养殖废水处理方案.docx
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养殖废水处理方案
养殖废水处理方案
1.1工程简介
本工程按两套系统设施（每套250m3/d）设计和运行；污水量少的时候可采用一套运行。
污水处理工艺：
混合粪液→沼气发电系统→沼液污水（物化）预处理系统→沼液污水（生化）处理系统→沼液污水（消毒）系统→回用或排放生化塘。
处理后出水达到《城市污水再生利用城市杂用水》水质标准（GB/T18920-2002）的绿化用水要求，本工程污水处理设施占地面积约：
1000平方米。
1方案设计依据、原则
2.1场地条件
本项目工程地点xx良种猪场内xx优质高效瘦肉型猪示范场规划区内，根据甲方提供场地要求，合理布局，节约用地。
2.2工程设计要求
2.2.1相关的法规、规范、标准
1.主要政策法律
（1）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）
（2）《中华人民共和国水污染防治法》（2008年6月）
（3）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（2000年3月）
（4）《建设项目环境保护管理办法》（1996年3月）
（5）《建设工程环境保护设计规范》（1987年3月）
（6）《污水处理设施环境保护、监督管理办法》（1989年5月）
（7）《污染物排放许可证管理暂行办法》（1989年5月）
2.主要规范和标准
（1）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
（2）《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
（3）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
（4）《建筑给水排水设计规范》（GB20015-2003）
（5）《给水排水设计基本术语标准》（GBJ125-89）
（6）《总图制图标准》（GB/T50103-2001）
（7）《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001）
（8）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
（9）《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）
（10）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）*
（11）《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）
（12）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
（13）《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）
（14）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
（15）《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
（16）《建筑地面设计规范》（GBJ50037-96）
（17）《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）
（18）《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
（19）《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
（20）《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94）（2000年版）
（21）《建筑电气设计技术规范》（GBH16-83）
（22）《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
（23）《低压配电设计规范》（GB50054-95）
（24）《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）
（25）《工业企业总平面设计规范》（GB50187-93）
2.2.2工程设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》
（2）DB44/26-2001《水污染物排放标准》
（3）GBJ14-87《室外排水设计规范》
（4）DBJ08-71-98《工业污水处理工程设计规定》
（5）GBJ69-84《给水排水工程设计规范》
（6）GB/T18920《生活杂用水水质标准》》
（7）GB50014-2006《室外排水设计规范》
（8）JB/T2932-99《水处理设备技术条件》
（9）HG/T2698-95《化工设备衬里用未硫化橡胶板》
（10）HGJ32-90《橡胶衬里化工设备》
（11）DC130A16《橡胶衬里设备技术条件》
（12）DL543-94《工业用水处理设备质量验收》
（13）GB150-1999《钢制压力容器》
（14）JB2880《钢制焊接常压容器技术条件》
（15）GB/T4237-92《不锈钢冷轧钢板》
（16）GB6388《运输包装收发货标志》
（17）GB50171《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》
（18）GB11920-98《电站电气部分集中控制装置通用技术条件》
（19）IEC144《低压开关和控制设备的外壳防护等级》
（20）ANSI488《可编程仪器的数字接口》
（21）ISA-55.2《过程运算的二进制逻辑图》
（22）ISA-55.3《过程操作的二进制逻辑图》
（23）ISA-55.4《仪表回路图》
（24）SAMAPMS22.1《仪表和控制系统功能图表示法》
（25）NEMA-ICS4《工业控制设备及系统的端子板》
（26）NEMA-ICS6《工业控制装置及系统的外壳》
（27）法兰接口符合《接口标准与阀门的法兰标准配套》
（28）HG21501-92《衬胶钢管和管件》
（29）HG20593-97《化工管路设计手册》
（30）JB/T74-94《管路法兰技术条件》
（31）JB/T74-94《管路法兰类型》
（32）HG20538-92《衬塑（PP、PE、PVC）钢管和管件》
（33）HG20520-1992《玻璃钢/聚氯乙烯（FRP/PVC）复合管道设计规定》
2.2.3设计、施工范围
（1）本工程设计范围为xx优质高效瘦肉型猪示范场规定的废水处理范围，不含雨水。
（2）本工程设计包括废水处理工艺、总图、电气控制、机械设备、仪表、分析化学等专业。
（3）本工程设计为废水处理站，自调节池至达到厂区要求排放水标准点止。
（4）本工程所需的电源、自来水管，均需建设方按设计要求送至废水处理站界区内。
（5）工程范围
表2-1工程范围
序号
内容
建设方
设计/施工方
备注
一、临时措施
1
临时施工用地提供
√
2
临时施工办公室
√
3
临时水、电接口
√
4
施工安全措施
√
5
相关保险费用
√
二、土建工程
1
室内钢结构水池
√
2
室外土建
√
3
成品贮槽、水槽等
√
4
设备基础
√
5
室内加药槽防腐
√
6
控制室及机房隔墙
√
7
操作室门窗
√
8
走道、栏杆及爬梯
√
9
预埋件、穿墙管及相关图纸
√
10
污水处理站内的排风系统
√
三、机械工程
1
设备及材料采购
√
2
设备及材料包装、运输、保险、卸货、就位
√
3
设备及材料制作、安装、组合
√
4
设备及管道的油漆，标识
√
颜色由建设方确定
5
操作台、设备架台及栏杆
√
四、配管工程
1
污水站內所有配管、配件及支吊架
√
2
废水排放管道进入污水站的管线工程
√
3
废水处理站处理水外排放管线
√
建设方负责接至废水站外排泵后第一个阀门处，该阀门由设计人提供和安装。
4
给水至污水站管线
√
建设方接管至污水站外1m，剩余由设计人负责。
5
污水站内的给水管线
√
五、电气及仪表工程
1
一次性电源至污水站的动力电
√
2
污水站内的电气及仪表工程
√
3
污水站的内外照明
√
4
风机房的排风机及配电
√
5
现场及控制室的控制台
√
6
防雷接地工程
√
六、调试及技术培训
1
调试运行及技术培训
√
2
调试用药品及材料供应
√
3
水质检测及分析
√
4
日常保养费用（含消耗品更换）
√
七、预埋管线及预埋件工程
√
八、污水站的固体废弃物处理
√
十、污水站的压缩空气
√
根据建设方工艺流程需要
十一、污水站的消防系统
√
十二、污水站的应急用电
√
建设方承担
十三、污水站的噪音防治
√
十四、申请相关环保报检验收
√
十五、设计施工图
√
4份
十六、保证处理后水质符合设计标准
√
十七、竣工资料
√
4份
2.3设计水量、水质及排放标准
2.3.1设计思路
根据xx优质高效瘦肉型猪示范场提供的有关参数和资料，结合我公司到业主现场小试实验数据资料，本设计采用先进的工艺流程及优质的处理设备，达到技术先进、工程造价合理、运行费用低、出水水质好。
排放指标达到《城市污水再生利用城市杂用水》水质标准（GB/T18920-2002）的绿化用水要求。
2.3.2设计处理水量和水质
1）养猪场废水处理量
根据xx优质高效瘦肉型猪示范场提供的废水资料和水样分析数据要求，污水（直接从猪舍排放的液泡粪液）总量：
500m3/d。
2）设计进水指标
根据xx公司提供的资料，排放养殖废水的水质水量如下表所示。
表2-2设计养殖废水水质表
序号
项目
平均值（mg/l）
1
pH
6.0～9.0
2
CODcr
50000
3
BOD5
16000
4
NH3-N
2200
5
SS
7872
6
总P
1100
7
色度
1000倍
2.3.3设计出水要求
根据xx优质高效瘦肉型猪示范场要求,处理后的水质达到《城市污水再生利用城市杂用水》水质标准（GB/T18920-2002）的绿化用水标准。
具体指标见表2-3如下：
表2-3排放水质
序号
项目
指标值（mg/l）
1
pH
6.0～9.0
2
CODcr
50
3
BOD5
20
4
NH3-N
20
5
SS
10
6
总磷
1.0
7
色度
30倍
2.3.4城市杂用水水质标准表如下
序号
项目
冲厕
道路清扫、消防
城市绿化
车辆冲洗
建筑施工
1
pH
6.0-9.0
2
色/度 ≤
30
3
嗅
无不快感
4
浊度/NTU ≤
5
10
10
5
20
5
溶解性总固体/（mg/L）≤
1500
1500
1000
1000
-
6
五日生化需氧量（BOD5）/（mg/L）≤
10
15
20
10
15
7
氨氮/（mg/L） ≤
10
10
20
10
20
8
阴离子表面活性剂/（mg/L）
1.0
1.0
1.0
0.5
1.0
9
铁/（mg/L） ≤
0.3
-
--
0.3
--
10
锰/（mg/L） ≤
0.1
-
--
0.1
--
11
溶解氧/（mg/L） ≥
1.0
12
总余氯（mg/L）
接触30min后≥1.0，管网末端≥0.2
13
总大肠菌群/（个/L）≤
3
2工艺流程及流程简要说明
3.1
沼气发电系统工艺流程图：
3.2
沼液废水深度处理工艺流程
污泥泵
泵
污泥脱水系统
干污泥制作有机肥料外销
3.3工艺流程简要说明
3.3.1沼气发电系统工艺流程说明
3.3.1.1本沼气工程实行雨污分流，避免雨水进入沼气工程,本沼气工程设计混合粪液处理量为500m3/d，即21m3/h。
混合粪液从各猪圈收集池自流到匀浆调节池
（一）后由泵抽至固液分离机系统进行清除混合粪污中的较大粪渣,该粪渣可用于生产固态有机肥料。
混合粪液再自流到均浆调节池
（二）混合均匀调整后，再用泵定量提升到一体化厌氧反应器中，混合粪污经厌氧发酵后，产生的沼气经净化后进入沼气发电机组，实现热电联产，产生的电能用于企业自用。
发电机余热用于厌氧罐增温和高效复合脱氮塔加温；厌氧发酵所产生的沼渣生产有机肥外销，硝化后的沼液进行深度处理系统处理。
3.3.1.2一体化厌氧反应器原理
本沼气工程厌氧反应器采用完全混合厌氧反应器（CSTR）。
完全混合厌氧反应器（CSTR）适用于畜禽粪污发酵工艺。
它在沼气发酵罐内采用搅拌和加温技术，这是沼气发酵工艺中的一项重要技术突破。
搅拌和加热，使沼气发酵速率大大提高，完全混合式厌氧反应器也被称为高速沼气发酵罐。
其特点是固体浓度高，可使畜禽粪便污水全部进行沼气发酵处理。
优点是处理量大，产沼气量多，便于管理，易启动，运行费用低。
由于这种工艺适宜处理含悬浮物高的畜禽粪污和有机废弃物，具有其他高效沼气发酵工艺无可比拟的优点，现在被欧洲等沼气工程发达地区广泛采用。
本工程发酵温度选择近中温发酵（30-35度）。
产气、贮气一体化厌氧反应器的结构特点是：
装置下部为发酵部分，罐内安装侧搅拌器或斜搅拌器，罐壁上安装增温管，利用发电机余热增温厌氧罐。
罐体上部为双膜式柔性贮气柜，用于收集、贮存和输送沼气。
其中外膜保护并维持贮气柜的结构，内膜收集并贮存沼气。
通过支撑鼓风机的充气，调整并维持内外膜之间夹层中的空气压力，并将内膜内的沼气送入输气管道，供发电机使用。
主要优势：
1）适合高浓度粪草混合发酵原料
2）安全可靠：
低压产气，低压贮气，防止沼气泄漏。
3）低成本：
减少分体式气柜、氧罐和贮气装置，节省投资。
4）占地面积小：
减小装置规模，节省占地面积。
5）工期短：
建设周期短。
6）冬季也能正常运行。
3.3.1.3沼气脱硫净化系统原理
化学脱硫是将沼气通过脱硫剂床层，沼气中的H2S与活性氧化铁接触，生成三硫化二铁，然后含有硫化物的脱硫剂与空气中的氧接触，当有水存在时，铁的硫化物又转化为氧化铁和单体硫。
这种脱硫再生过程可循环多次，直至氧化铁脱硫剂表面的大部分空隙被硫或其它杂质覆盖而失去活性为止。
再生后的氧化铁可继续脱除沼气中的H2S。
上述均为放热反应。
为了使硫化铁充分再生为氧化铁，工程上将上述两个过程分开进行。
3.3.1.4沼气利用选择
沼气利用有三种选择：
第一种是沼气全部用于燃气使用；第二种是沼气全部用于发电；第三种是沼气部分用于发电部分用于燃气。
本工程选择沼气全部发电。
图3-1国产发电机组沼气利用效率
沼气是一种优质的生物气体能源，在标准状态下（0℃，101.325kPa），每立方米沼气可产生热量约为5500kcal（23.1MJ），理论上相当于电量6.4kw·h（1kW·h=3.6MJ）。
目前，国产沼气发电机可把沼气中总含能量的30%左右转化成电能，40%左右以余热的形式回收，对沼气的利用效率可达70%。
（如图3-1所示）。
余热回收换热器回收的余热可以用于厌氧发酵罐的增温和高效复合脱氮塔加温等。
目前用于沼气发电的发电机组共有以下三种类型，一是通过普通柴油内燃机组改装后的柴油—沼气双燃料发电机组，是以沼气为主，柴油为辅的一种发电机组，主要用于小规模的沼气发电项目；目前比较常见的是纯沼气内燃机组，通过专门设计的燃烧沼气的内燃机作功后生产电力。
第三种是沼气燃气轮机式的沼气发电机组，沼气燃烧后直接推动燃气轮机的叶轮带动发电机生产电力。
这三种形式各有其优点与适用范围，其性能比较如表3-2所示。
表3-2三种形式沼气发电机组的比较
发电机组形式
双燃料沼气发电机组
纯沼气内燃机发电机组
纯沼气燃气轮机发电机组
经济性
价格低
价格较高
价格高
效率
低
较高
高
自动控制
较难
易
易
脱硫要求
较低
较高
高
热电联产能力
较好
好
较差
综合性能
差
好
中
本工程项目中沼气发电机组采用热电联供纯沼气发电机组，发电机组由沼气发电机组本体部分，余热回收换热器等系统组成。
目前，国内生产沼气热点联产供机组的企业有河海动力、宝驹、济柴、康达、胜动等。
国外有Caterpillar、DEUTZ、Jenbacher等知名专业厂家，还有Tedom、Schnell、ElectroHagl等厂家。
考虑到成本及售后服务的便捷，本工程选用一台200kW及一台120KW国产沼气发电机组。
3.3.2沼液废水深度处理工艺流程说明
3.3.2.1、本沼液深度污水处理工程设计处理量为500m3/d，即21m3/h。
从沼气发电系统出来的沼液废水自流到沼液污水调整池，通过提升泵定量泵入UASB处理系统的反应器的底部，向上流过由絮状或颗粒状厌氧污泥的污泥床。
随着污水与污泥相接触而发生厌氧反应，产生沼气引起污泥床的扰动。
在污泥床产生的沼气有一部分附着在污泥颗粒上，自由气泡和附着在污泥颗粒上的气泡上升至反应器的上部。
污泥颗粒上升撞击到三相分离器挡板的下部，这引起附着的气泡释放；脱气的污泥颗粒沉淀回到污泥层的表面。
自由状态下的沼气和由污泥颗粒释放的气体被收集在三相分离器锥顶部的集气室内。
液体中包含一些剩余的固体物和生物颗粒进入到三相分离器的沉淀区内，剩余固体物和生物颗粒从液体中分离并通过三相分离器的锥板间隙回到污泥层，通过UASB处理系统预处理后沼液污水再自流到除氢断键反应床进行预处理。
3.3.2.2、通过UASB处理系统预处理后的沼液废水自流到除氢断键反应床后，在一定的操作条件下，床内的催化剂填料会与沼液废水发生一系列的物理化学作用，产生一种或多种初生态的混凝剂和氧化剂，除了对废水进行初步开环断键外，最主要的功能还是去除沼液废水中的氢离子和酸性缓冲物质，使难降解的大分子有机物分解为小分子的容易降解的有机物。
从而使沼液废水中的有机磷、亚磷等成份被氧化分解为正磷酸盐，出水投加石灰乳混凝沉降后可使沼液废水中的正磷酸盐去除80%以上。
同时使沼液废水的有机氮和无机氮转化成NH3、N2H、NH、NO、NO2，再经过催化氧化还原作用最终变成无害的N2。
它应用了目前世界上先进的氨氮废水处理技术。
对有机氮的去除率可达70%以上，氨氮、COD和BOD的去除率都在40%以上，其他相关的污染物也有所去除。
除氢断键反应床出水上清液再自流到一级EOB处理系统，使废水中难降解的大分子有机物进一歩分解为小分子的容易降解的有机物，将沼液废水中的有机磷、亚磷等成份进一步氧化分解为正磷酸盐，再通过投加石灰乳混凝使沼液废水中的正磷酸盐再去除率80%以上。
同时使沼液废水中的有机氮经过催化氧化还原作用再去除80%以上，COD、BOD去除50%以上，色度去除90%以上，其他相关的污染物也进一步得到去除。
一级EOB处理系统处理后出水自流到混凝沉淀池
（一）中进行固液分离。
在混凝沉淀池
（一）中投加石灰粉和PAM混凝沉淀，使废水的总磷有效去除，同时使沼液废水调整到适合氨分离的pH=10.5，此时再定量投加高效复合脱氮剂（专利水处理药剂），使高效复合脱氮剂与沼液废水充分混合，加速废水中游离氨的生成和分离。
由于此时游离NH3浓度很低，分离出来的NH3在气相中的含量也很低，可以通过高空排气筒达到《恶臭污染物排放标准》排放。
3.3.2.3、通过除氢断键复合反应床及一级EOB处理系统和高效复合脱氮塔系统处理后出来的废水，在混凝沉淀池
（二）中投加高效复合混凝剂、PAM混凝沉淀，上清液再用泵定量提升到二级EOB处理系统进行深度处理，使废水中的COD降到300mg/L以下，BOD降到200mg/L以下，SS降到70mg/L以下，总磷降到5mg/L以下，色度降到30倍以下，从而为后续生化出水达标打下坚实可靠的基础。
3.3.2.4、生化处理采用水解酸化+接触氧化的工艺，通过控制各阶段的运行参数，使废水在硝化细菌和反硝化细菌的作用下，达到去除废水中有机污染物（CODcr和BOD5）和氨氮的目的，水解酸化+接触氧化生化系统处理后的废水再自流到混凝沉池（四）投加高效复合混凝剂、PAM使废水中SS混凝沉淀，沉渣排入污泥浓缩池进行污泥脱水，上清液自流到消毒池通过二氧化氯发生器对大肠杆菌进行消毒处理。
消毒后的废水再定量泵入吸附系统进行深度处理达标后排入回用水池及生化塘。
3.3.2.5、除氢断键复合反应床原理
在除氢断键复合反应床内，根据废水中需要去除的污染物的种类和性质，充填各种高效的催化剂及其他辅助剂，组成去除某种或某一类无机或有机污染物的最佳混合装填材料，并将它们合理的置于结构紧凑的除氢断键复合反应装置内。
处理的废水流经除氢断键复合反应床时，在一定的操作条件下，除氢断键复合反应床内的填充料便会与废水的污染物发生一系列的物理化学作用，产生一种或多种初生态的混凝剂及初生态的氧化剂，这样诸如混凝、吸附、催化氧化分解、络合、置换等多种物理化学作用得以同时进行，而具有高效、快速、投资省、占地面积小、运转费用低、适用范围广、能同时去除多种无机和有机物等优点。
3.3.2.6、电致多相催化高级氧化水处理技术（EOB）原理
从三维电极的原理出发，巧妙配以催化氧化技术，构成一种新的很具特色的电致多相催化高级氧化水处理技术（EOB）。
具体来说就是根据废水中需要去除的污染物的种类和性质，在两个主电极之间充填高效、无毒的专用材料作为粒子电极。
当需要处理的废水流经电致多相催化高级氧化装置时，在一定的操作条件下，装置内便会产生一定数量的具极强氧化性能的羟自由基（⋅OH）和新生态的混凝剂。
这样废水中的污染物便会发生诸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，使废水中的有机污染物迅速被去除。
羟基自由基产生的过程如下：
a．H2O2的产生：
吸附在催化剂表面的O2通过捕获电子，形成过氧自由基离子O2－，然后通过在溶液的一系列反应形成H2O2:
O2＋e－→⋅O2－
（1）
⋅O2－＋H+→HO2⋅
（2）⋅O2－＋HO2⋅→O2＋HO2－（4）
2HO2⋅→H2O2＋O2（3）HO2－＋H+→H2O2（5）
b．⋅OH的生成：
H2O2＋e－→OH－＋⋅OH（6）
经EOB催化氧化法处理有机废水系统处理后的水，使废水中难降解的大分子有机物分解为小分子的容易降解的有机物，使沼液废水中的有机磷、亚磷等成份被氧化分解为正磷酸盐，再投加石灰乳混凝使沼液废水中的正磷酸盐得以去除。
3.3.2.7、后续生化系统处理效果
沼液废水通过除氢断键复合反应床、高效复合脱氮塔及EOB催化氧化系统预处理后，再自流到水解酸化反应系统处理。
水解酸化反应系统是在污水厌氧处理技术的基础上，采用较短的水流停留时间，控制在厌氧过程的前段不产沼气，而利用产酸菌世代周期短、可迅速降解有机物的特点，形成以水解产酸菌为主的厌氧上流污泥床，集生物降解、物理沉降和吸附为一体。
水解池内装有弹性生物环填料，其作用为微生物提供载体，使微生物菌群不易流失，经生物挂膜后，池内生长大量的兼性微生物，在兼氧菌的作用下，将大分子物质、难以降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质，提高了污水的可生化性，使污水在后续的生物接触氧化反应系统处理中保持较小的能耗和较短的停留时间，从而提高了污水的处理效率，并减少了污泥生成量。
接触氧化反应系统设置好氧池，通过水解酸化作用，原水中大约30-40%的有机物得到去除，难降解物质变成易分解物质，大分子有机物分解成小分子有机物，如分子链较长的LAS经过水解后变成短链的中间产物，B/C值提高，易于生物降解。
好氧池装有组合立体填料，该填料独特的立体结构，布水布气性能好，氧利用率高，同时作为高效微生物载体，成膜均匀，无堵塞现象，净化效率高。
生物接触氧化反应系统出水因含有一定量的污泥，自
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