畜禽粪便污水处理

第1章工程建设规模1.1项目服务范围本污水处理工程服务范围为父母代母猪一场（5000头母猪）、保育场（36000头幼崽）以及办公区域生活污水。1.2设计规模废水主要有两个来源：生产废水和生活污水。（1）生产废水我国目前的清粪方式有水冲粪、水泡粪、干清粪三种，废水排放的特点见下表(GBI8596-2001)。表5-1不同清粪方式废水量及水质指标清粪工艺水量水质指标平均每头（L/d）万头猪场（m³/d）BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)水冲粪35-40210-2405000-60001000-1300017000-20000水泡粪20-25120-1508000-100008000-2400028000-35000干清粪10-1560-90200-800800-1500100-350由上表知，水泡粪工艺每万头猪每天排放粪污量为150t/d。本项目服务范围内有5000头母猪和36000头幼崽（按照5头幼崽折合一头母猪计算），共计12200头成年猪，产生废水量约为183t/d。（2）生活污水全厂劳动定员80人，用水定额为110L/人.d，生活污水量约为8.8t/d。综合以上所述，污水总量为191.8t/d。按照200t/d设计。1.3排放水质指标确定排放水质执行《山东省畜禽养殖业污染物排放标准》DB37/534-2005，各指标相见下表。项目废水经处理后，进行农田、林地灌溉，排放水质指标同样满足农田灌溉水质标准GB5084—2005。表5-2不同清粪方式废水量及水质指标项目山东省畜禽养殖业污染物排放标准DB37/534-2005农田灌溉水质标准GB5084—2005执行标准COD120mg/L300mg/L≤120mg/LBOD560mg/L150mg/L≤60mg/LSS70mg/L200mg/L≤70mg/LNH3-N25mg/L——≤25mg/L总磷5.0mg/L10mg/L≤5.0mg/L粪大肠菌群10000个/L40000个/L≤10000个/L蛔虫卵2.0个/L——≤2.0个/L第2章厂址选择2.1厂址选择原则场地的选择应具体考虑以下因素：（1）畜禽养殖业污染治理工程应与养殖场生产区、居民区等建筑保持一定的卫生防护距离，设置在畜禽养殖场的生产区、生活区主导风向的下风向或侧风向。（2）畜禽养殖业污染治理工程的位置应有利于排放、资源化利用和运输，并留有扩建的余地，方面施工、运行和维护。2.2厂址建设条件本粪污处理工程属于养猪场内部环保工程，给水、排水、电力、通讯、道路等条件良好。养猪场及附属配套已经建设完毕，满足项目实施要求。（1）供汽：目前项目厂区没有集中供热源供给，生活办公区冬季取暖采用空调。（2）供水：目前厂区自来水管线尚未铺设到位，项目取水采用浅层地下水。（3）排水：拟建项目废水经厂区污水处理站处理后废水水质满足《山东省畜禽养殖业污染物排放标准》（DB37/534-2005）标准，同时也满足《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）要求。处理达标后废水经氧化塘暂存后用于有机肥改良区农业和林业灌溉。（4）供电：拟建项目用电依托夏津县苏留庄镇城市供电系统，能够满足本项目用电需求。夏津新希望六和农牧有限公司父母代一场污水处理工程可行性研究报告山东省环境保护科学研究设计院4第3章畜禽养殖粪污处理工艺的选择3.1粪污特性分析3.1.1粪污排放方式目前，我国规模化养猪场采用的清粪工艺主要有3种，即水冲粪、水泡粪（自流式）和干清粪工艺。水冲粪的方法是粪尿污水混和进入缝隙地板下的粪沟，每天数次从沟端的自翻水放水冲洗。这种清粪方式劳动强度小，劳动效率高，在劳动力缺乏且较贵的欧美国家采用较多。其缺点是耗水量大，污染物浓度高。水泡粪清粪工艺是在水冲粪工艺的基础上改造而来的，是在猪舍内的排粪沟中注入一定量的水，粪尿、冲洗和饲养管理用水一并排入缝隙地板下的粪沟中，储存一定时间后，待粪沟装满后，拨开出口的闸门，将沟中粪水排出。这种工艺虽然较水冲粪工艺节省用水，但是，由于粪便长时间在猪舍中停留，形成厌氧发酵，产生大量的有害气体如硫化氢、甲烷等，危及动物和人体健康。粪水混合物的污染物浓度更高，后处理也更加困难。干清粪工艺是粪便一经产生便分流，干粪由机械或人工收集、清扫、集中、运走，尿及污水则从下水道流出，分别进行处理。这种工艺固态粪污含水量低，粪中营养成分损失小，肥料价值高，便于高温堆肥或其他方式的处理利用。产生的污水量少，且其中的污染物含量低，易于净化处理，是目前比较理想的清粪工艺。日本多采用这种工艺，欧美国家也倾向于这种工艺。3.1.2废水来源及废水特点本养殖场粪污排放方式为水泡粪工艺，业主提供的水质指标如下：夏津新希望六和农牧有限公司父母代一场污水处理工程可行性研究报告山东省环境保护科学研究设计院5表7-1设计进水水质指标序号项目单位数值1CODcrmg/L150002BOD5mg/L50003SSmg/L300004NH3-Nmg/L12005pH6～9其水质特点为：猪粪经过长时间浸泡，废水中氨氮较高，达到1200mg/L；废水中悬浮物较高，SS达到30000mg/L；BOD/COD为0.33，废水的生化性较好。3.2工艺选择3.2.1整体工艺路线选择畜禽养殖污水具有有机负荷较高，氨氮含量高等特点，而畜禽养殖业作为农业生产的基础性产业其生产和经营方式都区别于工业生产，因此其污水的治理一般需要多种处理技术的结合。从治理技术来看，要实现目前去除COD、BOD的同时，再脱氮除磷的效果，厌氧工艺是不可或缺的同时，配合我国农村地区的沼气化工程建设，厌氧沼气化可以实现资源的有效利用。概括起来，目前我国畜禽养殖污水的治理主要有以下三模式。（1）模式Ⅰ图7-1模式Ⅰ工艺流程示意图适用条件：粪尿连同废水一同进入厌氧反应器。模式Ⅰ工艺以能源利用与综合夏津新希望六和农牧有限公司父母代一场污水处理工程可行性研究报告山东省环境保护科学研究设计院6利用为主要目的，适用于当地有较大的能源需求，沼气能完全利用，同事周边有足够土地消纳沼液、沼渣，并有一倍以上的土地轮作面积，使整个养殖场（区）的畜禽排泄物在小区域内全部达到循环利用的情况。（2）模式II图7-2模式II工艺流程示意图适用条件：废水进入厌氧反应器之前应先进行固液（干湿）分离，然后再对固体粪渣和废水分别进行处理。模式II工艺适用于能源需求不大，主要以进行污染物无害化处理、减少沼液和沼渣消纳所需配套的土地面积为目的，且养殖场周围具有足够的土地面积全部消纳低浓度沼液，并且有一定的土地轮作面积的情况。（3）模式III图7-3模式III工艺流程示意图适用条件：废水进入厌氧反应器之前应先进行固液（干湿）分离，然后再对固体粪渣和废水分别进行处理。模式III工艺适用于能源需求不高且沼液和沼渣无法进行土地消纳，废水必须经过处理达标排放或回用的情况。各模式适用条件如下所示。夏津新希望六和农牧有限公司父母代一场污水处理工程可行性研究报告山东省环境保护科学研究设计院7模式I：厌氧+沼液利用模式。适用于存栏2000头及以下养殖场；模式II：固液分离+厌氧+沼液利用模式。适用于存栏2000头及以下养殖场；模式III：固液分离+厌氧+好氧+自然处理模式。适用于存栏10000头及以上养殖场；（4）工艺路线选择本养殖场的养殖条件如下：①本养猪场猪存栏量大，废水排放需要达到国家标准。②周围农户较少，没有较大的能源需求。③本养猪场占地2800多亩，且土地为沙土地。处理后的废水可以用于灌溉、改造沙土地。综合考虑上述条件以及粪污排放方式、当地自然环境因素、排水去向，本项目选择模式III作为本项目的处理工艺。3.2.2单体工艺选择所选工艺主要包括固液分离、厌氧发酵、好氧处理、自然处理等几方面的技术，以下就这几方面的技术做详细介绍。（1）固液分离无论畜禽养殖场废水采用什么系统或综合措施进行处理，都必须首先进行固液分离，这是一道必不可少的工艺环节，其重要性及意义主要在于：首先，一般养殖场排放出来的废水中固体悬浮物含量很高，相应的有机物含量也很高，通过固液分离可使液体部分的污染物负荷量大大降低；其次，通过固液分离可防止较大的固体物进入后续处理环节，防止设备的堵塞损坏等。此外，在厌氧消化处理前进行固液分离也能增加厌氧消化运转的可靠性，减小厌氧反应器的尺寸及所需的停留时间，降低设施投资并提高COD的去除效率。固液分离技术一般包括：筛滤、离心、过滤、浮除、沉降、沉淀、絮凝等工序。本项目粪污固体含量高达30000mg/L，需要最大程度降低粪污中的悬浮物，为厌氧发酵创造有利条件。预处理设施主要包括：格栅、固液分离机（80-120目）。（2）厌氧处理技术夏津新希望六和农牧有限公司父母代一场污水处理工程可行性研究报告山东省环境保护科学研究设计院8目前用于处理养殖场粪污的厌氧工艺很多，其中较为常用的有以下几种：完全混合搅拌厌氧反应器（CSTR）、厌氧过滤器（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、复合厌氧反应器（UASB＋AF）、两段厌氧消化法、两项厌氧消化法和升流式污泥床反应器（USR）等。畜禽粪便和养殖场产生的废水是有价值的资源，经过厌氧消化处理既可以实现无害化，同时还可以回收沼气和有机肥料，因此建设沼气工程将是中小型养殖场粪便污水治理的最佳选择。表7-2沼气工程工艺比较表经过以上对比分析可以看出几种工艺各有所长，在畜禽养殖以产沼气为目的的系统中CSTR工艺应用范围最广、适应性强，效益高。EGSB适合于养猪场的污水处序号类别CSTRUASBEGSBHCFUSR1原料范围所有畜禽原料高COD污水畜禽污水高COD污水畜禽污水所有畜禽原料猪粪、鸡粪2原料TS浓度6-12%0.2%0.1%8-12%3-5%3应用区域全国各地中部、南部中部、南部全国各地中部、南部4水力停留时间15-30天3-8天1-3天10-30天8-15天5单位能耗中等中等中等低中等6单池容积500-4000m3200-5000m3200-800m3100-300m3200-2000m37操作难度高高高低中等8产气率1.0-15.0m3/m30.2-0.5m3/m30.6-2.4m3/m30.8-2.0m3/m30.4-1.2m3/m39经济效益较佳中等中等中等偏低夏津新希望六和农牧有限公司父母代一场污水处理工程可行性研究报告山东省环境保护科学研究设计院9理能源环保型工程，但是其高径比的限制使单个罐体不能太大，因此不适于本工程中应用。而UASB工艺适用于养猪场的污水处理能源环保型，其处理效果较好。（3）好氧处理技术好氧处理是指利用好氧微生物处理养殖废水的一种工艺。好氧生物处理法可分为人工好氧处理和天然好氧处理两大类。人工好氧生物处理是采取人工强化供氧以提高好氧微生物活力的废水处理方法。该方法主要有活性污泥法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法、序批式活性污泥法（SBR）、厌氧/好氧（A/O）及氧化沟法等。就处理效果来讲，接触氧化法和生物转盘的处理效果要好于活性污泥法，虽然生物滤池的处理效果也很好，但易于出现滤池堵塞现象。氧化沟、SBR和A/O工艺均属于改进的活性污泥法。氧化沟出水水质好、产生泥量少，也可对污水进行脱氮处理，但其处理的BOD负荷小、占地面积大、运行费用高。SBR法自动化控制程度高，能够对污水进行深度处理。A/O体是一种兼有去除BOD和脱氮双重作用的活性污泥处理工艺，其投资虽然偏大，但经该法处理后的水易于达标排放。因此对于那些养殖规模大、废水产生量多且有较强经济能力的养殖场可选择A/O法。A/O工艺是80年代初期开创的处理技术，该法利用缺氧-好氧串联工艺，使反硝化-硝化反应不断进行，将BOD去除与反硝化脱氮在同一池中完成的缺氧/好氧系统，又称为前置反硝化系统，同时由于一般采用混合液回流，故亦可称为循环脱氮系统。采用A/O系统具有下述主要优点：①工艺流程较简单，易于运行管理；②缺氧、好氧交替运行，有利于改善污泥沉降性能，丝状菌不易增殖繁衍，不会出现污泥膨胀现象；③以废水中有机物作为反硝化碳源；④废水中的部分有机物通过反硝化去除减轻了后续好氧段负荷，减少了动力消耗