关于养猪场废水处理设计

昆明理工大学毕业设计（论文）题 目 养猪场废水处理的设计 专 业 环境工程 班 号 2班 学 号 学生姓名 范龙江 指导教师 周云涛 2013年 5 月 23 日- 21 -摘 要猪场废水中含有大量的有机污染物、氨氮、磷及病虫卵等疾病，不处理就直接排入河流、湖泊，高浓度有机物会分解消耗大量在水中的氧气，所以水中鱼和其他水生物大死亡。同时，猪废水随意排放容易造成浅层地下水污染，严重影响了使用地下水作为生活用水群众该地区的健康。对水体造成严重的污染。对于工艺和设计的改良是人们关心的内容，另外，由于养猪是微利行业，所以污水的处理的费用不能过高，最好处理后能够产生一些效益。本设计采用厌氧-好氧-氧化塘组合工艺处理高浓度的养猪废水。该工艺具有高效、运行稳定、占地面积小等优点。工艺各个构筑物和设备费用计算合理，处理后的水质能达到设计要求。关键词：养猪废水；厌氧；好氧；工艺；计算AbstractSwine wastewater contains large amounts of organic pollutants, ammonia nitrogen, phosphorus and eggs disease and other diseases, does not deal directly into rivers, lakes. High concentrations of organic matter will decompose consume large amounts of oxygen in the water, so the water big fish and other aquatic organisms died. Meanwhile, the pig is likely to cause indiscriminate discharge of waste water of shallow groundwater pollution, seriously affecting the use of groundwater as a domestic water masses in the area of health. For process and design improvements that people care about, in addition, because the pig is a low-profit industry, so the cost of sewage treatment is not too high, the best treatment can produce some benefits.This design uses anaerobic - aerobic - oxidation pond combined process of high concentrations of pig waste. The process is highly efficient, stable, small footprint and so on. Process to calculate the various structures and equipment costs reasonable, the treated water can meet the design requirements.Key words: Swine wastewater; anaerobic; aerobic; process; computing目 录1 绪论- 4 -1.1废水的特点- 4 -1.2水质概况（水质及水量的概况）- 4 -1.3设计任务及目标- 4 -2 工艺路线的确定- 6 -2.1养猪废水处理技术现状综述- 6 -2.1.1固液分离工艺现状- 6 -2.1.2废水厌氧生物工艺现状- 6 -2.2本工程工艺选择及依据- 7 -2.2.1水质、水量与排放标准- 7 -2.2.2工艺选型与依据- 7 -2.3工艺流程图- 7 -3 构筑物设计计算- 9 -3.1设计水质水量的确定- 9 -3.2各单体构筑物的选型及尺寸- 9 -4 厂区平面布置- 11 -4.1 厂区平面布置一般原则- 11 -4.1.1设计依据- 11 -4.2平面布置的确定- 11 -5 管渠的水力计算及高程的确定- 13 -5.1 灌渠的水力计算- 13 -5.2 高程设计- 13 -5.2.1 高程布置原则- 13 -5.2.2 设计地面标高- 14 -6 定员与材料与设备- 14 -6.1 污水处理站定员- 14 -6.2 材料与设备- 14 -6.2.1土建投资- 14 -6.2.2设备投资- 15 -7 技术经济计算- 17 -致 谢- 18 -参考文献- 19 -1 绪论随着畜牧业的发展，行业的竞争日趋激烈，畜牧业规模化、集约化发展已成为必然趋势，规模化养猪场高新的畜牧养殖技术，统一管理，降低成本，提高经济效益。可是，由于大量集中的粪便污水的排放所造成对环境的污染问题，也日趋严重。根据有关资料报道，由于畜禽养殖业的粪便污水量相当于大都市人口相当于超过3-4千万的污水量。1.1废水的特点 达到一定规模的猪场，它的废水所呈现的特点为有机物浓度高，悬浮物密度大，氨含量高，气味特别大，在业已很多地区的主要污染源。猪场废水主要由猪尿、剩余粪便、饲料残渣、冲洗水和生活污水。其中冲洗水占据污水的绝大部分，猪舍的结构，清淤的方式，漂洗用水，饲料营养，猪的消化和经营者的生产管理等因素直接关系到养猪废水的质量特性。而猪的尿液则是污染物的最主要的成文，这也就决定了猪的粪污中肯定含有大量的有机质和氮、磷，再加上所包含的悬浮物，病原体，重金属和兽药残留，一旦这些污染物不能得到妥善解决而混入天然水体或农田则会造成及其严重的环境污染。1.2水质概况（水质及水量的概况）猪场废水中含有大量的有机污染物、氨氮、磷及病虫卵等疾病，不处理就直接排入河流、湖泊、高浓度有机物会分解消耗大量在水中的氧气，所以水中鱼和其他水生物大死亡。同时，猪废水随意排放容易造成浅层地下水污染，严重影响了使用地下水作为生活用水群众该地区的健康。1头猪每年所产生的污染负荷(按BODS计算)相当于10-13人,1个万头猪场的污染负荷相当于10-13万人口的城镇,有人估算,每年全国猪、牛、家禽(按鸡计)所产生的粪尿和废水污染负荷,其人口当量约为全国,总人口的5-6倍。本设计的废水处理容量为400t/d。1.3设计任务及目标养殖业的粪尿排泄物及废水中含有大量有机物、氮、磷、悬浮物及致病菌并产生恶臭，对环境质量造成极大影响，急需治理。而由于养猪场污水处理不同与工业污水处理，养猪场经济效益不高限制了污水处理投资金额不可能太大，这就需要投资少、处理效果好、最好能回收一部分资源，有一定的经济效益。猪场废水处理模式包括厌氧-还田模式、厌氧-自然处理模式、厌氧-好氧处理模式，而养猪场的污水处理通常并不是仅采用一种处理方法，而是需要根据地区的社会条件，自然条件不同，以及猪场的性质规模、生产工艺、污水数量和质量、净化程度和利用方向，采用几种处理方法和设备组合成一套污水处理工艺。处理后水质，原水水质为高浓度BOD废水，来源为养猪场冲洗水及猪生活污水，出水水质要求达回用标准，用作冲洗及牲畜饮用。2 工艺路线的确定2.1养猪废水处理技术现状综述2.1.1固液分离工艺现状猪场废水处理工艺设计，固液分离的设计必须是这个道技术的组成部分之一，主要是由于：首先，一般的养猪场排出的废水，悬浮固体含量非常高，有机质含量也同时很高，污水的固液分离，可以将大幅度降低的液体部分的负荷量；接着，进行固 - 液分离可以防止相比较大的固体物质进入后续处理阶段，损坏设备，诸如以防止堵塞。此外，之前的厌氧消化液体分离也能增加厌氧消化的操作的可靠性，减小的尺寸和需要减少基建投资和提高COD去除率厌氧反应器中的停留时间。固 - 液分离技术通常包括：筛滤、絮凝沉淀、气浮、沉淀等工艺。2.1.2废水厌氧生物工艺现状厌氧生物处理也叫厌氧消化，一般是指在无氧环境下，通过厌氧微生物的新陈代谢作用将废水中的各种有机物分解掉，并把他们转变为小分子量的无机物的处理过程。Bryant在1979年的三段论，对于厌氧生物处理理论提出，长链脂肪酸和醇、氢必须生产产乙酸菌转化为乙酸。整个过程包括：水解发酵阶段，其生产的乙酸和氢气的生产阶段产甲烷阶段。第一代厌氧工艺，1860年法国程师Mouras首次采用厌氧方法处理经沉淀的固体物质,后来德国的Karllmhoff将其发展为目前仍然在使用的腐化池和双层沉淀他(又称Imhoff池)。 第二代厌氧工艺共同特点就是：成功的将污泥的停留时间和水力的停留时间进行了分离，从而大大提高了反应器里面污泥的浓度，处理效率有效提升。第三代反应器其实并没有什么明显的划分标准，就是在第二代反应器，如UASB和AF，的基础上进行的改进。第三代厌氧反应器的主要区别是，成功将污泥停留时间和水力停留时间的分离的同时，保证了废水和污泥之间的良好而充分接触。2.2本工程工艺选择及依据2.2.1水质、水量与排放标准水质、水量与排放标准，规模化养猪场的污水量为 400 td，设计水质及排放标准见表1。表1设计水质及排放标准污染因子CODBOD5pHSSNH3-N进930001500出水4001506.0-9.020080PH值外其它单位为:mg/L，畜禽养殖业污染物排放标准GB18596-20012.2.2工艺选型与依据养猪场污水处理常用的工艺为厌氧-好氧-氧化塘，采用钢筋混凝土结构。本设计所依托的原型猪场废水的平均CODcr:浓度为10000mg/L,NH3-N浓度为600mg/L,属高浓度有机废水，BOD5/COD大于0.4,该废水中N、P等营养充足，是很适于进行生化处理的有机废水，因此应采用生物处理技术进行处理。由于废水CODcr:浓度比较高,单用厌氧处理出水浓度达不到排放要求,单用好氧处理运行费用很高,且稀释倍数很大,故应采用以厌氧+好氧生物处理为主的废水处理工艺.2.3工艺流程图 养猪场污水处理流程见图2.1。燃烧外排格栅渣人工清扫猪舍预沉池粗细格栅调节缺氧池混凝沉淀池提升泵UASB池贮水池BIOFOR滤池 干粪外销石灰水PAM贮槽PAC贮槽反冲洗水泵石灰池污泥池螺杆泵板框压虑机水封脱水器脱硫器粪尿冲洗水干渣外运上清液滤液图2.1养猪场污水处理流程图3 构筑物设计计算3.1设计水质水量的确定水量Q=400m3/d设计水量Q=12.5m3/h水质CODcr14000mg/lBOD58000mg/lSS1000mg/l NH3N950mg/lPH78排放标准经处理后达到地方标准，即：CODcr150mg/lBOD580mg/l SS80mg/l PH69氨氮30mg/l3.2各单体构筑物的选型及尺寸 格栅槽，功能：用于安装格栅，拦截水中大的悬浮物质；结构：地下钢砼结构 ；尺寸：0.5mx0.8m ；池数：1池 人工格栅：设备宽度：W0500mm ；渠宽：W1500mm ；有效栅隙：b10mm ；格栅倾角：60 ；设备台数：1调沉池。本设计的调沉池的尺寸为30.0m30.0m2.5m，有效容积为1800m3，结构为砖混，包括4个单元格，他们以一字串开的方式连接，HRT为12d，对SS的有效去除率为75%左右。集水井。同样，采用结构也是砖混，其设计尺寸为2.0m2.0m4.0m，可用的容积为12m3，配2台提升泵(Q=25m3/h，H=200kPa，1用1备)。UASB反应器。该反应器包含3个独立单元，它们的结构为顶部敞开式的钢筋混凝土的反应池，设计尺寸为17.2m6.0m8.0m，可用容积为608m3，采用的系统为大阻力布水系统，任一个单元都有4根相同的安装于距离池底上方300mm处的布水管；三相分离器设计为两层的箱式结构，每个单元安装2个，位置为距出水堰0.9m处,另外，在所有的三相分离器上都装有一个导气管，并且通过软管将导气管与总气管进行连接。该反应器的设计容积实际负荷达到了1.5kgCOD/(m3d);HRT为4d，对COD去除率80%。SBR反应器。在SBR反应器内通常装有膜片式的曝气器(215mm)，其空气供应由2台互为备用的鼓风机输送，其中每台鼓风机的流量达到了5.9m3/min。反应池中还另配组合式填料，其实采用的是活性污泥法和生物膜法相结合的创新式的设计，采用该设计不但可以降低有效降低剩余污泥的产量，还利于这些污染物的隔离排除。反应池的设计尺寸为11.6m6.0m5.0m，仍然采用钢筋混凝土的结构；最后，水力停留时间设计为40h，可用实际容积是250m3，SBR排水的时候，采用2台速度达到50m3/h的滗水器。化学混凝沉淀池。设置本池的主要目的为，在SBR出水中，含有大量的悬浮物和部分色度，所以要在本池中有效去除。池体设计尺寸是6.0m6.0m3.5m，还是钢筋混凝土结构，池体共分有2个格，其中一格是投加PAC和PAM药剂等的化学反应池，并配有1台较大功率的搅拌机；剩下一格为混凝沉淀池，该池配有圆筒式导流筒及采用穿孔水压式排泥的排泥系统，按浓缩后的污泥量V=14.052=28.01m3计算；脱水工艺：污泥脱水主要采用机械压缩方法采用聚炳烯酰胺作为脱水剂，投加量为3%，脱水用量为：M=28.01(1-0.97) 0.03=0.025t=25kg/d 式中：97%为污泥的浓缩后的含水率压滤机过滤能力W采用8kg干泥/ m3d。并且每天工作10h，其压滤面积为：A=1000(1-97%)28.01/(810)=14.79 m24 厂区平面布置4.1 厂区平面布置一般原则4.1.1设计依据沼气站平面布置应遵循以下原则： （1）功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。 （2）流程力求简短、顺畅，避免迂回重复。 （3）建筑物应尽可能布置在南北朝向。 （4）厂区内绿化面积不小于35%，总平面布置满足消防的要求。 （5）交通顺畅，使施工、管理方便。 4.1.2设计原则 根据工艺流程的要求，在满足厂区内工艺要求、交通运输、环保、防火等前提下，使厂区建筑物、构筑物、道路、绿化有机地结合在一起。注重环境保护，使能环工程成为环境优美的示范项目。项目所在地的地质情况为杂地，要求项目所在地原土承载力不小于8吨/m2。以钻探地质报告为准。本沼气工程项目的主要构筑物厌氧消化罐的体积较大，高度较高，对不均匀沉降极为敏感，在地基处理当中要选择合适的持力层。当场地空间开阔时，基坑可以按一定坡度进行放坡开挖。当构筑物距离很近且埋深不同时，可采用一些措施进行临时支护。对深基坑，施工中还应考虑降水及护坡处理。 4.2平面布置的确定构筑物 主要构筑物名称、尺寸、结构形式等见下表。表4.1 主要构筑物尺寸表序号 构筑物名称 结构尺寸（mm） 规模（m3）数量 总规模（m3）结构形式1格栅集水池900*2080*20003.7413.74钢砼结构 2集粪池1300*2080*5001.3511.35钢砼结构 3进料池2200*2200*2000 9.68 19.68 钢砼结构 4厌氧反应器 6000*8100 211.29 1211.29钢砼结构 5厌氧反应器底板 8000*500 25.12225.12 钢砼结构 6沉淀池1000*4380*2000 8.76 18.76 钢砼结构 7泵房3300*2800*2000 18.48118.48 钢砼结构 其他构筑物体积不大，拟采用普通钢筋混凝土结构或砖混结构。所有构筑物的抗渗问题，均以混凝土本身的密实性来满足抗渗要求。根据构筑物的重要性及水力梯度来确定其抗渗标号，混凝土强度等级一般不小于C25，抗渗等级不小于S6，水灰比不大于0.55。宜采用普通硅酸盐水泥，骨料应选择良好级配，严格控制水泥用量。为提高混凝土的抗渗能力，满足工艺使用要求，尽量减少伸缩缝。建议在混凝土中加入适量的添加剂，用以补偿混凝土的收缩变形，提高混凝土的密实度及抗渗能力。5 管渠的水力计算及高程的确定5.1 灌渠的水力计算 污水灌渠水力设计原则:不溢流、不淤积、不冲刷管壁、要注意通风管渠 水力计算的均匀流基本公式：流量公式为：Q=A*V，流速公式为： =式中：Q设计臂段的设计流量，m3s；A-设计管段的过水断面面积，2m；v设计管段过水断面的平均流速，ms；R水力半径（过水断面面积与湿周的比值）m；I水力坡度（即水面坡度，也等于管底坡度i）；n-管壁粗糙系数，混凝土和钢筋混凝土管渠的管壁粗糙系数值一般采用0.014设计充满度：在设计流量下，管渠中的水深h和管径D（或梁高H）的比值称为设计充满度。充满度示意图5.1。h/D=充满度h D图5.1 充满度示意5.2 高程设计5.2.1 高程布置原则沼气站内地面标高以原始地面高度为相对标高0.000计，采用污水泵提升；污水处理中心设计尽可能考虑土方平衡，并与周围场地道路标高适应。 5.2.2 设计地面标高 设计以相对标高为参照，设室外地坪标高为0.00。6 定员与材料与设备6.1 污水处理站定员操作人员设3人，每天3班，每班一人，则工资为(800*3)/30=80元/d。折合0.72元/(m3水)。6.2 材料与设备6.2.1土建投资表6-l土建投资费用序号项目名称结构尺寸（m）数量价格（万元）备注12 3456789101112 格栅井预沉池 调节缺氧池UASB池沉淀池BIOFOR滤池贮水池污泥池石灰水池综合间设备基础等三通一平1*0.5*0.52*2*4.510*6*55.5*3.5*8.02.5*2.5*5.02*3*5.55*3*4.55*5*4.52*3*2.5 40平 11111111110.050.509.206.281.565.61.351.360.32.00.51.0029.7砖泥砖泥砖泥钢筋钢筋钢筋砖混砖混砖混砖混 6.2.2设备投资表6-2设备投资费用序号项目名称数量价格（万元）123456789101112131415161718192021 格栅潜污泵 厌氧提升泵液位计半软性填料厌氧布水器三相分离器加药装置鼓风机反洗鼓风机配水气装置生物滤料反冲洗水泵污泥脱水机螺杆泵配电与自控管道阀门沼气脱水器沼气脱硫器沼气贮罐总计：2122240333314901111若干若干1110.050.250.500.2012.006.601.802.404.802.107.2010.800.602.20.74.51.0012.00.51.55.076.77 技术经济计算本项目土建投资29.7万元，设备费用76.7万元，其它费用27万元，总计投资133.4万元；用电量为233.7kw.h/d，每度电按0.60元/度计，则本工程电费为140.22元/天，1.274元/(m3水)；总的药剂费用为47元/d，折合0.427元/(m,水)；操作人员设3人，每天3班，每班一人，则工资为(800X3)/30=80元/d，折合0.72元/(m3水)。总费用为处理成本为4.479元/(m,水)，不计折旧费处理成本为2.421元/(m3水)。 致 谢本文是在周云涛老师的