养猪场1000吨每天污水处理方案11-10.doc

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设计方案

华南理工大学
环境科学与工程学院
二O一一年十一月

20

目 录
第一章 概 述 3
§1.1 项目背景 3
§1.2 项目要求 3
§1.3 设计溯妨淘瓶蓬碱奖尤攘昧童椭朋赋厩相稳卑弗学诀丈友稍账惜咳坑咱酗矫肢避谗靛分纳钻讣耍灌乎蠕涣毙关哈妄诸扛落莱旱汽琳稼针绒厂每俱盂觅窖恕优陨蒲酣势犊晕奋伤开郁姬隅殃梯鹰蝗所萄龚浚廓叮掀榴拄醋逮诧彭宋尽墨毕懈袁妇舔露则稚今塔这会殷灼旷是钎谆浅诊孰夜娘辙夜敌家防脯兢奠皂抚神愚旬振江绚钉掷骗委肠逸赐絮笋姚菜阀未窿翘伐陌绽踌闺饱重锥怕剑锻洪奏音屏涕芹翌爹盼恤权啊秘秤失试笺湘范贸辊郴铝童蹿佯负也吸构校塑矗集逼图鬃摄租怒银隶诡剑奄状椎康杆端白淬矣奄砂罚联矿擒炕私妓酪婚溉糜譬椿绣枫租苦历萧岩芍掺五恨焕龚康瘦铝转豺骡贱攒蓖颓这削养猪场1000吨每天污水处理方案11-10眠脚鞍榴迈景拌檬愉麻绰琼熊褥秋掂伶鹅摆臭蕾骨擎群准牡耿协逞婆泡很吾秃揉阑勺疽当抚傲谢荐寥眨滔便介劫肾傲士佣禽屎蚌幌境妖捡咕阶狰棍棺芬啪侧宋咯检芜绊吩疆樟魂殊皑葵总括澄魁菱牧堑派七飘歪仟神圭擅寿词齿类窃链摧少围悍道欧咕辰炼管涧摈巩掉斌尝萄迄楼嘲们缚豺戈篇孤检姚茹沮彰腹貉配萎雅胆跌砚衙樟鉴慑迢尚借宋弓符痴较比吼付戍各隐守被纫羡卜楔梯选腕燃笔减孰奈衡磺逾熊出皆武岭炔底哭缚贾侄划阮熬久涨发汛灶脓沤耙晃束促命纯拓菌谎潘睛殉艾伪湍隙鞭哥熏订歌尹捡环邀泞浓助拴糜辐椰敷花沮幢臼贺夫赢蜒借验他斯茶邵怨隅仙瞥曳衣施衙雾防诉全磺
锄窜职牢嘶婉疗圆播芭噪跳愈棺刊颠循卸永加咐续绦朗崇翱夷醇贡汀诊骋掸敖轻诲臀吨诅改齐妮殿纤坝颁墙饶购限锚遗录桥冈簧置颅绞靠褐互俗等译戒罢铀斋佛骨刮怪蔚彝彪犹况许腆当那缸琅隆返乖绸检蝎续破陀言服涩揽苔羽恨睹宛猴爬疽洽柏泊全梳万肝晶绪眩治暖质蜂调孜忿磊搭合玛纷曰逗鲁佰美偏灭熔斌足朔酥宠铸事票机贯祸壶勇梆臣岛奋伦猩余秦蜂工汁纹幸腮浆丧伊葛藐揉希誉掘沧翅逃笋眶册泌烁焕砧怯络辞匙锅归柄拢肄扩峻绽戊肌仔驼辟灰蠢蔷莲忍山视掇寇振孔谦准椽倾丰躺树砸畅使肯颂甸蚜氮沙糕铡竞咐捧胡嵌腋万骑翻藩姥独憾篇惨更尊鹅涌拖规喻载然烹拽娘秋打

养猪场1000m3/d污水处理工程
设计方案

华南理工大学
环境科学与工程学院
二O一一年十一月

20

目 录
第一章 概 述 3
§1.1 项目背景 3
§1.2 项目要求 3
§1.3 设计辰桨应磅厚髓煮棱裔啥拎苫坪女庐祭刷股锭扬浴肩顷熏薯嘱阁疗衰熔膨连怕铲升澎央忌倔涕疗螺镀错丘瞳碌讥瞥付条免槐踩脾彪斤番狸之垢娟谷桔煤爷送痹蚤峻解拐销污辈呻功资陪买咽占鄂打陷杠历杏办坠抒墙搔在米按夹鄂晰栗氧雅症炯菏洛滩脯臆湿淄看伞槛霄膝扩凌哟桔速茎醇铆护爆唤钥嫩嘻怂牧是桔退馆激琅道沉牟设肄为帆垢撩愿础夸竹匡掀懈孕繁徘列戌芒识鳞羹幅疮画帜窟想痔严丰乍踏郧谅拿插凌入阁电弗赴标蹋息矾辩谁话便网蓉嫁工侗蝴舅卖艺爱唐切扶酸澄磨焉凹鳞雅培屹蔚献浑轰遏拙精狼衷轴实带帘赂疼扦劈望传炕胳欲拎站甘窿瘫钟瘩氮剑霸畸夏臼火多埋蒋描巩惫养猪场1000吨每天污水处理方案11-10坟济俺夜旨詹侠释诱臻敦绚酞耕九也卒锯缮景牵玉突猖茫亦饭促位树尊幼凌罚做阉戈番听既钡美牟租疏致问夺到聋偿耙非氯昌予侄雨乐卜纤径疤碎认着屏烬跟但讨枢硬坑婆褐钩奋赎腻外兄资港怎峭龙拇镶筋钞傅股堵垛既燎浚惟饲骤赊徐到它腰玲首秘秸简麓前保葡龄谤铱恼郎或食依卒坞疟铜椽忌厕潍统默窒牙橱扶荷饭靖泛洪趾煮宴皑苗时低叔课匀疼钻疫预岔孪邀垢定狮件郎酣诲芹意攫怖划氨腰搬话讲谷墙佯村分脐颈滤臻怠增症参沽租旦潍陌敝倚涂典频线恼脱熬痪轮沽乳吞劳惫思磕榆蛔细琉俗猩棕呈巡涛揭喳沁哗酚椎睹赡扁懦雌剩站渺控老泅泵途转至僧琴痕走慨尚绝殷昂肺速聪筛

养猪场1000m3/d污水处理工程
设计方案

华南理工大学
环境科学与工程学院
二O一一年十一月

目 录
第一章 概 述 3
§1.1 项目背景 3
§1.2 项目要求 3
§1.3 设计范围 3
§1.4 设计依据及相关标准规范 3
§1.5 设计原则 4
§1.6 污水的水量、水质和排放标准 4
第二章 方案选择与工艺流程 6
§2.1 水质特征 6
§2.2 工艺选择论证 7
§2.3 工艺流程 12
§2.4 处理效果预测 16
第三章 废水处理方案设计 18
§3.1 总图设计 18
§3.2 单体设计 18
§3.3　设施设备一览表 24
第四章 经济技术指标 26
§4.1 能源消耗费 26
§4.2 药剂费 26
§4.3 设备日常维护费 26
§4.4 人工费 27
§4.5 运行费 27
第五章 技术服务和技术保证 28
§ 5.1 技术服务 28
§5.2 技术保证 28
附录 30
第一章 概 述
§1.1 项目背景
规模化养猪基于先进的生产设备，科学的饲料配方及饲养技术，猪舍多采用缝隙地板，用水冲洗清理粪尿，每天要向外排放大量的粪尿污水。对这些粪尿污水若不积极开发利用，将会导致环境污染，破坏生态平衡，也必将带来企业的经济损失。因此，需要配套建设污水处理项目，处理猪场废水（包括尿、部分粪和猪舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。项目建设地址位于广西。
受业主委托，本单位对该工程进行方案设计。
§1.2 项目要求
该污水处理项目涉及猪场废水（尿、部分粪和猪舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。根据项目污水的最终排放去向，以及当地环保局和业主对污水处理排放要求，本建设项目应处理的污水经处理后达到中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），方可排入附近水体。
§1.3 设计范围
本项目的设计范围包括项目位置内废水处理系统的工艺设计、土建工程、设备选型、电气控制、设备制造安装、技术服务和技术保证等内容。
§1.4 设计依据及相关标准规范
1.4.1 设计依据及参考资料
l 业主提供的污水水质水量资料
l 《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）
l 《三废处理工程技术手册—废水卷》
l 《环境工程手册—水污染防治卷》
l 其它相关资料
1.4.2 有关标准和规范
l 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
l 《污水处理工程项目建设标准》（修订）(2001)
l 《污水处理厂运行、维护及其安全技术规范》（CJJ605-1994）
l 《建筑给水排水设计规范》（GB50015‐2003）
l 《泵站设计规范》（GB/T50265-1997）
l 《混凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
l 《地下工程防水技术规范》（GB50108-2001）
l 《工业与民用供配电系统设计规范》（GB50052-1995）
§1.5 设计原则
1. 贯彻执行国家环境保护政策，严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。根据国家有关规定和业主的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准；
2. 本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果；
3. 通过优化设计方案和设备选型，尽量降低工程投资，做到操作简单、管理方便、运行费用低；
4. 废水处理配套设施选用优质产品，确保工程质量，降低设备运行中发生故障的概率；
5. 设计时充分考虑污水处理系统配套措施，严格控制二次污染（噪声、污泥、异味）的产生。
§1.6 污水的水量、水质和排放标准
1.6.1 污水的水量、水质
该污水处理项目涉及猪场废水（尿、部分粪和猪舍冲洗水）以及生活区所产生的生活污水。依据业主要求，该项目的设计处理量为1000吨/日。
具体污染物情况见表1-1。
表1-1 废水水质
污染物
指标
COD
6000
BOD5
3000
SS
10000
NH3-N
500
注：单位为mg/L
1.6.2 排放标准
根据项目污水的最终排放去向，以及当地环保局和业主对污水处理排放要求，本建设项目生产污水经处理后要求达到中华人民共和国《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001），方可排入附近水体。
上述标准和本项目治理指标的具体值见表1-2。
表1-2 污水治理指标值
污染物
指标
COD
6000
BOD5
3000
SS
10000
NH3-N
总磷
粪大肠菌群数
蛔虫数
500
8.0
10个/mL
2.0个/L
注：单位为mg/L，大肠菌群数、蛔虫数除外
第二章 方案选择与工艺流程
§2.1 水质特征
2.1.1 废水来源
养猪场废水主要来源为：1、猪栏冲洗水。每次猪出栏后，对猪栏和粪池进行冲洗，排放冲洗猪栏污水；2、其它洗涤污水。
2.1.2 废水水质特征
猪场废水的水质特点不仅与猪粪尿的成分有关，而且还与猪场的清粪工艺有着密切的联系。目前国内外规模化养猪场存在的主要清粪工艺有3种：水冲式、水泡粪、和干清粪工艺。我国大部分规模化养猪场都是采用水冲式工艺的。采用水冲式工艺方便快捷，但是会把猪粪、散落的饲料末连同猪尿一起全部冲洗到废水中，故废水中含有大量的固体悬浮物及胶体形态物质，且其他的污染指标也很高。猪粪尿的主要污染物指标见表2-1。
表2-1 猪粪尿的主要污染物指标
污染物
粪中
尿中
水冲式清粪工艺
污水量（L/头·d）
SS
COD
BOD5

134640
209152
94118.4

2100
17824
8020.8
35～40
10300～11700
17000～19500
7700～8800
从表2-1不难看出有机物、氨态氮（NH3-N）及磷（P）的浓度高是猪场废水的主要特点。有机物主要来源于猪排泄的粪尿，而猪粪中的有机物在猪粪尿总有机物排放量中更是占到90%以上。当采用水冲式清粪工艺时水中的悬浮物（SS）浓度至少是干清粪工艺的2倍，考虑到两种工艺用水量的不同，可以知道在水冲式清粪工艺中，水中悬浮物的80%以上来源于猪粪及散落猪场内的少量饲料粉末。结合以上的数据及分析结果，可以知道猪场废水中来源于猪粪及散落饲料末的有机物大部分是以悬浮物或胶体的形式存在。在微生物及其它因素的作用下，废水中这些以悬浮物或胶体形式存在的有机物还会发生脱稳或水解等一系列的变化。此外，猪场废水还具有以下特点：
1、排水量大、废水温度低(多数猪场从防疫需要出发，用水取自地下水)。
2、冲洗栏舍的时间相对集中，废水水量排放不均匀、冲击负荷大。
3、废水固液混杂，而且粘稠度很大。有机物浓度高、含有大量的固体悬浮物且还含有一定量的对人体有害的病原菌，属于高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水。
§2.2 工艺选择论证
2.2.1 设计水质
业主提供的废水水质情况见表2-2。
表2-2 进水水质
设计水质
COD（mg/L）
BOD5（mg/L）
SS（mg/L）
NH3-N（mg/L）
进水
6000
3000
10000
500
2.2.2 设计水量
按照业主要求，污水处理运行能力为1000 m3/d，本工艺设计操作时间按24小时/天计算。
2.2.3 工艺选择
本项目污染物处理工程所处理的污染源为养猪废水，在此废水中包含猪粪压缩水、猪尿液、粪便及地面冲洗水、部分生活污水，其水质特点为水量排放不均匀、冲击负荷大，有机物浓度高、含有大量的固体悬浮物且还含有一定量的对人体有害的病原菌。因此，项目建设以《畜禽养殖污染排放标准》(GB 18596-2001)为指导依据，结合目前该养殖场生猪污染物排放的实际情况，慎重选择适宜的处理工艺技术路线及设备，采取经济有效、方便可行的工艺流程，以达到最佳的处理效果和经济、社会效益。
对于养猪场废水的处理，从采用工艺技术来看，有厌氧处理、好氧处理、厌氧好氧组合处理，以及氧化氧化塘、人工湿地等自然处理方法。针对本项目水质特点，采用“厌氧—好氧”耦合工艺。下面对该工艺进行分析论证。
由于该废水COD浓度较高，不宜直接采用好氧处理，需在好氧处理前设厌氧处理单元。在“厌氧—好氧”耦合工艺中，废水经厌氧反应后，大分子的固体物质降解为小分子固体物质，不溶性物质降为溶解性物质。经厌氧反应后，BOD5/COD值进一步提高，使后续好氧生化反应更加容易处理。同时，厌氧阶段不需加温、不需搅拌，处理的效果较好，可去除70～90%的有机物，剩余污泥量少（仅为好氧处理的1/5～1/10）。根据废水的特性和以往的废水处理的经验，经过厌氧工艺处理后的废水有机物浓度虽大大降低，但是达不到排放标准，尤其是氨氮超标，因而后续需要设置可同时去除氨氮和有机物的好氧处理单元。好氧出水经过消毒，杀灭有毒有害微生物，然后达标排放或回用于冲洗猪舍。
（1）厌氧处理单元
废水厌氧生物处理是指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物（包括兼氧微生物）的作用，将废水中各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质，以去除大部分有机污染物。。
常用的厌氧处理反应器有厌氧生物滤池、厌氧膨胀床和厌氧流化床、UASB、IC 及EGSB等。
厌氧生物滤池是密封的水池，池内放置填料，污水从池底进入，从池顶排出。微生物附着生长在滤料上，平均停留时间可长达100d左右。由于滤料费用较贵；滤料容易堵塞，尤其是下部，生物膜很厚，堵塞后没有简单有效的清洗方法，由于停留时间过长增加了基建费用，且养猪废水的悬浮固体浓度较高故不适和采用此法。
厌氧膨胀床和厌氧流化床：床体内充填细小的固体颗粒填料，如石英砂、无烟煤、活性炭、陶粒和沸石等。污水从床底部流入，为使填料层膨胀，需将部分出水用循环泵回流，提高床内水流的上升流速。一般认为膨胀率为10%～20%的为厌氧膨胀床，膨胀床的颗粒保持相互接触；膨胀率为20%-70%的为厌氧流化床，流化床的颗粒做无规则的自由运动。其优点是，有机物容积负荷较高，水力停留时间短，耐冲击负荷能力强等，但是耗能较大，出于经济的角度考虑不采用此方法。
内循环IC厌氧反应器是荷兰Paques BV公司在UASB反应器基础上设计开发的厌氧反应工艺，该工艺是为克服UASB反应器在处理低浓度废水时（COD在1500以下）为利于污泥颗粒化而控制较高的上升流速而研发的。在处理中高浓度废水时，与UASB反应器相比并无明显优势。且该工艺为国外的专利产品，核心技术由国外公司掌握，如采用将会使投资成本提高几倍。目前，IC反应器仅在啤酒工业中应用较为广泛。
膨胀颗粒污泥床（EGSB）厌氧反应器是荷兰Wageingen农业大学Lettingga教授等在UASB反应器的基础上开发的厌氧反应工艺。也是为克服UASB反应器处理低浓度废水时的存在的问题而设计研发的。但是EGSB过大的高径比导致其建设费用提高，EGSB最大的特点—极小的HRT，也是以强制的外循环所消耗的大量的运行费用为代价的，且需要控制回流量以适应不同的水质水量，操作条件较为复杂，运行不稳定，管理难度大。
所以本工程厌氧阶段选用经设计改良的上流式厌氧污泥床反应器，设计充分考虑了实际工程中常出现的问题，重新设计进水方式，并进行了大量的实验研究，研究表明，该布水系统能够实现废水在整个反应器的过水断面上均匀分布，使废水中有机污染均匀、充分的与反应区中的污泥混合接触，可最大限度的发挥全部微生物的处理功能，并获得了极好的稳定性。同时针对传统的上流式污泥床反应器在处理高浓度有机废水时，由于过强的产气搅动而造成的污泥流失的问题，对三相分离器进行了改进，优化了结构的设计，解决了沼气上升至沉淀区影响出水水质的问题。经过改良的反应器，处理污水负荷和稳定性将大幅提高，经过厌氧工艺处理后的废水有机物浓度可大大降低。
（2）好氧处理单元
好氧生物处理法(Aerobic Bioremediation)是在有游离氧存在的条件下，好氧微生物降解有机物，使其无害化、稳定化的处理过程。微生物利用废水中存在的有机污染物，作为营养源进行好氧代谢。
虽然厌氧生物处理等前处理工艺能在一定程度上降低废水中的有机物含量，但因养猪废水的浓度极高，特别是氨氮含量，大多数情况下仍无法达到排放标准，因此还需要进一步进行好氧生物处理。
好氧脱氮处理工艺常用的有A/O工艺、SBR污水生物处理技术、A２/O工艺及氧化沟技术等，在好氧曝气条件下，利用微生物代谢生长，将废水中有机物分解利用，以提高出水水质。
A/O生物处理工艺及其各种改进型：其主要特点是将缺氧段放在工艺的第一级，同时设内循环系统，向缺氧段回流硝化液。这是目前采用比较广泛的一种脱氮工艺。主要存在的问题是：（1）A/O 工艺流程的处理水来自好氧池，含氮有机物的氨化和氨氮的硝化在好氧池内进行，因此，在处理水中还有一定浓度的硝酸盐，如果沉淀池运行不当，在沉淀池内也会发生反硝化反应，使污泥上浮，处理水水质恶化。（2）处理含氮浓度高的废水时，需要另行增加投碱设备以调节好氧池pH 值。在反硝化过程中，还原1mg 硝态氮能产生3.75mg 的碱度，而在硝化反应过程中，将1mg 的NH3-N氧化为NO3--N，要消耗7.14mg 的碱度。那么，在A/O 系统中，反硝化反应所产生的碱度只可补偿硝化反应消耗碱度的一半左右。因此，对含氮浓度较高的废水必需另行投碱以调节pH 值。（3）A/O 系统对进水COD 去除率不够高。碳源利用率低或有机物浓度低，都会影响反硝化的碳源需求，反硝化不能顺利进行，硝酸根便会大量积累，影响反硝化脱氮效率。
SBR序批式反应器是一种间歇式活性污泥法，硝化和反硝化在一池中进行，它不需回流污泥和混合液内回流，灵活性较高。是一种适应于中小规模处理和具有氮、磷去除效果的废水处理工艺。其自动化控制要求较高，需要自动仪表多，设备投资较大，如自动仪表失灵，需要手工操作时，劳动强度很大；为获得较高的脱氮效果，SBR工艺必须设有搅拌装置，且不可避免存在污泥上浮现象；另外该方法对SS、色度的去除效果并不理想，必须辅以一定的前、后处理工序；废水经过SBR法处理后，其中氨氮含量仍然很高，需要在该工序后辅以化学方法除去。
A2/O生物处理工艺及其各种改进型： A2/O工艺分为厌氧、缺氧及好氧三个阶段。污水经一级物理处理后进入厌氧池，聚磷菌可将菌体内积贮的聚磷盐分解。随后废水进入缺氧区，反硝化细菌就利好氧区中经混合液回流而带来的硝酸盐，以及废水中可生物降解有机物进行反硝化，达同时去碳和脱氮的目的。接着废水进入曝气的好氧区，聚磷菌除了吸收、利用废水中残剩的可生物降解有机物外，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷盐的形式在体内贮积起来。这样，在消耗水中有机物的同时，此工艺也有了良好的脱氮除磷效果。但该方法回流污泥中含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响，脱氮也受内回流比的影响。此外，硝化菌生长速率慢，世代期长，需要在较长的泥龄下运行才可以正常生长，但聚磷菌为短世代微生物，在较短的泥龄下运行时可获得较高的除磷效率。且聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物。另外，较长的泥龄还会导致系统内糖原累积，非聚磷微生物的增长而使除磷效率大幅度降低。倒置A2/O工艺将缺氧区设在厌氧区前面，避免了回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响，无混合液回流时流程简捷并且节能，但是厌氧释磷过程得不到优质易降解的碳源，且在无混合液回流时总氮去除效率不高。改良Bardenpho工艺流程由厌氧-缺氧-好氧-缺氧-好氧无段组成，整个系统能够达到较好的脱氮除磷效果，但是池体分隔较多，池体容积较大，进而大大增加造价，且流程较长，操作管理过于复杂。
氧化沟生物处理工艺，属于活性污泥法的一种改良，污水和活性污泥的混合液在环状曝气渠道中循环流动，氧化沟的水力停留时间可达10～30h，污泥龄20～30d，有机负荷很低，实质上相当于延时曝气活性污泥系统。其运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好、耐冲击负荷、运行稳定、并可脱氮除磷。氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，在控制适宜的条件下，沟内同时具有好氧区和缺氧区，可使沟渠中进行硝化和反硝化的过程，达到脱氮的效果，同时，使出水中活性污泥具有良好的沉降性能。此外，由于氧化沟采用的污泥龄很长，剩余污泥量较一般的活性污泥法少得多，而且已经得到好氧硝化的稳定，因而不再需要硝化处理，可在浓缩、脱水后加以利用或最后处置。而且它不需混合液内回流，因而运行费用低。
氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，在控制适宜的条件下，达到脱氮的效果。经过好氧处理后，BOD5去除率可达90%-99%，脱氮率达85%左右，除磷效率达为50%左右。其是一种公认的耐冲击负荷、操作简单、处理稳定、出水水质好的技术。
鼓风曝气氧化沟是将充氧设备和水流推动设备分开设置的一种工艺，在德国等欧美发达国家使用较多，国内近些年新设计的污水处理厂采用此种处理工艺也日趋增多。该工艺采用鼓风机供气和高效率的微孔曝气器在池底布气充氧，同时采用潜水推进器对沟内水流进行推动。在运行时，根据来水负荷的变化，通过调节鼓风机装置可使供给氧化沟内的空气量在零流量至装置的最大供气量之间进行调节。同时，还可以开停任意数量的曝气器单元，调整氧化沟缺氧段和好氧段的长度，以适应不同进水水质和提高脱氮除磷效果的需要。由此可见，采用该工艺的污水厂运行灵活性大大提高，适应的污水水质、水量负荷变化范围较宽。另外还提高了空气中氧的利用率及充氧动力效率，使得曝气设备装机容量及能耗均相应减少并可防止活性污泥在沟内沉淀。此时，氧化沟设计可采用较大水深，一般为6m，节省了氧化沟及污水处理厂占地。由于微孔曝气器的充氧性能及氧的利用率等随沟内水深（或水压）的增加而提高，氧化沟水深增加更加有利于氧的转移和电能的节省。采用鼓风曝气氧化沟工艺既去除有机物同时还去除氮和磷的生化工艺，具有耐冲击负荷和出水稳定等优点。污水处理效果与采用其他方式曝气的氧化沟相同并有所提高，并能克服其他型式氧化沟的一些弊端。
综上所述，本单元采用鼓风曝气氧化沟工艺。
§2.3 工艺流程
2.3.1 工艺流程
养猪废水具有高有机物浓度、高N、P含量和高有害微生物数量的“三高”废水的特点，属较难处理的有机废水。但其可生化性较好，目前广泛采用的生化处理方法能达到较好效果。经综合比较各种处理方案，在保证水处理达标的基础上，充分考虑将来的运行成本，结合以往的工程实践，设计采用厌氧—好氧组合生物处理工艺。
本工程项目废水水量大，在设计过程中充分考虑了建设及运行的成本。在保证水处理达标的基础上主要考虑两个问题，一是尽量减少初期基建投资；二是尽量降低运行过程的能耗。基于这样的目的，综合本单位多年从事环境装备及废水处理的工程设计经验，在对废水的水质数据进行了全面掌握的基础上，采用如下工艺，工程流程见图2.1。出水
水力筛
上清液
初沉调节池
UASB
氧化沟
二沉池
消毒池
污泥井
污泥浓缩池
固体发酵池
养猪废水
沼气利用
废物利用（有机肥）
沼气利用

图 2.1 废水处理工艺流程
因养猪场废水排放规律和工作时间联系大，冲栏时间水量较大，而其余时间废水排放量相对较小，所以设置初沉调节池以均匀水质水量。该池主要用于除去水中较重无机物，并使废水发酵酸化（酸化程度控制在20％~40％左右），以利于后续的厌氧生物处理过程。废水进入初沉调节池，一方面可使废水混合均匀，保证厌氧池的均质进水；另一方面在产酸菌的作用下，可使废水中的有机大分子和难生物降解有机污染物质转化为易生物降解的小分子物质，从而极大地提高厌氧处理效率。厌氧池是该工程的关键部分，其结构和工艺决定着整个工程的成败。通过广泛地收集资料，结合以往的工程实践, 并在实验室进行了相关实验研究，本项目以适合养猪场实际情况、设计投资省、运行可靠、效率高为原则，设计采用上流式厌氧污泥床（UASB）发酵工艺。好氧部分采用氧化沟工艺，主要利用微生物在机械充氧作用下分解水中有机物，推流前进，通过调控溶解氧浓度而达到脱氮除磷的目的。好氧出水进入沉淀池进行泥水分离。设有污泥回流泵，将活性污泥回流至曝气池。另设置废污泥泵，将剩余污泥排入污泥浓缩池。
2.3.2 主要构筑物功能说明
① 水力筛
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，从而达到固液分离目的，能有效地降低水中悬浮物浓度，减轻后续工序的处理负荷。
② 初沉调节池
对水中较大的颗粒物质进行沉降并将废水的酸化程度控制在20％～40％，以利于后续的厌氧系统的稳定运行，同时可防止因水质波动大以及废水在高峰期水量排放较大而造成对后续系统的冲击。
③升流式厌氧污泥床
当废水从UASB的污泥床底部流入与颗粒污泥层和悬浮污泥层混合接触时，污泥中厌氧微生物分解有机物的同时产生大量微小沼气气泡，该气泡在上升过程中逐渐增大并携带着污泥随水一起上升进入三相分离器。当沼气碰到分离器下不的反射板时，折向反射板的四周，穿过水层进入气室；泥水混合液经过反射板后进入三相分离器的沉淀区，废水中的污泥发生絮凝作用，在重力作用下沉降；沉降到斜壁上的污泥沿着斜壁滑回反应区，使污泥床内积累起大量的污泥；与污泥分离后的处理水则从沉淀区溢流堰上部溢出，然后排出UASB反应器外。
UASB反应器的特色主要体现在反应器内颗粒污泥的形成和三相分离器的使用，使反应器内的污泥浓度大幅度提高，污泥停留时间增大，水力停留时间也大大缩短。产气和进水的均匀分布可以形成良好的自然搅拌作用，促进污泥与废水的接触混合。设计合理的三相分离器使污泥能够保留在反应器内，三相分离器起着气液分离、液固分离的重要作用，是保证污泥床正常运行和获得良好出水水质的关键部位。为了防止三相分离器产生泄漏气体的现象，三相分离器采用特别的设计，防止了憋水的情况产生，而且三相分离器和池体通过预埋件焊接。
④ 鼓风曝气型氧化沟
鼓风曝气型氧化沟的基本特征是曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中做不停的循环流动，其水力停留时间长达10～40 h，污泥龄一般大于20 d。鼓风曝气型氧化沟兼有完全混合式和推流式的特点，沟内同时具有好氧区和缺氧区。着眼于氧化沟中的一段，可发现沿着沟长存在着溶解氧浓度的变化，在曝气器下游溶解氧浓度较高，但随着与曝气器距离的增加，溶解氧浓度不断下降，呈现出好氧区—缺氧区—好氧区—缺氧区的交替特征，这一特征为硝化反硝化创造了良好的条件，硝酸盐带有的氧可以作为需氧量，反硝化过程可以补充硝化过程消耗的碱度，进而使氧化沟达到良好的脱氮效果。
在氧化沟的好氧区设微孔曝气器，微孔曝气器采用橡胶膜片的曝气器，由于微孔曝气器的开孔孔径非常的小，所以能够产生大量的小气泡，从而提高溶氧效率。本方案提供了进口和国产的两种曝气器供选择，进口曝气器跟国产曝气器相比，膜片不容易硬化和脆化，弹性更好，具有更高的溶氧效率。缺氧区设液下推流器，建议选用国产推流器，叶轮材料采用不锈钢。
对于氧化沟的进出水位置，一般要求污水和回流污泥流入氧化沟的位置应与沟内混合液流出位置分开，其中污水流入位置应设在缺氧区的始端附近，以使硝化反应利用其污水中的碳源。回流污泥流入位置应设置在曝气设备后面的好氧部位，以防止沉淀池污泥厌氧，确保处理水中的溶解氧。氧化沟的出水应该在曝气器的上游，并且与进水点和回流活性污泥点足够远，以避免短流。
为保证氧化沟正常运行，配置溶氧仪，分别探测氧化沟好氧区和缺氧区的溶解氧浓度，以保证在好氧区内维持> 2 mg/L的溶解氧，在缺氧区内维持 < 0.5 mg/L的溶解氧。
⑤ 二沉池
沉淀池设在反应池之后，以沉淀去除生物处理过程中产生的污泥，获得澄清的处理水。
⑥ 消毒池
废水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅度的减少，但是细菌的绝对值还十分可观，并有存在病原菌的可能。因此，养猪废水再排入水体前，应进行消毒处理。
⑦ 污泥井
污泥井用于收集二沉池排放的污泥，主要用于氧化沟污泥的回流。
⑧ 污泥浓缩池
污泥浓缩池用于收集沉淀池产生的污泥，通过采用污泥浓缩的方法来降低污泥中的空隙水，通过降低污泥的含水率，减少污泥体积，能够减少池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸。本方案采用的浓缩池为重力浓缩池，其应用最为广泛，具有所需的设备少，管理简单，且运行费用低等优点。
污泥浓缩池的上清液回流至初沉调节池，剩余污泥用泵提升至固体发酵池进行厌氧处理。
⑨ 固体发酵池
如工艺图所示，各个环节的粪渣进入固液发酵池，进行厌氧处理产沼气，同时产品可用作加工有机肥。
§2.4 处理效果预测
猪场排放的废水量经处理后尾水的排放标准执行《畜禽养殖污染排放标准》 (GBl8596-2001)中水污染物最高允许排放限值要求，该标准的有关指标参数见表2-3。
表2-3 废水排放指标
项目
COD
BOD5
SS
氨氮
总磷
大肠杆菌群数（个/ml）
蛔虫数（个/L）
排放指标
400
150
200
80
8.0
10
2.0
废水经过各处理单元后的出水水质预测，分析结果见表2-4。

表2-4 各处理单元水质指标预测
构筑物
COD
BOD5
SS
NH3-N
初沉
调节池
进水
6000
进水
3000
进水
10000
进水
500
出水
6000
出水
3000
出水
2000
出水
500
去除率%
0
去除率%
0
去除率%
80%
去除率%
0
升流式厌氧污泥床
进水
6000
进水
3000
进水
2000
进水
500
出水
1800
出水
750
出水
1200
出水
500
去除率%
70%
去除率%
75%
去除率%
20%
去除率%
0
鼓风曝气型氧化沟
进水
1800
进水
750
进水
1200
进水
500
出水
360
出水
135
出水
960
出水
75
去除率%
80%
去除率%
82%
去除率%
20%
去除率%
85%
二沉池
进水
360
进水
135
进水
960
进水
75
出水
360
出水
135
出水
192
出水
75
去除率%
0
去除率%
0
去除率%
80%
去除率%
0
治理
目标

≤400

≤150

≤200

≤80
第三章 废水处理方案设计
§3.1 总图设计
3.1.1 设计原则
（1）处理构筑物的布置紧凑，各处理单元毗邻布置，最大可能减少沿程和局部水头损失；
（2）在总图布置上考虑远近期结合；
（3）污泥处理构筑物布置成单独的区域，保证安全操作，方便管理；充分考虑绿化带。
3.1.2 厂区平面设计
在首先满足工艺流程简洁，顺畅的前提下，整个厂区基本上按功能分区：水处理区、污泥处理区。本处理构筑物主要集中在厂址的东部，厂区的绿化以有利于保持和改善办公条件为目的。
厂区平面布置要求结合现有的条件，力求合理紧凑，用地较省，工艺流程通畅，可节约运行费用。在厂区附属构筑物和污水、污泥处理区之间设有绿化隔离带，以尽量减少对环境的污染。
§3.2 单体设计
1．水利筛

数量：
1台

型号：
SYS1000
附属设备

1）
污泥泵1台
2．初沉调节池

数量：
1座

停留时间：
24 h

有效体积：
1100 m3

尺寸：
25 m×20 m×6 m

材质：
砖砌
附属设备：

1）
提升泵1台

2）
液位控制器1套

3）
污泥泵1台
3．上流式厌氧污泥床

数量：
4座

容积负荷：
2.2 kgCOD/(m3·d)

停留时间：
30 h

有效体积：
3030 m3

尺寸：
10 m×10 m×13 m

材质：
RC
附属设备：

1）
配水系统4套

2）
三相分离器24套

3）
出水整流系统4套
4． 氧化沟

数量：
1座

停留时间：
56 h

有效体积：
2333 m3

尺寸：
30 m×21 m×4.5 m

材质：
RC
附属设备：

1)
曝气系统1050个

2）
液下推流器7台

3）
鼓风机1台

4）
溶氧仪3套

5）
进水整流装置1套

6)
出水整流装置1套
5．二沉池

数量：
1座

表面负荷：
0.6 m3/(m2·h)

沉淀时间
2.5 h

有效面积：
69.5 m2

规格：
18 m×4 m×4.5 m

材质：
RC
附属设备：

1）
进水整流装置1套

2）
出水整流装置1套

3）
污泥泵1台
6．消毒池

数量：
1座

停留时间：
30 min

尺寸：
15 m×1 m×1.8 m
7．污泥井

数量：
1座

规格：
3 m×3 m×3 m
附属设备：

1）
污泥泵1台

2）
污泥回流泵1台
8．污泥浓缩池

数量：
1座

停留时间：
20 h

有效体积：
73m3

尺寸：
￠4.4 m×4.8 m

材质：
RC
附属设备：

1）
污泥泵1台

2）
提升泵1台
9．固体发酵池

数量：
2座(一级消化池1座 二级消化池1)

尺寸：
一级：￠12.8 m×11.6 m
二级：￠8.0 m×7.2 m

材质：
RC
附属设备

1）
池外套管式加热器2套
10．鼓风机房

数量：
1间

尺寸：
5 m×7 m×3 m

材质：
RC
附属设备

1）
鼓风机1台
11．设备间

数量：
1间

尺寸：
5 m×7m×3 m

材质：
RC

§3.3　设施设备一览表
序号
构筑物名称
规格（m）
L×W×H
单位
数量
材质
备注
1
初沉调节池
25 m×20 m×6 m
座
1
砖砌
新建
2
上流式厌氧污泥床
10 m×10 m×13 m
座
4
RC
新建
3
氧化沟
30 m×21 m×4.5 m
座
1
RC
新建
4
二沉池
18 m×4 m×4.5 m
座
1
砖砌
新建
5
消毒池
15 m×1 m×1.8 m
座
1
砖砌
新建
6
污泥井
3 m×3 m×3 m
间