养猪废水处理设计方案10790.docx

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养猪废水处理设计方案10790

某公司

生猪标准化养殖示范基地

污染综合治理工程

（处理量：

100吨/天）

设计方案

第一章

概述

一.1项目概况

一.1.1项目背景

为了切实做好畜禽养殖业的污染治理工作，国家财政部和环保总局把“规模化畜禽养殖废弃五综合利用及污染防治示范项目”列为“十一五”中央环境保护专项资金重点支持项目，广西壮族自治区财政厅和环保局也多年把“规模化畜禽养殖污染防治示范项目”作为自治区环保专项资金重点支持项目。

某公司十分重视环境保护工作，决定投入资金建设一套污水处理系统作为生猪标准化养殖示范基地一部分。

受某公司委托，我公司为该单位的生产废水处理系统拟定一套设计方案。

一.1.2项目概况

项目名称：

生猪标准化养殖示范基地污染综合治理工程

建设单位：

某公司

建设地点：

某公司生猪标准化养殖示范基地

设计内容：

生猪标准化养殖示范基地生产废水处理系统

设计规模：

100m3/d，按4.2m3/h设计。

一.2设计依据

一.2.1原始资料

（1）《关于某公司生猪标准化养殖示范基地污染综合治理工程项目环境影响报告表的批复》

（2）《建设项目环境影响报告表》

（3）现场调查与业主沟通的意见

（4）业主提供的其他相关资料

一.2.2相关法规和政策

（1）《中华人民共和国环境保护法》（1989年）

（2）《中华人民共和国水污染防治法》（2008年）

（3）《中华人民共和国大气污染防治法》（2011年）

（4）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（2000年）

（5）《城市污水处理及污染防治技术政策》（2000年）

（6）《建设项目环境保护管理条例》（1998年）

（7）《城市排水许可管理办法》（1994年）

（8）《污水处理设施环境保护监督管理办法》（1998年）

一.2.3主要规范和标准

（1）《城市污水再生利用-城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）的标准。

（2）《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）；

（3）《禽畜养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）

（4）《禽畜养殖业污染治理工程技术规范》（HJ497-2009）

（5）《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-2008）

（6）《地表水环境质量标准》（GB3838-02）

（7）《粪便无害化卫生标准》（GB7959-87）

（8）《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T81-01）

（9）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

（10）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-2008）

（11）《畜禽养殖业污染防治技术规范》（HJ/T81-2001）

（12）《畜禽场环境质量及卫生控制规范》（NY/T1167-2006）

（13）《畜禽粪便无害化处理技术规范》（NY/T1168-2006）

一.2.4设计原则

（1）遵循全面规划、分期实施的原则，使工程建设与厂区的发展相协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。

（2）根据设计进水水质和出水水质要求，选用稳定可靠的工艺，采用先进的技术和先进设备，保证出水水质、高效节能、经济合理，确保污水处理效果。

（3）提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。

（4）各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地，使厂区环境和周围环境协调一致。

（5）厂区建筑风格力求统一，简洁实用、美观大方，并与厂区周围景观相协调，提供较舒适的工作环境。

一.3设计内容

一.3.1设计范围

本次方案设计范围主要包括：

（1）在业主规划区域内作废水处理系统的总体规划；

（2）废水处理工艺选择；

（3）污水处理站处理系统平面；

（4）废水处理系统中各构筑物以及相关的建筑物设计；

（5）设备的选型；

（6）工程造价估算；

（7）运行成本的核算。

（8）本工程设计范围为业主规定的废水处理范围，不含厂区雨水及生活污水；

（9）本工程设计包括废水处理工艺、总图、建筑、结构、电气、自控、仪表等专业；

（10）本工程设计自原有污水池至达标排放监测口止；

（11）本工程所需的电源、自来水管，由建设方按设计要求送至废水处理站界区范围内；

一.3.2设计规模

根据某公司提供的相关数据，年存栏量5000头已建猪舍排入该处理系统。

排水量根据《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）集约化畜禽养殖业干清粪最高允许排水量计算。

近期内本项目设计废水总量为Qd=100m3/d，每天按24h设计，总设计处理水量：

Qh＝4.2m3/h。

集约化畜禽养殖业干清粪工艺最高允许排水量

种类

猪

[m3/（百头·天）]

鸡

[m3/（千只·天）]

牛

[m3/（百头·天）]

季节

地区

冬季

夏季

冬季

夏季

冬季

夏季

标准值

1.2

1.8

0.5

0.7

17

20

注：

废水最高允许排放量的单位中，百头、千只均指存栏数。

春、秋季废水最高允许排放量按冬、夏两季的平均值计算。

一.3.3设计进出水质

参照同类猪场废水的水质状况，确定该项目设计出水水质如下表所示：

进出水水质指标

项目

pH

SS

CODCr

BOD5

NH3-N

TP

大肠杆菌群数

（个/l00ml）

进水

6～9

≤3000

≤8000

≤5000

≤500

≤200

2.4×106

注：

以上单位除了pH为无量纲和特别注明外，其余单位均为mg/L

根据《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）集约化畜禽养殖业水污染物最高允许日均排放浓度各项指标如下：

集约化畜禽养殖业水污染物最高允许日均排放浓度

控制项目

地区

五日生化需氧量（mg/L）

化学需氧量（mg/L）

悬浮物（mg/L）

氨氮（mg/L）

总磷（以磷计）（mg/L）

粪大肠菌

群数

（个/l00ml）

蛔虫卵

（个/L）

标准值

150

400

200

80

8.0

1000

2.0

参照同类猪场废水的水质状况，确定该项目的平均进出水水质指标如下表所示：

进出水水质指标

项目

pH

SS

CODCr

BOD5

NH3-N

TP

大肠杆菌群数

（个/l00ml）

进水

6～9

≤3000

≤8000

≤5000

≤500

≤200

2.4×106

出水

6～9

150

400

200

80

8.0

1000

去除率（%）

≥92

≥95

≥95

≥84

≥96

≥99.9

注：

以上单位除了pH为无量纲和特别注明外，其余单位均为mg/L

第二章污水处理方案工艺选择

污水处理工艺的选择直接关系到处理后出水的各项水质指标能否稳定可靠地达到排放标准的要求、建设投资和运行成本是否节省、运行管理及维护是否方便，及占地指标是否较低，因此，污水处理工艺方案的选定是污水处理站的成功与否的关键。

二.1废水产生环节

养猪废场主要产污环节为猪的生长过程的各种排泄物排放（俗称猪粪尿排放）和厂区清洗水，一切污染物及其影响均由此来。

除养猪生产本身的污染排放外，养猪场内人员生活办公也会产生污染物。

但这些污染因素与养猪产生的污染物相比较少，因此以养猪废水为主要污染产生环节。

养猪废水中的主要污染物为BOD5、CODCr、SS、氨氮。

二.2污水重点处理污染物

（1）BOD5

污水中BOD5的去除主要靠微生物的吸附与分解代谢作用，厌氧条件下生成CH4、CO2等气体。

好氧活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物合成新细胞，将另一部分有机物进行分解代谢，以便获取细胞合成所需的能量，其最终产物为CO2和H2O等稳定物质，然后通过泥水分离来完成。

一般来说，在污泥负荷≤0.2kgBOD5/kgMLSS•d时，很容易使出水BOD5保持在50mg/L以下。

（2）CODCr

CODCr的去除原理与BOD5基本相同，其去除取决于原废水的可生化性，它与排放的废水组成有关。

根据本项目进水水质，CODCr和BOD5平均浓度分别为8000mg/L和4000mg/L,进水BOD5/CODCr=0.5，可生化性较好。

（3）SS

由于生产废水中原SS含量较大，要控制出水的SS浓度在200mg/L以内，必须通过一定的途径去除。

所以SS也将是本工程的重点处理项目。

（4）氨氮

在原废水中，氮的存在形式以有机氮和氨氮（NH3-N）为主，污水中有机氮和氨氮的总量称为凯氏氮（TKN）。

污水生物处理过程中氮的转化包括氨化、同化、硝化和反硝化作用。

污水中有机氮主要以蛋白质、多肽和氨基酸的形式存在，通过水解或氨化作用转化为氨氮，生物脱氮的基本原理就在于，在有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化作用将氨氮转化为亚硝态氮和硝态氮，再通过反硝化作用将硝态氮转化为氮气从水中逸出，从而达到脱氮的目的。

硝化作用是在有氧存在的情况下，氨氮被硝化菌氧化为亚硝酸盐并进一步被氧化为硝酸盐的过程。

反硝化作用是在缺氧的条件下，通过反硝化菌的作用下将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气态氮的过程。

在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效果的因素主要是温度、溶解氧、pH值以及C/N比。

对于活性污泥系统，由于硝化菌比增长速率低，世代期长，因此要取得较好的硝化效果，就必须有足够长的泥龄。

此外，由于异氧菌的竞争作用，使硝化菌的生长受到抑制，要保证处理系统的硝化反应正常进行，一般认为处理系统的BOD负荷要低于0.15kgBOD5/kgMLSS•d。

由于溶解氧会与硝酸盐竞争电子供体，同时分子态氧也会抑制硝酸盐还原酶的合成及其活性，因此，生物反硝化需要保持严格的缺氧条件，一般认为，活性污泥系统中，溶解氧应保持在0.5mg/L以下。

二.3厌氧处理工艺的选定

二.3.1各类厌氧工艺性能概述

（1）完全混合厌氧工艺（CSTR）

传统的完全混合厌氧工艺（CSTR）是借助发酵池内厌氧活性污泥来净化有机污染物。

有机污染物进入池内，经过搅拌与池内原有的厌氧活性污泥充分接触后，通过厌氧微生物的吸附，吸收和生物降解，使废水中的有机污染物转化为沼气。

完全混合厌氧工艺池体体积较大。

负荷较低，其污泥停留时间等于水力停留时间，因此不能在反应器内积累起足够浓度的污泥，一般仅用于城市污水厂的剩余好氧污泥以及粪便的厌氧消化处理。

（2）厌氧接触工艺反应器

厌氧接触工艺反应器是完全混合式，是在连续搅拌完全混合式厌氧消化反应器（CSTR）的基础上进行了改进的一种较高效率的厌氧反应器。

反应器排出的混合液首先在沉淀池中进行固液分离，污水由沉淀池上部排出，沉淀池下部的污泥被回流至厌氧消化池内。

这样的工艺既保证污泥不会流失。

又可提高厌氧消化池内的污泥浓度，从而提高了反应器的有机负荷率和处理效率，与普通厌氧消化池相比，可大大缩短水力停留时间。

目前，全混合式的厌氧接触反应器已被广泛应用于SS浓度较高的废水处理中。

其不足之处在于，厌氧污泥经沉淀池再回流，温度变化较大，影响了厌氧处理效率的提高，同时，厌氧罐内的热能损失也较大。

（3）上流式厌氧污泥床反应器（UASB）

待处理的废水被引入UASB反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。

随着污水与污泥相接接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。

在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放：

脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。

自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室。

液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层。

UASB反应器的特点在于可维持较高的污泥浓度，很长的污泥泥龄（30天以上），较高的进水容积负荷率，从而大大提高了厌氧反应器单位体积的处理能力。

但是对于SS含量很高的污水。

由于三相分离器泥、气、水分离能力的限制，不可避免的造成水中含泥量很高，整个系统的投资费用也较大。

（4）升流式厌氧固体反应器（USR）

升流式厌氧固体反应器是一种新型的专用以处理固体物含量较大的反应器，其构造特点是反应器内不设三相分离器和其它构件。

含高有机物固体含量（大于5％）的废液由池底配水系统进入，均匀地分布在反应器的底部，然后上升流通过含有高浓度厌氧微生物的固体床。

使废液中的有机固体与厌氧微生物充分接触反应，有机固体被液化发酵和厌氧分解，约有50％左右的有机物被转化为沼气。

而产生的沼气随水流上升具有搅拌混合作用，促进了固体与微生物的接触。

由于重力作用固体床区有自然沉淀作用，比重较大的固体物（包括微生物、未降解的固体和无机固体等）被累积在固体床下部，使反应器内保持较高的固体量和生物量，可使反应器有较长的微生物和固体滞留时间。

通过固体床的水流从池顶的出水渠溢流至池外。

在出水溢流渠前设置挡渣板，可减少池内SS度后趋于动态平衡。

不断有固体被沼气携带到浮渣层，同时也有经脱气的固体返回到固体床区。

由于沼气要透过浮渣层进入到反应器顶部的集气室，对浮渣层产生一定的“破碎”作用。

对于生产性反应器由于浮渣层表面积较大，浮渣层不会引起堵塞。

集气室中的沼气经导管引出池外进入沼气贮柜。

反应池设排泥管可将多余的污泥和下沉在底部的惰性物质定期排除。

（5）自流水压式沼气池（反应器）

自流水压式沼气池是目前推广比较广泛的一类新型沼气池，整个池体完全采用三合混凝土加钢筋倒制而成，结构科学合理、受力均匀和坚固耐用。

其结构特点分为6层，从上而下依次为，水压间，沼气贮气室，浮渣层，上清液层，生物活性层和粪便料液层。

水压式沼气池发酵产气的过程是完全封闭的自然常温厌氧条件下的单级半连续或连续性发酵而产生的沼气。

当沼气上升的贮气间时，池内随即产生气压，随着产气量的增多直接加速气压的形成和增大，由此造成沼气池内液面出现下降，沼液在这种沼气压力的作用下便被自然地挤压上升至水压间，这过程水压间的液面和池体内的液面自然地形成压力差，直至上下压力趋于平行为止。

当水压间内的液面增高至出水口时，沼液便被排出沼气池外。

由于池体内产气运动的连续性，造成池内液面继续下降，所产沼气压力也在不断继续升高，若沼气经管道被消耗时，在贮气间内的沼气压力随之下降，而水压间内的沼液又自然地回流到沼气池内，以此维持沼气池内外压力新的平行，这样连续不断地用气压水，水压气的相互交替交换的过程，始终保持沼气压力处于自然稳定的状态。

二.3.2几种典型的厌氧反应器适用性能比较见表。

反应器名称

优点

缺点

适用范围

完全混合厌氧池反应器（CSTR）

投资小、运行管理简单

容积负荷率低，效率较低，出水水质较差

适用于SS含量很高的污泥处理，适用于城市污水厂的剩余好氧污泥以及粪便的厌氧消化处理

厌氧接触反应器

投资较省、运行管理简单，容积负荷较高，耐冲击负荷能力强

停留时间相对较长，需要污泥回流，出水水质相对较差

适用于高浓度、高悬浮物的有机废水

上流式厌氧污泥床反应器（UASB）

处理效率高，耐负荷能力强，出水水质相对较好

投资相对较大，对废水SS含量要求严格

适用于SS含量低的有机废水

升流式厌氧固体反应器（USR）

处理效率高，投资较省、运行管理简单，容积负荷率较高

对进料均布性要求高，当含固率达到一定程度时，必须采取强化措施

适用于含固量高的有机废水

二.3.3厌氧工艺的选择确定

从以上列表可知，各种类型的厌氧工艺各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择合适的工艺型式是厌氧消化工艺处理成功的关键所在。

根据本工程水量较小，业主有足够容积的现成水池可供改造使用，本工程项目拟采用采用完全混合厌氧池反应器（CSTR）。

二.4好氧处理工艺的选定

好氧处理是指在好氧状态下，通过各种好氧细菌，原生生物和后生生物的同化、异化作用降解废水中的有机物，使之最终分解成为水、二氧化碳和无机盐的过程。

其典型工艺有传统活性污泥法、生物好氧法和间歇式活性污泥法。

二.4.1各类好氧工艺性能概述

（1）传统活性污泥法

工艺流程：

废水曝气池二沉池排放

回流污泥

污泥浓缩池

在曝气池内活性污泥对废水中的有机物进行絮凝、吸附和降解，再到二次沉淀池沉淀，上清液排出，二沉池的部分污泥回流到曝气池内，剩余污泥排入污泥浓缩池。

该工艺特点：

去除率高，效果稳定，耐冲击负荷大。

适合水量较大的连续排放的污水处理站中。

（2）生物接触氧化法

（3）

废水接触氧化池二沉池排放

污泥浓缩池

工艺过程：

废水在生物好氧池是通过生物膜和活性污泥降解有机物后流入二次沉淀池沉淀后排放；二沉池的污泥排入污泥浓缩池。

工艺特点：

处理效果稳定，耐负荷冲击能力强，污泥量少，易操作管理，但投资较大，去除率比活性污泥法低，且填料更换费用高。

（4）序批式间歇活性污泥法（英文名称：

SequencingBatchReactor，简称SBR）

废水间歇式曝气池排放

污泥浓缩池

工艺过程：

由一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。

SBR的一个完整的操作由五个阶段组成：

①进水期；②曝气期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。

工艺的特点：

无需调节池和二沉池；无需污泥回流；SVI值较低，污泥易于沉淀，不产生污泥膨胀；适合间歇排放的废水的处理。

但要求自动化程度高，池容积利用率低，瞬时排水量大，要求排水管径大。

二.4.2各类好氧工艺性能比选

几种典型的好氧工艺适用性能比较表

反应器名称

优点

缺点

适用范围

传统活性污泥法

去除率高，效果稳定，耐冲击负荷大

容积负荷率低，效率较低，出水水质较差

适用于水量较大的连续排放的污水处理站

生物接触氧化法

处理效果稳定，耐负荷冲击能力强，污泥量少，易操作管理

投资较大，去除率比活性污泥法低，且填料更换费用高

适用于水量较小，水质变化较大，出水水质要求稳定

序批式间歇活性污泥法（SBR）

无需调节池和二沉池；无需污泥回流；SVI值较低，污泥易于沉淀，不产生污泥膨胀力强，出水水质相对较好

要求自动化程度高，池容积利用率低，瞬时排水量大

适合间歇排放的废水的处理

二.4.3工艺确定

从以上列表可知，各种类型的好氧工艺各有其优缺点和使用范围，在一定的条件下选择合适的工艺型式是好氧工艺处理成功的关键所在。

根据本工程业主有较大的水池可供利用，水质变化较大，出水水质要求稳定，本工程项目拟采用采用传统活性污泥法。

第三章工艺设计

三.1处理工艺

三.1.1工艺流程图

三.1.2工艺流程说明

猪场粪便废水经管道或明沟进入沉砂池初沉后至粗细格栅过滤机，大量的猪屎粪便及不经意流失到下水道的手套、塑料袋、草根、小砂石等都在此环节去除，而后进入污水池，业主原有污水池可做调节池的作用是均衡水质水量。

调节池内设置污水提升泵，把均质后的废水提升至厌氧池进行厌氧发酵，发酵后的污水进入好氧池1使污染物与池内活性污泥接触，通过活性生物的生化处理分解去除水中有机物及硝化作用。

经好氧的消化液进入缺氧池在兼氧菌的作用下进行反硝化，降低氨氮及有及污染物浓度。

经过缺氧后的污水再进入好氧池进行进一步生化处理。

污水进入好氧池2，污染物和池内的活性生物充分接触，通过活性生物的代谢过程，高效分解去除。

污水进入二沉池池内沉淀澄清，上清液自流进集水池，实现泥水分离。

再通过混凝沉淀，投加相关的化学药剂，将废水中的污染物进行进一步去除。

加药后废水形成絮状矾花在沉淀池内进行沉降。

经过一定时间的静置沉降后，污泥沉落至泥斗，由排放污泥浓缩池进行浓缩处理。

为保证出水的细菌指标达到处理效果，沉淀后的上清液进入消毒池内消菌杀毒。

好氧池2内少量多余的污泥，经过排泥装置或设备排放至污泥浓缩池。

污泥经过一定的时间浓缩后由污泥泵送入压滤机进行脱水。

泥饼含水率可以下降到97％，滤液回流至调节池进入好氧系统重新处理，泥饼外运处理。

三.1.3处理效果设计

污水处理效果见下表：

污水处理各构筑物处理效果表

处理单位

pH

SS

（mg/L）

CODCr

（mg/L）

BOD5

（mg/L）

NH3-N

（mg/L）

TP

（mg/L）

大肠杆菌群数

（个/l00ml）

出水水质浓度

6～9

≤3000

≤8000

≤5000

≤500

≤200

2.4×106

厌氧池

去除率（%）

-

-

80

75

10

5

94

出水浓度

6～9

3000

1600

1250

450

190

1.44×105

好氧池1

去除率（%）

-

30

30

50

50

50

-

出水浓度

6～9

2100

1120

625

225

95

1.44×105

缺氧池

去除率（%）

-

5

30

40

15

10

-

出水浓度

6～9

1995

784

375

191

86

1.44×105

好氧池2

去除率（%）

-

40

85

80

70

70

40

出水浓度

6～9

1197

196

75

57.3

26

8.64×104

二沉池

去除率（%）

-

80

-

-

-

-

-

出水浓度

6～9

239

196

75

57.3

26

8.64×104

混凝沉淀池

去除率（%）

-

50

45

30

10

80

70

出水浓度

6～9

120

108

53

51.6

5.2

2.59×104

消毒清水池

去除率（%）

-

-

-

-

-

-

98

出水浓度

6～9

120

108

53

51.6

5.2

518

出水浓度

6～9

≤200

≤400

≤150

≤80

≤8.0

1000

注：

除pH外，其余项目标准值单位均为mg/L。

三.2各处理单元设计及说明

三.2.1污水池（现场已建成）

三.2.2厌氧池

主要作用：

厌氧发酵，去除水中有机物，提高污水的可生化性。

（1）设计参数

数量：

1座

停留时间：

18d

工艺尺寸:

30.0×10.0×6.0m

总有效容积：

1800m3

结构型式：

地下钢混结构（利用原有污水池改造）

改造形式：

利用原有水池做好加固，防渗措施，两边隔墙加高，顶面用HDPE膜覆盖收集沼气，引出后燃烧处理。

（2）主要配套设备

a）潜水搅拌机

数量：

2台

参数：

桨叶直径Ø320，N=2.2kW

材质：

不锈钢

b）废水提升泵

流量：

Q＝6m3/h

扬程：

H=9m

功率：

N＝0.4kW

数量：

2台，一用一备

产地：

国产

c）电磁流量计

数量：

2个

流量：

Q＝0~6m3/h

产地：

国产

d）人工格栅

数量：

1个

产地：

自制

三.2.3好氧池1

主要作用：

通过池中极大量的微生物将水中的污染物降解或同化，达到将废水净化的目的。

（1）设计参数：

数量：

1座

停留时间：

16.8h

工艺尺寸：

4.0×5.0×4.0m

有效容积：

70m3

结构型式：

地下钢混结构（利用业主新建水池改造）

改造形式：

利用原有水池做好加固，防渗措施，增加隔墙。

（2）主要配套设备：

a）微孔曝气盘

数量：

68个

三.2.4缺氧池

主要作用：

利用兼氧菌对好氧池的硝化液进行反硝化，去除水中氨氮及有机物。

（1）设计参数

数量：

1座

停留时间：

8.6h

工艺尺寸:

4.0×2.8×4