某种猪废水处理工程毕业设计.doc

目录第一部分 绪论- 1 -1.1 养殖污水来源与现状- 1 -1.2 养殖污水的特点- 1 -1.3 养殖污水处理方法- 1 -1.3.1 物理处理方法- 1 -1.3.2 化学处理方法- 1 -1.3.3 生物处理方法- 1 -1.4 畜禽养殖污水对环境的危害- 4 -1.4.1 对水体的污染- 4 -1.4.2 对农田及作物的影响- 4 -1.4.3 矿物元素和重金属污染- 4 -1.4.4 残留兽药的污染- 4 -1.4.5 微生物污染- 5 -1.5 畜禽养殖业污水处理的基本方法与步骤- 5 -1.5.1 固液分离- 5 -1.5.2 厌氧处理- 5 -1.5.3 好氧处理- 6 -第二部分 方案设计说明- 7 -2.1 原始资料- 7 -2.1.1 工程概况- 7 -2.1.2 设计资料- 7 -2.1.3 设计依据- 8 -2.1.4 指导思想- 8 -2.1.5 设计原则- 8 -2.2 养殖污水工艺流程的设计- 8 -2.2.1 一般原则- 8 -2.2.2 方案比较- 8 -2.3 工艺流程及设备说明- 11 -2.3.1 格栅间- 11 -2.3.2 沉砂池- 12 -2.3.3 固液分离机- 12 -2.3.4 调节池- 12 -2.3.5 多斗式平流沉淀池- 13 -2.3.6 中间水池- 13 -2.3.7 氨吹脱塔- 14 -2.3.8 上流式厌氧污泥床- 14 -2.3.9生物接触氧化池- 15 -2.3.10 二沉池- 17 -2.3.11 污泥贮池- 17 -2.3.12 污泥浓缩池- 17 -2.3.13 污泥脱水池- 17 -2.3.14 粪渣干化场- 18 -2.3.15 消毒池- 18 -2.3.16 计量堰- 18 -2.3.17 其他附属构筑物- 18 -2.3.18 主要设备- 18 -2.3.19 污水处理效果预测- 19 -第三部分 设计计算- 20 -第一章 格栅- 20 -1.1 设计数据- 20 -1.2 设计计算- 20 -第二章 沉砂池- 26 -2.1 设计数据- 26 -2.2 设计计算- 26 -第三章 固液分离机- 31 -3.1 压滤机类型- 31 -3.2 压滤面积的求定- 32 -3.3 压滤脱水的过滤周期- 32 -3.4 污泥的计算量- 32 -3.5 压滤机选型- 33 -第四章 调节池- 34 -4.1 设计数据- 34 -4.2 调节池类型- 34 -4.3 设计要点- 34 -4.4 设计要求- 34 -4.5 设计计算- 35 -第五章 多斗式平流沉淀池- 37 -5.1 简介- 37 -5.2 设计计算- 37 -第六章 中间水池- 41 -6.1 简介- 41 -6.2 设计计算- 41 -第七章 氨吹脱塔- 43 -7.1 简介- 43 -7.2 设计计算- 44 -第八章 上流式厌氧污泥床- 47 -8.1 简介- 47 -8.2 设计计算- 48 -第九章 接触氧化池- 58 -9.1 简介- 58 -9.2 设计依据- 59 -9.3 设计数据- 59 -9.4 设计计算- 59 -第十章 二次沉淀池- 67 -10.1 池型选择- 67 -10.2 设计数据- 67 -10.3 设计计算- 68 -第十一章 贮泥池- 71 -11.1 贮泥池的作用- 71 -11.2 贮泥池计算- 71 -第十二章 污泥浓缩- 73 -12.1设计数据- 73 -12.2 设计计算- 74 -第十三章 污泥脱水机房- 78 -13.1 机械脱水前预处理- 78 -13.2 机械脱水方法- 78 -13.3 带式压滤机设备选型- 79 -第十四章 粪渣干化场- 81 -14.1 干化场的脱水特点及影响因素- 81 -14.2 设计计算- 81 -第十五章 消毒池- 84 -15.1 紫外线消毒的优缺点- 84 -15.2 影响紫外线消毒的因素- 84 -15.3 紫外消毒设备- 85 -15.4 设计要点- 85 -15.5 设计计算- 85 -第十六章 计量设备- 87 -16.1 计量设备布置原则- 87 -16.2 咽喉式计量槽的一般规定- 87 -第四部分 污水处理站的平面布置与高程布置- 89 -第一章 污水处理站的平面布置- 89 -1.1 各处理单元构筑物的平面布置- 89 -1.2 管、渠的平面布置- 89 -1.3 辅助建筑物- 89 -第二章 污水处理站的高程布置- 91 -2.1 污水高程- 92 -2.2 污泥高程- 99 -2.3 损失计算- 101 -2.4 确定高程- 103 -第五部分 投资估算- 105 -第一章 工程土建投资估算- 105 -1.1 工程土建投资估算- 105 -1.2 设备投资估算- 105 -1.3 工程其它投资估算- 106 -1.4 工程总投资估算- 106 -第二章 运行费用估算- 107 -2.1 人员编制- 107 -2.2 配电负荷- 107 -2.3工程运行费用分析- 107 -第三章 污水处理系统的综合技术经济指标- 109 -参考文献- 110 -谢辞- 111 -附录- 112 - 115 -第一部分 绪论1.1 养殖污水来源与现状养猪场污水主要是猪的排泄物（猪尿及部分猪粪）和猪舍冲洗水的混合物。我国畜禽养殖业已从传统的庭院式养殖向集约化规模方向发展。这种生产方式有利于提高养猪场的饲养技术、防疫水平、饲料利用效率和管理水平，比传统农户分散饲养大大降低生产成本并提高生产率。但畜禽养殖业的迅猛发展同时也产生了相应的环境问题，其中畜禽粪尿及畜舍冲洗污水的污染最为突出，成为制约全国各地畜禽养殖业发展的重要影响因素之一。有关资料表明，一个万头猪场的年产粪便约为3600吨，年产尿量约为5400吨，此外，还需要耗费约为510万吨猪舍冲洗水。畜禽粪尿排泄物及污水中含有大量的有机物：氮、磷。悬浮物及致病菌是农业面源污染最主要的来源之一。由此，从环境保护和农业可持续发展角度，畜禽养殖业污水治理工作已成为当务之急。1.2 养殖污水的特点1）排水量大、集中、水力冲击负荷强；2）有机物浓度高、固液混杂；3）污水中常伴有消毒水、重金属、残留的兽药以及各种人畜共患病原体等微生物（污染物）；4）生猪养殖业系微利产业，受到自然和市场的双重压力。因此，我们必须研究出投资少，运行成本低，管理方便，处理效果好的装置和相配套的发酵工艺，尽可能使污水处理后得到资源化利用，既消除污染，又化害为利，促进经济发展。1.3 养殖污水处理方法1.3.1 物理处理方法养殖污水物理处理对象有：污水中较大的悬浮物和杂质、饲料残渣、猪毛猪尿及其它可以堵塞或磨损管道和水泵的物质，污水经化学处理的反应产物，污水生物处理后生成的活性污泥或生物膜。物理处理方法有：格栅、沉淀、过滤1.3.2 化学处理方法 养殖污水化学处理对象有：污水中溶解性的有害物质，如酸、碱性有机物、助剂等。化学处理方法有：混凝、消毒、中和等1.3.3 生物处理方法 (1) 厌氧生物处理技术污水的厌氧生物处理是指在没有游离氧的情况下，以厌氧微生物为主对有机物进行降解的一种处理方法。在厌氧生物处理过程中，复杂的有机化和物被降解，转化为简单、稳定的化合物，同时释放能量。1) 水解酸化池作用机理：一般把厌氧发酵过程分为四个阶段，即a、水解阶段b、酸化阶段c、酸衰退阶段d、甲烷化阶段，而中解反应池把反应过程控制在前面水解与酸化两个阶段。水解阶段：可使固体有机物质降解为溶解性物质，大分子有机物质降解为小分子物质，在产酸阶段，碳水化合物等有机物降解为有机酸，主要是乙酸、丁酸和丙酸等。水解和酸化反应进行得相对较快，一般难于将它们分开，此阶段的主要微生物是水解产酸细菌。在水解酸化反应过程中首先大量微生物将进水中呈颗粒与胶体状有机物迅速截流和吸附，这是一个快速的物理过程，只需要几秒钟到几十秒就进行完全，被截留下来的有机物吸附在水解污泥表面，被缓慢分解；它在系统中的停留时间取决于污泥停留时间，与水力停留时间无关；在水解产酸菌的作用下将大分子难于生物降解的物质转变为易于降解的小分子物质，并重新释放到溶液中，在较高的水力负荷下随水流出系统，由于水解和产酸菌时代期较短。因此，这一过程也是迅速的。污水经过水解反应后可提高其生化性能，降低污水pH值，减少污泥产量，为后续好氧生物处理创造有利条件。2) 升流式厌氧污泥床反应器（即UASB）UASB法与其它类型的厌氧反应器相比较，具有一系列优点：1）污泥床内生物量多；2）容积负荷率高，污水在反应器中的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小；3）设备简单，运行方便，勿需设沉淀池和污泥回流装置，不需要充填填料，也不需要在反应区内设机械搅拌装置，造价相对较低，便于管理而且不存在堵塞问题。但UASB法多用于啤酒、味精生产的工业污水处理工艺中，在国内很少用于处理养殖污水。3) 升流式厌氧生物滤池（即AF法）AF是一种内部填充有微生物载体的厌氧生物反应器。厌氧微生物部分附着生长在填料上，形成厌氧生物膜，部分在填料空隙间处于悬浮状态。污水流过被淹没的填料，污染物被去除并产生沼气。 典型的生产性AF呈筒状，常用直径和高度分别为626m和313m。滤池中可维持相当高的微生物浓度，一般可达515，故AF能承受较高的有机物体积负荷生产性使用装置的最大有机负荷通常在1016之间。由于较高的污泥浓度和长达100d以上的泥龄，AF具有良好的运行稳定性，较能承受水质或水量的冲击负荷，在常温下能处理城市污水等低浓度有机污水。AF出水可不回流，但如果出水回流，可降低进水浓度，减小堵塞的可能性，使填料中生物量趋向于均匀分布。 AF的另一特点是反应器内污泥产率低，运行启动快。有资料报导，生产性AF在600d的运行中没有污弃污泥。Jhung等在UASB和AF的对比试验中发现，当进水为高浓度糖蜜污水，有机负荷为时，UASB需6周启动时间，AF只用了4周。严伟等也曾报导，用大孔聚氨脂泡沫塑料的AF处理橄榄厂稀释污水，其启动时间比活性污泥法和UASB明显缩短。 该工艺也存在一些问题，主要是：用AF处理含悬浮物浓度高的有机污水易发生堵塞；对布水装置要求较高，否则易发生短流，影响处理效果。厌氧生物滤池是一种内部装填有微生物载体（即滤料）的厌氧生物反应器。(2) 好氧生物处理技术活性污泥法污水的好氧生物处理是一种在有氧的条件下，以好氧微生物为主，使有机物降解的处理方法。污水中存在的各种有机物，主要以胶体状、溶解态的有机物为主，作为微生物的营养源。这些有机物经过一系列的生化反应，逐级释放能量，最终以无机物质稳定下来，达到无害化。活性污泥法是目前污水处理中应用最广泛的好氧生物处理技术，近几十年来，其生物反应和净化机理的研究取得了长足的发展，工艺流程渐趋成熟、合理。活性污泥法适合大规模、较高浓度的污水处理。1) 氧化沟工艺氧化沟工艺是活性污泥法的一种改型，以连续循环式反应池为生物反应池，通常在延时曝气条件下运行，污水停留时间长，污泥负荷低。该工艺可省去初沉池，同时以表面曝气代替鼓风曝气。氧化沟工艺自20世纪50年代开创以来已发展为多种池型，包括卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟等。氧化沟处理工艺的特点：a，工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；b，曝气设备和构造形式多样化，运行灵活；c，处理效果稳定，出水水质好，并可实现脱氮；d，基建投资省，运行费用低；e，污泥产量少，污泥性质稳定；f，耐冲击负荷能力强，对高浓度工业污水有很大的稀释能力。2) 间歇式活性污泥法（即SBR法）间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactors,SBR）是近年来在国内外被广泛应用和研究的污水生物处理工艺，其主要特点是在一个构筑物中完成生物降解和沉淀分离两个过程，该工艺流程简单、投资省、运行费用低、出水水质稳定，同时，缺氧混合和曝气反复交替运行使该工艺具备较好的脱氮除磷功能，具有很好的应用前景。随着研究的不断深入，在SBR工艺基础上产生了许多新的变型，包括间歇式循环延时曝气活性污泥工艺（ICEAS）、循环式活性污泥工艺（CAST）、DAT-IAT工艺等。SBR工艺特点：构造简单，构筑物少，节省了投资和占地面积；运行方式灵活，可满足各种处理要求；处理效果好，对进水水质、水量的波动具有较好的适应性；活性污泥性状好，污泥产率低；脱氮、除磷效果好。(3) 好氧生物处理技术生物膜法生物膜法的实质是使细菌和真菌类微生物和原生动物、后生动物类的微型动物附着在滤料或某些载体上生长繁殖，并在其上形成膜状生物污泥生物膜。污水与生物膜接触，有机污染物作为营养物质被摄取，污水得到净化。1）生物转盘生物转盘是以一系列转动的盘片代替传统生物滤池滤料，盘片部分浸渍于污水中，通过不断转动与污水和空气接触，完成有机物降解和充氧过程。生物转盘系统工艺特点：微生物附着生长，微生物浓度高，生物相分级，污泥龄长，可生长世代期长的硝化菌，脱氮效果好。生物膜微生物食物链长，产泥量少。可生长氧化性高的丝状菌而无污泥膨胀之忧。对BOD值达1000mg/L以上的超高浓度有机污水到10mg/L以下的超低浓度污水都可以采用生物转盘进行处理，耐冲击负荷能力强。不需曝气，无污泥回流，动力消耗低；不需要复杂机械设备，不需要调节生物量，维护管理方便。运行合理，不产生滤池蝇，不出现泡沫，也不产生噪声，无二次污染问题。2）生物流化床生物流化床是利用颗粒载体挂膜并使其流化，污水与流化的颗粒生物膜及悬浮活性污泥充分接触，达到净化的目的。生物流化床处理效率高，适用于小规模、高色度污水的处理。生物流化床的工艺特点：颗粒载体比表面积大（2000 3000流化床体积），单位体积载体内保持较高的微生物量，污泥浓度可达到30 40 g/L，负荷是普通活性污泥法的10 20倍，是一种高效生物处理工艺。微生物附着生长，可承受冲击负荷与毒物负荷，生物膜上可生长世代期长的硝化菌，氨氮去除效果好；同时颗粒生物膜内部可存在缺氧微环境，运行得当时具有一定同步反硝化效果。流化床工艺效率高，占地少，为普通活性污泥法的5%左右，投资省。3）生物接触氧化法生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，相当于曝气池中添加填料，使填料表面长满各种生物膜，在生物膜作用下，同时污水中存在一定数量的悬浮状态活性污泥和脱落的生物膜，污水得到净化。其工艺特点：生物膜微生物相丰富，包括细菌、真菌、原生动物和后生动物，可生长氧化能力强的丝状菌，生态系统及食物链稳定，同时填料对气泡的切割作用可提高氧转移率，微生物增殖快、活性高，生物膜量折算为MLSS可达10 15g/L。因丝状菌的大量生长，可发挥生物滤网功能，有效提高处理效果。生物接触氧化法可接受较高的有机负荷，处理效率高，有利于缩小池容，减少占地面积。除去除有机污染物外，运行得当还可以实现脱氮，可作为三级处理技术。操作简单，运行方便，易于维护管理，无污泥回流，不产生污泥膨胀现象，污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下仍能保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业更具有实际意义。1.4 畜禽养殖污水对环境的危害 目前，我国的养殖业集约化程度较低，养殖业带来的环境污染尚未引起广泛重视，而养殖业集约化比率增高，排泄物中含有的氮、磷及饲料残留物将导致单位面积土地上的畜禽排泄量显著增加。若不加以重视，将给环境带来严重的后果。动物粪便不仅影响环境卫生，而且，若在草地上散布含有过量钾粪便，会导致奶牛产乳热发病率增高。氮和磷被排入水体，则易导致水体富营养化，使水质变差。以硝酸盐形式存在于水中的氮若被人饮用，则对人体健康造成危害。而土壤中养分过剩，则会使土地的生态平衡遭到破坏。排泄物中残留的抗生素、益生素等对人类健康的危害也引起了人类健康学家和畜牧业工作者的关注。规模化养殖场每天排放的污水量大、集中，并且污水中含有大量污染物，如重金属、残留的兽药和大量的病原体等，因此如不经过处理就排放于环境或直接农用，将会造成当地生态环境和农田的严重污染。1.4.1 对水体的污染养殖业污水属于富含大量病原体的高浓度有机污水，直接排放进入水体或存放地点不合适，受雨水冲洗进入水体，将可能造成地表水或地下水水质的严重恶化。由于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，如不妥善处理，就会通过地表径流和渗滤进入地下水层污染地下水。对地表水的影响则主要表现为，大量有机物质进入水体后，有机物的分解将大量消耗水中的溶解氧，使水体发臭；当水体中的溶解氧大幅度下降后，大量有机物质可在厌氧条件下继续分解，分解中将会产生甲烷、硫化氢等有毒气体，导致水生生物大量死亡；污水中的大量悬浮物可使水体浑浊，降低水中藻类的光合作用，限制水生生物的正常活动，使对有机物污染敏感的水生生物逐渐死亡，从而进一步加剧水体底部缺氧，使水体同化能力降低；氮、磷可使水体富营养化， 富营养化的结果会使水体中硝酸盐和亚硝酸盐浓度过高，人畜若长期饮用会引起中毒，而一些有毒藻类的生长与大量繁殖会排放大量毒素于水体中，导致水生动物的大量死亡，从而严重地破坏了水体生态平衡；粪尿中的一些病菌、病毒等随水流动可能导致某些流行病的传播等。 1.4.2 对农田及作物的影响畜禽养殖业污水中含有较多的氮、磷、钾等养分，如能做到合理施用可有效地提高土壤肥力，改良土壤的理化特性，促进农作物的生长。但如果未经任何处理就直接、连续、过量的施用，则会给土壤和农作物的生长造成不良的影响，如引起作物徒长、返青、倒伏，使产量大大降低，推迟成熟期，影响后续作物的生产等。污水中的大量有机物质在土壤中不断累积，虽然可为土壤中栖居的小动物、昆虫、真菌、细菌等提供营养物质和适宜的环境，但也可导致一些病原菌大量孳生引起病虫害的发生；此外，大量有机物的积累也会使土壤呈强还原性，而强还原性的条件不仅影响作物的根系生长，而且易使土壤中原本处于惰性状态的有害元素得到还原而释放；大量无机盐在土壤中的积聚则会引起作物的盐害。 1.4.3 矿物元素和重金属污染一方面，在畜禽饲料中大量添加的无机磷约75%为植酸磷，由于植酸磷不能被动物吸收利用而直接排出体外，引起污染。另一方面，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，由于这些金属元素的吸收率和利用率都很低易随粪便排出体外进入环境，已成为我国的一大环境公害。 1.4.4 残留兽药的污染在畜禽养殖过程中，为了防治畜禽的多发性疾病，常在饲料中添加抗菌素和其它药物，这些药物随饲料进入动物消化道后，短时间内进入动物血液循环，最终绝大多数的药物经肾脏过滤随尿液排出体外，只有极少部分的药物和抗菌素残留在动物体内。大量研究表明，大多数饲料用抗菌素都有残留，只是残留量大小不同。随着科技水平的不断提高，人们发现抗生素作为饲料添加剂使用，对养殖环境已造成了严重的负面影响。首先，使畜禽体内的耐药病原菌或变异病原菌不断产生并不断向环境中排放；其次，畜禽不断向环境中排泄这些抗生素或其代谢产物，使环境中的耐药病原菌与变异病原菌不断产生。这两者反过来又刺激生产者增加用药剂量、更新药物品种，这就造成了“药物污染环境耐药或变异病原菌产生加大用药剂量环境被进一步污染”的恶性循环。另外，畜禽产品中药物残留进入环境后，可能转化为环境激素或环境激素的前体物，从而直接破坏生态平衡并威胁人类的身体健康。 1.4.5 微生物污染畜禽体内的微生物主要是通过消化道排出体外，通过养殖场污物的排放进入环境从而造成严重的微生物污染。如果对这些粪污不进行无害化处理，大量的有害病菌一旦进入环境，不仅会直接威胁畜禽自身的生存，还会严重危害人体健康。 1.5 畜禽养殖业污水处理的基本方法与步骤国内外对规模化畜禽场粪水的处理方法主要有综合利用和处理达标排放两大类。综合利用是生物质能多层次利用、建设生态农业和保证农业可持续发展的好途径。但是，目前由于我国畜禽场饲养管理方式落后，加上综合利用前厌氧处理的不到位，常使畜禽粪水在综合利用的过程中产生许多问题，如污水产生量大、成分复杂、处理后污染物浓度仍很高、所用稀释水量多和受季节灌溉影响等。对于处理达标排放的来讲，虽然国内外所用的工艺流程大致相同，即固液分离-厌氧消化-好氧处理。但是，对于我国处于微利经营的养殖行业来讲，建设该类粪污处理设施所需的投资太大、运行费用过高。因此，探寻设施投资少、运行费用低和处理高效的养殖业粪污处理方法，已成为解决养殖业污染的关键所在。 1.5.1 固液分离无论畜禽养殖场污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污水中固体悬浮物含量很高，最高可达160000mg/L，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。目前，我国已有成熟的固液分离技术和相应的设备，其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。 1.5.2 厌氧处理由于养殖业污水属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”污水。因此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。对于养殖场这种高浓度的有机污水，采用厌氧消化工艺可在较低的运行成本下有效地去除大量的可溶性有机物，COD去除率达85%90%，而且能杀死传染病菌，有利于养殖场的防疫。如果直接采用好氧工艺处理固液分离后的养殖业污水，虽然一次性投资可节省20%，但由于其消耗的动力大，电力流水消耗是厌氧处理的10倍之多，因此长期的运行费用将给养殖场带来沉重的经济负担。 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：厌氧滤器（AF）、上流式厌氧污泥床（UASB）、复合厌氧反应器（UASBAF）、两段厌氧消化法和升流式污泥床反应器（USR）等。近年来，厌氧消化即沼气发酵技术已被广泛地应用于养殖场污物处理中，到2002年底我国畜禽养殖场大中型沼气工程数量已经达到2000余处，是世界上拥有沼气装置数量最多的国家之一。虽然，在我国的沼气工程建设中也不乏失败的例子，工程建设成功率仅为85%，但这一技术不失为解决畜禽粪便污水的无害化和资源化问题的最有效的技术方案。畜禽粪便和养殖场产生的污水是有价值的资源，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。1.5.3 好氧处理好氧处理是指利用好氧微生物处理养殖污水的一种工艺。好氧生物处理法可分为天然好氧处理和人工好氧处理两大类。 天然好氧生物处理法是利用天然的水体和土壤中的微生物来净化污水的方法，亦称自然生物处理法，主要有水体净化和土壤净化两种。前者主要有氧化塘（好氧塘、兼性塘、厌氧塘）和养殖塘等；后者主要有土地处理（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，该法对难生化降解的有机物、氮磷等营养物和细菌的去除率也高于常规的二级处理，部分可达到三级处理的效果。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和处理效果易受季节影响等。但如果养殖场规模小且附近有污弃的沟塘和滩涂可供利用时，应尽量选择该方法以节约投资和处理费用。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污水处理方法。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，但其缺点是BOD负荷较小，一次性投资也大。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、污水产生量多且有较强经济能力的养殖场可选择A/O法，而对于中等规模的养殖场可选择接触氧化和生物转盘等好氧处理工艺。第二部分 方案设计说明2.1 原始资料2.1.1 工程概况河北某种猪厂是一家固定资产5亿元，年产值达1亿元的民办私营养殖企业，位于河北省衡水市西40km处，由于企业发展规模的不断扩大，企业所排污水量也在逐年增加，污水中所含的污染物也超过了公司附近天然河塘的自然净化水平，如再继续向自然河塘排放将对当地地表水、地下水和环境造成严重的污染，所以，解决畜禽粪便污水的环境污染问题，已成为社会发展以及中国农业可持续发展的重大问题。畜禽粪便是一种有价值的资源，弃之为污，用之为宝，它具有燃料（能源）、饲料、肥料(营养源)三种功能，因此，全方位、多层次、多功能地开发利用就要根据具体情况，综合考虑各方面因素，形成一种综合处理与利用的系统工程，创建良性循环的生态农业产业模式，达到经济、社会、生态效益的高度统一，这对于我国现代大农业向着生态农业，环保农业和有机农业的方向发展有重大意义。畜禽养殖业的粪尿排泄物及污水中含有大量的有机物、N、P、K、SS及致病毒等，并有恶臭，据有关报道“人畜共患传染病”（即指那些有共同病原体引起人类与脊椎动物之间相互传染和感染的疾病）目前证实的有200种，其中较严重的89种，养殖场的臭气污染也影响畜禽的生长发育。2.1.2 设计资料(1) 水质水量 a.水量 设计规模为。 b.污水水质表2-1 污水水质 项目pH设计浓 度8000-120003500-45009-113000-4000500-700出水浓 度400 150 6-9 200 80(2) 工程资料 污水处理站地形平坦，地面绝对标高为56.00m，污水处理站进水水管内底绝对标高为53.50m，该管直径D=400mm，充满度为0.55。(3) 水文资料 排放水体的常年水位为49.0m，最低水位20.0m，最高水位为60.0m（重现期为10年）。(4) 气象资料 该地区常年主导风向为东南风（频率为13%）历年冬季主导风向为东北风（频率为10%），历年平均风速3.5m/s，历年时最大风速为28m/s，年平均气温为，最高气温为，最低气温为。(5) 地质资料 地质勘测结果表明，地表大部分为亚砂土，承受压力为。2.1.3 设计依据 (1) 污水处理委托设计合同 (2) 畜禽养殖业污染物排放标准（GB18596-2001）2.1.4 指导思想 (1) 以养殖场长期可持续发展为目标，考虑以能环工程综合利用为目的，即以污水处理、有机肥加工等进行优化组合，做到能量多极利用，物质良性循环，形成没有污染的农业生态系统。 (2) 处理工艺简单合理、投资少，操作方便可靠，运行费用低。 (3) 剩余污泥是优质的有机肥料，可加工成高效有机复合肥出售。2.1.5 设计原则(1)选择合适的处理工艺，严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后的污水达到国家有关排放标准。(2)充分考虑我国北方冬季时间较长，温度较低给污水处理系统带来的影响。(3)采用技术先进，运行可靠，操作管理简单，适用于当地条件的工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来。(4)采用目前国内成熟先进设备，尽量降低工程投资和运行费用。(5)平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地。(6)对污水处理站区进行合理布局，便于管理。2.2 养殖污水工艺流程的设计2.2.1 一般原则污水处理工艺流程的选择应考虑下列因素：(1)污水水质及处理程度，这是污水处理工艺流程选择的主要依据，污水水质指标、水质变化规律要全面了解，而污水处理程度又取决于污水的水质特征、处理后水的去向。(2)污水水量除水质外，污水的水量也是影响因素之一。对于水量水质变化大的污水，应选择耐冲击负荷强的工艺，或考虑设立调节池等缓冲设施以减少不利影响。(3)建设及运行费用考虑建设与运行费用时，应以处理水达到水质标准为前提。在此前提下，工程建设及运行费用低的工艺应得到重视。此时，减少占地面积也是降低建设费用的重要措施。(4)工程施工难易程度 工程施工的难易程度也是选择工艺流程的影响因素之一。如地下水位高，地质条件差的地方，就不宜选用深度大、施工难度高的构筑物。(5)当地的自然条件和社会条件 如天气较冷，则不宜采用生物滤池或生物转盘等生物膜技术；厂区在市区的，则不宜采用高噪声风机，而应选用潜水曝气机或转刷、转碟等曝气装置。综上所述，污水处理流程的选择应综合考虑各项影响因素，进行多种方案的技术经济对比才能得出合理的结论。2.2.2 方案比较参考国内外文献报道，提出了以下几个方案并进行比较。(1) 方案A 图1 方案A工艺流程说明：方案A采用的是厌氧-兼氧-生物接触氧化法处理养殖污水的工艺流程。工艺流程中一级处理的设备为：1)格栅：截阻大块的呈悬浮状态的污染物，对后续处理构筑物或水泵机组具有保护作用。2)集水池：污水在进入主要污水处理系统前，都要设置一个有一定容积的污水集水池，将污水储存起来并使其均质均量，以保证污水处理设备和设施的正常运行。3)板框压滤机：去除污水中的较大的猪粪便和毛等物质。 工艺流程中二级处理主要是厌氧池，兼氧生物滤池和生物氧化池，沉淀池等部分。4)厌氧池：主要用来降解有机物，提高污水的可生化性和除磷。5)兼氧池：兼氧池有两个功能：首先是反硝化以获得不含硝酸盐的污泥进而提高厌氧池的释磷效率，其次是利用好氧池中的硝酸盐来除磷。6)生物接触氧化：生物接触氧化法是介于活性污泥法与生物膜法之间的生物技术，是具有活性污泥法特点的生物膜法，兼具两者的优点。具有容积负荷高，占地小，污泥少，不产生丝状菌膨胀，无须污泥回流，管理方便，填料上易保存降解特殊有机物的专性微生物等特点。因而，生物接触氧化法近年在印染污水处理上被广泛采用。生物接触氧化法停止进行后，重新运行启动快，对企业因节假日和设备检修停止生产无污水排放对生物处理效果的影响较小。因此，尽管生物接触氧化法投资相对较高，但因能适应企业污水管理水平较低，用地较紧张等困难处境，应用越来越广泛。优点：本工艺较其它工艺的主要优点是采用了生物活性酶技术，生物活性酶又名脱氮除臭剂，是一种高强度的微生物。此技术在现有污水处理技术中比较先进，而且采用了厌氧-兼氧-好氧处理工艺，有机物及氮磷能够较完全地去除，板框压滤机用于去除水中淀粉状悬浮颗粒以及胶质。缺点：由于生物活性酶是比较先进的技术，所以现成的可参考的工程实例较少，对于初学者来说运用此技术有些困难。板框压滤机是间歇工作的，其工作时间和间隔时间需要通过实验具体确定，不能随意定时间，所以针对设计时间紧张，此工作量就相对来说很大，不宜于计算和应用，因为板框压滤机是间歇工作的，所以要根据工作时间来计算集水池容积，这是一系列相关的问题，从而都不便采用。板框压滤机放在这个位置，影响后续构筑物的连续运行，因为板框压滤机是间歇式工作的，所以，当板框压滤机停止工作时，那后续的构筑物也要随着停止，所以，位置放的不对。(2) 方案B图2 方案B工艺流程说明：方案B采用的是“折流式厌氧塘兼氧塘强化好氧塘工艺”进行污水处理工程设计。 预处理系统有集水池、固液分离设备等。1) 折流厌氧塘将可生物降解有机物质转化为和的厌氧工艺。此厌氧氧化塘相对比较深，混合度较好，这样可以尽量减小单位体积的表面积，从而使氧气传递、臭味扩散和表面热损失尽可能小。2) 组合兼氧-好氧塘通过好氧和厌氧工艺处理可生物降解有机物系统。 3) 兼性塘下层是厌氧状态，可生物降解有机物通过厌氧过程转化为二氧化碳和甲烷。氧化塘上层是好氧状态，可生物降解有机物以好氧机理被降解。同时好氧层也是一格好“帽子”，能够氧化下层厌氧区产生的还原性化合物，减少臭味释放和氧化溶解性好氧化合物。进水从下层厌氧区进入，出水从好氧区排出。兼性氧化塘能容易受周围环境条件影响而发生显著变化，与季节地理有关。4) 强化好氧氧化塘与活性污泥系统一样，通过充分混合保持所有微生物处于悬浮状态，通过将有机质降解为二氧化碳和水，同时生成生物量而去除降解有机物，通过好氧消化而使有机物（包括合成微生物物质）得到稳定化，通过重力沉降的方法，去除新合成的微生物。优点：本工艺较简洁，构筑物较少，采用了折流式厌氧氧化塘，这是一种将可生物降解有机物质转化为和的厌氧工艺。此厌氧氧化塘相对比较深，混合度较好，这样可以尽量减小单位体积的表面积，从而使氧气传递、臭味扩散和表面热损失尽可能小，厌氧氧化塘没有机械搅拌，但是有机物消化过程中释放出来的气体能够引起一定程度的混合。该工艺可将污水中的大部分可溶性有机物被降解酸化去除，氧化塘环境变化范围较大，使其能承受的负荷范围大。本工艺投资较少、运行费用低、处理效率高的特点。缺点：兼性氧化塘性能容易受周围环境条件影响而发生显著变化，与季节和地理有关，在我国北方地区，氧化塘在冬季结冰，严重影响其性能，这个问题需要建造足够大的氧化塘来克服，整体工艺技术都较先进，操作计算起来都较困难。(3) 方案C图3 方案C工艺流程说明： 1)氨吹脱塔用来降低污水中的高含量的氨氮。 2)粪渣干化场，干化场脱水主要依靠渗透、蒸发与撇除。渗透过程约在污泥排入干化场最初的2-3d内完成，可使污泥含水率降低至85%左右。此后水分不能再被渗透，只能依靠蒸发脱水，约经一周或数周（决定于当地气候条件）后，含水率可降低至75%左右。这样就节省了污泥浓缩脱水的压力，利用空地修整出干化场来处理粪渣，这样就节约。优点：畜禽污水处理过程产生的浮渣、沉渣不仅是各处理设施通道容易产生堵塞的主要原因，而且加重了处理负荷，最终影响污水处理效果，所以，干化场工艺是保证污水处理工艺流程设施长期正常运行的一项有效措施。本工艺在各类处理池底部均设计了排沉渣（浮渣）设施，定期排出的沉渣（浮渣）通过污泥管道（沟）集中到污泥干化场，利用自然条件（3-7天）进行脱水，干化。污水中的悬浮固体浓度和蛋白质、油脂表面活性剂及、等物质在前化处理阶段通过清除粪渣、沉渣、浮渣过程充分减量化，进入厌氧池发生堵塞的现象，保证了厌氧发酵装置正常工作。通过调整水质，污水进入厌氧池前已初步水解、酸化，使兼性、专性厌氧细菌迅速繁殖，活性强，有利于沼气产生，采取均衡出水，使水力负荷均匀，污水厌氧降解效果稳定，经济和社会效益都较好。本工艺比其他方案多了调节池，因为猪圈的冲洗污水，开始时和最后时肯定是不一样的，因此需要调节各个时间的污水，均衡水量水质，以使后续构筑物可以很好的发挥其处理功能。本方案的另一个特点就是它设计了氨吹脱塔。因为污水中的含量很高，所以需要对其进行处理。又因为氨吹脱塔对pH值有要求，所以在氨吹脱塔前又增添了pH调节池，使pH值得到调节，满足后续处理的要求。本方案采用的使生物接触氧化。其工艺特点：生物膜微生物相丰富，包括细菌、真菌、原生动物和后生动物，可生长氧化能力强的丝状菌，生态系统及食物链稳定，同时填料对气泡的切割作用可提高氧转移率，微生物增殖快、活性高，生物膜量折算为MLSS可达10-15g/L。因丝状菌的大量生长，可发挥生物滤网功能，有效提高处理效果。生物接触氧化法可接受较高的有机负荷，处理效率高，有利于缩小池容，减少占地面积。除去除有机污染物外，运行得当还可以实现脱氮，可作为三级处理技术。操作简单，运行方便，易于维护管理，无污泥回流，不产生污泥膨胀现象，污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下仍能保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业更具有实际意义。比较：方案A与方案B比较来说，A方案采用的是生物滤池，生物滤池的特点就是容易堵塞。因为本设计的SS较高，所以，如果前段处理出现一点问题，那么生物滤池就会被破坏。而B方案采用的是氧化塘，虽然它的占地面积较大，但是它不存在前者存在的问题，所以，相比较来说，方案B较好。 方案B和方案C比较来说，方案C更加全面。它考虑到了氨的去除，采用了按吹脱技术。它同时又省掉了兼性厌氧池，因为经过计算，没有兼性塘，各种污染物的去除率仍旧是可以达标，所以，方案C更加简洁经济。综上所述，本次毕业设计采用方案C。2.3 工艺流程及设备说明2.3.1 格栅间根据养殖污水的特点，为截留污水中较大的悬浮物及漂浮物，在总进水口处设置格栅，主要截留大小不一的固体物质，以保证后续处理构筑物及提升泵机组的安全运行和减少后续工艺单元的处理负荷。格栅渠道为地下式钢筋混凝土结构，格栅间地上部分为