奶牛养殖场废水处理工程设计Word格式文档下载.docx
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一.总论
1工程概况
近年来，我国工厂化生产的大型奶牛厂发展迅速，而且规模不断扩大，生产规模从几千头发展到几十万头。
但与此同时，由于规模化奶牛场往往建在大中城市近郊和城乡结合部，由于环境法规不健全，认识不足，特别是资金短缺，绝大多数养殖场在建场初期未考虑到畜禽养殖废水如何处理。
畜禽排放的大量粪尿与养殖场的大量废水，大多未经妥善回收利用与处理、处置即直接排放，对环境造成严重的污染，产生极其不良的影响。
不少养殖场粪便随地堆积，污水任意排放，严重污染了周围环境，也直接影响着养殖场本身的卫生防疫，降低了畜产品的质量。
畜禽养殖业已经成为或正在成为与工业废水和生活污水相当甚至更大的污染源。
本方案设计题目为某奶牛养殖场废水处理工程设计。
2设计任务和内容
（1）废水来源
某奶牛养殖场排放的废水主要为牛尿液和牛圈冲洗水。
其中：
以每头奶牛排牛
尿0.035m3/d计，冲洗水以每头奶牛0.3m3/d计，废水产生量总计为400m3/d
（2）废水处理站设计规模
考虑到废水产生的波动性，为便于处理设施的运行管理，废水处理站的设计规
模确定为400m3/d。
（3）设计进水水质
根据监测结果及同类企业所排废水的水质特征，设计进水水质为：
COD
3000-4000mg/L、BOD1800-2200mg/L、SS500-600mg/L、氨氮90-130mg/L、pH=7。
（4）设计出水水质
处理后出水水质满足《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）标准要求。
3基本资料
废水中含有大量的固体悬浮物，有机物、氨氮含量高，恶臭严重，这些废水如果不处理将使养殖厂臭气熏天、蚊蝇成群，地下水的硝酸盐严重超标，少数地区传染病与寄生虫病流行。
而且，污水的不合格外排，对周围的水系造成很大的污染。
目前国内对于畜禽养殖业废水的处理方法主要有厌氧法，活性污泥法，生物接触氧化法等。
一般均为几个方法的组合，这些方法又受地区气候的影响，厂区废水处理场地的影响等。
根据本工程项目的具体情况，本工程设计采用厌氧法和序批式活性污泥法相结合的方法来处理本工程污水。
进水水质和排放标准要求:
表1进水水质和排放标准
项目
PH值
SS/（mg/L）
COD（mg/L）
BORmg/L
）
氨氮
进水水质
7.0
500~600
3000~4000
1800~2200
90〜130
排放标准
6〜9
200
400
150
80
二.工艺流程与选择
1初沉池
初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，当污水进入初次沉淀池后流速迅速减小至0.02m/s以下，从而极大地减小了水流夹带悬浮
物的能力，使悬浮物在重力作用下沉淀下来成为污泥，而相对密度小于1的细小漂
浮物则浮至水面形成浮渣而除去。
沉淀池按水流方向来区分为平流式，竖流式及辐流式等三种。
三种类型池子的优缺点及适用条件见表2：
表2各类沉淀池的优缺点及适用条件
优点
缺点
适用条件
平流对冲击负荷和温
采用多斗排泥时，每个泥斗
适用地下水位
式
度变化的适应能
需单独设排泥管各自排泥，
较咼及地质较
力较强，有效沉淀
操作工作量大，采用机械排
差的地区；
适
区大，沉淀效果
泥时，机件设备与驱动件均
用大、中、小
好；
施工简单，造
浸与水中，易锈蚀
型污水处理厂
价低
竖
流
排泥方便，管理简
对冲击负荷和温度变化的适
适用水质不好
单；
应能力较差；
造价咼；
池径
的小型污水处
占地面积小
不宜太大
理厂
辐
采用机械排泥，运
池水水流速度不稳定；
机械
适用大、中型
行较好，管理亦较
排泥设备复杂，对施工质量
污水处理厂
简单；
要求较咼
因为本设计所处理的水量较小，属于小型污水处理站，且主要是对废水中的粪便和BOD、COD进行处理，所以选用平流式沉淀池。
它具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低，多个池子易于组合为一体，节省占地面积等优点。
2厌氧生物处理
厌氧生物处理适用于高浓度有机废水（COD>
2000mg/L,BQD1000mg/L）。
它是在无氧条件下，靠厌氧细菌的作用分解有机物。
在这一过程中，参与生物降解的有机基质有50%〜90%转化为沼气（甲烷），而发酵后的剩余物又可作为优质肥料和饲料。
厌氧生物处理包括多种方法，有化粪池、厌氧生物滤池、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器、两段厌氧处理法、厌氧膨胀床、厌氧流化床、厌氧生物转盘和两相厌氧法等。
废水的厌氧处理方法主要有传统消化法、厌氧生物滤池法、厌氧接触法、上流式厌氧污泥床反应器。
几种厌氧处理方法的特点及优缺点见表3：
表3各类厌氧处理法的特点及优缺点
反应法
特点
优点
缺点
传统消化法
在一个消化池内进
设备简单
反应时间长，池容
行酸化，甲烷化和
积大。
污泥易随水
固液分离
流带走。
厌氧生物滤
微生物固着生长在
设备简单。
能承
底部易发生堵塞。
池
滤料表面。
适用于
受较咼负荷。
填料费用较贵。
悬浮物量低的废
水。
厌氧接触法
用沉淀池分离污泥
能承受较高负
负荷咼时污泥会流
并进行回流。
消化
荷。
有定的抗
失。
设备较多，操
池中进行适当搅
冲击负荷能力，
拌，池内完全混合，
能适应咼有机物浓度和高悬浮物的废水。
运行较稳定。
作上要求较咼。
上流式厌氧
消化和固液分离在
如设计不善，污泥
负荷率咼，容积
污泥床反应
一个池内。
微生物
小,能耗低，不
会大量流失。
池的
器
量特高。
需搅拌。
构造复杂。
两段厌氧处
酸化和甲烷化在两
设备较多，运行操
理法
个反应器进行。
荷，耐冲击。
运
作较复杂。
行稳疋。
综合上所述并结合本设计污水的特点，考虑采用较为成熟的升流式厌氧污泥床
（UASB）作为厌氧段的反应器。
3好氧生物处理
传统活性污泥法、氧化沟法、接触氧化法、生物滤池法、序列间歇式活性污泥法（SBR，这四种是在禽畜养殖场废水处理中应用比较多的好氧反应器。
3.1氧化沟法
氧化沟是在传统活性污泥法的基础上发展起来的连续循环完全混合工艺，是用延时曝气法处理废水的一种环形渠道，平面多为椭圆形，总长可达几十米，甚至几
百米以上。
在沟渠内安装与渠宽等长的机械式表面曝气装置，常用的有转刷和叶轮等。
曝气装置一方面对沟渠中的污水进行充氧，一方面推动污水作旋转流动。
氧化沟多用于处理中、小流量的生活污水和工业废水，可以间歇运转，也可以连续运转。
氧化沟的平面示意图见图1。
图1氧化沟平面图
氧化沟工艺具有以下特点：
（1）氧化沟的沟渠长度较大，污水在氧化沟内停留的时间长，污水的混合效果好。
可以不没初沉池，有机悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度；
（2）对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；
（3）氧化沟的曝气装置具有两个功能:
供氧并推动水流以一定的流速循环流动。
污泥
的BOD负荷低，同延时曝气法，对水质和水量的变动有较强的适应性；
（4）污泥龄一般可达15到30天，为传统活性污泥系统的3到6倍。
可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物，如硝化菌；
（5）如采用一体式氧化沟，可不单独设二次沉淀池，使氧化沟与二沉池合建。
中间的沟渠连续作为曝气池，两侧的沟渠交替作为曝气池和二次沉淀池，污泥自动回流，节省了二沉池与污泥回流系统的费用。
氧化沟工艺的缺点：
占地面积较大；
在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是
硝化反应的影响较大，对氧化沟不利。
3.2接触氧化法
生物接触氧化处理技术之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。
在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化；
生物接触氧化技术的另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧，并起到搅拌与混合作用。
因此，生物接触氧化是一种结和活性污泥法与生物滤池两者之间的生物处理技术。
生物接触氧化法在工艺发面的特点：
由于曝气，在池内形成液、固、气三相共存体系，有利于氧的转移，溶解氧充沛，适于微生物存活增殖；
在生物膜上能够形成稳定的生态系统与食物链，无污泥膨胀之虑；
填料表面全为生物膜所布满，形成了生物膜的主体结构，污水在其中通过起到类似“过滤”的作用，能够有效地提高净化效果。
生物接触氧化法在运行方面的特点：
对冲击负荷有较强的适应能力，在间歇运行条件下，仍然能够保持良好的处理效果，对排水不均匀的企业，更具有实际意义；
操作简单、运行方便、易于维护管理，无需污泥回流，不产生污泥膨胀现象，也不产生滤池蝇；
污泥生成量少，污泥颗粒较大，易于沉淀。
生物接触氧化法的主要缺点是：
如设计或运行不当，填料可能堵塞，此外，布水、曝气不易均匀，可能在局部部位出现死角。
3.3生物滤池法
生物滤池是集生物降解、固液分离于一体的污水处理设备。
被处理的原污水，
从池上部进入池体，并通过由填料组成的滤层，在填料表面形成由微生物栖息形成的生物膜。
在污水滤过滤层的同时，由池下部通过空气管向滤层进行曝气，空气由填料的间隙上升，与下流的污水相接触，空气中的氧转移到污水中，向生物膜上的微生物提供充足的溶解氧和丰富的有机物。
在微生物的新陈代谢下，有机污染物被降解，污水得到处理。
原污水中的悬浮物及由于生物膜脱落形成的生物污泥，被填料所截留，滤层具有二次沉淀池的功能。
生物滤池法工艺具有以下特点：
（1）气液在滤料间隙充分接触，由于气、液、固三相接触，氧转移率高，动力消耗低；
（2）本设备自身具有截留原污水中悬浮物与脱落的生物污泥的功能，因此，无需设沉淀池，占地小；
⑶以3-5mm的小颗粒作为滤料，比表面积大，微生物附着力强；
（4）池内能够保持大量的生物量，再由于截留作用，污水处理效果良好；
（5）无需污泥回流，也无污泥膨胀之虑，如反冲洗全部自动化，则维护管理业非常方便。
3.4序批式活性污泥法
序批式活性污泥处理系统（简称SBR属于间歇式处理系统，是通过其主要反
应器-曝气池的运行操作而实现的。
曝气池的运行操作，是由流入、反应、沉淀、排放、待机（闲置）五个工序所组成。
这五个工序都在曝气池这一个反应器内运行、
实施。
运行操作的五个工序示意图见图2
图2间歇式活性污泥法曝气池运行操作5个工序示意图
序批式活性污泥法具有如下特点:
（1）在大多数情况下（包括工业废水处理），无需设置调节池；
（2）SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；
（3）通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应；
（4）应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本工艺
过程实现全部自动化，而由中心控制室控制；
（5）运行管理得当，处理水水质优于连续式；
⑹加深池深时，与同样的BOD-SS负荷的其它方式相比较，占地面积较小；
（7）耐冲击负荷，处理有毒或高浓度有机废水的能力强
近年来序列间歇式活性污泥法（SBR处理养殖场废水越来越受到关注，该工艺相对比于其他工艺简单、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地少、运行费用低、耐有机负荷和毒物负荷冲击，运行方式灵活，由于是静止沉淀，因此出水效果好、厌（缺）氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。
且有通过氧化还原电位实时控制SBR反应进程的报道，进一步提高了对氮磷的去除效果、节约了能源和投资。
因此选用序列间歇式活性污泥法（SBR作为好氧段的反应器。
4工艺流程
工艺流程图如下：
图2污水处理工艺流程图
本工程污水通过污水管网经格栅后用泵提升至集水池，再自流进入水力筛网，经初沉池沉淀后的水自流进入调节池，再用污水泵送至酸化水解池提高生化性能，70%勺水量送入UASB反应器进行厌氧反应，经厌氧处理后的出水自流进入配水池，与水解酸化池未经厌氧反应的30%水量均匀混合后，出水自流进入SBR反应池进行生化反应，经SBR反应池的出水自流进入浅层气浮池，最终流入现有的养殖塘。
格栅机、筛网的污泥直接运至化肥厂。
UASB反应器、SBR反应器、初沉池的污泥排至
污泥浓缩池，通过浓缩处理后进入带式脱水机进行脱水，滤饼外运，滤液回流至集水池进入再处理。
UASB反应器产生的沼气通过沼气收集系统集中后送至锅炉房进行燃烧。
三．主要设备及处理构筑物设计计算
1.设计流量确定:
333
平均流量：
Q=400m/d=16.7m/h=0.0046m/s
总变化系数：
式中：
Qa—平均流量，L/s;
则：
Kz2.7tt2.28
4.6
设计最大流量Qax：
Qax=KzXQ=2.28X400=912m3/d=38m3/h=0.0105m3/s
2格栅渠
由于本工程废水主要为牛尿液和牛圈冲洗水两个方面组成，废水中含有大量的固体悬浮物和大颗粒杂质，因此为防止废水中大量的固体悬浮物，杂质堵塞，损坏后续处理设施，污水在进入集水池池前，设置两格栅井（一用一备）。
（1）
最大
栅条选矩形钢，栅条宽度S=0.01m,栅条间隙e=0.01m。
安装倾角a=75°
。
设计污水量Qax=720m/d=0.0083m/s，设栅前水深h=0.3m，过栅流速v=0.6m/s
⑵栅条间隙数n：
栅条间隙n取为6。
⑶栅槽宽度B:
B=S（n-1）+dn=0.01X（6-1）+0.01X6=0.11m
栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m，栅槽实取宽度B=0.40m,栅条6根。
（4）进水渠道渐宽部分长度L1：
B—进水渠道宽度，本设计取0.2m;
ai—进水渠道渐宽部位的展幵角，一般a1=20°
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2：
（6）过栅水头损失h1：
h。
一计算水头损失
k=3
=2.42
k—格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，栅条为矩形截面时取
£
—阻力系数£
=3（S/e）4/3，与栅条断面有关，为锐边矩形时取B
h1=3*2.42*0.6*sin75o/2*9.81=0.21m
（7）栅前槽总高度H1：
取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.3+0.3=0.60m
（8）栅后槽总高度H：
H=h+h1+h2=0.3+0.21+0.3=0.81m，取为0.8m。
（9）格栅总长度：
L=Li+L2+1.0+0.5+Hi/tana=2.1m
（10）每日栅渣量：
=0.06m3/d
本设计取单位体积污水栅渣量W为0.15m3/1000m3
因为W」、于0.2m3/d，采用人工清渣。
计算草图见图2：
图2格栅计算图
3集水池
集水池用于污水过格栅后均衡水质水量，同时通过污水泵提升进入后续处理设
备。
根据本次设计污水量，设置水力停留时间HRT=20mir，有效容积=13.0m3，规格
3mx2mx2.5m，钢砼结构，地下式，计算过程如下：
（1）有效容积V:
Q—设计处理水量，m/h
t—停留时间，h，取t=20min
VQmaxt37.5206012.5（m3）
=912*0.33/24=12.54m
（2）池子面积F：
h—有效水深h,m。
2
F%谨2%4/2.%2712）
（3）池子总高H:
hi—池子超高，m,取h,=0-5m。
Hhh2.00.52.5（m）
4水力筛
水力筛是污水处理或工业废水处理中用于过滤悬浮物、漂浮物、沉淀物等固态或胶体物质的一种小型的无动力分离设备。
采用楔形条缝焊接不锈钢筛板制成弧形筛面或平面过滤筛面，待处理的水通过溢流堰均匀分布到倾斜的筛面上，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，从而达到分离的目的。
水力筛能有效地降低水中悬浮物（SS），减轻后
续工序的处理负荷。
根据污水量16,7m3/h和筛板缝隙1mm本项目选用RHG-0518水力筛，共安装两台（一用一备）
表3设备安装规格表
型号筛板规格BB1进出口法兰重量
PN0.6MPa
（宽度X长度）
DN1
DN2
（Kg）
RHG-051
8
500X1800
50064080
100
500
5混凝沉淀池
5.1混合阶段
向原水中投加混凝剂后，应在短时间内将药剂充分、均匀地扩散于水体中，这一过程称为混合。
混合是取得良好絮凝效果的重要前提。
影响混合效果的因素有很多，如药剂的品种、浓度，原水的温度，水中颗粒的性质、大小等，采用的混合方式是最主要的影响因素。
混合设备的基本要求是药剂与水的混合快速均匀。
混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。
采用何种混合方式应根据净水工艺布置、水质、水量、药剂品种等因素综合确定。
由于本次设计的污水量较小，选用GJH-100型管式静态混合器，玻璃钢材质,
管径为DN100加药管管径为DN32
5.2絮凝阶段
絮凝过程就是在外力作用下具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，从而形成更
大的稳定的絮粒，以适应沉降分离的要求。
为了达到完善的絮凝效果，在絮凝过程中要给水流适当的能量，增加颗粒碰撞的机会，并且不使已经形成的絮粒破坏。
絮凝过程需要足够的反应时间。
在水处理构筑物中絮凝池是完成絮凝过程的设备，它
接在混合池后面，是混凝过程的最终设备。
通常与沉淀池合建
絮凝池的形式近年来有很多，大致可以按照能量的输入方式不同分为水力絮凝
和机械搅拌絮凝两类。
水力絮凝是利用水流自身的能量，通过流动过程中的阻力给液体输入能量。
其水力式搅拌强度随水量的减小而变弱。
目前，水力絮凝的形式主要有隔板絮凝、折板絮凝、网格絮凝和穿孔旋流絮凝。
相应的构筑物为隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池、旋流絮凝池。
机械絮凝是通过电机或其他动力带动叶片进行搅动，使水流产生一定的速度梯度。
絮凝过程不消耗水流自身的能量，其机械搅拌强度可以随水量的变化进行相应的调节。
由于本设计污水处理量较小，使用水力絮凝装置体积过小、设备安装不便，因此使用机械絮凝装置，设计计算如下：
（1）反应池有效容积V：
Q—设计处理水量，n^/h;
t—反应时间,通常20〜30min。
（2）反应池串联格数及尺寸：
反应池采用3格串联,每格有效尺寸为：
B=1.5m，L=1.5m，H=1.5m
3
V=3B-L•H=3X1.5X1.5X1.5=10.1m3
反应池超高取0.3m。
池子总高度为1.8m。
取JBJ1-900型桨式搅拌机，搅拌机外形见图3，详细参数见表3
图3JBJ1-900型桨式搅拌机示意图
表3JBJ1-900型桨式搅拌机详细参数单位：
mm
参数
L
D
D2
nxd
JBJ1-90
1500
900
175
210
4X?
19
（3）叶轮中心点旋转半径R=450mm
（4）每台搅拌机桨板中心点旋转线速度取：
第一格：
Vi=0.5m/s第二格：
V2=0.35m/s第三格：
V3=0.2m/s
每台搅拌机每分钟的转速为：
m6°
W600.510.6（r/min）
2R20.45
第二格：
60v2600.357.4（r/min）
60v3600.2
第三格：
n334.2（r/min）
隔墙过水孔面积按下一档桨板外缘线速度计算，则搅拌机外缘线速度分别为:
v22v20.7m/s
v32v30.4m/s
每条生产线设计流量为Q=400md=0.0046m3/s
第一、
第二格絮凝池间隔墙过水孔面积为Q/V2'
=0.0046/0.7=0.0066m2
第二、
第三格絮凝池间隔墙过水孔面积为Q/V3'
=0.0046/0.4=0.0118m2
5.3沉淀阶段
初沉池主要对废水中以无机物为主密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。
初次沉
淀池有平流式、竖流式、辅流式及斜板（管）四种。
选用平流式沉淀池，它具有沉淀
效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强，施工简单，造价低等优点。
设置
水力停留时间HRT=8.0h，有效容积=200m，规格14.5mX4.0mX5.3m，钢砼结构,
半地下式。
5.3.1
配水系统
渠宽b=0.20m，水深h=0.03m，渠深设计为0.25m，渠长6m则渠中水流流速约
为：
q
V
W
7.0103
0.58m/s
0.200.06>
0.40m/s
5.3.2
出水系统
（1）出水堰的形式及尺寸:
l—堰长m
q'
—出水堰负荷，L/（sm），取1.0L/（Sm）；
Q—设计流量，vm/s;
I
LQ-4.6m，取堰长L=5m。
共四格出水堰，每堰进水流量为0.00087m/s，每格堰长为1m,出水收集器采用UPVC自制90。
三角堰出水。
直接查第二版《给排水设计手册》第一册常用资料P583页，
当设计水量为Q=3.125m3/h时，过堰水深为70mm堰宽设
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