资见表5。
表3土建投资估算一览表
糠醛厂废水处理工程
可行性研究报告
1 总论
1.1 企业概况
糠醛厂是一以玉米轴为主要原料生产糠醛的厂家，年生产糠醛2500吨，年产值1500万元，利税150万元。该厂在生产过程中排放的污水有机物浓度较高，不能满足国家规定的排放标准。糠醛厂为了消除污染、保护环境，以利于企业的可持续发展，决定对生产过程中排放的废水进行净化处理，实现所排废水的达标排放。受糠醛厂的委托，编制了该厂废水处理技术方案。
1.2 生产过程及废水的产生情况
以玉米轴为主要原料采用直接法生产糠醛的生产工艺及废水排放节点见图1。首先将粉碎后的原料(玉米芯) 和催化剂(硫酸) 加入到蒸煮锅中进行混合蒸煮，玉米芯中的戊聚糖水解成戊糖，再经脱水生成糠醛。糠醛水溶液通过冷却、冷凝后进入蒸馏塔，经蒸馏得粗糠醛。粗糠醛再用碱液中和，去除上层水溶液，真空精制得到产品—糠醛。
玉米芯、硫酸 蒸汽 废气 稀醛水
残渣 冷却水 余馏水 冷却水 粗醛
成品 冲洗水
图1 糠醛生产工艺及废水排放节点图
由图1排污节点可见，糠醛生产过程中产生的废水主要有余馏水（塔底水）和循环冷却排污水。其中循环冷却排污水污染物浓度较低可直接排放；余馏水产生量较小，但污染物浓度高，属于高浓度有机废水，废水中的污染物主要有醋酸、甲醛和糠醛等，pH 值较低为3~4，COD 在20000mg/L左右，而且水温较高，是处理的重点。
1.3 设计依据
(1)《建设项目环境保护设计规定》； (2)《给水排水设计手册》； (3)《给水排水标准规范实施手册》； (4)《给水排水工程概预算与经济评价手册》；
(5)《污水综合排放标准》（GB8978—1996）表4中二级标准； (6)糠醛厂提供的有关资料。
1.4 设计原则
(1) 废水处理方案符合国家有关方针政策规定的要求，处理后水质达到国家规定的排放标准。
(2) 选取的处理工艺技术先进、成熟，运行稳定可靠，易于运行管理。 (3) 处理方案尽量节省投资和运行费用，以减轻企业的负担。
2 处理方案
2.1 处理工艺的确定
由本项目废水的排放情况可见，需处理废水中污染物以有机物为主，属高浓度有机废水。从生产原料及产品来看，废水中污染物主要有醋酸、甲醛和糠醛等物质，可生化性较好。对于高浓度有机废水国内外多采用以厌氧、好氧为主的处理工艺进行净化。为消除污染使废水做到达标排放，多年来国内作了大量的研究工作，如保定化工二厂、河北省威县恒威糠醛有限责任公司等的糠醛生产过程中排放的废水均采用“厌氧—好氧”工艺进行处理，取得较好的净化效果。河北科技大学20多年来一直从事高浓度有机废水生物处理技术研究，在高效生物反应器的研制、处理工艺开发和废水处理工程的设计、运行控制技术方面取得了大量的研究成果，在国内几十家企业中进行了推广应用，取得了较好的环境效益、社会效益和经济效益。
根据企业排水的水质特征，本工程拟采用“厌氧—好氧”组合处理工艺对糠醛废水进行处理。
2.2 设计参数
2.2.1设计规模
根据企业的生产规模及企业提供的资料和监测结果，考虑到生产过程中废水排放的波动性和水质特征，便于处理设施的运行，拟利用部分循环冷却排水对余馏水进行稀释调节后，送废水处理站进行处理。废水处理站的设计规模确定为130m 3/d。 2.2.2 设计水质
(1) 设计进水水质
根据监测结果并同类企业所排废水的水质特征，设计进水水质为： 水温80～85℃；pH=3～4；COD=10000mg/L；BOD 5=4500mg/L；SS=300mg/L； (2) 设计出水水质：
废水经废水处理站处理后，出水水质达到《污水综合排放标准》（GB8978
—1996）表4中二级标准值要求，即：pH 6~9；COD ≤150mg/L；BOD 5≤30mg/L；SS ≤150mg/L。
2.3 处理工艺流程说明
2.3.1 工艺流程简介
处理工艺流程如图1所示：
冷却排污水
混合废水集水池
图1 废水处理工艺流程图
由生产过程中排放的废水因温度较高（80~90℃），经集水池收集后，首先经泵入凉水塔进行冷却，降温至45℃左右；冷却后的废水进入中和池中，用碱进行中和，使中和后废水的pH 达到6.0～6.5，然后进入调节池与循环冷却排污水混合，进行水质、水量的均衡调节；调节后废水泵入厌氧反应器，在厌氧反应器中厌氧菌群降解废水中的有机物，将其转化为沼气；沼气经水封、气水分离器后排放。厌氧反应器出水经沉淀后进入接触氧化池，在好氧条件下，接触氧化池内填料表面生物膜中的微生物将废水中有机物降解为CO 2和H 2O ，使废水得到进一步净化。氧化池出水经二沉池分离脱落的生物膜后达标排放。沉淀池剩余污泥排至污泥浓缩池，浓缩后的污泥在干化池脱水干化后卫生填埋。 2.3.2 预期达到的处理效果
采用以上工艺预期达到的处理效果见表1。
表1 处理工艺预期达到的净化效果
2.4 主要设备、构筑物描述
(1) 集水池
功 能：收集生产车间排放的高浓度废水。 有效容积 12m 3 结构形式 地下钢砼结构
(2) 凉水塔
功 能：将生产过程中排放的高温废水（80～90℃）进行冷却，降温至45℃左右。
处理能力 100m 3/d 温 差 40～50℃ 结构形式 玻璃钢结构，地上 (3) 中和池
功 能：调整废水的pH 值，使其能满足生化处理的要求。 有效容积 12m 3 结构形式 地下钢砼结构
(4) 调节池
功 能：高温废水冷却后与循环冷却排污水在调节池进行水质水量
调节。
有效容积 45 m3 结构形式 地下钢砼结构 (5) 厌氧反应器（UASB ）
功 能：厌氧反应器主要由反应区和三相分离器组成，在反应区
的下部是由大量具有良好生物活性的厌氧颗粒污泥组成的污泥床。废水从污泥床的底部进入后和污泥充分接触，厌氧微生物将废水中的大部分有机物降解，将其转化为CH 4、CO 2。气、水、污泥混合液上升至三相分离器进行分
离，沼气排出，污泥经沉淀后回到厌氧反应器，出水进入下一处理单元。
容积负荷： 8kgCOD/m3.d
有效容积 160m 3 结构形式 钢结构，地上 (6) 沉淀池（Ⅰ）、（II ）
功 能：靠重力作用使泥水分离。
有效容积 12 m3 停留时间 2h
结构形式 钢结构
(7) 接触氧化池
功 能：接触氧化池内装填组合填料，采用曝气软管进行曝气。在
好氧条件下，组合填料表面滋生大量的生物膜，膜中的微生物将废水中有机物氧化分解为CO 2和H 2O ，使废水得到进一步净化。 有效容积 45m 3
尺 寸 4500×2500×4500
结构形式 钢砼结构
2.5 工艺特点及技术关键
（1）工艺的技术特点：
① 采用的高浓度有机废水生物处理技术是河北科技大学近年来取得的研究成果，并已成功地应用于淀粉、制药、柠檬酸和有机化工等高浓度废水处理，并均通过环保主管部门的验收。
② 工艺采用的厌氧反应器是第二代新型高效生物反应器（UASB 反应器），其关键部分—三相分离器和配水系统是技术单位所拥有的技术成果。
③ 工艺简单灵活，运行稳定可靠，基建投资少，运行费用低。 （2）工艺的技术关键：
① 厌氧反应器结构设计。
② 厌氧微生物菌种筛选及颗粒污泥的培养。 ③ 厌氧反应器快速启动。
④ 接触氧化池的设计及运行控制运行。
3 公用工程
3.1 给水排水
(1) 给水
废水处理正常运行时所用水量较小，主要是化验室及清洗用水，用水量按2m 3/h设计。由生产过程供水系统供给。 (2) 排水
废水处理产生的废水为污泥干化池排水和设备放空时排水，设一排水沟，所排废水经此入调节池。
3.2 供配电
本工程装机总容量22kw ，常用功率约8.8kw ，供电按三类电负荷设计，单回路供电，380伏四线制。配电情况见表2。
表2 工程配电情况表
3.3 环境保护
废水处理属环境保护工程，工程本身产生污染主要是水泵的设备噪声和废水处理过程中产生的污泥。所用产生噪声设备尽量安装在工房内，门窗设计时采取隔声措施，不会对周围环境造成污染；脱水后的污泥外运卫生填埋。
3.4 定员
废水处理站定员4人。三班制，每班1人，化验室1人。
4 工程投资估算与资金筹措
4.1 工程投资估算
根据《河北省建设工程材料预算价格》、《河北省建筑工程预算定额》、《河北省建筑工程预算补充定额》、《河北省常用项目单位估价汇总表》，并 参考同类处理设计，本工程总投资108.1万元，其中土建投资21.1万元，设备投资72.0万元。
土建投资估算见表3，设备投资估算见表4，工程总投资见表5。
表3土建投资估算一览表