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1、黄姜皂素废水处理工程设计摘要：针对黄姜皂素废水的水质特点，本文采用铁碳微电解做预处理，上流式厌氧污泥床和生物接触氧化相结合的生化工艺作为主体工艺对黄姜皂素废水进行处理。废水处理厂设计规模250m3/d，其设计水量为Q=250m3/d、CODCr=30000mg/L、SO42-=9000mg/L、色度=3500倍SS=400mg/L、pH=1。经处理后，应达到下列出水水质，即CODCr=300mg/L、色度=80倍、SS=70mg/L、pH=69，即达到皂素工业水污染物排放标准（GB20425-2006）要求。经设计可知CODCr=99.7%，SO42-=96.5%，SS=82%，色度97.7%
2、。出水各项指标均达到相关标准要求。经技术经济分析表明，设计厂区占地1760m2，此方案投资总额91.5万元，废水处理成本为2.3 元/ m3 。关键词：黄姜皂素废水；铁碳微电解；上流式厌氧污泥床；生物接触氧化 The design of turmeric saponin wastewater treatment project Abstract: According to the water characteristics of tumeric saponin wastewater, this paper adopts iron carbon microelecotrolysis as the
3、 pretreatment, and Up-flow Anaerobic Sludge Bed(UASB) integrating biological contact oxidation as the main process to treat turmeric saponin wastewater. The scale of the wastewater treatment plants is 250m3/d, the influent quality are as follows: CODCr 30000mg/L, SO42- 9000mg/L, Color degree 35 time
4、s,SS 400mg/L,pH 1. After the wastewater treated by above process flow, the effluent quality are as follows: CODCr 300mg/L, Color degree 80 times, SS 70mg/L, pH 6 9, it can meet saponin industrial water pollutants standards (GB20425-2006) requirements. The removal efficiencies of CODCr,SO42,SS,Color
5、degree are 99.7% , 96.5%,82% and 97.7%., respectively. The technical and economic analysis show the project covers 1760m2 , the expected investment total amount is 915,000 yuan, the operating cost is 2.3 yuan per cubic meter.Keywords: turmeric saponin wastewater, iron carbon microelecotrolysis, Up-f
6、low Anaerobic Sludge Bed(UASB), biological contact oxidation 目 录前言1第一章 设计任务书21.1毕业设计题目21.2毕业设计目的21.3毕业设计任务21.4毕业设计成果21.5原始资料2第二章 工艺比选32.1废水性质32.2工艺确定32.3工艺流程72.4预计处理效果8第三章 各处理构筑物的设计与计算103.1调节池103.2中和反应池113.3微电解反应器123.4混凝沉淀池143.5水解酸化池183.6上流式厌氧污泥床213.7生物接触氧化池333.8二沉池37第四章 污泥的处理与处置414.1污泥浓缩414.2集泥井42第
7、五章 平面与高程布置435.1平面布置435.2高程布置44第六章 工程项目估算576.1工程投资估算576.2劳动定员、运行管理58总结61致谢62参考文献63前言皂素是广泛存在于动植物体内的一种激素，是合成避孕药、甾体激素类药的重要原料，经过结构改造和修饰可制得不同种类的甾体激素类药物。我国是甾体激素类药物的主要生产国，约占世界总产量的1/3。皂素在我国的主要药源是黄姜，黄姜的种植集中于湖北、湖南、陕西、四川、河南等地，其中湖北、陕西两省的黄姜种植面积占全国的70%。 目前大多数皂素生产厂家采用直接酸水解工艺制取皂素，在制取皂素过程中会产生大量的皂素废水。皂素废水水质复杂，这些高浓度的有机
8、皂素废水基本上未经任何治理便直接排放到周围的环境中，严重污染了附近的水源，导致水体的富营养化和泡沫化，并使水体散发着酸臭味，影响农作物生长，破坏生态平衡，大量的其它副产物如淀粉、纤维素，没有得到利用，环境污染严重，对附近的居民生产、生活产生不良影响。尤其汉江流域中上游地区的区位功能特殊，直接关系到南水北调中线工程水源区的环境质量。因此，黄姜生产皂素废水的处理具有重要意义。第一章 设计任务书1.1毕业设计题目黄姜皂素废水治理工程设计1.2毕业设计目的此次毕业设计希望在了解国内外黄姜制取皂素工艺及其废水治理技术的基础上，能够针对课题给定的黄姜皂素废水水量及水质，通过对各种工艺的比较，优选出适宜的工
9、艺流程并进行相关的工艺设计，旨在为黄姜制取皂素业的可持续发展作一定的技术探讨。1.3毕业设计任务根据黄姜皂素废水的特点及相关资料进行废水处理工程设计。1.4毕业设计成果1、完成设计计算说明书一份；2、设计图纸：平面布置图，高程布置图，主要构筑物单体图（三视图），管线图。1.5原始资料1、进水水量：250m3/d2、进水水质：CODCr=30000mg/L SO42-=9000mg/L 色度=3500倍SS=400mg/L pH=13、排放标准：出水水质达到皂素工业水污染物排放标准（GB20425-2006）要求。即CODCr=300mg/L 色度=80倍 SS=70mg/L pH=694、气象
10、与水文资料：工程所在地属亚热带湿润季风气候，四季分明，夏秋多雨，冬春干旱。年平均气压960hPa，年平均气温15.317.2，极端最低气温为-4.5，极端最高气温为39.4，年平均降雨量7001516mm，无霜期平均253301天。常年主导风向NE，最大风速10m/s，年平均风速1.0m/s，全年静风频率59%。地下水位45m。5、厂区地形：工程所在地海拔标高在540560m之间，平均地面标高为550m。地势平坦。第二章 工艺比选2.1废水性质2.1.1废水来源生产皂素的原料主要有黄姜、穿地龙、葫芦芭等，其主要成分是淀粉、纤维素、糖苷和木质素。生产过程是将原料进行水浸、粉碎、发酵等预处理后，加
11、3 %稀硫酸或稀盐酸水解，淀粉、纤维素被水解成葡萄糖，糖苷被水解成鼠李糖、葡萄糖和皂素。再进行过滤，糖类等随滤液排走，滤出物为不溶于水的木质素和皂素。将滤出物中和、漂洗、粉碎、烘干后，用120 # 汽油提取滤出物中的皂素。提取液再经结晶，过滤、干燥即得皂素成品。生产过程中废水主要来自于酸水解、过滤后产生的污水，以及中和、洗涤后产生的综合废水。2.1.2废水特点皂素生产工艺及废水排放工序如下图所示：皂素生产企业产生的废水主要由酸水解水、漂洗过滤水组成，含有糖类、有机酸类、短链的醇、醛类、无机盐类、姜黄素等物质。其废水主要具有以下特点：（1）有机物含量高，成分复杂。CODCr 高达几万mg/L，属
12、于高浓度有机废水；水中含有难于生物降解的糖甙、皂甙、姜黄素等表面活性物质，可生化性差，属于不易被生物降解的废水。（2）糖分含量高，综合废水总含糖质量分数约2%。大部分为还原性的单糖，如果进入生物反应器，容易造成可溶性挥发酸的积累，引起pH下降，对生物产生毒害作用。（3）酸度高，盐分高。由于HCl和H2SO4水解工艺的存在，皂素废水pH一般为12甚至更低，在废水中同时存在大量Cl-和SO42-。（4）色度大（色度=1000）呈深褐色，富含大量变性色素。2.2工艺确定2.2.1皂素废水的处理方法（1）化学处理法A.化学氧化法化学氧化法的氧化能力比较强，能除去常规方法难以去除的污染物，但成本相对比较
13、高，多用于皂素废水的后处理。常用的氧化法有臭氧氧化法、Fenton试剂氧化法、内电解法等。臭氧氧化在去除有机物和脱色方面效果显著，不产生污泥，但动力消耗大，处理成本高。Fenton试剂兼有氧化和混凝的双重作用，产生的Fe(OH)3胶状沉淀，有絮凝吸附的作用。而且，Fenton试剂氧化法需要酸性的环境，比较适宜处理这类酸性较强的皂素废水。内电解法的成本相对较低，利用废弃的活性炭和铁钉就可以实现良好的处理效果。B.化学中和法由于皂素废水酸性较强，一般的处理工艺都要先进行化学中和，把pH调节到合适的范围，再进一步处理。常用的中和药剂是石灰。石灰的成本比较低，有较好的中和效果。而且对废水中的杂质有絮凝
14、沉淀的作用，但如果废水中含有大量的SO42-，会产生微溶沉淀，影响中和反应。添加碱性废水中和的方法也被广泛采用，把酸碱两种废水按照一定比例混合，可以有效地调节废水的酸碱性，达到以废治废的目的。另外，也可以采用碱性滤料过滤的方法，既中和了酸，又达到过滤悬浮物的目的。常用的滤料有石灰石、大理石、白云石等。（2）物理化学处理法A.吸附法吸附法是处理有色废水最行之有效的方法。常用的吸附剂有活性炭、磺化炭、硅藻土等，其中最常用的是活性炭吸附剂。其原理是利用这些吸附剂表面多孔的结构，把有机物吸附在表面，达到脱色目的。该方法具有占地小，操作简单等优点，但运行费用太高，在处理皂素废水工艺中，吸附法多用于对终端
15、出水进行脱色。B.混凝法混凝法是利用混凝剂使废水中的胶体和微小悬浮固体沉淀下来，达到去除有机物的目的。在皂素废水处理中，混凝法既可以用于预处理，也可以用于深度处理。预处理主要是去除一些难降解大分子发色物质，提高废水的可生化性。深度处理时进一步去除色度和有机物，达到国家相关排放标准的要求。C.低压蒸馏法低压蒸馏法能将皂素废水中的甲醇、乙醇、乙酸、醛类等挥发性物质蒸馏分离出来，非常有效地去除有机物和色度，出水无色透明。但此工艺能耗大，处理后废渣需焚烧处理。对于排放皂素废水量小的工厂可以采用该法，但废水量较大时，成本较高，不宜采用。（3）生物处理法A.微生物处理法厌氧-好氧微生物法对皂素废水有很好的处理效果，厌氧微生物通过水解酸化，把大分子难降解的有机物转化为小分子物质，提高废水的可生化性，为好氧生物处理打下良好的基础。好氧生物可进一步将小分子污染物氧化分解，最终达到较好的出水效果。现有的厌氧-好氧处理皂素生产废水系统主要有以下几种组合：水解酸化-接触氧化法；水解-UAS
