黄河水利职业技术学院环测专业毕业论文（设计）报告.docx

1、黄河水利职业技术学院毕业论文 第 I 页 黄 河 水 利 职 业 技 术 学 院 毕业论文（设计）报告 叶县二期沼气发电站 废水处理工艺与运行管理 学 生： 指导教师： 专 业： 环境监测与治理技术 班 级： 环测 0701 2010 年 6 月 6 日 黄河水利职业技术学院毕业论文 第 II 页 摘 要 本文主要对叶县二期沼气发电站废水处理工艺及运行进行了研究，概述了养殖废水的产生及危害、猪粪的营养成分及利用情况、国内外养殖废水的处理方法等。通过实际生产的试运行，较为深刻的探讨了该沼气发电站废水处理工艺流程及相关参数的确定，研究了各设备的运行管理情况，表明该工艺可以解决畜禽养殖业的废水污染问

2、题，以期为同类沼气发电废水处理工艺提供有效的参考。 根据循环经济和可持续发展的理念，以实现资源和能源利用的最大化为原则，本系统废水处理采用了厌氧、好氧生物综合处理方法，在废水脱氮除磷工艺设计中具备厌氧、缺氧、好氧的 3 个基 本条件，选用 SBR 活性污泥法生物处理。 处理后水质：CODCr 为 334mg/L、 BOD5 为 108mg/L、 SS 为 86mg/L 和 NH3-N 为 43mg/L;相应的 平均去除率： CODCr 为 74.24%、 BOD5 为 66.44%、 SS 为 79.16%和 NH3-N 为 60.27%。均符合国家 畜禽养殖业污染物排放标准（ GB18596

3、 2001） 规定的要求，而且 猪粪尿采用水泡粪工艺产生沼气， 日排放量 6000m3/d，可供电 500kw，电力满足 养殖场内使用。 关键词： 畜禽废水 、 猪粪尿、 SBR工艺 、沼气发电 黄河水利职业技术学院毕业论文 第 III 页 目 录 摘要 . II 1.引言 . 1 1.1 养殖场废水的产生与危害 . 1 1.2 猪粪的营养成分及利用 情况 . 3 1.3 国内外养殖业废水处理方法及其分析 . 4 1.3.1 混凝沉淀 -脱氮 -好氧生化工艺 . 4 1.3.2 凤眼莲水生生物系统 . 5 1.3.3 固液分离 -好氧工艺 . 6 1.3.4 固液分离 -甲烷发 酵 -淹没式生

4、物滤池工艺 7 . 6 1.3.5 A1-O1-A2-O2 处理工艺 . 7 1.3.6 多级酸化 -人工湿地处理工艺 . 7 1.4 沼气工程现状 . 8 1.5 选题的目的、意义、内容 . 9 1.5.1 目的及意义 . 9 1.5.2 内容 . 10 2. 叶县二期沼气发电站废水处理工艺设计 . 10 2.1 系统简介 . 10 2.2.1 废水来源及特点 . 10 2.2.2 废水处理流程 . 11 2.2.3 物料参数及废水进水、排放标准 . 12 2.3 构筑物的设计 . 13 2.3.1 格栅 . 13 2.3.2 集污池 . 13 2.3.3 预处理间 . 14 2.3.4 U

5、ASB 反应器 . 17 2.3.5 竖流式沉淀池 . 17 2.3.6 中间水池 2# . 18 2.3.7 SBR 反应器 . 19 2.3.8 CSTR 反应器 . 19 2.3.9 柔性气柜 . 20 2.3.10 脱硫装置及脱水装置 . 21 2.3.11 发电机 . 24 3 叶县二期沼气发电站常用设备的运行管理 . 25 3.1 格栅的运行管理 . 25 3.2 鼓风机的运行维护 . 25 3.3 污水提升泵的运行管理 . 26 黄河水利职业技术学院毕业论文 第 IV 页 3.4 UASB 装置的运行管理 . 26 3.5 SBR 装置的运行管理 . 27 3.5.1 辅助设施的

6、运行管理 . 28 3.5.2 SBR 生化池的运行管理 . 28 4 试运行效果及分析 . 32 4.1 水质的测定 . 32 4.2 试运行效果及分析 . 32 参考文献 . 34 致谢 . 35 黄河水利职业技术学院毕业论文 第 1 页 1.引言 1.1 养殖场废水的产生与危害 近十多年，尤其是自上世纪九十年代以来，我国的畜牧业发展迅速。据国家统计局统计， 2009 年全国肉类总产量 7642 万吨，比上年增长 5%。 2009 年全国规模以上畜禽屠宰及肉制品加工业销售总收入达到 5167.4 亿元，比 2008 年增长21.8%。 2010 年肉类、禽蛋、奶类产量分别达到 7850 万

7、吨、 2760 万吨、 3740 万吨，同比分别增长 2.6%、 1.5%、 0.2%。畜牧业的持续增长，极大地丰富了我国城乡居民的畜产品及其副产品供应，全国畜牧业产值 9988 亿元，占农业总产值的比例为 34%，占 GDP 的 8.5%。在一些畜牧大省，畜牧业几乎占到了农业的半壁江山，由此可见，畜牧业已成为中国农村经济中最活跃的增长点和主要的支柱产业。 1 头猪的日排泄粪尿按 6kg 计，是人排粪尿量的 5 倍，年产粪尿约 2.2 吨，如果采用水冲式清粪， 1 头猪污水排放量约为 30kg/日， 1 个千头猪场排粪尿达 6 吨 /日，年排泄粪尿达 2200 吨，采用水冲清粪则日产污水达 3

8、0 吨，年排污水 1 万多吨。大量粪液、消毒冲洗液流入周围农田、池塘、河流，甚至渗入井中，形成水污染、土壤污染。随着我国养殖业的发展，情况还会更加严重。由此可见畜禽排泄物已形成了巨大的污染源，若处理不当就会给环境保护带来很大威胁 12,因此，这一问题引起了当今世界畜牧界和环保组织的极大关注，引起了各国畜牧业生产部门的高度重视。我国城市规模化畜禽养殖业的发展虽然起步较晚，但发展势头十分迅猛，短短十多年已达到相当大的规模，并继续呈高速发展趋势。我国 1992年 8 月在贵阳市召开了 “大中城市粪尿处理及综合利用 ”研讨会，深圳市于 1991 年7 月召开了畜禽污水处理研讨会，台湾省则从 1987

9、年前后就从事这方面法规的制定。 畜禽养殖的粪尿、废水与粪尿堆置场地面径流是造成地表水、地下水及农田污染的一大污染源。据在北京的调查，一个饲养母猪 100 头、繁殖肥猪 1500 头规黄河水利职业技术学院毕业论文 第 2 页 模的养殖场，堆积粪侵占的土地为 0.3-1.0ha，这些土地已被难以恢复使用，上海市环保局认为：上海郊区 40%畜禽养殖场的粪尿未经处理流入河道，平均单位水面畜禽粪尿负荷量达 18 吨 /ha，最高达 3600 吨 /ha，已成为上海饮用水源的主要污染源 13。另一项调查表明，每年排入环境的畜禽 粪尿是太湖流域最大的氮、磷及有机污染源，也是太湖富营养化的罪魁祸首。刚排出的畜

10、禽粪便含有 NH3、 H2S等有害气体，在未能及时清除或清除后不能及时处理时，产生甲基硫醇、甲硫醚及低脂肪酸等恶臭气体，且臭味将成倍增加。畜禽养殖场的粪便与废水长期堆置或排放在附近的低洼地，往往造成恶臭熏天，蚊蝇滋生，严重影响大气质量和居民的居住环境。实践表明，不仅导致畜禽传染病和寄生虫病的蔓延和发展，也是影响畜禽生产水平的直接原因，严重时会成为威胁畜禽生存的最重要因素。 下列表 1、 2、 3 给出了英国典型的畜禽排泄废物量和相关的比较资料 145。 表 1 畜禽排泄粪尿量（单位： kg/(头 /d)） 畜禽种类 猪 奶牛 蛋鸡 肉鸡 鸭 排泄物 粪 尿 粪 粪尿 粪尿 粪 排泄量 3.5

11、3.2 2.5 0.05 0.11 0.08 表 2 畜禽养殖业废水与生活污水 BOD5 之比较（英国资料） 废水种类 BOD5(mg/L) 一般生活污水 200400 牛粪水 1000030000 猪粪水 1600030000 饲料场排水 1200085000 奶牛场 90000140000 表 3 人及畜禽排泄物含氮量 家禽粪便 6.3%（ N） 羊粪 3.8%（ N） 猪粪 3.8%（ N） 马粪 2.3%（ N） C:N=25 牛粪 1.7%（ N） C:N=18 人粪尿 5.56.5%（ N） C:N=610 黄河水利职业技术学院毕业论文 第 3 页 从这些数值可以看出：养殖业废水的

12、污染物浓度高，是一种污染非常严重的废水。 1.2 猪粪的营养成分及利用情况 集约化养猪场粪污处理利用不当是造成环境污染的主要原因之一，而养猪场粪污中含有大量的有机质和植物营养素，又是极其宝贵的资源，经无害化处理后加以资源化利用，不仅可防止环境污染，保障猪群健康和安全生产，同时，对促进农牧结合，物质良性循环和生态平衡也具有重要意义。 猪场粪便污水中含有大量的腐殖物质，是土壤肥力很好的改良剂，可以改善土壤的团粒结构，防止土壤板结，提高土壤的保水、保肥能力，减少土壤中养分的流失。猪粪中含有大量的有机质和氮磷钾等植物生产必需的营养元素（见表 5），但也有含有大量的微生物和寄生虫及其卵。尽管猪 粪是一种

13、很好的有机肥，但是必须经过无害化处理，杀菌病原微生物和寄生虫及其卵。一般健康猪的粪尿排泄量和成分如表 4、表 5 所示。 表 4 典型的畜禽废物产生量（英国资料） 畜禽类别 体重（ kg） 粪尿产生量（ L/d） 哺乳期小猪 15 1 断乳后幼猪 30 2 生产期成年猪 70 4.40 生产期及成年猪（干饲料） 90 5.80 生产期及成年猪（湿饲料） 90 24.00 大母猪 125 4.50 大母猪加垫圈草 170 15.00 公猪 160 5.00 蛋鸡 2 0.12 奶牛 500 45.00 黄河水利职业技术学院毕业论文 第 4 页 表 5 猪粪的化学成分 肥分 含量（ %） 化学组成

14、 含量 有机物组成 占碳的 % 水分 81.5 有机质（ %） 24.16 脂肪 11.42 有机质 15.0 含氮（ %） 2.65 总腐殖质 25.98 氮（ N） 0.60 含磷（ %） 0.68 富理酸 15.78 磷（ P2O5） 0.40 全钾（ %） 1.99 胡敏酸 10.32 钾（ K2O） 0.44 蛋白质（ %） 2.22 半纤维 5.32 碱解氮（ mg/100g） 458.7 铵态氮 (mg/100g) 426.6 碳氮比 7.14:1 种植业生态系统是开放的系统，有物质、能力的输入，也有物质、能量从系统中输出，因此，人类必须向农田输入肥料等。肥料的正确使用与否，是影

15、响作物产量和品质、人类生存环境的一大因素。猪场固体粪污作蚯蚓、蝇蛆、食用菌培养料，然后作肥料还田，也是一种合理的利用方式，但利用数量有限。 用猪场固体粪污制沼气，既开发了新能源，沼液沼渣作肥料还可提高肥效，不失为粪便处理的好方法。 1.3 国内外养殖业废水处理方法及其分析 由于养殖业废水的悬浮物、 CODCr、 BOD5 及氨氮的含量较高，所以处理难度较大，目前国内外实验的规模化混合废水的处理工艺有以下几种： 1.3.1 混凝沉淀 -脱氮 -好氧生化工艺 5 废水经石灰乳混凝沉淀，可去除废水中的大部分胶体物质和悬浮物，同时可去除一部分难解物质，经脱氨使废水中氨氮低于 200mg/L，有利于后续

16、生化的顺利进行。当生化池活性污泥浓度在 3500-4500mg/L 之间， CODCr 容积负荷3.0kg/Mm3/d， NH3-N 容积负荷 0.22kg/m3/d 时，处理后出水能够达到畜牧业排放标准（ CODcr400mg/L， NH3-N100mg/L）。流程如图 1 所示： 黄河水利职业技术学院毕业论文 第 5 页 图 1 混凝沉淀 -脱氮 -好氧生化工艺 混凝工序：混凝沉淀工序的主要操作参数为 Ca(OH)2 的投加量，如果只是从混凝效果考虑，其投加量在 2000mg/L 以上即可，但如果水温较低，则必须加大Ca(OH)2 的投加量，提高 pH 值以利于提高后续的脱氨效率。可根据水

17、温的不同确定 Ca(OH)2 的投加量，一般控制在 3000-6000mg/L 之间。脱氨工序影响脱氨效率的主要因素为 pH 值、水温、曝气强度和曝气时间。 该废水的水温随气温的变化而变化，在工程上调节水温不太经济，一般不加控制，而是通过调节水样的 pH 值来弥补因水温低而造成的脱氨效率低的不足。脱氨池进水水样的 pH 值一般控制为 10.010.5 之间，曝气强度适中，气水比一般为10:1，曝气时间为 23h。好氧生化工序主要参数控制值即活性污泥浓度为：3500-4500mg/L，进水 NH3-N 浓度 200mg/L 以下，容积负荷 2-3kgCODCr/(m3 h)，污泥负荷为： 0.5

18、-0.7kgCODCr/（ kg MLSS.D）。 1.3.2 凤眼莲水生生物系统 6 采用 凤眼莲水生生物系统处理混合废水，不但耗资少，而且能有效去除有机物，凤眼莲还可作为辅助饲料喂猪，具有明显的经济效益、环境效益和社会效益。其工艺流程如图 2 所示： 图 2 凤眼莲水生生物系统处理工艺 厌氧发酵后的废水经兼性氧化塘自然氧化后，进入水生生物处理系统。先经黄河水利职业技术学院毕业论文 第 6 页 增氧氧化塘氧化，然后进入一级凤眼莲吸收塘，出水经自然氧化塘氧化后进入二级凤眼莲吸收塘，再经过沙滤床流入氧化塘，达到净化废水的目的。该系统对 BOD5的去除率约为 70%左右， N 的去除率约为 75%

19、，悬浮物及 P 的去除率则可达 80%。 1.3.3 固液分离 -好 氧工艺 5 根据该类废水中固型物、纤维性物质含量比较高的特点，进行固液分离处理，固液分离 -好氧工艺的工艺流程图如图 3 所示： 图 3 固液分离 -好氧工艺 处理方法：利用地形将猪粪尿废水引入，以不锈钢网挡住粪渣颗粒的去路，使废水流速减低而逐渐沉淀淤积，后来进入沉淀池的粪尿废水以前面淤积的粪渣为过滤体，使废水中更细的颗粒也能沉淀淤积下来。直到粪渣填满沉淀池的八成时，即可换池，重新开始过了沉淀，如此周而复始即能将猪粪尿废水中的固形物欲液体废水分离出来。 处理效果：应用上项设施及处理方法起初只能过滤 12-15%的固形物，半天

20、后若有粪渣淤积，其过滤效果可以逐渐增加至 75-81%。如果废水 SS 为 888mg/L，其 SS 去除效率达 75-83%，原水的 BOD5 去除效率为 27.16%。当然经过此种方法过滤后的废水尚不能达到规定的排放标准，必须再做好二级好氧处理后才能排放。 1.3.4 固液分离 -甲烷发酵 -淹没式生物滤池工艺 7 废水通过筛网过滤，滤液再经过固体分离，液体部分与渣滓和豆饼混合，然后在 34 条件下中温消化 23d，消化排出液稀释 4 倍，然后再通过淹没式生物滤池处理。所产生的气体被用来加热猪饲料，进入消化器前的 BOD 浓度为 26000mg/L，消化后排出液中 BOD 的浓度为 1680mg/L，其 BOD5、 CODCr、 NH3-N 的去除率粪