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养猪场1000m3/d污水处理工程设计方案华南理工大学环境科学与工程学院二O一一年十一月目录第一章概述§1.1项目背景§1.2项目要求§1.3设计范围§1.4设计依据及相关标准规范§1.5设计原则§1.6污水的水量、水质和排放标准第二章方案选择与工艺流程§2.1水质特征§2.2工艺选择论证§2.3工艺流程§2.4处理效果预测第三章废水处理方案设计§3.1总图设计§3.2单体设计§3.3 设施设备一览表第四章经济技术指标§4.1能源消耗费§4.2药剂费§4.3设备日常维护费§4.4人工费§4.5运行费第五章技术服务和技术保证§5.1技术服务§5.2技术保证附录第一章概述§1.1项目背景规模化养猪基于先进的生产设备，科学的饲料配方及饲养技术，猪舍多采用缝隙地板，用水冲洗清理粪尿，每天要向外排放大量的粪尿污水。对这些粪尿污水若不积极开发利用，将会导致环境污染，破坏生态平衡，也必将带来企业的经济损失。因此，需要配套建设污水处理项目，处理猪场废水（包括尿、部分粪和猪舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。项目建设地址位于广西。受业主委托，本单位对该工程进行方案设计。§1.2项目要求该污水处理项目涉及猪场废水（尿、部分粪和猪舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。根据项目污水的最终排放去向，以及当地环保局和业主对污水处理排放要求，本建设项目应处理的污水经处理后达到中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），方可排入附近水体。§1.3设计范围本项目的设计范围包括项目位置内废水处理系统的工艺设计、土建工程、设备选型、电气控制、设备制造安装、技术服务和技术保证等内容。§1.4设计依据及相关标准规范1.4.1设计依据及参考资料业主提供的污水水质水量资料《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）《三废处理工程技术手册—废水卷》《环境工程手册—水污染防治卷》其它相关资料1.4.2有关标准和规范《室外排水设计规范》（GB50014-2006）《污水处理工程项目建设标准》（修订）(2001)《污水处理厂运行、维护及其安全技术规范》（CJJ605-1994）《建筑给水排水设计规范》（GB50015‐2003）《泵站设计规范》（GB/T50265-1997）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-1995）§1.5设计原则1.贯彻执行国家环境保护政策，严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家有关规定和业主的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准；2.本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果；3.通过优化设计方案和设备选型，尽量降低工程投资，做到操作简单、管理方便、运行费用低；4.废水处理配套设施选用优质产品，确保工程质量，降低设备运行中发生故障的概率；5.设计时充分考虑污水处理系统配套措施，严格控制二次污染（噪声、污泥、异味）的产生。§1.6污水的水量、水质和排放标准1.6.1污水的水量、水质该污水处理项目涉及猪场废水（尿、部分粪和猪舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。依据业主要求，该项目的设计处理量为1000吨/日。具体污染物情况见表1-1。表1-1废水水质污染物指标COD6000BOD53000SS10000NH3-N500注：单位为mg/L1.6.2排放标准根据项目污水的最终排放去向，以及当地环保局和业主对污水处理排放要求，本建设项目生产污水经处理后要求达到中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），方可排入附近水体。上述标准和本项目治理指标的具体值见表1-2。表1-2污水治理指标值污染物指标COD6000BOD53000SS10000NH3-N总磷粪大肠菌群数蛔虫数5008.010个/mL2.0个/L注：单位为mg/L，大肠菌群数、蛔虫数除外第二章方案选择与工艺流程§2.1水质特征2.1.1废水来源养猪场废水主要来源为：1、猪栏冲洗水。每次猪出栏后，对猪栏和粪池进行冲洗，排放冲洗猪栏污水；2、其它洗涤污水。2.1.2废水水质特征猪场废水的水质特点不仅与猪粪尿的成分有关，而且还与猪场的清粪工艺有着密切的联系。目前国内外规模化养猪场存在的主要清粪工艺有3种：水冲式、水泡粪、和干清粪工艺。我国大部分规模化养猪场都是采用水冲式工艺的。采用水冲式工艺方便快捷，但是会把猪粪、散落的饲料末连同猪尿一起全部冲洗到废水中，故废水中含有大量的固体悬浮物及胶体形态物质，且其他的污染指标也很高。猪粪尿的主要污染物指标见表2-1。表2-1猪粪尿的主要污染物指标污染物粪中尿中水冲式清粪工艺污水量（L/头·d）SSCODBOD513464020915294118.42100178248020.835～4010300～1170017000～195007700～8800从表2-1不难看出有机物、氨态氮（NH3-N）及磷（P）的浓度高是猪场废水的主要特点。有机物主要来源于猪排泄的粪尿，而猪粪中的有机物在猪粪尿总有机物排放量中更是占到90%以上。当采用水冲式清粪工艺时水中的悬浮物（SS）浓度至少是干清粪工艺的2倍，考虑到两种工艺用水量的不同，可以知道在水冲式清粪工艺中，水中悬浮物的80%以上来源于猪粪及散落猪场内的少量饲料粉末。结合以上的数据及分析结果，可以知道猪场废水中来源于猪粪及散落饲料末的有机物大部分是以悬浮物或胶体的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，废水中这些以悬浮物或胶体形式存在的有机物还会发生脱稳或水解等一系列的变化。此外，猪场废水还具有以下特点：1、排水量大、废水温度低(多数猪场从防疫需要出发，用水取自地下水)。2、冲洗栏舍的时间相对集中，废水水量排放不均匀、冲击负荷大。3、废水固液混杂，而且粘稠度很大。有机物浓度高、含有大量的固体悬浮物且还含有一定量的对人体有害的病原菌，属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。§2.2工艺选择论证2.2.1设计水质业主提供的废水水质情况见表2-2。表2-2进水水质设计水质COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）进水60003000100005002.2.2设计水量按照业主要求，污水处理运行能力为1000m3/d，本工艺设计操作时间按24小时/天计算。2.2.3工艺选择本项目污染物处理工程所处理的污染源为养猪废水，在此废水中包含猪粪压缩水、猪尿液、粪便及地面冲洗水、部分生活污水，其水质特点为水量排放不均匀、冲击负荷大，有机物浓度高、含有大量的固体悬浮物且还含有一定量的对人体有害的病原菌。因此，项目建设以《畜禽养殖污染排放标准》(GB18596-2001)为指导依据，结合目前该养殖场生猪污染物排放的实际情况，慎重选择适宜的处理工艺技术路线及设备，采取经济有效、方便可行的工艺流程，以达到最佳的处理效果和经济、社会效益。对于养猪场废水的处理，从采用工艺技术来看，有厌氧处理、好氧处理、厌氧好氧组合处理，以及氧化氧化塘、人工湿地等自然处理方法。针对本项目水质特点，采用“厌氧—好氧”耦合工艺。下面对该工艺进行分析论证。由于该废水COD浓度较高，不宜直接采用好氧处理，需在好氧处理前设厌氧处理单元。在“厌氧—好氧”耦合工艺中，废水经厌氧反应后，大分子的固体物质降解为小分子固体物质，不溶性物质降为溶解性物质。经厌氧反应后，BOD5/COD值进一步提高，使后续好氧生化反应更加容易处理。同时，厌氧阶段不需加温、不需搅拌，处理的效果较好，可去除70～90%的有机物，剩余污泥量少（仅为好氧处理的1/5～1/10）。根据废水的特性和以往的废水处理的经验，经过厌氧工艺处理后的废水有机物浓度虽大大降低，但是达不到排放标准，尤其是氨氮超标，因而后续需要设置可同时去除氨氮和有机物的好氧处理单元。好氧出水经过消毒，杀灭有毒有害微生物，然后达标排放或回用于冲洗猪舍。（1）厌氧处理单元废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质，以去除大部分有机污染物。。常用的厌氧处理反应器有厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和厌氧流化床、UASB、IC及EGSB等。厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着生长在滤料上，平均停留时间可长达100d左右。由于滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后没有简单有效的清洗方法，由于停留时间过长增加了基建费用，且养猪废水的悬浮固体浓度较高故不适和采用此法。厌氧膨胀床和厌氧流化床：床体内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水从床底部流入，为使填料层膨胀，需将部分出水用循环泵回流，提高床内水流的上升流速。一般认为膨胀率为10%～20%的为厌氧膨胀床，膨胀床的颗粒保持相互接触；膨胀率为20%-70%的为厌氧流化床，流化床的颗粒做无规则的自由运动。其优点是，有机物容积负荷较高，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强等，但是耗能较大，出于经济的角度考虑不采用此方法。内循环IC厌氧反应器是荷兰PaquesBV公司在UASB反应器基础上设计开发的厌氧反应工艺，该工艺是为克服UASB反应器在处理低浓度废水时（COD在1500以下）为利于污泥颗粒化而控制较高的上升流速而研发的。在处理中高浓度废水时，与UASB反应器相比并无明显优势。且该工艺为国外的专利产品，核心技术由国外公司掌握，如采用将会使投资成本提高几倍。目前，IC反应器仅在啤酒工业中应用较为广泛。膨胀颗粒污泥床（EGSB）厌氧反应器是荷兰Wageingen农业大学Lettingga教授等在UASB反应器的基础上开发的厌氧反应工艺。也是为克服UASB反应器处理低浓度废水时的存在的问题而设计研发的。但是EGSB过大的高径比导致其建设费用提高，EGSB最大的特点—极小的HRT，也是以强制的外循环所消耗的大量的运行费用为代价的，且需要控制回流量以适应不同的水质水量，操作条件较为复杂，运行不稳定，管理难度大。所以本工程厌氧阶段选用经设计改良的上流式厌氧污泥床反应器，设计充分考虑了实际工程中常出现的问题，重新设计进水方式，并进行了大量的实验研究，研究表明，该布水系统能够实现废水在整个反应器的过水断面上均匀分布，使废水中有机污染均匀、充分的与反应区中的污泥混合接触，可最大限度的发挥全部微生物的处理功能，并获得了极好的稳定性。同时针对传统的上流式污泥床反应器在处理高浓度有机废水时，由于过强的产气搅动而造成的污泥流失的问题，对三相分离器进行了改进，优化了结构的设计，解决了沼气上升至沉淀区影响出水水质的问题。经过改良的反应器，处理污水负荷和稳定性将大幅提高，经过厌氧工艺处理后的废水有机物浓度可大大降低。（2）好氧处理单元好氧生物处理法(AerobicBioremediation)是在有游离氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其无害化、稳定化的处理过程。微生物利用废水中存在的有机污染物，作为营养源进行好氧代谢。虽然厌氧生物处理等前处理工艺能在一定程度上降低废水中的有机物含量，但因养猪废水的浓度极高，特别是氨氮含量，大多数情况下仍无法达到排放标准，因此还需要进一步进行好氧生物处理。好氧脱氮处理工艺常用的有A/O工艺、SBR污水生物处理技术、A２/O工艺及氧化沟技术等，在好氧曝气条件下，利用微生物代谢生长，将废水中有机物分解利用，以提高出水水质。A/O生物处理工艺及其各种改进型：其主要特点是将缺氧段放在工艺的第一级，同时设内循环系统，向缺氧段回流硝化液。这是目前采用比较广泛的一种脱氮工艺。主要存在的问题是：（1）A/O工艺流程的处理水来自好氧池，含氮有机物的氨化和氨氮的硝化在好氧池内进行，因此，在处理水中还有一定浓度的硝酸盐，如果沉淀池运行不当，在沉淀池内也会发生反硝化反应，使污泥上浮