养猪场废水处理工程设计毕业设计论文.docx

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毕业设计（论文）

题目：

沅江畜禽养殖业公司

600m3/天养猪场废水处理工程设计

课题类别：

设计þ 论文o

目录

1工程概况 1

2设计依据 1

3设计原则 2

4设计范围 2

5设计参数 3

6设计说明 3

6.1初沉池 3

6.2厌氧生物处理 4

6.3好氧生物处理 5

6.3.1氧化沟法 5

6.3.2接触氧化法 6

6.3.3生物滤池法 6

6.3.4序批式活性污泥法 7

7工艺流程 9

8主要构筑物及设备的选型 10

8.1格栅渠 10

8.2集水池 12

8.3水力筛 13

8.4混凝沉淀池 14

8.4.1混合阶段 14

8.4.2絮凝阶段 14

8.4.3沉淀阶段 16

8.5调节池 20

8.6水解酸化池 21

8.6.1反应池容积 21

8.6.2上升流速的核算 21

8.6.3配水系统 22

8.6.4出水系统 22

8.6.5填料系统 24

8.7厌氧反应器UASB 24

8.7.1反应机理 24

8.7.2工作原理 24

8.7.3设计计算 25

8.8配水池 34

8.9好氧反应器SBR 35

8.9.1设计参数 35

8.9.2设定条件 35

8.9.2水质指标 35

8.9.3设计计算 36

8.9.4注意事项 43

8.10高效浅层气浮池 44

8.11污泥处理系统 45

8.11.1污泥产量 45

8.11.2处理方式 45

8.11.3集泥井容积 46

8.11.4集泥井排泥泵 46

8.11.5污泥浓缩 46

8.11.6脱水系统 47

8.13接触消毒池 48

9主要构筑物及设备一览表 50

10平面与高程布置 51

10.1平面布置 51

10.1.1平面布置原则 51

10.1.2构筑物平面布置 52

10.2高程布置 52

10.2.1高程布置原则 52

10.2.2构筑物高程布置 52

11技术与经济分析 53

11.1基本建设投资 53

11.2日常运转费用 54

11.2.1耗电费 54

11.2.2药剂费 55

11.2.3员工工资 55

11.2.4其它费用 55

11.2.5成本估算 55

12工程效益及环境保护 56

12.1环境效益 56

12.2经济效益 56

12.3社会效益 56

12.4节约能源 56

参考文献 57

致谢 59

附件 60

沅江畜禽养殖业公司600m3/天养猪场废水处理工程设计

1工程概况

近年来，我国工厂化生产的大型猪场发展迅速，而且规模不断扩大，生产规模从几千头发展到几十万头。

但与此同时，由于规模化养猪场往往建在大中城市近郊和城乡结合部，由于环境法规不健全，认识不足，特别是资金短缺，绝大多数养殖场在建场初期未考虑畜禽粪便处理。

畜禽排放的大量粪尿与养殖场的大量废水，大多未经妥善回收利用与处理、处置即直接排放，对环境造成严重的污染，产生极其不良的影响。

不少养殖场粪便随地堆积，污水任意排放，严重污染了周围环境，也直接影响着养殖场本身的卫生防疫，降低了畜产品的质量。

城市畜禽养殖业已经成为或正在成为与工业废水和生活污水相当甚至更大的污染源。

本方案废水设计为沅江畜禽养殖业公司一养猪场年产80000头猪的养殖废水处理工程。

该养殖场主要的废水由猪厂的粪便（以固体形式为主）和清洗养猪厂形成的污水（包括残留猪粪尿液）两个方面组成，排放总量约为600m3/d左右。

废水中含有大量的固体悬浮物，有机物、氨氮含量高，恶臭严重，这些废水如果不处理将使养殖厂臭气熏天、蚊蝇成群，地下水的硝酸盐严重超标，少数地区传染病与寄生虫病流行。

而且，污水的不合格外排，对周围的水系造成很大的污染。

目前国内对于畜禽养殖业废水的处理方法主要有厌氧法，活性污泥法，生物接触氧化法等。

一般均为几个方法的组合，这些方法又受地区气候的影响，厂区废水处理场地的影响等。

根据本工程项目的具体情况，本工程设计采用厌氧法和序批式活性污泥法相结合的方法来处理本工程污水。

2设计依据

2.1厂家提供的有关设计文件和基础数据；

2.2《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；

2.3《给水排水设计手册》第五册城市排水；

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2.4《给水排水快速设计手册》第二册排水工程；

2.5《环境工程设计手册》（修订版）；

2.6《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）；

2.7《程式区域环境噪声标准》（GB3096-93）；

2.8《氧气曝气设计规程》（CECS114：

2000）；

2.9《给水排水构筑物施工及验收规范》（GBJ141—90）

2.10《建筑结构可靠度统一设计标准》（GB50068-2001）

2.11《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》（CECS138:

2002）

2.12《农田灌溉水质标准》（GB5084-92）

3设计原则

3.1贯彻执行国家环境保护政策，按照国家有关法规、规范及标准进行设计；

3.2工艺流程选择要考虑当地的具体情况，要根据进水水质和出水水质的要求，选择工艺技术先进，处理效果稳定、可靠，操作管理简单，节能，占地面积小，工程投资省和运行费用低的工艺；

3.3选用国内先进，高效节能，性能可靠、运行管理方便的设备，提高自动化程度，减少维护工作量，减轻操作人员的劳动强度；

3.4采用现代化管理模式，系统分散控制，集中管理，减少人员编制；

3.5设计中充分考虑防止环境污染，噪声低、基本无异味，不影响周围环境；

3.6厂区平面布置力求布局合理，功能齐全。

在便于施工安装和维修的前提下，使处理构筑物尽量集中，布置紧凑，节约用地，保证绿化面积，同时留有适当的发展余地。

3.7畜禽粪便污染物尽可能的最大资源化，变废为宝，回归大自然。

4设计范围

设计规模为600吨/天废水处理站，对废水处理站内废水处理构筑物和必要的附属建筑物进行工艺、土建、电气、仪表和自控的设计。

对于废水处理站外的

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进、出水管道，道路，供电，通讯，线路设计不属于本方案范围。

5设计参数

5.1废水性质：

养猪场废水

5.2设计水量：

600吨/天，（25吨/小时）

5.3废水水质见表5-1：

表5-1废水进水水质表

（mg/L）

（mg/L）

（mg/L）

（mg/L）

（mg/L）

废水

12000

7000

13000

150

30

7—9

项目 CODcr

BOD5 SS

NH3-N TP PH

5.4出水水质见表5-2：

执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级排放标准

表5-2废水进水水质表

（mg/L）

（mg/L）

（mg/L）

（mg/L）

（mg/L）

废水

100

20

70

15

0.5 5.5—8.5

6.1初沉池

6设计说明

项目 CODcr

BOD5 SS

NH3-N TP PH

初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02 m/s以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于1的细小漂浮物则浮至水面形成浮渣而除去。

沉淀池按水流方向来区分为平流式，竖流式及辐流式等三种。

三种类型池子的优缺点及适用条件见表6-1：

表6-1各类沉淀池的优缺点及适用条件

优 点 缺 点 适用条件

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平流式

对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，有效沉淀区大，沉淀效果好；施工简单，

造价低

采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作工作量大，采用机械排泥时，机件设备与驱动件均浸与水中，易锈蚀

适用地下水位较高及地质较差的地区；适用大、中、小型污水处

理厂

竖流式

排泥方便，管理简单；

占地面积小

对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；造价高；池径不宜太大

适用水质不好的小型污水处理厂

辐流式

采用机械排泥，运行

池水水流速度不稳定；机械排泥

适用大、中型污

较好，管理亦较简单；

设备复杂，对施工质量要求较高

水处理厂

因为本设计所处理的水量较小，属于小型污水处理站，且主要是对废水中的粪便和BOD5、CODcr进行处理，所以选用平流式沉淀池。

它具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低，多个池子易于组合为一体，节省占地面积等优点。

6.2厌氧生物处理

厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（CODcr>2000mg/L,BOD5>1000mg/L）。

它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。

在这一过程中，参与生物降解的有机基质有50％～90％转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作

为优质肥料和饲料。

厌氧生物处理包括多种方法，有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和两相厌氧法等。

废水的厌氧处理方法主要有传统消化法、厌氧生物滤池法、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器。

几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表6-2：

表6-2各类厌氧处理法的特点及优缺点

反应法

特 点

优 点

缺 点

传统消化法

在一个消化池内进行酸

设备简单

反应时间长，池容积大。

化，甲烷化和固液分离

污泥易随水流带走。

厌氧生物滤池

微生物固着生长在滤料

设备简单。

能承受

底部易发生堵塞。

填料

表面。

适用于悬浮物量

较高负荷。

费用较贵。

低的废水。

厌氧接触法

用沉淀池分离污泥并进

能承受较高负荷。

负荷高时污泥会流失。

行回流。

消化池中进行

有一定的抗冲击负

设备较多，操作上要求

适当搅拌，池内完全混

荷能力，运行较稳

较高。

合,能适应高有机物浓度

定。

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上流式厌氧污泥床反应器

和高悬浮物的废水。

消化和固液分离在一个池内。

微生物量特高。



负荷率高，容积小，能耗低，不需搅拌。



如设计不善，污泥会大量流失。

池的构造复杂。

两段厌氧处理法

酸化和甲烷化在两个反应器进行。

能承受较高负荷，耐冲击。

运行稳定。

设备较多，运行操作较复杂。

综合上所述并结合本设计污水的特点，考虑采用较为成熟的升流式厌氧污泥床（UASB）作为厌氧段的反应器。

6.3好氧生物处理

传统活性污泥法、氧化沟法、接触氧化法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法（SBR），这四种是在养猪场废水处理中应用比较多的好氧反应器。

6.3.1氧化沟法

氧化沟是在传统活性污泥法的基础上发展起来的连续循环完全混合工艺，是用延时曝气法处理废水的一种环形渠道，平面多为椭圆形，总长可达几十米，甚至几百米以上。

在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置，常用的有转刷和叶轮等。

曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧，一方面推动污水作旋转流动。

氧化沟多用于处理中、小流量的生活污水和工业废水，可以间歇运转，也可以连续运转。

氧化沟的平面示意图见图6-1。

图6-1氧化沟平面图

氧化沟工艺具有以下特点：

（1）氧化沟的沟渠长度较大，污水在氧化沟内停留的时间长，污水的混合效果好。

可以不没初沉池，有机悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度；

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（2）对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；

（3）氧化沟的曝气装置具有两个功能:

供氧并推动水流以一定的流速循环流动。

污泥的BOD负荷低，同延时曝气法。

对水质和水量的变动有较强的适应性；

（4）污泥龄一般可达15到30天，为传统活性污泥系统的3到6倍。

可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌；

（5）如采用一体式氧化沟，可不单独设二次沉淀池，使氧化沟与二沉池合建。

中间的沟渠连续作为曝气池，两侧的沟渠交替作为曝气池和二次沉淀池，污泥

自动回流，节省了二沉池与污泥回流系统的费用。

氧化沟工艺的缺点：

占地面积较大；在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，对氧化沟不利。

6.3.2接触氧化法

生物接触氧化处理技术之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。

在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化；生物接触氧化技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用。

因此，生物接触氧化是一种结和活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。

生物接触氧化法在工艺发面的特点：

由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖；在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链，无污泥膨胀之虑；填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，污水在其中通过起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。

生物接触氧化法在运行方面的特点：

对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍然能够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；操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇；污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。

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生物接触氧化法的主要缺点是：

如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。

6.3.3生物滤池法

生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。

被处理的原污水，从池上部进入池体，并通过由填料组成的滤层，在填料表面形成由微生物栖息形成的生物膜。

在污水滤过滤层的同时，由池下部通过空气管向滤层进行曝气，空气由填料的间隙上升，与下流的污水相接触，空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。

在微生物的新陈代谢下，有机污染物被降解，污水得到处理。

原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥，被填料所截留，滤层具有二次沉淀池的功能。

氧化沟工艺具有以下特点：

（1）气液在滤料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移率高，动力消耗低；

（2）本设备自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，因此，无需设沉淀池，占地小；

（3）以3-5mm的小颗粒作为滤料，比表面积大，微生物附着力强；

（4）池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处理效果良好；

（5）无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动化，则维护管理业非常方便。

6.3.4序批式活性污泥法

序批式活性污泥处理系统（简称SBR）属于间歇式处理系统，是通过其主要反应器-曝气池的运行操作而实现的。

曝气池的运行操作，是由流入；反应；沉淀；排放；待机（闲置）等五个工序所组成。

这五个工序都在曝气池这一个反应器内运行、实施，运行操作的五个工序示意图见图6-2。

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排放

流入 反应 沉淀 待机

图6-2间歇式活性污泥法曝气池运行操作5个工序示意图

序批式活性污泥法具有如下特点：

（1）在大多数情况下（包括工业废水处理），无需设置调节池；

（2）SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；

（3）通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应；

（4）应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本工艺过程实现全部自动化，而由中心控制室控制；

（5）运行管理得当，处理水水质优于连续式；

（6）加深池深时，与同样的BOD-SS负荷的其它方式相比较，占地面积较小；

（7）耐冲击负荷，处理有毒或高浓度有机废水的能力强。

近年来序列间歇式活性污泥法（SBR）处理养猪场废水越来越受到关注，该工艺相对比于其他工艺简单、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地少、运行费用低、耐有机负荷和毒物负荷冲击，运行方式灵活，由于是静止沉淀，因此出水效果好、厌（缺）氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。

且有通过氧化还原电位实时控制SBR反应进程的报道，进一步提高了对氮磷的去除效果、节约了能源和投资。

因此选用序列间歇式活性污泥法（SBR）作为好氧段的反应器。

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沅江畜禽养殖业公司600m3/天养猪场废水处理工程设计

7工艺流程

图7-1污水处理工艺流程图

本工程污水通过污水管网经格栅后用泵提升至集水池，再自流进入水力筛网，经初沉池沉淀后的水自流进入调节池，再用污水泵送至酸化水解池提高生化性能，70%的水量送入UASB反应器进行厌氧反应，经厌氧处理后的出水自流进入配水池，与水解酸化池未经厌氧反应的30%水量均匀混合后，出水自流进入SBR反应池进行生化反应，经SBR反应池的出水自流进入浅层气浮池，最终流入现有的养殖塘。

格栅机、筛网的污泥直接运至化肥厂。

UASB反应器、SBR反应器、初沉池的污泥排至污泥浓缩池，通过浓缩处理后进入带式脱水机进行脱水，滤饼外运，滤液回流至集水池进入再处理。

UASB反应器产生的沼气通过沼气收集系统集中后送至锅炉房

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进行燃烧。

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8主要构筑物及设备的选型

设计流量确定：

平均流量：

Qa=600m3/d=25m3/h=0.007m3/s

总变化系数：

Kz=

2.7

Qa0.11

式中：

Qa－平均流量，L/s；

则：

Kz=

2.7

70.11

=2.2

设计最大流量Qmax：

Qmax=Kz×Qa=2.2×600=1320m3/d=55m3/h=0.015m3/s

8.1格栅渠

由于本工程废水主要由猪厂的粪便（以固体形式为主）和清洗养猪厂形成的污水（包括残留猪粪尿液）两个方面组成，废水中含有大量的固体悬浮物和大颗粒杂质，因此为防止废水中大量的固体悬浮物，杂质堵塞，损坏后续处理设施，污水在进入集水池池前，设置两格栅井（一用一备）。

（1）栅条选矩形钢，栅条宽度S=0.01m，栅条间隙e=0.01m。

安装倾角α=75°。

最大设计污水量Qmax=1320m3/d=0.015m3/s，设栅前水深h=0.3m，过栅流速

v=0.6m/s。

（2）栅条间隙数n：

n=Qmaxsina=0.015´sin75°=8.3

栅条间隙n取为9。

（3）栅槽宽度B：

ehv

0.01´0.3´0.6

（8-1）

B=S（n-1）+dn=0.01×（9-1）+0.01×9=0.17m （8-2）

栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m，栅槽实取宽度B=0.50m，栅条9根。

（4）进水渠道渐宽部分长度L1：

式中：

B1—进水渠道宽度；

L1=

B-B1

2tana1



（8-3）

α1—进水渠道渐宽部位的展开角，一般α1=20°。

则：

L=0.5-0.2=0.41m

1 2tan20°

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2：

（6）过栅水头损失h1：

L=L1

2 2

=0.21m



（8-4）

h=kh=kevsina

（8-5）

1 0 2g

式中：

h0—计算水头损失

k—格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，栅条为矩形截面时取

k=3

β=2.42



ε—阻力系数ε=β（S/e）4/3，与栅条断面有关，为锐边矩形时取

则：

h1=0.21m

（7）栅前槽总高度H1：

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.3+0.3=0.60m

（8）栅后槽总高度H：

H=h+h1+h2=0.3+0.21+0.3=0.81m，取为0.8m。

（9）格栅总长度：

（10）每日栅渣量：



L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tanα=2.3m

W=Qmax×W1´86400

1000Kz

=0.015´0.15´86400=0.09m3/d1000´2.2



（8-6）

取单位体积污水栅渣量W1为0.15m3/1000m3

小于于0.2m3/d，采用人工清渣。

计算草图见图8-1：

栅条 工作平台

α2

α1

α

图8-1 格栅计算图

8.2集水池

集水池用于污水过格栅后均衡水质水量，同时通过污水泵提升进入后续处理设备。

根据本次设计污水量，设置水力停留时间HRT=20min，有效容积

=14.0m3，规格3.5m×2m×2.5m，钢砼结构，地下式，计算过程如下：

（1）有效容积V：

V=Qt

max

式中：

t—停留时间，h，取t=20min。

则：

V=Q t=37.5´20¸60=12.5（m3）

（2）池子面积F：



（8-7）

式中：

h—有效水深h，m。

则：

F=Vh=12.52=6.25（m2）

（3）池子总高H：

F=Vh



（8-8）

H=h+h1

式中：

h1—池子超高，m，取h1=0.5m。

则：

H=h+h1=2.0+0.5=2.5（m）

（8-9）

8.3水力筛

水力筛是污水处理或工业废水处理中用于过滤悬浮物、漂浮物、沉淀物等固态或胶体物质的一种小型的无动力分离设备。

采用楔形条缝焊接不锈钢筛板制成弧形筛面或平面过滤筛面，待处理的水通过溢流堰均匀分布到倾斜的筛面上，固态物质被截留，过滤后的水从筛板缝隙中流出，同时在水力作用下，固态物质被推到筛板下端排出，从而达到分离的目的。

水力筛能有效地降低水中悬浮物（SS），减轻后续工序的处理负荷。

根据污水量25m3/h和筛板缝隙1mm，本项目选用深圳市新环机械工程设备有限公司的