某屠宰场污水处理方案设计

某屠宰场污水处理方案设计一、项目背景与水质特征该屠宰场位于长江中游平原，日均屠宰生猪1200头、牛80头、羊300只，年运行330d，污水总量1100m³/d。水质三年实测均值：COD4200mg/L、BOD₅2100mg/L、SS2600mg/L、NH₃-N180mg/L、TN240mg/L、TP35mg/L、动植物油420mg/L、Cl⁻800mg/L、SO₄²⁻260mg/L、色度800倍、粪大肠菌群1.2×10⁷MPN/100mL、蛔虫卵12个/L。水质波动系数1.8，高峰时段COD可达6800mg/L。污水温度18–32℃，pH6.5–7.5，含3%–5%的血水、油脂、胃内容物及碎肉。场地东西向120m、南北向80m，周边200m有村落，无纳污管网，出水需执行《肉类加工工业水污染物排放标准》(GB13457-92)一级，同时满足地方DB32/939-2020表2特别排放限值：COD≤50mg/L、BOD₅≤15mg/L、SS≤30mg/L、NH₃-N≤5(8)mg/L、TN≤15mg/L、TP≤0.5mg/L、动植物油≤10mg/L、色度≤30倍、粪大肠菌群≤1000MPN/100mL。二、设计原则与目标1.分质分流：血液水、烫池水、冲洗水、生活污水分开收集；血液水单独气浮浓缩，烫池水预降温。2.资源优先：回收油脂外售生物柴油企业，蛋白渣做有机肥原料，沼气年发电量≥30万kWh。3.耐冲击：设计峰值系数1.5，COD容积负荷取8kg/(m³·d)，NH₃-N容积负荷≤0.6kg/(m³·d)。4.低耗运行：吨水电耗≤1.8kWh，吨水药耗≤0.35元，人工定员3人。5.近零排放：出水60%回用于车辆冲洗、绿化、待宰圈地面冲洗，浓水蒸发结晶制肥，全厂无外排风险。三、水量平衡与单元规模总进水量1100m³/d，其中：血液水80m³/d、烫池水120m³/d、屠宰冲洗水750m³/d、生活污水80m³/d、初期雨水70m³/d。设计规模按1300m³/d计算，Kz=1.18，小时峰值65m³/h。四、工艺路线“格栅+旋转滤鼓+隔油沉砂+调节+气浮+水解酸化+AO-MBR+臭氧催化氧化+生物活性炭滤池+紫外/次氯酸钠协同消毒+清水池+回用/排放”。污泥路线：“储泥+机械浓缩+厌氧消化+板框深度脱水+低温干化至40%含水率+有机肥原料”。臭气路线：“加盖收集+生物滤池+等离子光催化+15m排气筒”。五、单元设计计算1.粗格栅井地下钢砼，1座，尺寸4.0m×0.8m×3.5m，栅隙10mm，安装角度75°，人工清渣，配套1台螺旋压榨机0.75kW。2.旋转滤鼓直径1200mm，筛缝1mm，转速8r/min，配反冲洗泵Q=15m³/h、H=25m、N=2.2kW，SS去除率≥35%。3.隔油沉砂池平流式，2格，单格10m×3m×2.5m，水力停留1.5h，水平流速5mm/s，设链板式刮油机0.55kW，浮油经集油管排至油脂回收池，池底砂斗45°，气提排砂。4.调节池地下式，1座，24m×12m×4.5m，有效水深4.0m，HRT=8.4h，设2台潜水搅拌机3kW，池内布设降温盘管，夏季将45℃烫池水降至≤35℃。5.溶气气浮（DAF）回流比30%，溶气罐压力0.45MPa，设链板式刮渣机，表面负荷6m³/(m²·h)，单座Ø6m，2座并联，投加PAC30mg/L、PAM1mg/L，油脂去除率≥90%，COD去除率≥35%。6.水解酸化池升流式，12m×8m×5.5m，HRT=4h，脉冲布水器2套，脉冲周期6min，池顶设弹性填料1200m³，填料层高度3.5m，DO≤0.3mg/L，COD去除率20%，B/C由0.35提至0.48。7.AO-MBR系统A段：4格，单格6m×6m×5.5m，HRT=3.2h，MLSS6g/L，内回流200%，搅拌机4×1.5kW。O段：8格，单格6m×6m×5.5m，HRT=6.4h，MLSS8g/L，微孔曝气器1600套，气水比18:1，DO2–4mg/L。MBR膜池：2格，单格8m×3m×3.5m，内置PVDF中空纤维膜0.1μm，膜面积4800m²，通量15L/(m²·h)，抽吸泵2用1备，Q=30m³/h、H=12m、N=3kW，反洗泵2台，Q=100m³/h、H=15m、N=7.5kW，在线次氯酸钠清洗，跨膜压差≤25kPa。污泥龄25d，内回流400%，外回流100%，TN去除率≥85%，COD去除率≥95%，MBR出水SS≤5mg/L。8.臭氧催化氧化塔式，Ø2.2m×8m，2座，有效容积60m³，HRT=1.1h，臭氧投加量80mg/L，催化剂为负载Mn-Ce的γ-Al₂O₃，粒径3–5mm，比表面积280m²/g，COD去除率40%，色度去除率70%。臭氧发生器1套，产量4kg/h，功率36kW，采用液氧源，尾气经加热分解器250℃后排放。9.生物活性炭滤池（BAC）钢筋混凝土，2格，单格6m×4m×4m，炭层高度2.5m，空床滤速4m/h，活性炭为8×30目椰壳炭，碘值1000mg/g，装填量60t，反冲洗周期72h，气水联合反冲，COD去除率25%，臭氧分解副产物去除率90%。10.紫外/次氯酸钠协同消毒渠道式，紫外剂量30mJ/cm²，模块4组320W，寿命12000h；次氯酸钠投加3mg/L，接触时间30min，设50m³折流消毒池，粪大肠菌群灭活率≥5log。11.清水池与回用泵房清水池200m³，分2格，设变频恒压供水装置1套，Q=40m³/h、H=35m、N=5.5kW，回用管网采用UPVC管，埋深0.8m。12.污泥处理储泥池30m³，设搅拌机1.1kW；带式浓缩机1台，带宽1m，处理量30m³/h，出泥含水率92%；厌氧消化罐Ø8m×15m，有效容积600m³，中温35℃，HRT=20d，产气率0.8m³/kgVSS，设沼气储柜200m³，双膜式；消化后污泥经板框机500m²，进泥含水92%，投加石灰10%、PAM4‰，压榨压力1.2MPa，出泥含水40%，日产量2.1t；低温带式干化机1套，蒸发能力0.6tH₂O/h，热源85℃热水，最终污泥含水25%，热值2800kcal/kg，送有机肥厂。13.臭气治理收集风量12000m³/h，加盖采用1.5mmFRP弧形盖板，密封负压-5Pa；生物滤池面积120m²，填料为树皮+火山岩，空床停留25s，去除率≥90%；等离子光催化一体化设备1套，功率15kW，最终排气筒Ø0.8m，高度15m，厂界臭气浓度≤10（无量纲）。六、主要设备清单旋转滤鼓1套、DAF系统2套、潜水搅拌机6台、微孔曝气器1600套、MBR膜组件80支、臭氧发生器1套、紫外模块4组、板框压滤机1套、低温干化机1套、沼气发电机组50kW1套、生物滤池1座、在线仪表（COD、NH₃-N、TN、TP、pH、SS、流量、臭氧浓度、沼气成分）共12套。七、自动化控制采用西门子S7-1500PLC，WinCC上位机，设本地触摸屏10寸3套，远程4G模块1套，接入企业私有云。控制策略：1.DAF根据进水SS自动调节加药泵频率，PID闭环；2.MBR跨膜压差>20kPa自动反洗，每天3次；3.臭氧发生器根据COD在线仪4–20mA信号自动调节功率；4.消毒池余氯0.3–0.5mg/L，闭环控制次氯酸钠计量泵；5.沼气柜高位报警自动启动发电机，低位自动停机；6.风机房噪声>75dB时自动切换低噪声备用风机。八、土建与结构所有水池采用C30抗渗钢砼，抗渗等级P8，抗冻F50，池壁外侧刷1.5mm聚氨酯防腐，内侧3mm环氧玻璃钢。底板设300mm厚C15垫层，伸缩缝采用橡胶止水带。MBR设备间为轻钢结构，层高6m，设5t电动葫芦。臭氧发生器间设强制排风12次/h，泄爆口面积1m²。九、电气与节能总装机容量185kW，常用功率128kW，年耗电93万kWh。设160kVA箱变1座，高压侧10kV，低压侧380V。鼓风机、循环泵采用变频，年节电18%；沼气发电年供电30万kWh，可抵消32%用电量；MBR产水泵采用永磁同步电机，效率92%；臭氧发生器采用IGBT逆变电源，比工频节电15%。十、运行成本分析1.电费：93万kWh×0.65元/kWh=60.45万元；沼气发电收益30万kWh×0.65=19.5万元；净电费40.95万元。2.药剂：PAC年耗14t×2200元/t=3.08万元；PAM年耗0.48t×25000元/t=1.2万元；次氯酸钠1.2t×1200元/t=0.14万元；膜清洗柠檬酸0.6t×6500元/t=0.39万元；合计4.81万元。3.人工：3人×7万元/年=21万元。4.膜更换：PVDF膜寿命5年，一次更换费用48万元，年均9.6万元。5.设备维修：按固定资产2%计，年6.2万元。6.污泥处置：干化后污泥2.1t/d×330d×120元/t=8.32万元。年运行总成本90.88万元，吨水成本2.27元。油脂回收年收入18t×4800元/t=8.64万元；有机肥原料收入693t×80元/t=5.54万元；政府回用奖励0.5元/m³×24万m³=12万元；合计收益26.18万元。净运行成本64.7万元，吨水净成本1.62元。十一、调试与启动1.水解酸化池接种城市污水厂厌氧污泥60t，投加葡萄糖200kg/d，逐步提升负荷，第10d进屠宰废水50%，第20d满负荷。2.AO-MBR接种硝化污泥80t，控制pH7.2–7.5，投加NaHCO₃补充碱度，DO3mg/L，第15dNH₃-N去除率>90%。3.臭氧催化氧化初始阶段进水COD150mg/L，逐步降低至100mg/L，催化剂活化24h后达标。4.生物滤池挂膜采用屠宰废水稀释液，喷淋7d，第10d臭气浓度降至20以下。十二、运行管理要点1.每日检测进水油脂，>800mg/L时加大DAF加药；2.MBR膜每月一次维护性清洗，每半年一次恢复性清洗；3.臭氧催化剂每2年补充10%；4.BAC炭层每年补充5%，每3年全部更换；5.冬季水温<15℃时，启动蒸汽换热器，维持MBR水温≥20℃；6.沼气系统H₂S控制在50ppm以下，定期投加三氯化铁20kg/月；7.板框机每次卸泥后高压水清洗滤布，防止油脂堵塞；8.建立“一池一档”台账，记录pH、DO、污泥浓度、膜通量、加药量、电耗。十三、应急预案1.进水COD>6000mg/L时，自动切换至应急储存池500m³，限流50%；2.MBR膜破损在线浊度>5NTU时，关闭产水泵，切换至备用支路；3.臭氧发生器故障，自动投加次氯酸钠8mg/L，确保消毒达标；4.沼气柜超压4kPa时，自动点火炬燃烧；5.全厂停电，UPS供仪表2h，应急发电机50kW自动启动，保障MBR曝气及臭氧尾气分解。十四、监测计划在线仪表与县级平台联网，每2h上传一次；企业自建化验室，配备快速消解仪、紫外分光光度计、生物显微镜，每天自