《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》

畜禽养殖业污染治理工程技术规范 编制说明 征求意见稿 I 目 次 一 任 务来源 1 二 制定本标准的必要性 法律依据与技 术依据 编制原则 1 1 制定标准的必要性 1 2 制定标准的法律依据与技术依据 2 3 编制原则 3 三 标准的编制过程 4 四 标准主要技术内容及说明 4 1 畜禽粪污产生及其特点 4 1 1 废水水量与水质 4 1 2 固体粪便 5 2 畜禽粪污治理技术确定 5 2 1 基本原则 5 2 2 畜禽粪污治理技术路线 5 2 3 治污技术路线的可行性 6 3 废水处理各工艺单元技术要求 6 3 1 粪污收集及贮存 6 3 2 格栅 7 3 3 沉砂池 7 3 4 调节池 7 3 5 前固液分离 8 3 6 初沉池 8 3 7 集水池 8 3 8 厌氧处理单元 8 3 9 好氧处理单元 12 3 10 自然处理单元 12 3 11 消毒 13 4 固体粪污处理技术要求 13 4 1 固体粪污处理技术确定 13 4 2 高温好氧堆肥技术要求 14 5 恶臭控制技术要求 17 5 1 恶臭产生 17 5 2 恶臭治理 17 6 施工与验收 18 7 废水处理各工艺单元运行管理 18 7 1 调节池 18 7 2 前 固液分离 19 7 3 厌氧反应器 19 7 4 其它工艺单元 21 8 高温好氧堆肥运行管理 21 8 1 基本要求 21 8 2 一级发酵 22 8 3 二级发酵 22 8 4 堆肥检测 22 9 恶臭控制运行管理 23 五 与执行现行法律 法规 规章 政策的关系及实 施建议 23 1 一 任务来源 为配合 畜禽养殖业污染物排放标准 GB 18596 的有效实施 国家环境保护总局于 2006 年下达编制 畜禽养殖业污染治理工程 技术规范 的任务 天津市环境保护科学研究 院 中国环境保护产业协会 水污染治理 委员会 为标准的主编单位 参加本标准编制的单 位还有北京市环境保护科学研究院 编制工作于 2007 年 12 月结束 二 制定本标准的必要性 法律依据与技术依据 编 制原则 1 制定标准的必要性 目前 随着畜牧业的迅速发展 我国畜禽养殖业特别是 集约化畜禽养殖业已成为我国环 境污染的主要来源之一 据国家环保总局统计 畜禽粪 污的有机污染负荷 COD 超过了工 业废水和生活污水的总和 高浓度的污水排入江河 湖泊中 造成水质不断恶化 以 2002 年 为例 我国畜禽粪便产生量达 27 5 亿吨 畜 禽粪便每年流失至水体的总氮 总磷 BOD COD 分别为 87 万吨 34 5 万吨 600 万 吨和 647 万吨 畜禽粪便污染物不仅污染了地表水 其 有毒 有害成分还易进入到地下 水中 严重污染地下水 在集约化畜禽养殖过程中 如果对 粪便没有进行有效处理 畜 禽粪便发酵后会产生大量的 NH3 H2S 粪臭素 CH4 CO2 等有害 气体 这些气体不 但会影响动物生长 还会严重影响人类健康和周围环境 目前 国内已经 建成了一些畜 禽污染治理设施 但由于存在设计 技术 管理及运行等方面的问题 造成许 多的处理 工程处理和净化的效果并不理想 甚至根本无法正常运转 此外 有些工程运行效 果虽 然比较好 但存在着粪污处理工程建设的投资大 技术成本高及运转费用高等问题 不 适合中国国情 这在一定程度上限制了处理技术的推广和运用 造成我国畜禽养殖业的污 染 问题最终未能得到有效的根本解决 从客观因素上看 现阶段造成畜牧业环境危害的 本质原 因是畜禽养殖污染工程治理方面标准的缺缺失 使得国家现有环境监督管理不能 取得根本实 效 鉴于以上诸多原因 将各种实用的 低成本的 处理效果好的畜禽粪 污处理和综合利用 技术纳入国家技术规范体系 对畜禽污染治理工程的建设进行全过程 管理是非常必要的 本 标准编制的目的之一 是使畜禽养殖污染治理工程设计 施工 验收及运行管理等环节的技 术应用规范化 从而有效地预防和限制一些不成熟技术甚至 落后技术的滥用 与环境标准相 结合 构筑起一道有效的环境技术管理防线 为环境监 督部门的管理提供技术依据 另一个 目点 在于指导工程设计单位和用户进行技术方案 选择 最大限度地发挥环境投资效益以及 规范环保技术市场 使畜禽粪污处理设施的规 划和设计 建设运行 技术评价等相关的工程 咨询有章可循 总之 本标准的编制将 为提高行业污染治理的管理水平 推动国家环境污染治理工程技 术标准体系的建立健全 以及国家环保事业的健康发展发挥重要作用 2 2 制定标准的法律依据与技术依据 2 1 法律依据 在本标准的编制过程中 依据的现有法律法规有 中华人民共和国环境保 护法 中华人民共和国水污染防治法 中华人民共和国大气防治法 畜禽养殖污染防治 管理办法等 2 2 技术依据 2 2 1 养殖业废水处理技术及运行管理参考及引用的标准规 范 2 2 1 1 废水处理技术路线的确定及技术参数的确定 主要参考及引用的国家标准和 行业 标准有 GB 50014 室外排水设计规范 GB 18596 畜禽养殖业污染物排放标准 CJJ 64 城市粪便处理 场 设计规范 HJ T 81 畜禽养殖业污染防治技术规范 NY T 1222 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范 NY T 1168 畜禽粪便无害化处理技术规范 NY T 1220 1 沼气工程技术规范 第 1 部分 工艺设计 2 2 1 2 运行管理技术要点的提 出主要参考及引用的行业标准和地方标准有 CJJ T 30 城市粪便处理厂运行 维护及 其安全技术规程 CJJ 60 污水处理厂运行 维护及其安全技术规程 HJ T 353 水污染源 在线监测系统安装技术规范 NY T 1220 4 沼气工程技术规范 第四部分 运行管理 NY T 1221 规模化畜禽养殖场沼气工程运行 维护及其安全技术规程 DB 11 T 269 粪便 处理设施运行管理规范 2 2 2 固体粪污处理技术及运行管理参考及引用的标准规范 2 2 2 1 我国目前还没有颁布粪便堆肥的国家标准 本标准对固体粪污处理技术路线的确 定及技术参数的确定 主要参考及引用的行业标准有 CJJ T 52 城市生活垃圾好氧静 态堆肥处理技术规程 NY T 1168 畜禽粪便无害化处理技术规范 高致病性禽流感疫情 处置技术规范 2 2 2 2 好氧高温堆肥运行管理技术要点的提出主要参考及引用的行业标 准和地方标准 有 CJJ T 86 城市生活垃圾堆肥处理厂运行 维护及其安全技术规程 3 DB 11 T 272 生活垃圾堆肥厂运行管理规范 2 2 3 其它内容参考及引用的标准规范 本标准其它内容参考及引用的标准规范还有 GB 5084 农田灌溉水质标准 GB 7959 粪类无害化卫生标准 GB 14675 空气质量 恶臭的测定 三点比较式臭袋法 GB 18877 有机 无机复混肥料 GB 50046 工业建筑防腐蚀设计规范 GB 50052 供配电系统设计 规范 GB 50054 低压配电装置及线路设计规范 GB 50069 给水排水工程构筑物结构设 计规范 GBJ 16 建筑设计防火规范 CJJ 65 环境卫生术语标准 CJ T 3059 城市生活 垃圾堆肥处理厂技术评价指标 CJ 3082 污水排入城市下水道水质标准 NY 525 有机肥 料 NY T 1220 3 沼气工程技术规范 第 3 部分 施工与验收 畜禽养殖污染防治管 理办法 2001 年 高致病性禽流感疫情处置技术规范 试行 2004 年农业部 建设项目 工程 竣工验收办法 计建设 1990 1215 号 建设项目竣工环境保护验 收管理办法 2002 年国家环境保护总局 此外 在编制过程中还参考了国内外有关的技 术 设备发展情况的调研资料 3 编制原则 3 1 科学性 完整性原则 在技术选用 方面 本标准以国家现已颁布的有关畜禽养殖行业环境管理的标准 规范为 基础 通过 参考大量国内外相关的行业污染治理技术资料和工程实例 结合行业特点 将适 合我国 国情和技术水平 且经大量工程实践证明的经济 可靠 成熟的处理工艺和管理列入 本 标准的内容 同时在技术时效性方面 以当前行业污染现状 科技发展水平和经济发展状 况为基础 条款规定的技术要求尽量与我国现有的技术水平相一致 避免起点过低 在 内容的安排上 本标准主要针对畜禽养殖污染末端治理 以工艺路线为基础 内容力 求 完整 无缺漏 体现污染控制全过程管理 内容涵盖了畜禽养殖污染中的固 液 气等三 方面治理技术要求 涉及设计 施工 验收 运行管理等各个环节 尽可能全面考虑该行 业 治污所涉及的各种技术要求和环境管理要求 3 2 系统性 兼容性原则 4 由于 畜禽养殖业的污染治理涉及环保 农业等相关部门 具有跨行业 跨部门的特点 因此 在标准的制定过程中尽量与其它行业的相关标准保持兼容和协调 3 3 符合国家产业政 策 服务环境管理 排放标准实施原则 本标准制定的内容均符合国家相关的环保政策 不鼓励发展的技术不列入标准的技术内 容之内 作为环境管理技术体系中的一个规范性 文件 本标准配合环境保护政策 法律 法 规 环境标准的实施 可用来指导政府部门 的环境管理 为 畜禽养殖污染物排放标准 的 实施提供技术保障 三 标准的编制 过程 根据国家环境保护总局 2006 年颁布的 国家环境保护标准制修订工作管理办法 2006 年 2 月天津市环境保护科学研究院 中国环境保护产业协会和北京市环境保护科学 研究院开 始了 畜禽养殖污染治理工程技术规范 的编制工作 编制工作从国内外相关 标准和文献资 料调研开始 重点结合国内已经发布实施的有关畜禽粪污处理和利用的行 业标准 对集约化 养殖场的生产工艺状况和畜禽粪污处理与利用技术方面进行调研 2006 年 4 月编制完成 畜 禽养殖污染治理工程技术规范 开题报告 2007 年 9 月完成 了 畜禽养殖污染治理工程 技术规范 初稿 和 畜禽养殖污染治理工程技术规范 编 制说明 并征求了大连市 环境科学设计研究院 上海明星洁能环保工程有限公司 深 圳市金达莱环保股份有限公司 山东十方圆通环保有限公司等多家具有畜禽养殖污染治 理工程经验的科研院所 工程 公司的意见 同时还征求了其他一些个人专家的意见 经 过意见反馈和修改形成现在的征求 意见稿和编制说明 四 标准主要技术内容及说明 1 畜禽粪污产生及其特点 1 1 废水水量与水质 养殖场废水通常主要由尿液 填棚料 桔杆粉或木屑等 部分残余的或全部粪便和饲 料残渣 冲洗水组成 有时还包括少量 的工人生活生产过程中产生的废水 畜禽粪尿的产生 量与养殖种类 品种 性别 生长 期 饲料 天气条件等诸多因素有关 各养殖场生产方式 和管理水平不同 废水排放量 存在较大差异 采用干捡粪方式的养殖场废水通常会比水冲粪 方式养殖场废水中的 COD 浓度低一个数量级 其他指标通常也会相差 3 6 倍 在养殖废水 处理工程建设 中 水质水量均应以实测数据为依据进行设计 对新建 改建 扩建项目缺少 实测数据 时 处理水量可参考相似工程设计或参照 畜禽养殖业污染物排放标准 GB 18596 2001 第 3 1 2 条规定的最高允许排水量进行设计 设计水质没有实测数据的可参考 相 似工程设计或附录 A 进行计算 附录 A 提供的畜禽养殖废水水质数据源自 畜禽养殖污 染 防治技术与政策 的有关内容 设计出水水质依排水去向与综合利用途径的不同 要 求其应 满足 畜禽养殖业污染物排放标准 GB 18596 或有关地方排放标准的规定 处理出水用 5 于农田灌溉的 应满足 农田灌溉水质标准 GB 5084 的规定 处理后 作为回用水的应 满足相应的回用水水质标准的规定 畜禽养殖场离城市污水管网较近 出水进入城市污水厂 进行集中处理时 设计出水水质应满足 污水排入城市下水道水质 标准 CJ 3082 的规定 1 2 固体粪便 畜禽固体粪便的产生量与畜禽种类 养殖 场性质 管理模式等情况有关 固体粪便处理 规模的确定应以实际产生量为依据 缺少 数据来源时 应以经验数据或参考本标准的资料性 附录 A 该附录的数据取自 畜禽养 殖污染防治技术与政策 中的有关内容 固体粪便的处理目标按用途确定 经无害化处 理直接还田利用的畜禽固体粪渣无害化环 境标准应满足 粪类无害化卫生标准 GB 7959 的有关规定 用于生产商品化有机肥和复 混肥的 应分别满足 有机肥料 NY 525 和 有机 无机复混肥料 GB 18877 的有关 规定 2 畜禽粪污治理技术确定 2 1 基本原则 畜禽粪污既是严重的污染源 也是宝贵的资源 因此 我国的畜禽养殖场 污染物治理应 结合国内外先进经验和最新的环境保护理念 以改善环境质量为宗旨 以 畜禽粪污资源化和 循环利用为基本立足点 按照废物减量化 资源化 无害化的处理原 则 以环境质量为基准 从实际出发 合理规划 防治结合 综合管理 2 2 畜禽粪 污治理技术路线 目前 国内外对畜禽养殖废水的处理基本上是综合利用和达标排放两种 形式 畜禽养 殖粪污的处理首先应考虑种养结合 尽量做到污染物资源化 实现综合利 用 近年来 随着 我国新农村建设目标的提出 在一些经济比较发达的农村地区 已广 泛开展了利用畜禽养殖 粪便发酵的沼气能源工程 农业部还颁布了 规模化畜禽养殖场 沼气工程设计规程 NY T 1168 在研究我国集约化畜禽养殖场粪污处理技术发展水 平和实际应用情况的基础上 结 合有关的行业标准及规范 本标准确定了两种畜禽养殖 废水的处理模式 一种为 达标排 放 模式 一种为 综合利用 模式 这两种处理模 式与我国 大中型畜禽养殖场能源环境 工程建设规划 确立的畜禽粪污治理模式也是相 符合的 2 2 1 达标排放处理工艺 达标排放模式主要是针对一些周边既无一定规模的 农田 又无闲暇空地可供建造鱼塘 和水生植物塘的畜禽养殖场 畜禽废水在经厌氧消化 处理后 必须再经过适当的好氧处理 或自然处理等 达到规定的环保标准排放或回用 这种模式多用于大 中城市的近郊区 与综合利用模式相比 达标排放模式的工程造价 和运行费均相对较高 沼渣 沼气净化 沼气 贮气罐 好氧处理 达标排放 或回用 厌氧反应器 粪渣 废水 粪渣 堆肥 畜舍 格栅 调节池 固液分离 初沉池 自然处理 达标排放 集水池 城镇污水厂 达标排放 6 图 1 达标排放处理工艺基 本流程 2 2 2 综合利用处理工艺 综合利用模式强调的是种养结合 适合于一些周边有 适当的农田 鱼塘或水生植物塘的 畜禽养殖场 它是以生态农业的观点统一筹划系统安 排 使周边的农田 鱼塘或水生植物塘 将厌氧消化处理后的废水完全消纳 畜禽粪便废 水在经厌氧消化处理和进一步固液分离后 沼渣用来生产有机肥料 沼液则排灌到农田 鱼塘或水生植物塘 使粪便得到能源 肥料多 层次的资源化利用 最终达到粪污的 零 排放 这种模式遵循了生态农业原则 具有良好 的经济效益和环境效益 基本工艺流程 如图 2 所示 图 2 综合利用处理工艺基本流程 2 3 治污技 术路线的可行性 在废水处理工艺方面 就目前掌握的资料 本标准提出的两条工艺路线 也是国外发达 国家传统的 主流的处理工艺 虽然我国的畜禽粪便资源化技术 与发达 国家相比 起步 较晚 但通过多年的科技攻关 成套技术已日趋成熟 我国目前已具备 根据猪粪 鸡粪 牛粪等特殊性的差异 进行包括预处理 厌氧 沼气输配 制肥 消 化液后处理的全部设 计 某些单项技术和指标 如生物厌氧反应机理研究 不同粪便厌 氧反应工艺的制定 沼 气产气率 COD 去除率已达到国际水平 除此之外 随着近年 来我国 能环工程 工作的 开展 采用达标排放工艺和综合利用工艺处理畜禽粪污已建 成了大量成功的示范工程 并 取得了一定的经济效益和环境效益 3 废水处理各工艺 单元技术要求 3 1 粪污收集及贮存 3 1 1 粪污收集 目前我国集约化养殖场采用的 清粪工艺主要有水冲式 水泡粪和干清粪三种形式 水冲 粪和水泡粪都是耗水量大的工 艺 排出的污水和粪尿混合在一起 粪便中的大部分可溶性有 机物进入到废水中 给废 水处理带来很大困难 相对而言 干清粪是比较理想的清粪工艺 日本多采用这种工艺 欧美等国家也已开始采用这种方式 在我国北京 天津 上海等一些 地方的养殖场也已 经广泛得到应用 并显示出其明显优越性 因此针对畜禽养殖发展迅速 废水 沼液 粪 渣 沼渣 沼气 大棚 沼渣 沼液 粪 沼 液 沼渣 废水 沼气 沼气净化 沼 气利用 有机肥 畜舍 格栅 调节池 厌氧反应器 沼液贮存池 后固液分离 农田 鱼塘 贮气罐 7 污染排放大的特点 按照 畜禽养殖污染防治工程技术规范 HJ T 81 的有 关规定 畜禽 养殖业污染治理应改变过去的末端治理观念 首先从生产工艺上引入清洁 生产的理念 强调 污染物减量化 要求新建 改建 扩建的养殖场采用用水量少的干清 粪工艺 已建养殖场逐 步进行工艺改造实现干清粪 使固体粪污的肥效得以最大限度的 保留 同时要求做到畜禽粪 污日产日清 并通过建立排水系统 实现雨污分流等手段减 少污染物产生和数量 降低污水 中的污染物浓度 从而降低处理难度和处理成本 3 1 2 粪污贮存 为了便于适应土地的季节性利用 处理后的水还田利用的畜禽粪污处理 站 在处理前 后根据作物用肥季节宜设置适量的贮存池 此外 当畜禽养殖场废水水 量大且集中 而处理 设施要求进水量基本恒定时也应考虑设置贮存池 地埋式贮存池的 池底应进行防渗处理 以 防止对地下水造成二次污染 根据 畜禽养殖业污染防治技术 规范 HJ T 81 的有关规定 贮存池容积应根据贮存期 贮存时间 确定 种养结合 的养殖场 贮存池的总容积应不得低 于当地农作物生产用肥的最大间隔时间内本养殖场 所产生粪污的总量 确保不外溢造成污 染 为了便于粪水从贮存池内排出 一般应配备泵 3 2 格栅 畜禽粪便水中通常含有大量的动物毛发 残余饲料 粪渣 粗砂及杂物等 悬浮物 浓度 非常高 这些悬浮物不仅可导致水泵 阀门和管道等机械设备损坏 而且 可以导致管道堵塞 在厌氧器内发生淤积 减小有效容积 还会严重影响后续处理工艺 的处理效果 因此畜禽粪 污的处理必须强化预处理 养牛场粪污采用综合利用处理工艺 时 预处理应有粪草分离 切 割装置 养鸡场粪污采用综合利用处理工艺时 粪水混合 前应先清除鸡粪中的羽毛 本规范 规定 当废水中含有羽毛 毛发等漂浮物较多时 应 考虑在调节池前设置二级水力筛网 楔 形筛网 以达到进一步去除杂质的目的 格栅按 照 GB 50014 的有关规定执行 3 3 沉砂池 养鸡场和散放式奶牛场废水处理工程设 计中 应考虑由于粪污中通常含有较多砂砾等杂 质对处理系统的不利影响 因此为了避 免机械设备的磨损 减少管渠和处理构筑物内的沉积 避免排泥困难 防止对生化处理 系统运行的产生干扰 以上两种类型的养殖废水一般应在调 节池前设沉砂池 沉砂池可 和格栅合建 采用能源环保处理工艺不设沉砂池时 初沉池应 具有沉砂功能 沉砂池砂 斗的设计参照 城市粪便处理 场 设计规范 CJJ 64 的有关 规定 3 4 调节池 厌氧反应对水质 水量和冲击负荷较为敏感 相对稳定的水质 水量是厌氧反应器稳定 运行的保证 因此厌氧反应器前应设置适当尺寸的调节池 由于养殖场一般每天上下午各 冲 水一次 因而其最小容积宜为每日废水产生量的 50 且因畜禽粪便废水中通常掺杂 有较多 的粪渣 因此调节池应设置去除浮渣装置和水下搅拌混合装置防止沉淀的发生 8 3 5 固液分离 采用达标排放工艺必须强化预处理工艺 尽可能降低 SS 浓度 其主 要目的在于 一方 面由于 UASB 厌氧反应器和厌氧复合床反应器 UBF 对水中的悬 浮物浓度要求较严格 当 浓度高时易造成布水器的堵塞 另一方面 通过固液分离将畜 禽粪污中的大量悬浮物 SS 以 及 BOD5 COD 悬浮物等提前分离出来 可大大减轻废 水的处理难度 有利于缩短粪水处理 时间 减少粪污处理设施的投资费用 降低水处理 设施的运行费用 目前 我国已拥有成熟 的固液分离技术和设备 设备类型主要有筛网 式 卧式离心机 压滤机以及水力旋流器 旋 转锥形筛和离心盘式分离机等 固液分离 机的选用应考虑被分离物料的性质 流量 脱水要 求 经技术经济比较后确定 用于固 液分离机处理的污水含水率一般不应小于 98 3 6 初沉池 畜禽养殖废水处理工程 用初次沉淀池以平流和竖流式沉淀池形式最多 根据废水水质情 况及后续处理构筑物的 进水要求 也可将初沉池设计为气浮沉淀池或混凝沉淀池等形式 新 鲜的畜禽粪水通常 具有比较好的沉淀性能 水力停留时间应大于 1h 但不宜大于 3h 其他 设计按照 GB 50014 的有关规定执行 3 7 集水池 采用达标排放模式处理的畜禽粪污处理厂 站 在厌氧反应器前应设置集水池 其作 用是保证厌氧反应系统进水的连续性 为防止水泵 频繁启动 集水池容积不应小于该池水泵 30min 的出水量 集水池其他方面的设计参照 GB 50014 的有关规定 3 8 厌氧处理单元 畜禽养殖废水属于高有机物浓度 高 N P 含量和高有害微生物数量的废水 通常单独 采用好氧处理方法很难达到排放或回 用标准 厌氧技术成为畜禽养殖场粪污处理中不可缺少 的关键技术 经厌氧处理后废水 中的 COD 去除率达 80 90 且运行成本相对较低 废水 经厌氧处理后既可以实现 无害化 同时还可以回收沼气和有机肥料 是解决畜禽粪便污水无 害化和资源化问题的 最有效的技术方案 是集约化养殖场粪便污水治理的最佳选择 3 8 1 厌氧反应器类型 目前 用于畜禽养殖粪污处理的厌氧工艺很多 较为成熟且常用的有全混合厌氧反应器 CSTR 升流式固体反应器 USR 推流式反应器 PFR 升流式厌氧污泥床 UASB 及厌 氧复合床反应器 也称污泥床滤器 UBF 等 厌氧反应器的选择和设计应根据粪污 种类 工 程类型和工艺路线确定 CSTR USR PFR 等适用于高悬浮物 SS 浓度的 废水处理 适用 于的畜禽粪污综合利用处理工艺 UASB 和 UBF 则要求进水的 SS 浓 度较低 是畜禽粪污达标 排放处理工艺推荐采用的厌氧反应器类型 a 升流式厌氧 污泥床 Up flow Anaerobic Sludge Bed 简称 UASB 升流式厌氧污泥床是目前国内外研 究及应用发展最快的一种厌氧反应器 畜禽粪便污水 采用 UASB 进行厌氧消化处理前 必须先经过固液分离 该反应器的优点是 反应器结构 9 简单 不需搅拌及供微生物 附着的填料 SRT 和 MRT 长 污染负荷高 颗粒污泥的形成 使微生物天然固定化 改善了微生物的环境条件 增加了工艺的稳定性 出水的悬浮固体 含量低 缺点是 需要安装三相分离器 进水要求悬浮物浓度必须较低 需要有效 的布水器使其进 水均匀分布于反应器的底部 当冲击负荷或进水中悬浮固体含量升高 以 及遇到过量 有毒物质时 会引起污泥流失 因此要求较高的运行管理水平 b 污泥床虑器 Up flow Anaerobic Hybrid Blanket 简称 UBF 该反应器是集 UASB 和厌氧滤器一体的厌氧复 合反应器 在结构方面 其下部为污泥床 上部设置填料 组合而成 由于附着于填料 上的生物膜补充了污泥床上部微生物的不足 效 率较高 但工程造价相对较高 当进水 中悬浮物浓度较高时易产生堵塞 c 全混合厌氧反应器 Complete Stirred Tank Reactor 简称 CSTR 是一种结构简单 适用于高悬浮物浓度的反应器 反应器内设搅 拌装置 水力停留时间 等于固体停留时间和微生物停留时间 HRT SRT MRT 缺点 是消化器效率较低 水力停留 时间较长 体积较大 d 升流式固体反应器 Up flow Solids Reactor 简称 USR 畜禽粪便水从底部进入反应器 与反应器里的活性污泥接触 使之得到快速消化 未消 化的生物质固体颗粒和沼气发酵微生物 靠自然沉降滞留于消 化器内 上清液从反应器上部 溢出 该反应器的固体停留时间 SRT 和微生物停留时间 MRT 通常比水力停留时间 HRT 高得多 固体有机物的分解率和反应器的效率较高 e 推流式厌氧反应器 Plug Flow Reactor 简称 PFR 推流式反应器也称塞流式反 应器 是一种长方形的非完全混合式反应器 高浓度悬浮固 体发酵原料从一端进入 从 另一端排出 该反应器通常不需要搅拌 池形结构简单 尤其适 用于牛粪的厌氧消化 具有运行方便 故障少 稳定性高 能耗低的优点 但粪便废水中的 固体粪渣容易沉淀 于池底 影响反应器的有效体积 使 HRT 和 SRT 降低 尤其是养鸡场和散 放式奶牛 场粪污处理时 应考虑粪污中沉渣较多 易生成沉淀造成反应器效率降低的影响 在运 行过程中该类型厌氧反应器需要固体和微生物的回流作为接种物 此外 在结构设计上 因该反应器面积 体积比较大 反应器内难以保持一致的温度 易产生厚的结壳 这些不 利 因素在设计中均应予以考虑 3 8 2 厌氧反应器的容积计算 一般采用容积负荷计 算厌氧反应池的容积 连续带搅拌的反应池可采用水力停留时间 HRT 确定厌氧反应 池容积 计算公式见 1 和 2 q Q S Se V 0 1 或 V Q HRT 2 式中 10 V 厌氧反应 器的有效容积 m3 Q 设计流量 m3 d So 进水有机物浓度 kgCODCr m3 Se 进水有机物浓度 kgCODCr m3 q 容积负荷 kgCODCr m3 d HRT 水力停留时间 d 3 8 3 厌氧反应器参数确定 3 8 3 1 UASB 反应器的设计参数 a 容积负荷 UASB 一般采用常温运行方式 但 最低温度不宜低于 15 本标准参考 沼气工程设 计规范 第 1 部分 工艺设计 NY T 1220 1 的有关规定 给出了不同温度下的容积负荷 见表 2 表 2 不同 温度条件下的 UASB 容积负荷 kgCOD m3 d 指标 低温 10 15 常温 15 25 中温 30 35 高温 50 55 容积负荷 1 2 2 5 5 10 10 20 a 反应器的体积和高度 反应器高度应从设计 运行和经济角度综合考虑 从设计 运行方面讲 高度会影响上 升流速 高流速可以增加系统扰动和污泥与进水之 间的接触 但流速过高会引起污泥流失 为保持足够多的污泥 上升流速不能超过一定 的限值 从而使反应器的高度受到限制 此外 高度与 CO2 溶解度也有关 反应器越 高溶解的 CO2 浓度越高 pH 值越低 当反应器超过一定 高度后 pH 值会低于最优值 降低处理系统的效率 从经济方面讲 高度增加会增加土方工 程量 但能减少占地面积 在实际应用中通常考虑当地的气候和地形条件 一般将反应器建 造在半地下减少建筑和 保温费用 最经济 有效的反应器高度一般是在 5m 到 7m 之间 并且 在大多数情况 下这也是系统最优的运行范围 b 进水系统 进水系统的合理设计对 UASB 处理 厂的良好运转是至关重要的 进水系统兼有配水和水 力搅拌的功能 为此应确保单位面 积的进水量基本相同 以防止短路等现象发生 尽可能满 足水力搅拌需要 保证进水有 机物与污泥迅速混合 在结构设计上应便于观察到进水管的堵 塞情况 当有堵塞情况发 生时 容易清除 目前采用的进水方式大致可分为间歇式 脉冲式 连续流 连续与间 歇相结合等方式 相对而言 脉冲或多点盘管布水不易堵塞 c 三相分离器 三相 分离器是 UASB 反应器最有特点和最重要的装置 它的功能是收集从分离器下的反 应 室产生的沼气 使得在分离器之上的悬浮物沉淀下来 三相分离器设计要点包括 集气室 斜面应光滑且与水平方向的夹角应为 45 600 以利于污泥返回 集气室的隙缝部分的 面积 应该占反应器全部面积的 15 20 在反应器高度为 5 7m 时 集气室的高度 在 1 5 2m 11 在集气室内应保持气液界面相对稳定 以释放和收集气体 防止浮渣或 泡沫层的形成 在 集气室的上部应该设置消泡喷嘴 以应对有严重泡沫产生的情况 为 避免上升的气体进入沉 淀室 反射板与隙缝之间的遮盖应该在 100 200mm 出气管 的直管应该充足以保证从集气 室引出沼气 特别是有泡沫的情况 3 8 3 2 UBF 反应 器的设计参数 UBF 反应器设计参数的确定参考了 沼气工程技术规范 第 1 部分 工 艺设计 NY T 1220 1 的有关规定 UBF 的容积负荷应根据填料性状以及消化温度 或由试验及参照类似 废水的实际运行资料确定 UBF 的有效高度宜为 6 12m 填料宜 充填在反应器上部的 1 3 处 填料层高度宜为 0 5 2m 3 8 3 3 USR CSTR PFR 厌氧反应器的设计参数 目前我国在厌氧反应器的设计方面还没有颁布有关的国家标准和 行业标准 畜禽粪便粪 污处理用 USR CSTR PFR 等厌氧反应器的设计参数主要参照 规模化畜禽养殖场沼气工程 设计规范 NY T 1222 的有关规定确定 畜禽粪污 处理一般采用一级厌氧消化 消化温度一般采用中温 35 左右 也可采用 近中温 25 30 或高温 55 左右 中温消化主要设计参数见符合表 1 的规定 该参 数是 在参考 粪便处理厂设计规范 CJJ 64 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范 NY T 1222 中的有关规定基础上 结合国内一些工程公司对畜禽粪水处理的经验数据 及 国内污泥消化的实际运行参数综合确定的 由于粪便厌氧高温消化的运行参数尚不成 熟 且 高温消化能源消耗较大 国内仅少数粪便处理厂采用高温消化工艺 研究程度不 够 因此暂 时不作规定 对于投配率 进料 CODCr 高时宜用下限值 进料 CODCr 低时宜用上限值 表 1 中温发酵厌氧反应器主要设计参数 序号 项目 全混合厌氧反 应器 升流式厌氧固体器 推流式厌氧反应器 1 温度 35 左右 35 左右 35 左右 2 水力停留时间 d 10 30 8 25 15 30 3 TS 浓度 3 8 5 8 8 11 4 CODCr 去除 率 55 75 60 80 50 70 5 CODCr 负荷 kg m3 d 3 8 5 10 2 5 6 投配率 3 10 4 12 5 7 不同厌氧反应器的设计要求不同 a 升流式固体反应器一般采 用立式圆柱形 有效高度 6m 12m 应选用合理的布水 方式 以保证水均匀上升 避 免短路 勾流 在设计上布水器的喷水孔应向下 与水平面夹 角不大于 40 为宜 安装 位置为厌氧反应器底部 距池底的距离应不大于 1m b 推流式厌氧反应器 宜采 用半地下或地上建筑 c 全混合厌氧反应器宜采用圆形结构 并设置设搅拌装置 搅拌方式可采用消化气 体循环 机械搅拌 水力提升等形式 应根据具体工艺要求确定 对于大型厌氧反应池 也 可将两种搅拌方式结合使用 搅拌可采用连续进行 也可采用 间歇进行 12 3 8 4 沼气 沼渣处置及利用 厌氧反应产生的沼气 沼渣及沼液应尽 可能的实现综合利用 同时要避免产生二次污染 沼气经过脱硫 脱水等净化措施 经 过输配气系统可根据实际情况用于居民生活用气 锅炉 燃烧等 沼气的净化 贮存参照 规模化畜禽养殖场沼气工程设计规范 NY T 1168 2006 8 5 8 6 的有关规定执行 沼液 厌氧出水 去向一般有两种 一是经进一步 固液分离后作为液体肥料用于农田施 用 二是经进一步处理后达标排放或回用 采用达标排放处理工艺产生的沼渣经进一步 固液分离后应及时运至粪便堆肥场或其他 无害化场所 得到妥善处理 采用综合利用处 理工艺产生的沼渣 沼液经进一步固液分离后 必须全部得到资源化利用 严禁随意排放 沼液 沼渣的固液分离的方法有浓缩脱水或机械 脱水 干化等 应根据沼液 沼渣的用 途 场地条件 经济情况等综合考虑确定后固液分离 工艺的处理目标和方法 经固液分 离出含水率 60 左右的沼渣 晒干粉碎后可制有机复合肥 或饲料添加剂 分离出含固率 1 左右的沼液可作为有机肥 通过管道泵压或车运农田 大 棚蔬菜田中喷灌 滴灌和渗 灌 沼液还可作为鱼塘饲料 按照 畜禽养殖业污染防治技术规 范 HJ T 81 2001 6 2 2 条的规定 沼液作为农田用肥的 应配套设置田间贮存池 贮存 池设计可参照 5 2 2 3 5 2 2 7 的有关规定 3 9 好氧处理单元 目前 我国有关好氧技术的研究比 较深入 相关的标准规范 设计手册等技术资料也比 较齐全 此处不做赘述 畜禽养殖 废水中含有氮 磷浓度较高 一般应采用具有脱氮除磷功 能的工艺 推荐采用具有脱氮 除磷功能的活性污泥法 SBR 氧化沟等处理技术 有关设计 参数 设施和设备参考 GB 50014 及其工程技术规范的有关规定 3 10 自然处理单元 畜禽养殖废水自然处 理法主要有常规的稳定塘处理 包括好氧塘 兼性塘和水生植物 塘等 土地处理 包括 慢速渗滤 快速法滤 地面漫流 和人工湿地等 自然生物处理法 不仅基建费用低 动 力消耗少 设计运行良好时对氮 磷等营养物和细菌的去除率也高于常 规的二级处理 此外 在一定条件下 该法配合污水灌溉可实现污水资源化利用 该法的缺 点主要是占 地面积大 处理效果易受季节影响 易影响环境卫生 例如夏季稳定塘管理不善 散发臭 味影响周边环境 等 采用自然处理必须考虑对周围环境以及水体的影响 不得降低 周 围环境的质量 应根据区域特点选择适宜的自然处理方式 但如果养殖场附近有废弃的沟 塘和滩涂可供利用时 在通过环境影响评价和技术经济比较后应尽量选择该方法以节约投 资 和处理费用 3 10 1 人工湿地处理系统 人工湿地污水处理系统一般都是根据试 验资料和现有的经验进行设计 通常表面流湿地 水力负荷 2 4 5 8cm d 潜流湿地水力 负荷 3 3 8 2cm d 垂直流人工湿地水力负荷 3 4 6 7cm d 设置填料的可适当提高负荷 温度对处理效率的影响很大 在寒冷地区的冰冻季 13 节 人工湿地可能无法正常运行 可采用冰 雪以及空气层等覆盖的保温措施 或者覆盖秸 秆 芦苇等植物 3 10 2 土 地处理系统 土地处理是实现污水资源化的重要途径 具有投资省 管理方便 能耗低 运行费用少 和处理效果稳定等优点 但有占地面积大 受气候影响大等缺点 选用土地 处理时 必须考 虑当地是否有合适的场地 并应对工程的投资 运行费用和效益作全面 的分析比较 一般污 水土地处理的设计参数宜根据试验数据确定 没有条件时应根据实 际经验 结合当地条件确 定 本条根据室外排水设计规范提供的污水负荷范围 结合我 国研究结果 提出几种基本的 土地处理方法的设计参数 慢速渗滤系统水力负荷 0 5 5m 年 地下水最浅深度不宜小于 1 5m 快速渗滤系统年水力负荷 5 120 m 年 淹 水期与干化期比值应小于 1 地表漫流系统 年水力负荷 3 20 m 年 土地处理设计时 需根据应用场地的土质条件进行土壤颗粒组成 土壤有机质含量调整等 采用土地处理 应采取有效措施 防止污染地下水 3 10 3 稳定塘处理系统 稳定塘是人工的接近自 然的生态系统 它具有管理方便 能耗少等优点 但有占地面积 大等缺点 选用稳定塘 时 必须考虑当地是否有足够的土地可供利用 并应对工程投资和运 行费用作全面的经 济比较 可考虑采用荒地 废地 劣质地 以及坑塘 洼地 建设稳定塘 污水处理系统 稳定塘适用于有湖 塘 洼地可供利用的且气候适宜 日照良好的地区 选 择类型以常 规处理塘为宜 如兼性塘 好氧塘等 曝气塘宜用于土地面积有限的场合 可根 据各类 不同类型塘的特征 以稳定塘组合系统方式应用 稳定塘系统设计可参考 污水稳定 塘 设计规范 CJJ T 54 的有关规定执行 3 11 消毒 由于畜禽养殖用水量较大 从 节水减排的角度 积极鼓励废水的循环利用 例如处理出 水经深度处理 砂滤 活性炭 吸附等等 和消毒处理后 可考虑作为畜舍等的冲洗水源 根 据 畜禽养殖污染防治技 术规范 HJ T 81 的有关规定 为防止产生氯代有机物或其他的 二次污染物对环境及 畜禽的影响 废水的消毒处理宜采用紫外线 臭氧 双氧水等非氯化消 毒措施 4 固 体粪污处理技术要求 4 1 固体粪污处理技术确定 4 1 1 固体粪便处理目标 虽然粪 便中含有大量的有机质和氮磷钾等植物必需的营养物质 是很好的有机肥料 但 其中的 营养成分必须经微生物降解腐熟后才能被植物吸收利用 同时 还有病原微生物和寄 生 虫 如果不加处理直接施用鲜粪尿 则有机质在被土壤微生物降解过程中产生的热量 氨 和硫化氢等物质会对植物根系产生不利 并有可能对环境造成恶臭和污染 因此必须经过 无 害化处理后才能施用 畜禽粪便无害化处理应按照 畜禽粪便无害化处理技术规范 NY T 14 1168 的有关规定执行 经无害化处理直接还田的粪渣无害化环境标准应满 足 畜禽养殖业 污染物排放标准 GB 18596 第 3 2 4 条的规定 采用堆肥处理的 堆肥制品的无害化卫 生指标应符合 粪类无害化卫生标准 GB 7959 的规定 生产商 品化有机肥和复合肥的 堆肥产品应分别满足 NY 525 和 GB 18877 的有关规定 4 1 2 固体粪便处理技术 常见的固体粪便处理方法有堆肥法 干燥法 焚烧法等 由于 高温好氧堆肥法与其它无 害化方法相比 具有省能源 低成本 发酵产物活性强 处理 过程养分损失少等优点 并且 也可达到去除臭味 灭菌的目的 处理的最终产物较干燥 易包装 施用 因此 鉴于我国 目前技术水平的局限及经济条件的制约 对固体粪便采 用高温好氧堆肥法处理是最佳的处置 方式 但同时考虑到目前集约化养殖场的分布情况 提出根据养殖种类 地理环境 经济条 件等具体情况 也可适当选用其它综合利用措施 例如鸡粪干燥处理法 焚烧法等 4 1 3 病死畜禽尸体处理处置技术 对死畜禽的 处理处置我国有关部门已制定了相关的技术规范 在此以规范性文件直接引 用 一般病 死畜禽尸体的处理与处置按 畜禽养殖业污染防治技术规范 HJ 81 2001 第 9 章的规 定执行 因高致病性禽流感疫情导致禽类死亡 死禽尸体的处理与处置按 高致病 性禽 流感疫情处置技术规范 试行 的规定执行 4 2 高温好氧堆肥技术要求 4 2 1 工 艺说明 高温好氧堆肥有静态堆肥和动态堆肥两种形式 动态堆肥通常采用自动化程度较 高的专 用设备进行 因此本标准主要针对高温好氧静态堆肥 高温好氧堆肥通常由预处 理 发酵 后处理和贮存等工序组成 4 2 1 1 预处理 由于畜禽粪便含水率较高 堆肥时预处理主要是调整水分和碳氮比 4 2 1 2 发酵 好氧发酵堆肥过程由一级发酵 和二级发酵两个阶段组成 按工艺类型通常 可分为一次性发酵和二次性发酵 一次性发 酵是指发酵堆肥原料在发酵设施中一次完成生物 降解的全过程 二次性发酵是指原料先 后在不同的发酵设施中完成生物降解的全过程 目前 在实际工作中 经常遇到将一级 发酵 二级发酵与一次性发酵和二次性发酵概念 混淆的问题 在此特别指出 本标准采 纳 环境卫生术语标准 CJJ 65 的定义 即一级 发酵 二级发酵不是按物料从一个发 酵槽翻倒至另一个发酵槽就是一级划分的 而是按堆肥 过程中微生物对垃圾降解的规律 来区分的而不是按操作形式来分的 堆肥是一系列微生物活 动的过程 包含着矿质化和 腐质化过程 一般利用堆肥温度作为堆肥过程的评价指标 堆肥 可以分为升温 高温 降温和腐熟四个阶段 a 一级发酵 是指从温度升高到开始降低为止的阶段 是堆 肥发酵的第一阶段 是 以堆肥粪便中易分解的有机组分被微生物迅速分解为特征的发酵 过程 在该阶段通常需要向 堆积层或发酵装置中供氧 堆肥原料中存在的微生物吸取有 机物中的碳 氮等营养成分 在 15 合成细胞质自身繁殖的同时 将细胞中吸收的物质分 解而产生热量 一级发酵可露天进行也 可在发酵装置中进行 b 二级发酵 也称 腐熟阶段 一级发酵后 微生物以较低的速度分解较难降解有机 物和发酵中间产物的发 酵过程 在该阶段 将一级发酵未分解的易分解及较难分解的有机物 进一步分解 使之 变成腐殖酸 氨基酸等比较稳定的有机物 得到完全成熟的堆肥成品 此 阶段通常不需 要通风 但应定期进行翻堆 4 2 1 3 后处理 堆肥成品需要经过分选去除杂物 并根 据需要 例如生产精制堆肥 还 要进行再干燥 破碎 造粒以及打包 压实选粒等过程 在实际操作中应根据需要确定后处 理的有关工序 4 2 2 高温好氧堆肥参数确定 影 响堆肥过程的因素包括含水率 供氧 C N 比 温度 pH 等 4 2 2 1 水分 水分是 微生物生存繁殖所必需的物质 因此含水率是控制堆肥过程的一个重要的参数 在预处 理阶段 堆肥粪便的起始含水率一般应为 40 60 当有机物含量低且环境温度温 度 低时宜取下限 反之取上限 在一级发酵堆肥过程中 40 60 按重量计 的含水率 最 利于微生物的分解 这是因为 水分超过 70 则降温过程由好氧转变为厌氧 分解 速度明 显下降且有腐烂臭味 水分低于 40 不能满足微生物生长需要 有机物难以分解 二级发酵 过程中的物料含水率宜控制在 35 45 之间 4 2 2 2 温度 一般认为高 温菌对于有机物的降解效率高于中温菌 因此通常采用高温好氧堆肥 过低 的温度将大 大延长堆肥达到腐熟的时间 而过高的堆肥 75 将对堆肥微生物产生有害 的影响 一级发酵过程中 堆层各测试点温度均应保持在 55 65 不宜大于 75 且持 续时 间不得少于 5d 4 2 2 3 供氧 氧是好氧微生物生存必要的条件 供氧量的多少与微 生物活动的强烈程度和有机物的分 解速度及堆肥粒度密切相关 目前采用的通风办法主 要有利用动力铲或其它特殊设备翻堆 向粪堆中插入带孔的通风管 借助高压风机强制 通风供氧和自然通风供氧等 静态发酵强制 通风时 每 m3 物料通风量宜取 0 05 N m3 min 0 2N m3 min 通常采用非连续通风方式 堆 层每升高 1m 风压增加 1000 Pa 1500Pa 间歇动态发酵可参考静态工艺并依生产试验确定 通风量 以保证发酵在最 适宜条件下进行 一级发酵过程中各测试点的氧气浓度不宜低于 10 一般认为含氧量 低于 8 会导致厌氧发酵而产生臭气 4 2 2 4 碳氮比 堆肥原料的碳氮平衡是微生物 达到最佳生物活性的关键因素 堆肥原料的 C N 应保持在 20 1 30 1 之间 若 C N 高 细菌和其它微生物的活动会受到限制 有机物分解速度会变 16 慢 堆肥发酵时间会变长 同时还会导致堆肥产品的 C N 过高 若 C N 过低 则可供消耗的 碳素少 氮相对过剩 氮迅速降解以 NH3 的形式挥发而导致氮元素大量的损失降低肥效 几 种常见的畜禽粪 便典型的 C N 参见表 3 在实际操作中可通过添加植物秸秆 稻壳 锯末等 物料进行 调节 必要时需添加菌剂和酶制剂 以促进发酵过程的正常进行 几种常用的调节 物料 的 C N 参见表 4 表 3 几种常见的畜禽粪便堆肥典型的 C N 猪粪 新鲜鸡粪 马 粪 牛粪 带畜草 牛粪尿 液体 奶牛粪便 5 8 6 10 30 60 25 30 8 13 10 18 表 4 几种常用的调节物料的 C N 锯末屑 秸秆 垃圾 300 1000 70 100 50 80 4 2 2 5 p