500吨养猪场养殖废水设计方案Word格式文档下载.docx
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但是直接采用生物脱氮，耗氧量、耗碱量较大，运行费用较高。
※厌氧处理后的废水中悬浮物不易沉降
此废水经厌氧反应器处理后废水中含有的悬浮物多为沼气池内流失的厌氧菌种，厌氧菌消耗废水中的COD产生沼气附着在悬浮物的表面，使悬浮物不易沉降。
3.设计原则和依据
3.1设计依据
环境影响评价报告书
《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）
《中华人民共和国水污染防治法》（1984年5月）
《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（1989年7月）
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《畜禽养殖业污染物排放标准》二次征求意见稿
《畜禽养殖业污染治理工程技术规范》（HJ497-2009）
《畜禽养殖业污染治理工程技术指南》2014
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《环境工程手册水污染防治卷》
《给排水工程构筑物设计规范》（GB50069—2002）
《水处理设备制造技术条件》（JB2932）
《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）
《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《砌体结构设计规范》（GB50003-2001）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建筑桩基技术规范》（JGJ94-94）
《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001）
《建筑灭火器配置设计规范》（GBJ140-90，97修订版）
《工业企业总平面设计规范》（GB50187-93）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《供电系统设计规范》（GB50050-95）
《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-95）
《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141-90）
《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）
《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》（GB50275-98）
《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）
《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）
《砼结构设计规范》（GB50010-2002）
《给排水制图标准》（GB/T50106-2001）
《总图制图标准》（GB/T50103-2001）；
《建筑制图标准》（GB50104-2001）；
其他有关设计规范。
3.2设计原则
（1）认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，符合国家的有关法规、规范，处理排放的污水水质符合国家和地方的有关排放标准和规定。
（2）本着使该废水处理设施运行稳定、出水达标的指导思想，结合废水水质特点，积极稳妥地引进、采用先进的污水处理和污泥处理的新工艺、新技术和新材料，达到技术与经济性能俱佳的效果。
（3）采用先进的节能技术，电气控制尽可能实现自动化，最大限度地简化运行操作，保证出水水质的稳定，降低人工操作的劳动强度；
降低污水处理站的能耗及运行成本。
（4）工艺流程先进、简洁、可靠，便于操作管理，设计时尽可能采用自流的布置方式，减少提升次数，节约提升能耗。
（5）在设备配置和安装设计中，在保证功能的前提下，力争简化设备配置数量，并要求做到合理安装，检修便利，减少维修频率，降低维修成本和费用。
（6）根据用户的意见，科学合理地利用土地资源，确保布局合理，通道畅通，装饰与绿化与附近环境协调匹配。
（7）确保整个系统一次性调试成功、正常运行，各方面都能达到验收合格。
何一种处理工艺的优缺点都是相对的，所以我们根据实际情况进行最优化设计，因地制宜地选择适合实际情况的工艺方案。
4.工程范围
本工程范围自污水处理站进水格栅井起，到污水处理站接触消毒池出水口止。
其内容包括格栅井、调节池、初沉池、中间水池1#、厌氧反应器、吹脱调节池、混凝沉淀池、五段式生化综合池（厌氧池+缺氧1池+好氧1池+缺氧2池+好氧2池）、二沉池、接触消毒池、污泥储池、鼓风机房、配电中控室、化验值班室、消毒机房、污泥脱水间及其他辅助等所有建（构）筑物、污水处理站内设备、污水污泥管道的安装调试，包括控制柜以及相关的电路连接等。
我方工程范围：
a、设备和土建构筑物的设计；
b、工艺设计和电气设计；
c、污水处理设施的所有设备制造、运输及安装；
d、自污水处理站总进口到污水处理站出水口的所有管件连接；
e、配电箱至各电器件的安装和线路连接；
f、仪器仪表（包括手工分析仪表）的配置和安装；
g、整套工程的联动调试至出水合格；
h、提供活性污泥及各种药剂、物料的采购指标、数量；
i、免费培训操作人员，协同编制操作规程，同时做有关运行记录。
为今后的设备维护、保养，提供有力的技术保障。
5.设计水量、进出水水质
5.1废水设计水量
根据《环境影响评价报告书》内容，本工程废水处理设计水量为：
500m3/d=20.83m3/h。
5.2废水设计进水水质
根据我公司在养猪废水处理行业的工程经验，确定本工程的设计进水水质如下表：
指标
CODcr
BOD5
NH4+-N
TN
TP
悬浮物
pH
单位
mg/L
无量纲
设计进水
≤10000
≤4000
≤300
≤700
≤40
≤2000
6-9
5.3废水排放要求
《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）已经发行近15年的时间，已经二次征求意见修改此标准，所以为避免建设单位建造后短时间内再次改造增加投资及运行费用，本次设计出水水质达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（二次征求意见稿代替GB18596-2001）中规定的标准，并满足对本污水处理工程的出水水质要求，具体设计出水水质如下：
NH3-N
SS
粪大肠菌群属
个/100ml
设计出水
100
20
25
50
3.0
70
6～9
二次意见要求
150
40
5.0
1000
6.工艺选择与确定
6.1污水处理工艺方案选择的原则
作为企业基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，污水站的建设和运行意义重大。
由于污水处理工程的建设及运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择，对于污水处理站的建设，确保污水处理站的处理效果和降低运行费用发挥着至为重要的作用，因此有必要根据确定的标准及一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术。
500吨/天生活污水处理厂的处理工艺方案的确定将遵循以下原则：
（1）符合本项建设单位治污的各项规定和要求；
（2）污水站所选工艺应最大程度地减少气味、噪声、气雾等因素对周围环境的不良影响。
（3）采用处理效果稳定、成熟、可靠、运行管理方便的处理工艺。
（4）工艺控制调节灵活，提高自动化程度。
（5）在达到出水标准的前提下，不仅要减少工程投资，更要降低日常运行费用。
（6）整体工艺协调优化。
（7）污水处理工艺的确定应与污泥处理和处置的方式结合起来考虑，污水处理站排出的污泥应易于处理和处置。
（8）为了提高污水处理的管理水平，实现科学现代化的管理，同时充分考虑企业的实际情况，采用先进可靠的自动化控制及仪表检测系统。
（9）充分利用现有地形，合理布局，减少占地。
6.2污水生物处理可行性分析
（1）污水生物可行性分析（BOD5/CODcr衡量指标）
BOD5和CODcr是污水生物处理过程中常用的两个水质指标，用BOD5/CODcr值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为简易的方法。
一般情况下，BOD5/CODcr值越大，说明污水可生物处理性越好，综合国内外的研究成果，可参照下表中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。
污水可生化性评价参考数据表3：
BOD5/CODcr
＞0.45
0.30～0.45
0.20～0.30
＜0.30
可生化性
好
较好
较难
不宜
本项目污水处理站进水水质BOD5为6000mg/L，CODcr为15000mg/L,BOD5/CODcr=0.4,属于较好生物降解范畴。
（2）污水生物脱氮可行性分析（BOD5/TN衡量指标）
该指标是鉴定能否采用生物脱氮的主要指标，由于反硝化细菌是在分解有机物的过程中进行反硝化脱氮的，在不投加外来碳源条件下，污水中必须有足够的有机物（碳源），才能保证反硝化的顺利进行。
从理论上讲，BOD5/TN≥2.86就能进行脱氮，但一般认为，BOD5/TN≥3.5,即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，本工程BOD5为4000mg/L，NH3-N为300mg/L,TN为700mg/L,BOD5/TN=4000/700=5.70,属于碳源充足的污水。
根据以上分析，本工程易采用生物法对污水进行脱碳、脱氮处理。
（3）污水生物除磷可行性分析（BOD5/TP衡量指标）
该指标是鉴定能否采用生物除磷的主要指标。
废水中的磷以三种状态存在：
有机磷、正磷酸盐、聚合磷。
生物除磷主要由一类统称为聚磷菌的微生物完成，由于聚磷菌能在厌氧状态下同化发酵产物，使得聚磷菌在生物除磷系统中具备了竞争优势。
在厌氧状态，兼性菌将溶解性有机物转化为挥发性脂肪酸；
聚磷菌把细胞内聚磷水解为正磷酸盐，并从中获得能量，吸收污水中的易降解的CODcr，同化为细胞内碳能源存储物聚β-羟基丁酸或β-羟基戊酸等。
在好氧或缺氧状态下，聚磷菌以分子氧或者化合态氧作为电子受体，氧化代谢内贮物质PHB或PHV等，并产生能量，过量地从无水中摄取磷酸盐，能量以高能物质ATP的形式存贮，其中一部分有转化为聚磷，作为能量贮于胞内，通过剩余污泥的排放实现高效生物除磷目的。
由于厌氧除磷是在分解有机物的过程中进行厌氧除磷的，在不投加外来碳源条件下，污水中必须有足够的有机物（碳源），才能保证聚磷菌厌氧状态下释放足够的磷，并为后续好氧状态下的聚磷做准备，保障除磷的顺利进行。
从理论上讲，BOD5/TP≥17就能满足生物除磷的要求。
本工程BOD5为4000mg/L，经厌氧处理后废水中的BOD5为750mg/L，经石灰除磷后TP为5mg/L,BOD5/TP=750/5=25,属于碳源充足的污水,满足生物除磷的碳源要求。
6.3废水中污染物处理方法概述
废水处理通常可选用生物法、化学法及物理化学法等。
污水处理中，不同的污染物是经不同的方式去除的，污染物的去除决定了污水处理工艺流程。
各种污染物去除原理和方法如下：
6.3.1悬浮物的去除
污水中SS的去除主要靠沉淀、过滤作用。
污水中的无机颗粒和大尺寸的有机颗粒靠自然沉淀作用就可以去除，小尺寸的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小尺寸的无机颗粒（包括尺寸大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮凝体的吸附、网捕作用，与活性污泥絮体同时沉淀去除。
污水站出水中悬浮物浓度涉及到出水SS指标，还因为组成出水悬浮物的主要是活性污泥絮凝体，其本身的有机成分就很高，因此对出水的CODcr、BOD5、TP等指标也有直接影响，所以控制污水处理厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。
为了降低出水中的悬浮物浓度，需要在工程中采用适当的措施，例如采用适当的污泥负荷值以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用较小的二次沉淀池的表面负荷，采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附、网捕作用等。
6.3.2BOD5的去除
污水中的BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和微生物的代谢作用，然后对污泥与水进行分离完成的。
活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。
这也就是污水中BOD5的降解过程。
在这种合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物（例如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内部被利用。
而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后备酶水解溶解后进入细胞内部被利用。
由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质，因此可以使处理污水中的残余浓度BOD5很低。
BOD5的去除的去除分为厌氧处理法和好氧处理法。
6.3.3CODcr的去除
污水中的CODcr去除与BOD5基本相同。
CODcr的去除率取决于原污水的可生化性，他与废水的组成有关。
对于此养殖废水，其BOD5/CODcr比值往往接近0.4，其污水的可生化性较好，出水中的CODcr值可以控制在较低的水平。
6.3.4氮的去除
含氮化合物在水体中的转化分为三步：
第一步是含氮化合物如蛋白质、多肽、氨基酸和尿素等有机氮转化为无机氨氮；
第二步是氨氮的亚硝化和硝化；
第三步是硝态氮的反硝化转化为氮气。
这三步转化反应都是在微生物作用下进行的，第一步在水解、异养菌的作用下进行，第二部在好氧环境中利用硝化菌及亚硝化菌进行硝化反应完成，第三部在缺氧环境中利用反硝化细菌利用有机物为电子供体转化完成。
在缺氧的水体中，硝化反应不能进行，可在反硝化细菌的作用下，产生反硝化作用。
因此，污水的脱氮是有硝化和反硝化两个生化过程产生的。
污水在有氧条件下进行硝化，有机氮被细菌分解成氨氮，氨氮进一步转化为硝态氮，然后在缺氧条件下，硝态氮还原成氮气溢出，从而达到去除总氮的目的。
此废水中含有大量的有机氮，在厌氧生化的过程中，废水中的有机氮转化为氨氮，同时通过微生物的增长去除废水中的氨氮。
6.3.4磷的去除
废水中的总磷包括：
正磷酸盐、有机磷、聚磷酸盐、焦磷酸盐、偏磷酸盐，其中主要以正磷酸盐、有机磷、聚磷酸盐为主。
除磷方法分为生物除磷法及化学除磷法。
生物除磷分为三步：
1.厌氧区：
生物除磷菌获得VFAs，并将其运送到细胞内，通化成胞内碳能源存储物聚羟基丁酸/聚羟基戊算，所需的能量来自于聚磷的水解以及细胞内糖的酵解，并导致磷酸盐向体外释放。
2.好氧区：
细菌以聚磷的形式存贮超出生长需求的磷量，通过PHB/PHV的氧化代谢产生能量，用于磷的吸收和聚磷的合成，能量以聚磷酸高能键的形式捕捉存贮，磷酸盐从溶液相中去除；
合成新的贮磷菌细胞，产生富磷污泥。
3.剩余污泥排放：
通过剩余污泥的排放，将磷从生物除磷系统除去。
好氧吸收磷的前提条件是混合液必须经过磷的厌氧释放，在有效磷释放过程中，磷的厌氧释放可使微生物的好氧吸收磷的能力大大提高。
好氧吸收磷速度的不是由厌氧释放磷速度不同引起的。
厌氧段放磷速度大，释磷放量大，合成的PHB就多，那么在好氧段时分解PHB而合成的聚磷酸盐速度就较大，所以表现出的好氧吸收磷的速度也就大。
化学除磷：
化学除磷通常采用投加铁盐及铝盐、石灰成成羟基磷酸盐进行化学除磷。
除磷效率较高，但是运行费用增加。
由于本工程废水中的总磷浓度高达40mg/L,单独采用生物除磷工艺不能保障废水中总磷的达标排放，需要对废水中总磷进行预处理降低后进行生物除磷。
所以本工程采用化学除磷和生物除磷相结合的工艺对废水中的总磷进行去除。
6.4污水预处理工艺的选择
本工程废水预处理采用如下措施：
细格栅：
本工程采用机械细格栅对废水中的大颗粒物质及纤维状污染物进行去除。
选择原因如下：
采用干清粪工艺，但是废水中还残留较多的猪粪等悬浮物以及纤维状的污染物，如果不达到去除回堵塞后续调节池内潜水排污泵，影响污水处理站的正常稳定运行。
调节池：
调节废水的水质水量。
废水的排放为间歇排放且废水中各项污染物浓度变化较大，如果不对废水的水质水量进行调节，会造成后续处理单元的稳定运行，影响出水的稳定达标运行。
初沉池：
对废水中泥沙、粪污进行沉淀分离。
废水中含有的泥沙会对后续厌氧及好氧生化处理系统造成淤积，粪污在废水中以CODcr及氨氮、总磷的形式表现出来，如果不先行去除，后续的厌氧系统及AO生化处理单元的设计负荷很大，造成工程总投资大大的增加，运行废水大大增加。
厌氧反应后针对废水中的SS及高氨氮的预处理方法：
吹脱调节池：
投加石灰乳调节废水的PH=10.5—12,曝气吹脱废水中的氨氮。
石灰乳同时起到混凝沉淀的作用。
厌氧反应器出水中含有厌氧菌种，此悬浮物不易沉降，需要对其曝气破坏菌种的活性。
混凝沉淀池：
沉淀废水中的羟基磷酸盐及其他沉淀物。
6.5厌氧处理工艺选择
污水处理站的工艺选择应根据现状工艺条件、进水水质、出水要求、污水站建设规模、污泥处理方法、气象环境条件及技术管理水平、工程地质等因素综合考虑后确定。
6.5.1.厌氧处理方法介绍
为了强化处理效果和极大的减轻后续单元的处理负荷，满足好氧生物处理的要求，设置厌氧生化处理是必须的。
厌氧、水解酸化都经常用作好氧的前置处理工艺。
由于本项目的废水有机物较高（初沉池沉淀粪便后COD高达7000mg/L），只能采用厌氧生物处理工艺，否则处理系统很难达到排放标准。
1、厌氧生化法与好氧生化法相比具有下列优点：
（1）应用范围广
好氧法因供氧限制一般只适用于中、低浓度有机废水的处理，而厌氧法既适用于高浓度有机废水，又适用于中、低浓度有机废水。
有些有机物对好氧生物处理法来说是难降解的，但对厌氧生物处理是可降解的，如固体有机物、着色剂蒽醌和某些偶氮染料等。
（2）能耗低
好氧法需要消耗大量能量供氧，曝气费用随着有机物浓度的增加而增大，而厌氧法不需要充氧，而且产生的沼气可作为能源。
废水有机物达一定浓度后，沼气能量可以抵偿消耗能量。
实践表明，当原水COD达到2500mg／L时，采用厌氧处理即有能量剩余。
有机物浓度愈高，剩余能量愈多。
一般厌氧法的动力消耗约为性污活泥法的1／10。
（3）负荷高
通常好氧法的有机容积负荷为2—4kgBOD／（m3.d），而厌氧法为2—10kgCOD／（m3.d），高的可达50kgCOD/（m3.d）。
（4）剩余污泥量少,且其浓缩性、脱水性良好
好氧法每去除1kgCOD将产生0.4—0.6kg生物量，而厌氧法去除1kgCOD只产生0.02-0.1kg生物量，其剩余污泥量只有好氧法的5％-20％。
同时，消化污泥在卫生学上和化学上都是稳定的。
因此，剩余污泥处理和处置简单、运行费用低，甚至可作为肥料、饲料或饵料利用。
（5）氮、磷营养需要量较少
好氧法一般要求BOD：
N：
P为100：
5：
1，而厌氧法的BOD：
N：
2.5：
0.5．对氮、磷缺乏的工业废水所需投加的营养盐量较少。
（6）厌氧处理过程有一定的杀菌作用
可以杀死废水和污泥中的寄生虫卵、病毒等。
（7）厌氧活性污泥可以长期贮存
厌氧反应器可以季节性或间歇性运转。
与好氧反应器相比，在停止运行一段时间后，能较迅速启动。
2、厌氧污水处理法也存在下列缺点：
（1）厌氧微生物增殖缓慢，因而厌氧设备启动和处理时间比好氧长；
（2）出水往往达不到排放标淮，需要进一步处理，故一般在厌氧处理后串联好氧处理；
（3）厌氧处理系统操作控制因素较为复杂。
3、本次所选工艺的独特性
根据我公司在食品、医药工业废水中的大量工程实践和提炼的理论数据，在工程设计中对厌氧经典工艺进行了特定的卓有成效的优化设计：
（1）配水装置出口处的要求和配水均匀性：
长期运行中的厌氧经典工艺中会有“鸟粪石”的产生，厌氧工艺底部适宜位置的进水既能保证进水与污泥的充分接触又能防止难降解残留物堵塞进水管道。
本次工程中采用特殊的配、布水系统以保证布水装置出口处的水力学要求和确保配水的均匀性；
（2）合理利用内循环特征：
养殖废水处理工程中COD较高、可生化性好，内循环量较大，内循环的合理利用将大大提高污泥和废水的接触效率与厌氧反应器的抗冲击负荷的能力；
（3）三相分离器的选用：
废水的性质和类型不同，所采用的三相分离器必需与之相适应。
由于该种强化工艺存在部分污水回流，反应器内污水上升流速较经典UASB工艺高，故采用相应的高效的三相分离器以确保反应器内有效污泥的浓度。
根据气、固、液三相分离的要求，三相分离器设计要点:
①从沉淀角度考虑，沉淀器的斜角（集气器的倾角）应该在45～60；
②集气室隙缝部分的面积应该占反应器全部面积15%～20%；
③在集气室内应该保持气液界面以释放和收集气体和阻止浮渣层的形成；
④反射板与隙缝之间的遮盖应该在100～200mm，以避免上升气泡进入沉淀室；
⑤在出水堰之间应该设置浮渣挡板。
通过以上比较分析，本项目厌氧采用IC反应器。
6.6脱氮工艺选择
目前现有的氨氮污水处理方法主要有空气吹脱法、氯化法、离子交换法、中空纤维微孔膜法、生物法。
6.6.1空气吹脱法
废水中的氨氮大多以铵离子（NH4+）和
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