某养殖基地废水处理设计方案.docx
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某养殖基地废水处理设计方案.docx
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某养殖基地废水处理设计方案
某某某养殖基地
养殖废水处理工程
设
计
方
案
设计:
审核:
1、项目概况
随着我国畜牧业的发展,产业竞争的日趋激烈,畜牧业的规模化、集约化发展已成为一必然趋势,规模化养猪场具有较高的畜禽饲养技术,统一的管理,降低了成本,提高了经济效益,但由于大量集中的粪便污水排放引起的环境污染问题也越来越严重,根据相关资料报道,我国大城市中畜禽养殖业的粪尿排污的人口当量超过3000-4000万。
养殖业的粪尿排泄物及废水中含有大量有机物、氮、磷、悬浮物及致病菌并产生恶臭,对环境质量造成极大影响,急需治理。
1.1某某养殖基地现状
某某南养殖基占地大约150亩。
近期养殖规模每年约8000头,远期规划规模养殖规模约12000头,
目前该养殖场废水主要来自猪舍的冲洗水。
目前,其冲洗废水直接排放。
由于养猪场废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水,直接排放进入水体或存放地点不合适,养殖粪尿和养殖场的冲洗水的淋溶性很强,粪尿中的氮、磷及水溶性有机物等淋溶量很大,如不妥善处理,就会通过地表径流和渗滤进入地下水层污染地下水。
大量有机物质进入水体后,有机物的分解将大量消耗水中的溶解氧,使水体发臭,导致水生生物大量死亡;同时,废水中的大量悬浮物可使水体浑浊,降低水中藻类的光合作用和水体自净能力,限制水生生物的正常活动,严重地破坏了水体生态平衡;粪尿中的一些病菌、病毒等随水流动蔓延可能导致某些流行病的传播等。
按照相关法律法规及环保要求,养殖废水必须经处理达标后方可排放。
1.2治理的必要性
规模化养猪场每天排放的废水量大、集中,并且废水中含有大量污染物,主要有重金属、残留的兽药和大量的病原体等,因此如不经过处理就排放于环境或直接农用,将会造成当地生态环境和农田的严重污染。
1.2.1对水体的污染
养殖业废水属于富含大量病原体的高浓度有机废水,直接排放进入水体或存放地点的选择不恰当,受雨水冲洗进入水体,将可能造成地表水或地下水水质的严重恶化。
1.2.2对农田及作物的影响
养殖业废水中含有较多的氮、磷、钾等养分,如能做到合理施用可有效地提高土壤肥力,改良土壤的理化特性,促进农作物的生长。
但如果未经任何处理就直接、连续、过量的施用,则会给土壤和农作物的生长造成不良的影响,如引起作物徒长、返青、倒伏,使产量大大降低,推迟成熟期,影响后续作物的生产等。
废水中的大量有机物质在土壤中不断累积,虽然可为土壤中栖居的小动物、昆虫真菌、细菌等提供营养物质和适宜的环境,但也可导致一些病原菌大量孳生引起病虫害的发生;此外,大量有机物的积累也会使土壤呈强还原性,而强还原性的条件不仅影响作物的根系生长,而且易使土壤中原本处于惰性状态的有害元素得到还原而释放;大量无机盐在土壤中的积聚则会引起作物的盐害。
1.2.3矿物元素和重金属污染
一方面,在养殖饲料中大量添加的无机磷约75%为植酸磷,由于植酸磷不能被动物吸收利用而直接排出体外,引起污染。
另一方面,各饲料厂和养殖场均普遍采用高铜、高铁、高锌等微量元素添加剂,由于这些金属元素的吸收率和利用率都很低易随粪便排出体外进入环境,已成为我国的一大环境公害。
1.2.4残留兽药的污染
在养殖过程中,为了防治养殖的多发性疾病,常在饲料中添加抗菌素和其他药物,这些药物随饲料进入动物消化道后,短时间内进入动物血液循环,最终绝大多数的药物经肾脏过滤随尿液排出体外,只有极少部分的药物和抗菌素残留在动物体内。
大量研究表明,大多数饲料用抗菌素都有残留,只是残留量大小不同。
随着科技水平的不断提高,人们发现抗生素作为饲料添加剂使用,对养殖环境已造成了严重的负面后果。
首先,使养殖体内的耐药病原菌或变异病原菌不断产生并不断向环境中排放;其次,养殖场生猪不断向环境中排泄这些抗生素或其代谢产物,使环境中的耐药病原菌与变异病原菌不断产生。
这两者反过来又刺激生产者增加用药剂量、更新药物品种,这就造成了药物污染环境耐药或变异病原菌产生加大用药剂量环境被进一步污染的恶性循环。
另外,养殖产品中药 物残留进入环境后,可能转化为环境激素或环境激素的前体物,从而直接破坏生 态平衡并威胁人类的身体健康。
1.2.5微生物污染
养殖体内的微生物主要是通过消化道排出体外,通过养殖场废物的排放进入环境从而造成严重的微生物污染。
如果对这些粪污不进行无害化处理,大量的有害病菌一旦进入环境,不仅会直接威胁养殖自身的生存,还会严重危害人体健康。
综上所述,养殖场废水直接排放不仅对受纳水体造成污染,影响周围环境,同时还对居民生活及身体健康带来较大的影响。
所以,某某南养殖基地排放废水的处理迫在眉睫。
2、设计依据、原则和范围:
2.1设计依据
(1)《中华人民共和国环境保护法》
(2)《中华人民共和国水污染防治法》
(3)《中华人民共和国水污染防治实施细则》
(4)《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)
(5)《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
(6)《室外排水设计规范》(GB50014-2006(2014版))
(7)《三废处理工程师手册》
(8)《污水排入城市下水道水质标准》(CJ18-86)
(9)《给水排水工程结构设计规范》
(10)国家有关环境保护法律及法规
2.2设计原则
(1)采用成熟、合理、先进的处理工艺。
(2)废水处理具有适当的安全系数,各工艺参数的选择略有富裕。
(3)在满足工艺要求的条件下,尽量减少工程投资,降低运行费用。
(4)处理设施具有较高的运行效率,以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。
(5)处理设施应有利于调节、控制、运行操作。
(6)污水处理站建筑物应与主体工程建筑风格相协调。
2.3工程范围
工程范围包括废水工艺设计、设备清单、结构、电气及工程投资估算等技术文件,不包括机械、通风等专业的设计说明以及污水的收集管道系统。
3、厂区自然条件
(略)
4、方案设计基础资料
4.1废水水量
根据甲方所提供基础资料:
屠宰废水排放量为:
300m3/d
设计小时进水量为:
12.5m3/h
4.2进水水质
根据某某南养殖基地提供的资料。
项 目
进水水质
pH
6.0~8.5
CODcr(mg/L)
≤2500
BOD5(mg/L)
≤1000
NH3-N(mg/L)
≤900
SS(mg/L)
≤800
4.3出水水质
处理后出水达到《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)标准。
项 目
出水水质
PH
6.0-8.5
CODcr(mg/L)
≤400
BOD5(mg/L)
≤150
NH3-N(mg/L)
≤80
SS(mg/L)
≤200
总磷以P计(mg/L)
≤8.0
粪大肠菌群数(个/100mg)
≤1000
5、工艺流程
5.1工艺流程
我公司在本工程设计上本着结合实际,因地制宜,节约投资,降低费用的原则,力求使工程方案获得基础投资少、运行效果好、可操作性强三者的统一。
为此,提出如下处理工艺:
污水处理工艺流程图
5.2工艺流程说明
来自养猪场的废水首先进入集水井蓄积水量,然后用泵提升至固液分离机进行分离。
设置固液分离机的目的是去除废水中的粪类物料,避免进入后续处理池,分离出的猪粪还可直接作为果树、林木施肥和作为有机肥的原料。
固液分离机分离出的废水进入调节酸化池。
调节酸化池的目的一是调节水量,二是废水预酸化,提高厌氧单元的效率。
调节酸化池的废水定期用泵提升至UASB反应器的脉冲布水器。
UASB反应器的脉冲布水器安装电加热器,冬季运行时进行升温,以保证UASB反应器的处理效率。
废水经脉冲补水器进入UASB反应器进行厌氧反应,大量去除废水的COD、BOD,将其转化为沼气,产生的沼气则通过燃烧排放或发电,UASB反应器的出水进入缺氧池。
缺氧池,主要起反硝化去除硝态氮的作用,同时去除部分BOD。
也有水解反应提高可生化性的作用,缺氧池出水进入多级生物接触氧化池。
多级生物接触氧化池,多级接触好氧区排出的泥回流到缺氧区进行硝化,既能达到污泥的减量,也能起到脱氮除磷的作用。
多级生物接触氧化串联工艺能使系统始终维持较高的去除率,这充分体现了多级生物接触氧化串联工艺在处理较高浓度废水方面的优越性,多级生物接触氧化池出水自流进入二沉淀池进行沉淀分离。
分离后的废水自流进入消毒池,污泥则排入污泥池。
污泥处理:
固液分离机产生的干泥贮存在干泥场;污泥浓缩池污泥用泵提升至污泥干化场干化,干泥外运或作为肥料使用。
5.3主要技术介绍
5.3.1UASB反应器
而升流式厌氧污泥床UASB(Up-flowAnaerobicSludgeBed,注:
以下简称UASB)工艺由于具有厌氧过滤及厌氧活性污泥法的双重特点,作为能够将污水中的污染物转化成再生清洁能源——沼气的一项技术。
对于不同含固量污水的适应性也强,且其结构、运行操作维护管理相对简单,造价也相对较低,技术已经成熟,正日益受到污水处理业界的重视,得到广泛的欢迎和应用。
5.3.1.1UASB的由来
1971年荷兰瓦格宁根(Wageningen)农业大学拉丁格(Lettinga)教授通过物理结构设计,利用重力场对不同密度物质作用的差异,发明了三相分离器。
使活性污泥停留时间与废水停留时间分离,形成了上流式厌氧污泥床(UASB)反应器的雏型。
1974年荷兰CSM公司在其6m3反应器处理甜菜制糖废水时,发现了活性污泥自身固定化机制形成的生物聚体结构,即颗粒污泥(granularsludge)。
颗粒污泥的出现,不仅促进了以UASB为代表的第二代厌氧反应器的应用和发展,而且还为第三代厌氧反应器的诞生奠定了基础。
5.3.1.2UASB工作原理
UASB由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。
在底部反应区内存留大量厌氧污泥,具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。
要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触,污泥中的微生物分解污水中的有机物,把它转化为沼气。
沼气以微小气泡形式不断放出,微小气泡在上升过程中,不断合并,逐渐形成较大的气泡,在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器,沼气碰到分离器下部的反射板时,折向反射板的四周,然后穿过水层进入气室,集中在气室沼气,用导管导出,固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区,污水中的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下沉降。
沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内,使反应区内积累大量的污泥,与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。
5.3.1.3基本要求有
(1)为污泥絮凝提供有利的物理、化学和力学条件,使厌氧污泥获得并保持良好的沉淀性能;
(2)良好的污泥床常可形成一种相当稳定的生物相,保持特定的微生态环境,能抵抗较强的扰动力,较大的絮体具有良好的沉淀性能,从而提高设备内的污泥浓度;
(3)通过在污泥床设备内设置一个沉淀区,使污泥细颗粒在沉淀区的污泥层内进一步絮凝和沉淀,然后回流入污泥床内。
5.3.1.4UASB的主要优点是:
(1)UASB内污泥浓度高,平均污泥浓度为20-40gVSS/1;
(2)有机负荷高,水力停留时间短,采用中温发酵时,容积负荷一般为10kgCOD/m3.d左右;
(3)无混合搅拌设备,靠发酵过程中产生的沼气的上升运动,使污泥床上部的污泥处于悬浮状态,对下部的污泥层也有一定程度的搅动;
(4)污泥床不填载体,节省造价及避免因填料发生堵赛问题;
(5)UASB内设三相分离器,通常不设沉淀池,被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内,通常可以不设污泥回流设备。
5.3.1.5主要缺点是:
(1)、进水中悬浮物需要适当控制,不宜过高;
(2)、污泥床内有短流现象,影响处理能力;
(3)、对水质和负荷突然变化较敏感,耐冲击力稍差。
5.3.2缺氧+多级生物接触氧化系统
生物接触氧化法是从生物膜法派生出来的一种废水生物处理法,即在生物接触氧化池内装填一定数量的填料,利用栖附在填料上的生物膜和充分供应的氧气,通过生物氧化作用,将废水中的有机物氧化分解,达到净化目的。
生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺,其特点是在池内设置填料,池底曝气对污水进行充氧,并使池体内污水处于流动状态,以保证污水与污水中的填料充分接触,避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。
该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给,生物膜生长至一定厚度后,填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢,产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落,并促进新生物膜的生长,此时,脱落的生物膜将随出水流出池外。
5.3.2.1基本特点
(1)、由于填料比表面积大,池内充氧条件良好,池内单位容积的生物固体量较高,因此,生物接触氧化池具有较高的容积负荷;
(2)、由于生物接触氧化池内生物固体量多,水流完全混合,故对水质水量的骤变有较强的适应能力;
(3)、剩余污泥量少,不存在污泥膨胀问题,运行管理简便。
5.4主要设备简介
5.4.1集水井
针对养殖场污水进水量波动比较大,排水规律性差的水源,设置集水井,当水位到达一定的高度时,水就被泵送经固液分离机进入沉淀池,然后进行下一步的处理。
结构形式:
地下式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=3500×3500×4300
设计进水标高:
-1.000
水力停留时间:
HRT=3h
有效容积:
Ve=37m3
有效水深:
H=3m
池深:
H=4.3m
总容积:
V=53m3
数量:
1座。
5.4.2固液分离机
污水没入池之前先使用畜禽粪便固液分离机处理,可有效降低污水COD,BOD的含量,减轻沼气池的运营负荷。
分离出的猪粪还可直接作为果树、林木施肥和作为有机肥的原料。
卖给有机肥厂做为有机肥原料或自做有机肥,做到既有社会效益又有经济效益。
运行方式:
1用1备
每台处理量:
Q=35m3/h
组成:
主机、搅拌机、压榨机
功率:
主机N=2.2KW+0.55KW,辅机N=1.5KW
数量:
2台。
5.4.3调节酸化池
调节水量、匀和水质、进行水解酸化反应。
结构形式:
地下式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=10000×7500×4500
设计水量:
Q=12.5m3/h
调节时间:
T=24h
有效容积:
Ve=300m3
有效水深:
H=4m
数量:
1座。
5.4.4UASB反应池
进行厌氧反应,去除COD、BOD。
结构形式:
地上式钢砼结构、泡沫板保温
尺寸:
L×W×H=8000×7500×7000
设计水量:
Q=12.5m3/h
水力停留时间:
HRT=4d
有效容积:
Ve=300m3
有效水深:
H=5.0m
池深:
H=7m
总容积:
V=420m3
数量:
4座。
5.4.5缺氧池
缺氧池,主要起反硝化去除硝态氮的作用,同时去除部分BOD。
结构形式:
半地上式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=4200×4200×5000
水力停留时间:
HRT=6h
有效容积:
Ve=75m3
有效水深:
H=4.5m
池深:
H=5m
数量:
1座。
5.4.6多级生物接触氧化池
多级生物接触氧化池除去除有机污染物外,还具有硝化、脱氮功能。
结构形式:
地上式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=12000×4500×5000
设计水量:
Q=12.5m3/h
水力停留时间:
HRT=18h
有效容积:
Ve=230m3
有效水深:
H=4.5m
池深:
H=5m
数量:
1座。
5.4.7二沉池
沉淀分离废水中的固体悬浮物。
结构形式:
半地上式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=4500×4500×4000
水力停留时间:
HRT=3.6h
有效容积:
Ve=45m3
池深:
H=4.0m
总容积:
V=81m3
数量:
1座。
5.4.8消毒池
投加二氧化氯杀死处理后污水中的病原性微生物。
结构形式:
地下式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=2000×5000×3000
水力停留时间:
HRT=2h
池深:
H=3m
有效容积:
Ve=27m3
数量:
1座。
5.4.9污泥池
储存污泥,便于提升。
结构形式:
地下式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=2000×4500×3500
池深:
H=3.5m
总容积:
V=30m3
数量:
1座。
5.4.10污泥浓缩池
污泥浓缩,便于污泥干化。
结构形式:
地下式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=4500×4500×3500
池深:
H=3.5m
总容积:
V=70m3
数量:
1座。
5.4.11污泥干化池
污泥池主要靠渗透、蒸发脱水、干化,便于外运。
结构形式:
半地上式钢砼结构
尺寸:
L×W×H=10000×4500×1200
数量:
1座(分4格)。
5.4.12风机间
占地面积:
80平米
数量:
1座。
5.4.13值班室、化验室、控制室(视现场情况)
占地面积:
170平米
数量:
1座。
5.5主要设备选型
5.5.1集水井提升泵
作用:
废水由集水井提升至固液分离机
运行方式:
1用1备
流量:
Q=30m3/h
扬程:
H=7.6m
功率:
N=1.5KW
数量:
2台
5.5.2固液分离机
作用:
分离废水中的粪类等物质
运行方式:
1用1备
每台处理量:
Q=35m3/h
组成:
主机、搅拌机、压榨机
功率:
主机N=2.2KW+0.55KW,辅机N=1.5KW
数量:
2台
5.5.3调节酸化池提升泵
作用:
调节池至UASB脉冲罐的提升
运行方式:
1用1备
流量:
Q=15m3/h
扬程:
H=20m
功率:
N=2.2KW
数量:
2台
5.5.4潜水推进器
作用:
调节酸化池搅拌
运行方式:
1用1备
叶轮直径:
Ф1800
功率:
N=1.5KW
数量:
2台
5.5.5脉冲布水器
作用:
UASB反应器脉冲布水
尺寸:
Ø1300×2100
流量:
Q=20m3/h
脉冲间隔:
50min
数量:
4台
5.5.6三相分离器
作用:
UASB反应池的泥、水、沼气分离
尺寸:
L×W×H=8000×7500×1000
材质:
玻璃钢
数量:
4套
5.5.7三叶罗茨鼓风机
作用:
多级生物接触氧化池供气
运行方式:
1用1备
气量:
Q=2.91m3/min
升压:
P=49KPa
功率:
N=5.5KW
数量:
2台
5.5.8动力散流曝气器
作用:
提高多级生物接触氧化池的氧气利用率,均匀布气
服务面积:
0.5m2/个
通气量:
2-3m3/(个.时)
通气阻力:
80mm水柱/个
氧气利用率:
20.9%
数量:
110只
5.5.9组合式纤维填料
作用:
接触氧化池填料
孔隙率:
91%
数量:
110m3
5.5.10混合液回流泵
作用:
接触氧化池填料混合液回流
运行方式:
1用1备
流量:
Q=25m3/h
扬程:
H=20m
功率:
N=2.2KW
数量:
2台
5.5.11二沉池布水、出水系统
作用:
二沉池布水、出水
尺寸:
L×W×H=4500×4500×4000
数量:
1套
5.5.12污泥回流泵
作用:
污泥池污泥回流
运行方式:
1用1备
流量:
Q=15m3/h
扬程:
H=16m
功率:
N=1.5KW
数量:
2台
5.5.13污泥提升泵
作用:
污泥浓缩池污泥提升泵
运行方式:
1用1备
流量:
Q=15m3/h
扬程:
H=16m
功率:
N=1.5KW
数量:
2台
5.5.14消毒设备
作用:
消毒池加药,污水灭菌消毒。
运行方式:
1用1备
ClO2发生量:
200g/h
功率:
N=2.5KW
数量:
2台
5.5.15沼气发电系统
作用:
沼气收集、沼气发电
运行方式:
2用
数量:
2套
6、项目投资估算
6.1土建工程
序号
名称
单位
数量
总容积
或面积
造价(万元)
备注
1
集水井
座
1
53m3
200.00
钢砼结构
2
调节酸化池
座
1
338m3
钢砼结构
3
UASB反应池
座
4
1680m3
钢砼结构
4
缺氧池
座
1
88m3
钢砼结构
5
多级生物接触氧化池
座
1
270m3
钢砼结构
6
二沉池
座
1
80m3
钢砼结构
7
消毒池
座
1
32m3
钢砼结构
8
污泥池
座
1
32m3
钢砼结构
9
污泥浓缩池
座
1
71m3
钢砼结构
10
污泥干化池
座
1
54m3
钢砼结构
11
风机间
座
1
80m2
砖混结构
12
值班、控制、化验
座
1
171m2
砖混结构
13
护栏
米
330
14
阀门井
个
16
砖混结构
15
设计费(5%)
10.00
总计
210.00
6.2设备及器材投资估算
序号
名称
型号及规格
单
位
数
量
报价(万元)
备注
一
标准设备
1
集水井提升泵
Q=00m3/h、H=7.6m、N=1.5KW
台
2
1.20
配自耦装置
2
调节酸化池提升泵
Q=15m3/h、H=20m、N=2.2KW
台
2
1.30
配自耦装置
3
潜水推进器
台
2
4.80
4
三叶罗茨鼓风机
Q=2.9m3/min、p=49kPa、N=5.5KW
台
2
4.80
5
混合液回流泵
Q=25m3/h、H=20m、N=2.2KW
台
2
1.85
配自耦装置
6
污泥回流泵
Q=15m3/h、H=16m、N=1.5KW
台
2
1.20
配自耦装置
7
污泥提升泵
Q=15m3/h、H=16m、N=1.5KW
台
2
1.20
配自耦装置
8
消毒设备
ClO2发生量:
200g/h,
台
2
2.40
二
非标准设备及器材
1
固液分离机
Q=35m3/h
套
2
13.00
2
脉冲布水器
套
4
17.80
配电加热系统
3
UASB三相分离器
玻璃钢材质
套
4
18.00
4
UASB出水槽
钢制
套
4
14.00
5
UASB布水管网
套
4
14.00
6
动力散流曝气器
服务面积0.5m2/个
只
110
1.80
含支架、管路
7
软性填料
Ф80×2000
M3
110
6.05
含支架
8
二沉池布水、出水系统
套
1
3.00
9
沼气发电系统
30kw
套
2
20.00
含沼气收集系统
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