养猪场污水UASB+SBR工艺处理工程设计.doc

中文摘要 i 养猪场污水养猪场污水 uasb+sbr 工艺处理工程设计工艺处理工程设计 摘摘 要要 养殖业污水中富含大量营养物质，若不经处理直接外排入水体，往往会造 成水体富营养化。养猪废水的特点是排放集中、水力冲击负荷强、有机质浓度 高、水解酸化快、沉淀性能好。本设计采用 uasb+sbr 处理工艺，该工艺优点在 于艺对有机物、悬浮物、氮和总磷均有很好的去除效果。废水首先进入调节池, 去除大部分悬浮物和少量有机物，出水流入集水井，通过泵输送到 uasb 反应器， 大部分有机物被降解，并产生沼气。uasb 反应器出水进入 sbr 反应器进行后续 处理，部分有机物和大部分 nh3-n 被降解。由于 sbr 反应器出水 ss、cod 还较 高，影响出水水质，因此通过氧化塘作进一步处理，以满足达标排放要求。 废水经处理后达到畜禽养殖业污染物排放标准（gb18596-2001）排放 标准，本设计采用的工艺可达到预期的处理效果。 关键词：关键词：养猪场废水；有机废水；uasb；sbr；氧化塘 英文摘要 ii abstract a large number of aquaculture wastewater rich in nutrients, if not treated directly discharged into water bodies outside will often result in eutrophication. emissions from swine wastewater is characterized by a concentration of strong hydraulic shock loads, high concentrations of organic matter, hydrolysis acidification rapid sedimentation performance. this design uses uasb + sbr treatment process, the process advantages of arts of the organic matter, suspended solids, nitrogen and phosphorus removal were very good. first, adjust the pool water to enter, remove most suspended solids and a small amount of organic matter, water wells into the collection, by pumping to the uasb reactor, most of the organic matter is degraded, and produce methane. uasb reactor effluent into the sbr reactor for subsequent processing, part of the organic matter and most of the nh3-n degradation. sbr reactor effluent as ss, cod is also high, affecting water quality, so by oxidation pond for further processing to meet the discharge standards requirements. the treated wastewater to achieve “emission standards for livestock and poultry breeding industry“(gb18596-2001) emission standards, the design process can be used to achieve the desired treatment effect. keywords: piggery wastewater.；organic waste ；usab；sbr；oxidation pond 目 录 iii 目目 录录 摘摘 要要.i abstractabstract .ii 目目 录录iii 第一章第一章 前前 言言1 1.1 毕业设计课题及研究目的意义1 1.1.1 课题的意义 .1 1.1.2 课题研究的目的 2 1.2 国内外养殖业污染现状及防止措施2 1.2.1 国外养殖业污染及防治措施2 1.2.2 国内养殖业污染现状 .4 1.3 养殖厂废水处理的发展现状5 1.3.1 国外发展现状 .5 1.3.2 国内发展现状 .5 1.3.3 研究现状6 1.3.4 其他相关处理技术 9 1.3.5 结论与展望 9 1.4 养猪场废水处理工艺发展趋势10 第二章第二章 设计任务说明设计任务说明14 2.1 设计依据14 2.2 设计思想14 2.2.1 设计原则15 2.3 水质水量15 2.3.1 设计水质水量的确定 15 2.3.2 污水来源15 2.3.3 水质特点.15 2.3.4 污水水质.16 2.3.5 排放标准16 第三章第三章 污水处理工艺选择污水处理工艺选择17 3.1 废水工艺选择17 3.2 工艺流程18 3.3 构筑物对 bod5、codcr的去除率.19 第四章第四章 工艺流程设计计算工艺流程设计计算20 4.1 筛网设计计算.20 4.2 格栅渠设计计算 20 4.3 初沉池设计计算 21 4.4 调节池设计计算 .22 目 录 iv 4.5 uasb 反应器设计计算.23 4.6 二沉池设计计算 32 4.7 sbr 反应池设计计算34 4.8 sbr 设计程序.35 4.9 sbr 产泥量计算.39 4.10 氧化塘设计计算 .40 第五章第五章 污泥处理与处置污泥处理与处置42 5.1 污泥量与集泥池的确定与计算.42 5.1.1 污泥量的确定与计算 42 5.1.2 集泥池42 5.2 污泥浓缩池.42 5.2.1 设计说明42 5.2.2 参数选取43 5.2.3 设计计算43 5.3 污泥脱水间.44 第六章第六章 平面布置和高程布置平面布置和高程布置45 6.1 平面布置说明45 6.2 高程布置说明 .46 第七章第七章 污水处理工程中的水力计算污水处理工程中的水力计算47 7.1 污水处理高程水力计算 .47 7.1.1 高程计算注意事项 47 7.1.2 水头损失计算及高程设计.48 7.1.3 处理构筑物及管道的水头损失48 第八章第八章 环境环境影影响评价及工程措施响评价及工程措施50 8.1 环境影响评价 .50 8.1.1 污水处理建设本身的环境保护问题50 8.2 工程技术措施 .51 结束语结束语52 致致 谢谢53 参考文献参考文献54 第一章 前 言 - 1 - 第一章第一章 前前 言言 1.1 毕业设计课题及研究目的意义 1.1.1 课题的意义 随着我国人民日常生活水平的提高,畜禽养殖越来越普遍。由此产生的废水 对水体的污染,目前已经成为比工业废水和生活污水更大的污染源1。许多地区 的畜禽粪便污染物排放量已超过居民生活、农业、乡镇和餐饮业的污染排放量， 成为许多重要水源地、河、湖、海洋严重污染及其富营养化的主要原因。据调 查，目前我国中小型畜禽养殖业的养殖数占养殖总量的 70以上，所造成的污 染是全国养殖业污染的主要部分。此外，7 头猪每天排放的污水量相当于 7 人 生活产生的废水，1 头牛每天排放的废水量更超过 22 人生活产生的废水。畜禽 养殖业已成为环境污染的重要因素。据国家环境保护总局对全国 23 个省(区)、 市规模化畜禽养殖业污染状况调查表明，畜禽粪便产生量为工业固体废弃物产 生量的 2.4 倍，畜禽粪便化学需氧量(codcr)远远超过我国工业废水和生活污水 化学需氧量排放量之和2。许多地区畜禽养殖带来的污染已经或正在成为当地 环境主要污染源。 畜禽粪便中含有大量肠道寄生虫和病原微生物，随意排放非常容易造成人 畜共患疾病的传播，这些粪便一旦进入河道，将会造成水体富营养化，水体富 营养化将使藻类大量繁殖，鱼类将无法生存，严重时水体会变黑变臭，任何植 物动物都无法生存，这样的河水也不能再用来灌溉庄稼。 养殖废水属于高污染废水，含有大量悬浮物、有机物、氮磷等营养元素和 病菌，如果不经处理，就直接进入水体，会造成很严重的后果，极易对地表水、 地下水及土壤造成了严重的污染，同时污染大气，引起传染病和寄生虫病的蔓 延，威胁人类的健康3。根据国家环保总局的统计，从 2002 年开始，我国的农 业污染已经超过全国工业污染总额，而养殖业是主要污染源之一。近年来，随 着我国畜牧业养殖生产方式的转变，规模化 标准化和集约化养殖成为了一个重 要的发展方向，随之而来的，就带来了畜禽粪便的高密度排放，给周边环境带 来了极大的污染，如果得不到很好的治理，集约化的畜禽养殖业，将成为农业 面源污染的一个重要污染源，但是我们如果对它进行有效地处理，实现资源化 利用，也可以变废为宝，带来很好的经济和环境效益。 第一章 前 言 - 2 - 1.1.2 课题研究的目的 通过毕业设计综合运用所学的基础理论知识，技术基础知识和专业知识； 对有关工程技术中的实际问题进行分析、研究、分析计算和设计绘图，培养学 生独立分析和处理专业问题的能力；完成工程师的基本训练，掌握查阅本专业 设计的各种文献资料和各种工具书的方法，达到提高综合素质和能力。通过设 计方案的进行，思考养猪厂污水处理发展过程中出现的问题，积极探索解决方 法。 1.2 国内外养殖业污染现状及防止措施 1.2.1 国外养殖业污染及防治措施 (1)美国 a.点源性污染 为了防治养殖业造成的污染问题，1977 年的清洁水法明确规定了点源污染 的具体要求，将密集设施(工厂化)养殖业和城市集雨排放下水道与工业和城市设 施一样视为点源性污染，排放必须达到国家污染减排系统许可。严格执行国家 环境政策法案(nepa)。nepa 建立一个程序用于计划编制提出较好的环境保护和 改善的计划。养殖场的建设必须报批，进行环境评价，污染物排放必须达到国 家污染减排系统许可的要求。规定的点源污染养殖业的具体标准如下。 畜禽养殖业：没有植被的密集的设备养殖，动物被圈养 45d 或一年以上， 污染物排放必须满足国家污染减排系统许可的要求(除非 25 年一遇、24h 连续强 降雨)。以下三种饲养规模都是点源污染。 存栏 1000 个动物单位以上，除非强降雨养殖场不能直接排放污染物。 存栏 300 个动物单位以上，除非强降雨养殖场不能通过人工的管道直接 排放污染物或往河流放污染物，通过现场考察，epa 的地方管理人员或有关项 目的主任有权力决定任何规模的养殖场是否是点源污染。 存栏 300 个(或以下)动物单位，通过人工的管道直接排放污染物和往河 流排放污染物。通过现场考察，epa 的地方管理人员或有关项目的主任有权力 决定任何规模的养殖场是否是点源污染。 第一章 前 言 - 3 - 密集动物水产养殖：标准对冷水和热带水产养殖进行了分类规定，以下范 畴水产动物的养殖被定为点源性污染(必须符合国家污染减排系统要求)。 塘、水沟中，冷水鱼种或其他冷水水产，每年至少 30排放，年生产 2d 万磅以上的水产，最高月投铒量 5000 磅以上。 在塘、水沟中，热带鱼或其他热带水产，每年至少 30 天排放。封闭的池 塘(除非降雨造成流溢)，年生产不足 10 万磅的水产动物养殖设备不属于点源性 污染。 由认可的权威人士根据具体案例决定养殖场(设备)对水污染的严重程度。 b.非点源污染 由于点源污染得到有效控制，实现了零排放。水质污染主要来自非点源污 染，占调查河流和湖泊污染的 70%。1987 年修改的水法，增加了第 319 章，对 非点源性污染进行了规定，制定非点源污染防治规划。该计划要求各州对非点 源性污染造成的水体污染进行监测和评价，准备或向 epa 提供评价报告，联邦 根据各州的评价报告，制定出水质管理计划，要求各州提供发明良好的管理减 少污染的计划方案以便消除污染。法律规定联邦政府为各州提供完成这些计划 费用的 60%，除联邦的资助外，州也通过设立清洁河流项目专项经费支持一些 控制非点源性污染的试验项目，最后地方政府和河流管理当局利用联邦和地方 的资金采用适合自己的非点源性污染的防治计划。 (2)欧盟 20 世纪 70 年代以来，养殖业和种植业结合性的农场减少了三分之一，农 场总数减少了 25%以上。1995 年，在欧盟 15 国，2100 万个从事畜牧业专业化 的农场仅占农场总数的 28%，这些专业化农场所使用的农业用地同期也减少(仅 减少 6%)，造成农场应用的粪便超过了土壤的吸纳能力，长期以来对环境造成 影响。此外，由于动物性传染病的危害、配额制(主要是牛奶)的引入，20 世纪 90 年代，欧盟成员国通过了新的环境法，规定了每公顷动物单位(载畜量)标准、 畜禽粪便废水用于农用的限量标准和动物福利(圈养家畜和家禽密度标准)，鼓励 进行粗放式畜牧养殖，限制养殖规模的扩大，凡是遵守欧盟规定的牧民和养殖 户都可获得养殖补贴。根据农场的耕作面积安装粪便处理设备，通过减少载畜 量，选择适当的作物品种，减少无机肥料的使用，合理施肥等良好的农业实践 减少对环境造成的负面影响。 第一章 前 言 - 4 - 不同类型的农场对环境的影响不一样，例如以猪为主农场，表现为水体中 氮磷增加的富营养化，而羊放牧表现为土壤的退化。荷兰通过立法规定每公顷 2.5 个畜单位，超过该指标农场主必须交纳粪便费。实际上大多数农场都超过该 指标，立法 10 年来，农场数增加，规模缩小4。 1.2.2 国内养殖业污染现状 a.养殖场(点源)主要规定 新建、改建和扩建畜禽养殖场，必须按建设项目环境保护法律、法规的规 定，进行环境影响评价，办理有关审批手续。在依法实施污染物排放总量控制 的区域内，畜禽养殖场必须按规定取得排污许可证 ，并按照排污许可证 的规定排放污染物。畜禽养殖场必须设置畜禽废渣的储存设施和场所，采取对 储存场所地面进行水泥化等措施，防止畜禽废渣渗漏、散落、溢流、雨水淋失、 恶臭气味等对周围环境造成污染和危害。畜禽养殖场应当保持环境整洁，采取 清污分流和粪尿的干湿分离等措施，实现清洁养殖。 养殖场的标准：畜禽养殖业污染防治技术规范中规定，对于无相应消 纳土地的养殖场，必须配套建立具有相应加工(处理)能力的粪便污水处理设施或 处理(置)机制；畜禽养殖场的设置应符合区域污染物排放总量控制要求；排污口 应设置国家环境保护总局统一规定的排污口标志。 我国制定了相应的养殖场管理规范，对养殖场的建场，废弃物堆放、处理 和排放都提出了一系列要求。但存在有法不依和执法不严的现象。据浙江省报 道，全省只有 2%的养殖场建有污水和废弃物处理设备，大多数养殖场的废弃物 都随意排放，严重污染水体和周围环境。养殖业必须尽快实行严格的环境管理 措施，否则后果不堪设想。 b.非点源污染 虽然没有对养殖场以外的非点源污染提出明确规定，但要求县级以上政府 的环境保护行政主管部门在拟定本辖区的环境保护规划时，应根据本地实际， 对畜禽养殖污染防治状况进行调查和评价，并将其污染防治纳入环境保护规划 中。农业部、科技部和部分省(市)都开展了相关科学研究，建立控制示范区，制 定地区或流域防治规划，推广成熟、可行的技术。为保护湖库及其流域的水质 和生态环境，遏制湖库富营养化发展，指导湖库富营养化防治并提供技术支持， 第一章 前 言 - 5 - 为湖库环境管理提供技术依据，根据中华人民共和国水污染防治法 、 中华 人民共和国水法 ，国务院批准的太湖、巢湖、滇池水污染防治计划，以及国家 关于湖库环境保护的法规、政策和标准5。 1.3 养殖厂废水处理的发展现状 1.3.1 国外发展现状 （1）小型猪场。日本和中国的台湾、香港地区的木屑养猪场法每日排 泄的猪尿不断被铺在舍内地面上由混有某些微生物的木屑层吸收、消化。有的 处理厂将粪污经固液分离后，污水经厌氧消化（即沼气池）处理后，排至农田、 鱼塘。最近日本开始采用膜分离技术进行处理。 （2）中型猪场。法国和德国等西欧各国的中型猪场将猪牛粪利用自动化程 度较高的沼气装置处理后，贮存在数个 5001000钢制罐内，待需要时用粪 3 m 车运至农田作肥料；产出的沼气作本农场的电力和热源，从而成一个生物质多 层次利用的良性循环的生态农场。 （3）大型猪场。各大型猪一般都采用了固液分离、厌氧消化(即沼气发酵) 和沉淀等工艺单元。大型沼气装置过去是大型钢混结构的纺缍形池，后发展为 uasb(上流式厌氧污泥床反应器)技术的钢混矩形池。近来澳大利亚又出现没有 顶盖的采用特种胶布制成的三相分离器的 uasb 型池。在好氧工艺中，在传统 鼓风曝气装置上又发展了简单实用的多种浅层射汉曝气装置。澳大利亚一大型 猪场污水处理工艺流程中，在粪水沉淀后立即采用添加一种高效絮凝的大型气 浮装置，使出水的 bod 降低到 1800(估计 cod 为 3000)，然后排放 lmg /lmg / 到牧草地作灌溉之用6。 1.3.2 国内发展现状 浙江省养殖废水处理模式，一是大中型规模化畜禽养殖场以沼气建设为纽带 的能源环境工程。以畜禽粪便污水资源化，并进行综合利用为内容，实行固液 分离，以厌氧发酵为主要环节，并与好氧处理相结合，将能源（沼气）生产、 高效有机肥料生产和养殖业污染物处理有机结合在一起的一种工程模式。二是 养殖小区推行集中治污。养猪户的粪便污水经一级处理（沼气池或酸化池）后， 通过污水管进入集中处理工程，以厌氧发酵为主体工艺，结合氧化塘、人工湿 第一章 前 言 - 6 - 地等自然处理系统，出水用作农田灌溉，也可达标排放，同时利用部分沼液作 为周边果园的肥料，实现粪便污水的多层次利用，较好地解决养殖小区的污染 问题，养殖小区推行集中治污养猪户的粪便污水经一级处理（沼气池或酸化池） 后，通过污水管进入集中处理工程，以厌氧发酵为主体工艺，结合氧化塘、人 工湿地等自然处理系统，出水用作农田灌溉，也可达标排放，同时利用部分沼 液作为周边果园的肥料，实现粪便污水的多层次利用，较好地解决养殖小区的 污染问题。三是农村小规模化养殖场建生态型沼气工程。通过沼气发酵技术利 用畜禽粪便进行沼气和沼气肥生产，合理循环地利用物质和能量，解决燃料、 肥料、饲料矛盾，改善和保护生态环境，促进良性循环。四是养猪大户集中的 专业村，因地制宜推广“猪沼果（茶） ” ， “猪沼菜”等能源生态 90%以 上没有粪污处理工程设施，连简单的固液分离机都没有。其工艺流程与国外技 术大致相同，即固液分离厌氧消化好氧处理水生植物塘。有的工程为减 少能源的消耗，降低运行费用，使厌氧消化的出水直接进入植物塘(坡、沟)进行 处理后排放7。 猪场废水氨氮浓度高,对直接进行生化处理可能会产生影响,因此在生化处理 前进行化学脱氮以减轻后续生化处理的难度，是目前猪场废水处理的一个新途 径。养猪业属于传统产业，猪场废水处理必须寻求经济可行、处理效果好的方 法。开发经济有效的处理工艺是目前猪场废水处理的重点。高效厌氧反应器的 研制、氮磷污染物的去除、沼气发电技术及无害化资源能源的回收是今后猪场 废水处理的重要研究方向。 1.3.3 研究现状 猪场废水氮磷含量很高，采用磷酸镁铵（mgnh po 6h o,俗称鸟粪石） 442 化学沉淀法处理，使得废水中的氨氮转化为缓释肥中的营养元素，解决了氮的 回收和氨的污染两大问题，同时达到较好的预处理效果，为后续的生化处理创 造了条件。但该方法必须考虑废水中n、p、mg的平衡问题,所以廉价的添加剂 是化学沉淀法能否实际应用的关键。lee s i等人利用海水或制盐工业中的废盐卤 作为mg添加剂，沉淀速度快,与添加mgcl 作镁源对磷有等同的去除效果，是 2 2 一种处理成本低廉的方法，但去除氨的效果不如添加mgcl 。 2 自然处理模式主要采用氧化塘、土地处理系统或人工湿地等自然处理系统。 该模式在美国、澳大利亚和东南亚一些国家应用较多，且国外一般未经厌氧处 第一章 前 言 - 7 - 理而直接进入氧化塘处理畜禽粪便污水，往往采用多级厌氧塘、兼性塘、好氧 塘与水生植物塘，污水停留时间长(水力停留时间长达600d)，占地面积大8， 多数情况下氧化塘只作为人工湿地的预处理单元。欧洲及美国较多采用人工湿 地处理畜禽养殖废水。墨西哥湾项目(gmp)调查收集了68处共135个中试和生产 规模的湿地处理系统约1300个运行数据，并建立了养殖废水湿地处理数据库， 发现污染物平均去除效率生化需氧量(bod5)为65，总悬浮物53，nh3一n 48， 总n 42，总p 429。人工湿地存在的主要问题是堵塞，而引起堵塞 的主要原因是悬浮物，微生物生长的影响却很小。避免堵塞的方法主要有加强 预处理、交替进水和湿地床轮替休息10，近年还发展了“潮汐流”以及反粒级 (上大下小)等避免堵塞11。我国南方地区如江西、福建和广东等省也多应用自 然处理模式，但大多采用厌氧预处理后再进入氧化塘进行处理，厌氧处理系统 分地上式和地下式，氧化塘为多级塘串联。我国在人工湿地处理养殖废水方面 进行的一些实验研究和工程应用，主要着眼于植物筛选和处理效果的考察12， 而在氧化塘以及人工湿地处理养殖废水设计中，一般参照氧化塘或人工湿地处 理其他污水的资料作为设计依据或者随意设计，但针对畜禽养殖废水，其氧化 塘、人工湿地究竟需要多大面积出水才能达到标准，季节温度变化对自然处理 系统效果的影响等方面尚缺乏深入研究和规范可依。 好氧生化法主要有活性污泥法和生物接触氧化法。成文采用接触氧化水解 (酸化) -两段接触氧化-混凝工艺处理猪场废水，水解对codcr有较高的去除率， 稳定在60%70%，接触氧化对cod的去除效果在50%左右。整个工艺对氨氮去 除效果较好，出水氨氮在1315， codcr在200250，经过聚合氯lmg /lmg / 化铝混凝沉淀后，最终出水codcr稳定在100以下，出水达到污水综合排放lmg / 一级标准(gb8978-88) 。但该工艺程序复杂，占地面积大，对氨氮的去除效果 还有待进一步研究。 水解sbr 处理猪场废水,大大简化了处理工艺，水解去除了大部分的 cod，tp 去除率达到 55% ，但对氨氮去除效果不好；sbr 对氨氮有较好的去除 效果，tn 的去除率为 74. 1% ，氨氮的去除率在 97%以上，但最终出水的 cod 残留量较大。猪场废水的高氨氮常常导致生化处理过程中碳源不够、c /n 过低， 从而影响总氮的去除效果，如果采用外加碳源则会增加处理成本。ju-hyun kim 等人利用序批式反应器( sbr) 实时控制工艺，采取补充源水作外加碳源的方式 处理猪场废水，通过 orp 以及 ph 值实时控制缺氧段、好氧段, toc 和总氮的去 第一章 前 言 - 8 - 除率分别在 94%和 96%以上,能够有效除去 toc 和 tn，但对 tp 的去除效果不佳。 猪场废水氨氮浓度高，对直接进行生化处理可能会产生影响，因此在生化处理 前进行化学脱氮以减轻后续生化处理的难度，是目前猪场废水处理的一个新途 径。 石灰乳混凝沉淀脱氨好氧生化的联合处理工艺，在生化处理前进行混 凝沉淀和脱氨预处理，一方面去除了大部分悬浮物和部分难降解有机物；另一 方面提高 ph 值，脱除大部分氨氮，使后续生化处理降低能耗、容易达标。自 然生态法和好氧处理都有各自的不足，自然生态法处理需要大面积的处理场地； 好氧处理能耗大，去除污染物不完全。对于高浓度有机废水的处理,厌氧技术是 必然选择之一。目前较常用也比较有效的处理方法是厌氧或厌氧+好氧后续处理 工艺，研制高效厌氧反应器是猪场废水处理的关键13。 内循环厌氧反应器( ic)处理猪场废水，水力停留时间 0.82. 0d，cod 负荷 37，经过半年的运行，结果表明，cod 平均去除率为 80. 3% ，耐)/( 3 dmkg 冲击负荷好，平均去除率为 95. 8% ，ss 去除率为 78. 5%。厌氧反应器中， 5 bod 部分有机氮转化为氨态氮，使得出水氨氮浓度比进水高 2.82%，反应器对总氮、 总磷的去除还需进一步的试验研究。一般而言，单纯使用厌氧工艺，出水有机 污染物还很高,必须采用后续处理才能达到排放标准。考虑到 sbr 对氨氮有较好 的去除，杨朝晖等人提出沉淀uasbsbr 工艺处理猪场废水，经厌氧消化可 除去大部分的有机质,在 sbr 工艺中的曝气过程分为 2 个阶段，中间添置闲置阶 段，既防止产生过多泡沫，又增强反消化作用。经过稳定运行， uasb 反应器 cod 有机负荷稳定在 810,cod 去除率达到 70%左右，去除)/( 3 dmkg 5 bod 率 80%左右，经 sbr 处理可去除氨氮 95%98% ，最终出水 codcr 为 186412，为 78146，氨氮为 2060，出水仍残留部lmg / 5 bodlmg /lmg / 分生化处理难以去除的难降解有机物，这是因为厌氧消化较完全，消化液 cod 较低，而氨氮很高，导致后续生化处理碳源不足，影响了后续的处理效果14。 水解酸化+好氧处理猪场废水工艺，采用水解酸化反应器(asbr)进行厌氧处 理，保持厌氧消化处理控制在水解、酸化阶段,使出水 c /n 较高，保证了后续 sbr 的生化效果。经过最终混凝处理， cod 去除率为 99.6% ，去除率为 5 bod 99. 8%，tn 为 88. 3% ，氨氮为 99. 8% ，出水达到污水综合排放二级标准 (gb8978-96) 。但水解酸化反应器 cod 的容积负荷较低仅为 2. 3，还)/( 3 dmkg 需进一步研究提高其负荷。猪场废水中还存在大量细菌,如不经处理可能将大肠 杆菌带入地表水和地下水，危害人类健康15。james a entry 等人提出用水溶性 第一章 前 言 - 9 - 的阴离子聚丙烯酰胺( pam ) 处理猪场废水,，基建投资低、应用快捷。 pam、pam 与 cao 复配和 pam 与 al (so ) 复配能够使总的大肠杆菌和排泄 244 物大肠杆菌减少 30%50%，降低源水中的总磷、正磷酸根以及氨氮。正确的 应用 pam 及其复配物可以减少进入地表水和地下水中的污染物数量，保护水质。 1.3.4 其他相关处理技术 猪场废水处理还有其他的相关处理技术，如从养猪场生产过程的环境管理 上考虑,在源头改进工艺减少排污，减轻污染。采用干清粪工艺取代水冲式清粪 就是一种较好的方法，干清粪工艺是将粪便单独清出，不与尿、污水混合排出, 这种工艺固态粪便含水量低，粪中营养成分损失小，肥料价值高，便于堆肥和 其他方式处理，还可以节约用水，减少废水和污染物排放量，易于净化处理， 是目前理想的清粪工艺。以万头规模化养猪场为例，将现有的水冲粪工艺改为 干清粪工艺,每年可减少污水排放 5. 5 万吨，既节约了用水，又减少了污染。 “零污染”干式法养猪，即在栏舍内铺上敷料，将猪的粪尿吸附混合，生 物处理后进行二次发酵，并经工艺处理合成生态有机肥，对周围环境达到“零 污染”的排放效果，同时降低猪群疾病发生率，加快生长速度，提高饲养效益 以达到较好的经济效益、环境效益15。 秸秆作为载体进行堆肥，在堆肥发酵过程中，产生的生物热蒸发浓缩 “猪 场废水” ，达到处理猪场废水和生产有机肥的目的。以秸秆为载体用猪粪水及其 厌氧消化液进行堆肥处理，其吸水比可达 15. 9416. 65，堆肥含水率基本 在 70%以上，超过一般堆肥过程含水率( 50%60% ) ，且能保持较长的高温期， 说明以秸秆为载体吸收猪粪水在高温条件下进行堆肥的工艺路线是可行的。在 堆肥过程中，氮、磷、钾是一个累加的过程，所获得的堆肥是一种肥效较高的 有机肥，但该工艺消耗猪场生产废水有限，仅限于小规模的污水处理,对于大规 模的猪场废水处理还需研究探讨16。 目前很多学者提出了不少猪场废水处理的新方法，但都只停留在试验室小 试阶段，真正应用到生产中还需要进一步的研究试验。 1.3.5 结论与展望 根据以上分析，解决猪场废弃物污染问题，首先应当加强猪场环境管理， 第一章 前 言 - 10 - 从源头污水减量化考虑，采用“零污染”干式养猪，减少用水量，基本实现零 污染物排放；或采用干清的方式代替水冲，既不会流失营养物质，又可以大大 减少废水的排放。养猪业属于传统产业，猪场废水处理必须寻求经济可行、处 理效果好的方法。开发经济有效的处理工艺是目前猪场废水处理的重点。高效 厌氧反应器的研制、氮磷污染物的去除、沼气发电技术及无害化资源能源的回 收是今后猪场废水处理的重要研究方向。 1.4 养猪场废水处理工艺发展趋势 (1).组合式稳定塘工艺 广东某规模化养猪场日产污水量 500，采用新型厌氧-兼氧组合式稳dm / 3 定塘工艺，该工艺主体的组合式稳定塘设计成倒置截头圆锥型，由下向上设置 3 个微生物反应区，即厌氧反应区、兼氧反应区、好氧和藻类生长区。污水由 下向底部均匀向上流动，污水在塘内的停留时间为 12d。整个厌氧-兼氧-组合稳 定塘出水 codcr 的质量浓度保持在 3000，codcr 去除率一般为 70%左右，lmg / 而传统厌氧塘 codcr 的去除率为 50%左右，相比较起其处理效果得到显著提高， 后续辅助好氧池采用活性污泥法，使 codcr 等进一步降解，再利用高负荷氧化 塘进行污水的硝化脱氮，最后通过藻类沉降塘及生物塘以达到出水水质要求。 该工艺实际运行中 codcr 平均去除率达 99.43%，bod 平均去除率达 99.8%，ss 5 平均去除率为 97.7%，nh -n 平均去除率为 93.45%。整个污水处理系统投资运 3 行成本较低，运行期间只需一名运行管理人员，操作简单方便，其缺点是占地 面积大，不适用于一些土地资源紧缺的地区。 (2).zwd 新型沼气池+生物循环处理工艺 福建省农科院研制的 zwd 型沼气池是全国最先设计应用的顶盖直管进料， 无活动盖，侧面中层大出料口的水压式沼气池型，克服旧式的水压式沼气进出 料难，占用有效建造容积等缺点，设计的沼气池占地面积小，结构简单，操做 方便，提高了产气率，经过在几个养猪场试投入运行，效果显著，并以此为基 础，建立生态牧场，在畜牧场内建立沼气有机废物循环利用系统，提高生物物 质循环利用系数，使沼气、沼液、粪渣全部得到充分的利用，确保污水实现零 排放，适用与中小型养猪场污水处理，目前在省内数十家养殖场广泛应用。 (3).酸化+高速滤池+生物氧化塘 第一章 前 言 - 11 - 北京市大兴区某猪场饲养生猪 5000 头，采用水冲清粪工艺，每日排污量为 100-120t，设计通过自然沉淀法对猪粪污水先进行固液分离，沉淀固体经过调 整水分，添加肥料成分，进行堆肥处理，液体部分通过一个调节酸化池和两个 串联的高速生物滤池进行厌氧好氧生物处理，处理后的污水进入生物氧化塘进 一步降解蓄存，进行农田灌溉。污水通过处理总降解率可达到 93.0%- 97.0%，cod 浓度最低达 77，可达到国家三级排放标准。lmg / (4).凤眼莲生物系统处理工艺 深圳某养猪场年产猪肉 10 万头,每天排出粪水 500,cod 浓度在 14000 3 m 左右,污水经过前期的厌氧发酵后进入兼性氧化塘自然氧化后,进入水生生lmg / 物处理系统,先经增氧氧化塘氧化,然后进入一级凤眼莲吸收塘,出水经过自然氧 化塘氧化后进入二级凤眼莲吸收塘,再进入沙滤床流入氧化塘,达到净化废水的目 的。整个系统停留时间为 30d,后期处理 cod 平均为 314,去除率达 69%,总lmg / 氮去除率达 75%,当废水 cod 浓度800，总氮（t-n）600，溶解lmg /lmg / 氧2时，凤眼莲不能生长，为防止总氮、溶解氧超标，应在该系统前部lmg / 设置一个增氧氧化塘，增加溶解氧量，凤眼莲的培育受多种外界条件限制，气 候、温度与污水进水水质的变化都会直接影响最后出水水质。所以工艺的关键 部分在于凤眼莲的培植驯化。经过猪场实际运行表明，凤眼莲水生生物系统处 理养猪场废水耗资少，并能有效去除有机物，较适用于我国的畜牧场污水处理 (5).uasb+sbr 工艺 罗庄区江泉生猪养殖场日处理污水 300，采用上流式厌氧污泥床 uasb 3 m 反应器发酵工艺，产生沼气通过铺设管道供应给附近居民日常生活使用，使沼 气得到充分利用，而所产生的沼渣通过好氧连续式生物堆肥发酵制成复合有机 肥料投放市场，经济效益很好，沼液经过 sbr 池好氧处理后可进行农田灌溉， 采用了钢筋混凝土结构使得总体投资成本提高，运行成本也较高，运行成本费 用为 29 万元/年，即 2.648 元/，但其沼气和沼渣利用也带来可观的经济效 3 cm 益，年获利可达 72.5 万元，综合效益十分显著。 (6).强化预处理+高效折流厌氧反应器+氧化塘 北京中联环工程股份有限公司研究采用的集约化猪场废弃物系统，改变传 统的水冲洗清粪方式，利用重力引流清粪，节省大量水源（约 50%） ，减少后续 粪污处理工程，液体部分与猪舍冲洗水混合进入高效折流厌氧反应器（abr） 进行厌氧污水处理，通过一系列的实验，进水 bod3000，折流厌氧反应器lmg / 第一章 前 言 - 12 - 的容积可达 4-8cod/d，污泥浓度 20。出水 cod、bod 去除率在 80%kg 3 /mkg 以上，选用氧化塘作为厌氧消化后续处理工艺，减少了工程投入，整个系统化 处理实现猪场生产的“零污染”排放，而厌氧消化后处理工艺选择时应该猪场 周边环境相适应的工艺。 (7).多级酸化-人工湿地处理工艺 华南农业大学研究的畜禽舍粪便污水多级酸化与人工湿地串联处理工艺， 粪便污水经固液分离后进入酸化池，进行酸化调节，然后进入四个串联人工湿 地进行处理，最后通过净化池后，即可达标排放，通过该工艺的运行可使 cod 由 1500降至 98.4，bod5 由 9000降至 49.4，ss 由 18600lmg /lmg /lmg /lmg / 降至 51.5。硫化物由 480降至 1.3。整个工艺系统实现自lmg /lmg /lmg /lmg / 流化，不需要动力，节省能源，减少了 60%的运转费，且能有效的去除污水中 的重金属。 (8).混凝-脱氨-好氧生化处理工艺 为了解决养猪场排放废水有机浓度高、氨氮浓度高、恶臭严重的问题，上 海通过实验室模拟，通过实验室模拟试验，探讨了混凝-脱氨-好氧生化处理养 猪场废水的工艺。养猪场废水经石灰乳混凝沉淀，可去除废水中的大部分胶体 物质和悬浮物，同时可去除一部分难降解物质；经脱氨使废水中氨氮低于 200 ，有利于后续生化的顺利进行。当生化池活性污泥浓度在 35004500lmg / 之间，codcr 容积负荷3.0，nh -n 容积负荷0.22lmg /)/( 3 dmkg 3 时，生化出水能够达到上海市提出的畜牧业排放标准。)/( 3 dmkg (9).cfw 型畜禽污水处理工艺 采用目前先进的 uasb 高效生物厌氧反应器和已有专利的一种改进的曝气 生物滤池技术，运用于上海某养猪场，其圈养规模为 6000 头年，该工艺实际污 水处理能力达 400。畜类污水经固液分离去除大块杂物后进入无游离氧的dm / 3 uasb 高效厌氧反应器，厌氧生物降解后再进入后续曝气生物滤池，池内装有由 陶粒组成的填料，污水进入后进行曝气反应。经检测，出水中的 codcr250 、bod 104.2，nh n85.8，整体工艺运行稳定，运行费lmg / 5 lmg / 3 lmg / 用低，出水水质稳定，但由于采用的工艺和设备较先进和复杂，运行过程中管 理较为重要，对管理人员的要求高。 (10).固液分离机处理工艺 第一章 前 言 - 13 - 福建省农科院地热所研制的 fz-12 固液分离机，采用机械振动对养猪场粪 污水进行固液分离，处理污水能力大于 12，ts，codcr、bod5 去除率分dm / 3 别为 62.6%、61.2%、57.5%，有效降低污水浓度，使污水的 cod 浓度降到 4000 左右，有利于后续厌氧发酵处理，粪渣可回收制作出售，经济效益可观，lmg / 经机械分离固液分离后的污水再经过厌氧沼气发酵，产生的沼气作为小猪保温 供热能源，而处理后排放污水可进行养鱼及农田灌溉，由于前处理采用了固液 分离机，与传统养猪场污水处理相比，后期投资及运行费用大大减少，所以整 体项目投资减少。该项固液分离机的设计已经获得国家专利。 (11).aof 工艺 由深圳某公司研发设计的 aof 处理工艺，采用预处理、生物处理和精处理 技术路线，使废水 cod 浓度由 6000-15000降至 100以下。工艺通过lmg /lmg / 生物处理采用高效厌氧污泥池和高效好氧生物处理设备，最后经过精处理去除 残留的污染物，使废水稳定达标排放，该项实用技术在深圳、北京等地的数家 大型养猪场，均获得较好效果17。 第二章 设计任务说明 - 14 - 第二章第二章 设计任务说明设计任务说明 2.1 设计依据 畜禽养殖业污染物排放标准（gb18596-2001）； 污水综合排放标准 （gb 89781996） ； 畜禽养殖业污染防治技术规范 （hjt81 2001）； 室外排水设计规范 （gb 50014-2006） ； 建筑给排水设计规范 （gbj1588） ； 混凝土结构设计规范 （gbj1089） ； 建筑结构设计统一标准 （gbj6889） ； 给水排水工程结构设计规范 （gbj6984） ； 水工混凝土结构设计规范 （sdj2078） ； 城市污水处理站污水污泥排放标准 （cj302593） ； 2.2 设计思想 1.严格执行环境保护的各项规定，认真贯彻国家关于环境保护的政策，确 保经处理后的排放水质达到国家及当地有关排放标准； 2.本着技术先进，运行可靠，操作管理简单的原则选择废水处理工艺，使 灵活性和可靠性有机地结合起来； 3.尽可能采用节能技术处理废水；切实贯彻“生产可靠，技术先进，节省 投资，调高效益”设计指导方针以生产可靠为前提，尽可能采用先进的技术方 案和优质设备，以降低治理投资成本及日常运行费用，达到运行稳定可靠，高 效节能，经济合理。 4.采用国内成熟先进技术设备（主要设备国产化）尽量降低工程投资和运 行费用； 5.废水处理站建设尽量考虑操作运行稳定与维护管理简单方便。 第二章 设计任务说明 - 15 - 2.2.1 设计原则 1. 设计方案严格执行有关环境保护的各项规定，污水处理后必须确保出水 水质控制指标均达到畜禽养殖业污染物排放标准 （gb 18596-2001） 。 2. 采用成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省 投资和运行费用。 3. 本设计对构筑物基本上采取半地埋式，可以有效的控制噪声、气味，妥 善处理，避免二次污染。构筑物的上方还可种植花草，以达到美化场区环境的 目的。 4. 设备选型兼顾通用性和先进性，确保运行高效、稳定、可靠。 5. 系统运行灵活、管理方便、维修简单，充分考虑部分操作自动化，减少 操作劳动强度。并且降低运行成本。 6. 设计新颖美观、布局合理，在各方面优化考虑。 7. 工程建设完成后，力争达到社会效益、经济效益、环境效益的最佳统一。 2.3 水质水量 2.3.1 设计水质水量的确定 平均流量：q=200m3/d=0.167m3/min=8.33m3/h 2.3.2 污水来源 废水来源主要是残余饲料、粪便、冲洗养殖场的含毛废水。 2.3.3 水质特点 废水中含有大量的毛、粪便以及未消化的饲料及溶出物等污染物质。畜禽 粪尿的淋溶性很强，粪尿中的氮、磷及水溶性有机物等淋溶量很大；畜禽粪便 中的悬浮物、有机质、盐、沉积物、气体、细菌、病毒与微生物和 n、p、k 及 其他养分，在干湿分离的过程中进入到废水中；畜禽饲料中大量添加的无机磷， 各饲料厂和养殖场均普遍采用高铜、高铁、高锌等微量元素添加剂，由于吸收 率和利用率都很低易随粪便排出体外进入到废水中。致使养殖废水呈现“三高” ， 第二章 设计任务说明 - 16 - 高 cod，高氨氮，高 ss。 2.3.4 污水水质 表 2-1 污水水质水量一览表 水质指标浓度 ph6-9 codcr(mg/l)10000 bod5(mg/l)6000 ss(mg/l)1500 nh3-n(mg/l)600 2.3.5 排放标准 表 2-2畜禽养殖业污染物排放标准 （gb18596-2001） 指标浓度 ph6-9 codcr(mg/l)400 bod5(mg/l)150 ss(mg/l)80 nh3-n(mg/l)200 处理后排放水达到畜禽养殖业污染物排放标准 （gb18596-2001） 第三章 污水处理工艺选择 - 17 - 第三章第三章 污水处理工艺选择污水处理工艺选择 3.1 废水工艺选择 综合污水处理系统包括预处理、物化前处理、生物处理、物化后处理四个 阶段。养殖场废水中含有大量的以固态或是溶解态存在的蛋白质、尿液和有机 化合物等，从而使废水中表现出很高的 bod5、codcr、ss、等。废水的分析数据 表明 bod5/codcr=0.5 左右，还含有足够的 n、p 等物质可供微生物增长和繁殖， 采用生物处理工艺是最有效和经济的处理方法。 养殖场废水中含有大量粗大的悬浮物，故需设立筛网和格栅渠，以去除废 水中粗大的悬浮物，保证后续处理的正常运行。 该养殖场废水间歇排放，需设调节池一座，对废水水质、水量进行调节、 均化，以减少后续处理负荷。 由于进水中悬浮物较多，为了防止后端生化厌氧反应器堵塞，前端设一预 沉淀池。 废水中经预处理后 cod 仍很高，故需对废水进行厌氧处理，以保证其废水 能达要求循环使用。 调节后的废水通过厌氧池可降低废水中的色度。厌氧处理是在无氧的条件 下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解、稳定的一种无害化处理方法。在厌 氧生物处理过程中，复杂的有机化合物被降解，转化为简单、稳定的化合物， 同时释放能量（大部分以 ch4的形式出现） 。少量有机物被转化而合成为新的细 胞组成部分，所以污泥增长率小。 对比目前常用的厌氧反应器，如上流式厌氧污泥反应床（uasb） 、厌氧生物 滤池（af） 、厌氧接触氧化法和厌氧复合床反应器（ubf）等的应用情况和适用 范围，结合本废水特点，选择上流式厌氧污泥反应床（uasb）作为本工程的厌 氧处理工艺。 厌氧反应器出水经废水集水装置自流进入沉淀池，以去除厌氧产生的污泥 以及难以降解的物质，沉淀池采用竖流式。 经过厌氧池后的废水进入生化好氧池。 传统活性污泥法的优缺点：传统活性污泥法是广泛使