1、XXXXXX 养猪场废水处理 (20t/d) 方 案 设 计 编制单位:江西彦珲环保科技有限公司 编制时间:2017 年 7 月 31 日 一、 概述 自然概况(略) 养猪场现养殖存栏仔猪规模为 500 头;采用水冲洗粪便方式清洗猪舍; 由于养猪场猪舍设施简陋,粪便排放沟渠完全开放,空气中到处弥漫着粪便 恶臭气味,养猪场粪便臭气严重污染周围环境,养猪场粪便废水以及所造成 的环境污染问题较为严重, 环境治理迫在眉睫。 二、废水水量、水质及出水标准 1、废水的水量和水质 根据畜禽养殖业污染物排放标准(GB 18596-2001)第 311 畜禽养 殖业废水不得排入敏感水域和有特殊功能的水域。排放去
2、向应符合国家和地 方的有关规定。 312 标准适用规模范围内的畜禽养殖业的水污染物排放规定。 种类 猪 (m 3百 头天) 鸡 (m 3千 只天) 牛 (m 3百 头天) 季节 冬季 夏季 冬季 夏季 冬季 夏季 标准值 2.5 3.5 0.8 1.2 20 30 注:废水最高允许排放量的单位中,百头、千只均指存栏数。 春、秋季废水最高允许排放量按冬、 夏两季的平均值计算。 污水的总排放量为夏季 20t/d;冬季 15t/d;春秋季 18t/d; 2、500 头养猪废水排放量确定 依据畜禽养殖业污染物排放标准(GB 18596-2001)计算及现场考 察实际情况,确定 500 头养猪废水排放量
3、为 20t/d。 3、污水的水质情况: 根据同类工程调查和业主提供的资料,废水主要来源于猪粪尿、地面冲 洗废水,含有粪便、尿、饲料等。通过查阅文献及我公司对相关同类废水的 多项工程经验,废水水质基本如下(水冲猪粪便法清理粪渣情况下): CODcr:800010000 mg/L BOD5 :30005000 mg/L NH3-N:10001500 mg/L SS:50007000 mg/L 粪大肠菌体2.410 8个 废水排放量: 20 m 3/d 根据项目所在地受纳水体功能及当地环保部门要求,废水经治理后要求 出水水质达到畜禽养殖业污染物排放标准(GB18596-2001)标准要求, 废水中污
4、染物及其浓度和排放要求 CODCr 8000mg/L 左右 BOD5 3250mg/L 左右 SS 2000mg/L 左右 PH 69 参照同类废水原水指标,确定本项目养猪场废水指标如下表一 废水进水水质及出水执行标准要求 单位:(mg/L) PH 除外 废水污染物浓度 名称 CODcr BOD 5 NH3-N 总磷 SS 蛔虫卵 大肠菌群数 (个 /L) 废水水质 8000 10000 3000 5000 1000 1500 5000 7000 2.4108 排放标准 400 150 80 8 200 2 10000 4、设计出水水质执行畜禽养殖业污染物排放标准(GB 18596- 2001
5、) 控制项目 五日生化需氧量 (mg/l)化学需 氧量 (mg/l)悬浮物 (mg/l) 氨氮 (mg/l) 总磷 (以 P计 ) (mg/l) 粪大肠菌 群数 (个 l) 蛔虫卵 (个 l) 标准值 150 400 200 80 8.0 10000 2.0 三、废水处理工艺设计 (一)设计方案的编制依据、国家技术标准和规范 、原则和范 围 A 、编制依据 1、 中华人民共和国环境保护法 (1989 年 12 月) 2、 中华人民共和国污水污染防治 (1996 年) 3、 环保局提供的参考水质及处理要求 4、 新余市农业局、新余市环保局文件余农字201723 号 5、 城镇污水处理厂污染物排放
6、标准 (GB189182002) 6、 畜禽养殖业污染物排放标准 (GB185962001) 7、 城市区域环境噪声标准 (GB309693) B 、设计标准与规范 本污水处理工程执行的国家专业技术规范与标准如下: 农用污泥中污染物控制标准 (GB4284-84) 室外排水设计规范 (GB50014-2016) 工业建筑防腐蚀设计规范 (GB50046-2008) 建筑结构荷载规范 (GB50009-2001) 建筑设计防火规范 (GB50016- 20014) 给水排水工程构筑物结构设计规范 (GB50069-2002) 给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程(CECS138-2002) 混
7、凝土结构设计规范 (GB50010-2015) 建筑地基基础设计规范 (GB50007-2011) 钢结构设计规范 (GB50017-2014) 砌体结构设计规范 (GB50003-2011) 构筑物抗震设计规范 (GB50191-2012) 建筑地基处理技术规范 (JGJ79-2012) 供配电系统设计规范 (BG50052-2009) 电力装置的继电保护和自动装置设计规范 (GB50062-92) 建筑防雷设计规范 (GB50057-2011) 爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范 (GB50058-2014) C 、设计范围 1、污水预处理单元厌氧反应设施设计,站内的废水处理工艺设计和污
8、泥处理工艺设计。 2、建筑物的设计和构筑物的设计 3、污水处理系统及设备设计和选型 4、电器及仪表设计 5、设备安装设计 6、废水处理系统工艺管网设计 (二)方案设计的原则 本工艺设计遵循以下原则: 1、工艺技术保证处理出水的各项指标达到排放标准; 2、技术先进可靠,工程投资经济合理; 3、平面布置合理,结构紧凑,节省占地面积; 4、工艺采用高程布置,做到动力最少。 5、工艺中的各处理单元设计选型合理,操作管理方便,设备维 修方便,从而达到运行费用最低。 (三)工艺流程的确定 由于养猪废水的污染物 COD 浓度较高,根据我们以往的类似废水处理 的工程经验及养猪场排水特点,采用厌氧反应器强化厌氧
9、生化处理,然后再 进行“A 2/O”生物膜接触氧化处理工艺,这样不但可以保证达标排放,而且 可以产生能源沼气,所以,我们决定采用水解酸化+厌氧+好氧(生物接触氧 化)的处理工艺。 (四)工艺流程图(工艺高程图见附图) 上 清 液 养猪原粪便水收集池 水解酸化池 UASB 厌氧生化反应器或沼气池 固液分离 一体化 A2/O 接触氧化好氧处理设备 沉淀池 紫外线消毒 达标排放 污泥干化、消化池 回收加工生态肥 污 泥 污泥 原水 (五)工艺流程说明 养猪废水经过水冲除粪池进入粪便水收集池,去除大部分泥沙及固体污 染物后,靠重力自流进入水解酸化池,然后经泵提升进入 UASB 反应器。 高效厌氧反应器
10、去除大部分有机污染物,然后进入 A2/O 生物膜接触氧化 反应池,进行生化好氧处理;A 2/O 生物膜接触氧化反应池排水时的上清液经 沉淀池去除悬浮物后平流进入消毒池,处理后污水经消毒后达标排放。 A2/O 生物膜接触氧化反应池内不断新陈代谢,附在载体上的膜经新陈代 谢后慢慢脱落,并不断的有新的菌膜附挂,脱落变成污泥的生物膜重力排入 污泥池,然后经干化场消化处理后制成生态肥用于农田。收集池的底层污泥 重力进入污泥池进行后处理。 A、厌氧反应理: 废水厌氧生物处理是在无分子氧条件下通过厌氧微生物(包括兼氧微生 物)的作用,将废水中的各种复杂有机物分解转化成甲烷和二氧化碳等物质 的过程,也称为厌氧
11、消化。 厌氧生物处理是一个复杂的微生物化学过程,依靠三大主要类群的细菌, 即水解产酸细菌、产氢产乙酸细菌和产甲烷细菌的联合作用完成。因而粗略 地将厌氧消化过程分为三个连续的阶段,即水解酸化阶段、产氢产乙酸阶段 和产甲烷阶段,如下图所示: 4% H2 24% 28% 76% 复杂有机物 高级有机酸 CH4 52% 72% 20% 乙酸 (1)水解酸化 (2)产氢产乙酸 (3)产甲烷 第一阶段为水解酸化阶段。复杂的大分子、不溶性有机物先在细胞外酶 的作用下水解为小分子、溶解性有机物,然后渗入细胞体内,分解产生挥发 性有机酸、醇类、醛类等。这个阶段主要产生较高级脂肪酸。含氮有机物分 解产生的 NH3
12、除了提供合成细胞物质的氮源外,在水中部分电离,形成 NH4HCO3 ,具有缓冲消化液 PH 值的作用。 第二阶段为产氢产乙酸阶段。在产氢产乙酸细菌的作用下,第一阶段产 生的各种有机酸被分解转化成乙酸和 H2,在降解奇数碳素有机酸时还形成 CO2 。 第三阶段为产甲烷阶段。产甲烷细菌将乙酸、乙酸盐、CO 2 和 H2 等转化 成甲烷 。 虽然厌氧消化过程可分为以上三个阶段,但是在厌氧反应器中,三个阶 段是同时进行的,并保持某种程度的动态平衡。这种动态平衡一旦被 PH 值、 温度、有机负荷等外加因素所破坏,则首先将使产甲烷阶段受到抑制,其结 果会导致低级脂肪酸的积存和厌氧进程的异常变化,甚至会导致
13、整个厌氧消 化过程停滞。 B、影响厌氧处理效果的因素 水解产酸细菌和产氢产乙酸细菌,可统称为不产甲烷菌,它包括厌氧细 菌和兼性细菌,尤以兼性细菌居多。与产甲烷菌相比,不产甲烷菌对 PH 值、 温度、厌氧条件等外界环境因素的变化具有较强的适应性,且其增殖速度快。 而产甲烷菌是一群非常特殊的、严格厌氧的细菌,它们对环境条件的要求比 不产甲烷菌更严格,而且其繁殖的世代期更长。因此,产甲烷细菌是决定厌 氧消化效率和成败的主要微生物,产甲烷阶段是厌氧过程速率的限制步骤。 1、温度条件 温度是影响微生物生存及生物化学反应最重要的因素之一。各种产甲烷 菌的适应温度区域不一致,而且最适温度范围较小。根据产甲烷
14、菌适宜温度 条件的不同,厌氧法可分为常温厌氧消化(1030) 、中温厌氧消化 (3538)和高温厌氧消化(5055)三种类型。 2、PH 值 每种微生物可在一定的 PH 值范围内活动,产酸细菌对酸碱度不及产甲 烷细菌敏感,其适宜的 PH 值范围较广,在 4.58.0 之间。产甲烷菌要求环 境介质 PH 值在中性附近,最适 PH 值为 7.07.2 ,PH6.67.4 较为适宜 。由于产酸和产甲烷大多在同一构筑物内进行,故为了维持平衡,避免过多 的酸积累,常保持反应器内的 PH 值在 6.57.5(最好在 6.87.2)的范围 内。 3、氧化还原电位(无氧环境) 无氧环境是严格厌氧的产甲烷菌繁殖
15、的最基本条件之一。产甲烷菌对氧 和氧化剂非常敏感,这是因为它不象好氧菌那样具有过氧化氢酶。 C、A 2/O 生物膜接触氧化反应原理 A2/O( A/A/O) 法 即 厌 氧 /缺 氧 /好 氧 生 物 膜 法 。 其 构 造 是 在 A/O 工 艺 的 厌 氧 区 之 后 、 好 氧 区 之 前 增 设 一 个 缺 氧 区 , 好 氧 区 具 有 硝 化 功 能 , 并 使 好 氧 区 中 的 混 合 液 回 流 至 缺 氧 区 进 行 反 硝 化 , 使 之 脱 氮 。 污 水 在 流 经 三 个 不 同 功 能 分 区 的 过 程 中 , 在 不 同 微 生 物 菌 群 作 用 下 , 使
16、 污 水 中 的 有 机 物 、 氮 和 磷 得 到 去 除 , 达 到 同 时 进 行 生 物 除 磷 和 生 物 除 氮 的 目 的 。 其 流 程 见 下 工 艺 图 。 在 系 统 上 , 该 工 艺 是 最 简 单 的 除 磷 脱 氮 工 艺 , 在 厌 氧 、 缺 氧 、 好 氧 交 替 运 行 的 条 件 下 , 可 抑 制 丝 状 菌 的 繁 殖 , 克 服 污 泥 膨 胀 , 使 得 SVI 值 一 般 小 于 100, 有 利 于 泥 水 分 离 , 在 厌 氧 和 缺 氧 段 内 只 设 搅 拌 机 。 由 于 厌 氧 、 缺 氧 和 好 氧 三 个 区 严 格 分 开
17、, 有 利 于 不 同 微 生 物 菌 群 的 繁 殖 生 长 , 脱 氮 除 磷 效 果 好 。 目 前 , 该 法 在 国 内 外 广 泛 使 用 , 运 行 良 好 。 附图 A 2/O 工艺流程图 (六)主要构筑物及设备设计说明 1、主要构筑物 养殖粪便收集池 功能:利用自制滤网进行过滤去除大部分大颗粒猪粪滓, 厌氧区 原水 缺氧区 好氧区 沉淀池 混合液回流 出水 污泥回流 以减轻后处理负荷,同时也减少对泵的损害。 结构规格: 规格:长 3.6m,宽 2.7m,深 2.1m。 结构:砖混结构。 水里停留时间( HRT):4h 水解酸化池带(搅拌器) 功能:该工艺不具有厌氧消化过程中对
18、环境条件严格要求,及降解速度 较慢的甲烷发酵阶段,将系统控制在缺氧状态下的水解酸化阶段。其原理是 通过水解菌、产酸菌释放的酶促使水中难以生物降解的大分子物质发生生物 催化反应,具体表现为断链和水溶,微生物则利用水溶性底物完成胞内生化 反应,同时排出各种有机酸。水解酸化过程能将废水中的非溶解态有机物截 留并逐步转变为溶解态有机物,一些难于生物降解大分子物质被转化为易于 降解的小分子物质如有机酸等,从而使废水的可生化性和降解速度大幅度提 高,以利于后续好氧生物处理。 水解池的启动通过调整水力停留时间利用水解、产酸与甲烷菌生长 速度的不同。利用水的流动造成甲烷菌在反应器中难于繁殖的条件。省去了 气体
19、回收部分。 具有较好的抗有机负荷冲击能力。 水解过程可改变污水中有机物形态及性质有利于后续好氧处理。水解、 产酸阶段的产物主要为小分子的有机物,可生物降解性一般较好。因此水解 池可以改变原污水的可生化性,从而减少反应时间和处理的能耗。 对固体有机物的降解可减少污泥量,其功能于消化池一样。工艺仅产 生很少的难厌氧降解的剩余污泥,故能实现污水、污泥同时处理,不需要经 常加热的中温消化池。 池子不需要密闭,不需要搅拌器,不需要水、气、固三相分离器,降 低了造价和便于维护。 由于反应控制在第二阶段完成前,出水无厌氧发酵的不良气味。 投资费用低的特点,主要利用是利用部分颗粒化厌氧 菌降解的大量有机污染负
20、荷。带盖封闭式保温,能出沼气。 设计参数: 规格:长 3.6m,宽 2.4m,深 2.5m 搅拌器:一台 水力停留时间( HRT):12 小时 结构:砖混结构。 UASB 厌氧反应器 功能: 本处理工艺中二级厌氧反应器选用 UASB 反应器,UASB 反应器是处理效率相对较高的厌氧处理反应器,具有容积负荷 高,水力停留时间短等优点。 主要利用是利用颗粒化厌氧菌降解的 大量有机污染负荷。 设计参数: 规格:3.2m5.5m 水力停留时间( HRT):25 小时 污水提升泵:一台 结构:钢结构。 .中间池: 功能:蓄调 UASB 出水,稍加沉淀后进入 A2/O 生物膜一体化设备处理。 设计参数:
21、规格:长 2.4m,宽 1.8m,深 1.5m。 水力停留时间( HRT):4 小时 结构:砖混结构。 一体化 A 2/O 生物膜接触氧化反应处理设备 A2/O 生物膜接触氧化是除磷脱氮好氧处理工艺,选择 A2/O 生物膜接触 氧化处理工艺一般根据污水可连续排放的特点及要求在同时去除 COD 同时 还要去脱氨除磷功能。 池体设计采用一体化钢结构设备(内置设备室:含回转式鼓风机 2 台、 污水循环泵一台、系统控制柜一面、曝气系统、紫外线消毒设备一台、斜管 填料、生物膜填料) 池体设计参数:长 7.2m,宽 2.2m,高 2.2m。 结构:钢结构。 污泥干化场 功能:来自污泥缓冲池的污泥重力排入干
22、化场进行处理, 干化床的滤液回流经污水缓冲池重新进行处理.。上部污泥干 水力停留时间( HRT):30 小时 规格:3.0m2.1m1.5m 结构:砖混结构。 四、处理效果预测 处理效果主要按预沉、厌氧和好氧处理三阶段预测,整个工艺 以污水的达标排放为终点。 处理单元 指标 COD BOD SS NH3-N TP 大肠杆菌 预沉池 进水 10000 8000 5000 3000 5000-3000 1000 2.4108 出水 9000 7200 4500 2700 3750 2250 935mg/l 效率 10% 10% 25% 6.5% 进水 9000 7200 4500 2700 375
23、0 2250 935 出水 6300 5040 2925 1755 2625 1575 795 水解酸化 mg/l 效率 30% 35% 30% 15% 进水 6300 5040 2925 1755 2625 1575 795 出水 1575 1260 585 351 1444 866 676 UASBM反应器 mg/l 效率 75% 80% 45% 15% 进水 1575 1260 585 351 1444 866 676 出水 1496 1197 556 334 217 130 670 中间水池 mg/l 效率 5% 5% 85% 10% 进水 1496 1197 556 334 217
24、130 670 出水 449 359 167 100 65 39 67 A2/O生物膜接触 氧化工艺 ml/l 效率 70% 70% 70% 90% 进水 449 359 167 100 65 39 67 出水 427 341 167 100 3 2 67沉淀池 效率 5% 0% 95% 0% 进水 427 341 167 100 3 2 67 2.4108 出水 385 338 142 85 3 2 37 10000 紫外线消毒 处理效率 % 效率 10% 15% 0% 45% 98% 排放标准值 400 150 200 80 8 10000 五、污水处理站的总平面布置 1、 污水处理站的位
25、置(详见总平面布置图附图) 2、 主要建筑物、构筑物布置(详见建施附图) 3、 管道布置(详见工艺图附图) 4、总占地面积 20mx15m=300 m 2 六、建筑、结构设计 1、 建筑设计 遵循主要设计规范 1) 砌体结构设计规范 GB50003-2011 2) 建筑地基基础设计规范 GB50007-2011 3) 混凝土结构设计规范 GB50010-2011 本污水处理站设计建筑物及构筑物分为水处理构筑物和辅助建筑 物。水处理构筑物包括原水收集池、水解酸化池、UASB 厌氧反应器基础、 中间水池、A 2/O 生物膜接触氧化一体化设备基础、污泥干化池。 2、 结构设计 本污水处理水处理构筑物
26、和辅助建筑物为钢筋混凝土或砖混结 构。按照目前地质报告和地震烈度设防报告及防震要求规定进行设 计,其中水处理构筑物对地基有较高的要求。 七、供配电 1、 供电电源及配电 污水处理站的动力电源由养殖场内配电室引来,其中照明电为 220V 专用照明电源,电源线均为电缆直埋进线。 2、 用电负荷 根据设计要求本污水处理站的用电负荷: 总装机容量为 3.5KW,常用运行功率 1.5KW。 八、投资估算 (一)投资概算依据 1、 本概算的土建部分依据当地的建筑施工单位的取费标准。设 备及材料部分依据现行价格水平,标准设备按现行出厂价格 计算,非标按类似产品价格计算。 2、 本概算未含征地及相关费用,也未
27、含电增容费。 3 、 本概算未考虑不可见费用如涨价及建设期银行贷款利息。 A、主要建(构)筑物一览表 单位数量 序号 建(构)筑物名称 规格及材质 单位 数量 单价 合价 备注 1 粪便储存池 砖混结构 3.6m2.7m2.1mM3 20 320 6400 新建 2 水解酸化池 钢混结构 3.6m2.4m2.5 M3 22 650 14300 新建 3 中间池 砖混结构 2.4m1.8m1.5mM3 6.5 320 2080 新建 4 UASB生化厌氧池基 础 素混结构 3.5m0.5m M3 4.81 850 4080 新建 5 一体化设备基础 素混 8m2.5m0.25m M2 20 95
28、 1900 新建 6 污泥干化池 砖混结构 3.0m2.1m1.5mM3 9.5 320 3040 新建 7 31800 B、主主要设备一览表 单位数量 序号 建(构)筑物名称 规格及材质 单位 数量 单价 合价 备注 1 一体化设备 钢结构 7m2.2m2.2m 套 1 75000 2 UASB反应器 钢结构(带保温) 3.25.5 套 1 187000 3 回转风机 HZ201 台 2 9000 18000 4 提升泵 40WQ12-15-1.5 台 2 1900 3800 5 循环泵 IHH40-25-125、 P=1.5KW 台 2 1900 3800 6 污泥泵 DFZWL20R、
29、P=0.4KW 台 1 2500 2500 7 膜式曝气管 R45 套 35 180 6300 8 斜管填料 M3 3 650 900 9 弹性填料 M3 15 550 5250 10 控制系统 套 1 4500 4500 11 工艺管道、阀门 套 1 4500 4500 12 液位仪表 套 3 600 1800 13 搅拌器 1:15减速搅拌、 P=0.55KW 套 1 4500 4500 14 合计 317850 C、投资概算: 土建直接费:31800 元 设备直接费:317850 元 安 装 费:31785035%=111247.5 元 施工管理费:(31800+317850)5%=17
30、482.5 元 运 费:(31800+317850)5%=17482.5 元 调 试 费:(31800+317850)5%=25667.25 元 税 金:5133455%=11642.3 元 总 计:539012.25 元 九、运行费用及效益分析 (一)运行费用分析 1.电费 工程正常运转时,设备运行功率为 3KW(有效利用时间 12 小时,利用 率 60%) ,按 0.6 元/KWh 电费计, 吨水耗电费用为:3KW0.50.60.6 元/KWh24h/天20 吨(污 水)/d 0.65 元/吨污水 2.人工费(无需人工管理) 3.消毒费用 紫外线消毒设备,用电费用: 30w10002240
31、.250.620= 0.011 元/吨水 4.维修费 按年维修费 2000 元计算,吨水维修费为 0.01 元 运行费用小计: 电费+消毒费+人工费+维修费 运行费用小计: 0.65 元0.011 元.01 元0 .67 吨污水 (二)经济效益分析 本污水处理工程建成后,将有以下面产生直接的经济效益: 沼气利用 本工程产生沼气用做猪场烧热水给保育猪取暖用。 每天产沼气量为: 6000mg/L80%200000L/d0.35m3 /kgCOD=33.6m3 /d 每天生产沼气 33.6m3/d,如果利用燃烧后可省优质原煤为: 33.6/25003.85t=0.052t/d 年可节约优质原煤为:0.052365=19 吨 吨优质原煤按 450 元/吨计算; 年可产生效益:19450=8550 元