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
